JP2733452B2

JP2733452B2 - 電子放出素子、電子源、画像形成装置の製造方法

Info

Publication number: JP2733452B2
Application number: JP31327694A
Authority: JP
Inventors: 貴裕堀口; 正人山野辺
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-12-16
Filing date: 1994-12-16
Publication date: 1998-03-30
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: JPH08171849A

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、電子源
ならびにそれを用いた画像形成装置に関わり、とくに電
子放出素子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、熱陰極素子
と冷陰極素子の２種類が知られている。冷陰極素子には
電界放出型、金属／絶縁層／金属型や表面伝導型電子放
出素子等がある。

【０００３】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。そ
の典型的な構成としては、絶縁性基板上に一対の素子電
極を設け、該一対の素子電極を連絡するように金属酸化
物などからなる導電性の薄膜を成膜し、該導電性薄膜を
フォーミングと呼ばれる通電処理により局所的に変形な
いし変質させ、電子放出部を形成したものである。

【０００４】この表面伝導型電子放出素子は、ある電圧
（閾値電圧）以上の素子電圧を印加することにより急激
に放出電流が増加し、一方、上記閾値電圧未満では放出
電流はほとんど検出されない素子である。表面伝導型電
子放出素子の放出電流は、素子電圧で制御でき、又、放
出電荷は素子電圧の印加時間により制御できる。さら
に、この表面伝導型電子放出素子を複数個配置してなる
電子源と、該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を組み合わせることにより、種々
の表示装置が構成されるが、大画面の装置でも比較的容
易に製造でき、且つ表示品位に優れた自発光型表示装置
であるため、ＣＲＴに替わる画像形成装置として期待さ
れている。

【０００５】上記導電性薄膜の材料としては、金属酸化
物の他、金属やカーボンをはじめとし、多くのものが使
用可能である。これらの内、金属酸化物を用いる場合の
製造方法として、有機金属化合物からなる薄膜を形成
後、これを大気中で加熱焼成して、金属酸化物薄膜とす
る方法があるが、この方法は、他の薄膜形成技術と比較
して、生産技術的な利点が大きいことなどから、研究が
進められている。

【０００６】なお、本明細書においては、「金属酸化物
薄膜」とは、構成材料として金属酸化物の他に一部分金
属を含む場合もある。

【０００７】上記導電性薄膜を所望の形状に形成するに
は、パターニングを行う必要がある。このパターニング
工程に関し、従来、用いられている手法の一つは、導電
性薄膜となるべき初期薄膜の上に、フォトレジストなど
で所望の形状のマスクを形成し、不要な部分をエッチン
グして除去する方法である。図１７を用いて、この方法
を以下に説明する。

【０００８】工程（ａ）：基板１上に素子電極４、５を
形成する。

【０００９】工程（ｂ）：導電性薄膜となるべき初期薄
膜２０１を形成する。典型的な例としては、真空蒸着
法、スパッタリング法などにより、金属膜を形成する。

【００１０】工程（ｃ）：フォトレジスト２０２層を塗
布する。

【００１１】工程（ｄ）：所望のパターンに露光・現像
し、レジストパターン２０３を形成する。

【００１２】工程（ｅ）：ウェットエッチングにより、
初期薄膜の内、上記レジストマスクに被われていない部
分を除去する。エッチャントとしては、硝酸などを用い
る。この際、素子電極が侵されないよう、電極材料とエ
ッチャントを適宜選ばなければならない。

【００１３】工程（ｆ）：レジストマスクを除去する
と、導電性薄膜２０４が形成される。

【００１４】以上の方法は良く用いられるが、後述する
ように使用できない場合もある。この場合用いられる方
法の一つに、「リフトオフ法」と呼ばれるものがある。
上述の表面伝導型電子放出素子の製造に用いられるリフ
トオフ法の一例を図１６を用いて説明する。

【００１５】工程（ａ）：基板１上に素子電極４、５を
形成する。

【００１６】工程（ｂ）：この上にＣｒなどの金属膜を
形成する。

【００１７】工程（ｃ）：レジストを塗布する。

【００１８】工程（ｄ）：所望のパターンを有するフォ
トマスクを用いて、露光する。

【００１９】工程（ｅ）：レジストを現像する。

【００２０】工程（ｆ）：エッチャントにより、レジス
トのない部分のＣｒをエッチングして除去する。

【００２１】工程（ｇ）：レジストを除去しＣｒマスク
を完成する。

【００２２】工程（ｈ）：有機金属化合物の溶液を塗布
し有機金属化合物からなる薄膜６を形成する。

【００２３】工程（ｉ）：加熱焼成し、有機金属化合物
からなる薄膜を、金属酸化物薄膜とする。前にも述べた
が、ここで言う金属酸化物薄膜は、金属酸化物の他、一
部分に金属などを含む場合もある。焼成条件は、有機金
属化合物の種類により適宜定める。例えば、酢酸パラジ
ウム塩とアミンの錯体を用いる場合は、大気中、約３０
０℃、十数分が典型的な条件である。

【００２４】工程（ｊ）：残りのＣｒマスクをリフトオ
フし、金属酸化物薄膜の不要部分を除去し、所望の形状
の金属酸化物からなる導電性薄膜３を形成する。

【００２５】工程（ｋ）：前述のフォーミング処理を行
い、該薄膜３に電子放出部２を形成する。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
製造方法には、以下に示すようないくつかの問題があっ
た。

【００２７】上述のエッチングによるパターニングを行
う場合、有機金属化合物薄膜を、適当な条件で熱分解
し、金属薄膜とした後、レジストを塗布してそれ以降の
工程を行うことになる。しかし、この様にして形成され
た金属薄膜は、基板や電極への付着力が弱く、すぐには
がれてしまい、以降の工程を進めることが出来ない。

【００２８】この付着力の弱さを解決する方法として、
有機金属化合物薄膜を、金属薄膜にするのではなく、酸
化雰囲気中で適当な温度で熱処理することにより、金属
酸化物薄膜とする方法が考えられる。しかしながら、金
属酸化物薄膜の場合は普通、用いるエッチャント、例え
ば硝酸など、ではエッチングが難しい。そのため、上述
のような、リフトオフ法が用いられる。なお、リフトオ
フ用のマスクとして、Ｃｒなどの金属膜を用いている
が、これは上述のように有機金属化合物薄膜を熱処理す
る必要があるため、フォトレジストをそのままマスクと
して用いたのでは、熱処理の温度に耐えられないためで
ある。

【００２９】この方法では、上記のように非常に多くの
工程を経るため、最終的な素子の歩留まりが低下しやす
い。特に多数の電子放出素子を配置した電子源を用い、
画像形成装置などに用いる場合、機能しない素子がある
と画像の欠陥となって現れるため、すべての素子が適切
に機能しなければならない。従って、素子製造上の歩留
まりの低さは致命的な問題となる。このため、歩留まり
の向上が求められているが、工程の数を減らすことは有
力な方法の一つである。

【００３０】加えてＣｒなどの金属膜を形成するために
は、真空蒸着装置やスパッタ装置などの真空装置が必要
であり、製造装置が高価になるだけでなく、多数の表面
伝導型電子放出素子を配列し、大面積のマルチ電子源を
製造するには、その大きさに限界があり、特に塗布法に
よる有機金属薄膜の形成を用いた場合の「大面積プロセ
スに適する。」という利点を十分に生かすことが出来な
い。またリフトオフ法を大面積を加工するプロセスに適
用した場合、膜のはがれや、再付着など工程上のトラブ
ルが生じやすい事も問題であった。

【００３１】この様な事情から、工程数の少ないプロセ
ス、さらには真空装置を用いないプロセスの開発が必要
とされている。

【００３２】本発明の目的は、とりわけ、大面積のマル
チ電子源の製造にとって好適であり、コストの大幅な減
少と、製造工程に要する時間の短縮がはかれる電子放出
素子、電子源さらには画像形成装置の製造方法を提供す
ることである。

【００３３】更に本発明の目的は、製造工程数を大幅に
減少することにより、素子不良の発生を抑制して、特
に、多数の電子放出素子を用いる画像形成装置における
画像欠陥の発生を防止することである。

【００３４】

【課題を解決するための手段】本発明は、電極間に、電
子放出部を含む導電性膜を有する電子放出素子の製造方
法において、有機金属化合物からなる薄膜に紫外線を選
択的に照射して、該薄膜の一部の該有機金属化合物の金
属と有機成分との結合を切断することにより、該薄膜に
化学的状態の違いに基づくパターンを形成する工程と、
該薄膜の該化学的状態の違いに基づき、該薄膜の一部を
選択的に除去する工程とを含む、導電性膜の形成工程を
有することを特徴とする電子放出素子の製造方法及び、
前記電子放出素子の製造方法を含む電子源並びに画像形
成製造方法である。

【００３５】以下に本発明を具体的に説明する。

【００３６】本発明の製造方法における基本的な工程
は、図１に示すようなものである。即ち、以下に図１を
用いて説明するならば、（ａ）絶縁性基板１上に対向する素子電極４、５を形成
する。

【００３７】基板の材質としては、例えば、石英ガラ
ス、Ｎａなどの不純物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などによりＳｉＯ₂を積層
した積層体、アルミナなどのセラミックスなどがあげら
れる。

【００３８】素子電極としては、一般的な導電材料が用
いられ、たとえばＮｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、
Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄなどの金属、あるいは合金、Ｐ
ｄ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ₂、Ｐｄ−Ａｇなどの金属ある
いは金属酸化物とガラスなどから構成される印刷導体、
Ｉｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂などの透明導電体、およびポリシリ
コンなどの半導体材料から適宜選択される。

【００３９】（ｂ）後の（ｅ）工程において、電子放出
部が形成される導電性膜を形成するための、有機金属化
合物薄膜６を形成する。

【００４０】上記導電性膜を構成する主な材料は、たと
えばＲｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓ
ｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂなどの金属の酸化物である。該導電
性膜に先立って形成される有機金属化合物薄膜６は、上
記金属元素を含む有機金属化合物、例えばアルコキシ
ド、キレート化合物、錯塩、有機酸塩、及び炭素−金属
結合をもつ有機化合物、により形成される。

【００４１】基板１への有機金属化合物の塗布は、該有
機金属化合物を溶媒に溶解または分散して溶液とし、た
とえば分散塗布法、ディッピング法、スピンコート法な
どによって行う。上記溶液を作成するのに使用する溶媒
は特に限定されないが、例えば酢酸ブチル、アセトン、
トルエン、ヘキサン、水、エタノールなどが挙げられ
る。

【００４２】（ｃ）上記有機金属化合物薄膜の内、後の
（ｅ）工程において、電子放出部が形成される導電性膜
の部分３′とそれ以外の部分６′とに化学的な状態の違
いを付与する。「化学的状態の違い」とは、本発明にお
いては有機金属化合物の分解の進んだものと分解しない
もの、といった相異なる２種類の状態である。

【００４３】（ｄ）上記有機金属化合物膜、ないしそれ
が変化した膜の内、電子放出部が形成される導電性膜と
なる部分以外を選択的に除去する。除去の方法は、例え
ば有機溶剤による洗浄、あるいは加熱による昇華であ
る。

【００４４】次に、残った薄膜を金属酸化物薄膜とする
為に、該薄膜の酸化処理を行い、電子放出部が形成され
る導電性膜３とする。

【００４５】（ｅ）電極５、６の間に電圧を印加（フォ
ーミング処理）し、該導電性膜３に電子放出部２を形成
する。

【００４６】ここで、前記フォーミング処理の電圧波形
の例を図５に示す。

【００４７】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電圧パルスを連続的に印加
する場合（図５（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５（ｂ））がある。

【００４８】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。図５（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、例えば、Ｔ１を
１μ秒〜１０ｍ秒、Ｔ２を１０μ秒〜１００ｍ秒とし、
波高値（フォーミング時のピーク電圧）を前述した表面
伝導型電子放出素子の形態に応じて適宜選択して、真空
雰囲気下で、数秒から数十分印加する。尚、印加する電
圧波形は、図示される三角波に限定されるものではな
く、矩形波等の所望の波形を用いることができる。

【００４９】次に、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について説明する。図５（ｂ）に
おけるＴ１及びＴ２は図５（ａ）と同様であり、波高値
（フォーミング時のピーク電圧）を、例えば０．１Ｖス
テップ程度づつ増加させ、図５（ａ）の説明と同様の適
当な真空雰囲気下で印加する。

【００５０】尚、パルス間隔Ｔ２中で、導電性膜３を局
所的に破壊、変形もしくは変質させない程度の電圧、例
えば０．１Ｖ程度の電圧で素子電流を測定して抵抗値を
求め、例えば１Ｍオーム以上の抵抗を示した時にフォー
ミングを終了する。

【００５１】更に活性化工程を施すことが好ましい。

【００５２】活性化工程とは、例えば１０^-4〜１０^-5Ｔ
ｏｒｒ程度の真空度で、フォーミング工程での説明と同
様に、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、真空雰囲気中に存在する有機物
質から炭素及び炭素化合物を電子放出部２に堆積させる
ことで、素子電流、放出電流の状態を著しく向上させる
ことができる工程である。この活性化工程は、例えば素
子電流や放出電流を測定しながら行って、例えば放出電
流が飽和した時点で終了するようにすれば効果的である
ので好ましい。また、活性化工程でのパルス波高値は、
好ましくは素子を駆動する際に印加する駆動電圧の波高
値である。

【００５３】尚、上記炭素及び炭素化合物とは、グラフ
ァイト（単結晶及び多結晶の双方を指す）、非晶質カー
ボン（非晶質カーボン及びこれと多結晶グラファイトと
の混合物を指す）である。また、その堆積膜厚は、好ま
しくは５００Å以下、より好ましくは３００Å以下であ
る。

【００５４】このようにして得られる表面伝導型電子放
出素子の基本構成は図２に示される。尚、図２の（ａ）
は平面図、図２の（ｂ）は断面図であり、図１と同じ符
号は、同じ部材を示している。又、このような表面伝導
型電子放出素子の基本特性を以下に説明する。

【００５５】図３は、表面伝導型電子放出素子の電子放
出特性を測定するための測定評価系の一例を示す概略構
成図で、まずこの測定評価系を説明する。

【００５６】図３において、図１、図２と同じ符号は同
じ部材を示す。また、５１は素子に素子電圧Ｖｆを印加
するための電源、５０は素子電極４、５間の導電性薄膜
３を流れる素子電流Ｉｆを測定するための電流計、５４
は電子放出部２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、５３はアノード電極５４に電圧を
印加するための高圧電源、５２は電子放出部２より放出
される放出電流Ｉｅを測定するための電流計、５５は真
空装置、５６は排気ポンプである。

【００５７】表面伝導型電子放出素子及びアノード電極
５４等は真空装置５５内に配置され、この真空装置５５
には不図示の真空計等の必要な機器が具備されていて、
所望の真空下で表面伝導型電子放出素子の測定評価がで
きるようになっている。

【００５８】排気ポンプ５６は、ターボポンプ、ロータ
リーポンプ等からなる通常の高真空装置系と、更にイオ
ンポンプ等からなる超高真空装置系とから構成されてい
る。また、真空装置５５全体及び表面伝導型電子放出素
子の基板１は、ヒーターにより２００℃程度まで加熱で
きるようになっている。

【００５９】尚、特性の測定は、通常上記測定評価系の
アノード電極５４の電圧を１ｋＶ〜１０ｋＶとし、アノ
ード電極５４と表面伝導型電子放出素子の距離Ｈを２〜
８ｍｍとして行う。

【００６０】次に、表面伝導型電子放出素子の基本特性
を述べる。

【００６１】まず、放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと、
素子電圧Ｖｆとの関係の典型的な例を図４に示す。尚、
図４において、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆに比べて著
しく小さいので、任意単位で示されている。

【００６２】図４から明らかなように、表面伝導型電子
放出素子は、放出電流Ｉｅに対する次の３つの特徴的特
性を有する。

【００６３】まず第１に、表面伝導型電子放出素子はあ
る電圧（しきい値電圧と呼ぶ：図中の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が殆ど検
出されない。即ち、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。

【００６４】第２に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに対
して単調増加する特性（ＭＩ特性と呼ぶ）を有するた
め、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御できる。

【００６５】第３に、アノード電極５４（図３参照）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。即ち、アノード電極５４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。

【００６６】放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに対してＭＩ
特性を有すると同時に、素子電流Ｉｆも素子電圧Ｖｆに
対してＭＩ特性を有する場合もある。このような表面伝
導型電子放出素子の特性の例が図４の実線で示す特性で
ある。一方、図４に破線で示すように、素子電流Ｉｆは
素子電圧Ｖｆに対して電圧制御型負性抵抗特性（ＶＣＮ
Ｒ特性と呼ぶ）を示す場合もある。いずれの特性を示す
かは、表面伝導型電子放出素子の製法及び測定時の測定
条件等に依存する。但し、素子電流Ｉｆが素子電圧Ｖｆ
に対してＶＣＮＲ特性を有する表面伝導型電子放出素子
でも、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆに対してＭＩ特性を
有する。

【００６７】本発明では、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆ
に対してＭＩ特性を有する上記表面伝導型電子放出素子
の中でも、放出電流Ｉｅがほぼ一義的に決まる表面伝導
型電子放出素子を用いるものである。また、本発明で用
いる好ましい表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ｉｅ
及び素子電流Ｉｆの両者が素子電圧Ｖｆに対してほぼ一
義的に決まるＭＩ特性を有するものである。

【００６８】ここで放出電流Ｉｅが一義的に決まると
は、ある素子電圧Ｖｆを印加して放出電流Ｉｅが飽和し
たときのＩｅ−Ｖｆ特性と、この素子電圧Ｖｆとは波高
値（又はパルス幅）が異なる素子電圧Ｖｆ′を印加して
放出電流Ｉｅ′が飽和したときのＩｅ′−Ｖｆ′特性と
が殆ど変動しないことをいう。

【００６９】放出電流Ｉｅがほぼ一義的に決まる、本発
明に用いられる上記表面伝導型電子放出素子は、フォー
ミング工程及び活性化工程を終了した後に、安定化工程
と呼ぶ処理を施すことで得ることができる。

【００７０】安定化工程では、フォーミング工程及び活
性化工程での処理を経た表面伝導型電子放出素子を、フ
ォーミング工程及び活性化工程の真空度より高い真空度
の真空雰囲気下で保持し、好ましくは動作駆動する。ま
た、好ましくは、この高い真空度の真空雰囲気下で、８
０℃〜１５０℃の加熱を施した後動作駆動する。

【００７１】上記フォーミング工程及び活性化工程の真
空度より高い真空度とは、例えば約１０^-6ｔｏｒｒ以上
の真空度であり、好ましくは１０^-7ｔｏｒｒ以上の真空
度、より好ましくは１０^-8ｔｏｒｒ以上の超高真空系で
あり、炭素及び炭素化合物が新たにほぼ堆積しない真空
度である。

【００７２】即ち、表面伝導型電子放出素子を上記真空
雰囲気中に保持してしまうことにより、これ以上の炭素
及び炭素化合物の堆積を抑制することが可能となり、こ
れによって放出電流Ｉｅが安定して、素子電圧Ｖｆに対
する放出電流Ｉｅがほぼ一義的に決まる表面伝導型電子
放出素子とすることができる。即ち、安定化工程によっ
て、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに対してＭＩ特性を有
する表面伝導型電子放出素子は、同時に素子電圧Ｖｆに
対する放出電流Ｉｅがほぼ一義的に決まる表面伝導型電
子放出素子とすることができる。また、素子電流Ｉｆも
安定するので、素子電流Ｉｆも素子電圧Ｖｆに対してＭ
Ｉ特性を有する表面伝導型電子放出素子は、素子電圧Ｖ
ｆに対する素子電流Ｉｆの増加もほぼ一義的に決まる表
面伝導型電子放出素子とすることができる。

【００７３】以下に、本発明の好ましい実施態様につい
て述べる。

【００７４】本実施態様は、上記電子放出部が形成され
る導電性膜を形成する工程が、有機金属化合物薄膜を形
成する工程と、該有機金属化合物薄膜の、電子放出部を
含む薄膜となる部分に紫外線を照射し、該有機金属化合
物の中心金属と有機成分とを分解させる工程と、上記有
機金属化合物の昇華温度以上、分解温度以下の温度に保
持して、有機金属化合物及び、分解された有機成分を昇
華させ取り除く工程あるいは有機溶剤に浸漬して取り除
く工程と、残った金属成分を焼成し、金属酸化物とする
工程を有するものである。

【００７５】図２に示した構成の表面伝導型電子放出素
子を例に、図６の製造工程図に基づいて本実施態様を説
明する。なお、以下に示す工程（ａ）〜（ｆ）は、図の
（ａ）〜（ｆ）に対応する。

【００７６】工程（ａ）：基板１を洗剤、純水及び有機
溶剤などで十分に洗浄した後、真空蒸着法ないしスパッ
タ法とフォトリソグラフィーが術により、あるいは、印
刷法などにより、基板１上に素子電極４、５を形成す
る。

【００７７】工程（ｂ）：素子電極４、５を形成した基
板１上に有機金属化合物膜６を塗布法により形成する。

【００７８】なお、有機金属化合物は、前述の電子放出
部が形成される導電性薄膜の構成材料の金属元素を主元
素とする有機化合物であり、例えば、アルコキシレー
ト、キレート化合物、錯塩、有機酸塩、及び炭素−金属
結合を持つ有機化合物である。

【００７９】基板１上への有機金属化合物の塗布は、上
記の有機金属化合物を溶媒に溶解または分散して溶液と
し、その溶液を塗布法、分散塗布法、ディッピング法、
スピンナー法等によって行うことができる。上記溶液を
作成するのに使用する溶媒は特に限定されないが、例え
ば酢酸ブチル、アセトン、トルエン、ヘキサン、水、エ
タノール等が挙げられる。

【００８０】工程（ｃ）：有機金属化合物薄膜６の内、
電子放出部が形成される導電性膜となる部分３５に紫外
線を照射する。具体的には、紫外線レーザー３７のビー
ムを光学系３８により絞り込んで、素子上を走査し、レ
ーザーのオン・オフと走査を同期させることにより所望
の部分のみに照射する、あるいは低圧水銀ランプなどを
用い、フォトマスクを使用して、所望の部分のみ紫外線
を照射する。これにより、有機金属化合物に含まれる中
心金属と有機成分が分解され、紫外線の照射されない部
分３６と化学的な差異が形成される。

【００８１】工程（ｄ）：上記有機金属化合物の昇華温
度より高く、分解温度より低い温度で保持し、紫外線を
照射されなかった有機金属化合物薄膜を選択的に昇華さ
せ除去する。これは、上記の化学的な差異のため、紫外
線を照射された部分の昇華温度が変化したために可能に
なったものである。あるいは、有機溶剤に浸漬して有機
金属化合物と分解した有機成分を除去する。これにより
電子放出部が形成される導電性膜となる部分３５のみが
残る。

【００８２】工程（ｅ）：加熱装置３４により、上記金
属成分の酸化温度以上に昇温、加熱焼成し、金属酸化物
よりなる電子放出部が形成される導電性膜３を形成す
る。

【００８３】工程（ｆ）：フォーミングを行い該導電性
膜３に電子放出部２を形成する。この後好ましくは活性
化工程を行う。

【００８４】又、本発明の別の実施態様として、上記の
方法により作製される電子放出素子を複数搭載した基板
を電子源として用いる画像形成装置について説明する。

【００８５】図７は、本発明の一例である複数の電子放
出素子を単純マトリクス配線して構成した電子源の例の
概略図であり、７１はガラス基板等からなる絶縁性基板
であり、その大きさ及び厚みは、絶縁性基板７１に設置
される電子放出素子の個数及び個々の素子の設計上の形
状、及び電子源の使用時に容器の一部を構成する場合に
は、その容器を真空に保持するための条件等に依存して
適宜設定される。

【００８６】ｍ本のＸ方向配線７２は、ＤＸ１、ＤＸ
２、・・・ＤＸｍからなり、絶縁性基板７１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なり、多数の電子放出素子に
できるだけ均等な電圧が供給される様に、材料、膜厚、
配線巾が設定される。Ｙ方向配線７３は、ＤＹ１、ＤＹ
２、・・・ＤＹｎのｎ本の配線からなり、Ｘ方向配線７
２と同様に、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なり、多数
の電子放出素子にできるだけ均等な電圧が供給される様
に、材料、膜厚、配線巾が設定される。これらｍ本のＸ
方向配線７２とｎ本のＹ方向配線７３間は、不図示の層
間絶縁層で電気的に分離されて、マトリックス配線を構
成する。尚、このｍ、ｎは、共に正の整数である。不図
示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等
で形成されたＳｉＯ₂等である。

【００８７】更に、電子放出素子７４の対向する素子電
極（不図示）が、ｍ本のＸ方向配線７２とｎ本のＹ方向
配線７３に、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なる結線７５によって電気的に
接続されている。

【００８８】上記複数の電子放出素子７４は、先述した
本発明の製造方法により絶縁性基板７１上に同時にある
いは連続して形成されたものである。

【００８９】また、前記Ｘ方向配線７２には、Ｘ方向に
配列する電子放出素子７４の行を任意に走査するための
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。

【００９０】一方、Ｙ方向配線７３には、Ｙ方向に配列
する電子放出素子７４の各列を任意に変調するための変
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。

【００９１】さらに、各電子放出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。尚、上記の例の電子
源は、多数の電子放出素子を単純マトリックス状に配置
したが、本発明はこれに限るものでなく、例えば平行に
配設された配線間に複数の電子源をはしご状に設けたも
のであってもよい。

【００９２】以上のようにして作製した複数の電子放出
素子が配列された電子源（単純マトリックス配列を例と
する。）を用いた画像形成装置について図８と図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は該画像形成装置に用いられる蛍光膜のパター
ンである。８１は上述のようにして電子放出素子を作製
した電子源基板、８２は電子源８１基板を固定したリア
プレート、９０はガラス基板８７の内面の蛍光膜８８と
メタルバック８９等が形成されたフェースプレート、８
３は支持枠であり、リアプレート８２及びフェースプレ
ート９０をフリットガラス等で封着して、外囲器９１を
構成する。

【００９３】外囲器９１は上述の如く、フェースプレー
ト９０、支持枠８３、リアプレート８２で構成したが、
リアプレート８２は主に電子源基板８１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８２は不要であ
り、電子源基板８１に直接支持枠８３を封着し、フェー
スプレート９０、支持枠８３、電子源基板８１にて外囲
器９１を構成しても良い。

【００９４】蛍光膜８８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、図９に示
される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９
２と蛍光体９３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９３間の塗り
分け部を黒くすることで混色を目立たなくすることと、
蛍光膜８８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
材料であれば適用できる。

【００９５】ガラス基板８７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。

【００９６】また、蛍光膜８８の内面側には通常メタル
バック８９が設けられる。メタルバックの目的は、蛍光
体の蛍光のうち内面側への光をフェースプレート９０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Ａ１を真空蒸着等で
堆積することで作製できる。フェースプレート９０に
は、更に蛍光膜８８の導電性を高めるため、蛍光膜８８
の外面側に透明電極（不図示）を設けてもよい。

【００９７】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いけないた
め、十分な位置合わせを行う必要がある。

【００９８】尚、電子放出素子の製造方法において先述
したフォーミング工程、及び活性化工程は、外囲器９１
内を不図示の排気管を通じて排気した後に行われる場合
もある。この場合、容器外端子Ｄ０ｘ１〜Ｄ０ｘｍと、
Ｄ０ｙ１〜Ｄ０ｙｎを通じ、対向する素子電極間に電圧
を印加し、フォーミングを行い、つづいて、活性化を行
う。

【００９９】この後、安定化工程を行っても良い。安定
化工程は、外囲器９１をオイルフリーの排気装置により
排気しながら８０〜１５０℃に加熱して、電子放出素子
を駆動するものである。これにより、炭素及び炭素化合
物の堆積を抑制し、放出電流Ｉｅが安定して、素子電圧
Ｖｆに対する放出電流Ｉｅの値がほぼ一義的に決まるよ
うになる。また、素子電流ＩｅもＶｆにたいしてＭＩ特
性を有しＶｆに対してほぼ一義的に決まるようになる。

【０１００】以上の工程の後、外囲器９１の封止が行わ
れる。また、外囲器９１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９
１の封止を行う直前あるいは封止後に、抵抗加熱あるい
は高周波加熱により、外囲器９１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が主成分であり、該蒸
着膜の吸収作用により例えば１×１０^-7Ｔｏｒｒの真空
度を維持するものである。

【０１０１】以上のようにして完成した本発明に係る画
像形成装置において、各電子放出素子には、容器外端子
Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍとＤｏｙ１ないし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８９、あるいは透明電極
（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８８に衝突させ、励起・発光させること
で画像を表示するものである。

【０１０２】以上述べた構成は、画像表示等に用いられ
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
限定されるものではなく、画像形成装置の用途に適する
ように適宜選択する。

【０１０３】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
の発光ダイ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
とで、ライン状発光源だけでなく、２次元状の発光源と
しても応用できる。

【０１０４】又、更に本発明の別の実施態様について述
べる。本実施態様は、複数の表面伝導型電子放出素子を
基板上に配置し、梯子型配線により結線した電子源を用
いた画像形成装置の一例である。図１０及び図１１を用
いて説明する。

【０１０５】図１０において、８１は基板、７４は表面
伝導型電子放出素子、３０４は表面伝導型電子放出素子
７４を接続する共通配線で１０本設けられており、各々
外部端子Ｄ１〜Ｄ１０を有している。

【０１０６】表面伝導型電子放出素子７４は、基板８１
上に並列に複数個配置されている。これを素子行と呼
ぶ。そしてこの素子行が複数行配置されて電子源を構成
している。

【０１０７】各素子行の共通配線３０４（例えば外部端
子Ｄ１とＤ２の共通配線３０４）間に適宜の駆動電圧を
印加することで、各素子行を独立に駆動することが可能
である。即ち、電子ビームを放出させたい素子行にはし
きい値電圧を超える電圧を印加し、電子ビームを放出さ
せたくない素子行にはしきい値電圧以下の電圧を印加す
るようにすればよい。このような駆動電圧の印加は、各
素子行間に位置する共通配線Ｄ２〜Ｄ９について、夫々
相隣接する共通配線３０４、即ち夫々相隣接する外部端
子Ｄ２とＤ３、Ｄ４とＤ５、Ｄ６とＤ７、Ｄ８とＤ９の
共通配線３０４を一体の同一配線としても行うことがで
きる。

【０１０８】図１１は、本発明の電子源の他の例であ
る。上記梯型配置の電子源を備えた表示パネルの構造を
示す図である。

【０１０９】図１１中３０２はグリッド電極、３０３は
電子が通過するための開口、Ｄ１〜Ｄｍは各表面伝導型
電子放出素子に電圧を印加するための外部端子、Ｇ１〜
Ｇｎはグリッド電極３０２に接続された外部端子であ
る。また、各素子行間の共通配線３０４は一体の同一配
線として基板８１上に形成されている。

【０１１０】尚、図１１において図８と同じ符号は同じ
部材を示すものであり、図８に示される単純マトリクス
配置の電子源を用いた表示パネルとの大きな違いは、基
板８１とフェースプレート９０の間にグリッド電極３０
２を備えている点である。

【０１１１】基板８１とフェースプレート９０の間に
は、上記のようにグリッド電極３０２が設けられてい
る。このグリッド電極３０２は、表面伝導型電子放出素
子７４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、梯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に、各
表面伝導型電子放出素子７４に対応して１個ずつ円形の
開口３０３を設けたものとなっている。

【０１１２】グリッド電極３０２の形状や配置位置は、
必ずしも図１１に示すようなものでなければならないも
のではなく、開口３０３をメッシュ状に多数設けること
もあり、またグリッド電極３０２を、例えば表面伝導型
電子放出素子７４の周囲や近傍に設けてもよい。

【０１１３】外部端子Ｄ１〜Ｄｍ及びＧ１〜Ｇｎは不図
示の駆動回路に接続されている。そして、素子行を１列
ずつ順次駆動（走査）して行くのと同期してグリッド電
極３０２の列に画像１ライン分の変調信号を印加するこ
とにより、各電子ビームの蛍光膜への照射を制御し、画
像を１ラインずつ表示することができる。

【０１１４】

【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明を更に詳述す
る。

【０１１５】（実施例１）本実施例においては、図２に
示した表面伝導型電子放出素子を作成した。図２（ａ）
は表面伝導型電子放出素子の平面図、図２（ｂ）は断面
図を示している。なお、図中のＷは電子放出部を含む導
電性薄膜３の幅、Ｌは素子電極４、５間の間隔、Ｗ１は
素子電極の幅、ｄは素子電極の厚さを表している。

【０１１６】図１を用いて、本実施例の表面伝導型電子
放出素子の製造方法を述べる。尚、以下の工程ａ〜ｅは
図１の（ａ）〜（ｅ）に対応する。

【０１１７】工程ａ：基板１として石英基板を用い、こ
れを有機溶剤により充分に洗浄後、該基板１上に、所望
の電極形状開口を有するパターンをホトレジスト（ＲＤ
−２０００Ｎ−４１・日立化成社製）で形成し、真空蒸
着法により、厚さ５０ÅのＴｉ、厚さ３００ÅのＰｔを
順次堆積した。その後、リフトオフ法により、素子電極
間隔Ｌが３μｍ、幅Ｗ１が３００μｍの素子電極４、５
を形成した。

【０１１８】工程ｂ：酢酸パラジウム塩とアミンからな
る化合物を酢酸ブチルに溶かした溶液を、スピンナーに
より塗布、乾燥させ、有機パラジウム化合物膜６を形成
した。

【０１１９】工程ｃ：上記、有機パラジウム化合物膜６
に、所望のパターンの開口を有する露光マスクを被せ
て、紫外線を照射した。照射は市販のＵＶオゾンアッシ
ング装置（ＳｅｍｃｏＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ
製、ＵＶ−３００）を用い、オゾン雰囲気下で紫外線を
２時間照射した。

【０１２０】この段階で、紫外線照射を受けた部分３′
は、有機パラジウム化合物のほとんどが分解反応を起こ
し、有機成分とパラジウムの結合が切れた状態になって
おり、照射を受けない部分６′が依然としてもとの有機
パラジウム化合物であって、互いに化学的な状態が異な
っている。

【０１２１】工程ｄ：素子を大気中で１２０℃に保持す
る。これにより、紫外線を照射されなかった部分の有機
パラジウム化合物は昇華し、基板から除去される。紫外
線を照射された部分も、分解した有機成分は昇華して除
去されるが、Ｐｄは残り、パターニングが完了する。

【０１２２】つづいて、温度を３００℃に上昇し、１０
分間保持する。これにより、残った膜はＰｄＯになり、
電子放出部形成用の導電性膜３が形成される。

【０１２３】工程ｅ：次に、フォーミング処理を行い、
該導電性膜３に、電子放出部２を形成する。

【０１２４】つづいて特性を測定した。結果、素子電圧
１４Ｖで、素子電流Ｉｆ＝２．２ｍＡ、放出電流Ｉｅ＝
１．１μＡ、電子放出効率η＝０．０５％であった。

【０１２５】（実施例２）本実施例においては、図２の
表面伝導型電子放出素子を別の方法にて作成した。図６
（ａ）〜（ｆ）の工程図を参照しつつ、この方法を説明
する。

【０１２６】工程（ａ）：実施例１と同様にして、石英
基板１上に素子電極４、５を作成した。ただし、電極の
材質は、Ｔｉ５０Å、Ｐｔ３００Åの積層膜である。

【０１２７】工程（ｂ）：酢酸パラジウム塩とアミンか
らなる化合物を酢酸ブチルに溶かした溶液を、スピンナ
ーにより塗布、乾燥し、有機パラジウム化合物膜６を形
成した。

【０１２８】工程（ｃ）：上記、有機パラジウム化合物
膜６に、ｎ２レーザー（波長３３７．１ｎｍ；日本分光
工業（株）製）３７により紫外線を照射した。ビームの
スポット径は、集束レンズ３８により２μｍに絞り、レ
ーザービームを走査する。走査とレーザー出力のオン−
オフを同期させて、所望の部分にのみ紫外線を照射し
た。

【０１２９】この段階で、紫外線照射を受けた部分３５
は、有機パラジウム化合物のほとんどが分解反応を起こ
し、有機成分とパラジウムの結合が切れた状態になって
おり、照射を受けない部分３６がいぜんとして有機パラ
ジウム化合物のままであるのと比べ、化学的な状態が異
なっている。

【０１３０】工程（ｄ）：加熱装置３４により、素子を
大気中で１００℃に保持する。これにより、紫外線を照
射された部分の、分解した有機成分は昇華して除去され
るが、Ｐｄは残り、照射されなかった部分の有機パラジ
ウム化合物は、この温度では十分昇華せず残る。

【０１３１】さらに素子を酢酸ブチルに浸漬し、有機パ
ラジウム化合物を溶解して除去する。分解されたＰｄ
は、基板に残り、パターニングが完了する。

【０１３２】工程（ｅ）：つづいて、大気中３００度で
１５分間焼成する。これにより、残ったＰｄはＰｄＯに
なり、電子放出部形成用の導電性膜３が形成される。

【０１３３】工程（ｆ）：実施例１と同様にフォーミン
グ処理を行い、該導電性膜３に、電子放出部２を形成す
る。

【０１３４】つづいて特性を測定した。結果、素子電圧
１４Ｖで、素子電流Ｉｆ＝３．０ｍＡ、放出電流Ｉｅ＝
１．５μＡ、電子放出効率η＝０．０５％であった。

【０１３５】（実施例３）本実施例では、表面伝導型電
子放出素子を基板上に多数配置した電子源、及びこの電
子源と画像形成部材などにより構成される画像形成装置
を作成した。この方法を説明する。

【０１３６】本実施例では、電子放出素子を行列上に配
列してなる、図７に示したような電子源を具備した、図
８に示したような画像形成装置を作成した例を説明す
る。

【０１３７】電子源の一部の平面図を図１２に示す。ま
た図中のＡ−Ａ′断面図を図１３に示す。図１４は工程
を示す図である。

【０１３８】図７、図１２、図１３、図１４で、同じ符
号で示したものは、同じものを示す。ここで７１はＸ方
向配線（下配線とも呼ぶ）、７３はＹ方向配線（上配線
とも言う）、３は電子放出部を含む薄膜、４、５は素子
電極、１９４は層間絶縁層、１９５は素子電極４と下配
線７２との電気的接続のためのコンタクトホールであ
る。

【０１３９】まず、電子源の製造方法を図１４により工
程順に従って具体的に説明する。尚、以下の工程ａ〜ｈ
は、図１４の（ａ）〜（ｈ）に対応する。

【０１４０】工程ａ：清浄化した青板ガラスからなる基
板１上に、真空蒸着により厚さ５０ÅのＣｒ、厚さ６０
００ÅのＡｕを順次積層した後、フォトレジスト（ＡＺ
１３７０ヘキスト社製）をスピンナーにより回転塗布、
ベークした後、フォトマスク像を露光、現像して、下配
線７２のレジストパターンを形成し、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜
をウェットエッチングして、所望の形状の下配線７２を
形成する。

【０１４１】工程ｂ：次に、厚さ０．１μｍのシリコン
酸化膜からなる層間絶縁層１９４をＲＦスパッタ法によ
り堆積する。

【０１４２】工程ｃ：工程ｂで堆積したシリコン酸化膜
にコンタクトホール１９５を形成するためのフォトレジ
ストパターンを作り、これをマスクとして層間絶縁層１
９４をエッチングしてコンタクトホール１９５を形成す
る。エッチングはＣＦ₄とＨ₂ガスを用いた（Ｒｅａｃｔ
ｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）法によった。

【０１４３】工程ｄ：その後、素子電極と素子電極間ギ
ャップとなるべきパターンをフォトレジスト（ＲＤ−２
０００Ｎ−４１日立化成社製）で形成し、真空蒸着法に
より厚さ５０ÅのＴｉ、厚さ１０００ÅのＮｉを順次堆
積した。フォトレジストパターンを有機溶剤で溶解し、
Ｎｉ／Ｔｉ堆積膜をリフトオフし、素子電極間隔Ｌ１は
３μｍとし、素子電極の幅Ｗ１を３００μｍ、を有する
素子電極５、６を形成した。

【０１４４】工程ｅ：素子電極４、５の上に上配線７３
のフォトレジストパターンを形成した後、厚さ５０Åの
Ｔｉ、厚さ５０００ÅのＡｕを順次真空蒸着により堆積
し、リフトオフにより不要の部分を除去して、所望の形
状の上配線７３を形成した。

【０１４５】工程ｆ〜ｇ：本実施例における本工程は、
実施例２の工程ｂ−ｅと同様に行われ、各素子電極４、
５間に、電子放出部形成用の導電性膜３を形成した。

【０１４６】工程ｈ：全面にレジストを塗布し、マスク
を用いて露光の後現像し、コンタクトホール１９５部分
のみレジストを除去する。この後、真空蒸着により厚さ
５０ÅのＴｉ、厚さ５０００ÅのＡｕを順次堆積した。
リフトオフにより不要な部分を除去することによりコン
タクトホール１９５を埋め込んだ。

【０１４７】以上の工程により、絶縁性基板１上に下配
線７２、層間絶縁層１９４、上配線７３、素子電極４、
５、電子放出部形成用の導電性膜３等を形成した。

【０１４８】以上のようにして作製した未フォーミング
の電子源を用いて表示装置を構成した例を、図８及び図
９を用いて説明する。

【０１４９】まず、未フォーミングの電子源８１をリア
プレート８２に固定した後、電子源８１の５ｍｍ上方
に、フェースプレート９０（ガラス基板８７の内面に画
像形成部材であるところの蛍光膜８８とメタルバック８
９が形成されて構成される。）を支持枠８３を介し配置
し、フェースプレート９０、支持枠８３、リアプレート
８２の接合部にフリットガラスを塗布し、大気中で４０
０℃乃至５００℃で１０分以上焼成することで封着した
（図８参照）。また、リアプレート８２への電子源８１
の固定もフリットガラスで行った。

【０１５０】画像形成部材であるところの蛍光膜８８
は、モノクロームの場合は蛍光体のみから成るが、本実
施例では蛍光体はストライプ形状（図９参照）を採用
し、蛍光膜８８を作製した。ブラックストライプの材料
として、通常よく用いられている黒鉛を主成分とする材
料を用いた。ガラス基板８７に蛍光体を塗布する方法は
スラリー法を用いた。

【０１５１】また、蛍光膜８８の内面側に設けられるメ
タルバック８９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Ａ１を真空蒸着することで作製した。フェースプ
レート９０には、更に蛍光膜８８の導電性を高めるた
め、蛍光膜８８の外面側に透明電極が設けられる場合も
あるが、本実施例では、メタルバックのみで十分な導電
性が得られたので省略した。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
てはいけないため、十分な位置合わせを行った。

【０１５２】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（不図示）を通じ真空ポンプにて排気
し、十分な真空度に達した後、容器外端子Ｄｏｘ１ない
しＤｏｘｍとＤｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ実施例１に
示した要領で素子電極間に電圧を印加し、前述の通電処
理（フォーミング処理）を行い、電子放出部を形成し電
子放出素子を作製した。

【０１５３】引き続き活性化処理を行った。活性化処理
は、各素子に１４Ｖの矩形波パルスを印加して行った。
パルス間隔は１０ｍ秒、パルス幅は１００μ秒、パルス
印加は同じ列に属する素子について同時に行い、パルス
印加時間は、各列毎３０分である。

【０１５４】これにつづき、安定化処理を行った。安定
化処理は、排気装置をオイルフリー雰囲気用のものに変
更し、ガラス容器を加熱して１５０℃に保持しながら、
１０時間駆動した。この後加熱をやめ、室温に戻したと
きの真空度は１×１０^-7ｔｏｒｒ程度であった。電子放
出素子の特性は、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅとも、素
子電圧Ｖｆに対してＭＩ特性を示した。

【０１５５】この後、排気管をガスバーナーで熱して溶
着し、ガラス容器の封止を行った。最後に真空度を維持
するためゲッター処理を行った。

【０１５６】以上のようにして完成した画像表示装置に
おいて、各電子放出素子には、容器外端子Ｄｏｘ１ない
しＤｏｘｍ、Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ、走査信号
及び変調信号を不図示の信号発生手段によりそれぞれ印
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８９に数ｋＶ以上の高圧を印加し、電
子ビームを加速し、蛍光膜８８に衝突させ、励起・発光
させることで画像を表示した。

【０１５７】（実施例４）図１５は、実施例３で作製し
た表示装置（ディスプレイパネル）に、例えばテレビジ
ョン放送をはじめとする種々の画像情報源より提供され
る画像情報を表示できるように構成した画像表示装置の
一例を示すための図である。図中１００はディスプレイ
パネル、１０１はディスプレイパネルの駆動回路、１０
２はディスプレイコントローラ、１０３はマルチプレク
サ、１０４はデコーダ、１０５は入出力インターフェー
ス回路、１０６はＣＰＵ、１０７は画像生成回路、１０
８、１０９及び１１０は画像メモリインターフェース回
路、１１１は画像入力インターフェース回路、１１２及
び１１３はＴＶ信号受信回路、１１４は入力部である。
（尚、本表示装置は、例えばテレビジョン信号のように
映像情報と音声情報の両方を含む信号を受信する場合に
は、当然映像の表示と同時に音声を再生するものである
が、本発明の特徴と直接関係しない音声情報の受信、分
離、再生、処理、記憶などに関する回路やスピーカーな
どについては説明を省略する）。

【０１５８】以下、画像信号の流れに沿って各部を説明
していく。

【０１５９】先ず、ＴＶ信号受信回路１１３は、例えば
電波や空間光通信などのような無線伝送系を用いて伝送
されるＴＶ画像信号を受信するための回路である。受信
するＴＶ信号の方式は特に限られるものではなく、例え
ば、ＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式、ＳＥＣＡＭ方式などの
諸方式でも良い。また、これらよりさらに多数の走査線
よりなるＴＶ信号（例えばＭＵＳＥ方式をはじめとする
いわゆる高品位ＴＶ）は、大面積化や大画素数化に適し
た前記ディスプレイパネルの利点を生かすのに好適な信
号源である。ＴＶ信号受信回路１１３で受信されたＴＶ
信号は、デコーダ１０４に出力される。

【０１６０】また、画像ＴＶ信号受信回路１１２は、例
えば同軸ケーブルや光ファイバーなどのような有線伝送
系を用いて伝送されるＴＶ画像信号を受信するための回
路である。前記ＴＶ信号受信回路１１３と同様に、受信
するＴＶ信号の方式は特に限られるものではなく、また
本回路で受信されたＴＶ信号もデコーダ１０４に出力さ
れる。

【０１６１】また、画像入力インターフェース回路１１
１は、例えばＴＶカメラや画像読取スキャナーなどの画
像入力装置から供給される画像信号を取り込むための回
路で、取り込まれた画像信号はデコーダ１０４に出力さ
れる。

【０１６２】また、画像メモリインターフェース回路１
１０は、ビデオテープレコーダー（以下ＶＴＲと略す）
に記憶されている画像信号を取り込むための回路で、取
り込まれた画像信号はデコーダ１０４に出力される。

【０１６３】また、画像メモリインターフェース回路１
０９は、ビデオディスクに記憶されている画像信号を取
り込むための回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ
１０４に出力される。

【０１６４】また、画像メモリインターフェース回路１
０８は、いわゆる静止画ディスクのように、静止画像デ
ータを記憶している装置から画像信号を取り込むための
回路で、取り込まれた静止画像データはデコーダ１０４
に出力される。

【０１６５】また、入出力インターフェース回路１０５
は、本表示装置と、外部のコンピュータ、コンピュータ
ネットワークもしくはプリンタなどの出力装置とを接続
するための回路である。画像データや文字・図形情報の
入出力を行うのはもちろんのこと、場合によっては本表
示装置の備えるＣＰＵ１０６と外部との間で制御信号や
数値データの入出力などを行うことも可能である。

【０１６６】また、画像生成回路１０７は、前記入出力
インターフェース回路１０５を介して外部から入力され
る画像データや文字・図形情報や、或いはＣＰＵ１０６
より出力される画像データや文字・図形情報に基づき表
示用画像データを生成するための回路である。本回路の
内部には、例えば画像データや文字・図形情報を蓄積す
るための書き換え可能メモリや、文字コードに対応する
画像パターンが記憶されている読み出し専用メモリや、
画像処理を行うためのプロセッサなどをはじめとして画
像の生成に必要な回路が組み込まれている。

【０１６７】本回路により生成された表示用画像データ
は、デコーダ１０４に出力されるが、場合によっては前
記入出力インターフェース回路１０５を介して外部のコ
ンピュータネットワークやプリンターに出力することも
可能である。

【０１６８】また、ＣＰＵ１０６は、主として本表示装
置の動作制御や、表示画像の生成、選択、編集に関わる
作業を行う。

【０１６９】例えば、マルチプレクサ１０３に制御信号
を出力し、ディスプレイパネルに表示する画像信号を適
宜選択したり組み合わせたりする。また、その際には表
示する画像信号に応じてディスプレイパネルコントロー
ラ１０２に対して制御信号を発生し、画面表示周波数や
走査方法（例えばインターレースかノンインターレース
か）や一画面の走査線の数など表示位置の動作を適宜制
御する。

【０１７０】また、前記画像生成回路１０７に対して画
像データや文字・図形情報を直接出力したり、或いは前
記入出力インターフェース回路１０５を介して外部のコ
ンピュータやメモリをアクセスして画像データや文字・
図形情報を入力する。

【０１７１】尚、ＣＰＵ１０６は、むろんこれ以外の目
的の作業にも関わるのであっても良い。例えば、パーソ
ナルコンピュータやワードプロセッサなどのように、情
報を生成したり処理する機能に直接関わっても良い。

【０１７２】或いは、前述したように入出力インタフェ
ース回路１０５を介して外部のコンピュータネットワー
クと接続し、例えば数値計算などの作業を外部機器と協
同して行っても良い。

【０１７３】また、入力部１１４は、前記ＣＰＵ１０６
に使用者が命令やプログラム、或いはデータなどを入力
するためのものであり、例えばキーボードやマウスの
他、ジョイスティック、バーコードリーダー、音声認識
装置など多様な入力機器を用いることが可能である。

【０１７４】また、デコーダ１０４は、前記１０７ない
し１１３より入力される種々の画像信号を３原色信号、
または輝度信号とＩ信号、Ｑ信号に逆変換するための回
路である。尚、同図中に点線で示すように、デコーダ１
０４は内部に画像メモリを備えるのが望ましい。これ
は、例えばＭＵＳＥ方式をはじめとして、逆変換するに
際して画像メモリを必要とするようなテレビ信号を扱う
ためである。また、画像メモリを備えることにより、静
止画の表示が容易になる、或いは前記画像生成回路１０
７及びＣＰＵ１０６と協同して画像の間引き、補間、拡
大、縮小、合成をはじめとする画像処理や編集が容易に
行えるようになるという利点が生まれるからである。

【０１７５】また、マルチプレクサ１０３は前記ＣＰＵ
１０６より入力される制御信号に基づき表示画像を適宜
選択するものである。即ち、マルチプレクサ１０３はデ
コーダ１０４から入力される逆変換された画像信号のう
ちから所望の画像信号を選択して駆動回路１０１に出力
する。その場合には、一画面表示時間内で画像信号を切
り換えて選択することにより、いわゆる多画面テレビの
ように、一画面を複数の領域に分けて領域によって異な
る画像を表示することも可能である。

【０１７６】また、ディスプレイパネルコントローラ１
０２は、前記ＣＰＵ１０６より入力される制御信号に基
づき駆動回路１０１の動作を制御するための回路であ
る。

【０１７７】先ず、ディスプレイパネルの基本的な動作
に関わるものとして、例えばディスプレイパネルの駆動
用電源（不図示）の動作シーケンスを制御するための信
号を駆動回路１０１に対して出力する。

【０１７８】また、ディスプレイパネルの駆動方法に関
わるものとして、例えば画面表示周波数や走査方法（例
えばインターレースかノンインターレースか）を制御す
るための信号を駆動回路１０１に対して出力する。

【０１７９】また、場合によっては表示画像の輝度、コ
ントラスト、色調、シャープネスといった画質の調整に
関わる制御信号を駆動回路１０１に対して出力する場合
もある。

【０１８０】また、駆動回路１０１は、ディスプレイパ
ネル１００に印加する駆動信号を発生するための回路で
あり、前記マルチプレクサ１０３から入力される画像信
号と、前記ディスプレイパネルコントローラ１０２より
入力される制御信号に基づいて動作するものである。

【０１８１】以上、各部の機能を説明したが、図１０に
例示した構成により、本表示装置においては多様な画像
情報源より入力される画像情報をディスプレイパネル１
００に表示することが可能である。即ち、テレビジョン
放送をはじめとする各種の画像信号はデコーダ１０４に
おいて逆変換された後、マルチプレクサ１０３において
適宜選択され、駆動回路１０１に入力される。一方、デ
ィスプレイコントローラ１０２は、表示する画像信号に
応じて駆動回路１０１の動作を制御するための制御信号
を発生する。駆動回路１０１は、上記画像信号と制御信
号に基づいてディスプレイパネル１００に駆動信号を印
加する。これにより、ディスプレイパネル１００におい
て画像が表示される。これらの一連の動作は、ＣＰＵ１
０６により統括的に制御される。

【０１８２】また、本表示装置においては、前記デコー
ダ１０４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路１０７
及びＣＰＵ１０６が関与することにより、単に複数の画
像情報の中から選択したものを表示するだけでなく、表
示する画像情報に対して、例えば拡大、縮小、回転、移
動、エッジ強調、間引き、補間、色変換、画像の縦横比
変換などをはじめとする画像処理や、合成、消去、接
続、入れ替え、はめ込みなどをはじめとする画像編集を
行うことも可能である。また、本実施例の説明では、特
に触れなかったが、上記画像処理や画像編集と同様に、
音声情報に関しても処理や編集を行うための専用回路を
設けても良い。

【０１８３】従って、本表示装置は、テレビジョン放送
の表示機器、テレビ会議の端末機器、静止画像及び動画
像を扱う画像編集機器、コンピューターの端末機器、ワ
ードプロセッサをはじめとする事務用端末機器、ゲーム
機などの機能を一台で兼ね備えることが可能で、産業用
或いは民生用として極めて応用範囲が広い。

【０１８４】尚、上記図１５は、本発明による電子放出
素子を電子源とするディスプレイパネルを用いた表示装
置の構成の一例を示したに過ぎず、これのみに限定され
るものでないことは言うまでもない。例えば図１５の構
成要素のうち使用目的上必要のない機能に関わる回路は
省いても差し支えない。またこれとは逆に、使用目的に
よってはさらに構成要素を追加しても良い。例えば、本
表示装置をテレビ電話機として応用する場合には、テレ
ビカメラ、音声マイク、照明機、モデムを含む送受信回
路などを構成要素に追加するのが好適である。

【０１８５】本表示装置においては、とりわけ本発明に
よる電子放出素子を電子源とするディスプレイパネルの
薄型化が容易なため、表示装置の奥行きを小さくするこ
とができる。それに加えて、大画面化が容易で輝度が高
く視野角特性にも優れるため、本表示装置は臨場感あふ
れ迫力に富んだ画像を視認性良く表示することが可能で
ある。

【０１８６】

【発明の効果】本発明は、とりわけ、大面積のマルチ電
子源の製造にとって好適であり、コストの大幅な減少
と、製造工程に要する時間の短縮がはかれる電子放出素
子、電子源さらには画像形成装置の製造方法を提供する
ことができる。

【０１８７】更に本発明は、製造工程数を大幅に減少す
ることにより、素子不良の発生を抑制して、特に、多数
の電子放出素子を用いる画像形成装置における画像欠陥
の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法の工程の概略を示す図であ
る。

【図２】本発明によって製造される表面伝導型電子放出
素子の典型的な構造の概略を示す図である。

【図３】本発明によって製造された表面伝導型電子放出
素子の特性を評価するための測定装置の模式図である。

【図４】本発明によって製造された表面伝導型電子放出
素子の電気的特性を説明する図である。

【図５】電子放出部を形成するフォーミング工程で、印
加される電圧の波形を説明する図である。

【図６】本発明の別の製造方法の工程の概略を示す図で
ある。

【図７】表面伝導型電子放出素子をマトリックス上に配
置した電子源の配線と素子の関係を示す模式図である。

【図８】電子源と画像形成部材、外囲器などにより構成
される、画像形成装置の構造を示す図である。

【図９】画像形成装置の蛍光膜の構成例を示す図であ
る。

【図１０】梯子型電子源の結線を示す図である。

【図１１】梯子型電子源を用いた画像形成装置の構成を
示す図である。

【図１２】単純マトリクス配置の電子源の一部の平面図
である。

【図１３】図１２中のＡ−Ａ′断面図である。

【図１４】本発明に係わる単純マトリクス配置の電子源
製造方法を示す図である。

【図１５】本発明に係わる画像形成装置を用いた表示装
置の例を示す図である。

【図１６】従来の電子放出素子の製造方法の例を示す図
である。

【図１７】従来の電子放出素子の製造方法の別の例を示
す図である。

【符号の説明】

１、７１、８１基板２、７４電子放出部３導電性膜４、５素子電極６有機金属化合物薄膜３４加熱装置３７紫外線レーザー３８光学系５０、５２電流計５１、５３電源５４アノード電極５５真空装置５６排気ポンプ７２Ｘ方向配線７３Ｙ方向配線７４電子放出素子７５結線８１電子源８２リアプレート８３支持枠８７ガラス基板８８蛍光膜８９メタルバック９０フェースプレート９１外囲器９２黒色導電材９３蛍光体１９４層間絶縁層１９５コンタクトホール３０２グリッド電極３０３電子通過口３０４共通配線

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電極間に、電子放出部を含む導電性膜を
有する電子放出素子の製造方法において、有機金属化合
物からなる薄膜に紫外線を選択的に照射して、該薄膜の
一部の該有機金属化合物の金属と有機成分との結合を切
断することにより、該薄膜に化学的状態の違いに基づく
パターンを形成する工程と、該薄膜の該化学的状態の違
いに基づき、該薄膜の一部を選択的に除去する工程とを
含む、導電性膜の形成工程を有することを特徴とする電
子放出素子の製造方法。
【請求項２】前記有機金属化合物からなる薄膜は、有
機金属化合物を含有する液体の塗布により形成される請
求項１に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項３】前記薄膜の一部を選択的に除去する工程
は、前記薄膜を加熱する工程を有する請求項１に記載の
電子放出素子の製造方法。
【請求項４】前記薄膜の一部を選択的に除去する工程
は、前記薄膜の紫外線照射領域以外を昇華させて除去す
る工程を有する請求項１に記載の電子放出素子の製造方
法。
【請求項５】前記昇華させて除去する工程は、前記薄
膜を、前記有機金属化合物の昇華温度以上乃至分解温度
以下の温度に保持する工程を有する請求項４に記載の電
子放出素子の製造方法。
【請求項６】前記薄膜の一部を選択的に除去する工程
は、前記薄膜を、前記有機金属化合物が溶解する溶剤に
浸漬させる工程を有する請求項１に記載の電子放出素子
の製造方法。
【請求項７】更に、前記導電性膜に電子放出部を形成
する工程を有する請求項１〜６のいずれかに記載の電子
放出素子の製造方法。
【請求項８】前記電子放出部を形成する工程が、前記
導電性膜に通電する工程を有する請求項７に記載の電子
放出素子の製造方法。
【請求項９】電極間に、電子放出部を含む導電性膜を
有する電子放出素子の複数が、基体上に配設された電子
源の製造方法において、前記電子放出素子を請求項１〜
８のいずれかに記載の方法にて製造することを特徴とす
る電子源の製造方法。
【請求項１０】前記複数の電子放出素子の各々を駆動
するための配線がマトリクス配置されている請求項９に
記載の電子源の製造方法。
【請求項１１】前記複数の電子放出素子の各々を駆動
するための配線が梯子状に配置されている請求項９に記
載の電子源の製造方法。
【請求項１２】電極間に、電子放出部を含む導電性膜
を有する電子放出素子の複数が基体上に配置された電子
源と、該電子源から放出される電子線の変調手段と、該
電子源から放出される電子線の照射により画像を形成す
る画像形成部材とを有する画像形成装置の製造方法にお
いて、前記電子放出素子が請求項１〜８のいずれかに記
載の方法にて製造することを特徴とする画像形成装置の
製造方法。
【請求項１３】前記複数の電子放出素子の各々を駆動
するための配線がマトリクス配置されている請求項１２
に記載の画像形成装置の製造方法。
【請求項１４】前記複数の電子放出素子の各々を駆動
するための配線が梯子状に配置されている請求項１２に
記載の画像形成装置の製造方法。