JPH08111171A

JPH08111171A - 電子放出素子、電子源基板、電子源および画像形成装置ならびにそれらの製造方法

Info

Publication number: JPH08111171A
Application number: JP24516894A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Mitsumichi; 和宏三道; Masahiko Miyamoto; 雅彦宮本; Masato Niibe; 正人新部
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-10-11
Filing date: 1994-10-11
Publication date: 1996-04-30

Abstract

(57)【要約】【目的】少ない工程数で、低コスト的にて電子放出素
子を製造し、大面積で電子源基板を製造して画像形成装
置を得る方法を提供する。【構成】基板上の素子電極材料の少なくとも一部、特
に中央部をダイヤモンド工具を用いて切削加工すること
によって素子電極対を形成し、その電極間隔に導電性薄
膜を形成し、その導電性薄膜の一部に通電フォーミング
によって電子放出部を形成して電子放出素子を製造す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

【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型と称する）、金属／絶縁層／
金属型（以下、ＭＩＭ型と称する）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、Dykeらの報告（W.
P. Dyke and W. W. Dolan, "Field emission", Advance
in Electron Physics, 8, 89(1956)）に記載のもの、S
pindtの報告（C. A. Spindt, "Physical Properties of
thin-film field emission cathodes with molybdeniu
m cones", J. Appl. Phys., 47, 5248(1976)）に記載の
もの等が知られている。

【０００４】ＭＩＭ型の例としては、Meadの報告（C.
A. Mead, "The tunnel-emission amplifier", J. Appl.
Phys., 32, 646(1961)）に記載のもの等が知られてい
る。

【０００５】表面伝導型電子放出素子の例としては、エ
リンソンの報告（M. I. Elinson, Radio Eng. Electron
Phys., 10(1965)）に記載のもの等がある。

【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、前記のエリンソン
の報告に記載のＳｎＯ₂薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜に
よるもの（G. Dittmer, Thin Solid Films, 9, 317(197
2)）、Ｉｎ₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂薄膜によるもの（M. Hartwell
and C. G. Fonstad,IEEE Trans. ED Conf., 519(197
5)）、カーボン薄膜によるもの（荒木ら，真空，第２６
巻，第１号，２２頁（１９８３））、Ｐｄ微粒子膜によ
るもの（特願平３−２６０３６１）等が報告されてい
る。

【０００７】上述の表面伝導型電子放出素子は、構造が
単純で製造も容易であることから、大面積で多数の素子
を配列形成できる利点がある。そこで、その特徴を生か
せるような色々な応用が研究されている。例としては、
荷電ビーム源、画像表示装置等の表示装置が挙げられ
る。

【０００８】以下、図１０を用いて、上述した表面伝導
型電子放出素子の従来の製造方法を説明する。

【０００９】まず、基板１上に真空蒸着法、スパッタ法
等によって素子電極材料１２を堆積する（図１０
（ａ））。次に、フォトリソグラフィー技術を用いてそ
の基板１上に素子電極２および３を形成するが、より詳
細に説明すると、まず、素子電極材料１２を堆積した基
板１上にスピンナー等を用いてフォトレジスト１００を
塗布し（図１０（ｂ））、次に、露光装置を用いて露光
を行った後、現像を行ってレジストのパターニングを行
い（図１０（ｃ））、最後にエッチングして素子電極２
および３を形成して（図１０（ｄ））、レジストを剥離
する（図１０（ｅ））。素子電極の形成に際して、フォ
トリソグラフィー技術を用いる理由としては、特に素子
電極間隔Ｌを精度よく形成する必要があるためである。

【００１０】次に、このようにして素子電極２および３
を設けた基板１に、有機金属溶液を塗布して放置するこ
とにより、有機金属薄膜を形成する。ここで言う有機金
属溶液とは、前述の導電性薄膜４を形成する金属を主元
素とする有機金属化合物の溶液である。その後、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て、導電性薄膜４を形成する（図１
０（ｆ））。

【００１１】最後に、通電フォーミングと呼ばれる通電
処理によって電子放出部５を形成する（図１０
（ｇ））。通電フォーミングとは、前記導電性薄膜４の
両端に直流電圧ある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
として電子放出部５を形成することである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、素子電極を形成するにあたって、フォトリ
ソグラフィー技術を用いているため、工程が（１）レジ
ストの塗布、（２）露光・現像、（３）エッチングとい
うように多くなり、コストが高くなるという欠点があ
る。さらに、レジスト、現像液等の消耗品を多量に使用
することもコスト高につながっている。また、大面積に
わたって電子放出素子を形成する場合には、大面積対応
の露光装置が技術的に困難となって、可能であっても高
価な装置となるという問題点がある。

【００１３】そこで本発明は、上記問題点を解決するこ
とを目的とし、具体的には、少ない工程数で、コスト的
に低く電子放出素子を製造し、大面積で電子源基板を製
造して優れた画像形成装置を得る方法を提供することに
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に相互
に所定の間隔を隔てて対向する一対の電極を形成する工
程、その電極間隔に導電性薄膜を形成する工程、および
該導電性薄膜の一部に電子放出部を形成する工程を有し
てなる電子放出素子の製造方法において、前記電極対の
形成を基板上の素子電極材料の少なくとも一部をダイヤ
モンド工具を用いて切削加工することによって行うこと
を特徴とする電子放出素子の製造方法を提供する。

【００１５】さらに本発明は、基板上に相互に所定の間
隔を隔てて一対の電極が対向し、その電極間隔に微粒子
膜からなる電子放出部を有する導電性薄膜が形成されて
なる電子放出素子において、１対の電極が基板上の素子
電極材料の少なくとも一部のダイヤモンド切削加工によ
って形成されたものであることを特徴とする電子放出素
子を提供する。

【００１６】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明す
る。

【００１７】（実施例１）本発明の第一の実施例を、ま
ず図１を用いて説明する。

【００１８】まず。基板１としては、青板ガラスを使用
した。この他にも、基板として、石英ガラス、Ｎａ等の
不純物含有量の少ないガラス、青板ガラス、ＳｉＯ₂を
表面に形成したガラス基板およびアルミナ等のセラミッ
クス基板が用いることもできる。

【００１９】そしてその基板１上にスパッタ法によって
素子電極材料１２としてＡｕを厚さ８００Å成膜した
（図１（ａ））。素子電極材料の成膜方法としては、ス
パッタ法以外にも、真空蒸着法、ＣＶＤ法、印刷法など
を用いることができる。材料としては、一般的な導電性
体が用いられ、例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、
Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属または合金、な
らびにＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ₂、Ｐｄ−Ａｇ等の金
属または金属酸化物とガラス等から構成される印刷導
体、Ｉｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂等の透明導電体およびポリシリ
コン等の半導体材料等を用いることができる。

【００２０】なお成膜は、メタルマスクを用いて行うこ
とにより、図１（ａ）に示すように素子電極形成領域の
みに素子電極材料１２を成膜した。そのため、次の素子
電極形成工程では、精度の要求される素子電極間隔Ｌの
みを形成すればよく、より短時間での加工が可能となっ
た。

【００２１】次に、素子電極２および３の形成を、ダイ
ヤモンド切削法で行った（図１（ｂ））。すなわちこの
場合は、上述したように、メタルマスクを用いて成膜し
たことから、ダイヤモンド切削法を用いたのは、素子電
極間隔Ｌのみである。ただし、本発明の方法においてダ
イヤモンド切削を行うのは、その素子電極間隔のみに限
定されるものではなく、素子電極の他の部分、例えば素
子電極間隔以外の周辺部分の形状形成にもダイヤモンド
切削を用いることも可能である。

【００２２】本実施例においては、素子電極間隔Ｌは１
０μｍとした。ただし、本発明はそれに限定されるもの
ではなく、数百Å〜数百μｍの範囲から選択可能であ
る。ただし、素子電極間に印加する電圧は、低い方が望
ましく、再現良く作成することが要求されるため、好ま
しい素子電極間隔は数μｍ〜数十μｍである。

【００２３】ここで、素子電極形成に用いたダイヤモン
ド切削装置について概略図で説明する。

【００２４】図２において、２１は高精度の制御は可能
なＸ−Ｙテーブル、２２はダイヤモンド工具である。２
５はダイヤモンド工具に作用させる垂直荷重を精密に制
御するアクチュエータで、１０ｍｇレベルでの垂直荷重
の調整が可能である。装置全体は防振台２７上に設置さ
れている。本実施例では、素子電極の加工は、２．０ｇ
の垂直荷重を作用させたダイヤモンド工具を基板１に押
圧しながら、１０ｍｍ／ｓｅｃの加工速度でステージ上
に固定した基板を移動することによって行った。加工時
の垂直荷重の値は、基板上に金属膜が残らないような値
であって、押し込み圧によってガラスが弾性変形する領
域から若干の塑性流動を起こす領域で、割れやチッピン
グなどの脆性破壊を起こさない範囲の値に設定する必要
がある。

【００２５】次に、素子電極２および３を設けた基板１
に、有機パラジウム溶液をスピンナー法にて塗布して、
放置することによって、有機パラジウム薄膜を形成す
る。その後、その有機パラジウム薄膜を加熱焼成処理
し、パターニングを行い、導電性薄膜４を形成した（図
１（ｃ））。

【００２６】なお、本実施例においては、有機パラジウ
ムの塗布法によって導電性薄膜の形成を行ったが、それ
以外にも、真空蒸着法、スパッタ法、化学的気気相堆積
法、分散塗布法、ディッピング法等によっても形成可能
である。

【００２７】また、導電性薄膜４を構成する材料は、Ｐ
ｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃ
ｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属、Ｐｄ
Ｏ、ＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＰｂＯ、Ｓｂ₂Ｏ₃等の酸化
物、ＨｆＢ₂、ＺｒＢ₂、ＬａＢ₆、ＣｅＢ₆、ＹＢ₄、Ｇ
ｄＢ₄等の硼化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、
ＳｉＣ、ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ等の
窒化物、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体、カーボン等が挙げられ
る。

【００２８】次に、通電フォーミングと呼ばれる通電処
理を行うことによって、電子放出部５を形成した。

【００２９】ここで、通電フォーミングについて説明す
る。

【００３０】通電フォーミングとは、素子電極２・３間
に不図示の電源より通電を行い、導電性薄膜４を局所的
に破壊、変形もしくは変質せしめ、構造を変化させた部
位を形成させるものである。この局所的に構造変化させ
た部位を電子放出部５と呼ぶ（図１（ｄ））。通電フォ
ーミングの電圧波形の例を図３に示す。

【００３１】電圧波形は特にパルス形状が好ましく、パ
ルス波高値が一定の電圧パルスを連続的に印加する場合
（図３（ａ））と、パルス波高値を増加させながら電圧
パルスを印加する場合（図３（ｂ））とがある。まず、
パルス波高値が一定電圧とした場合（図３（ａ））につ
いて説明する。

【００３２】図３（ａ）におけるＴ1およびＴ2は電圧波
形のパルス幅とパルス間隔であり、Ｔ1を１μ秒〜１０
ミリ秒、Ｔ2を１０μ秒〜１００ミリ秒とし、三角波の
波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）は表面伝導
型電子放出素子の形態に応じて適宜選択し、適当な真空
度、例えば１×１０^-5Ｔｏｒｒ程度の真空雰囲気下で、
数秒から数十分印加する。なお、素子の電極間に印加す
る波形は三角波に限定する必要はなく、矩形波など所望
の波形を用いてもよい。

【００３３】図３（ｂ）におけるＴ1およびＴ2は、図３
（ａ）の場合と同様であり、三角波の波高値（通電フォ
ーミング時のピーク電圧）は、例えば０．１Ｖステップ
程度ずつ増加させ適当な真空雰囲気下で印加する。

【００３４】なお、この場合の通電フォーミング処理
は、パルス間隔Ｔ2中に、導電性薄膜４を局所的に破壊
・変形しない程度の電圧、例えば０．１Ｖ程度の電圧
で、素子電流を測定し、抵抗値を求め、例えば１ＭΩ以
上の抵抗を示した時に通電フォーミング終了とする。

【００３５】次に通電フォーミングが終了した素子に活
性化工程と呼ぶ処理を施した。

【００３６】活性化工程とは、例えば、１０^-4〜１０^-5
程度の真空度で、通電フォーミング同様、パルス波高値
が一定の電圧パルスを繰返し印加する処理のことであ
り、真空中に存在する有機物質に起因する炭素および炭
素化合物を導電薄膜上に堆積させ素子電流Ｉf、放出電
流Ｉeを著しく変化させる処理である。活性化工程は素
子電流Ｉfと放出電流Ｉeを測定しながら、例えば、放出
電流Ｉeが飽和した時点で終了する。また、印加する電
圧パルスは動作駆動電圧で行うことが好ましい。

【００３７】なお、ここで炭素および炭素化合物とは、
グラファイト（単結晶および多結晶の両方を指す）非晶
質カーボン（非晶質カーボンおよび多結晶グラファイト
の混合物を指す）であり、その膜厚は５００Å以下が好
ましく、より好ましくは３００Å以下である。

【００３８】こうして作製した電子放出素子を、通電フ
ォーミング工程、活性化工程における真空度よりも高い
真空度の雰囲気下で、８０℃〜１５０℃の加熱後に動作
駆動させた。

【００３９】なお、通電フォーミング工程、活性化処理
した真空度より高い真空度とは、例えば約１０^-6以上の
真空度であり、より好ましくは超高真空系であり、新た
に炭素および炭素化合物が導電薄膜上にほとんど堆積し
ない真空度である。こうすることによって、素子電流Ｉ
f、放出電流Ｉeを安定化させることが可能となる。

【００４０】以上のような工程で作製した表面伝導型電
子放出素子の素子電極２・３間に電圧を印加し素子に電
圧を流すと上述の電子放出部より良好な電子放出が観察
された。電子放出特性の測定を行った測定評価装置の概
略構成を図４に示すが、４０は素子電極２・３間の導電
性薄膜４を流れる素子電流Ｉfを測定するための電流
計、４１は電子放出素子に素子電圧Ｖを印加するための
電源、４２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、４３はアノード電極４
４に電圧を印加するための高圧電源、４４は素子の電子
放出部より放出される放出電流Ｉeを捕捉するためのア
ノード電極、４５は真空装置、４６は排気ポンプであ
る。

【００４１】（実施例２）本発明の第２の実施例は、表
面伝導型電子放出素子、配線を有する電子源基板および
電子源、画像形成装置の製造方法である。

【００４２】以下、図５の概略図を用いて説明する。

【００４３】まず、基板１としては、青板ガラス基板を
使用した。そしてその基板１上に、スパッタ法により素
子電極材料としてＡｕを成膜した。成膜時にはメタルマ
スクを使用して図５（ａ）に示すように素子電極形成領
域のみに成膜した。

【００４４】次に、ダイヤモンド切削法を用いて、１０
μｍの素子電極間隔Ｌを形成し、素子電極を得た（図５
（ｂ））。

【００４５】次に、図５（ｃ）〜図５（ｅ）に示すよう
な順で、Ｘ方向配線５６、層間絶縁膜５７、Ｙ方向配線
５８を作製し、電子放出素椎の一対の素子電極にそれぞ
れＸ方向配線５６とＹ方向配線５８を接続した単純マト
リクス配置とした。このとき、配線はＸ方向、Ｙ方向と
もに真空蒸着法でＣｕを成膜し、パターニングを行っ
た。また、層間絶縁膜は、スパッタ法で成膜したＳｉＯ
₂を用い、パターニングした。

【００４６】次に、上述した基板に有機パラジウム溶液
をスピンナー法にて塗布し、放置することで、有機パラ
ジウム薄膜を形成した。その後、加熱焼成処理を行い、
パターニングを行い、導電性薄膜４を形成した。

【００４７】最後に通電フォーミングを行うことによ
り、電子放出部を形成し、電子源基板とした。

【００４８】本実施例のように、電子放出素子と配線が
単純マトリクス配置となっているタイプの電子源基板
を、以下ではマトリクス型配置電子源基板と称する。

【００４９】このようにして得られた表面伝導型電子放
出素子を有するマトリクス型配置電子源基板に駆動回路
を接続して電子源を作製し、さらにこの電子源を用いて
図６に示すような画像形成装置を作製した。

【００５０】図６において、１１１は電子放出素子を基
板上に形成した電子源基板、６１は電子源基板１１１を
固定したリアプレート、５６はガラス基板６３の内面に
蛍光膜６４とメタルバック６５等が形成されたフェース
プレート６６をフリットガラス等で封着して外囲器６８
を構成する。なお、容器外端子Ｄox１〜ＤoxｍおよびＤ
oy１〜Ｄoyｎは、不図示の制御回路と電気的に接続され
ている。

【００５１】上記の製造方法を用いて画像形成装置とし
て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、コンピュータ等の表示装置に適したものを提供
できる。さらには、感光性ドラム等で構成された光プリ
ンターとしての画像形成装置を提供することもできる。

【００５２】次に、単純マトリクス配置型基板を有する
電子源を用いて構成した画像形成装置について、ＮＴＳ
Ｃ方式のテレビ信号に基づきテレビジョン表示を行うた
めの駆動回路概略構成を図７のブロック図を用いて説明
する。７１は前記表示パネルであり、また７２は走査回
路、７３は制御回路、７４はシフトレジスタ、７５はラ
インメモリ、７６は同期信号分離回路、７７は変調信号
発生器、ＶxおよびＶaは直流電圧源である。

【００５３】以下、各部の機能を説明する。

【００５４】まず表示パネル７１は端子Ｄox１〜Ｄox
ｍ、端子Ｄoy１〜Ｄoyｎ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。このうち、端子Ｄox１〜
Ｄoxｍには、前記表示パネル内に設けられている電子
源、すなわちｍ行ｎ列の行列状にマトリクス配線された
表面伝導型電子放出素子群を一行（ｎ個の素子）ずつ順
次駆動していくための走査信号が印加される。

【００５５】一方、端子Ｄy１〜Ｄyｎには前記走査信号
により選択された一行の表面伝導型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。また、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、これは表面伝導
型電子放出素子より出力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。

【００５６】次に、走査回路７２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るもので
（図中、Ｓ1〜Ｓmで示されている）、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０（Ｖ）（グラ
ンドレベル）のいずれか一方を選択し、表示パネル７１
の端子Ｄx１ないしＤxｍと電気的に接続するものであ
る。Ｓ1〜Ｓmの各スイッチング素子は制御回路７３が出
力する制御信号Ｔscanに基づいて動作するものである
が、実際には例えばＦＥＴのようなスイッチング素子を
組み合せることにより構成することが可能である。

【００５７】なお、前記直流電圧源Ｖxは前記表面伝導
型電子放出素子の特性（電子放出閾値電圧）に基づき走
査されていない素子に印加される駆動電圧が電子放出閾
値以下となるような一定電圧を出力するよう設定されて
いる。

【００５８】また、制御回路７３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
作を整合させる働きを持つものである。次に説明する同
期信号分離回路７６より送られる同期信号Ｔsyncに基づ
いて各部に対してＴscan、ＴsftおよびＴmryの各制御信
号を発生する。

【００５９】同期信号分離回路７６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周波数分離（フィルタ
ー）回路を用いれば構成できるものである。同期信号分
離回路７６により分離された同期信号は、良く知られる
ように、垂直同期信号と水平同期信号より成るが、ここ
では説明の便宜上、Ｔsync信号として図示した。一方、
前記テレビ信号から分離された画像の輝度信号成分を便
宜上ＤＡＴＡ信号と表すが、同信号はシフトレジスタ７
４に入力される。

【００６０】シフトレジスタ７４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ラインごとに
シリアル／パラレル変換するためのもので、前記制御回
路７３より送られる制御信号Ｔsftに基づいて動作する
（すなわち、制御信号Ｔsftは、シフトレジスタ７４の
シフトクロックであると言い換えてもよい）。

【００６１】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するも
の）のデータは、Ｉd１〜Ｉdｎのｎ個の並列信号として
前記シフトレジスタ７４より出力される。

【００６２】ラインメモリ７５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７３より送られる制御信号Ｔmryに従って
適宜Ｉd１〜Ｉdｎの内容を記憶する。記憶された内容は
Ｉd１〜Ｉdｎとして出力され、変調信号発生器７７に入
力される。

【００６３】変調信号発生器７７は、前記画像データＩ
d１〜Ｉdｎの各々に応じて表面伝導型電子放出素子の各
々を適切に駆動変調するための信号源で、その出力信号
は端子Ｄoy１〜Ｄoyｎを通じて表示パネル７１内の表面
伝導型電子放出素子に印加される。

【００６４】前述したように、本発明に関わる電子放出
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。すなわち、前述したように電子放出には明確な閾
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。

【００６５】また、電子放出閾値以上の電圧に対しては
素子への印加電圧の変化に応じて放出電流も変化してい
く。なお、電子放出素子の材料や構成、製造方法を変え
ることによって、電子放出閾値電圧Ｖthの値や印加電圧
に対する放出電流の変化の度合が変わる場合もあるが、
いずれにしても以下のようなことが言える。

【００６６】すなわち、本素子パルス状電圧を印加する
場合、例えば電子放出閾値以下の電圧を印加しても電子
放出は生じないが、電子放出閾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、第一にはパ
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。第二には、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。

【００６７】従って、入力信号に応じて電子放出素子を
変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅変調方
式等が挙げられ、電圧変調方式を実施するには変調信号
発生器７７としては一定の長さの電圧パルスを発生する
が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。

【００６８】またパルス幅変調方式を実施するには、変
調信号発生器７７としては、一定波高値の電圧パルスを
発生するが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も
のである。

【００６９】以上に説明した一連の動作により、本発明
の画像表示装置は表示パネル７１を用いてテレビジョン
の表示を行える。なお、上記説明中特に記載してなかっ
たが、シフトレジスタ７４やラインメモリ７５はデジタ
ル信号式のものでもアナログ信号式のものでもいずれで
も差し支えなく、要は画像信号のシリアル／パラレル変
換や記録が所定の速度で行われればよい。

【００７０】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路７６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化す
る必要があるが、これは７６の出力部にＡ／Ｄ変換器を
備えれば可能である。また、これと関連してラインメモ
リ７５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７７に用いられる回路が若干異なっ
たものとなる。

【００７１】まず、デジタル信号の場合について述べ
る。電圧変調方式においては変調信号発生器７７には、
例えば良く知られるＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じ
て増幅回路などを付け加えればよい。

【００７２】また、パルス幅変調方式の場合、変調信号
発生器７７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）を組み合せた回路を用いることにより構成でき
る。必要に応じて比較器の出力するパルス幅変調された
変調信号を表面伝導型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け加えてもよい。

【００７３】次に、アナログ信号の場合について述べ
る。電圧変調方式においては、変調信号発生器７７に
は、例えば良く知られるオペアンプなどを用いた増幅回
路を用いればよく、必要に応じてレベルシフト回路など
を付け加えてもよい。またパルス幅変調方式の場合に
は、例えば良く知られた電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）
を用いればよく、必要に応じて表面伝導型電子放出素子
の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅器を付け加え
てもよい。

【００７４】以上のように完成した画像表示装置におい
て、こうして各電子放出素子には、容器外端子Ｄox１〜
ＤoxｍおよびＤoy１〜Ｄoyｎを通じ、電圧を印加するこ
とにより、電子放出させ、高圧端子Ｈvを通じ、図６の
メタルバック６５、あるいは透明電極（不図示）に高圧
を印加し、電子ビームを加速し、蛍光膜６４に衝突さ
せ、励起・発光させることで画像を表示することができ
る。

【００７５】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、詳細な部分は上述の内容に
限られるものではなく、画像形成装置の用途に適するよ
う適宜選択する。また、入力信号例として、ＮＴＳＣ方
式を挙げたが、これに限定するものではなく、ＰＡＬ、
ＳＥＣＡＭ方式などの諸方式でもよく、また、これより
も多数の走査線から成るＴＶ信号（例えばＭＵＳＥ方式
をはじめとする高品位ＴＶ）方式でもよい。

【００７６】（実施例３）本発明の第３の実施例では、
表面伝導型電子放出素子、配線を有する電子源基板、電
子源、画像形成装置の製造例を示す。実施例２で述べた
マトリクス型配置電子源基板に対して、本例でははしご
型配置電子源基板と呼ばれるタイプのものについて述べ
る。

【００７７】まず、電子源基板の作製について図８を用
いて説明する。

【００７８】素子電極の成膜、形成までの工程は実施例
２と同様に行った。次に、図６（ｃ）に示すように、配
線８６を真空蒸着方でＣｕを成膜、パターニングを行っ
て形成した。このとき、電子放出素子の配列方式は、電
子放出素子を並列に配置し、個々の素子の両端を配線で
接続するはしご型配置となるようにした。

【００７９】上述したように素子電極２および３と配線
６を形成した基板上に、実施例１と同様の方法で、有機
パラジウム溶液を塗布、焼成、パターニングを行い、導
電性薄膜４を形成し、最後に通電フォーミングを行うこ
とにより電子放出部５を形成し、電子源基板とした。

【００８０】本実施例のように、電子放出素子と配線が
はしご型配置となっているタイプの電子源基板を、以下
でははしご型配置電子源基板と称する。

【００８１】このようにして得られた表面伝導型電子放
出素子を有するはしご型配置電子源基板に駆動回路を接
続して電子源を作製し、さらにこの電子源を用いて図９
に示すような画像形成装置を作製した。

【００８２】図９において、１２１は電子源基板、１３
０は電子放出素子、９２は前記電子放出素子に接続する
共通配線と接続された容器外端子、９０はグリッド電
極、９１は電子が通過するための空孔であって、グリッ
ド電極は、電子放出素子からの電子の飛翔を制御するた
めの電極として設けられている。９３はグリッド電極９
０と接続された容器外端子である。

【００８３】上述した構成要素が、容器外端子９２、９
３を除いて、リアプレート、支持枠、フェースプレート
から構成される外囲器内に設置されている点は、実施例
２の画像形成装置と同様で、単純マトリクス配置の画像
形成装置との違いは、電子源基板１２１とフェースプレ
ート６６の間にグリッド電極９０を備えていることであ
る。容器該端子９２および９３は、不図示の制御回路と
電気的に接続されている。

【００８４】本画像形成装置では、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。

【００８５】また、本発明によれば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、コンピュータ
等の表示装置に適した画像形成装置を提供することがで
きる。さらには感光性ドラム等で構成された光プリンタ
ーとしての画像形成装置として用いることもできる。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
素子電極の形成に際してダイヤモンド工具を用いた切削
加工を行うことにより、少ない工程数で、コスト的に安
く、電子放出素子の製造を行うことができる。また、大
面積の電子源基板の製造も容易となる。従って、大面積
の画像形成装置を低コストで製造することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子放出素子製造の手順を示す工程図
である。

【図２】ダイヤモンド切削装置の概略図である。

【図３】本発明の電子放出素子の製造方法における通電
フォーミングの電圧波形の例を示すグラフである。

【図４】電子放出特性を測定するための測定評価装置の
概略構成図である。

【図５】実施例２の電子源基板製造の手順を示す工程図
である。

【図６】実施例２で製造される画像形成装置の概略を示
す斜視図である。

【図７】本発明の画像形成装置の１例における駆動回路
であって、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ブロック図である。

【図８】実施例３の電子源基板製造の手順を示す工程図
である。

【図９】実施例３で製造される画像形成装置の概略を示
す斜視図である。

【図１０】表面伝導型電子放出素子の従来の製造手順を
示す工程図である。

【符号の説明】

１基板２、３素子電極４導電正薄膜５電子放出部１２素子電極材料２１ステージ２２ダイヤモンド工具２５アクチュエータ２７防振台４０電流計４１電源４２電流計４３高圧電源４４アノード電極４５真空装置４６排気ポンプ５６Ｘ方向配線５７層間絶縁膜５８Ｙ方向配線６１リアプレート６２支持枠６３ガラス基板６４蛍光膜６５メタルバック６６フェースプレート６７高圧端子６８外囲器７１表示パネル７２走査回路７３制御回路７４シフトレジスタ７５ラインメモリ７６同期信号分離回路７７変調信号発生器８６配線９０グリッド電極９１空孔９２容器外端子９３容器外端子１００レジスト１１１電子源基板（マトリクス型）１２１電子源基板（はしご型）１３０電子放出素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に相互に所定の間隔を隔てて対向
する一対の電極を形成する工程、その電極間隔に導電性
薄膜を形成する工程、および該導電性薄膜の一部に電子
放出部を形成する工程を有してなる電子放出素子の製造
方法において、前記電極対の形成を基板上の素子電極材
料の少なくとも一部をダイヤモンド工具を用いて切削加
工することによって行うことを特徴とする電子放出素子
の製造方法。
【請求項２】基板上に形成された素子電極材料の中央
部を切削して素子電極間隔を形成する請求項１記載の製
造方法。
【請求項３】請求項１または２記載の方法で電子放出
素子を基板上に複数個形成し、配線を接続する、電子源
基板の製造方法。
【請求項４】請求項３記載の方法で電子源基板を形成
し、該電子源基板に駆動装置を接続する、電子源の製造
方法。
【請求項５】請求項４記載の方法で電子源を製造し、
少なくとも該電子源が配置されてなるリアプレートと蛍
光膜を有するフェースプレートとを、両プレートが対向
するように支持枠を介して接合させることで画像形成装
置を形成する、画像形成装置の製造方法。
【請求項６】基板上に相互に所定の間隔を隔てて一対
の電極が対向し、その電極間隔に微粒子膜からなる電子
放出部を有する導電性薄膜が形成されてなる電子放出素
子において、１対の電極が基板上の素子電極材料の少な
くとも一部のダイヤモンド切削加工によって形成された
ものであることを特徴とする電子放出素子。
【請求項７】素子電極間隔が、基板上に形成された素
子電極材料の中央部の切削によって形成されたものであ
る請求項６記載の電子放出素子。
【請求項８】請求項６または７記載の電子放出素子が
基板上に複数個形成され、該素子に配線が接続されてな
る電子源基板。
【請求項９】請求項８記載の電子源基板に駆動装置が
接続されてなる電子源。
【請求項１０】請求項９記載の電子源が配置されてな
るリアプレートと蛍光膜を有するフェースプレートと
が、両プレートが対向するように支持枠を介して接合さ
れてなる画像形成装置。