JPH08162009A

JPH08162009A - 電子放出素子および該素子を用いた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: JPH08162009A
Application number: JP30451794A
Authority: JP
Inventors: Miki Tamura; 美樹田村; Masahiko Miyamoto; 雅彦宮本; Masato Niibe; 正人新部
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-12-08
Filing date: 1994-12-08
Publication date: 1996-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】低コストで大面積化が可能な電子放出素子お
よびその電子放出素子の応用である画像形成装置の作製
方法を提供し、そのような方法によって優れた電子放出
素子および画像形成装置を得る【構成】絶縁性基板上に導電性材料からなる第１の層
を形成し、その層の上に第２の層を形成し、第２の層を
レーザ光を用いて所定の形状にパターニングし、第２の
層をマスクとして第１の層をエッチングし、第２の層を
除去することで１対の素子電極を形成し、その素子間に
電子放出部を含む薄膜を形成して電子放出素子とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子放出素子およびそ
の応用である画像形成装置に関するもので、特に、表面
伝導型電子放出素子および該素子を用いた画像形成装置
ならびにそれらの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置のうち、平面型画像
表示装置を実現する技術としては、単純マトリクス液晶
表示装置（ＬＣＤ）、薄膜トランジスタ液晶表示装置
（ＴＦＴ／ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤ
Ｐ）、低速電子線蛍光表示管（ＶＦＤ）、マルチ電子源
フラットＣＲＴ等がある。

【０００３】これらの画像形成装置技術の例として、電
子源を用い蛍光体を発光させる、電子放出素子を用いた
平面型画像表示装置について説明する。

【０００４】従来、簡単な構造で電子の放出が得られる
電子放出素子として、エリンソン（M. I. Elinson, Rad
io Eng. Electron Phys., 10(1965)）等によって発表さ
れた表面伝導型電子放出素子がある。これは基板上に形
成された小面積の薄膜に、膜面に平衡に電流を流すこと
により、電子放出が生ずる現象を利用するものである。

【０００５】そのような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ＳｎＯ ₂薄膜を用いたも
の、Ａｕ薄膜によるもの（G. Dittmer, Thin Solid Fil
ms, 9,317(1972)）、Ｉｎ₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂薄膜によるもの
（M. Hartwell and C. G. Fonstad, IEEE Trans. ED Co
nf., 519(1975)）、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））などが
報告されている。

【０００６】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ハートウェル（Hartwell）の素
子の構成を図１３に示す。同図において、１３１は絶縁
性基板である。１３２は導電性薄膜で、Ｈ型形状のパタ
ーンにスパッタで形成された金属酸化物薄膜等からな
り、後述のフォーミングと呼ばれる通電処理を行って電
子放出部１３３が形成される。１３４、１３５は電極で
ある。なお、図中Ｌ’は０．５〜１ｍｍ、Ｗ’は０．１
ｍｍで設定されている。

【０００７】従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、電子放出を行なう前に導電性薄膜１３２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
１３３を形成するのが一般的であった。すなわち、フォ
ーミングとは前記の導電性薄膜１３２の両端に電圧を印
加通電し、導電性薄膜１３２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１３３を形成することである。なお、電子放出部１３
３は導電性薄膜１３２の一部に亀裂が発生した箇所であ
り、その亀裂付近から電子放出が行なわれる。前記フォ
ーミング処理を行なった表面伝導型電子放出素子は、上
述の導電性薄膜１３２に電圧を印加し、素子に電流を流
すことによって、上述の電子放出部１３３より電子を放
出せしめるものである。

【０００８】このような表面伝導型電子放出素子におい
て、素子のフォーミング特性および電子放出特性は、導
電性薄膜１３２の膜厚や表面状態、電極１３４・１３５
間のギャップ距離やギャップ部の加工精度等に影響され
る。また、電極１３４・１３５間のギャップ距離は、電
極間に印加する電圧と電子放出し得る電界強度等から、
数μｍ〜１ｍｍ程度に設定されている。そのため、従
来、素子の作製には微細加工が可能なフォトリソグラフ
ィ技術が用いられていた。

【０００９】上述の表面伝導型電子放出素子は、構造が
単純で製造も容易であることから、大面積にわたって多
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。例え
ば、荷電ビーム源、表示装置等の画像形成装置が挙げら
れる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記電
子放出素子を用いた画像形成装置を大面積化する場合、
従来使用されてきたフォトリソグラフィー技術を用いて
製造しようとすれば、大型露光装置を含む大型製造装置
が必要となり、莫大な費用がかかるという問題があっ
た。

【００１１】そこで本発明はそのような課題を解決する
ことを目的とする。すなわち本発明の目的は、低コスト
で大面積化が可能な電子放出素子およびその電子放出素
子の応用である画像形成装置の作製方法を提供し、その
ような方法によって優れた電子放出素子および画像形成
装置を得ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁性基板上
に素子電極を少なくとも対向させて形成する工程および
該素子電極間に電子放出部を含む薄膜を形成する工程を
有してなる電子放出素子の製造方法において、素子電極
の形成を、１）基板上に導電性材料からなる第１の層を形成し、２）該第１の層の上に第２の層を形成し、３）該第２の層をレーザ光を用いて所定の形状にパター
ニングし、４）第２の層をマスクとして第１の層をエッチングし、５）第２の層を除去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。

【００１３】さらに本発明は、絶縁性基板上に少なくと
も対向して形成された素子電極および電子放出部を含む
薄膜を有してなる電子放出素子において、素子電極が、１）基板上に導電性材料からなる第１の層を形成し、２）該第１の層の上に第２の層を形成し、３）該第２の層をレーザ光を用いて所定の形状にパター
ニングし、４）第２の層をマスクとして第１の層をエッチングし、５）第２の層を除去することによって得られた素子電極であることを特徴とする
電子放出素子を提供する。

【００１４】このような本発明によれば、大面積にわた
って微細な素子電極パターンをより低コストで形成する
ことが可能となる。

【００１５】また、第２の層をレーザで加工し、素子電
極を構成する第１の層をエッチングにより加工するため
に、素子電極及び下の基板がレーザにより直接ダメージ
を受けることがない。また、バリや加工残渣等のない素
子電極を形成することができる。そのため電子放出特性
ならびに均一性に優れた電子放出素子を提供することが
できる。

【００１６】さらに、第２の層として適当な材料を選択
することにより、使用できるレーザの選択幅を拡げるこ
ともできる。例えばこれまで、ＹＡＧレーザの基本波
（波長１．０６４ミクロン）を用いると製造コストを低
くすることができるが、金や銅などの吸収率のあまり高
くない材料では比較的加工しにくいということがあっ
た。本発明によれば、電極材料によらず低コストのレー
ザを用いることができ、製造コストを低減することがで
きる。

【００１７】また、本発明の技術を応用することによ
り、生産性に優れた大面積の画像形成装置を提供するこ
とができる。

【００１８】

【作用】以下に図面を用いて本発明を詳細に説明する。

【００１９】図１は本発明の電子放出素子（表面伝導型
電子放出素子）の１実施態様の基本構成を示す図であ
る。図において１は絶縁性基板、２は導電性薄膜、３は
電子放出部、４および５は素子電極、９は電極間ギャッ
プである。なお、本発明の電子放出素子は、図１の構成
だけでなく、絶縁性基板上に導電性薄膜、１対の素子電
極を順に形成させた構成としてもよい。

【００２０】次に、図２を用いて本素子の製造方法を説
明する。

【００２１】１）絶縁性基板１上に導電性材料からなる
第１の層６を形成する（図２（ａ））。第１の層６の形
成は、真空蒸着法、スパッタリング法、化学的気相堆積
法、印刷法、塗布法等により行える。印刷法や塗布法で
行う場合には、例えば、金属材料を樹脂等のバインダー
に分散させたもの（レジネートペーストとよばれる印刷
用金属ペーストなど）や有機金属化合物溶液が、第１の
層６の原料として用いられる。印刷法としては、スクリ
ーン印刷、オフセット印刷等の通常の印刷法が用いられ
る。また、塗布法としては、ロールコート法、スピンコ
ート法、スプレーコート法、ディッピング法などが用い
られる。また、印刷もしくは塗布後、通常６００℃前後
の温度で焼成することにより、含有されていた有機物は
除去され、導電性材料からなる第１の層６が形成され
る。

【００２２】２）第１の層６上に第２の層７を形成する
（図２（ｂ））。第２の層７の形成は、真空蒸着法、ス
パッタリング法、化学的気相堆積法、印刷法、塗布法等
により行える。印刷法および塗布法としては、上述の各
種方法が用いられる。なお、第２の層７は基板全面に塗
布形成してもよい。

【００２３】３）レーザ８を用いて第２の層７を所定の
形状にパターニングする。レーザ８を第２の層７に照射
すると、レーザが照射された箇所では第２の層７が分
解、溶解もしくは蒸発することにより除去され、パター
ンが形成される（図２（ｃ））。

【００２４】４）パターンの形成された第２の層７をマ
スクとして、第１の層６をエッチングして電極間ギャッ
プ９を形成する（図２（ｄ））。

【００２５】５）第２の層７を除去する。これにより素
子電極４および５が形成される（図２（ｅ））。

【００２６】６）次に、導電性薄膜２を形成する。導電
性薄膜２の形成は、真空蒸着法、スパッタリング法、化
学的気相堆積法、有機金属溶液の塗布・焼成による方
法、超微粒子の分散・塗布・焼成による方法等によって
行なわれる（図２（ｆ））。

【００２７】７）続いて、フォーミングとよばれる通電
処理を施す。すなわち、不図示の電源により、素子電極
４・５間に電圧をパルス状あるいは高速の昇電圧により
印加すると、導電性薄膜２の一部に構造の変化した電子
放出部３が形成され、本発明の電子放出素子が形成され
る（図２（ｇ））。

【００２８】絶縁性基板１としては、石英ガラス、Ｎａ
等の不純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、青
板ガラスにスパッタ法等により形成したＳｉＯ₂を積層
したガラス基板等およびアルミナ等のセラミックス等が
あげられる。

【００２９】対向する素子電極４および５の材料、すな
わち第１の層６の材料としては導電性を有するものであ
ればどのようなものであっても構わないが、例えば、Ｎ
ｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、
Ｐｄ、Ａｇ、Ｒｕ等の金属、あるいはこれらの金属の合
金もしくは酸化物、及びこれらの金属、合金、金属酸化
物とガラス等から構成される導体、Ｉｎ₂０₃−ＳｎＯ₂
等の透明導電体等が挙げられる。

【００３０】本電子放出素子において素子電極４・５の
電極間ギャップ距離Ｌ1は、数百オングストロームより
数百ミクロンであり、素子電極間に印加する電圧と電子
放出し得る電界強度等により設定されるが、好ましく
は、数μｍ〜数十μｍである。素子電極長さＷ1は、数
μｍ〜数百μｍであり、素子電極４および５の膜厚ｄ
は、数百Å〜数十μｍである。

【００３１】第２の層７は、レーザ８により加工可能で
あって第１の層６とエッチングレートの異なる材料であ
れば特に限定されるものではなく、例えば、半導体プロ
セス等で一般的に使用されているノボラック系フォトレ
ジスト、ゴム系フォトレジスト等のフォトレジスト、ポ
リイミド、ポリアミド、アクリル樹脂等の樹脂、黒鉛、
カーボンブラック等の無機材料、およびこれら無機材料
を樹脂などに分散させたものを用いることができる。ま
た、第１の層６とエッチングレートの著しく異なる金属
材料を用いることも可能である。

【００３２】使用するレーザ８は、素子電極４と５の電
極間ギャップ距離や第２の層７の材料等に合わせて適宜
選択するが、波長としておおよそ０．２〜１０μｍ、パ
ワー密度としては１×１０⁵Ｗ／ｃｍ²以上が有効であ
る。従って、有効なレーザ発振器としては、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇレーザ（基本波、第２高調波、第３高調波など）、Ｋ
ｒＦエキシマレーザ等があげられる。レーザによる加工
の原理としては一般的に、赤外線などの長波長レーザの
照射では加熱による蒸発除去が起こり、また紫外線より
短波長レーザの照射では化学結合部の切断によるガス化
除去が起こるためと考えられている。

【００３３】図３はそのようなレーザおよび光学系の概
略図であり、図中１は基板、３１はレーザ発振器、３２
は電源部、３４はダイクロイックミラー、３５は集光レ
ンズ、３６はステージである。発振されたレーザは、ダ
イクロイックミラー３４で特定の波長以外の光がカット
され、集光レンズ３５で細く収束されて基板１上に照射
される。なお、基板１にレーザ光を照射する方法として
は、図３のようにレーザ光をレンズにより細く収束し
て、基板１とレーザとの相対的な位置関係を変えて照射
する方法の他に、太いレーザ光をマスクにより成形して
基板１上で任意の形状のレーザ光として照射する方法も
適応可能である。

【００３４】また、本発明においては、レーザ８で第２
の層７を直接除去してパターンを形成してもよいし、第
２の層７がフォトレジストの場合、レーザ８でフォトレ
ジストの露光を行い、その後現像処理を行うことにより
パターンを形成してもよい。

【００３５】次に、図１および図２の導電性薄膜２は良
好な電子放出特性を得るために微粒子で構成された微粒
子膜が特に好ましい。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
膜をさしており、微粒子の粒径は数Å〜数千Åであり、
好ましくは１０Å〜２００Åである。また、導電性薄膜
２の厚みは数Å〜数千Å、好ましくは数十Å〜数百Åで
あり、素子電極４、５ヘのステップカバレージ、電子放
出部３と素子電極４・５間の抵抗値および電子放出部３
の導電性微粒子の粒径、通電処理条件等に応じて適宜設
定される。その抵抗値は、シート抵抗値で１０³〜１０⁷
Ω／□である。

【００３６】導電性薄膜２を構成する材料としては、Ｐ
ｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓ
ｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｉｎ、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、ＡｇＭｇ、
ＮｉＣｕ等が挙げられる。

【００３７】電子放出部３はフォーミング処理により導
電性薄膜２の一部に形成された高抵抗の亀裂である。亀
裂内には数Å〜数百Åの導電性微粒子を有することもあ
る。この導電性微粒子は導電性薄膜２を構成する物質の
少なくとも一部の元素を含んでいる。また、電子放出部
３およびその近傍の導電性薄膜２は炭素あるいは炭素化
合物を有することもある。

【００３８】図４に通電フォーミングの電圧波形の例を
示す。電圧波形は特にパルス波形が好ましく、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４
（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４（ｂ））とがある。まずパルス波
高値が一定とした場合（図４（ａ））について説明す
る。

【００３９】図４（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１マイクロ秒
〜１０ミリ秒、Ｔ2を１０マイクロ秒〜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、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ことはなく、矩
形波など所望の波形を用いても良い。

【００４０】図４（ｂ）におけるＴ1およびＴ2は図４
（ａ）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。

【００４１】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２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。

【００４２】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すことが望ましい。活性化工程
とは、例えば、１０^-4〜１０^-5Ｔｏｒｒ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
パルスを繰り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。

【００４３】なお、ここで炭素あるいは炭素化合物とは
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
トとの混合物を指す）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。

【００４４】こうして作成した電子放出素子をフォーミ
ングエ程、活性化工程における真空度よりも高い真空度
の雰囲気下に置いて動作駆動させるのが良い。また更に
高い真空度の雰囲気下で、８０℃〜１５０℃の加熱後動
作駆動させることが望ましい。

【００４５】なお、フォーミングエ程、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性薄膜２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になる。

【００４６】なお、図５は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、図６は本発明の電子放出
素子の電子放出特性を示したものである。

【００４７】次に本発明の画像形成装置について述べ
る。

【００４８】画像形成装置に用いられる電子源基板は複
数の表面伝導型電子放出素子を基板上に配列することに
より形成される。

【００４９】表面伝導型電子放出素子の配列の方式には
表面伝導型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（以下、はしご型配
置電子源基板と呼ぶ）や、表面伝導型電子放出素子の一
対の素子電極にそれぞれＸ方向配線、Ｙ方向配線を接続
した単純マトリクス配置（以下、マトリクス型配置電子
源基板と呼ぶ）があげられる。なお、はしご型配置電子
源基板を有する画像形成装置には電子放出素子からの電
子の飛翔を制御する電極である制御電極（グリッド電
極）を必要とする。

【００５０】以下、この原理に基づき構成した電子源の
構成について、図７を用いて説明する。７１は電子源基
板、７２はＸ方向配線、７３はＹ方向配線、７４は表面
伝導型電子放出素子、７５は結線である。

【００５１】図７において電子源基７１に用いる基板は
前述したガラス基板等であり、用途に応じて形状が適宜
設定される。

【００５２】ｍ本のＸ方向配線７２は、Ｄox１、Ｄox
２、・・・Ｄoxｍからなり、Ｙ方向配線７３はＤoyｌ、
Ｄoy２・・・Ｄoyｎのｎ本の配線よりなる。

【００５３】これらｍ本のＸ方向配線７２とｎ本のＹ方
向配線７３間は不図示の層間絶縁層により電気的に分離
されてマトリクス配線を構成する（ｍ、ｎは共に正の整
数）。

【００５４】不図示の層間絶縁層はＸ方向配線７２を形
成した基板７１の全面あるいは一部の所望の領域に形成
される。Ｘ方向配線７２とＹ方向配線７３はそれぞれ外
部端子として引き出される。さらに表面伝導型放出素子
７４の素子電極（不図示）がｍ本のＸ方向配線７２およ
びｎ本のＹ方向配線７３と、結線７５によって電気的に
接続されている。

【００５５】表面伝導型電子放出素子は基板あるいは不
図示の層間絶縁層上のどちらに形成してもよい。

【００５６】また詳しくは後述するが前記Ｘ方向配線７
２にはＸ方向に配列する表面伝導型放出素子７４の行を
入力信号に応じて走査するための走査信号を印加するた
めの不図示の走査信号発生手段と電気的に接続されてい
る。

【００５７】一方、Ｙ方向配線７３にはＹ方向に配列す
る表面伝導型放出素子７４の列の各列を入力信号に応じ
て、変調するための変調信号を印加するための不図示の
変調信号発生手段と電気的に接続されている。さらに表
面伝導型電子放出素子７４の各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
として供給されるものである。

【００５８】上記構成において、単純なマトリクス配線
だけで個別の素子を選択して独立に駆動可能になる。

【００５９】次に、以上のようにして作成した単純マト
リクス配置の電子源を用いた画像形成装置について、図
８、図９および図１０を用いて説明する。図８は画像形
成装置の基本構成図であり、図９は蛍光膜、図１０はＮ
ＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示をするための駆動
回路のブロック図を示し、その駆動回路を含む画像形成
装置を表す。

【００６０】図８において７１は電子放出素子を基板上
に作製した電子源基板、８１は電子源基板７１を固定し
たリアプレート、８６はガラス基板８３の内面に蛍光膜
８４とメタルバック８５等が形成されたフェースプレー
ト、８２は支持枠であり、リアプレート８１、支持枠８
２およびフェースプレート８６を、フリットガラス等を
塗布し大気中あるいは窒素中で４００〜５００℃で１０
分以上焼成することで封着して外囲器８８を構成する。

【００６１】図８において７４は図１における電子放出
部３に相当する。７２および７３は表面伝導型電子放出
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。

【００６２】この場合、外囲器８８は、上述の如くフェ
ースプレート８６、支持枠８２、リアプレート８１で構
成した例を示しているが、リアプレート８１は主に電子
源基板７１の強度を補強する目的で設けられるため、電
子源基板８１自体で十分な強度を持つ場合は別体のリア
プレート８１は不要であり、電子源基板７１に直接支持
枠８２を封着し、フェースプレート８６、支持枠８２、
電子源基板７１にて外囲器８８を構成しても良い。また
さらにはフェースプレート８６、リアプレート８１間
に、スペーサーとよばれる耐大気圧支持部材を設置する
ことで大気圧に対して十分な強度を持つ外囲器８８にす
ることもできる。

【００６３】図９中９２は蛍光体である。蛍光体９２は
モノクロームの場合は蛍光体のみからなるが、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
あるいはプラックマトリクスなどと呼ばれる黒色導電材
９１と蛍光体９２とで構成される。ブラックストライプ
あるいはブラックマトリクスが設けられる目的はカラー
表示の場合、必要となる三原色蛍光体の各蛍光体９２間
の塗り分け部を黒くすることで混色等を目立たなくする
ことと、蛍光膜８４における外光反射によるコントラス
トの低下を抑制することである。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
する材料だけでなく、導電性があり、光の透過及び反射
が少ない材料であればこれに限るものではない。ガラス
基板９３に蛍光体を塗布する方法はモノクローム、カラ
ーによらず沈澱法や印刷法が用いられる。

【００６４】また蛍光膜８４（図８）の内面側には通常
メタルバック８５（図８）が設けられる。メタルバック
の目的は蛍光体の発光のうち内面側ヘの光をフェースプ
レート８６側ヘ鏡面反射することにより輝度を向上させ
ること、電子ビーム加速電圧を印加するための電極とし
て作用すること、外囲器内で発生した負イオンの衝突に
よるダメージからの蛍光体の保護等である。メタルバッ
クは蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化処理
（通常フィルミングと呼ばれる）を行い、その後Ａｌを
真空蒸着等で堆積することで作製できる。

【００６５】フェースプレート８６には、更に蛍光膜８
４の導電性を高めるため蛍光膜８４の外面側に透明電極
（不図示）を設けてもよい。

【００６６】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ならず十分
な位置合わせを行なう必要がある。

【００６７】外囲器８８は不図示の排気管を通じ、１０
^-7Ｔｏｒｒの程度の真空度にされ、封止がおこなわれ
る。また外囲器８８の封止後の真空度を維持するために
ゲッター処理を行なう場合もある。これは外囲器８８の
封止を行う直前あるいは封止後に抵抗加熱あるいは高周
波加熱等の加熱法により、外囲器８８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
成する処理である。ゲッターは通常Ｂａ等が主成分であ
り、該蒸着膜の吸着作用により、例えば１０^-5〜１０^-7
Ｔｏｒｒの真空度を維持するものである。なお、表面伝
導型電子放出素子のフォーミング以降の工程は適宜設定
される。

【００６８】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で、ＮＴＳＣ方式
のテレビ信号に基づきテレビジョン表示を行う為の駆動
回路を有するものの概略構成を図１０のブロック図を用
いて説明する。１０１は前記表示パネルであり、また１
０２は走査回路、１０３は制御回路、１０４はシフトレ
ジスタ、１０５はラインメモリ、１０６は同期信号分離
回路、１０７は変調信号発生器、ＶxおよびＶaは直流電
圧源である。

【００６９】以下、各部の機能を説明するが、まず表示
パネル１０１は端子Ｄox１〜Ｄoxｍおよび端子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素子）ずつ順次駆動してゆく為の走査信号
が印加される。

【００７０】一方、端子Ｄoy１〜Ｄoyｎ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為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為の加速電圧であ
る。

【００７１】次に走査回路１０２について説明する。同
回路は内部にｍ個のスイッチング素子を備えるもので
（図中、Ｓ1ないしＳmで模式的に示している）、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０Ｖ
（グランドレベル）のいずれか一方を選択し、表示パネ
ル１０１の端子Ｄox１〜Ｄoxｍと電気的に接続するもの
である。Ｓ1ないしＳmの各スイッチング素子は制御回路
１０３が出力する制御信号Ｔscanに基づいて動作するも
のであるが、実際には例えばＦＥＴのようなスイッチン
グ素子を組み合わせることにより構成する事が可能であ
る。

【００７２】なお、前記直流電圧源Ｖxは上記表面伝導
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
値電圧以下となるような一定電圧を出力するよう設定さ
れている。

【００７３】また制御回路１０３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なわれるように各部の
動作を整合させる働きをもつものである。次に説明する
同期信号分離回路１０６より送られる同期信号Ｔsyncに
基づいて各部に対してＴscan、ＴsftおよびＴmryの各制
御信号を発生する。

【００７４】同期信号分離回路１０６は外部から入力さ
れるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から同期信号成分と輝度
信号成分とを分離するための回路で周波数分離（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１０６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１０４
に入力される。

【００７５】シフトレジスタ１０４は時系列的にシリア
ルに入力される前記ＤＡＴＡ信号を画像の１ライン毎に
シリアル／パラレル変換するためのもので、前記制御回
路１０３より送られる制御信号Ｔsftに基づいて動作す
る（すなわち制御信号Ｔsftは、シフトレジスタ１０４
のシフトクロックであると言い換えても良い。）。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）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１
０４より出力される。

【００７６】ラインメモリ１０５は画像１ライン分のデ
ータを必要時間の間だけ記憶するための記憶装置であ
り、制御回路１０３より送られる制御信号Ｔmryにした
がって適宜Ｉd１〜Ｉdｎの内容を記憶する。記億された
内容はＩd１〜Ｉdｎとして出力され変調信号発生器１０
７に入力される。

【００７７】変調信号発生器１０７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１０１内の表
面伝導型電子放出素子に印加される。

【００７８】本発明に関わる電子放出素子は放出電流Ｉ
eに対して以下の基本特性を有している。すなわち電子
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。また、電子放出閾
値以上の電圧に対しては素子ヘ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、製造方法を変える事により電子放出閾値電圧Ｖ
thの値や印加電圧に対する放出電流の変化の度合いが変
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。すなわち、本素子にパルス状の電圧を印加する
場合、例えば電子放出閾値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１にはパ
ルスの波高値Ｖmを変化させる事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２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。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あげられ、
電圧変調方式を実施するには変調信号発生器１０７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。

【００７９】またパルス幅変調方式を実施するには変調
信号発生器１０７としては、一定の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。

【００８０】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１０１を用いてテレビジョン
の表示を行なえる。なお、上記説明中特に記載しなかっ
たがシフトレジスタ１０４やラインメモリ１０５はデジ
タル信号式のものでもアナログ信号式のものでも差し支
えなく、要は画像信号のシリアル／パラレル変換や記億
が所定の速度で行なわれればよい。

【００８１】デジタル信号式を用いる場合には同期信号
分離回路１０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化す
る必要があるが、これは１０６の出力部にＡ／Ｄ変換器
を備えれば可能である。

【００８２】また、これと関連してラインメモリ１０５
の出力信号がデジタル信号かアナログ信号かにより、変
調信号発生器１０７に用いられる回路が若干異なったも
のとなる。

【００８３】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１０７には、例
えばよく知られる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。

【００８４】またパルス幅変調方式の場合、変調信号発
生器１０７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。

【００８５】次にアナログ信号の場合について述ベる。
電圧変調方式においては変調信号発生器１０７には、例
えばよ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
よく知られた電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を用ればよ
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。

【００８６】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容器外端子Ｄox１〜Ｄox
ｍ、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、メタルバック
８５あるいは透明電極（不図示）に高圧を印加し、電子
ビームを加速し、蛍光膜８４に衝突させ、励起・発光さ
せることで画像を表示することができる。

【００８７】以上述ベた構成は、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
をあげたが、これに限るものでなく、ＰＡＬ、ＳＥＣＡ
Ｍ方式などの諸方式でもよく、また、これよりも、多数
の走査線からなる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。

【００８８】次に、前述のはしご型配置電子源基板およ
びそれを用いた画像表示装置について図１１および図１
２により説明する。

【００８９】図１１において、１１０は電子源基板、１
１１は電子放出素子、１１２のＤx１〜Ｄx１０は前記電
子放出素子に接続する共通配線である。電子放出素子１
１１は、基板１１０上に、Ｘ方向に並列に複数個配置さ
れる（これを素子行と呼ぶ）。この素子行を複数個基板
上に配置し、はしご型電子源基板となる。各素子行の共
通配線間に適宜駆動電圧を印加することで、各素子行を
独立に駆動することが可能になる。すなわち、電子ビー
ムを放出させる素子行には、電子放出閾値以上の電圧を
電子ビームを放出させない素子行には電子放出閾値以下
の電圧を印加すればよい。また、各素子行間の共通配線
Ｄx２〜Ｄx９を、例えばＤx２、Ｄx３を同一配線とする
ようにしても良い。

【００９０】図１２は、はしご型配置の電子源を備えた
画像形成装置の構造を示す図である。１２０はグリッド
電極、１２１は電子が通過するため空孔、１２２はＤox
１、Ｄox２・・・Ｄoxｍよりなる容器外端子、１２３は
グリッド電極１２０と接続されたＧ１、Ｇ２・・・Ｇｎ
からなる容器外端子、１２４は前述のように各素子行間
の共通配線を同一配線とした電子源基板である。なお、
図８、図１１と同一の符号は同一の部材を示す。前述の
単純マトリクス配置の画像形成装置（図８）との違い
は、電子源基板１１０とフェースプレート８６の間にグ
リッド電極１２０を備えていることである。

【００９１】基板１１０とフェースプレート８６の中間
には、グリッド電極１２０が設けられている。グリッド
電極１２０は、表面伝導型放出素子から放出された電子
ビームを変調することができるもので、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１２１が設けられている。グリッドの形状や設
置位置は必ずしも図１２のようなものでなくともよく、
開口としてメッシュ状に多数の通過口を設けることもあ
り、また例えば表面伝導型放出素子の周囲や近傍に設け
てもよい。容器外端子１２２およびグリッド容器外端子
１２３は、不図示の制御回路と電気的に接続されてい
る。

【００９２】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ツド電極列に画
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―ムの蛍光体ヘの照射を制御し、画像を１ライ
ンずつ表示することができる。

【００９３】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、コンピューター
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も用いることもできる。

【００９４】

【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明を詳細に説明す
る。

【００９５】（実施例１）本実施例においては、本発明
の方法により、図１に示したような表面伝導型電子放出
素子を作製した。以下にその工程を順を追って示す。

【００９６】１）青板ガラス基板を洗浄後、スクリーン
印刷法によりＡｕペースト（レジネートペーストノリタ
ケ社製）を印刷し、６００℃で焼成して、厚み０．２μ
ｍの第１の層を形成した。

【００９７】２）第１の層の上にフォトレジスト（ＡＺ
１３００ヘキスト社製）を塗布し、厚み１．２μｍの第
２の層を形成した。

【００９８】３）ＹＡＧレーザの第２高調波（波長０．
５３２ミクロン）を用い、基板を一定の速度で送りなが
ら、光学系を用いて細く収束させたレーザ光（Ｑスイッ
チ周波数１０ｋＨｚ、平均出力０．１Ｗ）を第２の層に
照射した。レーザ光が照射された部分では第２の層が除
去され、パターンが形成された。

【００９９】４）パターンの形成された第２の層をマス
クとして第１の層を、ヨウ化カリウムーヨウ素系溶液を
用いてエッチングし、電極間ギャップを形成した。電極
間ギャップの距離は１０μｍであった。

【０１００】５）第２の層を有機溶剤を用いて除去し、
素子電極４および５を形成した。

【０１０１】６）次に、導電性薄膜を形成する部分に開
口部を有するようなマスクを介して、有機パラジウム溶
液（ＣＣＰ４２３０、奥野製薬社製）をスプレー塗布
し、３００℃で２０分間焼成することにより、Ｐｄを主
成分とする微粒子膜からなる導電性薄膜を形成した。

【０１０２】７）続いて、真空中にて素子電極４・５間
に不図示の電源により電圧を印加してフォーミング処理
を行って電子放出部を形成し、続いて真空中にて活性化
処理を行った。

【０１０３】以上のようにして作製した電子放出素子に
おいて、素子電極部はバリや加工残渣等はほとんどな
く、形状は良好であった。また、作製した電子放出素子
を用いて図５に示した測定系で電子放出特性を測定し
た。測定条件は、アノード電極と電子放出素子間の距離
を４ｍｍ、アノード電極の電位を２ｋＶとした。電子放
出素子の素子電極に電圧を印加し、その時流れる素子電
流Ｉfおよび放出電流Ｉeを測定したところ、電圧２０Ｖ
で電子放出効率η＝Ｉe／Ｉf（％）は０．０４８％であ
った。

【０１０４】（実施例２）実施例１と同様にして４０ｃ
ｍ角の青板ガラス基板上に多数の電子放出素子を作製し
た。本実施例においては、電子放出素子を素子配列ピッ
チを１ｍｍ、素子数３５０×３５０素子としてマトリク
ス形状に配置した。また、列方向配線、絶縁層および行
方向配線を順次スクリーン印刷法により印刷、焼成する
ことにより形成し、図７に示すような電子源基板を作製
した。

【０１０５】作製した電子源基板を用いて図８に示すよ
うな画像形成装置を作製した。以下にその作製方法を述
ベる。

【０１０６】作製した電子源基板をリアプレート上に固
定した後、基板の５ｍｍ上方にフェースプレート（ガラ
ス基板の内面に蛍光膜とメタルバックが形成されて構成
される）を支持枠を介し配置し、封着した。

【０１０７】蛍光膜は、ＲＧＢストライプ形状のものを
使用し、先にブラックストライプを形成し、その隙間部
に各色蛍光体を塗布し蛍光膜を作製した。

【０１０８】また、蛍光膜の内面側にはメタルバックを
設けた。メタルパックは、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面
側表面の平滑化処理（通常フィルミングと呼ばれる）を
行い、その後Ａｌを真空蒸着することで作製した。

【０１０９】封着を行う際、各色蛍光体と電子放出素子
とを対応させなくてはならないため、十分な位置合わせ
を行った。

【０１１０】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管を通じ真空ポンプにて排気し、１０^-4〜
１０^-5Ｔｏｒｒの真空度に達した後、容器外端子を通じ
電子放出素子の素子電極間に電圧を印加し、導電性薄膜
を通電処理（フォーミング処理）することにより電子放
出部を作製した。続いて真空雰囲気中にて活性化処理を
行った。

【０１１１】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外囲器
の封止を行った。

【０１１２】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。すなわち、封止を行う直前に、高
周波加熱等の加熱法により画像表示装置内の所定の位置
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を主成分とした。

【０１１３】このようにして得られた装置に駆動回路を
接続して、図１０に示すような画像形成装置を作製し
た。

【０１１４】以上のようにして完成した画像形成装置に
おいて、各電子放出素子には、容器外端子を通じて２０
Ｖの電圧を印加することにより電子放出させ、高圧端子
を通じメタルバックに３ｋＶの電圧を印加して電子ビー
ムを加速し、蛍光膜に衝突させ、励起、発光させること
で全面において良好な画像を表示させることができた。

【０１１５】（実施例３）次に、本発明の電子放出素子
の別の製造例を示す。

【０１１６】１）青板ガラスを洗浄後、スクリーン印刷
法によりＡｕペースト（レジネートペースト、ノリタケ
社製）を印刷し、６００℃で焼成して厚み０．３μｍの
第１の層を形成した。

【０１１７】２）第１の層の上にメチルメタクリレート
中にカーボンブラックを分散させたものを塗布し、１２
０℃で重合させて厚み２．０μｍの第２の層を形成し
た。

【０１１８】３）ＹＡＧレーザの基本波（波長１．０６
４μｍ）を用い、基板を一定の速度で送りながら、光学
系を用いて細く収束させたレーザ光（Ｑスイッチ周波数
１０ｋＨｚ、平均出力０．５Ｗ）を第２の層に照射し
た。レーザ光が照射された部分では第２の層が除去さ
れ、パターンが形成された。

【０１１９】４）パターンの形成された第２の層をマス
クとして第１の層を、ヨウ化カリウム−ヨウ素系溶液を
用いてエッチングし、電極間ギャップを形成した。電極
間ギャップの距離は２０μｍであった。

【０１２０】５）第２の層を有機溶剤を用いて除去し、
素子電極を形成した。

【０１２１】６）次に、導電性薄膜を形成する部分に開
口部を有するマスクを介して有機パラジウム溶液（ＣＣ
Ｐ４２３０、奥野製薬社製）をスプレー塗布し、３００
℃で２０分間焼成して、所定の形状に導電性薄膜を形成
した。

【０１２２】７）実施例１と同様、真空中にてフォーミ
ング処理を行い電子放出部を形成し、活性化処理を行っ
た。

【０１２３】以上のようにして作製した電子放出素子に
おいて、素子電極部はバリや加工残渣等はほとんどな
く、形状は良好であった。また、作製した電子放出素子
を用いて図５に示した測定系で電子放出特性を測定し
た。測定条件は、アノード電極と電子放出素子間の距離
を４ｍｍ、アノード電極の電位を２ｋＶとした。電子放
出素子の素子電極に電圧を印加し、その時流れる素子電
流Ｉf及び放出電流Ｉeを測定したところ、電圧２５Ｖで
電子放出効率η＝Ｉe／Ｉf（％）は０．０４９％であっ
た。

【０１２４】（実施例４）実施例３と同様にして青板ガ
ラス基板上に多数の電子放出素子を作製した。本実施例
においては、電子放出素子を素子配列ピッチを１ｍｍ、
素子数４００×４００素子として図１１のようなはしご
型に配置した。また、配線、絶縁層およびグリッド電極
を順次スクリーン印刷法により形成し、電子源基板を作
製した。

【０１２５】作製した電子源基板を用い、実施例１と同
様にして電子源基板とフェースプレートを封着して図１
２に示したような画像形成装置を作製した。

【０１２６】以上のようにして完成した画像形成装置に
おいて、各電子放出素子には、容器外端子を通じて２５
Ｖの電圧を印加することにより電子放出させ、高圧端子
を通じメタルバックに３ｋＶの電圧を印加して電子ビー
ムを加速し、蛍光膜に衝突させ、励起、発光させること
で全面において良好な画像を表示させることができた。

【０１２７】（実施例５）本実施例では、本発明の電子
放出素子のさらに別の製造例について述べる。

【０１２８】１）青板ガラスを洗浄後、スクリーン印刷
法によりＩＴＯペースト（レジネートペースト旭電化社
製）を印刷し、６００℃で焼成して厚み０．５μｍの第
１の層を形成した。

【０１２９】２）第１の層の上にフォトレジスト（ＦＨ
−ＥＸ１、富士ハント社製）を塗布し、厚み１．２μｍ
の第２の層を形成した。

【０１３０】３）ＫｒＦエキシマレーザ（波長０．２４
８μｍ）を用い、基板を一定の速度で送りながら、光学
系を用いて細く収束させたレーザ光（Ｑスイッチ周波数
１０ｋＨｚ、平均出力０．１５Ｗ）を第２の層に照射し
た。次いで基板を現像液に浸漬したところ、レーザ光が
照射された部分では第２の層が除去され、パターンが形
成された。

【０１３１】４）パターンの形成された第２の層をマス
クとして第１の層を、塩化第二鉄系溶液を用いてエッチ
ングし、電極間ギャップを形成した。電極間ギャップの
距離は１５μｍであった。

【０１３２】５）第２の層を有機溶剤を用いて除去し、
素子電極を形成した。

【０１３３】６）次に、実施例１と同様にして導電性薄
膜を形成し、実施例１と同様、真空中にてフォーミング
処理を行い電子放出部を形成し、活性化処理を行った。

【０１３４】以上のようにして作製した電子放出素子に
おいて、素子電極部はバリや加工残渣等は全くなく、形
状は良好であった。また、作製した電子放出素子を用い
て図５に示した測定系で電子放出特性を測定した。測定
条件は、アノード電極と電子放出素子間の距離を４ｍ
ｍ、アノード電極の電位を２ｋＶとした。電子放出素子
の素子電極に電圧を印加し、その時流れる素子電流Ｉf
および放出電流Ｉeを測定したところ、電圧２０Ｖで電
子放出効率η＝Ｉe／Ｉf（％）は０．０５０％であっ
た。

【０１３５】（実施例６）実施例５と同様の方法で青板
ガラス基板上に多数の電子放出素子を作製した。本実施
例においては、電子放出素子を素子配列ピッチを１ｍ
ｍ、素子数３５０×３５０素子としてマトリクス形状に
配置した。また、列方向配線、絶縁層および行方向配線
を実施例１と同様にして形成して電子源基板を作製し
た。

【０１３６】作製した電子源基板を用いて実施例１と同
様にして画像形成装置を作製し、実施例１と同様に駆動
したところ、全面において良好な画像を表示させること
ができた。

【０１３７】

【発明の効果】本発明によれば、大面積にわたって微細
な素子電極パターンをより低コストで形成することが可
能となる。

【０１３８】また、第２の層をレーザで加工し、素子電
極を構成する第１の層をエッチングにより加工すること
から、素子電極および下の基板がレーザにより直接ダメ
ージを受けることがない。また、バリや加工残渣等のな
い素子電極を形成することができる。そのため電子放出
特性ならびに均一性に優れた電子放出素子を提供するこ
とができる。

【０１３９】さらに、第２の層として適当な材料を選択
することにより、使用できるレーザの選択幅を拡げるこ
ともでき、低コストのレーザを用いて製造コストを低減
することも可能である。

【０１４０】また、本発明の技術を応用することによ
り、テレビジョン放送の表示装置などに好適な大面積の
画像形成装置をより低コストで提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子放出素子の１例の模式的斜視図で
ある。

【図２】本発明の電子放出素子の製造方法の１例の手順
を示す工程図である。

【図３】本発明の製造方法に使用するレーザおよび光学
系の概略図である。

【図４】通電フォーミングの電圧波形の１例を示すグラ
フであり、（ａ）はパルス波高値一定の場合、（ｂ）は
パルス波高値を増加させる場合のものである。

【図５】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６】本発明の電子放出素子の１例の電子放出特性を
示すグラフである。

【図７】本発明の電子源で単純マトリクス配置のものの
概略構成図である。

【図８】本発明の画像形成装置の１例の概略構成を示す
斜視図である。

【図９】本発明の画像形成装置に用いる蛍光膜および黒
色導電材の形態を示す概略図である。

【図１０】ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示を行
なうための駆動回路を有する本発明の画像表示装置のブ
ロック図である。

【図１１】本発明の電子源ではしご配置のものの１例の
模式的平面図である。

【図１２】本発明の画像形成装置の他の例の概略構成を
示す斜視図である。

【図１３】従来の表面伝導型電子放出素子の１例の模式
的平面図である。

【符号の説明】

１、１３１絶縁性基板２、１３２導電性薄膜３、１３３電子放出部４、５素子電極６第１の層７第２の層８レーザ９電極間ギャップ３１発振器３２電源部３４ダイクロイックミラー３５集光レンズ３６ステージ５０電流計５１電源５３高圧電源５４アノード電極５５電流計５６真空装置５７排気ポンプ７１電子源基板７２Ｘ方向配線７３Ｙ方向配線７４表面伝導型電子放出素子７５結線８１リアプレート８２支持枠８３ガラス基板８４蛍光膜８５メタルバック８６フェースプレート８７高圧端子８８外囲器９１黒色導電材９２蛍光体９３ガラス基板１０１表示パネル１０２走査回路１０３制御回路１０４シフトレジスタ１０５ラインメモリ１０６同期信号分離回路１０７変調信号発生器１１０電子源基板１１１電子放出素子１１２共通配線１２０グリッド電極１２１電子が通過するため空孔１２２容器外端子１２３容器外端子１２４電子源基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｊ 31/15 Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性基板上に素子電極を少なくとも対
向させて形成する工程および該素子電極間に電子放出部
を含む薄膜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、素子電極の形成を、１）基板上に導電性材料からなる第１の層を形成し、２）該第１の層の上に第２の層を形成し、３）該第２の層をレーザ光を用いて所定の形状にパター
ニングし、４）第２の層をマスクとして第１の層をエッチングし、５）第２の層を除去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】請求項１記載の方法で絶縁性基板上に１
以上の電子放出素子を製造する工程と、該基板上の素子
間を配線によって接続する工程を有してなる電子源の製
造方法。
【請求項３】請求項１記載の方法で絶縁性基板上に１
以上の電子放出素子を製造する工程と、該基板上の素子
間を配線によって接続する工程と、該電子放出素子が形
成された基板を有し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工程を行って表示パネルを形成
し、該表示パネルに少なくとも駆動回路を接続する画像
形成装置の製造方法。
【請求項４】絶縁性基板上に少なくとも対向して形成
された素子電極および電子放出部を含む薄膜を有してな
る電子放出素子において、素子電極が、１）基板上に導電性材料からなる第１の層を形成し、２）該第１の層の上に第２の層を形成し、３）該第２の層をレーザ光を用いて所定の形状にパター
ニングし、４）第２の層をマスクとして第１の層をエッチングし、５）第２の層を除去することによって得られた素子電極であることを特徴とする
電子放出素子。
【請求項５】請求項４記載の電子放出素子が１以上形
成された絶縁性基板上の素子間が配線によって接続され
てなる電子源。
【請求項６】請求項４記載の電子放出素子が１以上形
成された絶縁性基板上の素子間が配線によって接続され
てなる電子源を有す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
を介して接合された表示パネルに、少なくとも駆動回路
が接続されて成る画像形成装置。