JPH09223456A

JPH09223456A - レーザー光を用いた表面伝導型電子放出素子の製造方法

Info

Publication number: JPH09223456A
Application number: JP8029196A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Tagawa; 昌宏多川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-02-16
Filing date: 1996-02-16
Publication date: 1997-08-26

Abstract

(57)【要約】【課題】表面伝導型電子放出素子をレーザー光を用い
て作製する際に、熱等による基板への影響を軽減した作
製方法を提供する。【解決手段】レーザー光を用い、レーザー光と被加工
物を相対的に移動させて加工を行なう表面伝導型電子放
出素子の製造方法において、レーザー光にはパルスレー
ザー光を用い、第１の加工工程と第２の加工工程を行な
い、該加工工程毎にパルスの加工位置を変えて同一ライ
ン上を加工する。第１の加工工程と第２の加工工程にお
ける加工開始点をずらすことにより、該加工工程毎にパ
ルスの加工位置を変えることにより該加工工程毎にパル
スの加工位置を変えてもよく、第１の加工工程と第２の
加工工程との相対移動速度を変えてもよく、第１の加工
工程と第２の加工工程とでレーザーのＱスイッチ周波数
を変えてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー光を用い
た表面伝導型電子放出素子の製造方法に関し、更には該
電子放出素子を用いた画像形成装置の形成に関する。

【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。ＦＥ型の例としてはＷ．Ｐ．Ｄｙｋｅ＆Ｗ．
Ｗ．Ｄｏｌａｎ、“Ｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎ”、
ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓｉ
ｃｓ、８８９（１９５６）あるいはＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄ
ｔ、“ＰｈｙｓｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ
ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎ
ｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍ”
Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、４７５２４８（１９７６）
等が知られている。

【０００３】ＭＩＭ型の例としてはＣ．Ａ．Ｍｅａｄ、
“Ｔｈｅｔｕｎｎｅ１−ｅｍｉｓｓｉｏｎａｍｐｌ
ｉｆｉｅｒ、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、３２６４６
（１９６１）等が知られている。

【０００４】表面伝導型電子放出素子型の例としては、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ、ＲａｄｉｏＥｎｇ．Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．、１０（１９６５）等がある。
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ＳｎＯ
₂ 薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によるもの［Ｇ．Ｄｉｔ
ｔｍｅｒ：”ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ”、
９、３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂ 薄膜に
よるもの［Ｍ．ＨａｒｔｗｅｌｌａｎｄＣ．Ｇ．Ｆ
ｏｎｓｔａｄ：”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頁（１９
８３）］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１６に示す。同図において１６１は電子源基板であ
る。１６４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
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
１６５が形成される。なお、図中の素子電極間隔Ｌは、
０．５〜１ｍｍ、Ｗ′は、０．１ｍｍで設定されてい
る。なお、電子放出部１６５の位置及び形状について
は、不明であるので模式図として表した。

【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１６４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１６５を形成するのが一般的であった。即ち、通電フ
ォーミングとは、前記導電性薄膜１６４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にした電子放
出部１６５を形成することである。なお電子放出部１６
５は導電性薄膜１６４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。前記の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、上述の導電性薄膜
１６４に電圧を印加し、素子に電流を流すことにより上
述の電子放出部１６５より電子を放出せしめるものであ
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、大面積にわたり多数
素子を配列形成できる利点がある。そこで、この特徴を
生かせるような色々な応用が研究されている。例えば、
荷電ビーム源、画像表示装置等の表示装置があげられ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図１７は従来のレーザ
ー加工に用いられたビーム波形図であり、（ａ）はパル
ス形状を示すグラフであり、（ｂ）はビーム軌跡を示す
模式図である。従来のパルスレーザーを用いた加工で
は、ビームを重ね合わせることにより連続加工を行なっ
ていた。そのために、必要以上にビームが照射される場
合があった。

【０００９】また、基板への影響を軽減するために投入
パワーを減少させた場合、完全に加工を行なうことがで
きない場合があった。

【００１０】従来の導電性薄膜の形成においては通常の
半導体技術の一種である真空成膜、フォトリソグラフィ
ー、エッチング技術等を用いて行なっていたが、トリミ
ング等のためにレーザー光を用いて表面伝導型電子放出
素子を作製する場合、上述のように熱等による基板への
影響が心配される。

【００１１】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、表面伝導型電子放出素子をレ
ーザー光を用いて作製する際に、熱等による基板への影
響を軽減した作製方法を提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のレーザー光を用
いた表面伝導型電子放出素子の製造方法は、レーザー光
を用い、レーザー光と被加工物を相対的に移動させて加
工を行なう表面伝導型電子放出素子の製造方法におい
て、レーザー光にはパルスレーザー光を用い、第１の加
工工程と第２の加工工程を行ない、該加工工程毎にレー
ザービームの照射位置を変えて同一ライン上を加工す
る。

【００１３】第１の加工工程と第２の加工工程における
加工開始点をずらすことにより、該加工工程毎にレーザ
ービームの照射位置を変えてもよく、第１の加工工程と
第２の加工工程との相対移動速度を変えることにより、
該加工工程毎にレーザービームの照射位置を変えてもよ
く、第１の加工工程と第２の加工工程とでレーザーのＱ
スイッチ周波数を変えることにより、該加工工程毎にレ
ーザービームの照射位置を変えてもよい。

【００１４】また、第２の加工工程を第１の加工工程よ
りも少ない照射エネルギーで行ってもよい。

【００１５】加工を複数回に分けて行ぅので、１回の加
工当たりの照射エネルギーが少なくてすみ、被加工物に
与えるダメージを少なくすることができる。

【００１６】更に、レーザーの照射エネルギーを加工毎
に設定することができるので、照射エネルギーを微調整
するすることができ、最適な照射エネルギーを得ること
ができる。

【００１７】また、レーザービームの照射位置を変える
ことにより、残査の少ない加工を行なうことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態
のレーザー加工機の構成を示す斜視図であり、１１はレ
ーザー発振器、１２は全反射ミラー、１３はスリット、
１４は対物レンズ、１５はＸＹ方向走査機構、１６は試
料、１７は位置制御機構、１８は制御コンピュータであ
る。レーザー発振器１１より放出されたレーザー光は、
反射ミラー１２により試料表面に照射される。この際、
レーザー光はスリット１３により整形され、対物レンズ
１４により集光される。

【００１９】試料１６はＸＹ方向走査機構１５の上に固
定されており、位置制御機構１７によりＸＹ方向に制御
可能となっている。

【００２０】制御コンピュータ１８はレーザー発振器１
１、位置制御機構１７を制御するためのコンピュータで
あり、制御コンピュータ１８の指令により、任意のパタ
ーンを描画する事ができる。

【００２１】前述された構成のレーザー加工機を用い
て、試料を加工する際の動作を説明する。

【００２２】試料１６をＸＹ方向走査機構１５にセツト
し、制御コンピュータ１８によりレーザー発振器１１の
出力を所望の値にセツトする。

【００２３】次に加工パターンに応じてＸＹ方向走査機
構１５が移動するように、制御コンピュータ１８から位
置制御機構１７に制御信号を送り、ＸＹ方向走査機構１
５を駆動させる。その際に、レーザー発振器１１からレ
ーザー光を照射させる。これを繰り返すことにより、所
望のトリミングパターンを形成することができる。

【００２４】図２はレーザー発振器１１のレーザー出力
波形図であり、（ａ）は第１回目のパルス形状、（ｂ）
は第１回目のビーム軌跡、（ｃ）は第２回目のパルス形
状、（ｄ）は第２回目のビーム軌跡である。

【００２５】１回目の加工では加工ピッチＬｌ、パワー
がＰｗ１である波形を用いて加工し、２回目の加工では
加工ピッチＬ２、パワーがＰｗ２である波形を用いて加
工した。２つの波形はＬｄだけずらしてある。

【００２６】この様にパルス状の波形をずらし、複数回
に分けて加工することにより、基板に投入される総エネ
ルギー量を減少させることができる。

【００２７】ここで、本発明を上記表面伝導型電子放出
素子を用いた画像表示装置に適用した例について説明す
る。

【００２８】本発明に用いることのできる表面伝導型電
子放出素子は基本的に平面型表面伝導型電子放出素子及
び垂直型表面伝導型電子放出素子の２種類があげられ
る。

【００２９】図６は本発明を適用可能な平面型表面伝導
型電子放出素子と垂直型表面伝導型電子放出素子の構成
を示す模式図であり、（ａ）は平面型表面伝導型電子放
出素子の模式的平面図、（ｂ）は（ａ）の模式的断面
図、（ｃ）は垂直型表面伝導型電子放出素子の模式的断
面図である。図６において６１は電子源基板（絶縁基
板）、６２と６３は素子電極、６４は導電性薄膜、６５
は電子放出部である。

【００３０】電子源基板６１としては、石英ガラス、Ｎ
ａ等の不純物含有量の少ないガラス、青板ガラス、Ｓｉ
Ｏ₂ を表面に形成したガラス基板及びアルミナ等のセラ
ミックス基板が用いられる。

【００３１】素子電極６２、６３の材料としては一般的
な導電体が用いられ、例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属あるい
は合金及びＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ₂ 、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 等の透明導電体及びポリ
シリコン等の半導体導体材料等から適宜選択される。

【００３２】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る。また素子
電極間に印加する電圧は低い方が望ましく、再現性良く
作製することが要求されるため好ましい素子電極間隔は
数マイクロメートルより数十マイクロメートルである。

【００３３】素子電極長さＷは、電極の抵抗値、電子放
出特性から、数マイクロメートルより数百マイクロメー
トルであり、また素子電極６２、６３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が好ましい。

【００３４】なお、図６（ａ）、（ｂ）に示した構成だ
けでなく、電子源基板６１上に、導電性薄膜６４、対向
する素子電極６２、６３の順に積層した構成とすること
もできる。

【００３５】導電性薄膜６４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
く、その膜厚は、素子電極６２、６３へのステップカバ
レージ、素子電極６２、６３間の抵抗値及び後述する通
電フォーミング条件等によって適宜設定されるが、好ま
しくは、数オングストロームから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る。そのシート抵抗値は１０³ 乃至
１０⁷ Ω／□である。

【００３６】また導電性薄膜６４を構成する材料は、Ｐ
ｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃ
ｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｄ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、カーボン等があ
げられる。

【００３７】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
指しており、微粒子の粒径は、数オングストロームから
数千オングストロームであり、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。

【００３８】電子放出部６５は導電性薄膜６４の一部に
形成された高抵抗の亀裂であり、通電フォーミング等に
より形成される。また亀裂内には数オングストロームか
ら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６４を構成
する物質少なくとも一部の元素を含んでいる。

【００３９】また電子放出部６５及びその近傍の導電性
薄膜６４は、炭素あるいは炭素化合物を有することもあ
る。

【００４０】図６（ｃ）は、基本的な垂直型表面伝導型
放出素子の構成を示す模式的図面である。図６（ｃ）に
おいて図６（ａ）、（ｂ）と同一の部材については同一
符号で示してあり、６６は断差形成部である。電子源基
板６１、素子電極６２、６３、導電性薄膜６４、電子放
出部６５は前述した平面型表面伝導型電子放出素子と同
様の材料で構成することができ、断差形成部６６は絶縁
材料で構成され、断差形成部６６の膜厚Ｌｓが先に述べ
た平面型表面伝導型電子放出素子の素子電極間隔Ｌに相
当する。その間隔は数百オングストロームより数十マイ
クロメートルである。またその間隔は断差形成部６６の
製法及び素子電極間に印加する電圧により制御すること
ができるが、好ましく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。

【００４１】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あるが、その一例を図７に模式的
に示す。

【００４２】以下、図６及び図７を参照しながら製造方
法の一例について説明する。図７においても、図６に示
した部位と同じ部位には図６に付した符号と同一の符号
を付している。

【００４３】電子源基板６１を洗剤、純水及び有機溶剤
により十分に洗浄し、真空蒸着法、スパッタ法等により
素子電極材料を堆積後、例えばフォトリソグラフィー技
術を用いて電子源基板６１上に素子電極６２、６３を形
成する（図７（ａ））。

【００４４】素子電極６２、６３を設けた電子源基板６
１に、有機金属溶液を塗布して、有機金属薄膜を形成す
る。有機金属溶液には、前述の導電性薄膜６４の材料の
金属を主元素とする有機金属化合物の溶液を用いること
ができる。有機金属薄膜を加熱焼成処理し、レーザート
リミング、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６４を形成する（図７（ｂ））。ここ
では有機金属溶液の塗布法を挙げて説明したが、導電性
薄膜６４の形成法はこれに限られるものでなく、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、スピンナー法等を用いることもできる。

【００４５】続いて、フォーミング工程を施す。このフ
ォーミング工程の方法の一例として通電処理による方法
を説明する。通電フォーミングは素子電極６２、６３間
に、不図示の電源より通電を行い、導電性薄膜６４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６５と呼ぶ（図７（ｃ））。通
電フォーミングの電圧波形の例を図８に示す。

【００４６】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
パルス波高値が一定電圧とした場合（図８（ａ））につ
いて説明する。

【００４７】図８（ａ）におけるＴ１及び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、数秒から数十分間印加する。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よい。

【００４８】図８（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は図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。

【００４９】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６４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
上の抵抗を示したときに通電フォーミング終了とする。

【００５０】次に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。

【００５１】活性化工程とは、例えば、１０^-4〜１０^-5
Ｔｏｒｒ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あ
るいは炭素化合物を導電薄膜上に堆積させ、素子電流Ｉ
ｆ、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なうことが好ま
しい。

【００５２】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、多結晶双方を指す）非晶質カー
ボン（非晶質カーボン及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、５００オングストロー
ム以下が好ましく、より好ましくは３００オングストロ
ーム以下である。

【００５３】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
空度の雰囲気下に置いて動作駆動させるのがよい。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。

【００５４】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
に炭素あるいは炭素化合物が導電薄膜上に殆ど堆積しな
い真空度である。こうすることによって素子電流Ｉｆ、
放出電流Ｉｅを安定化させることが可能になる。

【００５５】図９は、図６で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と同様の符号は、同一の
ものを示す。また、９１は電子放出素子に素子電圧Ｖｆ
を印加するための電源、９０は素子電極６２・６３間の
導電性薄膜６４を流れる素子電流Ｉｆを測定するための
電流計、９４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、９３はアノード
電極９４に電圧を印加するための高圧電源、９２は素子
の電子放出部６５より放出される放出電流Ｉｅを測定す
るための電流計、９５は真空装置、９６は排気ポンプで
ある。

【００５６】次に本発明の画像形成装置について述ベ
る。

【００５７】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。

【００５８】表面伝導型電子放出素子の配列には表面伝
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。

【００５９】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１０を用いて説明する。１０１は電子源
基板、１０２はＸ方向配線、１０３はＹ方向配線、１０
４は表面伝導型電子放出素子、１０５は結線である。な
お、表面伝導型電子放出素子１０４は前述した平面型あ
るいは垂直型のどちらであってもよい。

【００６０】同図において電子源基板１０１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。

【００６１】ｍ本のＸ方向配線ｌ０２は、Ｄｘｌ、Ｄｘ
２、・・・Ｄｘｍからなり、Ｙ方向配線１０３はＤｙ
ｌ、Ｄｙ２・・・Ｄｙｎのｎ本の配線よりなる。

【００６２】また多数の表面伝導型素子にほぼ均等な電
圧が供給されるように材料、膜厚、配線幅が適宜設定さ
れる。これらｍ本のＸ方向配線１０２とｎ本のＹ方向配
線１０３間は不図示の層間絶縁層により電気的に分離さ
れてマトリックス配線を構成する（ｍ、ｎは共に正の整
数）。

【００６３】不図示の層間絶縁層はＸ方向配線ｌ０２を
形成した基板１０１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１０２とＹ方向配線１０３はそ
れぞれ外部端子として引き出される。

【００６４】更に表面伝導型放出素子１０４の素子電極
（不図示）がｍ本のＸ方向配線ｌ０２とｎ本のＹ方向配
線１０３と結線ｌ０５によって電気的に接続されてい
る。

【００６５】また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。

【００６６】また詳しくは後述するが前記Ｘ方向配線１
０２にはＸ方向に配列する表面伝導型放出素子１０４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。

【００６７】一方、Ｙ方向配線１０３にはＹ方向に配列
する表面伝導型放出素子１０４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。

【００６８】更に表面伝導型電子放出素子の各素子に印
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。

【００６９】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。

【００７０】次に以上のようにして作製したマトリクス
型配置電子源基板を用いた画像形成装置について、図１
１、図１２及び図１３を用いて説明する。図１１は画像
形成装置の基本構成図であり、図１２は蛍光膜、図１３
はＮＴＳＣ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。

【００７１】図１１において１１１は電子放出素子を基
板上に作製した電子源基板、１１０は電子源基板１１１
を固定したリアプレート、１１３はガラス基板１１４の
内面に蛍光膜１１５とメタルバック１１６等が形成され
たフェースプレート、１１２は支持枠であり、これらの
部材によって外囲器１２０が構成される。

【００７２】図１１において電子放出素子１１７は図６
における電子放出部６５に相当する。１１８、１１９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。

【００７３】外囲器１２０は、上述の如く、フェースプ
レート１１３、支持枠１１２、リアプレート１１０で構
成されたが、リアプレート１１０は主に電子源基板１１
１の強度を補強する目的で設けられるため、電子源基板
１１１自体で十分な強度を持つ場合は別体のリアプレー
ト１１０は不要であり、電子源基板１１１に直接支持枠
１１２を設け、フェースプレート１１３、支持枠１１
２、電子源基板１１１にて外囲器１２０を構成してもよ
い。また更には、フェースプレート１１３、リアプレー
ト１１０間に、スペーサと呼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もつ外囲器
１２０にすることもできる。

【００７４】図１２中、１２２、１２７は蛍光体であ
る。蛍光膜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ブラックマトリクスなどと呼
ばれる黒色導電材１２１、１２６と蛍光体１２２、１２
７とで構成される。ブラックストライプ、ブラッククマ
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１２２、１２７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１１５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１１４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、印刷法が用いられる。

【００７５】また蛍光膜１１５の内面側には、通常メタ
ルバック１１６が設けられる。メタルバック１１６の目
的は、蛍光体の発光のうち内面側への光をフェースプレ
ート１１３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
１１６は、蛍光膜作製後、蛍光膜１１５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。

【００７６】フェースプレートｌ１３には、更に蛍光膜
１１５の導電性を高めるため蛍光膜ｌ１５の外面側に透
明電極（不図示）を設けてもよい。

【００７７】外囲器１２０は不図示の排気管を通じ、１
０^-7ｔｏｒｒ程度の真空度にされ、封止がおこなわれ
る。また外囲器１２０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ｌ２
０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１２０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１×１０^-5
ｔｏｒｒ乃至は１×１０^-7ｔｏｒｒ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オーミ
ング以降の工程は適宜設定される。

【００７８】次に、マトリクス型配置電子源基板を用い
て構成した画像形成装置を、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号
に基づきテレビジヨ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。１３１は
前記表示パネルであり、また１３２は走査回路、１３３
は制御回路、１３４はシフトレジスタ、１３５はライン
メモリ、１３６は同期信号分離回路、１３７は変調信号
発生器、Ｖｘ及びＶａは直流電圧源である。

【００７９】以下、各部の機能を説明するが、まず表示
パネル１３１は端子Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍ及び端子Ｄｏ
ｙ１乃至Ｄｏｙｎ及び高圧端子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Ｄｏｘｌ乃至Ｄｏｘ
ｍには前記画像形成装置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
ゆくための走査信号が印加される。

【００８０】一方、端子Ｄｙ１乃至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１０［ｋＶ］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。

【００８１】次に走査回路１３２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乃至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１３１の端子Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍと電気的に
接続するものである。Ｓ１乃至Ｓｍの各スイッチング素
子は制御回路１３３が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに基
づいて動作するものだが実際には例えば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こ
とが可能である。

【００８２】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
う設定されている。

【００８３】また制御回路ｌ３３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１３６より送られる同期信号Ｔｓｙｎ
ｃに基づいて各部に対してＴｓｃａｎ、Ｔｓｆｔ及びＴ
ｍｒｙの各制御信号を発生する。

【００８４】同期信号分離回路ｌ３６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（フイル
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ｌ３６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
１３４に入力される。

【００８５】シフトレジスタ１３４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
ｌ３３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１
３４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ｌ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Ｉｄ
１乃至ＩｄｎのＮ個の並列信号として前記シフトレジス
タｌ３４より出力される。

【００８６】ラインメモリ１３５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ｌ３３より送られる制御信号Ｔｍｒｙにし
たがって適宜Ｉｄ１乃至Ｉｄｎの内容を記憶する。記憶
された内容はＩｄ１乃至Ｉｄｎとして出力され変調信号
発生器１３７に入力される。

【００８７】変調信号発生器１３７は前記画像データＩ
ｄ１乃至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為の信号源で、その出力信
号は端子Ｄｏｙｌ乃至Ｄｏｙｎを通じて表示パネル１３
１内の表面伝導型電子放出素子に印加される。

【００８８】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
放出には明確なしきい値電圧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。

【００８９】また電子放出しきい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いえる。

【００９０】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。

【００９１】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
式等があげられ、電圧変調方式を実施するには変調信号
発生器ｌ３７としては一定の長さの電庄パルスを発生す
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。

【００９２】またパルス幅変調方式を実施するには変調
信号発生器１３７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。

【００９３】以上に説明した一連の動作により本発明の
画像形成装置は表示パネルｌ３１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ｌ３４やラインメモリ１３５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／パラレル変換や記憶
が所定の速度で行なわれればよい。

【００９４】デジタル信号式を用いる場合には同期信号
分離回路１３６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１３６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１３５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１３７に用いられる回路が若干
異なったものとなる。

【００９５】まずデジタル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ｌ３７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。

【００９６】またパルス幅変調方式の場合、変調信号発
生器１３７は、例えば高速の発振器及び発振器の出力す
る波数を計数する計数器（カウンタ）及び計数器の出力
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。

【００９７】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１３７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。

【００９８】以上のように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Ｄｏｘ１乃至Ｄｏ
ｘｍ、Ｄｏｙ１乃至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１１６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１１５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。

【００９９】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
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方式を始め
とする高品位ＴＶ）方式でもよい。

【０１００】次に、前述のはしご型配置電子源基板及び
それを用いた画像形成装置について図１４、図１５によ
り説明する。

【０１０１】図１４において、１４０は電子源基板、１
４１は電子放出素子、１４２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
１４１は、基板１４０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、電子放出しきい値以上
の電圧を、電子ビームを放出させない素子行には電子放
出しきい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よい。

【０１０２】図１５ははしご型配置の電子源を備えた画
像表示装置の構造を示すための図である。１５０は真空
容器、１５１は各素子行間の共通配線を同一配線とした
電子源基板、１５２はグリツド電極、１５３は電子が通
過するための空孔、１５４はフェースプレート、１５５
は蛍光膜、１５６はＤｏｘ１、Ｄｏｘ２・・・Ｄｏｘｍ
よりなる容器外端子、１５７はグリッド電極１５２と接
続されたＧ１、Ｇ２、・・・Ｇｎからなる容器外端子、
１５８は電子放出素子である。前述の単純マトリクス配
置の画像形成装置（図１１）との違いは、電子源基板１
５１とフェースプレート１５４の間にグリッド電極１５
２を備えていることである。

【０１０３】基板１５１とフェースプレート１５４の中
間には、グリッド電極１５２が設けられている。グリツ
ド電極１５２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
円形の空孔１５３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１５のようなものでなくてもよ
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。

【０１０４】容器外端子１５６及びグリッド容器外瑞子
１５７は、不図示の制御回路と電気的に接続されてい
る。

【０１０５】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ラィ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。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
された光プリンタとしての画像形成装置として用いるこ
ともできる。

【０１０６】また電子放出素子として表面伝導型電子放
出素子ばかりでなく、ＭＩＭ型電子放出素子、電界放出
型電子放出素子等の冷陰極電子源にも適用可能である。
更には熱電子源による画像形成装置にも適用することが
できる。

【０１０７】

【実施例】

（実施例１）図１は本発明の特徴を最も良く表す図であ
り、表面伝導型電子放出素子の導電性薄膜を形成する際
に用いたレーザー加工機の構成を示したものである。以
下にその構成を説明する。

【０１０８】１１はレーザー発振器である。レーザー発
振器１１より放出されたレーザー光は、反射ミラー１２
により試料表面に照射される。この際、レーザー光はス
リツト１３により整形され、対物レンズ１４により集光
される。

【０１０９】試料１６はＸＹ方向走査機構１５の上に固
定されており、位置制御機構１７によりＸＹ方向に制御
可能となっている。

【０１１０】制御コンピュータ１８はレーザー発振器１
１、位置制御機構１７を制御するためのコンピュータで
あり、制御コンピユータ１８の指令により、任意のパタ
ーンを描画することができる。

【０１１１】本実施例では、前述のレーザー加工機を用
いて作製した、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を例に説明する。

【０１１２】図３は本発明に用いた加工パターンを示す
模式的上面図であり、（ａ）は基板上に素子電極を印刷
法を用いて作製した状態を示し（ｂ）は導電性薄膜をレ
ーザー加工機で加工した状態を示す。３１は電子源基
板、３２、３３は素子電極、３４はレーザー痕である。

【０１１３】まず図３（ａ）に示した様に、電子源基板
３１の上にＰｔを主成分とする素子電極３２、３３を印
刷法を用いて作製した（図１０の電子放出素子１０４に
相当）。

【０１１４】その上に有機パラジウム（奥野製薬（株）
製、ｃｃｐ−４２３０）を全面に塗布し、３００℃で２
０分間焼成した後、Ｐｄを主成分とする微粒子膜からな
る導電性薄膜を生成した。

【０１１５】次に、図１に示した構成と同様のＱスイッ
チ付きＹＡＧ第２高調波レーザー加工機（波長５３２ｎ
ｍ）に、作製された電子源基板３１をセット（ＸＹ方向
走査機構１５の上に）し、塗布されている導電性薄膜に
加工を行った（図３（ｂ））。

【０１１６】図２は本実施例で用いたレーザー発振器１
１のレーザー出力波形図である。

【０１１７】本実施例では２回の描画で１つのパターン
を描画した。図３の３４は描画のレーザー痕であり、素
子ごとに素子電極３２、３３に両端が接続した導電製薄
膜６４（図６）が形成された。１回目の加工では加工ピ
ッチが約５μｍ、パワーが約１０Ｗである波形を用いて
加工し、２回目の加工では同様の波形で加工位置を２．
５μｍ（Ｌｄ）描画方向にずらし、パワーを約５Ｗで行
った。

【０１１８】レーザー光は、試料表面でのビーム径を一
辺が約１０μｍの四角形とし、試料の送り速度を５０ｍ
ｍ／ｓｅｃとした。

【０１１９】続いて、通電フォーミングを図８に示した
ような電圧を印加することにより行った。この時、フォ
ーミング電圧波形としては、パルス幅Ｔｌを１ｍｓｅ
ｃ、パルス間隔Ｔ２を１０ｍｓｅｃの矩形波で波高値１
５Ｖとし、真空雰囲気下で行った。この通電処理により
導電性薄膜６４（図６）を局部的に破壊、変形もしくは
変質せしめ、構造の変化した電子放出部６５（図６）が
得られた。

【０１２０】このように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を作製し、フェースプレ
ート１１３、支持枠１１２、リアプレート１１０等と封
着することにより、図１１に示されている画像形成装置
を作製した。

【０１２１】本発明のレーザー加工機を用いてマトリク
ス型配置電子源基板を加工することにより、電子源基板
に与えるダメージを減少させ、短時間で作製することが
できた。

【０１２２】（実施例２）本実施例では、実施例１と同
様の構成のレーザー加工機を用い、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を作製した。以下
にその作製方法を説明する。

【０１２３】まず図３（ａ）に示した様に、電子源基板
３１の上にＰｔを主成分とする素子電極３２、３３を印
刷法を用いて作製した（図１４の電子放出素子１４１に
相当）。

【０１２４】その上に有機パラジウム（奥野製薬（株）
製、ｃｃｐ−４２３０）を全面に塗布し、３００℃で２
０分間焼成した後、Ｐｄを主成分とする微粒子膜からな
る導電性薄膜を生成した。

【０１２５】次に、図１に示した構成と同様のＱスイッ
チ付きＹＡＧ第２高調波レーザー加工機（波長５３２ｎ
ｍ）に、作製された電子源基板３１をセット（ＸＹ方向
走査機構１５の上に）し、塗布されている導電性薄膜に
実施例１と同様なパターンの加工を行った（図３
（ｂ））。

【０１２６】図４は本実施例で用いたレーザー発振器１
１のレ一ザー出力波形図であり、（ａ）は第１回のパル
ス形状図、（ｂ）は第２回のパルス形状図である。本実
施例では２回の描画で１つのパターンを描画した。

【０１２７】レーザーのＱスイッチ周波数を１０ｋＨｚ
の波形を用いて加工を行った。１回目の加工ではＸＹ方
向走査機構１５の走査速度を約５０ｍｍ／ｓｅｃ、パワ
ーを約１０Ｗ、２回目の加工では２５ｍｍ／ｓｅｃ、パ
ワーを約５Ｗにして行った。レーザー光は、試料表面で
のビーム径を一辺が約１０μｍの四角形とした。

【０１２８】続いて、通電フォーミングを図８に示した
ような電圧を印加することにより行った。この時、フォ
ーミング電圧波形としては、パルス幅Ｔｌを１ｍｓｅ
ｃ、パルス間隔Ｔ２を１０ｍｓｅｃの矩形波で波高値１
５Ｖとし、真空雰囲気下で行った。この通電処理により
導電性薄膜６４（図６）を局部的に破壊、変形もしくは
変質せしめ、構造の変化した電子放出部６５（図６）が
得られた。

【０１２９】このように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を作製し、フェースプレート
１５４、支持枠、リアプレート等と封着することによ
り、図１５に示されている画像形成装置を作製した。

【０１３０】本発明のレーザー加工機を用いてはしご型
配置電子源基板を加工することにより、電子源基板に与
えるダメージ減少させ、短時間で作製することができ
た。

【０１３１】（実施例３）本実施例では、実施例１と同
様の構成のレーザー加工機を用い、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を作製した。
以下にその作製方法を説明する。

【０１３２】まず図３（ａ）に示した様に、電子源基板
３１の上にＰｔを主成分とする素子電極３２、３３を印
刷法を用いて作製した（図１０の電子放出素子１０４に
相当）。

【０１３３】その上に有機パラジウム（奥野製薬（株）
製、ｃｃｐ−４２３０）を全面に塗布し、３００℃で２
０分間焼成した後、Ｐｄを主成分とする微粒子膜からな
る導電性薄膜を生成した。

【０１３４】次に、図１に示した構成と同様のＱスイッ
チ付きＹＡＧ第２高調波レーザー加工機（波長５３２ｎ
ｍ）に、作製された電子源基板３１をセット（ＸＹ方向
走査機構１５の上に）し、塗布されている導電性薄膜に
実施例１と同様なパターンの加工を行った（図３
（ｂ））。

【０１３５】図５は本実施例で用いたレーザー発振器１
１のレ一ザー出力波形図であり、（ａ）は第１回のパル
ス形状図、（ｂ）は第２回のパルス形状図である。

【０１３６】本実施例では２回の描画で１つのパターン
を描画した。ＸＹ方向走査機構１５の走査速度を約５０
ｍｍ／ｓｅｃとした。１回目の加工ではＱスイッチ周波
数を１０ｋＨｚ、パワーを約１０Ｗとし、２回目の加工
では５ｋＨｚ、パワーを約５Ｗにして行った。レーザー
光は、試料表面でのビーム径を一辺が約１０μｍの四角
形とした。

【０１３７】続いて、通電フォーミングを図８に示した
ような電圧を印加することにより行った。この時、フォ
ーミング電圧波形としては、パルス幅Ｔｌを１ｍｓｅ
ｃ、パルス間隔Ｔ２を１０ｍｓｅｃの矩形波で波高値１
５Ｖとし、真空雰囲気下で行った。この通電処理により
導電性薄膜６４（図６）を局部的に破壊、変形もしくは
変質せしめ、構造の変化した電子放出部６５（図６）が
得られた。

【０１３８】このように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を作製し、フェースプレ
ート１１３、支持枠１１２、リアプレート１１０等と封
着することにより、図１１に示されている画像形成装置
を作製した。

【０１３９】本発明のレーザー加工機を用いてマトリク
ス型配置電子源基板を加工することにより、電子源基板
に与えるダメージ減少させ、短時間で作製することがで
きた。

【０１４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、加工中
の熱歪み等による基板へのダメージを減少させることが
できるので、画像形成装置の耐久性が向上し、歩留りを
向上させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のレーザー加工機の構成を
示す斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態のレーザー発振器１１のレ
ーザー出力波形図である。（ａ）は第１回目のパルス形
状である。（ｂ）は第１回目のビーム軌跡である。
（ｃ）は第２回目のパルス形状である。（ｄ）は第２回
目のビーム軌跡である。

【図３】本発明に用いた加工パターンを示す模式的上面
図である。（ａ）は基板上に素子電極を印刷法を用いて
作製した状態を示す。（ｂ）は導電性薄膜をレーザー加
工機で加工した状態を示す。

【図４】第２の実施例で用いたレーザー発振器１１のレ
一ザー出力波形図である。（ａ）は第１回のパルス形状
図である。（ｂ）は第２回のパルス形状図である。

【図５】第３の実施例で用いたレーザー発振器１１のレ
一ザー出力波形図である。（ａ）は第１回のパルス形状
図である。（ｂ）は第２回のパルス形状図である。

【図６】本発明を適用可能な平面型表面伝導型電子放出
素子と垂直型表面伝導型電子放出素子の構成を示す模式
図である。（ａ）は平面型表面伝導型電子放出素子の模
式的平面図である。（ｂ）は（ａ）の模式的断面図であ
る。（ｃ）は垂直型表面伝導型電子放出素子の模式的断
面図である。

【図７】表面伝導型電子放出素子の製造方法の一例を示
す模式的正面図である。（ａ）は電子源基板に素子電極
を形成した状態を示す。（ｂ）は導電性薄膜を形成した
状態を示す。（ｃ）は導電性薄膜に電子放出部を形成し
た状態を示す。

【図８】通電フォーミングの電圧波形図である。（ａ）
はパルス波高値が一定の電圧パルスを連続的に印加する
場合の電圧波形図である。（ｂ）は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の電圧波形図で
ある。

【図９】図６で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】単純マトリクス配置の電子源基板の模式的構
成図である。

【図１１】単純マトリクス配置の電子源基板を用いた画
像形成装置の基本構成図である。

【図１２】蛍光膜の模式的構成図である。

【図１３】ＮＴＳＣ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である。

【図１４】はしご型配置電子源基板の模式的構成図であ
る。

【図１５】はしご型配置電子源基板を用いた画像形成装
置の基本構成図である。

【図１６】従来の表面伝導型電子放出素子の構成を示す
模式図である。

【図１７】従来のレーザー加工に用いられたレーザー出
力波形図である。（ａ）はパルス形状である。（ｂ）は
ビーム軌跡である。

【符号の説明】

１１レーザー発振器１２全反射ミラー１３スリット１４対物レンズ１５ＸＹ方向走査機構１６試料１７位置制御機構１８制御コンピュータ３１、６１、１１１、１６１電子源基板３２、３３、６２、６３素子電極３４レーザー痕６４、１６４導電性薄膜６５、１６５電子放出部９０電流計９１アノード電極９２電流計９３高圧電源９５真空装置９６排気ポンプ１０１、１４０、１５１電子源基板１０２Ｘ方向配線１０３Ｙ方向配線１０４表面伝導型電子放出素子１０５結線１１０リアプレート、１１２支持枠１１３、１５４フェースプレート１１４ガラス基板１１５、１５５蛍光膜１１６メタルバック１１７、１４１、１５８電子放出素子１１８Ｘ方向配線１１９Ｙ方向配線１２０外囲器１２１、１２６黒色導電材１２２、１２７蛍光体１３１表示パネル１３２走査回路１３３制御回路１３４シフトレジスタ１３５ラインメモリ１３６同期信号分離回路１３７変調信号発生器１４２共通配線１５０真空容器１５２グリッド電極１５３空孔１５６、１５７容器外端子１５９Ｈｖ端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザー光を用い、前記レーザー光と被
加工物を相対的に移動させて加工を行なう表面伝導型電
子放出素子の製造方法において、前記レーザー光にはパルスレーザー光を用い、第１の加
工工程と第２の加工工程を行ない、該加工工程毎にレー
ザービームの照射位置を変えて同一ライン上を加工する
ことを特徴とするレーザー光を用いた表面伝導型電子放
出素子の製造方法。
【請求項２】請求項１に記載のレーザー光を用いた表
面伝導型電子放出素子の製造方法において、前記第１の加工工程と前記第２の加工工程における加工
開始点をずらすことにより、該加工工程毎にレーザービ
ームの照射位置を変えることを特徴とするレーザー光を
用いた表面伝導型電子放出素子の製造方法。
【請求項３】請求項１に記載のレーザー光を用いた表
面伝導型電子放出素子の製造方法において、前記第１の加工工程と第２の加工工程との相対移動速度
を変えることにより、該加工工程毎にレーザービームの
照射位置を変えることを特徴とするレーザー光を用いた
表面伝導型電子放出素子の製造方法。
【請求項４】請求項１に記載のレーザー光を用いた表
面伝導型電子放出素子の製造方法において、前記第１の加工工程と第２の加工工程とでレーザーのＱ
スイッチ周波数を変えることにより、該加工工程毎にレ
ーザービームの照射位置を変えることを特徴とするレー
ザー光を用いた表面伝導型電子放出素子の製造方法。
【請求項５】請求項１から請求項４のいずれか１項に
記載のレーザー光を用いた表面伝導型電子放出素子の製
造方法において、第２の加工工程を第１の加工工程よりも少ない照射エネ
ルギーで行うことを特徴とするレーザー光を用いた表面
伝導型電子放出素子の製造方法。