JP3174482B2 - 電子放出素子を用いた画像形成装置の作製方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面伝導型電子放
出素子の作製方法、及びそれを用いた電子源基板から成
る画像形成装置の作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子として熱電子源と冷
陰極素子の２種類が知られている。冷陰極素子は更にバ
ルク型と薄膜型に分類される。バルク型の例としては、
FE[W.P.Dyke & W.W.Dolan,“Field emission”, Advanc
e in Electron Physics, 8, 89 (1956)]や、Avalanche
タイプやＮＥＡタイプの半導体［J.A.Burton, “Electr
on emission from silicon”, Phys. Rev, 108,1342 (1
957)]、或いはMgO[“Tung-sol confirms cold cathode
tube ”, Electronics News, (26. Jan. 1959)]、その
他ホトカソード等が知られている。

【０００３】一方、薄膜型の例としては、MIM[C.A.Mea
d, “The tunnel-emission amplifier, J. Appl. Phy
s., 32, 646 (1961)]や、スピントタイプ[C.A.Spindt,
“Physical properties of thin-film field emission
cathodes with molybdenum cones”,J.Appl.Phys., 47,
5248 (1976)] 、或いはSCE[M.I.Elinson, Radio Eng.E
lectron Pys., 10, (1965)]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、膜内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、前記のエリンソン等
により開発されたＳｎＯ₂ （Ｓｂ）薄膜を用いたもの、
Ａｕ薄膜によるもの［G.Dittmer,“Thin Solids Films,
9, 317 (1972)] 、ＩＴＯ薄膜によるもの［M.Hartwell
and C.G.Fonstad, “IEEE Trans. ED Conf.”,519 (19
75)]、カーボン薄膜によるもの［荒木久他：真空、第２
６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５に示す。同図において５１は絶縁性基板である。５
２は電子放出部形成用薄膜で、Ｈ型形成パターンに、ス
パッタで形成された金属酸化物薄膜等から成り、後述の
フォーミングと称される通電処理により電子放出部５３
が形成される。５４は電子放出部を含む薄膜と称するこ
とにする。尚、図中のＬ１は０．５〜１ｍｍ、Ｗは０．
１ｍｍに設定されている。

【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予めフォーミングと称さ
れる通電加熱処理によって電子放出部５３を形成するの
が一般的であった。即ち、フォーミングとは前記電子放
出部形成用薄膜５２の両端に直流電圧或いは非常にゆっ
くりとした昇電圧、例えば１Ｖ／分程度を印加通電し、
電子放出部形成用薄膜を局所的に破壊、変形もしくは変
質せしめ、電気的に高抵抗な状態にした電子放出部５３
を形成することである。尚、電子放出部５３は電子放出
部形成用薄膜５２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。（以下、フォーミングにより形
成された電子放出部形成用薄膜５２を電子放出部を含む
薄膜５４と称する。） 前記フォーミング処理を施した表面伝導型電子放出素子
は、上述の電子放出部を含む薄膜５４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５３よ
り電子を放出せしめるものである。

【０００７】然しながら、これら従来の表面伝導型電子
放出素子においては、実用化に際しての多くの問題があ
り、本願出願人等により種々の改善が鋭意検討され、実
用化上の多様な問題が解決されている。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、大面積に亘る多数素子を配列形成することができ
る利点がある。そして、この特徴を生かすべく種々の応
用が研究されており、例えば、荷電ビーム源、表示装置
等が挙げられる。

【０００８】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、並列に表面伝導型電子放出素子を配列
し、個々の電子放出素子の両端を配線にてそれぞれ結線
した行を多数行配列した電子源（例えば、特開平１−０
３１３３２号公報参照）が挙げられる。また特に、表示
装置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に代わって、普及してきたが、自
発光型でないため、バックライト等を持たなければなら
ない等の問題点があり、自発光型の表示素子の開発が望
まれてきた。表面伝導型電子放出素子を多数配列した電
子源と電子源より放出された電子によって、可視光を発
光せしめる蛍光体とを組み合わせた表示装置である画像
形成装置は、大画面の装置でも比較的容易に製造するこ
とができ、且つ表示品位の優れた自発光型表示素子（例
えば、ＵＳＰ５０６６８８３号明細書参照）である。

【０００９】尚、従来、多数の表面伝導型電子放出素子
より構成された電子源より電子放出、させて、蛍光体を
発光させる素子の選択は、上述の多数の表面伝導型電子
放出素子を並列に配置し結線した配線（行方向配線と称
する）、行方向と直交する方向（列方向と称する）、該
電子源と蛍光体間の空間に設置される制御電極（グリッ
ドと称する）と列方向配線への適当な駆動信号によるも
の（例えば、特開平１−２８３７４９号公報参照）等で
ある。上記電子放出素子は、真空中で取り扱われるが、
前記表面電導型電子放出素子の電子放出特性の真空中で
の挙動については殆ど明らかでない。

【００１０】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、画像装置の用途に適するよう適宜
選択される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】表面伝導型電子放出電
源を用いた画像形成装置の作製工程において発生する問
題点について説明する。大面積な画像形成装置を作製す
る場合、スクリーン印刷・オフセット印刷等の印刷技術
やメッキ技術を用いて配線や素子電極を形成する方法が
考えられる。然し大面積に亘る配線の電圧降下は非常に
大きなものであるため、これをできるだけ小さくするた
めに配線の厚さを非常に厚くする必要が生じる。配線を
厚膜化したために生じる段差は数十ミクロンにもなり、
上述した電子放出部形成用薄膜を形成するスピナー法・
ディッピング法等の塗布方法では電子放出部形成用薄膜
を上記基板に形成することは困難である。

【００１２】更に電子放出部形成用薄膜をパターニング
して電子放出部を形成する方法としては、通常フォトリ
ソグラフィーが用いられるが、パターニング部が大面積
化していくと、フォトリソグラフィー技術を適用するこ
とが困難になってくる。こういった場合、パターニング
方法としては各電子放出部に対応して電子放出部形成用
薄膜をドットで打ち込む方法、例えばバブルジェット
（ＢＪ）等で電子放出部形成材料のインクを打ち込む方
法や、ベタで成膜した電子放出部形成用薄膜をレーザー
等で電子放出部のみをトリミングする方法等が考えられ
る。

【００１３】前者の場合の利点はパターニングが不要な
ことであり、また欠点はドットに分布が生じるため、電
子放出部が不均一となることと考えられる。一方、後者
においては、電子放出部以外の配線間のアイソレイトを
しなければ、該画像形成装置における各画素が電子放出
部形成用薄膜によりリークしてしまうという問題点が生
じる。そこで、不必要な部分をレーザー等でトリミング
して除去する必要性が生じるわけであるが、前述したよ
うに配線による段差が大きく、例えば配線と素子電極間
の数十μｍもの段差間をレーザーで完全にアイソレトす
るのは困難であるという問題点が生じる。

【００１４】本発明は、上記の問題点、特にベタで形成
された電子放出部形成用薄膜をレーザーでトリミングし
て大面積な画像形成装置を作製する場合に生じる問題点
に鑑みなされたものであって、その目的とするところ
は、配線等により段差が生じても、より均一な電子放出
部を形成するプロセスを電子放出素子を用いた大面積形
成装置の作製工程に適用する画像形成装置の作製方法を
提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の画像形成装置の作製方法は、電子放出素子が走
査側配線と信号側配線の直交する位置に対応するように
配置され、且つ該配線の一組又は複数組を順次選択する
ことにより、該電子放出素子に通電がなされる構成の単
純マトリクス方式による画像形成装置の作製方法におい
て、 （ａ）電子放出素子の素子電極を形成する工程、 （ｂ）素子電極を形成した部分に電子放出部形成用薄膜
を形成する工程、 （ｃ）レーザを用いて前記電子放出部形成用薄膜を各電
子放出素子毎に分割・孤立化させる工程、 （ｄ）前記走査側配線、信号配線及び、それらを絶縁す
る絶縁層を形成し、単純マトリクス構成を形成する工
程、の各工程を有し且つ該各工程を、前記（ａ）〜
（ｄ）の順に行うことを特徴とする。

【００１６】この場合、前記電子放出部形成用薄膜を形
成する工程（ｂ）が、有機パラジウム錯体を含む有機物
を堆積させる工程、前記堆積させた有機パラジウム錯体
を無機化する工程、及び引き続き加熱焼成を行う工程か
ら成るとしてもよい。

【００１７】上記の目的を達成するために成された本発
明は、上記（ａ）〜（ｄ）の電子源の作製工程を経るこ
とにより、該電子源に大きな段差が生じても、膜厚ムラ
のない、より均一な電子放出部を形成することができる
ようになる。

【００１８】また、本発明の思想によれば、画像表示に
用いられる好適な画像形成装置に限るものではなく、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
ーの発光ダオード等の代替の発光源として、上述の画像
形成装置を用いることもできる。またこの際、上述のｍ
本の行方向配線とｎ本の列方向配線を、適宜選択するこ
とにより、ライン状発光源のみならず、２次元状の発光
源として応用することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に上述した表面伝導型電子放出
素子を電子放出素子とした画像形成装置の作製方法につ
いて説明する。図６に、該表面伝導型電子放出素子を電
子放出素子とした画像形成装置の素子構成図を示す。図
中、６１及び６２は第１及び第２の配線層、６３は第１
層の配線と第２層の配線との間の層間絶縁層、６４は電
子放出部形成用薄膜、６５は電子放出部近傍の電極部分
である。以下、図６に従って、上述した表面伝導型電子
放出素子を電子放出素子とした画像形成装置の作製方法
について詳述する。

【００２０】先ず、予め洗浄された基板に電子放出部に
通電するための、電子放出部近傍電極６５（素子電極）
を形成する。本電極は電子放出部形成用薄膜６４と配線
とのオーミック接触を良好にするために設けられている
ものである。通常、電子放出部形成用薄膜は、配線用の
導体層と比べて著しく薄い膜であるために「ヌレ性」、
「段差保持性」等の問題を回避するために設けられてい
るものである。配線用の導体層も例えば、スパッタリン
グ法等により薄膜にて構成する場合は、必ずしも設ける
必要はなく、配線導体と同時に形成することが可能であ
る。

【００２１】次に第１層目の配線（下配線）６１を形成
する。成膜方法としては既述の真空蒸着法、スパッタリ
ング法等を適用することが可能である。続いて第１層目
の配線６１と第２層目の配線６２との間の層間絶縁層膜
６３を形成する。成膜方法としては第１の配線と同様、
真空蒸着法、スパッタリング法等の真空系を用いる方法
を適用することが可能である。更に、第２層目の配線
（上配線）６２を形成する。形成法は上記下配線や層間
絶縁層形成方法と同様である。

【００２２】

【００２３】以下本発明の電子源基板の構成について、
図７を用いて説明する。ｍ本のＸ方向配線７２は、ＤＸ
１，ＤＸ２，・・・・，ＤＸｍから成り、絶縁性基板７
１上に、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成し、
所望のパターンとした導電性金属等から成り、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、配線幅が設定される。Ｙ方向配線７３は、Ｄ
Ｙ１，ＤＹ２，・・・，ＤＹｎのｎ本の配線よりなり、
Ｘ方向配線７２と同様に、真空蒸着法、印刷法、スパッ
タ法等により形成して、所望のパターンとした導電性金
属等から成り、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、配線幅等が設定され
る。これらｍ本のＸ方向配線７２とｎ本のＹ方向配線７
３間には（ｍ，ｎは共に正の整数）不図示の層間絶縁層
が設置され、電気的に分離されてマトリック配線を構成
する。不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷法、或
いはスパッタ法等で形成されたＳｉＯ₂ 等であり、Ｘ方
向配線７２を形成した絶縁性基板７１の全面或いは一部
に所望の形状に形成され、特に、Ｘ方向配線７２とＹ方
向配線７３の交差部の電位差に耐え得るように、膜厚、
材料、製法が、適宜設定される。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てい
る。

【００２４】更に、前述と同様に表面伝導型放出素子７
４の対向する電極（不図示）が、ｍ本のＸ方向配線（Ｄ
Ｘ１，ＤＸ２，・・・ＤＸｍ）７２とｎ本のＹ方向配線
（ＤＹ１，ＤＹ２，・・・ＤＹｍ）７３と、真空蒸着
法、印刷法、スパッタ法等で形成された導電性金属等か
ら成る結線７５によって電気的に接続されているもので
ある。ここで、ｍ本のＸ方向配線７２とｎ本のＹ方向配
線７３と結線７５と対向する素子電極の導電性金属は、
その構成元素の一部或いは全部が同一であっても、また
それぞれ異なってもよく、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，
Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属或いは合金
及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ₂ ，Ｐｄ−Ａｇ等の金属
或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 −ＳｎＯ ₂ 等の透明導体及びポリシリコン等
の半導体材料等より適宜選択される。また表面伝導型電
子放出素子は、絶縁性基板７１或いは、不図示の層間絶
縁層上の何方に形成してもよい。また、詳しくは、後述
するが、前記Ｘ方向配線７２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
印加手段と電気的に接続されている。

【００２５】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。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。

【００２６】次に、以上のようにして作製した電子源を
用いた表示等に用いる画像形成装置について図８及び図
９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は蛍光膜を示す図である。図８において、
７１は上述したように電子放出素子を作製した電子源基
板、８１は電子源基板７１を固定したリアプレート、８
６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、また８２は支持
枠であり、リアプレート８１、支持枠８２及びフェース
プレート８６をフリットガラス等を塗布し、大気中或い
は窒素中において、４００〜５００℃にて１０分間以上
焼成して封着することにより、外囲器８８を構成する。

【００２７】図８において、７４は、図６における電子
放出部に相当する。７２，７３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。また、これら素子の電極への配線は、素
子電極と配線材料が同一である場合は、素子電極と称す
ることもある。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
が、リアプレート８１は主に基板の強度を補強する目的
で設けられるため、基板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、基板に直接支持
枠８２を封着し、フェースプレート８６、支持枠８２、
及び基板にて外囲器８８を構成してもよい。

【００２８】図９は、蛍光膜の構成例を示す図である。
蛍光膜８４は、モノクロームの場合は蛍光体のみから成
るが、カラーの蛍光膜の場合は、蛍光体の配列によりブ
ラックストライプ或いはブラックマトリクス等と称され
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、ブラックマトリクスが設けられる目的
は、カラー表示の場合に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により混色等
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のみならず、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、沈澱法や印刷法が用いら
れる。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。

【００２９】メタルバックの目的は、（１）蛍光体の発
光のうち内面側への光をフェースプレート８６側へ鏡面
反射することにより輝度を向上させること、（２）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、（３）外囲器内で発生した負イオンの衝突によるダ
メージから蛍光体を保護すること、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称される）を行い、その後Ａｌ
を真空蒸着法等で堆積することにより作製することがで
きる。フェースプレート８６には、更に蛍光膜８４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。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
ならないため、十分な位置合わせを行う必要がある。

【００３０】外囲器８８は、不図示の排気管を通じ１０
^-6ｔｏｒｒ程度の真空度にされ、外囲器８８の封止が行
われる。尚、不図示の排気管を通じ、例えば、ロータリ
ーポンプ、ターボポンプをポンプ系とするような通常の
真空装置系で、１０^-6ｔｏｒｒ程度の真空度中で、容器
外端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍと、Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通
じ素子電極間に電圧を印加し、上述のフォーミングを行
った後、活性化処理を施し、電子放出部７４を形成し電
子放出素子を作製する。特に、その後、８０〜１５０℃
にてベーキングを３〜１５時間行いながら、例えば、イ
オンポンプ等をポンプ系とする超高真空装置系に切り替
える。超高真空系の切り替え、及びベーキングは、前述
の表面伝導型電子放出素子の素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉ
ｅの単調増加特性（ＭＩ特性）を満足するためであり、
その方法、条件は、これに限るものではない。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
処理を行う場合もある。これは、外囲器８８の封止を行
う直前或いは封止後に、抵抗加熱或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^-6ｔｏｒｒの真
空度を維持するものである。

【００３１】以上のようにして完成された本発明の画像
表示装置において、各電子放出素子には、容器外端子Ｄ
ｏｘ１〜Ｄｏｘｍ，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、或いは透明電極（不図示）に数
ｋＶ以上の高圧を印加し、電子ビームを加速し、蛍光膜
８４に衝突させ、励起・発光させることにより画像を表
示するものである。

【００３２】次に、単純マトリクス配置の電子源を用い
て構成した表示パネルに、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に
基づいたテレビジョン表示を行うための駆動回路の構成
例について、図１０を用いて説明する。図１０におい
て、１０１は画像表示パネル、１０２は走査回路、１０
３は制御回路、１０４はシフトレジスタである。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及びＶａは直流電圧源である。

【００３３】表示パネル１０１は、端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏ
ｘｍ、端子Ｄｏｙ１〜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。端子Ｄｏｘ１〜Ｄ
ｏｘｍには、表示パネル内に設けられている電子源、即
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）ずつ順次駆動するた
めの走査信号が印加される。

【００３４】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。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
電子放出素子から放出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。

【００３５】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たもの（図
中、Ｓ１〜Ｓｍで模式的に示している）である。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１０１の端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍと電気的に接続さ
れる。Ｓ１〜Ｓｍの各スイッチング素子は、制御回路１
０３が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに基づいて動作する
ものであり、例えばＦＥＴのようなサスイッチング等を
組み合わせることにより構成することができる。

【００３６】直流電源Ｖｘは、本例の場合には表面伝導
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。

【００３７】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われるように各部の動作
を整合させる機能を有する。制御回路１０３は、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及びＴｓｆｔ及びＴｍｒ
ｙの各制御信号を発生する。

【００３８】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一般的な周波数分
離（フィルター）回路等を用いて構成することができ
る。同期信号分離回路１０６により分離された同期信号
は、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、Ｔｓｙｎｃ信号として図示する。前記テ
レビ信号から分離された画像の輝度信号成分は便宜上、
ＤＡＴＡ信号と表した。該ＤＡＴＡ信号はシフトレジス
タ１０４に入力される。

【００３９】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（即ち制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジスタ１
０４のシフトクロックであると云うこともできる）。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）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。

【００４０】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に従
って、適宜Ｉｄ１〜Ｉｄｎの内容を記憶する。記憶され
た内容は、Ｉ’ｄ１〜Ｉ’ｄｎとして出力され、変調信
号発生器１０７に入力される。変調信号発生器１０７
は、画像データＩ’ｄ１〜Ｉ’ｄｎ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
信号源であり、その出力信号は、端子Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙ
ｎ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。

【００４１】前述したように、本発明の表面伝導型電子
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。即ち、電子放出には明確なしきい値電圧Ｖｔ
ｈ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。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す
る。このことから、本素子にパネル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、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。また、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。

【００４２】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
方式等が採用することができる。電圧変調方式を実施す
るに際しては、変調信号発生器１０７として、一定長さ
の電圧パルスを発生し、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
用いることができる。パルス幅変調方式を実施するに際
しては、変調信号発生器１０７として、一定の波高値の
電圧パルスを発生し、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
を用いることができる。

【００４３】シフトレジスタ１０４やラインメモリ１０
５は、デジタル信号式のものも、またアナログ信号式の
ものをも採用することができる。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から
である。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、これには１０６の出力部にＡ／Ｄ変換器
を設ければよい。これに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。即ち、デジタル信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器１０７には、例えば、Ｄ／Ａ変換回
路を用い、必要に応じて増幅回路等を付加する。パルス
幅変調方式の場合、変調信号発生器１０７には、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）を組み合わせた回
路を用いる。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電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加することもで
きる。

【００４４】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器１０７には、例えばオペアンプ等を
用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフト
回路等を付加することもできる。パルス幅変調方式の場
合には、例えば、電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を採用
でき、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆動電圧
まで電圧増幅するための増幅器を付加することもでき
る。

【００４５】このような構成をとり得る画像表示装置に
おいては、各電子放出素子に、容器外端子Ｄｏｘ１〜Ｄ
ｏｘｍ、Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎを介して電圧を印加するこ
とにより、電子放出が生じる。高圧端子ＨＶを介してメ
タルバック８５、或いは透明電極（不図示）に高圧を印
加し、電子ビームを加速する。加速された電子は、蛍光
膜８４に衝突し、発光が生じて画像形成される。

【００４６】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明を適用可能な画像形成装置の一例であり、本発明の技
術思想に基づいて種々の変形が可能である。入力信号に
ついては、ＮＴＳＣ方式を挙げたが入力信号はこれに限
られるものではなく、ＰＬＡ並びにＳＥＣＡＭ方式等の
他に、これよりも多数の走査線から成るＴＶ信号（例え
ば、ＭＵＳＥ方式を始めとする高品位ＴＶ）方式も採用
することができる。

【００４７】次に、はしご型配置の電子源及び画像形成
装置について、図１１及び図１２を用いて説明する。図
１１は、はしご型配置の電子源の一例を示す模式図であ
る。図１１において１１０は電子源基板、１１１は電子
放出素子である。

【００４８】１１２（Ｄｘ１〜Ｄｘ１０）は、電子放出
素子１１１を接続するための共通配線である。電子放出
素子１１１は、基板１１０上に、Ｘ方向に並列に複数個
配され（これを素子行と称する）ている。この素子行が
複数個配されて、電子源を構成している。各素子行の共
通配線間に駆動電圧を印加することにより、各素子行を
独立に駆動させることができる。即ち、電子ビームを放
出させたい素子行には、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る。各素子行間の共通配線Ｄｘ
２〜Ｄｘ９は、例えばＤｘ２，Ｄｘ３を同一配線とする
こともできる。

【００４９】図１２は、はしご型配置の電子源を備えた
画像形成装置におけるパネル構造の一例を示す模式図で
ある。１２０はグリッド電極、１２１は電子が通過する
ための空孔、１２２はＤｏｘ１,Ｄｏｘ２,・・・,Ｄｏ
ｘｍよりなる容器外端子である。１２３は、グリッド電
極１２０と接続されたＧ１,Ｇ２,・・・Ｇｎから成る容
器外端子、１１０は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。図１２においては図８および図
１１に示した部位と同じ部位にはこれらの図に付したの
と同一の符号を付してある。ここに示す画像形成装置
と、図８に示す単純マトリクス配置の画像形成装置との
大きな違いは、電子源基板１１０とフェースプレート８
６の間に、グリッド電極１２０を備えているか否かであ
る。

【００５０】図１２においては、基板１１０とフェース
プレート８６の間には、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ためのものであり、
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個づつ円形の開口１２１が設けられている。グリ
ッドの形状や設置位置は図１２に示したものに限定され
るものはない。例えば、開口としてメッシュ状に多数の
通過口を設けることもでき、グリッドを表面伝導型放出
素子の周囲や近傍に設けることができる。容器外端子１
２２及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。

【００５１】本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。これ
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。

【００５２】本発明の画像形成装置は、テレビジョン放
送の表示装置、テレビジョン会議システムやコンピュー
タ等の表示装置の他、感光性ドラム等を用いて構成され
た光プリンターとしての画像形成装置等としても用いる
ことができる。

【００５３】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はこれらによって何ら限定されるもので
はない。

【００５４】［実施例１］第１の実施例を図１を参照し
て説明する。図１は本発明の特徴を最もよく表わす工程
図であり、図中の（ａ）〜（ｅ）は以下に述べる工程ａ
〜工程ｅのそれぞれに対応する。

【００５５】（工程ａ）前記従来の技術の説明にて述べ
た方法で洗浄されたソーダライムガラス基板上に素子電
極であるＰｔ（１００ｎｍ）、取り出し電極であるＡｕ
（４３０ｎｍ）をそれぞれオフセット印刷法、スクリー
ン印刷法で印刷後、それぞれ５８０℃の温度で焼成・形
成した。図中１は素子電極、２は取り出し電極、３は基
板、Ａはマトリクス部、Ｂは配線部である。尚、上図は
断面図、下図は上面図である。

【００５６】（工程ｂ）基板Ｌの部分、すなわち断面図
の４、および上面図の４ａ,４ｂの部分に、ラングミュ
ア・ブロジェット法（ＬＢ法と略記）により、有機ＬＢ
−Ｐｄ膜を２５０層堆積した。以下ＬＢ法を用いた有機
Ｐｄ膜の成膜方法について述べる。下記の式（Ｉ）に示
す酢酸パラジウム塩アルキルアミン錯体（Ｃ₁₀−Ｐｄと
略記）のクロロホルム溶液（０.５ｍｏｌ／ｌ）と、 Ｐｄ;［ＣＨ₃ＣＯＯ］₂［（Ｃ₁₀Ｈ₂₁）２ＮＨ］₂
（Ｉ） 下記の式（II）に示すベヘン酸（Ｃ₂₂と略記） ＣＨ₃（ＣＨ₂）₂₀ＣＯＯＨ
（II） のクロロホルム溶液（０.５ｍｏｌ／ｌ）と容積比１:４
になるように混合し、２０℃の純水上に展開した後、表
面圧を２０ｍＮ／ｍまで高め、Ｃ₁₀-Ｐｄ:Ｃ₂₂=１:４の
混合単分子膜を純水上に形成した。かかる表面圧を保持
したまま、速度２ｍｍ／ｓｅｃにて前記単分子膜を横切
る方向に静かに浸漬・引き上げ操作を繰り返して２５０
層のＬＢ膜を形成した。ＬＢ膜堆積後、図中４ｂの部分
をクロロホルムでふき取り、マトリクス部ＡにのみＬＢ
膜が形成されるようにした。

【００５７】（工程ｃ）ＵＶ／Ｏ₃ ストリッパー中、室
温で３時間ＵＶ照射を行い（市販のＵＶ／Ｏ₃ストリッ
パー装置：サコムＵＶ−３００）、上記有機ＬＢ−Ｐｄ
Ｏ微粒子膜５を形成した。

【００５８】（工程ｄ）レーザー加工機（ファインマシ
ンニング社製ＳＦＬ−９４００−２）を用い、レーザー
トリミングを行い、電子放出部が素子電極間に１７０μ
ｍの素子長になるように加工した。このときのレーザー
光はＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を用
い、ランプ電流を２７Ａ、Ｑ−スイッチを波数を１０ｋ
Ｈｚ、加工速度を１０ｍｍ／ｓｅｃとする条件にて行っ
た。このときのトリミングパターンを図２に示す。また
このようにレーザービームを用いパターンを形成するト
リミング方式をビーム描画方式という。上記方式の概念
図を図１３に示す。図１３において１３１はレーザービ
ーム、１３２は対物レンズ、１３３はトリミングされる
電子源形成用薄膜、１３４は精密なスライドの行えるＸ
Ｙステージである。

【００５９】（工程ｅ）最後に配線電極・層間絶縁層等
を形成した。断面図を図６に示す。図中６１は下配線、
６２は上配線であり、上配線に沿って層間絶縁層６３が
設けてある。工程ｄにトリミングされた各素子は層間絶
縁層によってアイソレイトされており、素子間の絶縁は
保たれている。尚、図中６５は素子電極、６４は素子膜
である。このように作製した本発明の画像形成装置の各
素子（画素）の素子抵抗分布を測定したところ、図３
（ａ）のようであり、２０μｍの電極幅・１７０μｍの
素子長をもつ画素の素子抵抗は、２σの範囲で３ｋΩ±
１００Ωに納まっていた。

【００６０】［比較例１］実施例１において、その工程
ａ，ｅ，ｂ，ｃ，ｄの順で作製した。最後に電子放出部
を形成するタイプの従来プロセスを経た画像形成装置の
素子抵抗分布を測定したところ、図３（ｂ）のように、
その抵抗分布が１０〜２０ｋΩと絶対値が大きく、しか
も広く分布している。

【００６１】［実施例２］実施例１における工程ｄでの
レーザートリミングをエキシマレーザーのマスク転写方
式で行った以外は実施例１と全く同様の工程により画像
形成装置を作製したところ、抵抗分布もまた、画像形成
装置の安定性も実施例１とほぼ同等であった。

【００６２】ここで上記レーザートリミングに用いたマ
スク転写方式について図１４を用いて説明する。図１４
において１４１はエキシマレーザー光（ＫｒＦエキシ
マ：波長２４８ｎｍ）、１４２は図４のパターンが描か
れている露光用マスク、１４３はレーザー光を集光する
対物レンズ、１４４はトリミング対象となる電子源形成
用薄膜、１４５はＸＹステージでＸＹ方向にステップ・
アンド・リピートの動きをしてマスクパターンを逐次電
子源形成用薄膜１４４上に形成してゆく。このようにマ
スクを用いて、トリミングパターンを形成する方式をマ
スク転写方式という。

【００６３】

【発明の効果】上記のように、本発明により、電子放出
源が走査側配線と信号側配線の直交する位置に配置さ
れ、且つ該配線の一組又は複数組を順次選択することに
よって、該電子放出素子に通電がなされる構成の単純マ
トリクス方式による画像形成装置の作製方法において、
該画像形成装置のマトリクス部に大きな段差が発生して
も、膜厚ムラのない、より均一な電子放出を行うことの
できる画像形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を説明するためのプロセス工程を示す
図。

【図２】実施例１におけるレーザートリミングパターン
を示す図。

【図３】本発明の画像形成装置の各画素の素子抵抗分布
を示す図。

【図４】実施例２におけるレーザートリミングパターン
を示す図。

【図５】表面電導型電子放出素子の典型的な従来例の素
子構成を示す図。

【図６】表面電導型電子放出素子を電子放出素子とした
本発明の画像形成装置の素子構成を示す図。

【図７】表面導電型電子放出素子を電子放出素子とした
本発明の画像形成装置の電子源の構成を示す図。

【図８】画像形成装置の基本構成を示す図。

【図９】画像形成装置における蛍光膜の構成例を示す
図。

【図１０】ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示する
ための駆動回路のブロック図。

【図１１】はしご型配置の電子源基板を示す図。

【図１２】はしご型配置の電子源基板を備えた画像形成
装置の構成を示す図。

【図１３】ビーム描画方式を示す説明図。

【図１４】マスク転写方式を示す説明図。

【符号の説明】

１，６５ 素子電極 ２ 取り出し電極 ３，５１ 基板 ４，４ａ，４ｂ 有機ＬＢ−Ｐｄ膜 ５ ＰｄＯ微粒子膜 ６ 配線部 ４１ 素子電極 ４２ マスク転写トリミング ５２ 電子放出部形成用薄膜 ５３ 電子放出部 ５４ 電子放出部を含む薄膜 ６１ 下配線 ６２ 上配線 ６３ 層間絶縁層 ６４ 素子膜 ７１，１１０，１２４ 電子源基板 ７２ Ｘ方向配線 ７３ Ｙ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 ８８ 外囲器 ９１ 黒色導電材 ９２ 蛍光体 １０１ 画像表示パネル 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 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の空孔 １２２，１２３ 容器外端子 １３１ ＹＡＧレーザービーム １３２，１４３ 対物レンズ １３３，１４４ 電子源形成用薄膜 １３４，１４５ ＸＹステージ １４１ エキシマレーザー １４２ 露光用マスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 9/02 H05K 3/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子放出素子が走査側配線と信号側配線
   の直交する位置に対応するように配置され、且つ該配線
   の一組又は複数組を順次選択することにより、該電子放
   出素子に通電がなされる構成の単純マトリクス方式によ
   る画像形成装置の作製方法において、 （ａ）電子放出素子の素子電極を形成する工程、 （ｂ）素子電極を形成した部分に電子放出部形成用薄膜
   を形成する工程、 （ｃ）レーザを用いて前記電子放出部形成用薄膜を各電
   子放出素子毎に分割・孤立化させる工程、 （ｄ）前記走査側配線、信号配線及び、それらを絶縁す
   る絶縁層を形成し、単純マトリクス構成を形成する工
   程、 の各工程を有し且つ該各工程を、前記（ａ）〜（ｄ）の
   順に行うことを特徴とする、画像形成装置の作製方法。
2. 【請求項２】 前記電子放出部形成用薄膜を形成する工
   程（ｂ）が、有機パラジウム錯体を含む有機物を堆積さ
   せる工程、前記堆積させた有機パラジウム錯体を無機化
   する工程、及び引き続き加熱焼成を行う工程から成るも
   のである、請求項１記載の画像形成装置の作製方法。