JPH08185818A - 電子源、該電子源を用いた画像形成装置、前記電子源の製造方法および前記画像形成装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 配線の構成の簡略化を図ることにより高密度
配線を可能とし、併せて、電子放出素子の電気的接続の
信頼性も向させる。 【構成】 基板１には、Ｘ方向に対向する素子電極２、
３と、素子電極２、３をつなぎ、電子を放出する電子放
出部を有する導電性薄膜４とで構成される複数の電子放
出素子９が行列状に配置される。各電子放出素子９を接
続する配線として、基板１にはＹ方向に延びる複数の第
１の配線層６と、Ｘ方向に延びる複数の第２の配線層８
とが、互いに層間絶縁層７により絶縁されて交差して形
成される。第１の配線層６は、電子放出素子９の一方の
素子電極３に接触し電気的に接続される。第２の配線層
８は、電子放出素子９の他方の素子電極２の位置に対応
して櫛状に突出したパターンを有し、この部分が他方の
素子電極２に接触し電気的に接触される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多数個の電子放出素子
を備える電子源およびその応用である画像形成装置、ま
た、それらの製造方法に関する。

【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.Dol
an, "Field emission", Advance inElectron Physics,
8, 89(1956)あるいはC.A.Spindt, "Physical Propertie
s of thin-film field emission cathodes with molbde
ninmcones", J.Appl.phys.,47, 5248(1976) 等が知られ
ている。ＭＩＭ型の例としては、C.A.Mead, "The tunne
l-emission amplifier, J.Appl.Phys., 32, 646(1961)
等が知られている。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, (1
965)等がある。

【０００４】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 Films", 9, 317(1972) ］、
Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［M.Hartwell and
C.G.Fonstad: "IEEETrans. 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。

【０００５】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．ハートウェルの素子構成
を図２５に示す。同図において１００１は基板である。
１００４は導電性薄膜で、両端部が素子電極１００２、
１００３となるＨ型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、後述の通電フォーミング
と呼ばれる通電処理により電子放出部１００５が形成さ
れる。なお、図中の素子電極１００２、１００３の間隔
Ｌ１は０．５〜１ｍｍ、幅Ｗは０．１ｍｍで設定されて
いる。

【０００６】従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、電子放出を行う前に導電性薄膜１００４を予
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１００５を形成するのが一般的であった。すなわ
ち、通電フォーミングとは前記導電性薄膜１００４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１００４を
局所的に破壊、変形もしくは変質させ、電気的に高抵抗
な状態にした電子放出部１００５を形成することであ
る。なお、電子放出部１００５は導電性薄膜１００４の
一部に亀裂が発生しその亀裂付近から電子放出が行われ
る。前記通電フォーミング処理をした表面伝導型電子放
出素子は、上述した導電性薄膜１００４に電圧を印加
し、素子に電流を流すことにより、電子放出部１００５
より電子を放出させるものである。

【０００７】さらに、通常は通電フォーミング工程の終
了後に、活性化と呼ばれる工程が導入される。この目的
は、通電フォーミングにより高抵抗化された表面伝導型
電子放出素子に一定の電圧を一定時間通電し続けること
によって、電子放出量を増加させることである。

【０００８】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
数素子を配列形成できる利点がある。そこで、この特徴
を生かせるよういろいろな応用が研究されている。例え
ば、電荷ビーム源や表示装置等が挙げられる。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、はし
ご型配置と呼ぶ、並列に表面伝導型電子放出素子を配列
し、個々の素子の両端を配線（共通配線とも呼ぶ）で、
それぞれ結線した行を多数行配列した電子源が挙げられ
る（例えば、特開昭６４−３１３３２号公報、特開平１
−２８３７４９号公報、特開平１−２５７５５２号公報
等）。また、特に表示装置等の画像形成装置において
は、近年、液晶を用いた平板型表示装置が、ＣＲＴに替
わって普及してきたが、自発光型でないためバックライ
トを持たなければならない等の問題点があり、自発光型
の表示装置の開発が望まれてきた。自発光型表示装置と
しては、表面伝導型電子放出素子を多数配置した電子源
と電子源より放出された電子によって、可視光を発光さ
せる蛍光体とを組み合せた表示装置である画像形成装置
が挙げられる（例えば、米国特許第５０６６８８３号明
細書）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、多数
の電子放出素子を配置した電子源は、大面積の画像表示
装置等への応用が期待されている。しかし、画像の高解
像度化が進む状況においては、電子放出素子の高密度配
置が要求される。そのためには、各電子放出素子を駆動
するために各電子放出素子に接続される配線も高密度に
配線しなければならず、それに伴い、各電子放出素子と
配線との接続の信頼性についても、より一層向上させる
必要があった。

【００１０】そこで本発明は、配線の構成の簡略化を図
ることにより高密度配線を可能とし、併せて、電子放出
素子の電気的接続の信頼性も向上する電子源、およびそ
の応用である画像形成装置、さらには、それらの製造方
法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の電子源は、 電子放出部の両端に対向する一対
の素子電極を有し前記素子電極間に駆動電圧を印加する
ことにより前記電子放出部より電子を放出する電子放出
素子が、基板上に行列状に復数個配置された電子源にお
いて、前記基板に、前記素子電極間に駆動電圧を印加す
るための配線として、前記素子電極の対向方向に垂直な
複数の行方向配線と、前記素子電極の対向方向に平行な
複数の列方向配線とが、互いに絶縁層を介して交差して
形成され、前記各行方向配線は、行方向に並んだ前記電
子放出素子の素子電極のうち一方の素子電極に接触する
位置に配置され、前記各列方向配線は、列方向に並んだ
前記電子放出素子の素子電極のうち他方の素子電極にそ
れぞれ電気的に接続するための、櫛状に突出したパター
ンを有することを特徴とする。

【００１２】この場合、前記各行方向配線および各列方
向配線が、厚膜印刷法により形成されるものであっても
よい。

【００１３】また、前記各列方向配線の各櫛状に突出し
たパターンは、前記他方の素子電極に接触するものと
し、さらに、前記各行方向配線および各列方向配線のう
ち、少なくとも前記電子放出素子の正極となる素子電極
に接触する配線が、前記電子放出素子の素子電極の端部
で接触しているものであってもよい。

【００１４】一方、前記基板には、前記各行方向配線お
よび各列方向配線とともに、前記各電子放出素子の他方
の素子電極に接触する部分配線が形成され、前記各列方
向配線の各櫛状に突出したパターンは、それぞれ前記各
部分配線に接触するものとし、さらに、前記各部分配線
は厚膜印刷法により形成され、前記各部分配線および前
記各行方向配線のうち、少なくとも前記電子放出素子の
正極となる素子電極に接触する配線が、前記電子放出素
子の素子電極の端部で接触しているものであってもよ
い。

【００１５】また本発明の電子源は、電子放出部の両端
に対向する一対の素子電極を有し前記素子電極間に駆動
電圧を印加することにより前記電子放出部より電子を放
出する電子放出素子が、基板上に行列状に復数個配置さ
れた電子源において、前記基板に、前記素子電極間に駆
動電圧を印加するための配線として、前記素子電極の対
向方向と垂直な方向に対向配置された複数の第１の行方
向配線および複数の第２の行方向配線が、それぞれ前記
電子放出素子を間において前記電子放出素子の行ごとに
形成され、前記各第１の行方向配線は、前記第２の行方
向配線との間に位置する各電子放出素子の一方の素子電
極にそれぞれ接触する、櫛状に突出したパターンを有
し、前記各第２の行方向配線は、前記第１の行方向配線
との間に位置する各電子放出素子の他方の素子電極にそ
れぞれ接触する、櫛状に突出したパターンを有すること
を特徴とするものであってもよい。

【００１６】この場合には、前記各第１の行方向配線お
よび各第２の行方向配線が厚膜印刷法により形成される
ものであったり、さらに、前記各第１の行方向配線およ
び各第２の行方向配線のうち、少なくとも前記電子放出
素子の正極となる素子電極に接触する配線が、前記電子
放出素子の素子電極の端部で接触しているものであって
もよい。

【００１７】そして、上記各電子源の発明において、前
記電子放出素子は、対向する対の素子電極と、前記対の
素子電極間をつなぎ一部が電気的に高抵抗な状態となっ
た導電性薄膜とで構成される、表面伝導型の電子放出素
子であるものであってもよい。

【００１８】本発明の画像形成装置は、上記本発明のい
ずれか１つの電子源を備えた画像形成装置であって、前
記電子源の電子放出素子から放出された電子が衝突する
ことにより画像が形成される画像形成部材が支持枠を介
して前記電子源に対向配置され、前記電子源と前記支持
枠と前記画像形成部材とを含む外囲器の内部が真空雰囲
気とされていることを特徴とする。

【００１９】また、前記画像形成部材は、前記電子放出
素子から放出された電子が衝突することにより発光する
蛍光体を含む蛍光膜であってもよい。

【００２０】本発明の電子源の製造方法は、 基板上
に、電子放出素子を構成し電子放出部の両端に対向する
対の素子電極を行列状に複数対配置し、前記素子電極間
に電圧を印加して前記電子放出部より電子を放出させる
ための配線を形成する電子源の製造方法において、前記
素子電極の対向方向に垂直な方向を行方向とし、平行な
方向を列方向としたとき、前記配線を形成する工程が、
前記電子放出素子の列ごとに配置されて前記行方向に延
び、前記行方向に並ぶ素子電極のうち一方の素子電極に
接触する複数の行方向配線を形成する工程と、前記各行
方向配線を形成した後、前記電子放出素子の行ごとに配
置されて前記列方向に延びる複数の絶縁層を前記行方向
配線に交差して形成する工程と、前記各絶縁層上に、前
記列方向に並ぶ素子電極のうち他方の素子電極にそれぞ
れ電気的に接続するための櫛状に突出したパターンを有
する複数の列方向配線を形成する工程とを含むことを特
徴とする。

【００２１】この場合、前記各行方向配線および各列方
向配線を、厚膜印刷法により形成するものであってもよ
い。

【００２２】また、前記各列方向配線の各櫛状に突出し
たパターンを、前記他方の素子電極に接触する位置に形
成するものであってもよく、さらに、前記各行方向配線
および各列方向配線のうち、少なくとも前記電子放出素
子の正極となる素子電極に接触する配線を、前記電子放
出素子の素子電極の端部で接触する位置に形成するもの
であってもよい。

【００２３】一方、前記各列方向配線を形成する前に、
前記各素子電極の他方の素子電極に接触する部分配線を
形成し、前記各列方向配線の各櫛状に突出したパターン
を、それぞれ前記各部分配線に接触する位置に形成する
ものであってもよく、さらに、前記各部分配線を厚膜印
刷法により形成し、前記各部分配線および前記各行方向
配線のうち、少なくとも前記電子放出素子の正極となる
素子電極に接触する配線を、前記電子放出素子の素子電
極の端部で接触する位置に形成するものであってもよ
い。

【００２４】また本発明の電子源の製造方法は、基板上
に、電子放出素子を構成し電子放出部の両端に対向する
対の素子電極を行列状に複数対配置し、前記素子電極間
に電圧を印加して前記電子放出部より電子を放出させる
ための配線を形成する電子源の製造方法において、前記
素子電極の対向方向に垂直な方向を行方向とし、平行な
方向を列方向としたとき、前記配線を形成する工程が、
前記電子放出素子の行ごとに配置されて前記列方向に延
び、前記列方向に並ぶ素子電極のうち一方の素子電極に
それぞれ接触する櫛状に突出したパターンを有する複数
の第１の行方向配線を形成する工程と、前記電子放出素
子を間において前記各第１の行方向配線に対向配置され
て前記列方向に延び、前記列方向に並ぶ素子電極のうち
他方の素子電極にそれぞれ接触する櫛状に突出したパタ
ーンを有する複数の第２の行方向配線を形成する工程と
を含むことを特徴とするものもでもある。

【００２５】この場合には、前記各第１の行方向配線お
よび各第２の行方向配線を同時に形成するものや、前記
各第１の行方向配線および各第２の行方向配線を厚膜印
刷法により形成するものであってもよく、さらに、前記
各第１の行方向配線および各第２の行方向配線のうち、
少なくとも前記電子放出素子の正極となる素子電極に接
触する配線を、前記電子放出素子の素子電極の端部で接
触する位置に形成するものであってもよい。

【００２６】本発明の画像形成装置の製造方法は、上記
本発明のいずれか１つの電子源の製造方法により電子源
を製造し、前記電子源に支持枠を介して、前記電子源の
電子放出素子から放出された電子が衝突することにより
画像が形成される画像形成部材を対向配置して外囲器を
構成した後、前記外囲器の内部を排気することを特徴と
する。

【００２７】また、前記画像形成部材を、前記電子放出
素子から放出された電子が衝突することにより発光する
蛍光体を含む蛍光膜で構成するものであってもよい。

【００２８】

【作用】上記のとおり構成された本発明の電子源のう
ち、行列状に配置された電子放出素子の素子電極間に駆
動電圧を印加するための配線として、複数の行方向配線
および複数の列方向配線が互いに絶縁層を介して交差し
て形成されたものでは、各行方向配線は、行方向に並ん
だ電子放出素子の素子電極のうち一方の素子電極に接触
する位置に配置され、これら一方の素子電極と電気的に
接続される。また、各列方向配線は、列方向に並んだ電
子放出素子の素子電極のうち他方の素子電極の位置に対
応して櫛状に突出したパターンを有し、このパターンが
これら他方の素子電極と電気的に接続される。各列方向
配線の櫛状に突出したパターンの、他方の素子電極との
電気的接続は、直接、または他方の素子電極に接触する
部分配線を介してなされる。このように複数の行方向配
線および複数の列方向配線を設けることで、各行方向配
線および各列方向配線を形成するだけで電子放出素子の
素子電極に駆動電圧を印加するための配線がなされ、素
子電極を各配線に接続するための特別な構造や工程を必
要としなくなる。その結果、電子源の製造工程の簡略
化、および素子電極の配線構造の簡略化が達成される。
また、配線構造の簡略化により、素子電極と各配線との
接続部分の信頼性が向上するとともに、配線に支配され
る部分の面積が低減されるので高密度配線が可能とな
り、素子電極ひいては電子放出素子をより高密度に配置
することができるようになる。

【００２９】一方、行列状に配置された電子放出素子の
素子電極間に駆動電圧を印加するための配線として、電
子放出素子の行ごとに、電子放出素子を間において素子
電極の対向方向と垂直な方向に、複数の第１の行方向配
線および第２の行方向配線を形成したものでは、各行方
向配線は、それぞれ櫛状に突出するパターンにおいて素
子電極に接触し、電気的に接続される。その結果、第１
の行方向配線および第２の行方向配線だけで、電子放出
素子の素子電極との配線がなされ、電子源の製造工程の
簡略化、および素子電極の配線構造の簡略化が達成され
る。しかも、各行方向配線は、互いに重なり合わず同時
に形成することができるので、配線工程および配線構造
がより簡略化したものとなる。

【００３０】さらに、上記本発明の電子源において、各
配線を厚膜印刷法により形成することで、フォトリソグ
ラフィ工程を必要とせずに各配線の形成を行え、各配線
の形成工程の短縮化が図られる。

【００３１】また、各配線のうち、少なくとも電子放出
素子の正極となる素子電極に接触する配線を、素子電極
の端部で接触させることで、電子放出素子の電子放出部
と配線との距離が遠くなるので、電子放出素子から放出
された電子が配線に吸い込まれる現象が抑えられる。

【００３２】そして、本発明の電子源に用いられる電子
放出素子の中でとりわけ好ましいのは、表面伝導型の電
子放出素子である。表面伝導型の電子放出素子は、構造
が簡単で製造が単純であり、大面積のものも容易に作製
できる。近年、特に大画面で安価な画像形成装置が求め
られる状況においては、とりわけ好適な電子放出素子で
ある。

【００３３】本発明の画像形成装置は、上述した配線構
造を有する本発明の電子源を用いているので、配線およ
び電子放出素子の密度を高密度化でき、単位面積あたり
の画素数を増やし、高解像度を有する画像形成装置が達
成される。特に、画像形成部材として、電子放出素子か
ら放出される電子が衝突することにより発光する蛍光体
を含む蛍光膜を用いることで、高解像度でしかも大画面
の画像表示装置が容易に得られる。

【００３４】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００３５】（第１実施例）図１は、本発明の電子源の
第１実施例の要部平面図であり、基板１上に多数個の表
面伝導型の電子放出素子９をマトリックス状に配置した
例を示している。各電子放出素子９は、それぞれ対向す
る一対の素子電極２、３と、これら対の素子電極２、３
をつなぐ、電子放出部形成用の導電性薄膜４とで構成さ
れる。

【００３６】また、基板１上には、素子電極２、３の対
向方向と垂直な方向であるＹ方向（行方向）に延びる、
行方向配線としての複数本の第１の配線層６、および素
子電極２、３の対向方向と平行な方向であるＸ方向（列
方向）に延びる、列方向配線としての複数本の第２の配
線層８が、層間絶縁層７で電気的に分離されてマトリッ
クス状に設けられている。第１の配線層６は、Ｙ方向に
配列される電子放出素子９の一方の素子電極３と接触し
ている。第２の配線層８は、Ｘ方向に配列される電子放
出素子９に対応する位置に、第１の配線層６と平行に突
出するパターンを有し、この部分が、電子放出素子９の
他方の素子電極２に接触している。これによって、電子
放出素子９は、第１の配線層６と第２の配線層８との間
に電気的に接続されている。

【００３７】また、詳しくは後述するが、第２の配線層
８には、Ｘ方向に配列される電子放出素子９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不図
示の走査信号発生手段と電気的に接続されている。一
方、第１の配線層６には、Ｙ方向に配列される電子放出
素子９の列の各列を入力信号に応じて変調するための変
調を信号を印加する不図示の変調信号発生手段を電気的
に接続されている。さらに、電子放出素子９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
と変調信号との差電圧として供給されるものである。

【００３８】上記構成において、単純なマトリックス配
線だけで個別の素子を選択して独立に駆動可能になる。

【００３９】ここで、本発明に好適な表面伝導型の電子
放出素子について説明する。

【００４０】図６は、本発明に好適な基本的な表面伝導
型の電子放出素子の構成を示す図で、同図（ａ）はその
平面図、同図（ｂ）はその断面図である。以下、図６を
用いて、本発明に好適な電子放出素子の基本的な構成を
説明する。

【００４１】図６において、基板１０１上には互いに間
隔をおいて２つの素子電極１０２、１０３が配置され、
各素子電極１０２、１０３をつないで、電子放出部１０
５が形成された導電性薄膜１０４が設けられている。

【００４２】基板１０１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
ガラス基板等およびアルミナ等のセラミックス等が用い
られる。

【００４３】対向する素子電極１０２、１０３の材料と
しては、一般的な導体材料が用いられ、例えば、Ｎｉ、
Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ
等の金属あるいは合金、およびＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ
Ｏ₂ 、Ｐｄ−Ａｇ等の金属あるいは金属酸化物とガラス
等から構成される印刷導体、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 等の
透明導体、およびポリシリコン等の半導体導体材料等か
ら適宜選択される。

【００４４】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、導電性
薄膜１０４の形状等は、応用される形態等によって設計
される。素子電極間隔Ｌは、好ましくは数百オングスト
ロームより数百マイクロメートルであり、より好ましく
は、素子電極１０２、１０３間に印加する電圧と電子放
出し得る電界強度等により、数マイクロメートルより数
十マイクロメートルである。素子電極長さＷは、好まし
くは、電極の抵抗値、電子放出特性により、数マイクロ
メートルより数百マイクロメートルである。また、素子
電極１０２、１０３の膜厚は、数百オングストロームよ
り数マイクロメートルである。

【００４５】なお、図６に示した構成に限らず、基板１
０１上に、導電性薄膜１０４、対向する素子電極１０
２、１０３の電極順に積層構成してもよい。

【００４６】導電性薄膜１０４は、良好な電子放出特性
を得るためには、微粒子で構成された微粒子膜が特に好
ましく、その膜厚は、素子電極１０２、１０３へのステ
ップカバレージ、素子電極１０２、１０３間の抵抗値お
よび後述する通電フォーミング条件等によって適宜設定
され、好ましくは、数オングストロームより数千オング
ストロームで、特に好ましくは、１０オングストローム
より５００オングストロームであり、その抵抗値は、１
０³ より１０⁷ Ω／□のシート抵抗値である。また、導
電性薄膜１０４を構成する材料は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、
Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓ
ｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ、ＳｎＯ₂ 、Ｉｎ
₂ Ｏ₃ 、ＰｂＯ、Ｓｂ₂ Ｏ₃ 、等の酸化物、ＨｆＢ₂ 、
ＺｒＢ ₂ 、ＬａＢ₆ 、ＣｅＢ₆ 、ＹＢ₄ 、ＧｄＢ₄ 等の
硼化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、Ｗ
Ｃ等の炭化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ等の窒化物、Ｓ
ｉ、Ｇｅ等の半導体、カーボン、さらにはＡｇＭｇ、Ｎ
ｉＣｕ、ＰｂＳｎ等が挙げられる。

【００４７】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、数オングストロームよ
り数千オングストローム、好ましくは１０オングストロ
ームより２００オングストロームである。

【００４８】電子放出部１０５は、導電性薄膜１０４の
一部に形成され、電気的に高抵抗な状態となった亀裂で
あり、導電性薄膜１０４の膜厚、膜質、材料および後述
する通電フォーミング等の製法に依存して形成される。
また、数オングストロームより数百オングストロームの
粒径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１０４を構成する材料の元素の一
部、あるいは全てと同様のものである。また、電子放出
部１０５およびその近傍の導電性薄膜１０４には、炭素
あるいは炭素化合物を有することもある。

【００４９】上述の表面伝導型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、その一例を図７に
示す。

【００５０】以下、順をおって図６および図７に基づい
て製造方法の説明をする。

【００５１】（１） 基板１０１を洗剤、純水および有
機溶剤により十分に洗浄後、真空蒸着法、スパッタ法等
により基板１０１上に素子電極材料を堆積後、フォトリ
ソグラフィー技術により基板１０１上に素子電極１０
２、１０３を形成する（図７（ａ））。

【００５２】素子電極１０２、１０３の形成方法として
は、厚膜印刷法を用いても一向に差し支えない。印刷法
を用いた場合の材料としては、有機金属ペースト（ＭＯ
Ｄ）等が挙げられる。

【００５３】（２） 素子電極１０２、１０３を設けた
基板１０１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。有機金属溶液とは、前
述の導電性薄膜１０４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。この後、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、導電性薄膜１０４を形成する（図７（ｂ））。
ここでは、有機金属溶液の塗布法により説明したが、こ
れに限るものでなく、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、スピンナー
法等によって形成される場合もある。

【００５４】（３） 続いて、素子電極１０２、１０３
間に、不図示の電源により通電すると、導電性薄膜１０
４の部位に、構造の変化した電子放出部１０５が形成さ
れる（図７（ｃ））。この通電処理は通電フォーミング
と呼ばれ、通電フォーミングにより導電性薄膜１０４を
局所的に破壊、変形もしくは変質させ、構造の変化した
部位を電子放出部１０５と呼ぶ。通電フォーミングの電
圧波形の例を図８に示す。

【００５５】電圧波形は、特に、パルス波形が好まし
く、パルス波高値を定電圧としたパルスを連続的に印加
する場合（図８（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８（ｂ））とがあ
る。まず、パルス波高値を定電圧とした場合について説
明する。

【００５６】図８（ａ）におけるＴ１およびＴ２は、そ
れぞれ電圧波形のパルス幅およびパルス間隔であり、Ｔ
１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前述
した形態に応じて適宜選択し、適当な真空度、例えば１
０^-5Ｔｏｒｒ程度の真空雰囲気下で、数秒から数十分印
加する。なお、素子電極１０２、１０３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
形を用いてもよい。

【００５７】図８（ｂ）におけるＴ１およびＴ２は、そ
れぞれ図８（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。なお、この場合の通電フォーミング処理の終了は、
パルス間隔Ｔ２中に、導電性薄膜１０４を局所的に破
壊、変形させない程度の電圧、例えば１Ｍオーム以上の
抵抗を示したとき、通電フォーミングを終了とする。

【００５８】（４） 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好ましくは施す。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、パルス波高値を定電圧
としたパルスの印加を繰り返す処理のことをいい、真空
中に存在する有機物質から、炭素および炭素化合物を堆
積することで、導電性薄膜１０４を流れる素子電流Ｉ
ｆ、電子放出部１０５より放出される放出電流Ｉｅが著
しく変化する処理である。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、活性化工程を終了する。また、パルス波高値は、好
ましくは動作駆動電圧である。

【００５９】なお、ここでいう炭素および炭素化合物と
は、グラファイト（単、多結晶双方を指す）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、好ましくは５００オ
ングストローム以下、より好ましくは３００オングスト
ローム以下である。

【００６０】（５） 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、活性化工程での真空度より
高い真空度の真空雰囲気にし、好ましく動作駆動する。
また、より好ましくは、これより高い真空度の真空雰囲
気下で、８０℃〜１５０℃に加熱後、動作駆動する。

【００６１】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の真空雰囲気とは、例えば、約１０
^-6Ｔｏｒｒ以上の真空度を有する真空度であり、より好
ましくは、超高真空系であり、炭素あるいは炭素化合物
が新たに、ほぼ堆積しない真空度である。従って、これ
によって、これ以上の炭素あるいは炭素化合物の堆積を
抑制することが可能となり、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉ
ｅが安定する。

【００６２】上述のような構成と製造方法によって作製
された、本発明に好適な電子放出素子の特性評価につい
て、図９および図１０を用いて説明する。

【００６３】図９は、図６に示した構成を有する素子の
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９において、図６と同一ものについては、
同一の符号で示した。また、１５１は、電子放出素子に
素子電圧Ｖｆを印加するための電源、１５０は素子電極
１０２、１０３間の導電性薄膜１０４を流れる素子電流
Ｉｆを測定するための電流計、１５４は、素子の電子放
出部１０５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、１５３はアノード電極１５４に電圧を
印加するための高圧電源、１５２は素子の電子放出部１
０５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。

【００６４】また、電子放出素子およびアノード電極１
５４は真空装置内に設置され、その真空装置には排気ポ
ンプ１５６および真空計等の真空装置に必要な機器が具
備されており、所望の真空下で本素子の測定評価を行え
るようになっている。なお、排気ポンプ１５６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、更に、イオンポンプからなる超高真空装置系とか
らなる。また、真空装置１５５全体および基板は、不図
示のヒータにより２００℃まで加熱できる。従って、本
測定装置では、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。アノード電極１５４の電圧は、１ｋＶ
〜１０ｋＶ、アノード電極１５４と電子放出素子との距
離Ｈは２ｍｍ〜８ｍｍの範囲で測定した。

【００６５】図９に示した測定評価装置により測定され
た放出電流Ｉｅおよび素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの関
係の典型的な例を図１０に示す。なお、放出電流Ｉｅは
素子電流Ｉｆに比べて著しく小さいので、図１０では任
意単位で示されており、縦軸および横軸はリニアスケー
ルである。

【００６６】図１０からも明らかなように、本発明に好
適な表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ｉｅに対する
三つの特徴的特性を有する。

【００６７】まず第一に、本素子は、ある電圧（しきい
値電圧と呼ぶ、図１０中のＶｔｈ）以上の素子電圧Ｖｆ
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。すなわち、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。

【００６８】第二に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに依
存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御でき
る。

【００６９】第三に、アノード電極１５４に捕捉される
放出電荷は、素子電圧Ｖｆを印加する時間に依存する。
すなわち、アノード電極１５４に捕捉される電荷量は、
素子電圧Ｖｆを印加する時間により制御できる。

【００７０】以上のような、本発明に好適な表面伝導型
電子放出素子の特徴的特性のため、入力信号に応じて、
電子放出特性が、複数の電子放出素子を配置した電子
源、画像形成装置等でも容易に制御できることとなり、
多方面への応用ができる。

【００７１】また、素子電流Ｉｆは素子電圧Ｖｆに対し
て単調増加する（ＭＩ特性と呼ぶ）、より好ましい特性
の例を図１０に実線で示したが、この他にも、素子電流
Ｉｆが素子電圧Ｖｆに対して電圧制御型負性抵抗（ＶＣ
ＮＲ特性と呼ぶ）特性を示す場合もある。また、これら
素子電流Ｉｆの特性は、その製法および測定時の測定条
件等に依存する。なお、この場合も、本電子放出素子は
上述した三つの特性上の特徴を有する。

【００７２】さらに、上述の評価装置において、素子電
極１０２、１０３間に電圧を印加して電子放出部１０５
より電子を放出させ、高圧電源１５３によりアノード電
極１５４に電圧を印加すると、放出電子は、基板１０１
の面に対する電子放出部１０５からの法線に対して、素
子に印加した電圧の正極側（図９では素子電極１０２
側）にずれて飛翔する。このような放射特性は、基板１
０１に平行な面内での電位分布が、電子放出部１０５に
対して非対称になることによるものと考えられる。

【００７３】次に、図１に示した本実施例の電子源の製
造工程について説明する。

【００７４】まず、図２に示すように、予め十分に洗浄
した基板１に、印刷、焼成を行い、素子電極２、３を形
成する。通常、電子放出部形成用の導電性薄膜４は、各
配線層６、８と比べて著しく薄い膜であるので、濡れ
性、段差保持性等の問題を回避し、電子放出部形成用の
導電性薄膜４と各配線層６、８との電気的接続を良好に
するために、素子電極２、３は設けられている。そのた
め、各配線層６、８を、例えばスパッタリング法等によ
り薄膜で構成する場合は、素子電極２、３は必ずしも設
ける必要はなく、後述する各配線層６、８の形成と同時
に形成することも可能である。

【００７５】素子電極２、３の形成方法としては、真空
蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法等の真空
系を用いる方法や、溶媒に金属成分およびガラス成分を
混合した厚膜ペーストを印刷、焼成することにより形成
する厚膜形成法がある。製造工程の短縮化を図るために
は、フォトリソグラフィ工程を必要としない厚膜印刷法
により素子電極２、３を形成すればよいが、電子が放出
される電子放出部の近傍すなわち導電性薄膜４の近傍
は、膜厚が薄い方が望ましい。そこで、厚膜印刷法を用
いる場合は、その際使用するペーストとして、有機金属
化合物により構成された、いわゆるＭＯＤペーストを使
用することが好ましい。もちろん、これ以外の成膜方法
を用いても差し支えない。また、素子電極２、３の構成
材料としては、電気伝導性のある物質であれば、特に限
定されるものではない。

【００７６】本実施例では、基板１としてソーダライム
ガラス基板を用い、素子電極２、３の形成は厚膜印刷法
によった。この際使用したペーストはＭＯＤペースト
で、金属成分はＡｕである。印刷の方法はスクリーン印
刷法である。印刷の後、７０℃で１０分間乾燥し、次に
本焼成を実施する。焼成温度は５５０℃で、ピーク保持
時間は約８分である。印刷、焼成後の１つの素子電極
２、３の大きさは、素子電極２、３の対向方向に対する
幅×長さが３５０×１５０マイクロメートル、厚みが
０．３マイクロメートル以下であり、また素子電極２、
３間の間隔が２マイクロメートルであった。

【００７７】次いで、図３に示すように、基板１上に、
Ｙ方向に配列された素子電極２、３のうち一方の素子電
極３を電気的に接続するように、第１の配線層６を形成
する。第１の配線層６の形成方法には、素子電極２、３
の形成方法と同様の方法が適用できるが、第１の配線層
６は素子電極２、３と異なり、電気抵抗を低減させるた
めに、膜厚が厚い方が好ましい。そのため、第１の配線
層６の形成方法としては、厚膜印刷法を用いるのが好ま
しい。その際のペースト材料としては導電性のものであ
ればどのようなものでもよく、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ
等の貴金属、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｒ等の卑金属、また
はこれらの混合物からなる微粒子がビヒクル中に分散し
たもの等が用いられる。また、高粘度、高チキソトロピ
ー性を有するものが、細線の形成に適している。もちろ
ん、薄膜配線の適用も可能であるが、膜厚を厚くするた
めには厚膜印刷法よりも時間がかかる。本実施例では、
厚膜スクリーン印刷法を用いた。使用したペーストはＡ
ｇペーストで、金属成分はＡｇである。所望のパターン
でスクリーン印刷の後、１１０℃で２０分の乾燥を行
い、５５０℃、ピーク保持時間１５分の焼成を行って幅
が１００マイクロメートル、厚みが１２マイクロメート
ルの第１の配線層６を得た。

【００７８】第１の配線層６を形成したら、図４に示す
ように、層間絶縁層７を形成する。層間絶縁層７の幅
は、図１から明らかなように、次工程で形成する第２の
配線層８の幅よりも広く設定している。その理由は、第
１の配線層６と第２の配線層８との交差部での両者のシ
ョートを防止するためである。層間絶縁層７の構成材料
としては、例えば、ＳｉＯ₂ 薄膜、あるいはガラス微粒
子や酸化物微粒子をビヒクル中に分散したもの等、金属
成分を含まない厚膜ペーストによる膜等、絶縁性を保つ
ことができるものであればよい。

【００７９】本実施例では、厚膜スクリーン印刷法によ
り層間絶縁層７を形成した。ペーストとしては、ＰｂＯ
を主成分としてガラスバインダーを混合したペーストを
用いた。焼成温度は５５０℃、ピーク保持時間は約１５
分である。所望のパターンのスクリーン印刷、焼成後の
層間絶縁層７は、幅が５００マイクロメートル、厚みが
３０マイクロメートル以下であった。また、通常、層間
絶縁層７は、第１の配線層６と第２の配線層８との絶縁
性を確保するため、印刷および焼成を２回ずつ実施す
る。すなわち、１回目の印刷、焼成後に、再度印刷を行
う。これにより絶縁性が確保されることになる。

【００８０】そして、図５に示すように、層間絶縁層７
の上に第２の配線層８を形成する。第２の配線層８は、
Ｘ方向に配列された素子電極２、３のうち他方の素子電
極２の位置に対応して、第１の配線層６と平行な方向に
突出する櫛状のパターンを有しており、これにより、第
２の配線層８が他方の素子電極２に電気的に接続され
る。第２の配線層８の膜厚についても、第１の配線層６
と同様の理由で厚い方が好ましく、その形成方法として
は、第１の配線層６の形成方法と同様の方法が適用でき
る。本実施例では、厚膜スクリーン印刷法を用いた。使
用したペーストはＡｇペーストで、金属成分はＡｇであ
る。所望のパターンでスクリーン印刷後、１１０℃で２
０分の乾燥を行い、５５０℃、ピーク保持時間１５分の
焼成を行って、幅が３００マイクロメートル、厚みが１
０マイクロメートルの、他方の素子電極２との接続パタ
ーンを有する第２の配線層８を得た。

【００８１】以上で、マトリックス配線の部分が完成す
る。もちろん、ペースト材料、印刷方法等は、上述した
ものに限るものではない。

【００８２】最後に、図１に示したように、対の素子電
極２、３をつないで、電子放出部形成用の導電性薄膜４
を形成し、この導電性薄膜４に通電フォーミング処理を
施して電子放出部を形成し、電子源が完成する。導電性
薄膜４の形成方法および通電フォーミング処理について
は従来の方法をそのまま適用することができる。

【００８３】具体的には、対となる素子電極２、３をま
たいで、有機パラジウム（ＣＣＰ４２３０、奥野製薬工
業（株）製）をスピンナーにより回転塗布後、３００℃
で１０分間の加熱処理を行い、Ｐｄからなる導電製薄膜
４を形成する。このようにして形成された導電製薄膜４
は、Ｐｄを主元素とする微粒子から構成され、その膜厚
は１０ナノメートル、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は微粒子が
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。このＰｄを主元素とする膜
を、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングする
ことにより、通電フォーミング処理までの素子の製造工
程が完了する。

【００８４】通電フォーミング処理は、本実施例では、
図８（ａ）に示したような、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ことにより行った。その際
の印加パルスは、パルス幅Ｔ１が１ミリ秒、パルス間隔
Ｔ２が１０ミリ秒、波高値が１４Ｖであり、約１０^-6Ｔ
ｏｒｒの真空雰囲気下で６０秒間実施した。このように
して作製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３ナノメートルであった。

【００８５】以上説明したように、第２の配線層８に、
第１の配線層６と平行に突出するパターンを設けること
で、素子電極２、３は、それぞれが電気的に接続される
各配線層６、８の形成と同時に、しかも直接接続される
ので、素子電極２、３を各配線層６、８に接続させるた
めの特別な工程や構造を必要としない。その結果、電子
源の製造工程の簡略化、および素子電極２、３の配線構
造の簡略化が達成される。また、配線構造の簡略化によ
り、素子電極２、３と各配線層６、８との接続部分の信
頼性が向上するとともに、配線に支配される部分の面積
が低減されるので高密度配線が可能となり、素子電極
２、３ひいては電子放出素子９をより高密度に配置する
ことができるようになる。

【００８６】次に、図１に示した電子源を用いた画像形
成装置の一例について、図１１〜図１３を参照して説明
する。図１１は、図１に示した電子源を用いた画像形成
装置の表示パネルの一例の基本構成図であり、図１２
は、図１１に示した表示パネルの蛍光膜の、蛍光体の配
置例を示す図であり、図１３は、図１に示した電子源を
用いた画像形成装置によりＮＴＳＣ方式のテレビ信号に
応じて表示を行う例の駆動回路のブロック図である。

【００８７】図１１において、リアプレート８１には、
図１に示したものと同様の電子源８０が固定されてい
る。電子源８０の、ｍ×ｎのマトリックス状に配置され
た電子放出素子８７は、それぞれ単純なマトリックス配
線を構成する、ｍ本の配線からなるｘ配線８８およびｎ
本の配線からなるｙ配線８９に接続されている。ここ
で、ｘ配線８８は図１に示した第２の配線層８に対応
し、ｙ配線８９は図１に示した第１の配線６に対応す
る。

【００８８】電子源８０には、ガラス基板８３の内面
に、画像形成部材である蛍光膜８４とメタルバック８５
が形成されたフェースプレート８２が、支持枠８６を介
して対向配置されている。電子源８０とメタルバック８
５の間には、不図示の電源により、電子源８０から放出
された電子ビームを加速するための高電圧が印加され
る。これらリアプレート８１、支持枠８６およびフェー
スプレート８２は互いに気密固着（封着）され、リアプ
レート８１と支持枠８６とフェースプレート８２とで外
囲器９０を構成する。リアプレート８１、支持枠８６お
よびフェースプレート８２の封着は、互いの固着面にフ
リットガラス等を塗布し、大気中あるいは窒素中で、４
００℃〜５００℃で１０分以上焼成することで行われ
る。また、各ｘ配線８８にはそれぞれ支持枠８６に設け
られたｍ本の容器外端子Ｄｘ１、Ｄｘ２、・・・、Ｄｘ
ｍが接続され、各ｙ配線８９にはそれぞれ支持枠８６に
設けられたｎ本の容器外端子Ｄｙ１、Ｄｙ２、・・・、
Ｄｙｎに接続される。

【００８９】外囲器９０は上述のごとく、フェースプレ
ート８２、支持枠８６およびリアプレート８１で構成さ
れているが、リアプレート８１は主に電子源８０の強度
を補強する目的で設けられるため、電子源８０自体で十
分な強度を持つ場合は別体のリアプレート８１は必ずし
も必要でなく、電子源８０に直接、支持枠８６を封着
し、フェースプレート８２、支持枠８６および電子源８
０にて外囲器９０を構成してもよい。また、さらには、
フェースプレート８２、リアプレート８１間に、スペー
サと呼ばれる不図示の支持体を設置することで、大気圧
に対して十分な強度をもつ外囲器９０の構成にすること
もできる。

【００９０】蛍光膜８４は、モノクロームの場合は画像
形成部材である蛍光体のみからなるが、カラーの場合
は、図１２に示すように、蛍光体の配列によりブラック
ストライプあるいはブラックマトリクスなどと呼ばれる
黒色導電材８４ｂと蛍光体８４ａとで構成される。ブラ
ックストライプ、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８４ａ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、通常よ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
透過およ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８３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、沈殿法や印刷法が用いら
れる。さらに、カラーの場合には、スラリー法を用いる
ことも可能である。

【００９１】また、蛍光膜８４の内面側には通常メタル
バック８５が設けられる。メタルバック８５の目的は、
蛍光体８４ａの発光のうち内面側への光をフェースプレ
ート８２側へ鏡面反射することにより輝度を向上するこ
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９０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８４ａの保護等である。メタ
ルバック８５は、蛍光膜８４を作製後、蛍光膜８４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。

【００９２】フェースプレート８２には、さらに蛍光膜
８４の導電性を高めるため、蛍光膜８４の外側面に透明
電極（不図示）を設けてもよい。

【００９３】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体８４ｂと電子放出素子８７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う必要がある。

【００９４】リアプレート８１と支持枠８６とフェース
プレート８２とを互いに封着し、外囲器９０が構成され
たら、不図示の排気管を通じて排気系により外囲器９０
内を１０^-7Ｔｏｒｒ程度の真空度まで排気し、外囲器９
０を封止する。また、外囲器９０の封止後の真空度を維
持するために、ゲッター処理を行う場合もある。これ
は、外囲器９０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９
０内の所定の位置に配置されたゲッター（不図示）を加
熱し、蒸着膜を形成する工程である。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１０-5〜１０-7Ｔｏｒｒの真空度を維持する
ものである。なお、電子放出素子８７の通電フォーミン
グ処理以降の工程は、適宜設定される。

【００９５】次に、ＮＴＳＣ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の概略構成を、
図１３のブロック図を用いて説明する。符号１９１は図
１１に示した表示パネルであり、また、１９２は走査回
路、１９３は制御回路、１９４はシフトレジスタ、１９
５はラインメモリ、１９６は同期信号分離回路、１９７
は変調信号発生器、Ｖ_x 、Ｖ_a は直流電圧源をそれぞれ
示す。

【００９６】以下、各部の機能を説明していくが、まず
表示パネル１９１は、端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、および
Ｄｙ１ないしＤｙｎ、および高圧端子Ｈ_v を介して外部
の電気回路と接続している。このうち、端子Ｄｘ１ない
しＤｘｍには、前記表示パネル１９１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
された電子放出素子群を一行（ｎ素子）ずつ順次駆動し
てゆくための走査信号が印加される。

【００９７】一方、端子Ｄｙ１ないしＤｙｎには、前記
走査信号により選択された一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。また、高圧端子Ｈ_v には、直流電圧源Ｖ_a 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極であ
る。

【００９８】次に、走査回路１９２について説明する。
走査回路１９２は、内部にｍ個のスイッチング素子（図
中、Ｓ１ないしＳｍで模式的に示している）を備えるも
ので、各スイッチング素子は、直流電圧源Ｖ_x 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１９１の端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ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１９３が出力する制御信号に基
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容易
に構成することが可能である。

【００９９】なお、前記直流電圧源Ｖ_x は、本実施例の
場合には前記電子放出素子の特性（電子放出しきい値電
圧）に基づき、走査されていない素子に印加される駆動
電圧が電子放出しきい値電圧以下となるような一定電圧
を出力するように設定されている。

【０１００】また、制御回路１９３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もつものである。次に説明す
る同期信号分離回路１９６より送られる同期信号Ｔ_SYNC
に基づいて、各部に対してＴ _SCANおよびＴ_SFT およびＴ
_MRY の各制御信号を発生する。

【０１０１】同期信号分離回路１９６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、よく知られて
いるように周波数分離（フィルター）回路を用いれば、
容易に構成できるものである。同期信号分離回路１９６
により分離された同期信号は、よく知られるように垂直
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、Ｔ_SYNC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
信号と表わすが、同信号はシフトレジスタ１９４に入力
される。

【０１０２】シフトレジスタ１９４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
御信号１９３より送られる制御信号Ｔ_SFT に基づいて動
作する（すなわち、制御信号Ｔ_SFT は、シフトレジスタ
１９４のシフトクロックであると言い替えてもよい）。
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ないしＩｄｎのｎ個の並列信号として前記シフト
レジスタ１９４より出力される。

【０１０３】ラインメモリ１９５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１９３より送られる制御信号Ｔ_MRY 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１９７に入力される。

【０１０４】変調信号発生器１９７は、前記画像データ
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、その出力
信号は、端子Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じて表示パネル１
９１内の電子放出素子に印加される。

【０１０５】前述したように、本発明に係わる電子放出
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
しきい値電圧Ｖｔｈがあり、Ｖｔｈ以上の電圧を印加さ
れたときのみ電子放出が生じる。また、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してゆく。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り、電子放出しき
い値電圧Ｖｔｈの値や、印加電圧に対する放出電流の変
化の度合が変る場合もあるが、いずれにしても以下のよ
うなことがいえる。

【０１０６】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、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
出力電子ビームの電荷の総量を制御することが可能であ
る。

【０１０７】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
変調方式等が挙げられ、電圧変調方式を実施するには、
変調信号発生器１９７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。

【０１０８】また、パルス幅変調方式を実施するには、
変調信号発生器１９７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。

【０１０９】以上説明した一連の動作により、表示パネ
ル１９１を用いてテレビジョンの表示を行える。なお、
上記説明中、特に記載しなかったが、シフトレジスタ１
９４やラインメモリ１９５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、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
ばよい。

【０１１０】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路１９６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化
する必要があるが、これは同期信号分離回路１９６の出
力部にＡ／Ｄ変換器を備えれば容易に可能であることは
いうまでもない。また、これと関連してラインメモリ１
９５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１９７に用いられる回路が若干異な
ったものとなるのはいうまでもない。すなわち、デジタ
ル信号の場合には、電圧変調方式の場合、変調信号発生
器１９７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等を付け加えればよい。また
パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器１９７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ライ
ンメモリ１９５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れば当業者であれば容易に
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。

【０１１１】一方、アナログ信号の場合には、電圧変調
方式の場合、変調信号発生器１９７には、例えばよく知
られるオペアンプ等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等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）を用いればよく、必要
に応じて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。

【０１１２】以上のように完成した画像表示装置におい
て、電子源８０の各電子放出素子８７に、端子Ｄｘ１な
いしＤｘｍ、Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じ、電圧を印加す
ることにより、電子を放出させ、高圧端子Ｈ_v 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。
また、図１に示したような配線構造を有する電子源８０
を用いることにより、配線および電子放出素子８７の密
度を高密度化できるので、単位面積あたりの画素数を増
やし、高解像度を有する画像形成装置が達成される。

【０１１３】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
に適宜選択する。また、入力信号例として、ＮＴＳＣ方
式を挙げたが、これに限るものでなく、ＰＡＬ、ＳＥＣ
ＡＭ方式等の諸方式でもよく、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。

【０１１４】なお、本実施例では、第２の配線層８（ｘ
配線８８）の櫛状に突出したパターンが、他方の素子電
極２（図１参照）の対向方向と垂直な方向（Ｙ方向）に
対して全ての範囲で接触している例を示したが、第２の
配線層８が特に厚膜で構成され、他方の素子電極２が正
極側となる場合には、図１４に示すように、第２の配線
層２８が他方の素子電極２２に、素子電極２２、２３の
対向方向と垂直な方向の端部で接触するように、第２の
配線層２８の櫛状に突出したパターンを設けることが好
ましい。

【０１１５】これは、前述したように、表面伝導型の電
子放出素子２９から放出された電子は正極側にずれて飛
翔する放射特性を有し、これによる電子の配線への吸い
込みを防止するためである。すなわち、第２の配線層２
８に接触する他方の素子電極２２を正極としたとき、厚
膜である第２の配線層２８が、電子放出部を含む導電性
薄膜２４の近傍にあると、電子放出部から放出された電
子が所定の位置に到達せずに、第２の配線層２８に吸い
込まれる場合があるが、このように、第２の配線層２８
の他方の素子電極２２との接触位置を、素子電極２２、
２３の対向方向と垂直な方向の端部で接触するようにす
ることで、放出された電子がすれる方向には第２の配線
層２８が位置しないので、放出された電子が第２の配線
層２８に吸い込まれることはなくなる。

【０１１６】一方、第１の配線層２６が接触する一方の
素子電極２３が正極となる場合には、同様の理由によ
り、一方の素子電極２３の端部に接触するように第１の
配線層２６を配置することで、放出された電子の第１の
配線層２６への吸い込みを抑えることができる。もちろ
ん、正極、負極に係わらず、第１の配線層２６および第
２の配線層２８を、それぞれ素子電極２２、２３の端部
に接触するように配置してもよい。

【０１１７】（第２実施例）図１５は、本発明の電子源
の第２実施例の要部平面図である。本実施例では、基板
上２０１に、電子放出素子２０９の他方の素子電極２０
２と接触する部分配線２１０が他方の素子電極２０２ご
とに形成され、第２の配線層２０８は、これら各部分配
線２１０に接触するような、櫛状に突出したパターンを
有する。すなわち、第２の配線層２０８は、部分配線２
１０を介して電子放出素子２０９の他方の素子電極２０
２と電気的に接続されている。その他の、電子放出素子
２０９や第１の配線層２０６や層間絶縁層２０７の構成
については第１実施例と同様でよいので、その説明は省
略する。

【０１１８】次に、本実施例の電子源の製造工程につい
て説明する。

【０１１９】まず、図１６に示すように、青板ガラスか
らなる基板２０１を十分に洗浄した後、この基板２０１
上に、フォトリソグラフィ技術によりＴｉ薄膜を形成し
て下引き層としたＰｔ薄膜からなる素子電極２０２、２
０３を形成する。１つの素子電極２０２、２０３の大き
さは、素子電極２０２、２０３の対向方向に対する幅×
長さが３００×２００マイクロメートル、厚みが１００
ナノメートルとし、また素子電極２０２、２０３間の間
隔は２マイクロメートルとした。また、対の素子電極２
０２、２０３の縦横の並びのピッチは、７００マイクロ
メートル×５００マイクロメートルとした。

【０１２０】次いで、図１７に示すように、一方の素子
電極２０３に接触する第１の配線層２０６および他方の
素子電極２０２に接触する部分配線２１０を、それぞれ
スクリーン印刷法により形成し、焼成することで、第１
の配線層２０６と一方の素子電極２０３との電気的接
続、および部分配線２１０と他方の素子電極２０２との
電気的接続を得た。使用したペーストはＡｇペーストで
ある。

【０１２１】第１の配線層２０６および部分配線２１０
を形成したら、図１８に示すように、第１の配線層２０
６に直交する層間絶縁層２０７をスクリーン印刷法によ
り形成し、焼成した。ペーストは、ガラスペーストであ
る。ここで、図１８では、層間絶縁層２０７は部分配線
２１０に隣接して形成されているが、層間絶縁層２０７
と部分配線２１０とは、互いに重なり合っていてもよい
し離れていてもよい。そして、図１９に示すように、層
間絶縁層２０７の上に第２の配線層２０８を形成する。
第２の配線層２０８は、部分配線２１０の位置に対応し
て、第１の配線層２０６と平行な方向に突出し部分配線
２１０に接触する櫛状のパターンを有しており、第２の
配線層２０８の形成により、第２の配線層２０８は部分
電極２１０を介して他方の素子電極２０２に電気的に接
続される。第２の配線層２０８の形成方法としては第１
の配線層２０６の形成方法と同様の方法が適用できる。
ここでは、第２の配線層２０８をスクリーン印刷法によ
り形成し、使用したペーストはＡｇペーストである。

【０１２２】最後に、図１５に示したように、対の素子
電極２０２、２０３をつないで、電子放出部形成用の導
電性薄膜２０４を形成し、この導電性薄膜２０４に通電
フォーミング処理を施して電子放出部を形成し、電子源
が完成する。本実施例でも、導電性薄膜２０４としては
Ｐｄの微粒子からなる薄膜でであり、有機金属溶液の塗
布焼成で得られた薄膜を素子電極２０２、２０３の間隔
内で残るようにＣｒ薄膜のリバースエッチング法により
パターニングして形成した。

【０１２３】このように、一方の素子電極２０３と接触
する第１の配線層２０６と同時に、他方の素子電極と接
触する部分配線２１０を形成し、この部分配線２１０を
介して第２の配線層２０８を他方の素子電極２０２に接
続させることで、第２の配線層２０８の位置ずれに対す
る許容度を拡大することができ、第２の配線層２０８の
位置合わせが容易になる。

【０１２４】本実施例においても、電子放出素子２０９
から放出された電子の配線への吸い込みを防止するため
に、部分配線２１０の他方の素子電極２０２との接触位
置を、素子電極２０２、２０３の対向方向に垂直な方向
の端部としてもよい。

【０１２５】（第３実施例）図２０は、本発明の電子源
の第３実施例の要部平面図である。本実施例では、基板
３０１上にマトリックス状に配置された多数の表面伝導
型の電子放出素子３０９が、それぞれ一対の素子電極３
０２、３０３と、対の素子電極３０２、３０３をつなぐ
導電製薄膜３０４とで構成される点は、第１実施例と同
様であり、素子電極３０２、３０３の配線構造が第１実
施例と異なる例を示す。

【０１２６】図２０において、本実施例の電子源は、基
本的に、それぞれＸ方向に平行に形成された第１の配線
層３０６と第２の配線層３０８とに電気的に接続されて
Ｘ方向に並ぶ複数個の電子放出素子３０９を１つの単位
とし（これを素子行と呼ぶ）、これをＹ方向に複数行配
置した構成となっている。

【０１２７】第１の配線層３０６および第２の配線層３
０８は、互いに電子放出素子３０９を挟んでＹ方向に間
隔をおいて形成された櫛状の配線であり、それぞれの櫛
の歯に相当する部分が互い違いに向き合わせて配置され
て、第１の配線層３０６が一方の素子電極３０３に、第
２の配線層３０８が他方の素子電極３０２に、それぞれ
電気的に接続されている。

【０１２８】次に、本実施例の電子源の製造工程につい
て説明する。

【０１２９】まず、図２１に示すように、第１実施例と
同様にして、洗浄された基板３０１（ここでは、ソーダ
ライムガラス基板を使用）に、素子電極３０２、３０３
を形成する。本実施例では、素子電極３０２、３０３の
形成方法として、厚膜印刷法を用いた。この際使用した
ペーストはＭＯＤペーストで、本実施例では金属成分と
してＰｔを用いた。印刷の方法はスクリーン印刷法であ
る。印刷の後、７０℃で１０分間乾燥し、次に本焼成を
実施する。焼成温度は５５０℃で、ピーク保持時間は約
８分である。印刷、焼成後の素子電極３０２、３０３の
膜厚は、０．２５マイクロメートル以下であった。

【０１３０】次いで、図２２に示すように、第１の配線
層３０６および第２の配線層３０８を形成する。第１の
配線層３０６および第２の配線層３０８は、それぞれ櫛
状のパターンをもつ配線であり互いに重なり合わないの
で、第１の配線層３０６と第２の配線層３０８とは同時
に形成することができる。しかも、第１の配線層３０６
および第２の配線層３０８の形成により、一方の素子電
極３０３と第１の配線層３０６との接続、および他方の
素子電極３０２と第２の配線層３０８との接続がなされ
る。

【０１３１】本実施例では、第１の配線層３０６および
第２の配線層３０８の形成方法として、厚膜スクリーン
印刷法を用いた。この際使用したペーストはＡｇペース
トで、金属成分はＡｇである。所望のパターンでスクリ
ーン印刷を行い、１１０℃で２０分間の乾燥を行った
後、５５０℃、ピーク保持時間１５分の焼成を行って、
幅が３００マイクロメートル、厚みが１０マイクロメー
トルの第１の配線層３０６および第２の配線層３０８を
得た。

【０１３２】以上で、素子電極３０２、３０３への配線
部分が完成する。もちろん、ペースト材料や印刷方法等
は、第１実施例と同様に、上述したものに限るものでは
ない。 第１の配線層３０６および第２の配線層３０８
を形成したら、図２０に示すように、対の素子電極３０
２、３０３間をつなぐ導電性薄膜３０４を形成する。そ
して、この導電性薄膜３０４に通電フォーミング処理を
施して導電性薄膜３０４に電子放出部を形成し、電子源
が完成する。導電性薄膜３０４の形成方法および通電フ
ォーミング処理については第１実施例と同様でよいの
で、その説明は省略する。

【０１３３】上記構成に基づき、各素子行の第１の配線
層３０６と第２の配線層３０８との間に適宜駆動電圧を
印加することで、電子放出素子３０９を各素子行ごとに
独立して駆動することができる。すなわち、電子を放出
したい素子行には、電子放出しきい値以上の電圧を印加
し、電子を放出しない素子行には、電子放出しきい値以
下の電圧を印加すればよい。

【０１３４】次に、図２０に示した電子源を用いた画像
形成装置の一例について、図２３を参照して説明する。
図２３は、図２０に示した電子源を用いた画像形成装置
の表示パネルの一例の基本構成図である。

【０１３５】図２３において、リアプレート３８１に
は、図２０に示したものと同様の電子源３８０が固定さ
れている。電子源３８０とフェースプレート３８２との
間には、各電子放出素子３０９に対応して、素子行と直
交して配置された複数のストライプ状のグリッド電極３
９１が設けられている。各グリッド電極３９１は、電子
放出素子３０９から放出された電子を変調させるもので
あり、それぞれ各電子放出素子３０９に対応して、電子
を通過させるための円形の開口３９１ａが設けられてい
る。グリッド電極３９１の形状や配置については、必ず
しも図２３に示したものと同様でなくともよい。例え
ば、開口としてメッシュ状に多数の通過口を設けたもの
でもよく、また、電子放出素子３０９の周囲や近傍に設
けてもよい。各グリッド電極３９１および電子源３８０
の各配線層３０６、３０８は、それぞれ不図示の容器外
端子により外囲器の外部に引き出されている。さらに各
容器外端子は、それぞれ不図示の制御回路と電気的に接
続されている。その他の構成は第１実施例と同様である
ので、その説明は省略する。

【０１３６】本実施例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
とにより、電子放出素子３０９から放出された電子の蛍
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。

【０１３７】以上説明したように本実施例の電子源３８
０では、電子放出素子３０９を素子行ごとに接続する場
合において、第１の配線層３０６および第２の配線層３
０８を櫛状とし、その櫛の歯の部分で電子放出素子３０
９の素子電極３０２、３０３に接続することで、第１の
配線層３０６と第２の配線層３０８とで直接、素子電極
３０２、３０３に接続することができる。その結果、配
線構造が簡略化され、素子電極３０２、３０３と各配線
層３０６、３０８との接続部分の信頼性が向上する。配
線構造が簡略化されることにより、配線に支配される面
積が低減され、素子電極３０２、３０３ひいては電子放
出素子３０９をより高密度に配置することができるよう
になる。しかも、第１の配線層３０６と第２の配線層３
０８とは互いに重なり合わないので、第１の配線層３０
６と第２の配線層３０８との間に絶縁構造を設ける必要
もなく、さらに、第１の配線層３０６と第２の配線層３
０８とを同時に形成することができるので、第１実施例
に比較して、製造工程をより削減することができる。

【０１３８】そして、このような電子源３８０を画像形
成装置に用いることで、単位面積あたりの画素数が多
く、高解像度の画像形成装置を容易に製造することがで
きる。なお、本実施例の電子源３８０においても、第１
実施例と同様に、図２４に示すように、第１の配線層３
２６の一方の素子電極３２３との接触位置および第２の
配線層３２８の他方の素子電極３２２との接触位置が、
それぞれ素子電極３２２、３２３の対向方向と垂直な方
向の端部となるように、第１の配線層３２６および第２
の配線層３２８に櫛状に突出したパターンを設け、電子
放出素子３２９から放出された電子の配線への吸い込み
を防止してもよい。図２４では、両方の配線層３２６、
３２８の突出したパターンを素子電極３２２、３２３の
対向方向と垂直な方向の端部で接触するように設けた例
を示しているが、少なくとも正極側が、そのように接触
していればよい。

【０１３９】以上説明した各実施例から明らかなよう
に、本発明に係わる電子源は基本的には電子放出素子と
して冷陰極型の電子放出素子を用いており、その中でも
特に、表面伝導型の電子放出素子を用いている。冷陰極
型の電子放出素子は、例えばフォトリソグラフィー、エ
ッチングのような製造技術を用いれば基板上に精密に位
置決めして形成できるため、微小な間隔で多数個を配列
することが可能である。しかも、従来からＣＲＴ等で用
いられてきた熱陰極と比較すると、陰極自身や周辺部が
比較的低温な状態で駆動できるため、より微細な配列ピ
ッチの電子源を容易に実現できる。

【０１４０】このような冷陰極型の電子放出素子として
は、ＭＩＭ型、ＦＥ型、表面伝導型等があるが、その中
でもとりわけ好ましいのは表面伝導型の電子放出素子で
ある。すなわち、ＭＩＭ型の電子放出素子は絶縁層や上
部電極の厚さを比較的精密に制御する必要があり、ま
た、ＦＥ型の電子放出素子は針状の電子放出部の先端形
状を精密に制御する必要がある。そのため、これらの素
子は比較的製造コストが高くなったり、製造プロセス上
の制限から大面積のものを作製するのが困難となる場合
があった。これに対して、表面伝導型の電子放出素子は
構造が単純で構造が簡単であり、大面積のものを容易に
作製できる。近年、特に大面積で安価な表示装置が求め
られる状況においては、とりわけ好適な冷陰極型の電子
放出素子であるといえる。

【０１４１】また、本発明の電子源は、例えば、電子顕
微鏡のように、放出電子の被照射部材が、画像形成部材
以外の部材である場合についても適用でき、被照射部材
を特定しない電子線発生装置としての形態も取り得る。

【０１４２】さらに、上述した各実施例では、画像形成
装置として画像を表示する画像表示装置を例に挙げて説
明したが、本発明の思想によれば、例えば、感光性ドラ
ムと発光ダイオード等で構成された光プリンタの発光ダ
イオード等の代替の発光源としても用いることもでき
る。この場合、画像形成部材としては、上述の実施例で
用いた蛍光体のような、直接発光する物質に限るもので
はなく、電子の帯電による潜像画像が形成されるような
部材を用いることもできる。

【０１４３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したとおり構成され
ているので、以下に記載する効果を奏する。

【０１４４】本発明の電子源およびその製造方法のう
ち、行列状に配置された電子放出素子への配線として、
複数の行方向配線および複数の列方向配線が互いに絶縁
層を介して交差して形成されたものでは、各行方向配線
は電子放出素子の一方の素子電極に直接、電気的に接続
され、各列方向配線には、電子放出素子の他方の素子電
極に直接または部分配線を介して電気的に接続される櫛
状のパターンを有するので、素子電極を各配線に接続す
るための特別な構造や工程が必要なくなる。その結果、
電子源の製造工程の簡略化、および素子電極の配線構造
の簡略化を達成することができる。また、配線構造の簡
略化により、素子電極と各配線との接続部分の信頼性が
向上するとともに、配線に支配される部分の面積が低減
されるので高密度配線が可能となり、素子電極ひいては
電子放出素子をより高密度に配置することができる。

【０１４５】一方、行列状に配置された電子放出素子へ
の配線として、電子放出素子の行ごとに、電子放出素子
を間において素子電極の対向方向と垂直な方向に、複数
の第１の行方向配線および第２の行方向配線を形成した
ものでは、各行方向配線は、それぞれ櫛状に突出するパ
ターンにおいて素子電極に接触し、電気的に接続され
る。その結果、第１の行方向配線および第２の行方向配
線だけで、電子放出素子の素子電極との配線がなされ、
電子源の製造工程の簡略化、および素子電極の配線構造
の簡略化を達成することができる。しかも、各行方向配
線は同時に形成することができるので、配線工程および
配線構造をより簡略化できる。

【０１４６】さらに、上記本発明の電子源において、各
配線を厚膜印刷法により形成することで、フォトリソグ
ラフィ工程を必要とせずに各配線の形成を行えるので、
各配線の形成工程の短縮化が図られる。

【０１４７】また、各配線のうち、少なくとも電子放出
素子の正極となる素子電極に接触する配線を、素子電極
の端部で接触させることで、電子放出素子から放出され
た電子が配線に吸い込まれる現象を抑えることができ
る。

【０１４８】特に、本発明の電子源に用いられる電子放
出素子として表面伝導型の電子放出素子を用いること
で、構造が簡単で製造が単純であり、大面積のものも容
易に作製できる。

【０１４９】本発明の画像形成装置は、上述した配線構
造を有する本発明の電子源を用いているので、配線およ
び電子放出素子の密度を高密度化でき、単位面積あたり
の画素数を増やし、高解像度を有する画像形成装置を達
成することができる。特に、画像形成部材として、電子
放出素子から放出される電子が衝突することにより発光
する蛍光体を含む蛍光膜を用いることで、高解像度でし
かも大画面の画像表示装置を容易に得ることができる。

【０１５０】そして、本発明の画像形成装置の製造方法
は、電子源を上述した本発明の電子源の製造方法により
製造することにより、電子源の製造工程を簡略化しつつ
も、画素密度の高い画像形成装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子源の第１実施例の要部平面図であ
る。

【図２】図１に示した電子源の製造工程を説明するため
の図であり、素子電極を形成した状態を示す。

【図３】図１に示した電子源の製造工程を説明するため
の図であり、第１の配線層を形成した状態を示す。

【図４】図１に示した電子源の製造工程を説明するため
の図であり、層間絶縁層を形成した状態を示す。

【図５】図１に示した電子源の製造工程を説明するため
の図であり、第２の配線層を形成した状態を示す。

【図６】本発明に好適な基本的な表面伝導型電子放出素
子の構成を示す図で、同図（ａ）はその平面図、同図
（ｂ）はその断面図である。

【図７】図６に示した表面伝導型電子放出素子の製造工
程の一例を説明するための図である。

【図８】表面伝導型電子放出素子に電子放出部を形成す
る際に行われる通電フォーミング時に与えられる電圧波
形の例を示す図である。

【図９】図６に示した構成を有する素子の電子放出特性
を測定するための測定評価装置の概略構成図である。

【図１０】図９に示した測定評価装置により測定された
放出電流Ｉｅおよび素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの関係
の典型的な例を示すグラフである。

【図１１】図１に示した電子源を用いた画像形成装置の
表示パネルの一例の基本構成図である。

【図１２】図１１に示した表示パネルの蛍光膜の、蛍光
体の配置例を示す図である。

【図１３】図１に示した電子源を用いた画像形成装置に
よりＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示を行う例の
駆動回路のブロック図である。

【図１４】本発明の電子源の第１実施例における、配線
の変形例をしめす要部平面図である。

【図１５】本発明の電子源の第２実施例の要部平面図で
ある。

【図１６】図１５に示した電子源の製造工程を説明する
ための図であり、素子電極を形成した状態を示す。

【図１７】図１５に示した電子源の製造工程を説明する
ための図であり、第１の配線層および部分配線を形成し
た状態を示す。

【図１８】図１５に示した電子源の製造工程を説明する
ための図であり、層間絶縁層を形成した状態を示す。

【図１９】図１５に示した電子源の製造工程を説明する
ための図であり、第２の配線層を形成した状態を示す。

【図２０】本発明の電子源の第３実施例の要部平面図で
ある。

【図２１】図２０に示した電子源の製造工程を説明する
ための図であり、素子電極を形成した状態を示す。

【図２２】図２０に示した電子源の製造工程を説明する
ための図であり、第１の配線層および第２の配線層を形
成した状態を示す。

【図２３】図２０に示した電子源を用いた画像形成装置
の表示パネルの一例の基本構成図である。

【図２４】本発明の電子源の第３実施例における、配線
の変形例をしめす要部平面図である。

【図２５】従来の表面伝導型電子放出素子の典型的な素
子構成を示す図である。

【符号の説明】

１、２０１、３０１ 基板 ２、３、２２、２３、２０２、２０３、３０２、３０
３、３２２、３２３素子電極 ４、２４、２０４、３０４ 導電性薄膜 ６、２６、２０６、３０６、３２６ 第１の配線層 ７、２０７ 層間絶縁層 ８、２８、２０８、３０８、３２８ 第２の配線層 ９、２９、８７、２０９、３０９、３２９ 電子放出
素子 ８０、３８０ 電子源 ８１、３８１ リアプレート ８２、３８２ フェースプレート ８３ ガラス基板 ８４ 蛍光膜 ８４ａ 蛍光体 ８４ｂ 黒色導電材 ８５ メタルバック ８６ 支持枠 ８８ ｘ配線 ８９ ｙ配線 ９０、３９０ 外囲器 １９１ 表示パネル １９２ 走査回路 １９３ 制御回路 １９４ シフトレジスタ １９５ ラインメモリ １９６ 同期信号分離回路 １９７ 変調信号発生器 ２１０ 部分配線 ３９１ グリッド電極 ３９１ａ 開口

───────────────────────────────────────────────────── 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 31/12 Ｂ

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子放出部の両端に対向する一対の素子
   電極を有し前記素子電極間に駆動電圧を印加することに
   より前記電子放出部より電子を放出する電子放出素子
   が、基板上に行列状に復数個配置された電子源におい
   て、 前記基板に、前記素子電極間に駆動電圧を印加するため
   の配線として、前記素子電極の対向方向に垂直な複数の
   行方向配線と、前記素子電極の対向方向に平行な複数の
   列方向配線とが、互いに絶縁層を介して交差して形成さ
   れ、 前記各行方向配線は、行方向に並んだ前記電子放出素子
   の素子電極のうち一方の素子電極に接触する位置に配置
   され、 前記各列方向配線は、列方向に並んだ前記電子放出素子
   の素子電極のうち他方の素子電極にそれぞれ電気的に接
   続するための、櫛状に突出したパターンを有することを
   特徴とする電子源。
2. 【請求項２】 前記各行方向配線および各列方向配線
   が、厚膜印刷法により形成される請求項１に記載の電子
   源。
3. 【請求項３】 前記各列方向配線の各櫛状に突出したパ
   ターンは、前記他方の素子電極に接触する請求項１また
   は２に記載の電子源。
4. 【請求項４】 前記各行方向配線および各列方向配線の
   うち、少なくとも前記電子放出素子の正極となる素子電
   極に接触する配線が、前記電子放出素子の素子電極の端
   部で接触している請求項３に記載の電子源。
5. 【請求項５】 前記基板には、前記各行方向配線および
   各列方向配線とともに、前記各電子放出素子の他方の素
   子電極に接触する部分配線が形成され、 前記各列方向配線の各櫛状に突出したパターンは、それ
   ぞれ前記各部分配線に接触する請求項１または２に記載
   の電子源。
6. 【請求項６】 前記各部分配線は厚膜印刷法により形成
   され、前記各部分配線および前記各行方向配線のうち、
   少なくとも前記電子放出素子の正極となる素子電極に接
   触する配線が、前記電子放出素子の素子電極の端部で接
   触している請求項５に記載の電子源。
7. 【請求項７】 電子放出部の両端に対向する一対の素子
   電極を有し前記素子電極間に駆動電圧を印加することに
   より前記電子放出部より電子を放出する電子放出素子
   が、基板上に行列状に復数個配置された電子源におい
   て、 前記基板に、前記素子電極間に駆動電圧を印加するため
   の配線として、前記素子電極の対向方向と垂直な方向に
   対向配置された複数の第１の行方向配線および複数の第
   ２の行方向配線が、それぞれ前記電子放出素子を間にお
   いて前記電子放出素子の行ごとに形成され、 前記各第１の行方向配線は、前記第２の行方向配線との
   間に位置する各電子放出素子の一方の素子電極にそれぞ
   れ接触する、櫛状に突出したパターンを有し、 前記各第２の行方向配線は、前記第１の行方向配線との
   間に位置する各電子放出素子の他方の素子電極にそれぞ
   れ接触する、櫛状に突出したパターンを有することを特
   徴とする電子源。
8. 【請求項８】 前記各第１の行方向配線および各第２の
   行方向配線が厚膜印刷法により形成される請求項７に記
   載の電子源。
9. 【請求項９】 前記各第１の行方向配線および各第２の
   行方向配線のうち、少なくとも前記電子放出素子の正極
   となる素子電極に接触する配線が、前記電子放出素子の
   素子電極の端部で接触している請求項８に記載の電子
   源。
10. 【請求項１０】 前記電子放出素子は、対向する対の素
    子電極と、前記対の素子電極間をつなぎ一部が電気的に
    高抵抗な状態となった導電性薄膜とで構成される、表面
    伝導型の電子放出素子である請求項１ないし９のいずれ
    か１項に記載の電子源。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし１０のいずれか１項に
    記載の電子源を備えた画像形成装置であって、 前記電子源の電子放出素子から放出された電子が衝突す
    ることにより画像が形成される画像形成部材が支持枠を
    介して前記電子源に対向配置され、前記電子源と前記支
    持枠と前記画像形成部材とを含む外囲器の内部が真空雰
    囲気とされていることを特徴とする画像形成装置。
12. 【請求項１２】 前記画像形成部材は、前記電子放出素
    子から放出された電子が衝突することにより発光する蛍
    光体を含む蛍光膜である請求項１１に記載の画像形成装
    置。
13. 【請求項１３】 基板上に、電子放出素子を構成し電子
    放出部の両端に対向する対の素子電極を行列状に複数対
    配置し、前記素子電極間に電圧を印加して前記電子放出
    部より電子を放出させるための配線を形成する電子源の
    製造方法において、 前記素子電極の対向方向に垂直な方向を行方向とし、平
    行な方向を列方向としたとき、 前記配線を形成する工程が、前記電子放出素子の列ごと
    に配置されて前記行方向に延び、前記行方向に並ぶ素子
    電極のうち一方の素子電極に接触する複数の行方向配線
    を形成する工程と、 前記各行方向配線を形成した後、前記電子放出素子の行
    ごとに配置されて前記列方向に延びる複数の絶縁層を前
    記行方向配線に交差して形成する工程と、 前記各絶縁層上に、前記列方向に並ぶ素子電極のうち他
    方の素子電極にそれぞれ電気的に接続するための櫛状に
    突出したパターンを有する複数の列方向配線を形成する
    工程とを含むことを特徴とする電子源の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記各行方向配線および各列方向配線
    を、厚膜印刷法により形成する請求項１３に記載の電子
    源の製造方法。
15. 【請求項１５】 前記各列方向配線の各櫛状に突出した
    パターンを、前記他方の素子電極に接触する位置に形成
    する請求項１３または１４に記載の電子源の製造方法。
16. 【請求項１６】 前記各行方向配線および各列方向配線
    のうち、少なくとも前記電子放出素子の正極となる素子
    電極に接触する配線を、前記電子放出素子の素子電極の
    端部で接触する位置に形成する請求項１５に記載の電子
    源の製造方法。
17. 【請求項１７】 前記各列方向配線を形成する前に、前
    記各素子電極の他方の素子電極に接触する部分配線を形
    成し、 前記各列方向配線の各櫛状に突出したパターンを、それ
    ぞれ前記各部分配線に接触する位置に形成する請求項１
    ３または１４に記載の電子源の製造方法。
18. 【請求項１８】 前記各部分配線を厚膜印刷法により形
    成し、前記各部分配線および前記各行方向配線のうち、
    少なくとも前記電子放出素子の正極となる素子電極に接
    触する配線を、前記電子放出素子の素子電極の端部で接
    触する位置に形成する請求項１７に記載の電子源の製造
    方法。
19. 【請求項１９】 基板上に、電子放出素子を構成し電子
    放出部の両端に対向する対の素子電極を行列状に複数対
    配置し、前記素子電極間に電圧を印加して前記電子放出
    部より電子を放出させるための配線を形成する電子源の
    製造方法において、 前記素子電極の対向方向に垂直な方向を行方向とし、平
    行な方向を列方向としたとき、 前記配線を形成する工程が、前記電子放出素子の行ごと
    に配置されて前記列方向に延び、前記列方向に並ぶ素子
    電極のうち一方の素子電極にそれぞれ接触する櫛状に突
    出したパターンを有する複数の第１の行方向配線を形成
    する工程と、 前記電子放出素子を間において前記各第１の行方向配線
    に対向配置されて前記列方向に延び、前記列方向に並ぶ
    素子電極のうち他方の素子電極にそれぞれ接触する櫛状
    に突出したパターンを有する複数の第２の行方向配線を
    形成する工程とを含むことを特徴とする電子源の製造方
    法。
20. 【請求項２０】 前記各第１の行方向配線および各第２
    の行方向配線を同時に形成する請求項１９に記載の電子
    源の製造方法。
21. 【請求項２１】 前記各第１の行方向配線および各第２
    の行方向配線を厚膜印刷法により形成する請求項１９ま
    たは２０に記載の電子源の製造方法。
22. 【請求項２２】 前記各第１の行方向配線および各第２
    の行方向配線のうち、少なくとも前記電子放出素子の正
    極となる素子電極に接触する配線を、前記電子放出素子
    の素子電極の端部で接触する位置に形成する請求項２１
    に記載の電子源の製造方法。
23. 【請求項２３】 請求項１３ないし２２のいずれか１項
    に記載の電子源の製造方法により電子源を製造し、前記
    電子源に支持枠を介して、前記電子源の電子放出素子か
    ら放出された電子が衝突することにより画像が形成され
    る画像形成部材を対向配置して外囲器を構成した後、前
    記外囲器の内部を排気することを特徴とする画像形成装
    置の製造方法。
24. 【請求項２４】 前記画像形成部材を、前記電子放出素
    子から放出された電子が衝突することにより発光する蛍
    光体を含む蛍光膜で構成する請求項１に記載の画像形成
    装置の製造方法。