JP2000311598A

JP2000311598A - 電子放出素子、電子源及び画像形成装置の製造方法と、電子源の製造装置

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Publication number: JP2000311598A
Application number: JP2000047625A
Authority: JP
Inventors: Miki Tamura; 美樹田村; Toshiichi Onishi; 敏一大西; Kazuhiro Kamishiro; 和浩神代
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2000-11-07
Anticipated expiration: 2020-02-24
Also published as: DE60035447D1; DE60035447T2; KR100367247B1; EP1032013A2; US20020127941A1; EP1032013B1; US6780073B2; EP1032013A3; CN1249765C; CN1267078A; KR20000062641A; JP3323853B2; US6419539B1

Abstract

(57)【要約】【課題】電子放出素子及び電子源の製造方法における
活性化工程において、良好な電子放出特性を得ることを
維持しつつ、活性化工程の途中における有機物質の不足
を解消し、十分な活性化が行えるようにし、この電子源
を用いた画像形成装置の製造方法を提供する。【解決手段】基板６１上に対向する一対の素子電極
２，３間に形成された電子放出部５を含む導電性膜から
なる電子放出素子を複数個備えた電子源を製造するにあ
たって、電子放出部５に炭素又は炭素化合物６を堆積さ
せる活性化工程を実行するようにし、この活性化工程を
雰囲気の異なる複数の真空容器内で順次行う。

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、電
子源及び画像形成装置の製造方法と、電子源の製造装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子として熱電子源と冷
陰極電子源の２種類が知られている。冷陰極電子源に
は、電界放出型（以下FE型と略す）、金属／絶縁層／金
属型（以下MIM型と略す）や、表面伝導型電子放出素子
等がある。

【０００３】FE型の例としては、「W. P. Dyke & W. W.
Dolan, "Field emission", Advance in Electron Phys
ics, 8, 89(1956)」、あるいは、「C. A. Spindt, "Phy
sical Properties of thin-film field emission catho
des with molybdenium cones", J. Appl. Phys., 47, 5
248(1976) 」等に記載されているものが知られている。

【０００４】一方、MIM型の例としては、「C. A. Mea
d、"Operation of Tunnel-Emission Devices", J. Appl
y. Phys. 32, 646 （1961）」等に記載されているもの
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）」等に記載されているものがある。

【０００６】表面伝導型電子放出素子は、基板上に形成
された小面積の薄膜に膜面に並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. Ditmmer, Thin Solid Films, 9, 317(197
2)」）、Ｉｎ₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂薄膜によるもの（「 M. Har
twell and C. G. Fonsted, 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】本出願人は、新規な構成を有する表面伝導
型電子放出素子とその応用に関し、多数の提案を行って
きた。その基本的な構成、製造方法などは、例えば特開
平７−２３５２５５号公報、特開平８−７７４９号公報
などにおいて開示されている。以下、これらの要点を簡
単に説明する。

【０００８】この表面伝導型電子放出素子は、図１６に
おいて（ａ）（上面図）及び（ｂ）（断面図）に模式的
に示すように、基板１上に対向する一対の素子電極２，
３と、該素子電極に接続されその一部に間隔５ａを有す
る導電性膜４とを有して構成された素子である。また、
間隔５ａは、導電性膜４に堆積された炭素あるいは炭素
化合物を主成分とする堆積膜６によって形成されてい
る。この電子放出素子は、素子電極２，３間に電圧を印
加することにより、間隔５ａ付近より電子を放出させる
ことができる。

【０００９】次に、図１７を用いて従来の電子放出素子
の製造方法を説明する。基板１上に電極材料を真空蒸
着、スパッタリング等により成膜し、フォトリソグラフ
ィ技術を用いて所望の形状にパターニングして、素子電
極２，３を形成する。そして、素子電極２，３上に導電
性膜４を形成する。導電性膜４の形成には、真空蒸着、
スパッタリング、CVD（化学的気相堆積法）、塗布等の
方法を用いることができる。

【００１０】次に、素子電極２，３間に電圧を印加し、
導電性膜４に電流を流して、導電性膜４の一部に亀裂な
どの間隔５を形成する。この工程をフォーミング工程と
いう。次に、活性化工程を行う。活性化工程とは、フォ
ーミング工程により形成された間隔５に、炭素及び／又
は炭素化合物６を堆積させる工程をいう。この活性化工
程により、放出電流を大幅に増大させることができるの
である。

【００１１】従来、活性化工程は、真空容器内に電子放
出素子を設置し、真空容器内を高真空に排気したのち、
希薄な有機物質ガスを導入した上で、電子放出素子にパ
ルス電圧を印加することにより行われていた。これによ
り、真空中に低い分圧で存在する有機物質を分解、重合
して炭素及び／又は炭素化合物として間隔５の近傍に堆
積させるものである。

【００１２】次いで、好ましくは、安定化工程を施す。
これは、電子放出素子自体やその周辺、あるいは、電子
放出素子を動作させる真空容器の壁面に吸着した有機物
質の分子を、十分に除去することにより、これ以降電子
放出素子を駆動しても更なる炭素及び／又は炭素化合物
が堆積しないようにして、電子放出素子の特性を安定さ
せる工程である。

【００１３】このような電子放出素子は、その構成が単
純であり、しかもその製造が容易であるため、大面積に
わたり多数の電子放出素子を配列形成できる。そこで基
板上に複数の電子放出素子を形成し、各電子放出間を配
線で電気的に接続することにより、大面積の電子源を形
成することができる。また、上記電子源と画像形成部材
とを組み合わせることにより、画像形成装置を形成する
ことができる。

【００１４】一方、ＦＥ型電子放出素子としては、図１
８に示す構成のものが広く知られている。図１８におい
て、１０１は基板、１０２はカソード電極、１０３はエ
ミッタ、１０５はエミッタから電子を引き出すためのゲ
ート電極、１０４はカソード電極１０２とゲート電極１
０５とを電気的に絶縁するための絶縁層である。カソー
ド電極１０２とエミッタ１０３の間には電流制限抵抗層
１０６が形成されている場合もある。

【００１５】上記ＦＥ型電子放出素子において、カソー
ド電極１０２とゲート電極１０２との間に数十Ｖから数
百Ｖ程度の電圧を印加すると、エミッタ１０３の先端よ
り、電子が放出される。この時電子放出素子の上方にア
ノード基板を置き、数ｋＶのアノード電圧を印加する
と、放出された電子がアノード基板に捕捉される。

【００１６】ＦＥ型電子放出素子においては、駆動電圧
を下げたり、電子放出効率を高くするためにさまざまな
検討がなされている。例えば、ゲート電極とエミッタ間
の距離を小さくすること、エミッタの曲率半径を小さく
すること、エミッタ表面に低仕事関数材料を被覆するこ
となどである。また近年、有機物質を含む雰囲気中で、
カソード電極とアノード電極間に電圧を印加することに
より、エミッタ表面に炭素化合物を堆積させ、電子放出
効率を向上させる技術が開示されている。（特開平１０
−５０２０６号公報）

【００１７】このようなＦＥ型電子放出素子において
も、基板上に複数の電子放出素子を形成して、電子源を
形成し、画像形成部材と組み合わせて画像形成装置を形
成することができる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電子放出素子及び電子源の製造方法における上述の炭素
あるいは炭素化合物を堆積させる活性化工程において
は、真空中に低分圧で存在する有機物質を分解、重合し
て炭素又は炭素化合物として堆積させるため、活性化工
程に時間がかかりすぎる、あるいは、特に複数の電子放
出素子を備えた電子源の活性化においては、より一層処
理時間がかかることはもちろんのこと、活性化に使用さ
れる有機物質の供給速度に対して、活性化で消費される
有機物質の消費速度が大きくなってしまう。すると、活
性化工程の途中で有機物質が不足し、十分な活性化が行
えない場合があった。

【００１９】特に近年では、電子放出素子を応用した画
像形成装置の大型化が要求されているが、画像形成装置
の大型化により、この問題はさらに深刻となっている。

【００２０】また、活性化に用いる有機物質の分圧を高
くすると、上記有機物質の供給不足問題は解決される
が、有機物質の分圧が高い雰囲気中で活性化を行うと、
良好な電子放出特性が得られにくいという問題があっ
た。

【００２１】そこで、本発明は、電子放出素子及び電子
源の製造方法における活性化工程において、良好な電子
放出特性を得ることを維持しつつ、活性化工程に費やさ
れる時間を大幅に短縮できる電子放出素子及び電子源の
製造方法を提供しようとするものである。

【００２２】また、本発明は、活性化工程の途中での有
機物質の不足を解消し、十分な活性化が行えるようにな
された電子源の製造方法及び装置を提供し、この電子源
を用いた画像形成装置の製造方法をも提供しようとする
ものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上述した従来の活性化工
程における問題点を解決し、かつ、良好な電子放出特性
を有する電子放出素子及び電子源を製造するためには、
異なる雰囲気中で多段階的に活性化を行う方法が有効で
あると、本発明者らは考えている。

【００２４】これは例えば、活性化に必要な有機物質を
電子放出部に供給する工程、もしくは、活性化の進行の
上で必要となる炭素又は炭素化合物を電子放出部に堆積
させる工程と、良好な電子放出特性を有する電子放出部
を形成する工程とを分けて、多段階的に活性化を行うと
いう活性化方法などである。

【００２５】しかしながら、この場合、同じ容器内で雰
囲気を変えて活性化を行う場合には、有機物質を導入
し、活性化を行い、導入した有機物質を十分排気し、有
機物質を導入し、活性化を行う、という工程を繰り返す
ことになる。したがって、平均滞在時間の長い有機物質
を使用する場合などには、排気後にも真空容器内に有機
物質が残留し、次の活性化工程に残留した有機物質が影
響を及ぼす場合がある。

【００２６】また、残留した有機物質を除去するために
は、真空容器をベークするなどの工程が必要となり、工
程が煩雑なものになってしまう場合がある。

【００２７】本発明に係る電子放出素子及び電子源の製
造方法は、前述の問題点を解決するためになされたもの
である。本発明は、基板上に、間隔をおいて一対の導電
体を形成する工程と、前記一対の導電体の少なくとも一
方に炭素または炭素化合物の膜を形成する活性化工程と
を有し、前記活性化工程は、雰囲気の異なる複数の容器
内で順次行なわれることを特徴とする電子放出素子の製
造方法である。

【００２８】また、本発明は、基板上に、一対の電極間
に配置された電子放出部を含む導電性膜を形成する工程
と、前記導電性膜に炭素または炭素化合物の膜を形成す
る活性化工程とを有し、前記活性化工程は、雰囲気の異
なる複数の容器内で順次行なわれることを特徴とする電
子放出素子の製造方法である。

【００２９】また、本発明は、基板上に、間隔をおいて
一対の導電体を、複数対形成する工程と、前記各一対の
導電体の少なくとも一方に炭素または炭素化合物の膜を
形成する活性化工程とを有し、前記活性化工程は、雰囲
気の異なる複数の容器内で順次行なわれることを特徴と
する電子源の製造方法である。

【００３０】また、本発明は、基板上に、一対の電極間
に配置された電子放出部を含む導電性膜を複数、形成す
る工程と、前記各導電性膜に炭素または炭素化合物の膜
を形成する活性化工程とを有し、前記活性化工程は、雰
囲気の異なる複数の容器内で順次行なわれることを特徴
とする電子源の製造方法である。

【００３１】また、以上の本発明の製造方法は、以下の
要件も含む。即ち、前記複数の容器は、雰囲気中に含ま
れる気体の種類が異なる複数の容器を含み、前記容器の
うちの少なくとも２つは、雰囲気中に炭素化合物を含む
こと、前記複数の容器は、雰囲気中に含まれる炭素化
合物が異なる複数の容器を含むこと、前記複数の真空
容器は、雰囲気中に含まれる炭素化合物の分圧が異なる
複数の真空容器を含むこと、前記活性化工程は、炭素
化合物を含む雰囲気中で前記一対の導電体間に電圧を印
加する工程を含むこと、である。

【００３２】更に、前記活性化工程は、炭素化合物を含
む雰囲気中で前記一対の電極間に電圧を印加する工程を
含む。

【００３３】また、本発明は、複数の容器と、前記複数
の容器の各々に設けられた、前記容器内を排気する手段
及び前記容器内にガスを導入する手段と、前記各容器
に、電子源を形成する基板を搬入出する手段とを備える
ことを特徴とする電子源の製造装置である。

【００３４】また、上記本発明の製造装置は、以下の要
件も含む。即ち、前記基板の前記各容器内にでの温度を
制御する手段を有すること、前記ガスは、炭素化合物の
ガスであること、前記容器は、前記基板を内包する容器
であること、前記容器は、前記基板の電子源形成面側の
一部領域を覆う容器であること、である。

【００３５】また、本発明は、電子源と、前記電子源か
らの電子の照射により画像を形成する画像形成部材とを
備える画像形成装置の製造方法において、前記電子源
が、上記いずれかの製造方法にて製造されることを特徴
とする画像形成装置の製造方法である。

【００３６】本発明に係る電子放出素子及び電子源の製
造方法によれば、活性化工程を雰囲気の異なる複数の容
器を用いて多段階で行うことにより、従来の活性化工程
における処理時間の大幅な短縮と、活性化物質の供給不
足問題を解決し、かつ、良好な電子放出特性を有する電
子源の製造が可能となる。また、容器内の残留物質の影
響を回避することができるために、再現性良く活性化を
行うことができる。そのため、製造上のばらつきを低減
し、歩留まりを向上させることができる。

【００３７】また、本発明に係る電子源の製造方法によ
り製造された電子源を応用することにより、高品位な画
像形成装置例えば、カラーフラットテレビを提供するこ
とができる。

【００３８】また、本発明に係る電子源の製造装置によ
れば、複数の容器の各々に、容器内を排気する手段と容
器内にガスを導入する手段とを備えているので個々の容
器内の雰囲気を独立に設定、制御可能であり、しかも、
電子源を形成する基板をそれぞれの容器に搬入及び搬出
する手段をも備えているので、上記個々に制御された雰
囲気に順次効率良く基板を流していくことができ、生産
性の効率化がはかれる。

【００３９】尚、本発明に係る電子放出素子は、基板上
に、互いに間隔をおいて配置された一対の導電体を有
し、該一対の導電体間に電圧を印加することにより電子
を放出する電子放出素子であり、例えば、先述した表面
伝導型電子放出素子、ＦＥ型と称される電界放出型電子
放出素子を包含するものである。

【００４０】ここで、ＦＥの場合、上記一対の導電体
は、以下で詳述されるエミッタとゲート電極に相当し、
炭素あるいは炭素化合物はエミッタに堆積される。

【００４１】また、表面伝導型電子放出素子の場合、上
記一対の導電体は、以下で詳述される一対の導電性膜に
相当し、炭素あるいは炭素化合物は、該一対の導電性膜
の一方あるいは両方に堆積される。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好ましい実施の
態様について述べる。本発明は、図１に示すように、電
子源の製造方法に係るものであるが、その前に、図２及
び図６により、本発明が適用される電子放出素子及びか
かる電子放出素子を複数備える電子源について説明す
る。

【００４３】まず図２は、表面伝導型電子放出素子の構
成例を示すものであり、６１は基板、２，３は素子電
極、４は、素子電極２，３にそれぞれ接続された導電性
膜、５は、導電性膜４に形成された第１の間隔、６，７
は、導電性膜４上及び第１の間隔５内に配置された炭素
または炭素化合物を主成分とする炭素膜、５ａは、炭素
膜６，７が形成している、第１の間隔５よりも狭い第２
の間隔である。以上の構成を有する図２の電子放出素子
は、素子電極２，３間に電圧を印加することにより、前
記第２の間隔５ａ付近から電子を放出する素子である。

【００４４】また、図６は、図２に示した表面伝導型電
子放出素子を複数備える電子源の一部構成図であり、６
１は電子源基板、６２はＸ方向配線、６３はＹ方向配
線、６４は図２に示された表面伝導型電子放出素子、６
５は、Ｘ方向配線６２とＹ方向配線６３とを絶縁するた
めの絶縁層であり、複数のＸ方向配線６２及び複数のY
方向配線６３により、複数の電子放出素子６４がマトリ
クス配線された構成を有している。

【００４５】本発明の製造方法は上記電子放出素子ある
いは上記電子放出素子を複数個有する電子源の製造方法
として適用できるものである。本発明の電子源の製造方
法について、図１を用いて説明する。なお、図１では便
宜上、１つの電子放出素子についてのみ示している。

【００４６】図１において、６１は基板、２，３は素子
電極、４は導電性膜、５は前述の第１の間隔、６、７は
炭素又は炭素化合物の堆積膜、５ａは前述の第２の間
隔、１１は第１の真空容器、１２は第２の真空容器、１
３はガス導入バルブ、１４はガス排気バルブ、１５は真
空ポンプなどから成る排気装置、１６，１７は活性化に
用いる有機物質などの炭素化合物である。

【００４７】先ず、図１中（ａ）に示すように、基板６
１上に、素子電極２，３を形成する。素子電極２，３は
印刷法、または真空蒸着、スパッタリングなどの成膜法
とフォトリソグラフィー技術との組み合わせにより形成
することができる。

【００４８】次に、Ｘ方向配線６２、Ｙ方向配線６３及
び絶縁層６４を形成する。Ｘ方向配線６２、Ｙ方向配線
６３及び絶縁層６４は、印刷法、または、真空蒸着、ス
パッタリングなどの成膜法とフォトリソグラフィー技術
との組み合わせにより形成することができる。

【００４９】次いで、導電性膜４を形成する。導電性薄
膜４の材料を、真空蒸着、スパッタリング等の方法で成
膜し、パターニングしても良いし、導電性膜４の原料を
含んだ液体を塗布する方法でも良い。例えば、金属の有
機化合物の溶液を塗布し、これを熱分解して金属、ある
いは金属酸化物とする方法が適用できる。このとき適当
な条件で処理すれば、微粒子膜とすることができる。こ
のとき、導電性膜４を形成した後所望の形状にパターニ
ングしても良いが、インクジェット装置などにより、所
望の形状に上記原料液体を付与して、熱分解すれば、パ
ターニングの工程なしに所望の形状の導電性膜４が得ら
れる。

【００５０】次いで、図１中（ｂ）に示すように、第１
の間隔５を形成する。これには、Ｘ方向配線６２および
Ｙ方向配線６３を通じて、上記素子電極２，３間に電圧
を印加し、導電性膜４に電流を流して、導電性膜４の一
部に亀裂を形成させる方法（いわゆる通電フォーミング
処理）を適用することができる。このとき、印加する電
圧は、パルス電圧であることが好ましい。パルス電圧の
波形は、図４中の（ａ）に示すように、波高値が一定と
なされた波形や、図４中の（ｂ）に示すように、波高値
が時間とともに漸増される波形のいずれも適用できる。
また、これらパルスの両方を適当に組み合わせても良
い。

【００５１】また、フォーミングのための上記パルスの
休止期間中（パルスとパルスの間）に、十分に低い波高
値のパルスを挿入して抵抗値を測定し、電子放出部の形
成により抵抗値が十分上昇したところで（例えば、抵抗
値が１ＭΩを越えたところで）、パルスの印加を終了す
るようにすることもできる。

【００５２】上記まで処理は、真空中、もしくは、水素
などの還元性気体を含む雰囲気中で行うのが望ましい。

【００５３】次いで、図１中（ｃ）に示すように、第１
の活性化工程を行う。まず、電子放出素子の形成された
基板６１を第１の真空容器１１内に設置する。第１の真
空容器１１においては、排気バルブ１４を介して、真空
ポンプなどの排気装置１５により、容器内部の空気が排
出されて真空状態が形成される。真空ポンプとしては、
ターボ分子ポンプ、スパッターイオンポンプ、スクロー
ルポンプ等のオイルフリーポンプを用いるのが好まし
い。また、ガス導入バルブ１３を介して真空容器１１内
へ、有機物質１６が導入される。真空容器内に所定濃度
の有機物質を導入した後、Ｘ方向配線６２およびＹ方向
配線６３を通じて素子電極２，３間に電圧を印加するこ
とにより、導電性膜４上及び第１の間隔５内に炭素又は
炭素化合物の炭素膜６を堆積させる。印加する電圧は、
図３に示すように、両極性のパルス電圧が好ましい。こ
のとき、印加するパルス電圧は、波高値を一定とする方
法、波高値を時間とともに漸増させる方法のいずれも適
用できる。

【００５４】なお、この第１の活性化工程においては、
電子放出素子の形成された基板を第１の真空容器１１内
に設置した後に有機物質を導入してもよいし、あらかじ
め有機物質を第１の真空容器１１内に導入しておいてか
ら容器中に基板を設置してもよい。いずれの場合も、真
空容器内の有機物質濃度が安定した後に電圧を印加する
のが好ましい。

【００５５】活性化は、例えば一定時間電圧を印加する
方法や、電圧印加時に素子電極２，３間を流れる素子電
流Ｉｆの値を測定し、素子電流Ｉｆの値が所定値になっ
たところで、電圧の印加を終了する方法等により行うこ
とができる。

【００５６】なお、第１の活性化工程は、素子電極２，
３間に電圧を印加せず、電子放出素子を有機物質雰囲気
に曝露させて導電性膜４表面に有機物質を吸着させる工
程であってもよい。

【００５７】次に、図１中（ｄ）に示すように、基板６
１を第２の真空容器１２内に移し、第２の活性化工程を
行う。第２の真空容器１２においては、排気バルブ１４
を介して真空ポンプ等の排気装置１５により容器内部が
排気されて真空状態が形成される。真空ポンプとして
は、ターボ分子ポンプ、スパッターイオンポンプ、スク
ロールポンプ等のオイルフリーポンプを用いるのが好ま
しい。また、ガス導入バルブ１３を介して真空容器１１
内へ、有機物質１７が導入される。真空容器内に所定濃
度の有機物質を導入した後、Ｘ方向配線６２及びＹ方向
配線６３を通じて素子電極２，３間に電圧を印加するこ
とにより、導電性膜４上及び第１の間隔５内に更に炭素
又は炭素化合物７の炭素膜を堆積させる。以上の図１
（ｃ）及び図１（ｄ）の活性化工程により第１の間隙５
内に、第２の間隙５ａを形成するように炭素膜６，７が
堆積される。

【００５８】印加する電圧は、図３に示すように、両極
性のパルス電圧が好ましい。このとき印加するパルス電
圧は、波高値を一定とする方法、波高値を時間とともに
漸増させる方法のいずれも適用できる。印加する電圧
値、パルス幅、周波数、電圧印加方法等は第１の活性化
工程と同じであっても、異なっていてもよい。

【００５９】この第２の活性化工程においても、電子放
出素子の形成された基板を第２の真空容器１２内に設置
した後に有機物質を導入してもよいし、あらかじめ有機
物質を第２の真空容器１２内に導入しておいてから容器
中に基板を設置してもよい。いずれの場合も、真空容器
内の有機物質濃度が安定した後に電圧を印加するのが好
ましい。

【００６０】活性化は、例えば、一定時間電圧を印加す
る方法や、電圧印加時に素子電極２，３間を流れる素子
電流Ｉｆの値を測定し、素子電流Ｉｆの値が所定値にな
ったところで、電圧の印加を終了する方法等により行う
ことができる。

【００６１】また、本発明の製造方法は、ＦＥ型電子放
出素子にも適用することができる。図１１は、本発明を
適用可能なＦＥ型電子放出素子の例を示す模式図であ
り、図１２は基板上に複数のＦＥ型電子放出素子を備え
た電子源の例を示す模式図である。

【００６２】図１１、図１２において、１００は電子源
基板、１０１は基板、１０２はカソード電極、１０３は
エミッタ、１０５はエミッタから電子を引き出すための
ゲート電極、１０４はカソード電極１０２とゲート電極
１０５とを電気的に絶縁するための絶縁層、１０６は電
流制限抵抗層、１０７および１０８は、エミッタ１０３
表面の一部、もしくは全面に堆積した炭素または炭素化
合物を主成分とする炭素膜である。

【００６３】前記ＦＥ型電子放出素子の代表的な製造方
法を図１３及び図１４を用いて説明する。まず、図１３
（ａ）に示すように、ガラス等の基板１０１上に金属膜
からなるカソード電極１０２、アモルファスシリコン等
からなる電流制限抵抗層１０６、二酸化シリコン等から
なる絶縁層１０４、モリブデン、ニオブ等からなるゲー
ト電極１０５を、スパッタリング法、蒸着法等により順
次形成する。

【００６４】次に、一般的なリソグラフィー技術を用い
て、エミッタ１０３を形成する位置に対応したレジスト
パターンを上記ゲート電極１０５上に形成し、エッチン
グ法により数百ナノメートルから数マイクロメートルの
径を持つ開口部を形成する。その後、バッファー弗酸等
を用いてゲート電極１０５の開口部に対応した位置の絶
縁層１０４を除去した後、レジストパターンを除去す
る。

【００６５】次に、図１３（ｂ）に示すように、真空蒸
着装置内で基板を回転させながらアルミニウム等からな
る金属層を斜方蒸着等により形成し、エミッタ形成用の
マスク層１０９を形成する。

【００６６】次に、図１３（ｃ）に示すように、モリブ
デン等からなるエミッタ材料を基板の垂直方向から蒸着
すると、円錐形状のエミッタ１０３が形成される。

【００６７】次に、図１３（ｄ）に示すように、ゲート
電極１０５上に形成されたマスク層１０９とその上に形
成されたエミッタ材料層を除去し、ＦＥ型電子放出素子
を作成する。

【００６８】次に、図１４（ａ）に示すように、作成し
たＦＥ型電子放出素子に第１の活性化工程を行う。ま
ず、ＦＥ型電子放出素子の形成された電子源基板１００
を第１の真空容器１１内に設置する。第１の真空容器１
１においては、排気バルブ１４を介して、真空ポンプ１
５により内部の空気が排出されて真空状態が形成され
る。真空ポンプ１５は、ターボ分子ポンプ、スパッタ−
イオンポンプ、スクロールポンプ等のオイルフリーポン
プが好ましい。また、導入バルブ１３を介して、真空容
器１１内へ有機物質１６が導入される。

【００６９】このようにして、第１の真空容器１１内に
所定濃度の有機物質を導入した後、カソード電極１０２
とゲート電極１０５間、もしくはカソード電極１０２と
容器内に設置したアノード電極１１０間に電圧を印加す
ることにより、エミッタ１０３表面に炭素または炭素化
合物１０７を堆積させる。このとき印加するパルス電圧
は、波高値を一定とする方法、波高値を時間と共に増加
させる方法のいずれも適用できる。

【００７０】活性化は、例えば一定時間電圧を印加する
方法や、エミッタ１０３より放出される電流値を測定
し、所定の電流値になったところで電圧の印加を終了す
る方法等により行うことができる。

【００７１】また、この第１の活性化工程においては、
電子源基板１００を第１の真空容器１１内に設置した後
に有機物質を導入してもよいし、あらかじめ有機物質を
第１の真空容器１１内に導入しておき、有機物質の導入
された容器中に基板を設置してもよい。いずれの場合も
真空容器内の有機物質濃度が安定した後に電圧を印加す
るのが好ましい。

【００７２】なお、第1の活性化工程は、電圧を印加せ
ず、有機物質雰囲気に曝露することによりエミッタ１０
３表面に有機物質を吸着させる工程であってもよい。

【００７３】次に、図１４（ｂ）に示すように、電子源
基板１００を第２の真空容器１２内に移し、第２の活性
化工程を行う。第２の真空容器内には、導入バルブ１３
を介して、有機物質１７が導入され、有機物質を含む雰
囲気中で、カソード電極１０２とゲート電極１０５間、
もしくはカソード電極１０２と容器内に設置したアノー
ド電極１１０間に電圧を印加することにより、エミッタ
１０３表面に炭素または炭素化合物１０８を堆積させ
る。このとき印加するパルス電圧は、波高値を一定とす
る方法、波高値を時間とともに漸増させる方法のいずれ
も適用できる。印加する電圧値、パルス幅、周波数、電
圧印加方法等は第１の活性化工程と同じであっても、異
なっていてもよい。

【００７４】また、この第２の活性化工程においては、
基板１００を第２の真空容器１２内に設置した後に有機
物質を導入してもよいし、あらかじめ有機物質を第２の
真空容器１２内に導入しておき、有機物質の導入された
容器中に基板を設置してもよい。いずれの場合も真空容
器内の有機物質濃度が安定した後に電圧を印加するのが
好ましい。

【００７５】活性化は、例えば一定時間電圧を印加する
方法や、エミッタ１０３より放出される電流値を測定
し、所定の電流値になったところで電圧の印加を終了す
る方法等により行うことができる。

【００７６】以上の活性化工程において用いられる有機
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、ニトリル類、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
ができ、具体的には、メタン、エタン、プロパンなど、
ＣＲＴＣ_nＨ_2n+2で表される飽和炭化水素、エチレン、
プロピレンなどＣ_nＨ_2n等の組成式で表される不飽和炭
化水素、ベンゼン、トルエン、メタノール、エタノー
ル、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アセトン、
メチルエチルケトン、メチルアミン、エチルアミン、フ
ェノール、ベンゾニトリル、トリニトリル、蟻酸、酢
酸、プロピオン酸等が使用できる。

【００７７】また、真空容器内には、有機物質の他に、
希釈ガスとして、窒素や、アルゴン、ヘリウム等の不活
性ガスを含んでいてもよい。

【００７８】第１の真空容器１１と第２の真空容器１２
は、それぞれ雰囲気中に含まれる有機物質の分圧が異な
る場合、雰囲気中に含まれる有機物質の種類が異なる場
合がある。例えば、第１の真空容器１１の雰囲気中に含
まれる有機物質の分圧を、第２の真空容器１２の雰囲気
中に含まれる有機物質の分圧よりも高くする方法を用い
ることができる。

【００７９】このように、高分圧雰囲気の第１の真空容
器中で第１の活性化工程を行うことにより、活性化の進
行の上で必要となる炭素又は炭素化合物を導電性膜上及
び第１の間隙内に堆積させることができる。この工程で
は、必要とされる有機物質の量は多いものの容器内に有
機物質が十分に存在するため、十分に活性化を行うこと
ができる。続いて、低分圧雰囲気の第２の真空容器中で
第２の活性化工程を行うことにより、良好な電子放出特
性を有する電子放出部を導電性膜に形成することができ
る。この工程では、容器内に存在する有機物質の量は少
ないものの、すでにある程度活性化が進行しているため
に、活性化に必要な有機物質量が少ないため、十分に活
性化を行うことができる。

【００８０】本発明においては、活性化に用いる真空容
器が異なるために、このように高分圧から低分圧に移行
する場合においても、残留物質の影響を回避することが
でき、再現性よく活性化を行うことが可能である。

【００８１】また、例えば、第１の真空容器１１の雰囲
気中に含まれる有機物質を、第２の真空容器１２の雰囲
気中に含まれる有機物質よりも蒸気圧の高い物質とする
方法を用いることができる。

【００８２】すなわち、第１の活性化工程では、蒸気圧
の高い有機物質を用いるため、第１の真空容器内への単
位時間あたりの有機物質の供給量を多くすることが容易
にできる。第１の活性化工程により、活性化の進行の上
で必要となる炭素又は炭素化合物を導電性膜上に堆積さ
せることができる。この工程では、必要とされる有機物
質の量は多いものの容器内に有機物質を十分に供給する
ことができるため、十分に活性化を行うことができる。

【００８３】続いて、第２の真空容器中で蒸気圧の低い
有機物質を用いて、第２の活性化工程を行うことによ
り、良好な電子放出特性を有する電子放出部を形成する
ことができる。これは、蒸気圧の低い有機物質の方が形
成される炭素又は炭素化合物が熱的に安定な傾向がある
ためと考えられる。この工程では、すでにある程度活性
化が進行しているために、活性化に必要な有機物質量が
少ないため、十分に活性化を行うことができる。

【００８４】本発明においては、活性化に用いる真空容
器が異なるために、このように用いる有機物質が異なる
場合においても、残留物質の影響を回避することがで
き、再現性よく活性化を行うことが可能である。

【００８５】なお、本発明は、上述の実施の形態に限定
されるものではなく、目的および使用する有機物質の種
類等に応じて、適宜方法を選択することができる。ま
た、必要に応じて、３個以上の真空容器を用いて、３回
以上の活性化工程を行ってもよい。

【００８６】次いで、好ましい安定化工程を施す。これ
は、電子放出素子自体やその周辺に吸着した有機物質の
分子を十分に除去することにより、これ以降電子放出素
子を駆動しても更なる炭素又は炭素化合物が堆積しない
ようにして、電子放出素子の特性が安定するようにする
工程である。

【００８７】具体的な方法は、例えば、活性化工程を終
えた電子源基板を真空容器内に設置し、イオンポンプな
どのオイルフリーの排気装置を用いて排気を行いなが
ら、電子源基板及び真空容器自体を加熱する。これは、
電子放出素子やその周辺に吸着した有機物質分子などを
温度を上げることにより脱離させ、十分に除去するため
である。これと同時に、あるいは加熱を終了した後に、
排気を続けながら電子放出素子に駆動電圧を与えて電子
を放出させる事により、さらに効果が上がる場合もあ
る。また、活性化工程で導入する有機物質の種類などの
条件によっては、真空容器内を高真空にして電子放出素
子を駆動することで、同様の効果が得られる場合もあ
る。それぞれの場合の条件に応じて、適当な方法で、安
定化処理を行う。なお、安定化工程は、後述する画像形
成装置を組み立てた後に行ってもよい。

【００８８】ここで、活性化装置の全体の構成を示す。
この活性化装置は、図１０に示すように、活性化を行う
真空容器１２０２、１２０３及び搬送用の搬入室１２０
１、搬送室１２０４、搬出室１２０５からなる。また、
真空容器内を排気する手段、真空容器内に活性化物質を
導入する手段、および電子源基板上の配線に電圧を印加
する手段を備えている。

【００８９】この活性化装置においては、活性化は以下
の手順により行われる。すなわち、電子源基板６１を搬
入室１２０１の搬送アーム１２１０上にセットする。搬
入室１２０１内を排気装置１２２１で排気した後、ゲー
トバルブ１２０６を開ける。搬送アームを用いて電子源
基板６１を第１の真空容器１２０２内に搬送し、支持体
１２１３上にセットする。搬送アーム１２１０を搬入室
１２０１に戻し、ゲートバルブ１２０６を閉める。

【００９０】第１の真空容器１２０２は、排気装置１２
２２により排気されている。次に、バルブ１２２６及び
バルブ１２２７を開けて、活性化物質収容容器１２１９
より有機物質を第１の真空容器内に導入し、第１の真空
容器内の有機物質の圧力が所望の値になるようにバルブ
１２２７の開度を調節する。また、電子源基板６１のＸ
方向配線及びＹ方向配線上に電圧印加プローブ１２１５
を接触させる。

【００９１】第１の真空容器内の有機物質の圧力が所望
の値になった後、電源１２７より電子源基板６１のＸ方
向配線及びＹ方向配線に電圧を印加することにより、第
１の活性化を行う。なお、支持体１２１３は、基板温度
を調節するための加熱機構や冷却機構を持っていてもよ
い。

【００９２】次に、搬送室１２０４内を排気装置１２２
３にて排気した後、ゲートバルブ１２０７を開ける。搬
送アーム１２１１を用いて電子源基板６１を搬送室１２
０４内に移動させる。

【００９３】ゲートバルブ１２０７を閉め、搬送室１２
０４内を排気装置１２２３にて排気した後、ゲートバル
ブ１２０８を開ける。搬送アーム１２１１を用いて電子
源基板を第２の真空容器１２０３内に搬送し、支持体１
２１４上にセットする。搬送アーム１２１１を搬送室１
２０４に戻し、ゲートバルブ１２０８を閉める。

【００９４】第２の真空容器１２０３は、排気装置１２
２４により排気されている。次にバルブ１２２８及びバ
ルブ１２２９を開けて、活性化物質収容容器１２２０よ
り有機物質を第２の真空容器内に導入し、第２の真空容
器内の有機物質の圧力が所望の値になるようにバルブ１
２２９の開度を調節する。また、電子源基板６１のＸ方
向配線及びＹ方向配線上に電圧印加プローブ１２１６を
接触させる。第２の真空容器内の有機物質の圧力が所望
の値になった後、電源１２１８より電子源基板６１のＸ
方向配線及びＹ方向配線に電圧を印加することにより、
第２の活性化を行う。なお、支持体１２１４は、基板温
度を調節するための加熱機構や冷却機構を持っていても
よい。

【００９５】次に、搬出室１２０５内を排気装置１２２
５にて排気した後、ゲートバルブ１２０９を開ける。搬
送アーム１２１２を用いて電子源基板６１を搬出室１２
０５内に移動させる。ゲートバルブを閉め、搬出室１２
０５内を大気圧にパージした後、電子源基板６１を取り
出す。

【００９６】この活性化装置において、第１の真空容器
内と第２の真空容器内に含まれる有機物質の分圧や種類
を変えることにより、異なった雰囲気の真空容器内で順
次活性化を行うことができる。また、本活性化装置にお
いて、真空容器の数は２個に限定されるものではなく、
３個以上の真空容器を備えていてもよい。

【００９７】次に、図１５を用いて、本発明に係わる活
性化装置の別の実施態様について説明する。この活性化
装置は、活性化を行う真空容器１６０５、１６０６、搬
送装置１６０２、１６０３、１６０４からなる。また、
真空容器内を排気する手段、真空容器内に活性化物質を
導入する手段および、電子源基板上の配線に電圧を印加
する手段を備えている。また、本活性化装置において
は、真空容器は電子源基板上の電子放出素子が形成され
た領域を含み、取り出し配線が形成された領域を除く領
域を覆うように形成されていることを特徴としている。

【００９８】この活性化装置においては、活性化は以下
の手順により行われる。電子源基板１６０１を搬入用搬
送アーム１６０２上にセットする。搬送アーム１６０２
を用いて電子源基板１６０１を支持体１６０７上に設置
し、固定する。支持体１６０７は、基板温度を調節する
ための加熱機構、冷却機構を備えていてもよい。

【００９９】次に、支持体１６０７が上昇し、第1の真
空容器１６０５と、電子源基板１６０１が接触する。第
１の真空容器１６０５と、基板１６０１との間にはＯ−
リング等のシール材１６０９により、気密が保持され
る。また、第１の真空容器１６０５は、電子源基板１６
０１上に形成された電子放出素子部を覆い、且つ、取り
出し配線の一部は真空容器１６０１の外側に出るように
設計される。

【０１００】次に、バルブ１６１４を開けて、第１の真
空容器１６０５内を排気装置１６１６により排気した
後、バルブ１６１２を開けて、活性化物質収容容器１６
１０より有機物質を第1の真空容器内に導入し、第1の真
空容器内の有機物質の圧力が所望の値になるようにバル
ブ１６１２の開度を調節する。また、電子源基板１６０
１のＸ方向配線およびＹ方向配線の取り出し配線に電圧
印加プローブ１６２０を接触させる。プローブを接触さ
せる代わりに、取り出し配線にフレキシブルケーブルを
実装し、フレキシブルケーブルを電源に接続してもよ
い。第1の真空容器内の有機物質の圧力が所望の値にな
った後、不図示の電源より電子源基板１６０１のＸ方向
配線およびＹ方向配線に電圧を印加することにより、第
1の活性化を行う。

【０１０１】次に、支持体１６０７を下降し、搬送アー
ム１６０３を用いて電子源基板１６０１を支持体１６０
８上に移動し、固定する。支持体１６０８は、基板温度
を調節するための加熱機構、冷却機構を備えていてもよ
い。

【０１０２】次に、支持体１６０８が上昇し、第２の真
空容器１６０６と、電子源基板１６０１が接触する。第
２の真空容器１６０６と、基板１６０１との間にはＯ−
リング等のシール材１６０９により、気密が保持され
る。また、第２の真空容器１６０６は、電子源基板１６
０１上に形成された電子放出素子部を覆い、かつ、取り
出し配線の一部は真空容器１６０１の外側に出るように
設計される。

【０１０３】次に、バルブ１６１５を開けて、第２の真
空容器１６０６内を排気装置１６１７により排気した
後、バルブ１６１３を開けて、活性化物質収容容器１６
１１より有機物質を第２の真空容器内に導入し、第２の
真空容器内の有機物質の圧力が所望の値になるようにバ
ルブ１６１３の開度を調節する。また、電子源基板１６
０１のＸ方向配線およびＹ方向配線の取り出し配線に電
圧印加プローブ１６２１を接触させる。プローブを接触
させる代わりに、取り出し配線にフレキシブルケーブル
を実装し、フレキシブルケーブルを電源に接続してもよ
い。第２の真空容器内の有機物質の圧力が所望の値にな
った後、不図示の電源より電子源基板１６０１のＸ方向
配線およびＹ方向配線に電圧を印加することにより、第
２の活性化を行う。

【０１０４】次に、支持体１６０８を下降し、搬出用ア
ーム１６０４を用いて電子源基板１６０１を取り出す。

【０１０５】この活性化装置において、第１の真空容器
内と第２の真空容器内に含まれる有機物質の分圧や有機
物質の種類を変えることにより、異なった雰囲気の真空
容器内で順次活性化を行うことができる。また、本活性
化装置においては、電子源基板の取り出し配線部が真空
容器外にあるため、取り出し配線と電圧印加プローブと
の位置合わせが容易である。また、あらかじめ取り出し
配線上にフレキシブルケーブルを実装しておくことも可
能であるため、電圧の印加をより簡便に行うことができ
るという特徴を有する。また、本活性化装置において、
真空容器の数は２個に限定されるものではなく、３個以
上の真空容器を備えていてもよい。

【０１０６】また、以上のような電子放出素子を複数個
形成した電子源基板を用い、蛍光体などからなる画像形
成部材と組み合わせることにより、画像形成装置を構成
できる。

【０１０７】次に、本発明を適用して作製した電子源を
応用可能な画像形成装置について、図７を用いて説明す
る。図７は、画像形成装置の基本構成図である。この図
７において、６１は、電子放出素子を複数配した電子源
基板、７１は、電子源基板６１を固定したリアプレー
ト、７６は、ガラス基板７３の内面に蛍光膜７４とメタ
ルバック７５等が形成されたフェースプレートである。
７２は、支持枠である。リアプレート７１、支持枠７２
及びフェースプレート７６は、フリットガラスを塗布さ
れ、大気中あるいは、窒素中で、４００℃乃至５００℃
で１０分以上焼成されることにより封着し、外囲器７８
を構成する。

【０１０８】図７において、６４は、図２により示した
電子放出素子に相当する。６２、６３は、電子放出素子
の一対の素子電極と接続されたＸ方向配線及びＹ方向配
線である。また、これら素子電極への配線は、素子電極
と配線材料が同一である場合は、素子電極と呼ぶ場合も
ある。

【０１０９】外囲器７８は、上述の如く、フェースプレ
ート７６、支持枠７２、リアプレート７１で構成されて
いるが、リアプレート７１は主に基板６１の強度を補強
する目的で設けられているため、基板６１自体で十分な
強度を持つ場合は、別体のリアプレート７１は不要であ
る。この場合には、基板６１に直接支持枠７２を封着
し、フェースプレート７６、支持枠７２、基板６１で外
囲器７８を構成することができる。

【０１１０】一方、フェースプレート７６、リアプレー
ト７１間に、スペーサーとよばれる図示しない支持体を
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７８を構成することができる。

【０１１１】外囲器７８は、図示しない排気管を通じ、
１×１０-5Ｐａ程度の真空度となされた後、封止がおこ
なわれる。また、外囲器７８の封止後の真空度を維持す
るために、ゲッター処理を行なう場合もある。これは、
外囲器７８の封止を行う直前、あるいは、封止後に、外
囲器７８内の図示しない所定の位置に配置されたゲッタ
ーを、抵抗加熱、あるいは、高周波加熱等の加熱法によ
り加熱して、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、高真空度を維持するものである。

【０１１２】以上のように完成した本発明の画像表示装
置において、各電子放出素子には、容器外端子Ｄox1な
いしＤoxm、Ｄoy1ないしＤoynを通じて、電圧を印加す
ることにより、電子放出させてる。そして、高圧端子７
７を通じ、メタルバック７５、あるいは、図示しない透
明電極に数ｋＶ以上の高圧を印加し、電子ビームを加速
させて蛍光膜７４に衝突させ、励起、発光させること
で、画像を表示するものである。

【０１１３】なお、以上述べた構成は、表示等に用いら
れる好適な画像形成装置を作製する上で必要な概略構成
であり、例えば、各部材の材料等、詳細な部分は上述し
た内容に限られるものではなく、画像装置の用途に適す
るよう適宜選択する。

【０１１４】本発明に係る画像形成装置は、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。

【０１１５】また、電子源としては、図８に示すよう
に、はしご型配置の電子源を用いることもできる。はし
ご型配置の電子源及び画像形成装置について、図８及び
図９を用いて説明する。

【０１１６】図８は、はしご型配置の電子源の一例を示
す模式図である。この図８において、８０は、電子源基
板、８１は、電子放出素子である。８２、Ｄx1乃至Ｄx1
0 は、電子放出素子８１を接続するための共通配線であ
る。電子放出素子８１は、基板８０上に、Ｘ方向に並列
に複数個配されている（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。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。すなわち、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
Ｄx2乃至Ｄx9は、例えば、Ｄx2、Ｄx3を同一配線とする
こともできる。

【０１１７】図９は、はしご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。９０は、グリッド電極、９１は、電子が通過するた
めの空孔、９２は、Ｄox1,Ｄox2,...Ｄoxmよりなる容器
外端子である。９３は、グリッド電極９０と接続された
Ｇ1 、Ｇ2 、....Ｇnからなる容器外端子、８０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。この図９においては、図７、図８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８０とフェースプレート７６の間にグリッド電
極９０を備えているか否かである。

【０１１８】図９においては、基板８０とフェ−スプレ
−ト７６の間には、グリッド電極９０が設けられてい
る。このグリッド電極９０は、表面伝導型放出素子から
放出された電子ビ−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−ムを通過せるため、各素子に対応し
て１個ずつ円形の開口９１が設けられている。グリッド
の形状や設置位置は、図９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、グリッドを表面伝導型放出素
子の周囲や近傍に設けることもできる。容器外端子９２
及びグリッド容器外端子９３は、図示しない制御回路と
電気的に接続されている。

【０１１９】この画像形成装置では、素子行を１列ずつ
順次駆動（走査）してい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−ムの蛍光体への照射を制御し、画像を
１ラインずつ表示すことができる。

【０１２０】また、図１２に示したFE型電子放出素子を
備えた電子源基板を用いた場合も同様に、電子源基板と
上述のフェースプレートとを支持枠を介して封着して、
真空容器を形成することにより、画像形成装置を形成す
ることができる。

【０１２１】なお、本発明に係る画像形成装置は、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。

【０１２２】

【実施例】以下、諸実施例を挙げて、本発明を更に詳述
する。

【０１２３】〔実施例１〕この実施例は、多数の電子放
出素子を単純マトリクス配置した電子源の製造例であ
る。まず、以下のようにして、図６に示すような、マト
リックス形状の電子源基板６１を作製した。素子数はＸ
方向９００素子、Ｙ方向３００素子とした。

【０１２４】工程（ａ）青板ガラス基板にＣＶＤ法により厚み６００ｎｍのＳｉ
Ｏ₂層を形成し、このＳｉＯ₂層上に、オフセット印刷法
により、Ｐｔペーストを印刷し、加熱焼成することによ
り、厚み５０ｎｍの素子電極２、３を形成した。素子電
極２、３の電極間距離は３０μｍとした。

【０１２５】工程（ｂ）スクリーン印刷法により、Ａｇペーストを印刷し、加熱
焼成することにより、Ｙ方向配線６３を形成した。次
に、Ｘ方向配線６２とＹ方向配線６３の交差部に、スク
リーン印刷法により、絶縁性ペーストを印刷し、加熱焼
成して厚さ３０μｍの絶縁層６５を形成した。また、ス
クリーン印刷法により、Ａｇペーストを印刷し、加熱焼
成することにより、Ｘ方向配線６２を形成した。

【０１２６】工程（ｃ）素子電極２、３間にバブルジェット方式の噴射装置を用
いて、以下の組成のパラジウム錯体溶液を滴下し、３５
０℃で３０分間加熱処理をして、酸化パラジウムの微粒
子からなる導電性薄膜４を形成した。導電性薄膜４の膜
厚は１５ｎｍであった。パラジウム錯体溶液の塑性は、
酢酸パラジウムモノエタノールアミン錯体０．１５ｗｔ
％（Ｐｄ当量）、ＩＰＡ２５ｗｔ％、エチレングリコー
ル１ｗｔ％、ＰＶＡ０．０５ｗｔ％及び純水である。

【０１２７】工程（ｄ）作成した電子源基板６１を真空容器内に設置した。真空
容器内を排気装置で１×１０^-3Ｐａ程度まで排気した
後、２％水素混合窒素ガスを導入しながら、図示しない
電源よりＸ方向配線６２およびＹ方向配線６３を通じて
各電子放出素子６４の電極２、３間に電圧を印加し、導
電性薄膜４をフォーミング処理した。フォーミング処理
の電圧波形は、図５の波形とし、印加電圧を１０Ｖとし
た。

【０１２８】工程（ｅ）続いて、フォーミングの終了した電子源基板６１を、図
１０に示した活性化装置を用いて、活性化を行った。ま
ず、電子源基板６１を活性化装置の搬入室１２０１の搬
送アーム１２１０上にセットした。搬入室１２０１内を
排気装置１２２１で数分間排気した後、ゲートバルブ１
２０６を開け、搬送アーム１２０１を用いて電子源基板
６１を第1の真空容器１２０２内に搬送し、支持体１２
１３上に設置した。搬送アーム１２１０を搬入室１２０
１にもどし、ゲートバルブ１２０６を閉めた。

【０１２９】第１の真空容器１２０２が、排気装置１２
２２により排気されている状態で、バルブ１２２６およ
びバルブ１２２７を開けて、活性化物質収容容器１２１
９よりトル二トリルを第1の真空容器内に導入し、第1の
真空容器内のトル二トリルの分圧が、１×１０^-2Ｐａと
なるようにバルブ１２２７の開度を調節した。

【０１３０】次に、電子源基板６１のＸ方向配線および
Ｙ方向配線上に電圧印加プローブ１２１５を接触させ、
電源１２１７より電子源基板６１のＸ方向配線およびＹ
方向配線に電圧を印加することにより、第1の活性化を
行った。電圧の印加は、Ｙ方向配線をすべて共通化して
Ｇｎｄに接続し、Ｘ方向配線の選択したラインに電圧を
印加して行った。印加電圧は１６Ｖ、電圧波形は図３に
示した波形で、Ｔ１を１ｍsec、Ｔ２を２０ｍsecとし、
印加時間は１分間とした。

【０１３１】工程（ｆ）次に、搬送室１２０４内を排気装置１２２３にて数分間
排気した後、ゲートバルブ１２０７を開け、搬送アーム
１２１１を用いて電子源基板６１を搬送室１２０４内に
移動させた。ゲートバルブ１２０７を閉め、搬送室１２
０４内を排気装置１２２３にて数分間排気した後、ゲー
トバルブ１２０８を開け、搬送アーム１２１１を用いて
電子源基板６１を第2の真空容器１２０３内に搬送し、
支持体１２１４上に設置した。搬送アーム１２１１を搬
送室１２０４にもどし、ゲートバルブ１２０８を閉め
た。第２の真空容器１２０３が、排気装置１２２４によ
り排気されている状態で、バルブ１２２８およびバルブ
１２２９を開けて、活性化物質収容容器１２２０よりト
リニトリルを第２の真空容器内に導入し、第２の真空容
器内のトリニトリルの分圧が１×１０^-4Ｐａとなるよう
にバルブ１２２９の開度を調節した。

【０１３２】次に、電子源基板６１のＸ方向配線および
Ｙ方向配線上に電圧印加プローブ１２１６を接触させ、
電源１２１８より電子源基板６１のＸ方向配線およびＹ
方向配線に電圧を印加することにより、第２の活性化を
行った。電圧の印加は、Ｙ方向配線をすべて共通化して
Ｇｎｄに接続し、Ｘ方向配線の選択したラインに電圧を
印加して行った。印加電圧は１６Ｖ、電圧波形は図３に
示した波形で、Ｔ１を１ｍsec、Ｔ２を２０ｍsecとし、
印加時間は１５分間とした。

【０１３３】次に、搬出室１２０５内を排気装置１２２
５にて数分間排気した後、ゲートバルブ１２０９を開
け、搬送アーム１２１２を用いて電子源基板６１を搬出
室１２０５内に移動した。ゲートバルブ１２０９を閉
め、搬出室１２０５内を大気圧にパージした後、電子源
基板６１を取り出した。

【０１３４】本実施例においては、活性化時の素子電流
Ｉｆは順調に増加し、活性化終了時の１素子あたりの素
子電流Ｉｆの値は１．６ｍＡ程度であった。また、１番
目に活性化したラインと、最後に活性化したラインの活
性化プロファイル（活性化時間と素子電流Ｉｆとの関
係）はほぼ等しく、すべての電子放出素子を同じように
活性化することができた。また、５枚の電子源基板につ
いて連続して活性化を行ったところ、活性化プロファイ
ルはほぼ一致しており、再現性よく活性化を行うことが
できた。

【０１３５】（比較例１）比較例として、第１の活性化
工程と第２の活性化工程を、同一の真空容器を用いて行
った。実施例１と同様にして、電子源基板を作成し、フ
ォーミングを行った。次に実施例１と同様に、基板を図
１０の活性化装置の真空容器１２０２に設置し、真空容
器１２０２内を排気した後、バルブ１２２６およびバル
ブ１２２７を開けて、活性化物質収容容器１２１９より
トル二トリルを真空容器内に導入し、真空容器内のトル
二トリルの分圧が、１×１０^-2Ｐａとなるようにバルブ
１２２７の開度を調節した。次に実施例１と同様に電圧
を印加して、第１の活性化を行った。

【０１３６】次に、バルブ１２２６およびバルブ１２２
７を閉めて、真空容器１２０２内の圧力が５×１０^-6Ｐ
ａ以下になるまで排気した後、再びバルブ１２２６およ
びバルブ１２２７を開けて、活性化物質収容容器１２１
９よりトル二トリルを真空容器内に導入し、真空容器内
のトル二トリルの分圧が、１×１０^-4Ｐａとなるように
バルブ１２２７の開度を調節した。次に実施例１と同様
に電圧を印加して、第２の活性化を行った後、基板を取
り出した。

【０１３７】本比較例においては、活性化時の素子電流
Ｉｆは順調に増加した。しかし、第２の活性化工程にお
ける活性化プロファイルを比較したところ、活性化５分
後における素子電流Ｉｆの増加率（Ｉｆの増加量／時
間）が、初期に活性化したラインの方が、後半に活性化
したラインよりもやや大きく、第２の活性化工程の初期
活性化ラインにおいて、第１の活性化工程における残留
有機物質の影響を受けている様子が見られた。

【０１３８】〔実施例２〕この実施例は、本発明により
作成される電子源を応用した図７に示す画像形成装置の
例である。上述の実施例１で作成した電子源基板６１を
リアプレート７１上に固定した後、基板の３ｍｍ上方に
フェースプレート７６を支持枠７２、図示しない排気管
を介して固定し、外囲器７８を形成した。また、リアプ
レートとフェースプレートとの間には、図示しないスペ
ーサを配置し、大気圧に耐えられる構造とした。また、
外囲器７８内には容器内を高真空に保つためのゲッター
を配置した。リアプレートと支持枠とフェースプレート
の接合にはフリットガラスを用い、アルゴン雰囲気中で
４２０℃に加熱することにより封着を行った。

【０１３９】次に、作成した外囲器７８内の雰囲気を排
気管を通じ真空ポンプにて排気しながら、パネル全体を
２５０℃に加熱した後、室温まで降温して内部を１０-7
Ｐａ程度の圧力とした後、排気管をガスバーナーで熱す
ることで溶着し、外囲器７８の封止を行った。最後に、
封止後の圧力を維持するために、高周波加熱によりゲッ
ターを加熱してゲッター処理を行った。このようにし
て、図７に示すような画像形成装置を作製した。

【０１４０】以上のように完成した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Ｄox
m，Ｄoy1ないしＤoynを通じ、１４．５Ｖの電圧を印加
することにより、電子放出させた。また、高圧端子７７
を通じ、メタルバック７５に１ｋＶの高圧を印加した。
この時、電子放出素子に流れる素子電流Ｉfと電子放出
素子より放出されてメタルバック７５に到達した放出電
流Ｉeより、電子放出効率＝Ｉe／Ｉfを測定したとこ
ろ、電子放出効率は、約０．１６％であり、良好な子放
出特性を有していた。

【０１４１】次に、高圧端子７７を通じ、メタルバック
７５に６ｋＶの高圧を印加して、放出電子を蛍光膜７４
に衝突させ、励起、発光させることで画像を表示した。
本実施例における画像表示装置は、目立った輝度ばらつ
きや色ムラがなく、テレビジョンとして十分満足できる
良好な画像を表示することができた。

【０１４２】〔実施例３〕この実施例は電子源の別の製
造方法の例である。実施例１の工程（a）から工程
（ｄ）と同様にして電子源基板を作成した。作成した電
子源基板のＸ方向配線およびＹ方向配線の取り出し配線
にフレキシブルケーブルを実装した。次に、実施例１の
工程（e）と同様にしてフォーミングを行い、電子放出
部を形成した。

【０１４３】続いてフォーミングの終了した電子源基板
６１を、図１５に示した活性化装置を用いて、活性化を
行った。まず、電子源基板６１を搬入用搬送アーム１６
０２上にセットし、搬送アーム１６０２を用いて電子源
基板６１を支持体１６０７上に設置し、固定した。次
に、支持体１６０７を上昇し、第1の真空容器１６０５
と、電子源基板６１を接触させた。第１の真空容器１６
０５と、基板６１との間はＯ−リングにより、気密を保
持させた。

【０１４４】次に、バルブ１６１４を開けて、第１の真
空容器１６０５内を排気装置１６１６により排気した
後、バルブ１６１２を開けて、活性化物質収容容器１６
１０よりトリニトリルを第1の真空容器内に導入し、第1
の真空容器内のトリニトリルの分圧が、１×１０^-3Ｐａ
となるようにバルブ１６１２の開度を調節した。

【０１４５】次に、電子源基板６１のＸ方向配線および
Ｙ方向配線の取り出し配線に接続したフレキシブルケー
ブルを不図示の電源に接続し、Ｘ方向配線およびＹ方向
配線に電圧を印加することにより、第1の活性化を行っ
た。電圧の印加は、Ｙ方向配線をすべて共通化してＧｎ
ｄに接続し、Ｘ方向配線の選択したラインに電圧を印加
して行った。印加電圧は実施例１と同様の両極性の電圧
波形とし、印加電圧の波高値を１０Ｖから１６Ｖまで、
０．１Ｖ／１secの割合で上昇させながら１分間印加し
た後、１６Ｖで１分間印加した。

【０１４６】次に、支持体１６０７を下降し、搬送アー
ム１６０３を用いて電子源基板６１を支持体１６０８上
に移動し、固定した。

【０１４７】次に、支持体１６０８を上昇し、第２の真
空容器１６０６と、電子源基板６１を接触させた。第２
の真空容器１６０６と、基板６１との間はＯ−リングに
より、気密を保持させた。

【０１４８】次に、バルブ１６１５を開けて、第２の真
空容器１６０６内を排気装置１６１７により排気した
後、バルブ１６１３を開けて、活性化物質収容容器１６
１１よりトリニトリルを第２の真空容器内に導入し、第
２の真空容器内のトリニトリルの分圧が１×１０^-4Ｐａ
なるようにバルブ１６１３の開度を調節した。

【０１４９】次に、電子源基板６１のＸ方向配線および
Ｙ方向配線の取り出し配線に接続したフレキシブルケー
ブルを不図示の電源に接続し、Ｘ方向配線およびＹ方向
配線に電圧を印加することにより、第２の活性化を行っ
た。電圧の印加は、Ｙ方向配線をすべて共通化してＧｎ
ｄに接続し、Ｘ方向配線の選択したラインに電圧を印加
して行った。印加電圧は第１の活性化と同様の両極性の
電圧波形とし、印加電圧を１６Ｖとし、印加時間を２０
分間とした。

【０１５０】最後に、支持体１６０８を下降し、搬出用
アーム１６０４を用いて電子源基板６１を取り出した。

【０１５１】本実施例においては、活性化時の素子電流
Ｉｆは順調に増加し、活性化終了時の１素子あたりの素
子電流Ｉｆの値は１．６ｍＡ程度であった。また、１番
目に活性化したラインと、最後に活性化したラインの活
性化プロファイル（活性化時間と素子電流Ｉｆとの関
係）はほぼ等しく、すべての電子放出素子を同じように
活性化することができた。また、５枚の電子源基板につ
いて連続して活性化を行ったところ、活性化プロファイ
ルはほぼ一致しており、再現性よく活性化を行うことが
できた。

【０１５２】（比較例２）比較例として、第１の活性化
工程と第２の活性化工程を、同一の真空容器を用いて行
った。実施例３と同様にして、電子源基板を作成し、フ
ォーミングを行った。次に実施例３と同様に、電子源基
板を図１５の活性化装置の支持体１６０７上に設置し、
固定した。

【０１５３】次に、支持体１６０７を上昇し、真空容器
１６０５と、電子源基板を接触させた。真空容器１６０
５と、基板との間はＯ−リングにより、気密を保持させ
た。

【０１５４】次に、バルブ１６１４を開けて、真空容器
１６０５内を排気装置１６１６により排気した後、バル
ブ１６１２を開けて、活性化物質収容容器１６１０より
トリニトリルを第1の真空容器内に導入し、第1の真空容
器内のトリニトリルの分圧が、１×１０^-3Ｐａとなるよ
うにバルブ１６１２の開度を調節した。

【０１５５】次に、実施例３と同様に電圧を印加して第
１の活性化を行った。次に、バルブ１６１２を閉めて、
真空容器１６０５内の圧力が５×１０^-6Ｐａ以下になる
まで排気した後、再びバルブ１６１２を開けて、活性化
物質収容容器１６１０よりトリニトリルを真空容器１６
０５内に導入し、真空容器内のトリニトリルの分圧が、
１×１０^-4Ｐａとなるようにバルブ１６１２の開度を調
節した。次に実施例３と同様に電圧を印加して、第２の
活性化を行った後、基板を取り出した。

【０１５６】本比較例においては、活性化時の素子電流
Ｉｆは順調に増加した。しかし、第２の活性化工程にお
ける活性化プロファイルを比較したところ、活性化５分
後における素子電流Ｉｆの増加率（Ｉｆの増加量／時
間）が、初期に活性化したラインの方が、後半に活性化
したラインよりもやや大きく、第２の活性化工程の初期
活性化ラインにおいて、第１の活性化工程における残留
有機物質の影響を受けている様子が見られた。

【０１５７】〔実施例４〕この実施例は、本発明により
作成される電子源を応用した画像形成装置の例である。
実施例３と同様にして作成した電子源基板６１を用い、
実施例２と同様にして図７に示すような画像形成装置を
作製した。

【０１５８】このように完成した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乃至Ｄoxm，
Ｄoy1乃至Ｄoynを通じ、１４Ｖの電圧を印加することに
より、電子放出させた。また、高圧端子７７を通じ、メ
タルバック７５に１ｋＶの高圧を印加した。この時、電
子放出素子に流れる素子電流Ｉfと電子放出素子より放
出されてメタルバック７５に到達した放出電流Ｉeより
電子放出効率（Ｉe／Ｉf）を測定したところ、電子放出
効率は、約０．１５％であり、良好な電子放出特性を有
していた。

【０１５９】次に、高圧端子７７を通じ、メタルバック
７５に６ｋＶの高圧を印加して、放出電子を蛍光膜７４
に衝突させ、励起、発光させることで画像を表示した。
この実施例における画像表示装置は、目立った輝度ばら
つきや色ムラがなく、テレビジョンとして十分満足でき
る良好な画像を表示することができた。

【０１６０】（実施例５）この実施例は電子源の別の製
造方法の例である。実施例１の工程（a）から工程
（ｄ）と同様にして電子源基板を作成した。作成した電
子源基板のＸ方向配線およびＹ方向配線の取り出し配線
にフレキシブルケーブルを実装した。次に、実施例１の
工程（e）と同様にしてフォーミングを行い、電子放出
部を形成した。

【０１６１】続いてフォーミングの終了した電子源基板
６１を、図１５に示した活性化装置を用いて、活性化を
行った。まず、電子源基板６１を搬入用搬送アーム１６
０２上にセットし、搬送アーム１６０２を用いて電子源
基板６１を支持体１６０７上に設置し、固定した。次
に、支持体１６０７を上昇し、第1の真空容器１６０５
と、電子源基板６１を接触させた。第１の真空容器１６
０５と、基板６１との間はＯ−リングにより、気密を保
持させた。

【０１６２】次に、バルブ１６１４を開けて、第１の真
空容器１６０５内を排気装置１６１６により排気した
後、バルブ１６１２を開けて、活性化物質収容容器１６
１０よりエチレンと窒素の混合ガス（エチレン：窒素＝
１：１００）を第1の真空容器内に導入し、第1の真空容
器内の全圧が、２×１０²Ｐａとなるようにバルブ１６
１２の開度を調節した。

【０１６３】次に、電子源基板６１のＸ方向配線および
Ｙ方向配線の取り出し配線に接続したフレキシブルケー
ブルを不図示の電源に接続し、Ｘ方向配線およびＹ方向
配線に電圧を印加することにより、第1の活性化を行っ
た。電圧の印加は、Ｙ方向配線をすべて共通化してＧｎ
ｄに接続し、Ｘ方向配線の選択したラインに電圧を印加
して行った。印加電圧は実施例１と同様の両極性の電圧
波形とし、印加電圧の波高値を１０Ｖから１６Ｖまで、
０．１Ｖ／１secの割合で上昇させながら１分間印加し
た後、１６Ｖで１分間印加した。

【０１６４】次に、支持体１６０７を下降し、搬送アー
ム１６０３を用いて電子源基板６１を支持体１６０８上
に移動し、固定した。

【０１６５】次に、支持体１６０８を上昇し、第２の真
空容器１６０６と、電子源基板６１を接触させた。第２
の真空容器１６０６と、基板６１との間はＯ−リングに
より、気密を保持させた。

【０１６６】次に、バルブ１６１５を開けて、第２の真
空容器１６０６内を排気装置１６１７により排気した
後、バルブ１６１３を開けて、活性化物質収容容器１６
１１よりベンゾニトリルを第２の真空容器内に導入し、
第２の真空容器内のベンゾニトリルの分圧が１×１０^-4
Ｐａなるようにバルブ１６１３の開度を調節した。

【０１６７】次に、電子源基板６１のＸ方向配線および
Ｙ方向配線の取り出し配線に接続したフレキシブルケー
ブルを不図示の電源に接続し、Ｘ方向配線およびＹ方向
配線に電圧を印加することにより、第２の活性化を行っ
た。電圧の印加は、Ｙ方向配線をすべて共通化してＧｎ
ｄに接続し、Ｘ方向配線の選択したラインに電圧を印加
して行った。印加電圧は第１の活性化と同様の両極性の
電圧波形とし、印加電圧を１６Ｖとし、印加時間を２０
分間とした。最後に、支持体１６０８を下降し、搬出用
アーム１６０４を用いて電子源基板６１を取り出した。

【０１６８】本実施例においては、活性化時の素子電流
Ｉｆは順調に増加し、活性化終了時の１素子あたりの素
子電流Ｉｆの値は１．７ｍＡ程度であった。また、１番
目に活性化したラインと、最後に活性化したラインの活
性化プロファイル（活性化時間と素子電流Ｉｆとの関
係）はほぼ等しく、すべての電子放出素子を同じように
活性化することができた。また、５枚の電子源基板につ
いて連続して活性化を行ったところ、活性化プロファイ
ルはほぼ一致しており、再現性よく活性化を行うことが
できた。

【０１６９】（実施例６）本実施例は本発明により作成
される電子源を応用した画像形成装置の例である。実施
例５と同様にして作成した電子源基板６1を用い、実施
例２と同様にして図７に示すような画像形成装置を作製
した。

【０１７０】以上のように完成した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，
Doy1ないしDoynを通じ、１４Vの電圧を印加することに
より、電子放出させた。また、高圧端子７7を通じ、メ
タルバック７5に１kVの高圧を印加した。この時、電子
放出素子に流れる素子電流Ifと電子放出素子より放出さ
れてメタルバック７５に到達した放出電流Ieより電子放
出効率＝Ie/Ifを測定したところ、電子放出効率＝約
０．１５％であり、良好な電子放出特性を有していた。

【０１７１】次に、高圧端子７7を通じ、メタルバック
７5に６kVの高圧を印加して、放出電子を蛍光膜７4に衝
突させ、励起・発光させることで画像を表示した。本実
施例における画像表示装置は、目立った輝度ばらつきや
色ムラがなく、テレビジョンとして十分満足できる良好
な画像を表示することができた。

【０１７２】（実施例７）本実施例は、多数のＦＥ型電
子放出素子を単純マトリクス配置した電子源の製造例で
ある。まず、以下のようにして図１２に示すような電子
源基板を作成した。素子数はＸ方向９００素子、Ｙ方向
３００素子とした。

【０１７３】工程（a）ガラス基板１０１の上に銅からなるカソード電極１０
２、アモルファスシリコンからなる抵抗層１１０、シリ
コンを熱酸化させて形成した絶縁層１０４、モリブデン
からなるゲート電極１０５を積層した。次にモリブデン
膜上にフォトレジストを塗布し、ゲート電極の開口部に
対応するパターンを形成した。続いて、バッファー弗酸
を用いて開口部の絶縁層１０４を除去した後、フォトレ
ジストを除去した。

【０１７４】工程（ｂ）次に真空蒸着装置内で、基板を回転させながらアルミニ
ウムを斜方蒸着してマスク層１０６を形成した。

【０１７５】工程（ｃ）次にモリブデンを基板に対して垂直方向から蒸着して、
円錐形状のエミッタ１０３を形成した。

【０１７６】工程（ｄ）次に、ゲート電極上に形成されたアルミニウムからなる
マスク層１０６およびモリブデン層を除去して、複数の
ＦＥ型電子放出素子を備えた電子源基板１００を作成し
た。また、電子放出素子周辺部には、取り出し配線を形
成した。

【０１７７】工程（e）続いて作成した電子源基板１００を、図１２に示した活
性化装置を用いて、活性化を行った。まず、電子源基板
１００を活性化装置の搬入室１２０１の搬送アーム１２
１０上にセットした。搬入室１２０１内を排気装置１２
２１で数分間排気した後、ゲートバルブ１２０６を開
け、搬送アーム１２０１を用いて電子源基板１００を第
1の真空容器１２０２内に搬送し、支持体１２１３上に
設置した。搬送アーム１２１０を搬入室１２０１にもど
し、ゲートバルブ１２０６を閉めた。

【０１７８】第１の真空容器１２０２が、排気装置１２
２２により排気されている状態で、バルブ１２２６およ
びバルブ１２２７を開けて、活性化物質収容容器１２１
９よりトリニトリルを第1の真空容器内に導入し、第1の
真空容器内のトリニトリルの分圧が、１×１０^-2Ｐａと
なるようにバルブ１２２７の開度を調節した。

【０１７９】次に、電子源基板１００の取り出し配線上
に電圧印加プローブ１２１５を接触させ、取り出し配線
を通じて、電源１２１７よりカソード電極１０２および
ゲート電極１０５間に１００Ｖの電圧を印加した。電圧
波形は図５に示した波形で、Ｔ１を１ｍsec、Ｔ２を２
０ｍsecとし、印加時間は５分間とした。また、基板上
方３ｍｍのところに設置したアノード電極（不図示）に
５ｋＶの電圧を印加した。このようにして第１の活性化
を行った。

【０１８０】工程（ｆ）次に、搬送室１２０４内を排気装置１２２３にて数分間
排気した後、ゲートバルブ１２０７を開け、搬送アーム
１２１１を用いて電子源基板１００を搬送室１２０４内
に移動させた。

【０１８１】ゲートバルブ１２０７を閉め、搬送室１２
０４内を排気装置１２２３にて数分間排気した後、ゲー
トバルブ１２０８を開け、搬送アーム１２１１を用いて
電子源基板１００を第2の真空容器１２０３内に搬送
し、支持体１２１４上に設置した。搬送アーム１２１１
を搬送室１２０４にもどし、ゲートバルブ１２０８を閉
めた。

【０１８２】第２の真空容器１２０３が、排気装置１２
２４により排気されている状態で、バルブ１２２８およ
びバルブ１２２９を開けて、活性化物質収容容器１２２
０よりトリニトリルを第２の真空容器内に導入し、第２
の真空容器内のトリニトリルの分圧が１×１０^-4Ｐａと
なるようにバルブ１２２９の開度を調節した。

【０１８３】次に、電子源基板１００のＸ方向配線およ
びＹ方向配線上に電圧印加プローブ１２１６を接触さ
せ、電源１２１８よりカソード電極１０２およびゲート
電極１０５間に１２０Ｖの電圧を印加した。電圧波形は
図５に示した波形で、Ｔ１を１ｍsec、Ｔ２を２０ｍsec
とし、印加時間は１５分間とした。また、基板上方３ｍ
ｍのところに設置したアノード電極（不図示）に５ｋＶ
の電圧を印加した。このようにして第２の活性化を行っ
た。

【０１８４】次に、搬出室１２０５内を排気装置１２２
５にて数分間排気した後、ゲートバルブ１２０９を開
け、搬送アーム１２１２を用いて電子源基板１００を搬
出室１２０５内に移動した。

【０１８５】ゲートバルブ１２０９を閉め、搬出室１２
０５内を大気圧にパージした後、電子源基板１００を取
り出した。

【０１８６】本実施例においては、活性化時にエミッタ
より放出され、アノード電極に捕捉される放出電流は順
調に増加した。また、１番目に活性化したラインと、最
後に活性化したラインとで、活性化プロファイル（活性
化時間と放出電流の関係）はほぼ等しく、すべての電子
放出素子を同じように活性化することができた。

【０１８７】（実施例８）本実施例は本発明により作成
される電子源を応用した画像形成装置の例である。実施
例７と同様にして作成した電子源基板１００を用い、実
施例２と同様に支持枠を介してフェースプレートと封着
して画像形成装置を作製した。

【０１８８】以上のように完成した画像表示装置におい
て、各電子放出素子には、容器外端子を通じ、カソード
電極とゲート電極間に１２０Ｖの電圧を印加することに
より、エミッタより電子放出させた。また、高圧端子７
7を通じ、メタルバック７５に６kVの高圧を印加して、
放出電子を蛍光膜７4に衝突させ、励起・発光させるこ
とで画像を表示した。本実施例における画像表示装置
は、目立った輝度ばらつきや色ムラがなく、テレビジョ
ンとして十分満足できる良好な画像を表示することがで
きた。

【０１８９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の電子放出素
子及び電子源の製造方法によれば、活性化工程を雰囲気
の異なる複数の容器を用いて多段階で行うことにより、
時間短縮された活性化工程で、良好な電子放出特性の電
子放出素子及び電子源を、提供することができる。

【０１９０】また、本発明の電子放出素子及び電子源の
製造方法によれば、活性化工程を雰囲気の異なる複数の
容器を用いて多段階で行うことにより、従来の活性化工
程における活性化物質の供給不足問題を解決し、かつ良
好な特性を有する電子放出素子及び電子源を製造するこ
とが可能となる。

【０１９１】また、容器内の残留物質の影響を回避する
ことができるために、再現性良く活性化を行うことがで
きる。そのため、製造上のばらつきを低減させ、歩留ま
りを向上させることができる。

【０１９２】また、本発明に係る電子源の製造装置によ
れば、複数の容器の各々に、容器内を排気する手段と容
器内にガスを導入する手段とを備えているので個々の容
器内の雰囲気を独立に設定、制御可能であり、しかも、
電子源を形成する基板をそれぞれの容器に搬入及び搬出
する手段をも備えているので、上記個々に制御された雰
囲気に順次効率良く基板を流していくことができ、生産
性の効率化が図れる。

【０１９３】更に、本発明に係る製造方法により製造さ
れた電子源を応用した画像形成装置においては、高品位
な画像形成装置、例えば、カラーフラットテレビを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子源の製造方法を示す断面図であ
る。

【図２】本発明に関わる電子放出素子の断面図である。

【図３】本発明の電子源の製造方法において採用できる
電圧波形の一例を示すグラフである。

【図４】本発明の電子源の製造方法において採用できる
電圧波形の一例を示すグラフである。

【図５】本発明の電子源の製造方法において採用できる
電圧波形の別の例を示すグラフである。

【図６】本発明が適用可能な単純マトリクス配置をした
電子源の一例を示す平面図である。

【図７】本発明を適用可能な画像形成装置の表示パネル
の一例を一部を破断して示す斜視図である。

【図８】本発明を適用可能な梯子配置の電子源の一例を
示す平面図である。

【図９】本発明を適用可能な画像形成装置の表示パネル
の一例を一部を破断して示す斜視図である。

【図１０】本発明に係る電子源の製造装置の構成を示す
ブロック図である。

【図１１】本発明に関わる電子放出素子の断面図であ
る。

【図１２】本発明が適用可能な電子源の別の例を示す模
式図である。

【図１３】本発明の電子源の製造方法の別の例を示す断
面図である。

【図１４】図１３に続く電子源の製造方法の別の例を示
す断面図である。

【図１５】本発明に係る電子源の製造装置の別の構成を
示す図である。

【図１６】従来の電子放出素子の構成例を示す平面図及
び断面図である。

【図１７】従来の電子放出素子の製造方法を示す断面図
である。

【図１８】従来の電子放出素子の別の構成例を示す断面
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７炭素又は炭素化合物１１第１の真空容器１２第２の真空容器１３ガス導入部１４ガス排気部１５排気装置１６，１７有機物質

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、間隔をおいて一対の導電体を
形成する工程と、前記一対の導電体の少なくとも一方に炭素または炭素化
合物の膜を形成する活性化工程とを有し、前記活性化工程は、雰囲気の異なる複数の容器内で順次
行なわれることを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項２】基板上に、一対の電極間に配置された電
子放出部を含む導電性膜を形成する工程と、前記導電性膜に炭素または炭素化合物の膜を形成する活
性化工程とを有し、前記活性化工程は、雰囲気の異なる複数の容器内で順次
行なわれることを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項３】基板上に、間隔をおいて一対の導電体
を、複数対形成する工程と、前記各一対の導電体の少なくとも一方に炭素または炭素
化合物の膜を形成する活性化工程とを有し、前記活性化工程は、雰囲気の異なる複数の容器内で順次
行なわれることを特徴とする電子源の製造方法。
【請求項４】基板上に、一対の電極間に配置された電
子放出部を含む導電性膜を複数形成する工程と、前記各導電性膜に炭素または炭素化合物の膜を形成する
活性化工程とを有し、前記活性化工程は、雰囲気の異なる複数の容器内で順次
行なわれることを特徴とする電子源の製造方法。
【請求項５】前記複数の容器は、雰囲気中に含まれる
気体の種類が異なる複数の容器を含み、前記容器のうち
の少なくとも２つは、雰囲気中に炭素化合物を含むこと
を特徴とする請求項３または４に記載の電子源の製造方
法。
【請求項６】前記複数の容器は、雰囲気中に含まれる
炭素化合物が異なる複数の容器を含むことを特徴とする
請求項３または４に記載の電子源の製造方法。
【請求項７】前記複数の真空容器は、雰囲気中に含ま
れる炭素化合物の分圧が異なる複数の真空容器を含むこ
とを特徴とする請求項３または４に記載の電子源の製造
方法。
【請求項８】前記活性化工程は、炭素化合物を含む雰
囲気中で前記一対の導電体間に電圧を印加する工程を含
むことを特徴とする請求項３に記載の電子源の製造方
法。
【請求項９】前記活性化工程は、炭素化合物を含む雰
囲気中で前記一対の電極間に電圧を印加する工程を含む
ことを特徴とする請求項４に記載の電子源の製造方法。
【請求項１０】複数の容器と、前記複数の容器の各々に設けられた、前記容器内を排気
する手段及び前記容器内にガスを導入する手段と、前記各容器に、電子源を形成する基板を搬入出する手段
とを備えることを特徴とする電子源の製造装置。
【請求項１１】前記基板の前記各容器内にでの温度を
制御する手段を更に有することを特徴とする請求項１０
に記載の電子源の製造装置。
【請求項１２】前記ガスは、炭素化合物のガスである
ことを特徴とする請求項１０に記載の電子源の製造装
置。
【請求項１３】前記容器は、前記基板を内包する容器
であることを特徴とする請求項１０に記載の電子源の製
造装置。
【請求項１４】前記容器は、前記基板の電子源形成面
側の一部領域を覆う容器であることを特徴とする請求項
１０に記載の電子源の製造装置。
【請求項１５】電子源と、前記電子源からの電子の照
射により画像を形成する画像形成部材とを備える画像形
成装置の製造方法であって、前記電子源が、請求項３〜９のいずれか１項に記載の方
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。