JPH09199008A - 電子源およびその製造方法、表示パネルならびに画像形成装置 - Google Patents
電子源およびその製造方法、表示パネルならびに画像形成装置Info
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- JPH09199008A JPH09199008A JP677896A JP677896A JPH09199008A JP H09199008 A JPH09199008 A JP H09199008A JP 677896 A JP677896 A JP 677896A JP 677896 A JP677896 A JP 677896A JP H09199008 A JPH09199008 A JP H09199008A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大面積の基板を用いても、低価格の製造装置
を使用でき、しかも配線の信頼性が高い電子源を製造す
る方法およびそのような高性能の電子源;その電子源を
用いた表示パネル;その表示パネルを搭載し、高信頼性
の画像形成装置を提供する。 【解決手段】 基板上に絶縁層を介して直交する2種類
の帯状配線が形成され、その交差部に電子放出素子を有
する電子源を作製する際に、絶縁層の形成を、先にその
形状の縁部を形成してから、中央部を形成するという形
態で行う。
を使用でき、しかも配線の信頼性が高い電子源を製造す
る方法およびそのような高性能の電子源;その電子源を
用いた表示パネル;その表示パネルを搭載し、高信頼性
の画像形成装置を提供する。 【解決手段】 基板上に絶縁層を介して直交する2種類
の帯状配線が形成され、その交差部に電子放出素子を有
する電子源を作製する際に、絶縁層の形成を、先にその
形状の縁部を形成してから、中央部を形成するという形
態で行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面伝導型電子放
出素子を用いた電子源およびその製造方法、該電子源を
用いた表示パネルおよび画像形成装置に関する。
出素子を用いた電子源およびその製造方法、該電子源を
用いた表示パネルおよび画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より電子放出素子には大別して熱電
子放出素子と冷陰極電子放出素子を用いた2種類のもの
が知られている。冷陰極電子放出素子には電界放出型
(以下、「FE型」と称する)、金属/絶縁層/金属型
(以下、「MIM型」と称する)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.D
oran,"Field Emission", Advance in Electron Physic
s, 8,89(1956)あるいはC.A.Spindt,"Physical Properti
es of thin-film field emission cathodes with molyb
denium cones", J. Appl. Phys., 47, 5248(1976)等に
開示されたものが知られている。
子放出素子と冷陰極電子放出素子を用いた2種類のもの
が知られている。冷陰極電子放出素子には電界放出型
(以下、「FE型」と称する)、金属/絶縁層/金属型
(以下、「MIM型」と称する)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.D
oran,"Field Emission", Advance in Electron Physic
s, 8,89(1956)あるいはC.A.Spindt,"Physical Properti
es of thin-film field emission cathodes with molyb
denium cones", J. Appl. Phys., 47, 5248(1976)等に
開示されたものが知られている。
【0003】MIM型では、C.A.Mead, "Operation of
Tunnel-Emission Devices". J. Appl. Phys., 32, 646
(1961)等に開示されたものが知られている。
Tunnel-Emission Devices". J. Appl. Phys., 32, 646
(1961)等に開示されたものが知られている。
【0004】表面伝導型電子放出素子型の例としては、
M.I. Elinson, Radio Eng. Electron Phys., 10, 1290
(1965)等に開示されたものがある。
M.I. Elinson, Radio Eng. Electron Phys., 10, 1290
(1965)等に開示されたものがある。
【0005】表面伝導型電子放出素子では、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。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))、In2O3/SnO2薄膜によ
るもの(M. Hartwell and C.G.Fonstad: IEEE Trans. E
D Conf., 519(1983))、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。
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。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))、In2O3/SnO2薄膜によ
るもの(M. Hartwell and C.G.Fonstad: IEEE Trans. E
D Conf., 519(1983))、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。
【0006】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な例として前述のハートウェル(Hartwell)の素子構成
を図3に模式的に示す。同図において31は基板であ
る。34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35
が形成される。尚、図中の素子電極32・33の間隔L
は0.5〜1(mm)、W’は0.1(mm)で設定さ
れている。
な例として前述のハートウェル(Hartwell)の素子構成
を図3に模式的に示す。同図において31は基板であ
る。34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35
が形成される。尚、図中の素子電極32・33の間隔L
は0.5〜1(mm)、W’は0.1(mm)で設定さ
れている。
【0007】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34を予め通
電フォーミングと呼ばれる通電処理することによって、
電子放出部35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34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35を形成
することである。尚、電子放出部35は導電性薄膜34
の一部に生じた亀裂であり、その亀裂付近から電子放出
が行われる。
おいては、電子放出を行う前に導電性薄膜34を予め通
電フォーミングと呼ばれる通電処理することによって、
電子放出部35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34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35を形成
することである。尚、電子放出部35は導電性薄膜34
の一部に生じた亀裂であり、その亀裂付近から電子放出
が行われる。
【0008】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、上述の導電性薄膜34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35
より電子を放出せしめるものである。
型電子放出素子は、上述の導電性薄膜34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35
より電子を放出せしめるものである。
【0009】上述の表面伝導型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。そこでこの特徴を活かし
た荷電ビーム源、表示装置等の応用研究がなされてい
る。多数の表面伝導型放出素子を配列形成した例として
は、後述するように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
した電子源があげられる(例えば、特開昭64−031
332、特開平1−283749、2−257552
等)。
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。そこでこの特徴を活かし
た荷電ビーム源、表示装置等の応用研究がなされてい
る。多数の表面伝導型放出素子を配列形成した例として
は、後述するように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
した電子源があげられる(例えば、特開昭64−031
332、特開平1−283749、2−257552
等)。
【0010】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
があげられる(例えば、USP5066883)。
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
があげられる(例えば、USP5066883)。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上説
明したような電子放出素子を作り付けた電子源基板を大
量生産するには以下のような問題点がある。
明したような電子放出素子を作り付けた電子源基板を大
量生産するには以下のような問題点がある。
【0012】前記表面伝導型電子放出素子の製造工程に
おいて基板上に機能薄膜を成膜し、これをパターン加工
することが行われる。例えば、基板上にAl材を成膜し
た後、ホトリソ、エッチングにより素子電極や配線パタ
ーンが形成される。ホトリソ、エッチングは、レジスト
塗布、プレベーク、レジスト剥離、そして洗浄と、多く
の工程が必要であり多大な時間を必要とし、さらに、レ
ジスト材、エッチング液・ガス、被加工物のエッチング
による溶出等、実際にデバイスとなる部材以外に多くの
補助材料も消費し、かつ、大量の人的資源も消費するた
め、生産性および低コスト化が困難であった。さらに、
量産のために、例えば40センチメートル角以上の大型
基板上に微細なパターンをホトリソ技術により製造する
場合、大型露光装置を含む大型製造装置が必要となり莫
大な費用がかかる。さらに、1メートル角程度の大面積
基板では、製造装置自体の大型化が困難であり、また、
露光装置等の大型装置が実現できたとしても、1基板当
たりの処理時間が長くなり、製造コストが膨大になると
いう欠点があった。
おいて基板上に機能薄膜を成膜し、これをパターン加工
することが行われる。例えば、基板上にAl材を成膜し
た後、ホトリソ、エッチングにより素子電極や配線パタ
ーンが形成される。ホトリソ、エッチングは、レジスト
塗布、プレベーク、レジスト剥離、そして洗浄と、多く
の工程が必要であり多大な時間を必要とし、さらに、レ
ジスト材、エッチング液・ガス、被加工物のエッチング
による溶出等、実際にデバイスとなる部材以外に多くの
補助材料も消費し、かつ、大量の人的資源も消費するた
め、生産性および低コスト化が困難であった。さらに、
量産のために、例えば40センチメートル角以上の大型
基板上に微細なパターンをホトリソ技術により製造する
場合、大型露光装置を含む大型製造装置が必要となり莫
大な費用がかかる。さらに、1メートル角程度の大面積
基板では、製造装置自体の大型化が困難であり、また、
露光装置等の大型装置が実現できたとしても、1基板当
たりの処理時間が長くなり、製造コストが膨大になると
いう欠点があった。
【0013】そこで本発明はそのような課題に鑑みてな
されてたものであり、その目的は、大面積の基板を用い
ても、低価格の製造装置を使用でき、しかも配線の信頼
性が高い電子源を製造する方法およびそのような高性能
の電子源;その電子源を用いた表示パネル;その表示パ
ネルを搭載し、高信頼性の画像形成装置を提供すること
にある。
されてたものであり、その目的は、大面積の基板を用い
ても、低価格の製造装置を使用でき、しかも配線の信頼
性が高い電子源を製造する方法およびそのような高性能
の電子源;その電子源を用いた表示パネル;その表示パ
ネルを搭載し、高信頼性の画像形成装置を提供すること
にある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、(1)基板上
に一対の電極を有してなる電子放出素子を複数個形成す
る工程、(2)該素子電極対の一方の素子電極と共通で
接続される帯状配線(下配線)を形成する工程、(3)
前記下配線上に絶縁層を設ける工程、(4)該絶縁層上
を通り、下配線と接続されていない方の素子電極と共通
で接続される、該下配線に直交する帯状配線(上配線)
を形成する工程を有してなる電子源の製造方法であっ
て、前記絶縁層が、形成すべき絶縁層形状の対向する少
なくとも一組の縁部を形成し、その後、少なくとも該両
縁部に挟まれた中央部の絶縁層の形成を行うことで形成
されることを特徴とする電子源の製造方法;ならびにそ
の方法で製造される電子源;その電子源を有してなるリ
アプレートと、蛍光膜を有するフェースプレートとが対
向配置された表示パネル;さらにはその表示パネルに駆
動回路が接続されている画像形成装置を提供する。
に一対の電極を有してなる電子放出素子を複数個形成す
る工程、(2)該素子電極対の一方の素子電極と共通で
接続される帯状配線(下配線)を形成する工程、(3)
前記下配線上に絶縁層を設ける工程、(4)該絶縁層上
を通り、下配線と接続されていない方の素子電極と共通
で接続される、該下配線に直交する帯状配線(上配線)
を形成する工程を有してなる電子源の製造方法であっ
て、前記絶縁層が、形成すべき絶縁層形状の対向する少
なくとも一組の縁部を形成し、その後、少なくとも該両
縁部に挟まれた中央部の絶縁層の形成を行うことで形成
されることを特徴とする電子源の製造方法;ならびにそ
の方法で製造される電子源;その電子源を有してなるリ
アプレートと、蛍光膜を有するフェースプレートとが対
向配置された表示パネル;さらにはその表示パネルに駆
動回路が接続されている画像形成装置を提供する。
【0015】このような本発明においては、前記下配線
と前記上配線の交差部での絶縁層の最も薄い部分の基板
からの高さを、前記下配線の高さより高くすることが好
ましい。
と前記上配線の交差部での絶縁層の最も薄い部分の基板
からの高さを、前記下配線の高さより高くすることが好
ましい。
【0016】また、上記本発明においては、前記上・下
配線および前記絶縁層をスクリーン印刷によって形成す
ることができる。
配線および前記絶縁層をスクリーン印刷によって形成す
ることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の実施態様について、本発
明の特徴をよく示している模式図である図1、図2を用
いて以下で説明する。
明の特徴をよく示している模式図である図1、図2を用
いて以下で説明する。
【0018】図1、図2においては簡単のために、線状
の絶縁層を形成する例を考える。ただし、図1は絶縁層
以外の要素は不図示とした線状絶縁層の方向に垂直な断
面図であり、図2は絶縁層とこの絶縁層により絶縁しよ
うとするマトリクス配線の交差部付近で、他方の配線の
下部に位置する配線との関係を、この配線パターン方向
で図示した断面図である。図1、図2において、1はマ
トリクス配線を形成する基板、10は絶縁層の輪郭(縁
部)を形成する細線絶縁層、11は細線絶縁層10で形
成された輪郭の内部(中央部)を塗りつぶすための絶縁
層、12はマトリクス配線の交差部付近の配線、13は
絶縁層、14は本発明の形成方法による絶縁層である。
の絶縁層を形成する例を考える。ただし、図1は絶縁層
以外の要素は不図示とした線状絶縁層の方向に垂直な断
面図であり、図2は絶縁層とこの絶縁層により絶縁しよ
うとするマトリクス配線の交差部付近で、他方の配線の
下部に位置する配線との関係を、この配線パターン方向
で図示した断面図である。図1、図2において、1はマ
トリクス配線を形成する基板、10は絶縁層の輪郭(縁
部)を形成する細線絶縁層、11は細線絶縁層10で形
成された輪郭の内部(中央部)を塗りつぶすための絶縁
層、12はマトリクス配線の交差部付近の配線、13は
絶縁層、14は本発明の形成方法による絶縁層である。
【0019】まず、図1(a)のように100μm以下
の細線絶縁層10を用いて必要とする絶縁層パターンの
輪郭を印刷する。図中で、形成された細線絶縁層の膜厚
は、初めから所望の絶縁層幅で形成したパターンに比べ
て厚く、絶縁層幅の広がりも少なく抑えることができ
る。次に、図1(b)のように、形成してある輪郭に重
なるように必要とする絶縁層11のパターンを印刷し、
内部を塗りつぶす。さらに、この上に必要とする絶縁層
11を重ねて印刷することで、図1(c)のようにエッ
ジが急峻で、膜厚が比較的均一で、かつ、絶縁層の中心
付近に凹部の存在する絶縁層を形成することができる。
その場合、下配線の基板からの高さより、その交差部で
の絶縁層で基板からの高さが最も低い部分の高さの方が
高いようにして、交差部での短絡を防止することが好ま
しい。
の細線絶縁層10を用いて必要とする絶縁層パターンの
輪郭を印刷する。図中で、形成された細線絶縁層の膜厚
は、初めから所望の絶縁層幅で形成したパターンに比べ
て厚く、絶縁層幅の広がりも少なく抑えることができ
る。次に、図1(b)のように、形成してある輪郭に重
なるように必要とする絶縁層11のパターンを印刷し、
内部を塗りつぶす。さらに、この上に必要とする絶縁層
11を重ねて印刷することで、図1(c)のようにエッ
ジが急峻で、膜厚が比較的均一で、かつ、絶縁層の中心
付近に凹部の存在する絶縁層を形成することができる。
その場合、下配線の基板からの高さより、その交差部で
の絶縁層で基板からの高さが最も低い部分の高さの方が
高いようにして、交差部での短絡を防止することが好ま
しい。
【0020】本発明の方法により形成された絶縁層14
(図2(b))は、図2(a)で示す従来の方法で形成
される絶縁層13に比べ、絶縁層の端まで十分な膜厚が
あるため、マトリクス配線形成時の交差部での短絡を少
なくすることができる。また、同じ膜厚であるならば、
本発明の方法による絶縁層の線幅は、所望する線幅のマ
スクパターンのみを用いて形成した絶縁層に比べて線幅
を狭くすることができるため、表面伝導型電子放出素子
を形成する領域を広くとることができ、明るい画面を作
ることができる。また、必要に応じて断面形状の凹部の
みに印刷することで、断面形状を凹状から凸状にするこ
とも可能である。本実施態様において、印刷回数や絶縁
層の細線の寸法等に具体的な値を述べたが、本発明にお
いてはその値に限定されるものではなく、任意の値を用
いることができる。
(図2(b))は、図2(a)で示す従来の方法で形成
される絶縁層13に比べ、絶縁層の端まで十分な膜厚が
あるため、マトリクス配線形成時の交差部での短絡を少
なくすることができる。また、同じ膜厚であるならば、
本発明の方法による絶縁層の線幅は、所望する線幅のマ
スクパターンのみを用いて形成した絶縁層に比べて線幅
を狭くすることができるため、表面伝導型電子放出素子
を形成する領域を広くとることができ、明るい画面を作
ることができる。また、必要に応じて断面形状の凹部の
みに印刷することで、断面形状を凹状から凸状にするこ
とも可能である。本実施態様において、印刷回数や絶縁
層の細線の寸法等に具体的な値を述べたが、本発明にお
いてはその値に限定されるものではなく、任意の値を用
いることができる。
【0021】本発明の表面伝導型電子放出素子の基本的
な構成には大別して、平面型及び垂直型の2つがある。
な構成には大別して、平面型及び垂直型の2つがある。
【0022】まず、平面型表面伝導型電子放出素子につ
いて説明する。
いて説明する。
【0023】図4は、本発明の平面型表面伝導型電子放
出素子の構成を示す模式図であり、図4(a)は平面
図、図4(b)は断面図である。
出素子の構成を示す模式図であり、図4(a)は平面
図、図4(b)は断面図である。
【0024】図4において41は基板、42と43は素
子電極、44は導電性薄膜、45は電子放出部である。
子電極、44は導電性薄膜、45は電子放出部である。
【0025】基板41としては、石英ガラス、Na等の
不純物含有量を低減させたガラス、青板ガラス、スパッ
タ法等によりSiO2を堆積させたガラス基板及びアル
ミナ等のセラミックス基板等を用いることができる。
不純物含有量を低減させたガラス、青板ガラス、スパッ
タ法等によりSiO2を堆積させたガラス基板及びアル
ミナ等のセラミックス基板等を用いることができる。
【0026】対向する素子電極42、43の材料として
は、一般的な導電材料を用いることができ、Ni,C
r,Au,Mo,W,Pt,Ti,Al,Cu,Pd等
の金属あるいはそれらの合金;Pd,As,Ag,A
u,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;In2O3−SnO
2等の透明導電体及びポリシリコン等の半導体材料等か
ら選択することができる。
は、一般的な導電材料を用いることができ、Ni,C
r,Au,Mo,W,Pt,Ti,Al,Cu,Pd等
の金属あるいはそれらの合金;Pd,As,Ag,A
u,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;In2O3−SnO
2等の透明導電体及びポリシリコン等の半導体材料等か
ら選択することができる。
【0027】素子電極間隔L、素子電極長さW、導電性
薄膜44の形状等は、応用される形態等を考慮して設計
される。素子電極間隔Lは、好ましくは数千Åから数百
μmの範囲であり、より好ましくは素子電極間に印加す
る電圧等を考慮して1μmから100μmの範囲であ
る。
薄膜44の形状等は、応用される形態等を考慮して設計
される。素子電極間隔Lは、好ましくは数千Åから数百
μmの範囲であり、より好ましくは素子電極間に印加す
る電圧等を考慮して1μmから100μmの範囲であ
る。
【0028】素子電極長さWは、電極の抵抗値、電子放
出特性を考慮して、数μmから数百μmの範囲である。
素子電極42、43の膜厚dは、100Åから1μmの
範囲である。
出特性を考慮して、数μmから数百μmの範囲である。
素子電極42、43の膜厚dは、100Åから1μmの
範囲である。
【0029】尚、図4に示した構成だけでなく、基板4
1上に、導電性薄膜44、対向する素子電極42、43
の順に積層した構成とすることもできる。
1上に、導電性薄膜44、対向する素子電極42、43
の順に積層した構成とすることもできる。
【0030】導電性薄膜44に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を用いるのが
好ましい。その膜厚は素子電極42、43へのステップ
カバレージ、素子電極42、43間の抵抗値及び後述す
るフォーミング条件等を考慮して適宜設定されるが、通
常は数Åから数千Åの範囲とするのが好ましく、より好
ましくは10Åより500Åの範囲とする。その抵抗値
は、Rsが1×102から1×107Ωの値である。なお
Rsは、厚さがt、幅がwで長さがIの薄膜の抵抗R
を、R=Rs(I/w)とおいたときに現れる値で、薄
膜材料の抵抗率をρとするとRs=ρ/tで表される。
本願明細書において、フォーミング処理について通電処
理を例に挙げて説明するが、フォーミング処理はこれに
限られるものではなく、膜に亀裂を生じさせて高抵抗状
態を形成する方法であればいかなる方法でも良い。
得るために、微粒子で構成された微粒子膜を用いるのが
好ましい。その膜厚は素子電極42、43へのステップ
カバレージ、素子電極42、43間の抵抗値及び後述す
るフォーミング条件等を考慮して適宜設定されるが、通
常は数Åから数千Åの範囲とするのが好ましく、より好
ましくは10Åより500Åの範囲とする。その抵抗値
は、Rsが1×102から1×107Ωの値である。なお
Rsは、厚さがt、幅がwで長さがIの薄膜の抵抗R
を、R=Rs(I/w)とおいたときに現れる値で、薄
膜材料の抵抗率をρとするとRs=ρ/tで表される。
本願明細書において、フォーミング処理について通電処
理を例に挙げて説明するが、フォーミング処理はこれに
限られるものではなく、膜に亀裂を生じさせて高抵抗状
態を形成する方法であればいかなる方法でも良い。
【0031】導電性薄膜44を構成する材料はPd,P
t,Ru,Ag,Au,Ti,In,Cu,Cr,F
e,Zn,Sn,Ta,W,Pb等の金属;PdO,S
nO2,In2O3,PbO,Sb2O3等の酸化物;Hf
B2,ZrB2,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、カ一ボン等の中から適宜選択され
る。
t,Ru,Ag,Au,Ti,In,Cu,Cr,F
e,Zn,Sn,Ta,W,Pb等の金属;PdO,S
nO2,In2O3,PbO,Sb2O3等の酸化物;Hf
B2,ZrB2,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、カ一ボン等の中から適宜選択され
る。
【0032】ここで述ベる微粒子膜とは複数の微粒子が
集合した膜であり、その微細構造は、微粒子が個々に分
散配置した状態あるいは微粒子が互いに隣接、あるいは
重なり合った状態(いくつかの微粒子が集合し、全体と
して島状構造を形成している場合も含む)をとってい
る。微粒子の粒径は、数Åから1μmの範囲、好ましく
は10Åから200Åの範囲である。
集合した膜であり、その微細構造は、微粒子が個々に分
散配置した状態あるいは微粒子が互いに隣接、あるいは
重なり合った状態(いくつかの微粒子が集合し、全体と
して島状構造を形成している場合も含む)をとってい
る。微粒子の粒径は、数Åから1μmの範囲、好ましく
は10Åから200Åの範囲である。
【0033】電子放出部45は、導電性薄膜44の一部
に形成された高抵抗の亀裂により構成され、導電性薄膜
44の膜厚、膜質、材料及び後述する通電フォーミング
等の手法等に依存したものとなる。電子放出部45の内
部には、1000Å以下の粒径の導電性微粒子が含まれ
る場合もある。この導電性微粒子は、導電性薄膜44を
構成する材料の元素の一部、あるいは全ての元素を含有
するものとなる。電子放出部45及びその近傍の導電性
薄膜44には、炭素あるいは炭素化合物が含まれる場合
もある。
に形成された高抵抗の亀裂により構成され、導電性薄膜
44の膜厚、膜質、材料及び後述する通電フォーミング
等の手法等に依存したものとなる。電子放出部45の内
部には、1000Å以下の粒径の導電性微粒子が含まれ
る場合もある。この導電性微粒子は、導電性薄膜44を
構成する材料の元素の一部、あるいは全ての元素を含有
するものとなる。電子放出部45及びその近傍の導電性
薄膜44には、炭素あるいは炭素化合物が含まれる場合
もある。
【0034】次に、垂直型表面伝導型電子放出素子につ
いて説明する。
いて説明する。
【0035】図5は、本発明の表面伝導型電子放出素子
のうちの垂直型表面伝導型電子放出素子の一例を示す模
式図である。
のうちの垂直型表面伝導型電子放出素子の一例を示す模
式図である。
【0036】図5においては、図4に示した部位と同じ
部位には図4に付した符号と同一の符号を付している。
51は、段差形成部である。基板41、素子電極42及
び43、導電性薄膜44、電子放出部45は、前述した
平面型表面伝導型電子放出素子の場合と同様の材料で構
成することができる。段差形成部51は、真空蒸着法、
印刷法、スパッタ法等で形成されたSiO2等の絶縁性
材料で構成することができる。段差形成部51の膜厚
は、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に対応し、数百Åから数十μmの範囲とするこ
とができる。この膜厚は、段差形成部の製法及び素子電
極間に印加する電圧を考慮して設定されるが、数千Åか
ら数μmの範囲が好ましい。
部位には図4に付した符号と同一の符号を付している。
51は、段差形成部である。基板41、素子電極42及
び43、導電性薄膜44、電子放出部45は、前述した
平面型表面伝導型電子放出素子の場合と同様の材料で構
成することができる。段差形成部51は、真空蒸着法、
印刷法、スパッタ法等で形成されたSiO2等の絶縁性
材料で構成することができる。段差形成部51の膜厚
は、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に対応し、数百Åから数十μmの範囲とするこ
とができる。この膜厚は、段差形成部の製法及び素子電
極間に印加する電圧を考慮して設定されるが、数千Åか
ら数μmの範囲が好ましい。
【0037】導電性薄膜44は、素子電極42及び43
と段差形成部51作製後に、その素子電極42、43の
上に積層される。電子放出部45は、図5においては、
段差形成部51に形成されているが、作製条件、フォー
ミング条件等に依存し、形状、位置ともこれに限られる
ものでない。
と段差形成部51作製後に、その素子電極42、43の
上に積層される。電子放出部45は、図5においては、
段差形成部51に形成されているが、作製条件、フォー
ミング条件等に依存し、形状、位置ともこれに限られる
ものでない。
【0038】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6に模式的
に示す。
としては様々な方法があるが、その一例を図6に模式的
に示す。
【0039】以下、図4及び図5を参照しながら製造方
法の一例について説明する。図6においても、図4に示
した部位と同じ部位には図4に付した符号と同一の符号
を付している。
法の一例について説明する。図6においても、図4に示
した部位と同じ部位には図4に付した符号と同一の符号
を付している。
【0040】1)基板41を洗剤、純水および有機溶剤
等を用いて十分に洗浄し、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
ー技術を用いて基板41上に素子電極42、43を形成
する(図6(a))。
等を用いて十分に洗浄し、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
ー技術を用いて基板41上に素子電極42、43を形成
する(図6(a))。
【0041】2)素子電極42、43を設けた基板41
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、前述の導電性膜44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、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44を
形成する(図6(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44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。
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、前述の導電性膜44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、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44を
形成する(図6(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44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。
【0042】3)つづいて、フォーミング処理を施す。
このフォーミング処理方法の一例として通電処理による
方法を説明する。素子電極42、43間に、不図示の電
源を用いて通電を行うと、導電性薄膜44の部位に、構
造の変化した電子放出部45が形成される(図6
(c))。通電フォーミングによれば導電性薄膜44に
局所的に破壊、変形もしくは変質等の構造変化した部位
が形成される。その部位が電子放出部45となる。通電
フォーミングの電圧波形の例を図7に示す。
このフォーミング処理方法の一例として通電処理による
方法を説明する。素子電極42、43間に、不図示の電
源を用いて通電を行うと、導電性薄膜44の部位に、構
造の変化した電子放出部45が形成される(図6
(c))。通電フォーミングによれば導電性薄膜44に
局所的に破壊、変形もしくは変質等の構造変化した部位
が形成される。その部位が電子放出部45となる。通電
フォーミングの電圧波形の例を図7に示す。
【0043】電圧波形は、パルス波形が好ましい。これ
には、パルス波高値を定電圧としたパルスを連続的に印
加する図7(a)に示した手法と、パルス波高値を増加
させながら電圧パルスを印加する図7(b)に示した手
法がある。
には、パルス波高値を定電圧としたパルスを連続的に印
加する図7(a)に示した手法と、パルス波高値を増加
させながら電圧パルスを印加する図7(b)に示した手
法がある。
【0044】図7(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る。通常T1は1μs〜1
0ms、T2は、10μs〜100msの範囲で設定さ
れる。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形態に応じて適宜選
択される。このような条件のもと、例えば、数秒から数
十分間電圧を印加する。パルス波形は三角波に限定され
るものではなく、矩形波など所望の波形を採用すること
ができる。
のパルス幅とパルス間隔である。通常T1は1μs〜1
0ms、T2は、10μs〜100msの範囲で設定さ
れる。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形態に応じて適宜選
択される。このような条件のもと、例えば、数秒から数
十分間電圧を印加する。パルス波形は三角波に限定され
るものではなく、矩形波など所望の波形を採用すること
ができる。
【0045】図7(b)におけるT1及びT2は、図7
(a)に示したものと同様とすることができる。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ることができる。
(a)に示したものと同様とすることができる。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ることができる。
【0046】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44を局所的に破壊、変形しな
い程度の電圧を印加し、電流を測定して検知することが
できる。例えば0.1V程度の電圧印加により流れる素
子電流を測定し、抵抗値を求めて、1MΩ以上の抵抗を
示した時、通電フォーミングを終了させる。
隔T2中に、導電性薄膜44を局所的に破壊、変形しな
い程度の電圧を印加し、電流を測定して検知することが
できる。例えば0.1V程度の電圧印加により流れる素
子電流を測定し、抵抗値を求めて、1MΩ以上の抵抗を
示した時、通電フォーミングを終了させる。
【0047】4)フォーミングを終えた素子には活性化
処理を施すのが好ましい。活性化処理を施すことによ
り、素子電流If、放出電流Ieが著しく変化する。
処理を施すのが好ましい。活性化処理を施すことによ
り、素子電流If、放出電流Ieが著しく変化する。
【0048】活性化処理は、例えば有機物質のガスを含
有する雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、パルス
の印加を繰り返すことで行うことができる。この雰囲気
は、例えば油拡散ポンプやロータリーポンプなどを用い
て真空容器内を排気した場合に雰囲気内に残留する有機
ガスを利用して形成することができる他、イオンポンプ
などにより一旦十分に排気した真空中に適当な有機物質
のガスを導入することによっても得られる。このときの
好ましい有機物質のガス圧は、前述の応用の形態、真空
容器の形状や、有機物質の種類などにより異なるため場
合に応じ適宜設定される。適当な有機物質としては、ア
ルカン、アルケン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳香
族炭化水素類、アルコール類、アルデヒド類、ケトン
類、アミン類、フェノール、カルボン酸、スルホン酸等
の有機酸類等を挙げることができ、具体的には、メタ
ン、エタン、プロパンなどCnH2n+2で表される飽和炭
化水素、エチレン、プロピレンなどCnH2n等の組成式
で表される不飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、メタ
ノール、エタノール、ホルムアルデヒド、アセトアルデ
ヒド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミン、
エチルアミン、フェノール、蟻酸、酢酸、プロピオン酸
等が使用できる。この処理により雰囲気中に存在する有
機物質から炭素あるいは炭素化合物が素子上に堆積し、
素子電流Ifおよび放出電流Ieが著しく変化する。
有する雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、パルス
の印加を繰り返すことで行うことができる。この雰囲気
は、例えば油拡散ポンプやロータリーポンプなどを用い
て真空容器内を排気した場合に雰囲気内に残留する有機
ガスを利用して形成することができる他、イオンポンプ
などにより一旦十分に排気した真空中に適当な有機物質
のガスを導入することによっても得られる。このときの
好ましい有機物質のガス圧は、前述の応用の形態、真空
容器の形状や、有機物質の種類などにより異なるため場
合に応じ適宜設定される。適当な有機物質としては、ア
ルカン、アルケン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳香
族炭化水素類、アルコール類、アルデヒド類、ケトン
類、アミン類、フェノール、カルボン酸、スルホン酸等
の有機酸類等を挙げることができ、具体的には、メタ
ン、エタン、プロパンなどCnH2n+2で表される飽和炭
化水素、エチレン、プロピレンなどCnH2n等の組成式
で表される不飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、メタ
ノール、エタノール、ホルムアルデヒド、アセトアルデ
ヒド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミン、
エチルアミン、フェノール、蟻酸、酢酸、プロピオン酸
等が使用できる。この処理により雰囲気中に存在する有
機物質から炭素あるいは炭素化合物が素子上に堆積し、
素子電流Ifおよび放出電流Ieが著しく変化する。
【0049】活性化工程の終了判定は、素子電流Ifと
放出電流Ieを測定しながら行う。なおパルス幅、パル
ス間隔、パルス波高値などは適宜設定される。
放出電流Ieを測定しながら行う。なおパルス幅、パル
ス間隔、パルス波高値などは適宜設定される。
【0050】炭素あるいは炭素化合物とは、HOPG
(Highly Oriented Pyrolytic Graphite)、PG(Pyro
lytic Graphite)、GC(Glassy Carbon)などのグラ
ファイト(HOPGはほぼ完全な結晶構造をもつグラフ
ァイト、PGは結晶粒が200Å程度で結晶構造がやや
乱れたグラファイト、GCは結晶粒が20Å程度で結晶
構造の乱れがさらに大きくなったものを指す)、非晶質
カーボン(アモルファスカーボン及びアモルファスカー
ボンと前記グラファイトの微結晶の混合物を含むカーボ
ン)などであり、その膜厚は500Å以下にするのが好
ましく、300Å以下であればより好ましい。
(Highly Oriented Pyrolytic Graphite)、PG(Pyro
lytic Graphite)、GC(Glassy Carbon)などのグラ
ファイト(HOPGはほぼ完全な結晶構造をもつグラフ
ァイト、PGは結晶粒が200Å程度で結晶構造がやや
乱れたグラファイト、GCは結晶粒が20Å程度で結晶
構造の乱れがさらに大きくなったものを指す)、非晶質
カーボン(アモルファスカーボン及びアモルファスカー
ボンと前記グラファイトの微結晶の混合物を含むカーボ
ン)などであり、その膜厚は500Å以下にするのが好
ましく、300Å以下であればより好ましい。
【0051】5)活性化工程を経て得られた電子放出素
子は、安定化処理を行うことが好ましい。この処理は真
空容器内の有機物質の分圧が、1×10-8Torr以
下、望ましくは1×10-10Torr以下で行なうのが
良い。真空容器内の圧力は、10-6.5〜10-7Torr
が好ましく、特に1×10-8Torr以下が好ましい。
子は、安定化処理を行うことが好ましい。この処理は真
空容器内の有機物質の分圧が、1×10-8Torr以
下、望ましくは1×10-10Torr以下で行なうのが
良い。真空容器内の圧力は、10-6.5〜10-7Torr
が好ましく、特に1×10-8Torr以下が好ましい。
【0052】真空容器を排気する真空排気装置は、装置
から発生するオイルが素子の特性に影響を与えないよう
に、オイルを使用しないものを用いるのが好ましい。具
体的にはソープションポンプ、イオンポンプ等の真空排
気装置を挙げることができる。さらに真空容器内を排気
するときには、真空容器全体を加熱して真空容器内壁や
電子放出素子に吸着した有機物質分子を排気しやすくす
るのが好ましい。このときの加熱した状態での真空排気
条件は、80〜200℃で5時間以上が望ましいが、特
にこの条件に限るものではなく、真空容器の大きさや形
状、電子放出素子の構成などの諸条件により変わり得
る。なお、上記有機物質の分圧測定は質量分析装置によ
り質量数が10〜200の炭素と水素を主成分とする有
機分子の分圧を測定し、それらの分圧を積算することに
より求める。
から発生するオイルが素子の特性に影響を与えないよう
に、オイルを使用しないものを用いるのが好ましい。具
体的にはソープションポンプ、イオンポンプ等の真空排
気装置を挙げることができる。さらに真空容器内を排気
するときには、真空容器全体を加熱して真空容器内壁や
電子放出素子に吸着した有機物質分子を排気しやすくす
るのが好ましい。このときの加熱した状態での真空排気
条件は、80〜200℃で5時間以上が望ましいが、特
にこの条件に限るものではなく、真空容器の大きさや形
状、電子放出素子の構成などの諸条件により変わり得
る。なお、上記有機物質の分圧測定は質量分析装置によ
り質量数が10〜200の炭素と水素を主成分とする有
機分子の分圧を測定し、それらの分圧を積算することに
より求める。
【0053】安定化工程を経た後の、駆動時の雰囲気
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、有機物質が十分除去
されていれば、真空度自体は多少低下しても十分安定な
特性を維持することができる。
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、有機物質が十分除去
されていれば、真空度自体は多少低下しても十分安定な
特性を維持することができる。
【0054】このような真空雰囲気を採用することによ
り、新たな炭素あるいは炭素化合物の堆積を抑制でき、
結果として素子電流Ifおよび放出電流Ieが安定する。
り、新たな炭素あるいは炭素化合物の堆積を抑制でき、
結果として素子電流Ifおよび放出電流Ieが安定する。
【0055】電子放出素子の配列については種々のもの
が採用できる。
が採用できる。
【0056】一例として、並列に配置した多数の電子放
出素子の個々を両端で接続し、電子放出素子の行を多数
個配し(行方向と呼ぶ)、この配線と直交する方向(列
方向と呼ぶ)でその電子放出素子の上方に配した制御電
極(グリッドとも呼ぶ)により、電子放出素子からの電
子を制御駆動するはしご状配置のものがある。これとは
別に、電子放出素子をX方向及びY方向に行列状に複数
個配し、同じ行に配された複数の電子放出素子の電極の
一方を、X方向の配線に共通に接続し、同じ列に配され
た複数の電子放出素子の電極の他方を、Y方向の配線に
共通に接続するものが挙げられる。このようなものは所
謂単純マトリクス配置である。まず単純マトリクス配置
について以下に詳述する。
出素子の個々を両端で接続し、電子放出素子の行を多数
個配し(行方向と呼ぶ)、この配線と直交する方向(列
方向と呼ぶ)でその電子放出素子の上方に配した制御電
極(グリッドとも呼ぶ)により、電子放出素子からの電
子を制御駆動するはしご状配置のものがある。これとは
別に、電子放出素子をX方向及びY方向に行列状に複数
個配し、同じ行に配された複数の電子放出素子の電極の
一方を、X方向の配線に共通に接続し、同じ列に配され
た複数の電子放出素子の電極の他方を、Y方向の配線に
共通に接続するものが挙げられる。このようなものは所
謂単純マトリクス配置である。まず単純マトリクス配置
について以下に詳述する。
【0057】本発明の電子放出素子を複数個マトリクス
状に配して得られる電子源について、図8を用いて説明
する。図8において、71は電子源基板、72はX方向
配線、73はY方向配線である。74は表面伝導型電子
放出素子、75は結線である。尚、表面伝導型電子放出
素子74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。
状に配して得られる電子源について、図8を用いて説明
する。図8において、71は電子源基板、72はX方向
配線、73はY方向配線である。74は表面伝導型電子
放出素子、75は結線である。尚、表面伝導型電子放出
素子74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。
【0058】m本のX方向配線72は、Dx1、Dx2、
・・・、Dxmからなり、真空蒸着法、印刷法、スパッ
タ法等を用いて形成された導電性金属等で構成すること
ができる。配線の材料、膜厚、巾は、適宜設計される。
Y方向配線73は、Dy1、Dy2、・・・、Dynのn
本の配線よりなり、X方向配線72と同様に形成され
る。これらm本のX方向配線72とn本のY方向配線7
3との間には、不図示の層間絶縁層が設けられており、
両者を電気的に分離している(m、nは共に正の整
数)。
・・・、Dxmからなり、真空蒸着法、印刷法、スパッ
タ法等を用いて形成された導電性金属等で構成すること
ができる。配線の材料、膜厚、巾は、適宜設計される。
Y方向配線73は、Dy1、Dy2、・・・、Dynのn
本の配線よりなり、X方向配線72と同様に形成され
る。これらm本のX方向配線72とn本のY方向配線7
3との間には、不図示の層間絶縁層が設けられており、
両者を電気的に分離している(m、nは共に正の整
数)。
【0059】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法,印刷
法,スパッタ法等を用いて形成されたSiO2等で構成
される。例えば、X方向配線72を形成した基板71の
全面或は一部に所望の形状で形成され、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。
法,スパッタ法等を用いて形成されたSiO2等で構成
される。例えば、X方向配線72を形成した基板71の
全面或は一部に所望の形状で形成され、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。
【0060】表面伝導型放出素子74を構成する一対の
電極(不図示)は、m本のX方向配線72とn本のY方
向配線73と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。
電極(不図示)は、m本のX方向配線72とn本のY方
向配線73と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。
【0061】配線72と配線73を構成する材料、結線
75を構成する材料及び一対の素子電極を構成する材料
は、その構成元素の一部あるいは全部が同一であって
も、またそれぞれ異なってもよい。これら材料は、例え
ば前述の素子電極の材料より適宜選択される。素子電極
を構成する材料と配線材料が同一である場合には、素子
電極に接続した配線は素子電極ということもできる。
75を構成する材料及び一対の素子電極を構成する材料
は、その構成元素の一部あるいは全部が同一であって
も、またそれぞれ異なってもよい。これら材料は、例え
ば前述の素子電極の材料より適宜選択される。素子電極
を構成する材料と配線材料が同一である場合には、素子
電極に接続した配線は素子電極ということもできる。
【0062】X方向配線72には、X方向に配列した表
面伝導型放出素子74の行を選択するための走査信号を
印加する不図示の走査信号印加手段が接続される。一
方、Y方向配線73にはY方向に配列した表面伝導型放
出素子74の各列を入力信号に応じて、変調するための
不図示の変調信号発生手段が接続される。各電子放出素
子に印加される駆動電圧は、その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。
面伝導型放出素子74の行を選択するための走査信号を
印加する不図示の走査信号印加手段が接続される。一
方、Y方向配線73にはY方向に配列した表面伝導型放
出素子74の各列を入力信号に応じて、変調するための
不図示の変調信号発生手段が接続される。各電子放出素
子に印加される駆動電圧は、その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。
【0063】上記構成においては、単純なマトリクス配
線を用いて個別の素子を選択し、独立に駆動可能とする
ことができる。
線を用いて個別の素子を選択し、独立に駆動可能とする
ことができる。
【0064】このような単純マトリクス配置の電子源を
用いて構成した画像形成装置について、図9、図10及
び図11を用いて説明する。図9は画像形成装置の表示
パネルの1例を示す模式図であり、図10は、図11の
画像形成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図1
1はNTSC方式のテレビ信号に応じて表示を行なうた
めの駆動回路の一例を示すブロック図である。
用いて構成した画像形成装置について、図9、図10及
び図11を用いて説明する。図9は画像形成装置の表示
パネルの1例を示す模式図であり、図10は、図11の
画像形成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図1
1はNTSC方式のテレビ信号に応じて表示を行なうた
めの駆動回路の一例を示すブロック図である。
【0065】図9において71は電子放出素子を複数配
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、86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であ
る。82は支持枠であり、その支持枠82には、リアプ
レート81、フェースプレート86がフリットガラス等
を用いて接続されている。88は外囲器であり、例えば
大気中あるいは窒素中で400〜500度の温度範囲で
10分以上焼成され、封着される。
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、86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であ
る。82は支持枠であり、その支持枠82には、リアプ
レート81、フェースプレート86がフリットガラス等
を用いて接続されている。88は外囲器であり、例えば
大気中あるいは窒素中で400〜500度の温度範囲で
10分以上焼成され、封着される。
【0066】74は、図4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。
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。
【0067】外囲器88は、上述の如く、フェースープ
レート86、支持枠82、リアプレート81で構成され
る。リアプレート81は主に電子源基板71の強度を補
強する目的で設けられるため、電子源基板71自体で十
分な強度を持つ場合は別体のリアプレート81は不要と
することができる。即ち、基板71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7
1で外囲器88を構成しても良い。一方、フェースープ
レート86、リアプレート81間に、スペーサー(耐大
気圧支持部材)とよばれる不図示の支持体を設置するこ
とにより、大気圧に対して十分な強度をもつ外囲器88
を構成することもできる。
レート86、支持枠82、リアプレート81で構成され
る。リアプレート81は主に電子源基板71の強度を補
強する目的で設けられるため、電子源基板71自体で十
分な強度を持つ場合は別体のリアプレート81は不要と
することができる。即ち、基板71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7
1で外囲器88を構成しても良い。一方、フェースープ
レート86、リアプレート81間に、スペーサー(耐大
気圧支持部材)とよばれる不図示の支持体を設置するこ
とにより、大気圧に対して十分な強度をもつ外囲器88
を構成することもできる。
【0068】図10は、蛍光膜を示す模式図である。蛍
光膜84はモノクロームの場合は蛍光体のみから構成す
ることができる。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部材91と蛍光体92とから構成す
ることができる。ブラックストライプ、ブラックマトリ
クスを設ける目的は、カラー表示の場合、必要となる三
原色蛍光体の各蛍光体92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、外光反射によるコ
ントラストの低下を抑制することにある。ブラックスト
ライプの材料としては、通常用いられている黒鉛を主成
分とする材料の他、光の透過及び反射が少ない材料であ
れば、これを用いることができる。
光膜84はモノクロームの場合は蛍光体のみから構成す
ることができる。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部材91と蛍光体92とから構成す
ることができる。ブラックストライプ、ブラックマトリ
クスを設ける目的は、カラー表示の場合、必要となる三
原色蛍光体の各蛍光体92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、外光反射によるコ
ントラストの低下を抑制することにある。ブラックスト
ライプの材料としては、通常用いられている黒鉛を主成
分とする材料の他、光の透過及び反射が少ない材料であ
れば、これを用いることができる。
【0069】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、印刷法等
が採用できる。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。メタルバックを設ける目的は、
蛍光体の発光のうち内面側への光をフェースプレート8
6側へ鏡面反射させることにより輝度を向上させるこ
と、電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作
用させること、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」と呼ばれる。)を行い、
その後Alを真空蒸着等を用いて堆積させることで作製
できる。
は、モノクローム、カラーによらず、沈澱法、印刷法等
が採用できる。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。メタルバックを設ける目的は、
蛍光体の発光のうち内面側への光をフェースプレート8
6側へ鏡面反射させることにより輝度を向上させるこ
と、電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作
用させること、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」と呼ばれる。)を行い、
その後Alを真空蒸着等を用いて堆積させることで作製
できる。
【0070】フェースプレート86には、更に蛍光膜8
4の導電性を高めるため、蛍光膜84の外面側(ガラス
基板83側)に透明電極(不図示)を設けてもよい。
4の導電性を高めるため、蛍光膜84の外面側(ガラス
基板83側)に透明電極(不図示)を設けてもよい。
【0071】前述の封着を行う際には、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る必要があり、
十分な位置合わせが不可欠となる。
各色蛍光体と電子放出素子とを対応させる必要があり、
十分な位置合わせが不可欠となる。
【0072】図9に示した画像形成装置は、例えば以下
のようにして製造される。
のようにして製造される。
【0073】外囲器88は、前述の安定化工程と同様
に、適宜加熱しながら、イオンポンプ、ソープションポ
ンプなどのオイルを使用しない排気装置により不図示の
排気管を通じて排気し、1×10-7Torr程度の真空
度の有機物質の十分少ない雰囲気にした後、封止され
る。外囲器88の封止後の真空度を維持するために、ゲ
ッター処理を行なうこともできる。これは、外囲器88
の封止を行う直前あるいは封止後に、抵抗加熱あるいは
高周波加熱等を用いた加熱により、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、その蒸着膜の吸着作用により、たとえば1×
10-5ないしは1×10-7Torrの真空度を維持する
ものである。
に、適宜加熱しながら、イオンポンプ、ソープションポ
ンプなどのオイルを使用しない排気装置により不図示の
排気管を通じて排気し、1×10-7Torr程度の真空
度の有機物質の十分少ない雰囲気にした後、封止され
る。外囲器88の封止後の真空度を維持するために、ゲ
ッター処理を行なうこともできる。これは、外囲器88
の封止を行う直前あるいは封止後に、抵抗加熱あるいは
高周波加熱等を用いた加熱により、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、その蒸着膜の吸着作用により、たとえば1×
10-5ないしは1×10-7Torrの真空度を維持する
ものである。
【0074】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11を用いて説明する。図11におい
て、101は画像表示表示パネル、102は走査回路、
103は制御回路、104はシフトレジスタである。1
05はラインメモリ、106は同期信号分離回路、10
7は変調信号発生器、VxおよびVaは直流電圧源であ
る。
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11を用いて説明する。図11におい
て、101は画像表示表示パネル、102は走査回路、
103は制御回路、104はシフトレジスタである。1
05はラインメモリ、106は同期信号分離回路、10
7は変調信号発生器、VxおよびVaは直流電圧源であ
る。
【0075】表示パネル101は、端子Dox1ないしD
oxm、端子Doy1ないし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ないし
Doxm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。
oxm、端子Doy1ないし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ないし
Doxm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。
【0076】端子Doy1ないしDoyn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。
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。
【0077】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で(図
中、S1ないしSmで模式的に示している)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
0V(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Dox1〜Doxmと電気的に接続され
る。S1乃至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できる。
は、内部にm個のスイッチング素子を備えたもので(図
中、S1ないしSmで模式的に示している)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
0V(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Dox1〜Doxmと電気的に接続され
る。S1乃至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できる。
【0078】直流電圧源Vxは、本例の場合には表面伝
導型電子放出素子の特性(電子放出閾値電圧)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
閾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。
導型電子放出素子の特性(電子放出閾値電圧)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
閾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。
【0079】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な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およびTsftおよびTmryの各
制御信号を発生する。
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およびTsftおよびTmryの各
制御信号を発生する。
【0080】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成るが、ここでは説明の便宜
上Tsync信号として図示した。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。そのDATA信号はシフトレジスタ104に入力さ
れる。
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成るが、ここでは説明の便宜
上Tsync信号として図示した。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。そのDATA信号はシフトレジスタ104に入力さ
れる。
【0081】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10
4のシフトクロックであるということもできる)。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な
いしIdnのn個の並列信号として前記シフトレジスタ
104より出力される。
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10
4のシフトクロックであるということもできる)。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な
いしIdnのn個の並列信号として前記シフトレジスタ
104より出力される。
【0082】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1
07に入力される。
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1
07に入力される。
【0083】変調信号発生器107は、画像データI'd
1〜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〜Doyn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。
1〜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〜Doyn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。
【0084】本発明の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
明確な閾値電圧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。電子放出閾値以上の電圧に
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、本素子にパルス状の電圧を印
加する場合、例えば電子放出闘値以下の電圧を印加して
も電子放出は生じないが、電子放出闘値以上の電圧を印
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。
して以下の基本特性を有している。即ち、電子放出には
明確な閾値電圧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。電子放出閾値以上の電圧に
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、本素子にパルス状の電圧を印
加する場合、例えば電子放出闘値以下の電圧を印加して
も電子放出は生じないが、電子放出闘値以上の電圧を印
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。
【0085】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。
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。
【0086】バ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。
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。
【0087】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アナログ信号式のものも
採用できる。画像信号のシリアル/パラレル変換や記憶
が所定の速度で行なわれれば良いからである。
5は、デジタル信号式のものもアナログ信号式のものも
採用できる。画像信号のシリアル/パラレル変換や記憶
が所定の速度で行なわれれば良いからである。
【0088】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、これには回路106の出力部にA/
D変換器を設ければ良い。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などを付加す
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)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。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加す
ることもできる。
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、これには回路106の出力部にA/
D変換器を設ければ良い。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などを付加す
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)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。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加す
ることもできる。
【0089】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、例えばオペアンプなど
を用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフ
ト回路など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。
合、変調信号発生器107には、例えばオペアンプなど
を用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフ
ト回路など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。
【0090】このような構成をとり得る本発明の画像表
示装置においては、各電子放出素子に、容器外端子Dox
1乃至Doxm、Doy1乃至Doynを介して電圧を印加す
ることにより、電子放出が生ずる。高圧端子Hvを介し
てメタルバック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、発光が生じて画像が形成される。
示装置においては、各電子放出素子に、容器外端子Dox
1乃至Doxm、Doy1乃至Doynを介して電圧を印加す
ることにより、電子放出が生ずる。高圧端子Hvを介し
てメタルバック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、発光が生じて画像が形成される。
【0091】ここで述ベた画像形成装置の構成は1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、PAL、SEC
AM方式などのほか、そ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)方式をも採用できる。
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、PAL、SEC
AM方式などのほか、そ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)方式をも採用できる。
【0092】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17および図18を用いて説明する。
装置について図17および図18を用いて説明する。
【0093】本発明の画像形成装置は、テレビジョン放
送の表示装置、テレビ会議システムやコンピューター等
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。
送の表示装置、テレビ会議システムやコンピューター等
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。
【0094】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳しく説明す
るが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。
るが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。
【0095】(実施例1)図12は本実施例の特徴をよ
く表す上面からの模式図で、簡単のために3×3個の素
子付近を示し、図13は絶縁層の構成を示す模式図であ
る。これらの図において15、16は素子電極、12は
マトリクス配線を構成する配線で、少なくとも交差部に
おいて直交する他方の配線の下に形成される下配線、1
0は絶縁層の輪郭パターンを形成する細線絶縁層、11
は細線絶縁層10で囲まれた内側を塗りつぶすように形
成される絶縁層、17は少なくとも交差部において直交
する他方のマトリクス配線の上に形成される上配線、1
8は電子放出部を形成するための導電性薄膜である。以
下で、図を用いながら本実施例を説明する。
く表す上面からの模式図で、簡単のために3×3個の素
子付近を示し、図13は絶縁層の構成を示す模式図であ
る。これらの図において15、16は素子電極、12は
マトリクス配線を構成する配線で、少なくとも交差部に
おいて直交する他方の配線の下に形成される下配線、1
0は絶縁層の輪郭パターンを形成する細線絶縁層、11
は細線絶縁層10で囲まれた内側を塗りつぶすように形
成される絶縁層、17は少なくとも交差部において直交
する他方のマトリクス配線の上に形成される上配線、1
8は電子放出部を形成するための導電性薄膜である。以
下で、図を用いながら本実施例を説明する。
【0096】まず、よく洗浄した青板ガラス基板上に一
対の素子電極15・16をスクリーン印刷により形成す
る。用いたペーストはAuを導電材料としたMOペース
トで、印刷後、70℃で10分間乾燥し、ピーク温度5
80℃、ピーク保持時間8分の焼成を行い、図12
(a)のような膜厚約0.3μmの素子電極が形成され
る。
対の素子電極15・16をスクリーン印刷により形成す
る。用いたペーストはAuを導電材料としたMOペース
トで、印刷後、70℃で10分間乾燥し、ピーク温度5
80℃、ピーク保持時間8分の焼成を行い、図12
(a)のような膜厚約0.3μmの素子電極が形成され
る。
【0097】次に、マトリクス配線のうち少なくとも交
差部において他方よりも下部に形成される下配線12を
図12(b)のように素子電極16と一部が重なるよう
にスクリーン印刷法により形成する。用いたペーストは
Agを導電材料とする厚膜ペーストで、下配線パターン
を印刷後、110℃で20分間乾燥し、ピーク温度55
0℃、ピーク保持時間10分の焼成を行い、線幅100
μm、厚み12μmの下配線が形成される。
差部において他方よりも下部に形成される下配線12を
図12(b)のように素子電極16と一部が重なるよう
にスクリーン印刷法により形成する。用いたペーストは
Agを導電材料とする厚膜ペーストで、下配線パターン
を印刷後、110℃で20分間乾燥し、ピーク温度55
0℃、ピーク保持時間10分の焼成を行い、線幅100
μm、厚み12μmの下配線が形成される。
【0098】細線絶縁層10の形成に当り、細線絶縁層
のとぎれた部分と素子電極15と重なる(図12(c)
参照)ように位置合わせを行って、スクリーン印刷法に
より形成する。用いたペーストは、PbOを主成分とし
たガラスペーストで、110℃で20分間乾燥し、ピー
ク温度550℃、ピーク保持時間10分の焼成を行い、
線幅100μm、厚み20μmの細線絶縁層が300μ
mの間隔で並んでいる。この細線絶縁層と一部が重な
り、かつ、絶縁層の凹部が細線絶縁層のとぎれた部分と
重なるようにスクリーン印刷により絶縁層11を形成す
る。図13(b)に細線絶縁層と絶縁層の関係を単純化
して示す。絶縁層に用いたペーストは、細線絶縁層のも
のと同様で、成膜条件も等しいものを適用する。さらに
1層同様な条件で成膜すると、幅500μm、膜厚35
μmの絶縁層が図12(d)、図13(c)のように得
られる。
のとぎれた部分と素子電極15と重なる(図12(c)
参照)ように位置合わせを行って、スクリーン印刷法に
より形成する。用いたペーストは、PbOを主成分とし
たガラスペーストで、110℃で20分間乾燥し、ピー
ク温度550℃、ピーク保持時間10分の焼成を行い、
線幅100μm、厚み20μmの細線絶縁層が300μ
mの間隔で並んでいる。この細線絶縁層と一部が重な
り、かつ、絶縁層の凹部が細線絶縁層のとぎれた部分と
重なるようにスクリーン印刷により絶縁層11を形成す
る。図13(b)に細線絶縁層と絶縁層の関係を単純化
して示す。絶縁層に用いたペーストは、細線絶縁層のも
のと同様で、成膜条件も等しいものを適用する。さらに
1層同様な条件で成膜すると、幅500μm、膜厚35
μmの絶縁層が図12(d)、図13(c)のように得
られる。
【0099】マトリクス配線の最終工程として、上配線
17の中心と絶縁層の中心が重なるように位置合わせし
た後、絶縁層上に重ねて上配線17をスクリーン印刷法
を用いて図12(e)のように形成する。ペーストおよ
び成膜条件は下配線作製時と同様で、線幅300μm、
膜厚12μmの上配線を得る。
17の中心と絶縁層の中心が重なるように位置合わせし
た後、絶縁層上に重ねて上配線17をスクリーン印刷法
を用いて図12(e)のように形成する。ペーストおよ
び成膜条件は下配線作製時と同様で、線幅300μm、
膜厚12μmの上配線を得る。
【0100】電子放出部形成用導電性薄膜18を素子電
極15・16のギャップ間に形成する。形成は、マトリ
クス配線形成済みの電子源に有機パラジウム溶液をスピ
ナーにより回転塗布し、300℃で10分間焼成後、フ
ォトリソグラフィー法を用いて図12(f)のようにパ
ターニングして行われる。
極15・16のギャップ間に形成する。形成は、マトリ
クス配線形成済みの電子源に有機パラジウム溶液をスピ
ナーにより回転塗布し、300℃で10分間焼成後、フ
ォトリソグラフィー法を用いて図12(f)のようにパ
ターニングして行われる。
【0101】以上の実施例により形成した電子源は、絶
縁層の断面形状を長方形に近くすることができた。
縁層の断面形状を長方形に近くすることができた。
【0102】(実施例2)図14は、本実施例の特徴を
よく表わす模式的平面図で、簡単のために3×3個の素
子付近を示し、図15は絶縁層の構成を示す模式図であ
る。これらの図において、15および16は素子電極、
12はマトリクス配線を構成する配線で少なくとも交差
部において直交する他方の配線の下に形成される下配
線、10は絶縁層の輪郭パターンを形成する細線絶縁
層、11は細線絶縁層10で囲まれた内側を塗りつぶす
ように形成される絶縁層、17は少なくとも交差部にお
いて直交する他方のマトリクス配線の上に形成される上
配線、18は電子放出部を形成するための導電性薄膜で
ある。
よく表わす模式的平面図で、簡単のために3×3個の素
子付近を示し、図15は絶縁層の構成を示す模式図であ
る。これらの図において、15および16は素子電極、
12はマトリクス配線を構成する配線で少なくとも交差
部において直交する他方の配線の下に形成される下配
線、10は絶縁層の輪郭パターンを形成する細線絶縁
層、11は細線絶縁層10で囲まれた内側を塗りつぶす
ように形成される絶縁層、17は少なくとも交差部にお
いて直交する他方のマトリクス配線の上に形成される上
配線、18は電子放出部を形成するための導電性薄膜で
ある。
【0103】以下で、図を用いながら本実施例を解説す
る。
る。
【0104】下配線の形成までは実施例1と同様の手順
で素子電極および下配線を形成する。細線絶縁層10の
形成も実施例1と同様に行う。本実施例では図15
(b)のように、もう1層、細線絶縁層を重ねて形成す
る。それにより、線幅100μm、厚みが35μmの細
線絶縁層が300μmの間隔で並んでいることになる。
このこの細線絶縁層間隔とほぼ同じ幅で、細線絶縁層を
塗りつぶすようにスクリーン印刷でガラスペーストを2
層印刷すると、図15(d)に細線絶縁層と絶縁層の関
係を単純化して示したように、幅500μm、膜厚35
μmの絶縁層が得られる。
で素子電極および下配線を形成する。細線絶縁層10の
形成も実施例1と同様に行う。本実施例では図15
(b)のように、もう1層、細線絶縁層を重ねて形成す
る。それにより、線幅100μm、厚みが35μmの細
線絶縁層が300μmの間隔で並んでいることになる。
このこの細線絶縁層間隔とほぼ同じ幅で、細線絶縁層を
塗りつぶすようにスクリーン印刷でガラスペーストを2
層印刷すると、図15(d)に細線絶縁層と絶縁層の関
係を単純化して示したように、幅500μm、膜厚35
μmの絶縁層が得られる。
【0105】加えて、上配線17(図14(e))およ
び導電性薄膜18(図15(f))を実施例1と同様に
形成し、電子源を完成する。
び導電性薄膜18(図15(f))を実施例1と同様に
形成し、電子源を完成する。
【0106】本実施例による絶縁層は凹形状をしている
ため絶縁層に沿って重ねた配線が広がるのを防ぐことが
できた。
ため絶縁層に沿って重ねた配線が広がるのを防ぐことが
できた。
【0107】(実施例3)次に、以上のようにして作製
した電子源を用いて画像形成装置を構成した例を、図1
6を用いて説明する。
した電子源を用いて画像形成装置を構成した例を、図1
6を用いて説明する。
【0108】フォーミング前の表面伝導型電子放出素子
を多数作製した電子源基板71の5mm上方に、蛍光面
上にメタルバックが形成されたフェースプレート86を
支持枠82を介して配置し、フェースプレート、支持
枠、電子源の接合部にフリットガラスを塗布し、大気中
あるいは空素雰囲気中で400℃ないし500℃で10
分以上焼成することで封着した。図16において、12
および17はそれぞれ下配線および上配線である。
を多数作製した電子源基板71の5mm上方に、蛍光面
上にメタルバックが形成されたフェースプレート86を
支持枠82を介して配置し、フェースプレート、支持
枠、電子源の接合部にフリットガラスを塗布し、大気中
あるいは空素雰囲気中で400℃ないし500℃で10
分以上焼成することで封着した。図16において、12
および17はそれぞれ下配線および上配線である。
【0109】蛍光膜84は、モノクロームの場合は蛍光
体のみからなるが、本実施例では、蛍光体は、ストライ
プ形状の黒色部材(図10(a)参照、以下ブラックス
トライプ)を採用し、先にブラックストライプを形成
し、その間隙部に各蛍光体を塗布し、蛍光膜を作製し
た。黒色部材の材料は、通常良く用いられている黒鉛を
主成分とする材料を用いた。基板に蛍光体を塗布する方
法としては、スラリー法を用いた。
体のみからなるが、本実施例では、蛍光体は、ストライ
プ形状の黒色部材(図10(a)参照、以下ブラックス
トライプ)を採用し、先にブラックストライプを形成
し、その間隙部に各蛍光体を塗布し、蛍光膜を作製し
た。黒色部材の材料は、通常良く用いられている黒鉛を
主成分とする材料を用いた。基板に蛍光体を塗布する方
法としては、スラリー法を用いた。
【0110】また、蛍光膜上には通常、メタルバック8
5が設けられる。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)を行ない、その後、Alを真空蒸着することで
作製した。フェースプレートには更に、蛍光膜の導電性
を高めるため、蛍光膜と基板間に透明電極(不図示)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。
5が設けられる。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)を行ない、その後、Alを真空蒸着することで
作製した。フェースプレートには更に、蛍光膜の導電性
を高めるため、蛍光膜と基板間に透明電極(不図示)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。
【0111】前述の封着を行なぅ際、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ければならない
ため、十分な位置合わせを行なった。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(図示せ
ず)を通じ真空ポンプにて排気し、十分な真空度に達し
た後、容器外まで伸びている上配線および下配線を通
じ、電子放出素子の素子電極間に電圧を印加し、電子放
出部形成用薄膜を通電処理(フォーミング処理)するこ
とにより、電子放出部を作製した。フォーミング処理の
電圧波形を図7に示す。
色蛍光体と電子放出素子とを対応させなければならない
ため、十分な位置合わせを行なった。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(図示せ
ず)を通じ真空ポンプにて排気し、十分な真空度に達し
た後、容器外まで伸びている上配線および下配線を通
じ、電子放出素子の素子電極間に電圧を印加し、電子放
出部形成用薄膜を通電処理(フォーミング処理)するこ
とにより、電子放出部を作製した。フォーミング処理の
電圧波形を図7に示す。
【0112】図7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1ms、T2を
10msとし、三角波の波高値(フォーミング時のピー
ク電圧)は14Vとし、フォーミング処理は約1×10
-6Torrの真空雰囲気下で60秒間行った。
とパルス間隔であり、本実施例ではT1を1ms、T2を
10msとし、三角波の波高値(フォーミング時のピー
ク電圧)は14Vとし、フォーミング処理は約1×10
-6Torrの真空雰囲気下で60秒間行った。
【0113】そ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30Åであった。
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30Åであった。
【0114】次に、10-6Torr程度の真空度で、不
図示の排気管をガスバーナーで熱することで溶着し、外
囲器の封止を行った。
図示の排気管をガスバーナーで熱することで溶着し、外
囲器の封止を行った。
【0115】最後に封止後の真空度を維持するために、
ゲッター処理を行なった。これは封止を行なう直前ある
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、画像形成装置内の所定の位置(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、その蒸着膜
の吸着作用により、例えば1×10-5〜1×10-7To
rrの真空度を維持するものである。
ゲッター処理を行なった。これは封止を行なう直前ある
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、画像形成装置内の所定の位置(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、その蒸着膜
の吸着作用により、例えば1×10-5〜1×10-7To
rrの真空度を維持するものである。
【0116】以上のように完成した本発明の画像形成装
置において、各表面伝導型電子放出素子には、上配線、
下配線を通じ、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って電子放出さ
せ、メタルバックから真空容器外まで伸びている不図示
の高圧端子を通じて、メタルバックに数KV以上の高圧
を印加し、電子ビームを加速して、蛍光膜に衝突させ、
励起・発光させることで画像を表示した。
置において、各表面伝導型電子放出素子には、上配線、
下配線を通じ、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って電子放出さ
せ、メタルバックから真空容器外まで伸びている不図示
の高圧端子を通じて、メタルバックに数KV以上の高圧
を印加し、電子ビームを加速して、蛍光膜に衝突させ、
励起・発光させることで画像を表示した。
【0117】本実施例による電子源は、マトリクス配線
が占有する領域が狭いため、電子放出素子をこれまでよ
りも長くすることができ、電子放出素子からの電流を大
きくとれるようになった。
が占有する領域が狭いため、電子放出素子をこれまでよ
りも長くすることができ、電子放出素子からの電流を大
きくとれるようになった。
【0118】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
により、ホトリソ法に比べて低価格の製造装置の使用が
可能となり、かつ、より膜厚の厚い配線および絶縁層の
形成が可能になったため、大面積化したにもかかわら
ず、配線の信頼性の向上がなされる。
により、ホトリソ法に比べて低価格の製造装置の使用が
可能となり、かつ、より膜厚の厚い配線および絶縁層の
形成が可能になったため、大面積化したにもかかわら
ず、配線の信頼性の向上がなされる。
【図1】本発明の画像形成装置の製造方法における絶縁
層形成手順の1例を示す工程図である。
層形成手順の1例を示す工程図である。
【図2】絶縁層形成後の状態の例を示す図であり、
(a)は従来の方法によって形成した場合、(b)は本
発明の方法によって形成した場合である。
(a)は従来の方法によって形成した場合、(b)は本
発明の方法によって形成した場合である。
【図3】従来の表面伝導型電子放出素子の構成を示す模
式的平面図である。
式的平面図である。
【図4】本発明の方法で形成される平面型表面伝導型電
子放出素子の1例の構成を示す模式図であり、(a)は
平面図、(b)はその断面図である。
子放出素子の1例の構成を示す模式図であり、(a)は
平面図、(b)はその断面図である。
【図5】本発明の方法で形成される垂直型表面伝導型電
子放出素子の1例の構成を示す模式的断面図である。
子放出素子の1例の構成を示す模式的断面図である。
【図6】本発明の方法における表面伝導型電子放出素子
の製造手順の1例を示す工程図である。
の製造手順の1例を示す工程図である。
【図7】表面伝導型電子放出素子の製造に際して採用で
きる通電フォーミング処理における電圧波形2例を示す
波形図である。
きる通電フォーミング処理における電圧波形2例を示す
波形図である。
【図8】マトリクス配置型の電子源の1例を示す模式図
である。
である。
【図9】本発明の画像形成装置の表示パネルの1例を示
す模式図である。
す模式図である。
【図10】蛍光膜の例を示す模式図である。
【図11】画像形成装置にNTSC方式のテレビ信号に
応じて表示を行なうための駆動回路の1例を示すブロッ
ク図である。
応じて表示を行なうための駆動回路の1例を示すブロッ
ク図である。
【図12】実施例1での電子源作製手順を示す工程図で
ある。
ある。
【図13】実施例1の絶縁層形成の手順を単純化して示
した工程図である。
した工程図である。
【図14】実施例2での電子源作製手順を示す工程図で
ある。
ある。
【図15】実施例2の絶縁層形成の手順を単純化して示
した工程図である。
した工程図である。
【図16】実施例3で作製した画像形成装置の構成を示
す斜視図である。
す斜視図である。
1、31、41 基板 10 細線絶縁層 11 絶縁層 12 下配線 13 絶縁層 14 絶縁層 15、16 素子電極 17 上配線 18 導電性薄膜 21 段差形成部 32、42、33、43 素子電極 34、44 導電性薄膜 35、45 電子放出部 71 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 黒色部材 92 蛍光体 101 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
Claims (6)
- 【請求項1】(1)基板上に一対の電極を有してなる電
子放出素子を複数個形成する工程、 (2)該素子電極対の一方の素子電極と共通で接続され
る帯状配線(下配線)を形成する工程、 (3)前記下配線上に絶縁層を設ける工程、 (4)該絶縁層上を通り、下配線と接続されていない方
の素子電極と共通で接続される、該下配線に直交する帯
状配線(上配線)を形成する工程を有してなる電子源の
製造方法であって、 前記絶縁層が、形成すべき絶縁層形状の対向する少なく
とも一組の縁部を形成し、その後、少なくとも該両縁部
に挟まれた中央部の絶縁層の形成を行うことで形成され
ることを特徴とする電子源の製造方法。 - 【請求項2】 前記下配線と前記上配線の交差部での絶
縁層の最も薄い部分の基板からの高さを、前記下配線の
高さより高くする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記上・下配線および前記絶縁層をスク
リーン印刷によって形成する請求項1または2記載の方
法。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の方
法によって得られる電子源。 - 【請求項5】 請求項4記載の電子源を有してなるリア
プレートと、蛍光膜を有するフェースプレートとが対向
配置された表示パネル。 - 【請求項6】 請求項5記載の表示パネルに駆動回路が
接続されている画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP677896A JPH09199008A (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | 電子源およびその製造方法、表示パネルならびに画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP677896A JPH09199008A (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | 電子源およびその製造方法、表示パネルならびに画像形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09199008A true JPH09199008A (ja) | 1997-07-31 |
Family
ID=11647644
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP677896A Pending JPH09199008A (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | 電子源およびその製造方法、表示パネルならびに画像形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09199008A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100438134B1 (ko) * | 2000-12-15 | 2004-07-02 | 캐논 가부시끼가이샤 | 미세 라인 구비 기판, 미세 라인 구비 기판 제조 방법,전자 공급원 기판 및 화상 디스플레이 장치 |
-
1996
- 1996-01-18 JP JP677896A patent/JPH09199008A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100438134B1 (ko) * | 2000-12-15 | 2004-07-02 | 캐논 가부시끼가이샤 | 미세 라인 구비 기판, 미세 라인 구비 기판 제조 방법,전자 공급원 기판 및 화상 디스플레이 장치 |
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