JPH07320666A

JPH07320666A - 電子放出素子基板、その駆動方法、及び電子放出素子基板を組込んだ画像形成装置

Info

Publication number: JPH07320666A
Application number: JP11512694A
Authority: JP
Inventors: Hideji Kawasaki; 秀司川崎; Masato Niibe; 正人新部
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-05-27
Filing date: 1994-05-27
Publication date: 1995-12-08

Abstract

(57)【要約】【目的】変調電極を必要とせず、かつ抵抗を増加させ
ずに配線膜厚を減少させた電子放出素子基板、及びそれ
を用いた画像形成装置を提供する。【構成】基板４０１上に絶縁層４０３を介して行方向
配線４０２、４０４を部分的に積重して形成し、更に絶
縁層４０５の上に行方向配線４０６を形成する（図４
（ｃ））。行方向及び列方向配線の交点に電子放出素子
４０８を設け、電子放出素子基板４００を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面伝導型電子放出素
子基板、その駆動方法、及び表面伝導型電子放出素子基
板を組込んだ平面型画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子として熱電子源と冷
陰極電子源の二種類が知られている。

【０００３】冷陰極電子線には、電界放出型（以下ＦＥ
と略す）、金属／絶縁層／金属型（以下ＭＩＭと略す）
や表面伝導型電子放出素子（以下ＳＣＥと略す）等があ
る。

【０００４】ＦＥ型の例としては、Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋｅ
＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，”Ｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉ
ｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎＰ
ｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）等が知られてい
る。

【０００５】ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ．Ｍｅａ
ｄ，”Ｔｈｅｔｕｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎａｍ
ｐｌｉｆｉｅｒ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３２，６
４６（１９６１）やＣ．Ａ．Ｓｐｎｄｔ，”Ｐｈｙｓｉ
ｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌ
ｍｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓ
ｗｉｔｈｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍｃｏｎｅｓ”，
Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４７，５２４８，（１９７
６）等が知られている。

【０００６】ＳＣＥ型の例としては、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎ
ｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈ
ｙ．，１０（１９６５）等がある。

【０００７】ＳＣＥは基板上に形成された小面積の薄膜
に、膜面に平行に電流を流すことにより、電子放出が生
ずる現象を利用するものである。この表面伝導型電子放
出素子としては、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．Ｄｉｔｔｍｅ
ｒ：”ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ”，９，３１
７（１９７２）］、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるも
の［Ｍ．ＨａｒｔｗｅｌｌａｎｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓ
ｔａｄ：”ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ＥＤＣｏｎ
ｆ．”，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（１９
８３）］等が報告されている。

【０００８】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な素子構成として前述のＭ．ハートウエルの素子構成を
図７に示す。

【０００９】同図において７０１は絶縁性基板である。
７０４は電子放出部を含む薄膜であり、スパッタで形成
されたＨ型形状金属酸化物薄膜等からなり、電子放出部
形成用薄膜を後述のフォーミングと呼ばれる通電処理す
ることにより、電子放出部７０３が形成される。また、
図中の素子の長さＬ１はおよそ０．５ｍｍから１ｍｍ、
素子の幅Ｗは約０．１ｍｍである。従来、これらの表面
伝導型放出素子においては、電子放出を行う前に電子放
出部形成用薄膜を予めフォーミングと呼ばれる通電処理
によって電子放出部７０３を形成するのが一般的であっ
た。

【００１０】即ち、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電子放出部７０３を形成すること
である。尚、電子放出部７０３は電子放出部形成用薄膜
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
われる場合もある。

【００１１】以下フォーミングにより発生した電子放出
部を含めて電子放出部形成用薄膜７０４と呼ぶ。前記フ
ォーミング処理をして形成した表面伝導型電子放出素子
は、上記電子放出部を含む薄膜７０４の両端の電極７０
５、７０６に電圧を印加し、素子に電流を流すことによ
り、上記電子放出部７０３より電子を放出するものであ
る。

【００１２】図８は本出願人らにより提案された表面伝
導型電子放出素子の構成を示す。（特開平２−５６８２
２）同図において８０１は絶縁性基板、８０５と８０６
は素子電極、８０４は電子放出部を含む薄膜、８０３は
電子放出部である。電子放出部を含む薄膜８０４のうち
電子放出部８０３としては粒径が数十オングストローム
の導電性微粒子からなり、これ以外の電子放出部を含む
薄膜８０４は微粒子膜からなる。なおここで述べる微粒
子膜とは、複数の微粒子が集合した膜であり、その微細
構造として、微粒子が個々に分散配置した状態のみなら
ず、微粒子が互いに隣接、あるいは重なり合った状態
（島状も含む）の膜をさす。

【００１３】またこれとは別に電子放出部を含む薄膜８
０４は、導電性微粒子が分散されたカーボン薄膜等で形
成される場合がある。

【００１４】電子放出部を含む薄膜８０４の具体例を挙
げるならばＰｄ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃ
ｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属、Ｐｄ
Ｏ、ＳｎＯ₂ 、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、ＰｂＯ、Ｓｂ₂ Ｏ₃ 等の酸
化物、ＨｆＢ₂ 、ＺｒＢ₂ 、ＬａＢ₆ 、ＣｅＢ₆ 、ＹＢ
₄ 、ＧｄＢ₄ 等の硼化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、Ｔ
ａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、Ｈｆ
Ｎ等の窒化物、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体、カーボン、Ａｇ
Ｍｇ、ＮｉＣｕ、Ｐｂ、Ｓｎ等がある。

【００１５】電子放出部を含む薄膜８０４は真空蒸着
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、スピナー法等によって形成される。なお、
上記素子の寸法の大略はＷ１＝１ｍｍ、Ｗ２＝６００μ
ｍ、Ｌ１＝６μｍ、ｄ＝１０００Åである。

【００１６】また、本出願人らは、前記表面伝導型電子
放出素子を用いた電子源や画像形成装置も提案した（Ｕ
ＳＰ５０６６８８３）。

【００１７】図９は前記表面伝導型電子放出素子９０４
を配置した画像形成装置の斜視図を示す。基板９０１上
に設けた複数の電子放出素子９０４はそれぞれ２本の配
線、例えばＤｒ２とＤｌ２に並列接続されている。電子
放出素子９０４を作成した基板の上方には電子通過孔９
０５を有する変調電極９０６が電子放出素子の配線９０
３と直交して配置してある。なお、９１０はフェイスプ
レートで、透明基板９０７、蛍光体９０８、メタルバッ
ク９０９を積重して形成されている。

【００１８】前記画像形成装置の断面図を図１０に示
す。ここで、１００１は基板、１００２は素子電極、１
０１３は配線、１００５は絶縁層、１００６は変調電
極、１０１２は電子通過孔、１００３は電子放出部１０
０４を含む薄膜を示す。

【００１９】次に製造工程の概略を図１１、１２を用い
て以下に記す。

【００２０】工程−ａ基板１１０１上にホトリソグラ
フィー技術によりレジストパターン１１１７を形成し、
素子電極１１１８を形成する。素子電極材料としては、
導電性を有するものであれば使用できる。

【００２１】工程−ｂリフトオフによって不要部分の
素子電極材料を除去する。

【００２２】工程−ｃマスクとなる層１１１９を積層
・パターニングし、その上に電子放出部形成用薄膜１１
０４を形成する。

【００２３】工程−ｄリフトオフによって電子放出部
形成用薄膜１１０４の不要の部分を除去して所望のパタ
ーンに形成する。

【００２４】工程−ｅ配線１１１２を真空蒸着技術、
ホトリソグラフィー技術により形成する。配線材は通常
電極材として用いられるものであればよい。

【００２５】工程−ｆ変調電極を支持するための絶縁
層１１０５を形成し、変調電極１１０６を真空蒸着技術
により形成する。

【００２６】工程−ｇホトリソグラフィー技術、エッ
チング技術により、絶縁層１１０５、変調電極１１０６
の不要部分を取り去り、電子放出部形成用薄膜１１０４
を露出させる。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本出願
人が提案してきた上記画像形成装置においても、電子を
放出する素子を選択するために多数素子を並列に配列し
た素子の配線（行方向配線）と、これらと直交する方向
（列方向配線）にグリッドを設けており、簡易な構成で
かつ容易に、電子を放出する素子を選択し、その電子放
出量を制御し得る電子放出素子基板ではなかった。ま
た、該電子放出素子基板と対向した位置に配置された蛍
光体を、選択的に制御された明るさで発光せしめるため
の、グリッドがあり、簡易な構成でかつ容易に、電子を
放出する素子を選択し、その電子放出量を制御し、蛍光
体の輝度を制御でき得る表示装置等の画像形成装置では
なかった。

【００２８】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、上記問題を解決した電子放出
素子基板、その駆動方法、及び電子放出素子基板を組込
んだ画像形成装置を提供することにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、基板と、該基板上に形成されたｍ本の行方
向配線およびｎ本の列方向配線と（但し、ｍ、ｎは自然
数を表わす。）、素子電極および電子放出部を含む薄膜
とからなる所定数の電子放出素子とを有する表面伝導型
電子放出素子基板において、前記行方向配線又は列方向
配線のうち、同一方向配線が互にその一部を絶縁層を介
して積重してなることを特徴とする表面伝導型電子放出
素子基板、及び上記の表面伝導型電子放出素子基板を組
込んでなることを特徴とする平面型画像形成装置を提案
するものである。

【００３０】更に本発明は、一方向配線のみが絶縁層を
介して積重されている上記表面伝導型電子放出素子基板
において、該積重されている一方向配線に正電圧を印加
することを特徴とする表面伝導型電子放出素子基板の駆
動方法である。

【００３１】

【作用】本発明においては、行方向配線及び列方向配線
を有することから、電子放出素子の選択は行及び列方向
配線を選択することにより行なえ、グリッド電極を必要
とせず、前述のグリッド電極にともなう問題が解決さ
れ、製法が簡略化され、安価でかつ簡易な構成の電子放
出素子が提供できる。

【００３２】また、同一方向配線が絶縁層を介して積重
していることにより、配線の抵抗および膜厚を変えずに
高密度な電子放出素子が製造できる。

【００３３】また逆に、電子放出素子密度および配線抵
抗を変えずに配線膜厚を薄くする場合には、配線段差部
における絶縁不良による歩留まりの悪化が抑制でき、更
に電子放出素子密度および配線膜厚を変えずに低抵抗配
線が実現できる。

【００３４】また、前述の表面伝導型電子放出素子にお
いて、基板表面に露出している面積が大きい同一方向配
線に正電圧を印加することにより、等間隔に配置されて
いない電子放出素子から放出される電子の軌道方向を修
正し、等間隔に蛍光体を発光させることができる。

【００３５】また、前述の表面伝導型電子放出素子を用
いて、平面型画像形成装置を形成することにより安価で
かつ簡易な構成の平面型画像形成装置を提供できる。

【００３６】以下、本発明を詳細に説明する。（実施態様）本発明による画像形成装置の実施態様につ
いて、以下に説明する。図１にマトリックス状電子放出
素子基板１００の配線構成図を、図２に画像形成装置の
構成図を示す。

【００３７】図１において１０１は石英ガラス、Ｎａな
どの不純物含有量を減少したガラス、青板ガラス、Ｓｉ
Ｏ₂ を積層した青板ガラスなどのガラス基板、およびア
ルミナなどのセラミックス基板などの絶縁性基板であ
る。１０２はＮｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔ
ｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄなどの金属、あるいは合金、およ
びＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ₂ 、Ｐｄ−Ａｇなどの金
属、あるいは金属酸化物とガラスなどから構成される印
刷導体、Ｉｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ などの透明導体およびポ
リシリコンなどの半導体材料などの半導体導体材料など
の抵抗が十分低い材料からなる第１の配線である。１０
３はシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、Ａｌ₂Ｏ₃ 、Ａ
ｌＮ等からなる絶縁層、１０４は配線１０２と同様の抵
抗が十分に低い材料からなる第２の配線、１０５は絶縁
層、１０６は配線１０２と同様の抵抗が十分に低い材料
からなる第３の配線である。ここで第１の配線および第
２の配線は同一方向配線である。

【００３８】この態様においては、第１の配線１０２と
第２の配線１０４とが合計ｍ本の行方向配線をなし、第
３の配線１０６がｎ本の列方向配線をなしている。ここ
で、ｍ、ｎは同一であっても異なっていても良い自然数
を示すものである。そして、前記ｍ本の行方向配線とｎ
本の列方向配線の交点近傍に、後述する電子放出素子
（不図示）が形成されるものである。

【００３９】図２において２００は表面伝導型電子放出
素子が形成されたマトリックス状電子放出素子基板２０
１を固定したリアプレートである。ここでリアプレート
２００はマトリックス状電子放出素子基板２０１を補強
する目的で設けられているため、マトリックス状基板２
０１が十分な強度を持つ場合は不要である。また、２０
２は支持枠、２０３は蛍光体、２０４はフェースプレー
トである。

【００４０】電子放出素子基板の配線構造は図１に示し
た形状に限られず、第１の配線１０２と第２の配線１０
４の積層された部分の面積が各種異なっても良く、また
３層以上の多層でも良い。即ち、図３（ａ）に示すよう
に図１（ｃ）とほぼ同様のもの以外は、図３に示すよう
に積層配線の表面露出部面積がほぼ同等（ｂ）、積層配
線の下側配線露出部が絶縁層３０３上方に配置（ｃ）、
３層以上積層（ｄ）されている構造でもかまわない。

【００４１】ここで、３０１は絶縁性基板、３０２は第
１の配線、３０３は絶縁層、３０４は第２の配線、３０
５は絶縁層、３０６は第３の配線である。

【００４２】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。（実施例１）本発明による表面伝導型電子放出素子およ
びそれを用いた画像形成装置の第１の実施例について説
明する。

【００４３】図４に本実施例による表面伝導型電子放出
素子基板４００の構成図を示す。以下、素子の製造工程
に従ってその構造を説明する。

【００４４】清浄化した青板ガラス上に厚さ５０００Å
のシリコン酸化膜をスパッタ法で形成した基板４０１上
に、真空蒸着により厚さ５０ÅのＣｒ、厚さ６０００Å
のＡｕ、厚さ３００ÅのＣｒ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、行方向配線４０２のレジストパターンを形成
し、Ｃｒ／Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をウエットエッチングし
て、所望の形状の行方向配線の下側配線４０２を形成し
た。

【００４５】つぎに、層間絶縁層４０３としてシリコン
酸化膜を厚さ６０００Åになるように、ＲＦスパッタに
より堆積した。所望の位置にホトレジストパターンを作
り、これをマスクとしてエッチングして不要部分のシリ
コン酸化膜を取り去り、所望の形状の層間絶縁層４０３
を形成した。エッチングはＣＦ₄ とＨ₂ ガスを用いたＲ
ＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）法
によった。

【００４６】その後、所望の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Ｃｒ、厚さ６０００Åの
Ａｕ、厚さ３００ÅのＣｒ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、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をリ
フトオフし、行方向配線の上側配線４０４を形成した。

【００４７】つぎに、層間絶縁層４０５としてシリコン
酸化膜を６０００ÅとなるようにＲＦスパッタにより堆
積した。所望の位置にホトレジストパターンを作り、こ
れをマスクとしてエッチングして不要部分のシリコン酸
化膜を取り去り、所望の形状の層間絶縁層４０５を形成
した。エッチングはＣＦ₄ とＨ₂ ガスを用いたＲＩＥ
（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）法によ
った。

【００４８】その後、所望の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Ｃｒ、厚さ６０００Åの
Ａｕ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、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をリフトオフし、列方向配
線４０６を形成した。

【００４９】その後、素子電極素子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１００
０ÅのＮｉを順次堆積した。ホトレジストパターンを有
機溶剤で溶解し、Ｎｉ／Ｔｉ堆積膜をリフトオフし、素
子電極間隔を３μｍとし、素子電極の幅を３００μｍと
した素子電極４０７を形成した。

【００５０】その後、所望の形状に膜厚１０００ÅのＣ
ｒ膜を真空蒸着により堆積・パターニングし、そのうえ
に有機Ｐｄ（ｃｃｐ４２３０奥野製薬（株）社製）を
スピンナーにより回転塗布し、３００℃で１０分間の加
熱焼成処理をした。また、こうして形成された主元素と
してＰｄの微粒子からなる電子放出部形成用薄膜の膜厚
は１００Å、シート抵抗値は５×１０⁴ Ω／□であっ
た。なおここで述べる微粒子膜とは、複数の微粒子が集
合した膜であり、その微細構造として、微粒子が個々に
分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに隣接、あ
るいは、重なり合った状態（島状も含む）の膜をさし、
その粒径とは、前記状態で粒子形状が認識可能な微粒子
についての径をいう。つぎに、Ｃｒ膜および焼成後の電
子放出部形成用薄膜を酸エッチャントによりエッチング
し、電子放出部を含む薄膜４０８を形成した。

【００５１】以上述べたようにして、電子放出素子基板
４００を形成した。このようにして作製した電子放出素
子基板４００は、グリッドを用いないため、製法が簡略
化され、大面積電子放出素子を作製しても極端な歩留ま
りの低下は起こらなかった。さらに、製造工程の簡略化
により低コスト化できた。また、行方向配線４０２、４
０４を絶縁層４０３を介して部分的に積重したので、配
線の幅を広くできた。このため、膜厚を厚くすることな
く十分低い抵抗の行方向配線を得ることができた。これ
により、配線段差部における絶縁膜不良によるショート
欠陥を削減でき、歩留まりが向上した。

【００５２】つぎに、以上のようにして作成した電子放
出素子基板４００を用いて表示装置を構成した例を、図
１３と図１４とを用いて説明する。

【００５３】以上のようにして多数の平面型表面伝導電
子放出素子基板を作製した素子基板４００の５ｍｍ上方
に、フェースプレート１３０６（ガラス基板１３０３内
面に蛍光膜１３０４とメタルバック１３０５が形成され
て構成される）を支持枠１３０２を介し配置し、フェー
スプレート１３０６、支持枠１３０２、素子基板４００
の接合部にフリットガラスを塗布し、大気中あるいは窒
素雰囲気中で４００℃ないし５００℃で１０分以上焼成
することで封着した。図１３において、１３１２は電子
放出素子、１３１３、１３１４はそれぞれ行方向配線
で、１３１５は列方向配線である。

【００５４】蛍光膜１３０４は、モノクロームの場合は
蛍光体のみから成るが、本実施例では蛍光体はストライ
プ形状を採用し、先にブラックストライプを形成し、そ
の間隙部に各色蛍光体を塗布し、蛍光膜１３０４を作製
した。ブラックストライプの材料としては、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。

【００５５】ガラス基板１３０３に蛍光体を塗布する方
法はスラリー法を用いた。

【００５６】また、蛍光膜１３０４の内面側には通常メ
タルバック１３０５が設けられる。メタルバックは、蛍
光膜作製後、蛍光膜の内面側表面（図１３においては下
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。

【００５７】フェースプレート１３０６には、更に蛍光
膜１３０４の導電性を高めるため、蛍光膜１３０４の外
面側に透明電極（不図示）が設けられる場合もあるが、
本実施例では、メタルバックのみで十分な導伝性が得ら
れたので透明電極を設けることを省略した。

【００５８】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体と電子放出素子とを対応させなくてはいけないた
め、十分な位置合わせを行った。

【００５９】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管（図示せず）を通じ真空ポンプにて排気
し、十分な真空度に達した後、容器外端子Ｄｘ１ないし
ＤｘｍとＤｙ１ないしＤｙｎを通じ電子放出素子１３１
２の電極１３１３、１３１４間に電圧を印加し、電子放
出部を、電子放出部形成用薄膜を通電処理（フォーミン
グ処理）することにより作成した。フォーミング処理の
電圧波形を図１４に示す。

【００６０】図１４中、Ｔ１及びＴ２は電圧波形のパル
ス幅とパルス間隔であり、本実施例ではＴ１を１ミリ
秒、Ｔ２を１０ミリ秒とし、三角波の波高値（フォーミ
ング時のピーク電圧）を５Ｖとし、フォーミング処理は
約１×１０^-6ｔｏｒｒの真空雰囲気下で６０秒間行っ
た。

【００６１】このように作成された電子放出部は、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。

【００６２】フォーミングを行い、電子放出部を形成し
電子放出素子基板１３１２を作製した。

【００６３】次に１０^-6ｔｏｒｒ程度の真空度で、不図
示の排気管をガスバーナーで熱することで溶着し基板４
００、支持枠１３０２、フェースプレート１３０６から
なる外囲器の封止を行った。

【００６４】最後に、封止後の真空度を維持するため
に、ゲッター処理を行った。これは、封止を行う直前
に、高周波加熱等の加熱法により、画像形成装置内の所
定の位置（不図示）に配置されたゲッターを加熱し、蒸
着膜を形成処理した。ゲッターはＢａ等を主成分とし
た。

【００６５】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Ｄｘ１な
いしＤｘｍ、Ｄｙ１ないしＤｙｎ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Ｈｖを通じ、メ
タルバック１３０５に数ｋＶ以上の高圧を印加し、電子
ビームを加速し、蛍光膜１３０４に衝突させ、励起・発
光させることで画像を表示した。（実施例２）本発明による表面伝導型電子放出素子基板
の第２の実施例について説明する。

【００６６】図５に本実施例による表面伝導型電子放出
素子基板の構成図を示す。以下その製造工程を示しなが
ら、説明する。

【００６７】清浄化した青板ガラス上に厚さ５０００Å
のシリコン酸化膜をスパッタ法で形成した基板５０１上
に、真空蒸着により厚さ５０ÅのＣｒ、厚さ６０００Å
のＡｕ、厚さ３００ÅのＣｒを順次積層した。ホトレジ
スト（ＡＺ１３７０ヘキスト社製）をスピンナーによ
り回転塗布し、ベークした後、ホトマスク像を露光、現
像して、行方向配線５０２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
の形状の行方向配線の下側配線５０２を形成した。

【００６８】つぎに、シリコン酸化膜を厚さ６０００
Å、ＲＦスパッタにより堆積し、所望の位置にホトレジ
ストパターンを作り、これをマスクとしてエッチングし
て不要部分のシリコン酸化膜を取り去り、所望の形状の
層間絶縁層５０３を形成した。エッチングはＣＦ₄ とＨ
₂ ガスを用いたＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥ
ｔｃｈｉｎｇ）法によった。

【００６９】その後、所望の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Ｃｒ、厚さ６０００Åの
Ａｕ、厚さ３００ÅのＣｒ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、Ｃｒ／Ａｕ／Ｃｒ堆積
膜をリフトオフし、行方向配線の上側配線５０４を形成
した。

【００７０】つぎに、シリコン酸化膜を６０００Å、Ｒ
Ｆスパッタにより堆積し、所望の位置にホトレジストパ
ターンを作り、これをマスクとしてエッチングして不要
部分のシリコン酸化膜を取り去り、所望の形状の層間絶
縁層５０５を形成した。エッチングはＣＦ₄ とＨ₂ ガス
を用いたＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈ
ｉｎｇ）法によった。

【００７１】その後、所望の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Ｃｒ、厚さ６０００Åの
Ａｕ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、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をリフトオフし、列方向配
線の下側配線５０６を形成した。

【００７２】つぎに、シリコン酸化膜を６０００Å、Ｒ
Ｆスパッタにより堆積し、所望の位置にホトレジストパ
ターンを作り、これをマスクとしてエッチングして不要
部分のシリコン酸化膜を取り去り、所望の形状の層間絶
縁層５０７を形成した。エッチングはＣＦ₄ とＨ₂ ガス
を用いたＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈ
ｉｎｇ）法によった。

【００７３】その後、所望の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Ｃｒ、厚さ６０００Åの
Ａｕ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、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をリフトオフし、列方向配
線の上側配線５０８を形成した。

【００７４】その後、素子電極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、素子電極
間隔は３μｍとし、素子電極の幅を３００μｍ、を有す
る素子電極５０９を形成した。

【００７５】その後、所望の形状に膜厚１０００ÅのＣ
ｒ膜を真空蒸着により堆積・パターニングし、そのうえ
に有機Ｐｄ（ｃｃｐ４２３０奥野製薬（株）社製）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。また、こうして形成された主元素とし
てＰｄの微粒子からなる電子放出部形成用薄膜の膜厚は
１００Å、シート抵抗値は５×１０⁴ Ω／□であった。
なおここで述べる微粒子膜とは、複数の微粒子が集合し
た膜であり、その微細構造として、微粒子が個々に分散
配置した状態のみならず、微粒子が互いに隣接、あるい
は、重なり合った状態（島状も含む）の膜をさし、その
粒径とは、前記状態で粒子形状が認識可能な微粒子につ
いての径をいう。つぎに、Ｃｒ膜および焼成後の電子放
出部形成用薄膜を酸エッチャントによりエッチングし、
電子放出部形成用薄膜を通電処理（フォーミング）する
ことにより所望のパターンを有する電子放出部を含む薄
膜５１０を形成した。

【００７６】以上述べたようにして、電子放出素子基板
を形成した。このようにして作製した電子放出素子は、
グリッドを用いないため、製法が簡略化され、大面積電
子放出素子を作製しても極端な歩留まりの低下は起こら
なかった。さらに、製造工程の簡略化により低コスト化
できた。また、膜厚を厚くすることなく十分低い抵抗の
行方向配線、列方向配線を得ることができた。これによ
り、配線段差部における絶縁膜不良によるショート欠陥
を削減でき、歩留まりが向上した。（実施例３）本発明による表面伝導型電子放出素子基板
の第３の実施例について説明する。

【００７７】図６に本実施例による表面伝導型電子放出
素子基板の構成図を示す。以下製造工程を示しながら、
説明する。

【００７８】清浄化した青板ガラス上に厚さ５０００Å
のシリコン酸化膜をスパッタ法で形成した基板６０１上
に、真空蒸着により厚さ５０ÅのＣｒ、厚さ６０００Å
のＡｕ、厚さ３００ÅのＣｒを順次積層した。ホトレジ
スト（ＡＺ１３７０ヘキスト社製）をスピンナーによ
り回転塗布し、ベークした後、ホトマスク像を露光、現
像して、行方向配線５０２のレジストパターンを形成
し、Ｃｒ／Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をウエットエッチングし
て、所望の形状の行方向配線６０２を形成した。

【００７９】つぎに、６０００Åのシリコン酸化膜をＲ
Ｆスパッタにより堆積し、所望の位置にホトレジストパ
ターンを作った。これをマスクとしてエッチングして不
要部分のシリコン酸化膜を取り去り、所望の形状の層間
絶縁層６０３を形成した。エッチングはＣＦ₄ とＨ₂ ガ
スを用いたＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃ
ｈｉｎｇ）法によった。

【００８０】その後、所望の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Ｃｒ、厚さ６０００Åの
Ａｕ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、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をリフトオフし、列方向配
線の下側配線６０４を形成した。

【００８１】つぎに、層間絶縁層としてシリコン酸化膜
を６０００Å、ＲＦスパッタにより堆積し、所望の位置
にホトレジストパターンを作った。これをマスクとして
エッチングして不要部分のシリコン酸化膜を取り去り、
所望の形状の層間絶縁層６０５を形成した。エッチング
はＣＦ₄ とＨ₂ ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ
ＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）法によった。

【００８２】その後、所望の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Ｃｒ、厚さ６０００Åの
Ａｕ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、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をリフトオフし、列方向配
線の上側配線６０６を形成した。

【００８３】その後、素子電極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、素子電極
間隔を３μｍとし、素子電極の幅を３００μｍとする素
子電極６０７を形成した。

【００８４】その後、所望の形状に膜厚１０００ÅのＣ
ｒ膜を真空蒸着により堆積、パターニングし、そのうえ
に有機Ｐｄ（ｃｃｐ４２３０奥野製薬（株）社製）を
スピンナーにより回転塗布後、３００℃で１０分間の加
熱焼成処理をした。また、こうして形成された主元素と
してＰｄの微粒子からなる電子放出部形成用薄膜の膜厚
は１００Å、シート抵抗値は５×１０⁴ Ω／□であっ
た。なお、ここで述べる微粒子膜とは、複数の微粒子が
集合した膜であり、その微細構造として、微粒子が個々
に分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに隣接、
あるいは、重なり合った状態（島状も含む）の膜をさ
し、その粒径とは、前記状態で粒子形状が認識可能な微
粒子についての径をいう。つぎに、Ｃｒ膜および焼成後
の電子放出部形成用薄膜を酸エッチャントによりエッチ
ングし、電子放出部形成用薄膜をフォーミングすること
により所望のパターンを有する電子放出部を含む薄膜６
０８を形成した。

【００８５】以上述べたようにして、電子放出素子を形
成した。このようにして作製した電子放出素子基板は、
グリッドを用いないため、製法が簡略化され、大面積電
子放出素子を作製しても極端な歩留まりの低下は起こら
なかった。さらに、製造工程の簡略化により低コスト化
ができた。また、膜厚を厚くすることなく十分低い抵抗
の列方向配線を得ることができた。これにより、配線段
差部における絶縁膜不良によるショート欠陥を削減で
き、歩留まりが向上した。

【００８６】

【発明の効果】本発明によって、以下のような効果が確
認出来た。１）グリッドを用いないため、電子放出素子作製プロセ
スが容易になり、製造コストの低減、歩留まりの向上が
計れる。２）抵抗を増加させずに配線膜厚を低減でき、配線段差
部における絶縁不良による歩留まりの低下が抑制でき
る。３）電子放出素子密度を変えずに低抵抗配線を実現でき
る。４）等間隔な発光点を持つ高密度画像形成装置を実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子放出素子基板の配線構成例を示
す、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図、（ｃ）
はＢ−Ｂ’断面図である。

【図２】本発明の画像形成装置の一構成例を示す分解斜
視図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の電子放出素
子基板の他の配線構成例を示す断面図である。

【図４】本発明の電子放出素子基板の第１の実施例を示
す、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図、（ｃ）
はＢ−Ｂ’断面図、（ｄ）はＣ−Ｃ’断面図である。

【図５】本発明の電子放出素子基板の第２の実施例を示
す、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図、（ｃ）
はＢ−Ｂ’断面図、（ｄ）はＣ−Ｃ’断面図である。

【図６】本発明の電子放出素子基板の第３の実施例を示
す、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図、（ｃ）
はＢ−Ｂ’断面図、（ｄ）はＣ−Ｃ’断面図である。

【図７】従来の表面伝導型電子放出素子の一構成例を示
す平面図である。

【図８】従来の表面伝導型電子放出素子の他の構成例を
示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

【図９】従来の画像形成装置の一例を示す一部切欠斜視
図である。

【図１０】図９の従来の画像形成装置の断面図である。

【図１１】従来の電子放出素子基板の製造方法を示す前
半部分工程図である。

【図１２】従来の電子放出素子基板の製造方法を示す後
半部分工程図である。

【図１３】本発明の画像形成装置の構成例を示す部分切
欠斜視図である。

【図１４】フォーミング電圧波形を示すグラフである。

【符号の説明】

１０１絶縁性基板１０２第１の配線１０３絶縁層１０４第２の配線１０５絶縁層１０６第３の配線２００リアプレート２０１基板２０２支持枠２０３蛍光体２０４フェースプレート３０１絶縁性基板３０２配線３０３絶縁層４０１基板４０２行方向配線の下側配線４０３絶縁層４０４行方向配線の上側配線４０５絶縁層４０６列方向配線４０７素子電極４０８電子放出部を含む薄膜５０１ガラス基板５０２行方向配線の下側配線５０３ＳｉＯ₂ ５０４行方向配線の上側配線５０５ＳｉＯ₂ ５０６列方向配線の下側配線５０７列方向配線の上側配線５０８素子電極５０９電子放出部を含む薄膜６０１ガラス基板６０２行方向配線６０３ＳｉＯ₂ ６０４列方向配線の下側配線６０５ＳｉＯ₂ ６０６列方向配線の上側配線６０７素子電極６０８電子放出部を含む薄膜７０１絶縁性基板７０３電子放出部７０４電子放出部を含む薄膜７０５電極７０６電極８０１絶縁性基板８０３電子放出部８０４電子放出部を含む薄膜８０５素子電極８０６素子電極９０１基板９０２電子放出素子基板９０３配線９０４電子放出素子９０５電子通過孔９０６変調電極９０７透明基板９０８蛍光体９０９メタルバック９１０フェースプレート９１１支持枠９１２画像形成装置１００１絶縁性基板１００２素子電極１００３電子放出部を含む薄膜１００４電子放出部１００５絶縁層１００６変調電極１００７絶縁性基板１００８蛍光体１００９メタルバック１０１０ガラスフリット１０１１支持枠１０１２電子通過孔１０１３配線１１０１基板１１０２電子放出部を含む薄膜１１０４電子放出部を含む薄膜１１０５絶縁層１１０６変調電極１１１２配線１１１７レジスト１１１８素子電極１３０２支持枠１３０３ガラス基板１３０４蛍光膜１３０５メタルバック１３０６フェースプレート１３１２電子放出素子１３１３、１３１４行方向配線１３１５列方向配線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、該基板上に形成されたｍ本の行
方向配線およびｎ本の列方向配線と（但し、ｍ、ｎは自
然数を表わす。）、素子電極および電子放出部を含む薄
膜とからなる所定数の電子放出素子とを有する表面伝導
型電子放出素子基板において、前記行方向配線又は列方
向配線のうち、同一方向配線が互にその一部を絶縁層を
介して積重してなることを特徴とする表面伝導型電子放
出素子基板。
【請求項２】請求項１に記載の表面伝導型電子放出素
子基板を組込んでなることを特徴とする平面型画像形成
装置。
【請求項３】一方向配線のみが絶縁層を介して積重さ
れている請求項１に記載の表面伝導型電子放出素子基板
において、該積重されている一方向配線に正電圧を印加
することを特徴とする表面伝導型電子放出素子基板の駆
動方法。