JPH07201277A - 電子放出素子及びそれを用いた画像形成装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像形成装置等の電子源に用いられる電子放
出素子の製造方法を提供する。 【構成】 対向する電極５，６間に跨がる電子放出部を
含む薄膜４を有する電子放出素子の製造方法において、
その製造工程が、電子放出部形成用薄膜を形成する工程
と、電極を形成する工程と、電子放出部形成用薄膜に電
子放出部３を形成する工程を含み、電子放出部形成用薄
膜を形成する工程が、有機金属薄膜を形成する工程と、
有機金属薄膜を真空雰囲気中で熱処理して金属微粒子膜
を形成する工程を有することを特徴とする。 【効果】 素子の電子放出特性の再現性が確保される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子放出素子及びそれ
を電子源として用いた表示装置等の画像形成装置に関わ
り、特に表面伝導型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、金属／絶縁層／金属型や表面伝導型電子放
出素子（以下ＳＣＥと記す）等が有る。

【０００３】ＳＣＥ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１対の素子電極を設け、該電極を
連絡するように金属酸化物等の薄膜（以下、「電子放出
部形成用薄膜」という。）を成膜し、該薄膜を予めフォ
ーミングと呼ばれる通電処理により局所的に破壊して電
子放出部を形成したもので、フォーミング前後の薄膜は
基本的に微粒子膜より形成されている。以下、フォーミ
ングにより形成した電子放出部を含む電子放出部形成用
薄膜を、電子放出部を含む薄膜と呼ぶ。

【０００４】このＳＣＥ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がほとんど検
出されない非線形素子である。ＳＣＥの放出電流は素子
電圧で制御でき、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ＳＣＥ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と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】上記電子放出部形成用薄膜の材料として
は、金属酸化物に限らず金属やカーボンをはじめとし、
多くの物が使用可能である。これらのうち、金属酸化物
を用いる場合の製造方法として、有機金属薄膜を形成
後、大気中で加熱焼成し金属酸化物膜を形成する方法
が、他の薄膜形成技術と比較して、生産技術の利点が大
きい事などから、研究が進められている。

【０００６】上記従来の電子放出素子の基本構成図を図
１１に示す。尚、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）
は断面図であり、図中、１は絶縁性基板、５と６は電極
（素子電極）、３は電子放出部、４は電子放出部を含む
薄膜である。以下に、従来用いられてきた電子放出素子
の製造方法について図１２の製造工程図に基づいて概説
する。尚、以下の工程ａ〜ｋは同図の（ａ）〜（ｋ）に
対応する。

【０００７】工程ａ： 絶縁性基板１上に素子電極５，
６を形成する。

【０００８】工程ｂ： この上にＣｒなどの膜を全面に
成膜する。

【０００９】工程ｃ： この上にレジストを塗布する。

【００１０】工程ｄ： 電子放出部形成用薄膜のパター
ンを持つフォトマスクを用いて露光する。

【００１１】工程ｅ： 上記レジストを現像する。

【００１２】工程ｆ： 酸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。

【００１３】工程ｇ： 有機溶剤を用いてレジストを取
り除く。

【００１４】工程ｈ： 有機金属溶液をスピンナー等の
方法により塗布し有機金属薄膜７を形成する。

【００１５】工程ｉ： ３００℃の炉内で１０分間程度
の加熱焼成処理をし有機金属薄膜７を金属酸化物とす
る。

【００１６】工程ｊ： 残ったＣｒ膜をリフトオフして
所望のパターンの電子放出部形成用薄膜２を形成する。

【００１７】工程ｋ： 前記フォーミングにより電子放
出部３を形成する。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の製造方法においては、次のような問題が有った。

【００１９】（１）金属酸化物の微粒子からなる電子放
出部形成用薄膜２は、基板との密着性が悪いため、素子
電極を形成した後に該素子電極上に形成せざるをえず、
素子設計上の自由度が制限される。

【００２０】（２）上記の構成をとった場合、素子の電
子放出特性は素子電極端の変形等を含む電極形状の影響
を受けやすく、素子特性の再現性がとりにくい。このた
め、複数の電子放出素子を高精細な表示装置等の電子源
として用いる場合には、各素子の電子放出量のばらつ
き、ひいては表示画像の輝度のばらつきといった問題が
生じ易い。

【００２１】従って本発明の目的とするところは、電子
放出部を含む薄膜を有する電子放出素子及びそれを用い
た画像形成装置において、電極等の形状の影響を受け
ず、電子放出量のばらつき、さらには表示画像のばらつ
きを低減し得る新規な製造方法を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために成された本発明は、対向する電極間に跨がる
電子放出部を含む薄膜を有する電子放出素子の製造方法
において、該電子放出素子の製造工程が、電子放出部形
成用薄膜を形成する工程と、上記電極を形成する工程
と、電子放出部形成用薄膜に電子放出部を形成する工程
を含み、上記電子放出部形成用薄膜を形成する工程が、
有機金属薄膜を形成する工程と、該有機金属薄膜を真空
雰囲気中で熱処理する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にあり、

【００２３】また、対向する電極間に跨がる電子放出部
を含む薄膜を有する複数の電子放出素子と、該電子放出
素子から放出される電子線の照射により画像を形成する
画像形成部材を具備する画像形成装置の製造方法におい
て、上記電子放出素子の製造工程が、電子放出部形成用
薄膜を形成する工程と、上記電極を形成する工程と、電
子放出部形成用薄膜に電子放出部を形成する工程を含
み、上記電子放出部形成用薄膜を形成する工程が、有機
金属薄膜を形成する工程と、該有機金属薄膜を真空雰囲
気中で熱処理する工程を有することを特徴とする画像形
成装置の製造方法にあり、

【００２４】更には、上記本発明の製造方法により得ら
れた電子放出素子あるいは画像形成装置にある。

【００２５】本発明によれば、有機金属薄膜を真空雰囲
気中で熱処理することにより、通常の金属酸化物微粒子
よりも基板との密着性が高い金属微粒子からなる電子放
出部形成用薄膜を形成した後、該電子放出部形成用薄膜
上に電極を形成するものである。このため、電子放出部
形成用薄膜は電極等の形状の影響を受けることがなく、
素子設計が容易になると共に、電子放出特性のばらつき
の少ない素子を得ることができる。

【００２６】本発明に関わる電子放出素子の基本的な構
成は図１に示すようなものであり、同図において、１は
絶縁性基板、５と６は電極（素子電極）、４は電子放出
部を含む薄膜、３は電子放出部である。

【００２７】図２の素子製造工程図に基づいて本発明の
製造方法を以下に説明する。尚、以下の工程ａ〜ｃは図
２の（ａ）〜（ｃ）に対応する。

【００２８】工程ａ：絶縁性基板１を洗剤、純水および
有機溶剤により十分に洗浄後、該基板上に有機金属溶液
を塗布した後、真空雰囲気中で加熱処理をして、金属微
粒子からなる電子放出部形成用薄膜２を形成する。

【００２９】尚、有機金属溶液とは、Ｐｄ，Ｒｕ，Ａ
ｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓ
ｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等を中心金属として含有する有機化
合物の溶液である。この有機金属薄膜は真空雰囲気中で
加熱するとある温度で熱分解をおこし、金属微粒子膜と
なる。

【００３０】尚、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
さす。

【００３１】本発明において、上記微粒子膜のシート抵
抗は、１０ＫΩ／□以上、１ＭΩ／□以下である。

【００３２】工程ｂ：真空蒸着技術，フォトリソグラフ
ィー技術により電子放出部形成用薄膜２上に素子電極
５，６を形成する。素子電極の材料としては、導電性を
有するものであればどのようなものであっても構わない
が、例えばＮｉ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，
Ｃｕ，Ｐｄ等の金属或は合金が挙げられる。

【００３３】工程ｃ：素子電極５，６間に不図示の電源
により電圧を印加することで、先述のフォーミングと呼
ばれる通電処理を施し、電子放出部形成用薄膜の部位に
構造の変化した電子放出部３を形成する。

【００３４】以上の工程を経て得られる電子放出素子
は、電子放出部を含む薄膜４に電圧を印加し、素子表面
に電流を流すことにより、電子放出部３より電子を放出
する。尚、図１に示した構成を有する電子放出素子の製
造工程において、有機金属薄膜の熱処理を従来のように
大気中で行い、金属酸化物微粒子膜を形成した後、該微
粒子膜に素子電極を形成したものにあっては、本発明と
同様に上記微粒子膜は電極等の形状の影響を受けること
はないが、絶縁性基板と微粒子膜との界面における膜剥
れが生じ易く、実用性に欠ける。

【００３５】次に、本発明にかかわる電子放出素子の評
価方法について図４を用いて説明する。

【００３６】図４は、図１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４において、１は絶縁性基板、５及び６は
素子電極、４は電子放出部を含む薄膜、３は電子放出部
を示す。また、４１は素子に素子電圧Ｖｆを印加するた
めの電源、４０は素子電極５，６間の電子放出部を含む
薄膜４を流れる素子電流Ｉｆを測定するための電流計、
４４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、４３はアノード電極４４
に電圧を印加するための高圧電源、４２は素子の電子放
出部３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。電子放出素子の上記素子電流Ｉｆ，放出電
流Ｉｅの測定にあたっては、素子電極５，６に電源４１
と電流計４０とを接続し、該電子放出素子の上方に電源
４３と電流計４２とを接続したアノード電極４４を配置
している。また、本電子放出素子及びアノード電極４４
は真空装置内に設置され、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。

【００３７】なお、アノード電極の電圧は１ｋＶ〜１０
ｋＶ、アノード電極と電子放出素子との距離Ｈは３ｍｍ
〜８ｍｍの範囲で測定する。

【００３８】図４に示した測定評価装置により測定され
た放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの関係
の典型的な例を図５に示す。なお、図５は任意単位で示
されており、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆのおおよそ１
０００分の１程度である。

【００３９】次に、上記の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。

【００４０】図７は、本発明に関わる多数の電子放出素
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。

【００４１】ｍ本のＸ方向配線７２は、ＤＸ₁，ＤＸ₂，
・・・ＤＸ_m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，ＤＹ₂，・
・・ＤＹ_nのｎ本の配線からなり、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。

【００４２】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。

【００４３】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形成され、絶縁性基板７１上に
同時に、所望のパターンを有する複数の電子放出部形成
用薄膜が形成されたものである。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】以上のようにして作製した電子源を用いた
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未フォーミング
の電子源、８２は電子源８１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−ト、８３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。

【００４８】外囲器９１は上述の如く、フェースプレ−
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８１の強度を補強する目
的で設けられるため、電子源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
８１に直接支持枠８３を封着し、フェースプレート９
０、支持枠８３、電子源８１にて外囲器９１を構成して
も良い。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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Ａｌ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。

【００５２】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。

【００５３】外囲器９１は、不図示の排気管に通じ、１
０のマイナス６乗［Ｔｏｒｒ］程度の真空度にされ、外
囲器９１の封止が行われる。

【００５４】尚、容器外端子Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍ
と、Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ、対向する素子電極
間に電圧を印加し、先述のフォーミングを行い、電子放
出部を形成して電子放出素子７４を作製する。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９１の封止行う
直前あるいは封止後に、抵抗加熱あるいは高周波加熱等
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、該蒸着膜の吸着作
用により、たとえば１×１０のマイナス５乗ないしは１
×１０のマイナス７乗［Ｔｏｒｒ］の真空度を維持する
ものである。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を説明する。

【００５９】実施例１ 本実施例の電子放出素子として、図１に示すような電子
放出素子を作製した。図１（ａ）は本素子の平面図を、
図１（ｂ）は断面図を示している。なお、図中のＬ１は
素子電極５，６間の間隔、Ｗ１は素子電極及び電子放出
部を含む薄膜４の幅、ｄは素子電極の厚さを表してい
る。

【００６０】図２を用いて、本実施例の電子放出素子の
製造方法を述べる。尚、以下の工程ａ〜ｃは図２の
（ａ）〜（ｃ）に対応する。

【００６１】工程ａ：絶縁性基板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、有機パラジウ
ム（奥野製薬（株）製、ｃｃｐ−４２３０）含有溶液を
塗布した後、真空チャンバー中で３００℃で１０分間の
加熱処理をして、金属パラジウム（Ｐｄ）微粒子（平均
粒径：７０Å）からなる微粒子膜を形成し、電子放出部
形成用薄膜２とした。この薄膜２の膜厚は１００Å、シ
ート抵抗値は５×１０⁴Ω／□であった。

【００６２】尚、加熱処理時の上記真空チャンバー内
は、２×１０^-6Ｔｏｒｒの真空度とし、熱処理時間で電
子放出部形成用薄膜のシート抵抗を調節した。

【００６３】工程ｂ：上記電子放出部形成用薄膜２上
に、Ｐｔからなる素子電極５，６を形成した。この時、
素子電極間隔Ｌ１は３μｍとし、素子電極の幅Ｗ１を５
００μｍ、その厚さｄを６００Åとした。

【００６４】工程ｃ：素子電極５，６間に電圧を印加
し、電子放出部形成用薄膜２を通電処理（フォーミング
処理）することにより、電子放出部３を形成した。フォ
ーミング処理に用いた電圧波形を図３に示す。

【００６５】図３中、Ｔ₁及びＴ₂は電圧波形のパルス幅
とパルス間隔であり、本実施例ではＴ₁を１ミリ秒、Ｔ₂
を１０ミリ秒とし、三角波の波高値（フォーミング時の
ピーク電圧）は５Ｖとし、フォーミング処理は約１０の
マイナス６乗Ｔｏｒｒの真空雰囲気下で６０秒間行っ
た。

【００６６】以上のようにして作製した電子放出素子の
電子放出特性の測定を、図４に示した測定評価装置を用
いて行った。

【００６７】尚、測定条件は、アノード電極４４と電子
放出素子間の距離Ｈを４ｍｍ、アード電極の電位を１ｋ
Ｖ、電子放出特性測定時の真空装置内の真空度を１×１
０のマイナス６乗Ｔｏｒｒとした。その結果、本実施例
の素子では、図６に示すような電流−電圧特性が得られ
た。本素子では、素子電圧８Ｖ程度から急激に放出電流
Ｉｅが増加し、素子電圧１４Ｖで素子電流Ｉｆが２．２
ｍＡ 、放出電流Ｉｅが１．１μＡとなり、電子放出効
率η＝Ｉｅ／Ｉｆ（％）は０．０５％であった。

【００６８】同様にして複数の素子を作製し、各素子間
の放出電流Ｉｅのばらつきを見たところ、従来の素子と
比較して、そのばらつきの程度が２分の１以下に抑えら
れていた。

【００６９】実施例２ 本実施例では、電子放出素子を行列状に多数個配列して
なる図７に示したような電子源を用いて、図８に示した
ような画像形成装置を作製した例を説明する。

【００７０】電子源の一部の平面図を図１３に示す。ま
た、図中のＡ−Ａ’断面図を図１４に示す。但し、図
７，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は基板、７２はＸ方向配線
（下配線とも呼ぶ）、７３はＹ方向配線（上配線とも呼
ぶ）、４は電子放出部を含む薄膜、５，６は素子電極、
１９４は層間絶縁層、１９５は素子電極５と下配線７２
との電気的接続のためのコンタクトホ−ルである。

【００７１】まず、電子源の製造方法を図１５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１５の（ａ）〜（ｈ）に対応する。

【００７２】工程ａ：清浄化した石英基板１上に、真空
蒸着により厚さ５０ÅのＣｒ、厚さ６０００ÅのＡｕを
順次積層した後、フォトレジスト（ＡＺ１３７０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堆積膜をウエットエッ
チングして、所望の形状の下配線７２を形成する。

【００７３】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。

【００７４】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（Ｒｅａｃ
ｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法によった。

【００７５】工程ｄ：電子放出部形成用薄膜を形成すべ
き部分に開口を有するマスクを用い膜厚１０００ÅのＣ
ｒ膜１９６を真空蒸着により堆積・パターニングし、そ
の上に有機パラジウム（奥野製薬（株）製、ＣＣＰ−４
２３０）含有溶液を塗布し、有機パラジウム薄膜７を形
成した。

【００７６】工程ｅ：実施例１と同様に真空チャンバー
中で３００℃で１０分間の加熱処理をして、金属パラジ
ウム微粒子（平均粒径：７０Å）からなる微粒子膜を形
成した後、リフトオフにより電子放出部形成用薄膜２を
パターン形成した。

【００７７】工程ｆ：その後、素子電極と素子電極間ギ
ャップとなるべきパタ−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。

【００７８】工程ｇ：素子電極５，６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。

【００７９】工程ｈ：コンタクトホール１９５部分以外
にレジストを塗布するようなパターンを形成し、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の部分を除去するこ
とにより、コンタクトホール１９５を埋め込んだ。

【００８０】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、電子放出部形
成用薄膜２、素子電極５，６等を形成した。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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Ａｌ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。

【００８５】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。

【００８６】次に１０^-6Ｔｏｒｒ程度の真空度で、不図
示の排気管をガスバーナで熱することで溶着し外囲器９
１の封止を行った。

【００８７】最後に、封止後の真空度を維持するため
に、ゲッター処理を行った。

【００８８】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−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。

【００８９】実施例３ 図１０は、実施例２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、１０２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ＣＰ
Ｕ、１０７は画像生成回路、１０８，１０９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。）以下、画像信号の流れに沿って各部を説明し
てゆく。

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】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。

【００９４】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。

【００９５】また、画像メモリ−インターフェース回路
１０８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１０
４に出力される。

【００９６】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
入出力を行な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なうことも可能である。

【００９７】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、
画像処理を行な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。

【００９８】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。

【００９９】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
作業を行なう。

【０１００】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装置の動作を適宜制
御する。

【０１０１】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。

【０１０２】尚、ＣＰＵ１０６は、むろんこれ以外の目
的の作業にも関わるものであっても良い。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。

【０１０３】或いは、前述したように入出力インターフ
ェース回路１０５を介して外部のコンピューターネット
ワークと接続し、例えば数値計算などの作業を外部機器
と協同して行なっても良い。

【０１０４】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。

【０１０５】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
行なえるようになるという利点が生まれるからである。

【０１０６】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。

【０１０７】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。

【０１０８】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。

【０１０９】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。

【０１１０】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。

【０１１１】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。

【０１１２】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。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な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
行なうための専用回路を設けても良い。

【０１１３】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。

【０１１４】尚、上記図１０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１０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。

【０１１５】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。

【０１１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
によれば、電子放出特性が電極等の形状の影響を受け
ず、再現性が向上するため、素子特性のばらつきの少な
い電子放出素子が得られる。

【０１１７】特に電子放出素子を複数配列し、大面積に
わたって素子を形成する場合に特に有効な方法と言え、
大画面の画像形成装置において、各画素の輝度のばらつ
きを防止し、ひいては高品位な画像を形成することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電子放出素子の構成図である。

【図２】実施例１にて示す電子放出素子の製造方法を説
明するための工程図である。

【図３】フォ−ミング処理時の電圧波形の一例である。

【図４】電子放出素子の電子放出特性の測定評価装置を
示す概略構成図である。

【図５】電子放出素子の電流−電圧特性を示す図であ
る。

【図６】実施例１にて示す電子放出素子の電流−電圧特
性を示す図である。

【図７】多数の電子放出素子を単純マトリクス配線して
構成した電子源の概略図である。

【図８】本発明による画像形成装置の一構成例を示す部
分切り欠き斜視図である。

【図９】画像形成装置における蛍光膜の構成例を示す図
である。

【図１０】本発明による画像表示装置の一構成例を示す
ブロック図である。

【図１１】従来例の電子放出素子の構成図である。

【図１２】従来例の電子放出素子の製造方法を説明する
ための工程図である。

【図１３】本発明による電子源の一例を示す部分平面図
である。

【図１４】図１３の電子源の構成を示す部分断面図であ
る。

【図１５】図１３の電子源の製造工程を説明するための
断面図である。

【符号の説明】

１ 絶縁性基板 ２ 電子放出部形成用薄膜 ３ 電子放出部 ４ 電子放出部を含む薄膜 ５，６ 素子電極 ７ 有機金属薄膜 ４０ 電流計 ４１ 電源 ４２ 電流計 ４３ 高圧電源 ４４ アノ−ド電極 ７１ 絶縁性基板 ７２ Ｘ方向配線 ７３ Ｙ方向配線 ７４ 電子放出素子 ７５ 結線 ８１ 電子源 ８２ リアプレ−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−スプレ−ト ９１ 外囲器 ９２ 黒色導電材 ９３ 蛍光体

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する電極間に跨がる電子放出部を含
   む薄膜を有する電子放出素子の製造方法において、 該電子放出素子の製造工程が、電子放出部形成用薄膜を
   形成する工程と、上記電極を形成する工程と、電子放出
   部形成用薄膜に電子放出部を形成する工程を含み、 上記電子放出部形成用薄膜を形成する工程が、有機金属
   薄膜を形成する工程と、該有機金属薄膜を真空雰囲気中
   で熱処理する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。
2. 【請求項２】 前記電子放出部形成用薄膜のシ−ト抵抗
   が、１０Ｋオーム／□以上、１Ｍオーム／□以下である
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子の製造
   方法。
3. 【請求項３】 前記有機金属が、有機Ｐｄであることを
   特徴とする請求項１又は２に記載の電子放出素子の製造
   方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３いずれかに記載の製造方法
   により得られた電子放出素子。
5. 【請求項５】 対向する電極間に跨がる電子放出部を含
   む薄膜を有する複数の電子放出素子と、該電子放出素子
   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
   形成部材を具備する画像形成装置の製造方法において、 上記電子放出素子の製造工程が、電子放出部形成用薄膜
   を形成する工程と、上記電極を形成する工程と、電子放
   出部形成用薄膜に電子放出部を形成する工程を含み、 上記電子放出部形成用薄膜を形成する工程が、有機金属
   薄膜を形成する工程と、該有機金属薄膜を真空雰囲気中
   で熱処理する工程を有することを特徴とする画像形成装
   置の製造方法。
6. 【請求項６】 前記電子放出部形成用薄膜のシート抵抗
   が、１０Ｋオーム／□以上、１Ｍオーム／□以下である
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置の製造
   方法。
7. 【請求項７】 前記有機金属が、有機Ｐｄであることを
   特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置の製造
   方法。
8. 【請求項８】 請求項５〜７いずれかに記載の製造方法
   により得られた画像形成装置。