JPH09245690A

JPH09245690A - マトリクス配線の製造方法、電子源の製造方法、電子源及び該電子源を具備した画像表示装置

Info

Publication number: JPH09245690A
Application number: JP4487896A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Oguri; 宣明大栗
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-03-01
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 1997-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】安価で工程数が少なく、相互の電気的接続部
分の信頼性が図れ、簡単なマトリクス配線による低抵抗
化を実現し、より高密度で高品位な画像が実現可能なマ
トリクス配線の製造方法、電子源の製造方法、電子源及
び該電子源を具備した画像表示装置を提供する。【解決手段】行方向配線と列方向配線とを両者が交差
部において接触しないように一層目の行及び列の両配線
を同時に形成して電気的未接続部分を設けると共に第２
層目の配線形成時に前記電気的未接続部分の接続形成を
行うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子源及びその応
用である表示装置等の画像形成装置にかかわり、特にマ
トリクス配線の製造方法、電子源の製造方法、電子源及
び該電子源を具備した画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子としては、熱電子源
と冷陰極電子源の２種類が知られている。冷陰極電子源
には、電界放出型（以下、ＦＥと記す）、金属／絶縁層
／金属型（以下、ＭＩＭと記す）や表面伝導型電子放出
素子等がある。

【０００３】ＦＥ型の例としては、Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋｅ
＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，”Ｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉ
ｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎＰ
ｈｙｓｉｃｓ，８，８９，（１９５６）あるいはＣ．
Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，”ＰｈｙｓｉｃａｌＰｒｏｐｅｒ
ｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌｄｅ
ｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈｍｏｌ
ｙｂｄｅｎｉｕｍ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４７
５２４８（１９７６）等が知られている。

【０００４】ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ．Ｍｅａ
ｄ，”Ｔｈｅｔｕｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎａｍ
ｐｌｉｆｉｅｒ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３２，
６４６（１９６１）が知られている。

【０００５】表面伝導型電子放出素子の例としては、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，（１９６５）等がある。

【０００６】表面伝導型電子放出素子は基板上に形成さ
れた小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことによ
り、電子放出が生ずる現象を利用するものである。この
表面伝導型電子放出素子としては、前記、Ｅｌｉｎ１ｓ
ｏｎ等によるＳｎＯ₂ 薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によ
るもの［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：”ＴｈｉｎＳｏｌｉｄ
Ｆｉｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂ Ｏ
₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ
ａｎｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥＴｒａｎ
ｓ．ＥＤＣｏｎｆ．”，５１９，（１９７５）］、カ
ーボン薄膜によるもの［荒木久他：真空、第２６
巻、第１号、２２頁（１９８３）］等が報告されてい
る。

【０００７】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．Ｈａｒｔｗｅｌｌの素子
構成を図７に示す。同図において１は、基板である。２
は電子放出部形成用薄膜で、スパッタリングで形成され
たＨ型形状の金属酸化物薄膜等からなり、後述の通電の
フォーミングと呼ばれる通電処理により電子放出部３が
形成される。尚、図中の素子電極間隔Ｌ１は、０．５〜
１．０ｍｍ、Ｗ’は、０．１ｍｍで設定されている。
尚、電子放出部３の位置及び形状については、不明であ
るので模式図として表わした。

【０００８】従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、電子放出をおこなう前に電子放出部形成用薄
膜２を予めフォーミングと呼ばれる通電処理によって電
子放出部３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、前記電子放出部形成用薄膜２の両端
に直流電圧あるいは非常にゆっくりとした昇電圧、例え
ば１Ｖ／分程度を印加通電し、導電性薄膜を局所的に破
壊、変形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態に
した電子放出部３を形成する事である。尚、電子放出部
３は電子放出部形成用薄膜２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
グにより発生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４と呼ぶ。

【０００９】前記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事により、上述の電子放
出部３より電子を放出せしめるものである。

【００１０】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り多数、素子を
配列形成できる利点がある。そこでこの特徴を生かせる
ようないろいろな応用が研究されている。例えば、荷電
ビーム源、画像表示装置等の表示装置等があげられる。

【００１１】しかしながら、以上説明したような表面伝
導型電子放出素子を画像表示装置として大面積化するに
は以下の様な問題点がある。前記表面伝導型電子放出素
子を基板上に多数配列形成する際の製造工程において上
記素子を駆動するための電極や配線パターンを加工する
場合、基板上に電極及び配線材料の金属薄膜を成膜し、
これを通常のフォトリソグラフィー、エッチング技術を
用いてパターン加工が行われ、電極や配線パターンが形
成される。しかしながら、例えば、４０ｃｍ角以上の大
型基板上にフォトリソグラフィー、エッチング技術によ
り製造する場合、蒸着装置を初め、露光装置、エッチン
グ装置等を含む大型製造設備が必要となり莫大な費用が
かかるだけでなく、基板を大型化した場合、製造装置自
体の大型化が困難となり製造方法上、あるいはコスト上
の問題があった。また、大面積化することで電極数の増
加、配線の増加及び複雑化により、工程数が増え、断線
や短絡等の欠陥が発生しやすくなり、歩留りが低下する
等の問題があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
の問題を鑑みてマトリクス配線の製造方法、表面伝導型
電子放出素子を複数設置した電子源及び画像表示装置の
製造方法に於いて、安価で工程数が少なく、また電極と
配線部分の構成を簡略化することにより、相互の電気的
接続部分の信頼性向上が図れ、より高密度な画素配列に
よる高品位な画像が実現可能な表面伝導型電子放出素子
を複数設置した電子源の製造方法、電子源及び画像表示
装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記の目的は以下の手段
によって達成される。互いに交差する行方向及び列方向
の複数の配線を互いに絶縁状態で基板上に形成するマト
リクス配線の製造方法において、行方向の配線と列方向
配線とを両者が交差部において接触しないように一層目
の行及び列の両配線を同時に形成すると同時に該行ある
いは列の配線のどちらか一方に電気的未接続部分を設け
る工程と、該電気的未接続部分を絶縁体でつなぐ工程
と、第２層目の配線形成時に前記電気的未接続部分の電
気的接続形成を行う工程とを有することを特徴とするマ
トリクス配線の製造方法を提案するものであり、前記第
１層目のＸ、Ｙ方向配線の形成と該Ｘ、Ｙ方向配線のそ
れぞれ素子電極への接続を同時に行なうこと、前記第１
層目の配線と前記第２層目の配線との接続が前記表面伝
導型電子放出素子を介して行なわれること、前記各層の
形成方法に印刷方法を用いることを含む。

【００１４】また本発明は前記の製造方法を用いて一対
の素子電極を含む表面伝導型電子放出素子を有する電子
源を前記行方向配線と列方向配線の直交する位置に配設
し、かつ前記配線の一組または複数組を順次選択するこ
とにより前記電子源に通電されるようにした前記電子源
を二次元平面上に複数個配設することによって構成され
たことを特徴とする単純マトリクスによる電子源の製造
方法を提案するものであり、該方法により製造したこと
を特徴とする電子源を提案するものである。

【００１５】さらに、本発明は前記電子源を具備したこ
とを特徴とする画像表示装置を提案するものであり、前
記電子源が電子放出部形成用薄膜に、フォーミングと呼
ばれる通電処理を施す事により電子放出部が形成される
表面伝導型電子放出素子であることを含む。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
を更に詳細に説明する。

【００１７】図１は本発明の電子源により構成された画
像形成装置の代表的な素子構成の上面図を示す。図２
（ａ）〜（ｅ）に本発明の製造工程を表わす上面図を示
す。

【００１８】図２（ａ）〜（ｅ）では不図示の基板上に
対して電子放出素子を３×３個、計９個を行列状にマト
リクス配線した例を示す。図中、１１、１２は一対の素
子電極、１３は第一層目の配線、１４は第一層目の配線
と２層目の配線との層間絶縁膜、１５は第二層目の配
線、１６は電子放出部形成用薄膜である。

【００１９】先ず、予め洗浄された基板に、素子電極の
印刷、焼成を行い、一対の素子電極１１、１２を形成す
る。（図２（ａ））本素子電極は電子放出部薄膜と配線とのオーム接触を良
好にするために設けられるものである。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
避するために上記のように素子電極を設けているもので
ある。配線用の導体層を、例えばスパッタリング法等に
より薄膜で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。素子電極
の形成方法としては、蒸着法、スパッタリング法、プラ
ズマＣＶＤ法等の真空系を用いる方法や、触媒に金属成
分及びガラス成分を混合した厚膜ペーストを印刷、焼成
することにより形成する厚膜印刷法がある。

【００２０】本発明の効果を最大限に引き出すには、フ
ォトリソグラフィ工程を必要としない厚膜印刷法を用い
るのが最も工程の短縮が図られる。しかしながら、電子
放出部近傍の素子電極膜厚が薄い方が望ましい。そこ
で、厚膜印刷法を用いる場合はその際、使用するペース
トとして、有機金属化合物により構成されたＭＯＤペー
ストを使用することが望ましい。もちろん、これ以外の
成膜方法を用いても差し支えなく、また構成材料とし
て、電気伝導性のある材料であれば、特に限定されるも
のではない。次に、本発明の特徴である印刷配線につい
て説明する。

【００２１】まず、第一の配線層１３を形成する。（図
２（ｂ））このとき、Ｘ方向配線及びＹ方向配線が互いに接触しな
いように両方向配線を構成する一部である交差部を除い
て同時形成する。また第１層目の配線１３形成時にＸ、
Ｙ両方向配線の交差部ではそれぞれＸ方向配線は素子電
極１１に、Ｙ方向配線は素子電極１２に各々接続形成さ
れる。尚、配線層の形成方法には、素子電極部分とは異
なり、膜厚が厚い方が電気抵抗を低減することができ有
利である。そこで、単層で比較的厚い膜が得られる、厚
膜ペーストを用いた厚膜印刷法を用いるのが適当であ
る。もちろん、薄膜配線の適用も可能であるが、膜厚を
厚くするためには何層も積み重ねなければならず時間が
必要となり、不利である。

【００２２】続いて層間絶縁膜１４を形成する。この層
間絶縁膜１４の構成材料としては、絶縁性を保てるもの
であればよく例えばＳｉＯ₂ 薄膜や金属成分を含まない
厚膜ペーストによる膜等である。層間絶縁膜１４のパタ
ーンはＸ方向配線とＹ方向配線の交差部分上に行えばよ
い。かくしてＸ、Ｙ両方向配線の交差部では層間絶縁膜
１４がＸ方向配線を被覆し、Ｙ方向配線は層間絶縁膜１
４を挟んで電気的に未接続な不連続な状態になってい
る。（図２（ｃ））層間絶縁膜１４の形成にあたっては上下層間の絶縁性を
確保するために印刷、焼成を少くとも２回以上行うのが
好ましいが一回でも絶縁性で確保できるのなら一回の方
が好ましい。

【００２３】次に第２層目の配線１５を形成する。この
第２層目の配線形成時にＸ、Ｙ両方向配線の交差部分で
ある層間絶縁膜１４を挟んで不連続になっているＹ方向
配線上の一部である電気的未接続部分の接続形成が行わ
れる。（図２（ｄ））本図においては、Ｙ方向配線の未接続部近傍のみに２層
目の配線１５を形成したが、もちろん、Ｙ方向配線上全
てに２層目の配線１５を形成してもよい。最後に電子放
出部形成用薄膜１６を形成して単純マトリクス構成の電
子源用の表面伝導型電子放出素子（３個×３個、計９
個）が完成する。（図２（ｅ））成膜方法及び電子放出部形成用薄膜１６（表面伝導型電
子放出素子）の形成方法は、例えばスパッタ法やスピン
コート法等の従来の方法をそのまま適用することが可能
である。

【００２４】本図では、９素子部分のみを図示したが、
これを複数個、同時に形成する事で単純マトリクス方式
による電子源基板の構成が完成する。

【００２５】本図において上記マトリクス配線はＹ方向
配線を第一層目の配線１３、第二層目の配線１５と２層
構成としたが配線層数は特に限定するものではなく、本
発明の特徴である第一層目の配線と第二層目の配線の２
層構成を基本とし、Ｙ方向配線にそれぞれ３層、４層と
積み重ねても良く、また、第一層目の配線１３も同様に
積み重ねて良く、配線層数に応じて厚みを厚くすること
ができ、また表面層の材料を適宜選択すれば、耐酸化性
及び耐腐食性に優れた低抵抗配線としての効果を生じ
る。また、必ずしもＸ方向配線とＹ方向配線の配線層数
が同数でなくとも良く、それぞれの配線の層数の異なる
構成のマトリクス配線を形成しても構わない。この場合
の異なる配線総数の組み合わせは、前記と同様に本発明
の特徴である第一層目の配線と第二層目の配線の２層構
成を基本として、それぞれの層数を例えば３層と４層、
２層と４層としても良く、またＸ方向配線とＹ方向配線
の層数が逆でも構わないが製造工程数の簡略化を考えれ
ば前記２層構成が好ましい。

【００２６】続いて、上記マトリクス配線の第一層目の
配線及び第二層目の配線の形成方法として、印刷、乾燥
後の焼成はそれぞれ別々に行っても良く、第一層目、第
二層目の印刷、乾燥をそれぞれ行い、最後に同時の焼成
を行っても構わない。また配線材料や種類も限定され
ず、例えば第一層目の配線材料は厚膜ペーストで導電性
材料第二層目の配線材料も有機金属化合物により構成さ
れたＭＯＤペーストで形成することも可能であり、ペー
スト材料として導電性材料であれば構わない。要は目的
や仕様に応じて定めれば良い。

【００２７】また、層間絶縁膜１４は、電気駆動上、充
分に絶縁されれば、その寸法、厚みは特に限定されな
い。層間絶縁膜１４として例えば、絶縁性ガラスペース
トを用いる場合には、スクリーン印刷法あるいはディッ
プ塗布法を用いて形成することもできる。

【００２８】以上の様な構成を有する本発明のマトリク
ス配線による電子源及び電子源を具備する画像形成装置
を簡単な構成でしかも、作成が容易なマトリクス配線を
実現することができ、歩留まりを向上させることができ
る。また、配線としての膜質を高める事ができ、耐酸化
性、耐腐食性を向上させ、電気的信頼性の向上が図れ
る。更には、配線抵抗の低抵抗化が実現され、大面積化
の際に問題となっていた配線抵抗の増大による画像むら
の発生を防止することができ、高精細の画像形成装置を
得る事ができる。

【００２９】また、本構成によれば、Ｘ方向配線とＹ方
向配線のそれぞれの素子電極１１、１２への接続パター
ンが同一層からなり、また同時形成できるため、それぞ
れ、独立に形成する必要がなく、工程数の削減が可能で
ある。

【００３０】次に、本出願人による本発明に関わる表面
伝導型電子放出素子の基本的な構成と製造方法及びその
特徴について例えば、特開平２−５６８２２等を参考に
して概説する。

【００３１】本発明に係わる表面伝導型電子放出素子の
構成、及び製法の特徴は、次の様なものがあげられる。

【００３２】１）フォーミングと呼ばれる通電処理前の
電子放出部形成用薄膜は、微粒子分散体を分散し形成さ
れた微粒子からなる薄膜、あるいは、有機金属等を加熱
焼成し形成された微粒子からなる薄膜等、基本的には、
微粒子より構成される。

【００３３】２）フォーミングと呼ばれる通電処理後の
電子放出部を含む薄膜は、電子放出部、電子放出部を含
む薄膜とも基本的には微粒子より構成される。

【００３４】図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発明
にかかわる基本的な表面伝導型電子放出素子の構成を示
す平面図及び断面図である。図８を用いて、本発明にか
かわる素子の基本的な構成を説明するが、本発明の電子
源及び画像表示装置では後述するように、この表面伝導
型電子放出素子を多数個、同一基体上に配線電極と共に
形成しているものである。

【００３５】図８において１は基板、５と６は素子電
極、４は電子放出部を含む薄膜、３は電子放出部であ
る。

【００３６】基板１の材料としては、石英ガラス、Ｎａ
等の不純物含有量を減少したガラス、青板ガラス、青板
ガラス上にスパッタ法等により形成したＳｉＯ₂ （絶縁
体層）を積層したガラス基板等およびアルミナ等のセラ
ミック等があげられる。

【００３７】対向する素子電極５、６の材料としては一
般的な導電体が用いられ、例えばＮｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属或いは
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 −ＳｎＯ₂ 等の透明導電体及びポリシリ
コン等の半導体材料が挙げられる。素子電極間隔Ｌ１
は、数千オングストロームより数百マイクロメートルで
あり、素子電極の製法の基本となるフォトリソグラフィ
ー技術、即ち、露光機の性能とエッチング方法等、及び
素子電極間に印加する電圧等により設定されるが、好ま
しくは、数マイクロメートルより数十マイクロメートル
である。素子電極長さＷ１、素子電極５、６の膜厚ｄ
は、電極の抵抗値、後述するＸ、Ｙ配線との結線、多数
配置された電子源の配置上の問題より適宜設計され、通
常は、素子電極長さＷ１は、数マイクロメートルより数
百マイクロメートルであり、素子電極５、６の膜厚ｄ
は、数百オングストロームより数マイクロメートルであ
る。

【００３８】基板１上に設けられた対向する素子電極５
と素子電極６間及び素子電極５、６上に設置された電子
放出部を含む薄膜４は、電子放出部３を含むが、図８
（ｂ）に示された場合だけでなく、素子電極５、６上に
は設置されない場合もある。即ち、基板１上に、先述し
た電子放出部形成用薄膜、対向する素子電極５、６の電
極順に積層構成した場合である。この電子放出部を含む
薄膜４の膜厚は、数オングストロームより数千オングス
トロームであり、素子電極５、６へのステップカバレー
ジ、電子放出部３と素子電極５、６間の抵抗値及び電子
放出部３の導電性微粒子の粒径、後述する通電処理条件
等によって、適宜設定される。その抵抗値は、１０の２
乗より１０の７乗オーム／□のシート抵抗値を示す。電
子放出部を含む薄膜４を構成する材料の具体例を挙げる
ならば、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、
Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金
属、ＰｄＯ、ＳｎＯ₂ 、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、ＰｂＯ、Ｓｂ₂ Ｏ
₃ 等の酸化物、ＨｆＢ₂ 、ＺｒＢ₂ 、ＬａＢ₆ 、ＣｅＢ
₆ 、ＹＢ₄ 、ＧｄＢ₄ 等のホウ化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、
ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ、Ｚ
ｒＮ、ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体、カー
ボン等が挙げられる。

【００３９】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、或いは重なり合った状態（島状も含む）の膜を指し
ており、微粒子の粒径は数オングストロームから数千オ
ングストロームであり、好ましくは１０オングストロー
ムより２００オングストロームである。

【００４０】電子放出部３は電子放出部を含む薄膜４の
一部に形成された高抵抗の亀裂であり、通電フォーミン
グ等により形成される。また、亀裂内には数オングスト
ロームから数百オングストロームの粒径の導電性微粒子
を有することもある。この導電性微粒子は電子放出部を
含む薄膜４を構成する物質の少なくとも一部の元素を含
んでいる。また、電子放出部３及びその近傍の電子放出
部を含む薄膜４は炭素及び炭素化合物を有することもあ
る。

【００４１】電子放出部３を有する電子放出素子の製造
方法としては様々な方法が考えられるが、その一例を図
９に示す。２は電子放出部形成用薄膜で例えば微粒子膜
が挙げられる。

【００４２】以下、順を追って製造方法の説明を図８及
び図９に基づいて説明する。

【００４３】１）基板１を洗剤、純水及び有機溶剤によ
り十分に洗浄後、真空蒸着法、スパッタ法等により素子
電極材料を堆積後、フォトリソグラフィー技術により該
基板１の面上に素子電極５、６を形成する。［図９
（ａ）］２）基板１上に設けられた素子電極５と６の間に、素子
電極５と６を形成した絶縁性基板上に有機金属溶液を塗
布して放置することにより、有機金属薄膜を形成する。
尚、有機金属溶液とは、前記Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、
Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、
Ｗ、Ｐｂ等の金属を主元素とする有機化合物の溶液であ
る。この後、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、電子放出部形
成用薄膜２を形成する。［図９（ｂ）］尚、ここでは、有機金属の塗布法により説明したが、こ
れに限るものではなく、真空蒸着法、スパッタ法、化学
的気相堆積法、分散塗布法、デッピング法、スピナー法
等によって形成される場合もある。

【００４４】３）続いて、フォーミングと呼ばれる通電
処理を行う。通電フォーミングは素子電極５、６間に不
図示の電源により通電を行い、電子放出部形成用薄膜２
を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、構造を変化
させた部位を形成させるものである。この局所的に構造
変化させた部位を電子放出部３と呼ぶ。［図９（ｃ）］
先に説明したように、電子放出部３は導電性微粒子で構
成されていることを本出願人らは観察している。

【００４５】次に上記フォーミング処理の電圧波形の一
例を図１０に示す。

【００４６】電圧波形は特にパルス波形が好ましく、パ
ルス波高値が一定の電圧パルスを連続的に印加する場合
［図１０（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１０（ｂ）］とがある。先
ず、パルス波高値を一定電圧とした場合［図１０
（ａ）］について説明する。

【００４７】図１０（ａ）におけるＴ１及びＴ２は電圧
波形のパルス幅とパルス間隔であり、Ｔ１を１マイクロ
秒〜１０ミリ秒、Ｔ２を１０マイクロ秒〜１００ミリ秒
とし、三角波の波高値（通電フォーミング時のピーク電
圧）は表面伝導型電子放出素子の形態に応じて適宜選択
し、適当な真空度、例えば、１０の−５乗ｔｏｒｒ程度
の真空雰囲気下で、数秒から数十分印加する。尚、素子
の電極間に印加する波形は三角波に限定することはな
く、矩形波など所望の波形を用いても良く、その波高値
及びパルス幅・パルス間隔等についても上述の値に限る
ことなく、電子放出部が良好に形成されれば所望の値を
選択することができる。

【００４８】図１０（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は、図
１０（ａ）と同様であり、三角波の波高値（通電フォー
ミング時のピーク電圧）は、例えば０．１Ｖステップ程
度ずつ増加させ適当な真空雰囲気下で印加する。尚、こ
の場合の通電フォーミング処理はパルス間隔Ｔ２中に、
電子放出部形成用薄膜２を局所的に破壊、変形しない程
度の電圧、例えば０．１Ｖ程度の電圧で素子電流を測定
し、抵抗値を求め、例えば１Ｍオーム以上の抵抗を示し
た時に通電フォーミング終了とする。

【００４９】次に通電フォーミングが終了した素子に活
性化工程と呼ぶ処理を施すことが望ましい。活性化工程
とは、例えば、１０の−４乗〜１０の−５乗ｔｏｒｒ程
度の真空度で、通電フォーミング同様、パルス波高値が
一定の電圧パルスを繰り返し印加する処理のことであ
り、真空中に存在する有機物質に起因する炭素もしくは
炭素化合物を電子放出部形成用薄膜上に堆積させ素子電
流Ｉｆ、放出電流Ｉｅを著しく変化させる処理である。
活性化工程は素子電流Ｉｆと放出電流Ｉｅを測定しなが
ら、例えば放出電流Ｉｅが飽和した時点で終了する。ま
た印加する電圧パルスは動作駆動電圧で行うことが好ま
しい。

【００５０】尚、ここで炭素もしくは炭素化合物とはグ
ラファイト（単、多結晶双方を指す）、非晶質カーボン
（非晶質カーボン及び多結晶グラファイトとの混合物を
指す）であり、その膜厚は５００オングストローム以下
が好ましく、より好ましくは３００オングストローム以
下である。

【００５１】こうして作成した電子放出素子をフォーミ
ング工程、活性化工程における真空度よりも高い真空度
の雰囲気下に置いて動作駆動させるのが良い。また、更
に高い真空度の雰囲気下で８０℃〜１５０℃に加熱後動
作駆動させることが望ましい。尚、フォーミング工程、
活性化処理した真空度より高い真空度とは、例えば約１
０の−６乗以上の真空度であり、より好ましくは超高真
空系であり、新たに炭素もしくは炭素化合物が電子放出
部形成用薄膜上に殆ど堆積しない真空度である。こうす
ることによって素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅを安定化さ
せることが可能になる。

【００５２】次に上述のような素子構成と製造方法によ
って作成された本発明に係わる電子放出素子の基本特性
について図１１及び図１２を用いて説明する。

【００５３】図１１は図８で示した構成を有する素子の
電子放出特性を測定する為の測定評価装置の概略構成図
である。図１１において１は絶縁性基板、５、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、９１は素子に素子電圧Ｖｆを印加する為の電
源、９０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を測定する為の電流計、９４は素
子の電子放出部より放出される放出電流Ｉｅを捕捉する
為のアノード電極、９３はアノード電極９４に電圧を印
加する為の高圧電源、９２は素子の電子放出部３より放
出される放出電流Ｉｅを測定する為の電流計である。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９１と電流計９０と
を接続し、該電子放出素子の上方に電源９３と電流計９
２とを接続したアノード電極９４を配置している。ま
た、本電子放出素子及びアノード電極９４は真空装置内
に配置され、その真空装置には排気ポンプ及び真空計等
の真空装置に必要な機器が具備されており、所望の真空
下にて本素子の測定評価を行えるようになっている。
尚、アノード電極の電圧は１〜１０ｋＶ、アノード電極
と電子放出素子との距離Ｈは３〜８ｍｍの範囲で測定し
た。

【００５４】図１１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１２に示す。尚、図１２は任意単位
で示されており、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉのおよび１
０００分の１程度である。図からも明らかなように、本
電子放出素子は放出電流Ｉｅに対して３つの特性を有す
る。

【００５５】第一に、本素子はある電圧（閾値電圧と呼
ぶ、図１２中のＶｔｈ）以上の素子電圧を印加すると、
急激に放出電流Ｉｅが増加する。一方、閾値電圧以下で
は放出電流Ｉｅが殆ど検出されない。即ち、放出電流Ｉ
ｅに対する明確な閾値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子で
ある。

【００５６】第二に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに依
存する為、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御できる。

【００５７】第三に、アノード電極９４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。

【００５８】以上の様な特性を有する為、本発明に係わ
る電子放出素子は、他方面への応用が期待される。ま
た、素子電流Ｉｆは素子電圧Ｖｆに対して単調に増加す
る（Ｍ１）特性の例を図１２に示したが、この他にも、
素子電流Ｉｆが素子電圧Ｖｆに対して電圧制御型負性抵
抗（ＶＣＮＲ）特性を示す場合もある（不図示）。この
場合も電子放出素子は上述した３つの特性を有する。
尚、予め導電性微粒子を分散して構成した表面伝導型電
子放出素子においては、前記本発明の基本的な素子構成
の基本的な製造方法の一部を変更しても構成できる。

【００５９】次に、本発明の電子源及び画像形成装置に
ついて述べる。

【００６０】画像形成装置に用いられる電子源基板は複
数の表面伝導型電子放出素子を基板上に表面伝導型電子
放出素子の一対の素子電極をそれぞれＸ方向配線、Ｙ方
向配線を接続した単純マトリクス配置（以下マトリクス
型配置電子源基板と呼ぶ）があげられる。

【００６１】以下この原理に基づき構成した電子源基板
の構成について図１３を用いて説明する。１１１は絶縁
性基板、１１２はＸ方向配線、１１３はＹ方向配線、１
１４は表面伝導型電子放出素子、１１５は結線である。
同図において、絶縁性基板１１１は、前述したガラス等
であり、その大きさ及びその厚みは、表面伝導型電子放
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
を真空に保持する為の条件等に依存して適宜設定され
る。ｍ本のＸ方向配線１１２はＤＸ１、ＤＸ２、・・・
ＤＸｍからなり、絶縁性基板１１１上に、所望のパター
ンニングされた導電性金属等からなり、多数の表面伝導
型電子放出素子にほぼ、均等な電圧が供給される様に、
材料、膜厚、配線幅等が設定される。Ｙ方向配線１１３
は、ＤＹ１、ＤＹ２、・・・ＤＹｎのｎ本の配線よりな
り、Ｘ方向配線１１２と同様に所望のパターンニングさ
れた導電性金属等からなり、多数の表面伝導型電子放出
素子にほぼ、均等な電圧が供給される様に、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１
１２とｎ本のＹ方向配線１１３間には、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、ＳｉＯ₂ 等であり、Ｘ方向配線１
１２を形成した絶縁性基板１１１の全面、或いは一部に
所望の形状で形成され、特に、Ｘ方向配線１１２とＹ方
向配線１１３の交差部の電位差に耐え得る様に、膜厚、
材料、製法が適宜設定される。また、Ｘ方向配線１１２
とＹ方向配線１１３は、それぞれ外部端子として引き出
されている。尚、ｍ本のＸ方向配線１１２の上にｎ本の
Ｙ方向配線１１３を、層間絶縁層を介して設置した例で
説明したが、ｎ本のＹ方向配線１１３の上にｍ本のＸ方
向配線１１２を、層間絶縁層を介して設置する場合もあ
る。

【００６２】更に、前述と同様にして、表面伝導型電子
放出素子１１４の対向する素子電極（不図示）がＤＸ
１、ＤＸ２、・・・ＤＸｍのｍ本のＸ方向配線１１２
と、ＤＹ１、ＤＹ２、・・・ＤＹｎのｎ本のＹ方向配線
１１３と結線１１５によって電気的に接続されているも
のである。

【００６３】尚、ｍ本のＸ方向配線１１２とｎ本のＹ方
向配線１１３と結線１１５と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
および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 −ＳｎＯ₂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１１１或いは、不図示の
層間絶縁層上どちらに形成してもよい。

【００６４】また、前記Ｘ方向配線１１２には、Ｘ方向
に配列する表面伝導型電子放出素子１１４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。一方Ｙ方向配
線１１３には、Ｙ方向に配列する表面伝導型電子放出素
子１１４の列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。

【００６５】更に、各表面伝導型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。上記の構成
において単純名マトリクス配線だけで個別の素子を選択
して独立に駆動可能になる。

【００６６】次に、以上の様にして作成した単純マトリ
クス配置の電子源を用いた画像形成装置について、図
５、図６を用いて説明する。図５は画像形成装置の基本
構成図であり、図６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。

【００６７】図５において３１は上述のようにして電子
放出素子を基板上に作成した電子源基板、３４は電子放
出素子に相当し、３５、３６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。３２は電子源基板３１を固定したリアプレー
ト、４０はガラス基板３７の内面の蛍光膜３８とメタル
バック３９等が形成されたフェースプレート、３３は支
持枠であり、リアプレート３２、支持枠３３及びフェー
スプレート４０にフリットガラス等を塗布し、大気中あ
るいは窒素中で４００〜５００度で１０分以上焼成する
ことで封着して外囲器４１を構成する。

【００６８】外囲器４１は、上述の如くフェースプレー
ト４０、支持枠３３、リアプレート３２で構成したが、
リアプレート３２は主に電子源基板３１の強度を補強す
る目的で設けられる為、電子源基板３１自体で十分な強
度を持つ場合は別体のリアプレート３２は不要であり、
電子源基板３１に直接、支持枠３３を封着し、フェース
プレート４０、支持枠３３、電子源基板３１にて外囲器
４１を構成しても良い。更には、フェースプレート４
０、リアプレート３２間にスペーサーと呼ばれる耐大気
圧支持部材を設置することで大気圧に対して十分な強度
を持つ外囲器４１にすることもできる。

【００６９】図５中、３８は蛍光膜である。蛍光膜３８
はモノクロームの場合は蛍光体のみからなるが、カラー
の蛍光膜３８の場合は、図６に示される様に蛍光体４３
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
クスなどと呼ばれる黒色部材４２と蛍光体４３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４３間の塗り分け部を黒くすることで
混色等を目立たなくすることと、蛍光膜３８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、良く用い
られている黒鉛を主成分とする材料だけでなく、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。

【００７０】ガラス基板３７に蛍光体４３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。

【００７１】また、蛍光膜３８の内面側には通常メタル
バック３９が設けられる。メタルバック３９の目的は、
蛍光体４３に照射された電子が帯電するのを防止するこ
と、蛍光体４３の発光のうち内面側への光をフェースプ
レート４０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４３の保護等である。メタルバ
ック３９は蛍光膜３８作成後、蛍光膜３８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成でき
る。フェースプレート４０には、更に蛍光膜３８の導電
性を高めるため、蛍光膜３８の外面側に透明電極（不図
示）を設けてもよい。

【００７２】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。

【００７３】外囲器４１は不図示の排気管を通じ、１０
のマイナス７乗ｔｏｒｒ程度の真空度にされ、封止が行
われる。また、外囲器４１の封止後の真空度を維持する
為にゲッター処理を行う場合もある。これは外囲器４１
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４１内の所定の位置
（不図示）に配置されたゲッターを加熱し、蒸着膜を形
成する処理である。ゲッターは通常、Ｂａ等が主成分で
あり、該蒸着膜の吸着作用により、例えば１×１０マイ
ナス５乗ないしは１×１０マイナス７乗ｔｏｒｒの真空
度を維持するものである。尚、表面伝導型電子放出素子
のフォーミング以降の工程は適宜設定される。

【００７４】以上の様に完成し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Ｄｘ１〜Ｄ
ｘｍ、Ｄｙ１〜Ｄｙｎ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
３９、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３８に衝突させ、
励起・発光させることで画像を表示することができる。

【００７５】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成する上で必要な概略構成で
あり、例えば各部材の材料等、詳細な部分は上述内容に
限られるものではなく、画像形成装置の用途に適するよ
うに適宜選択する。

【００７６】

【実施例】次に、実施例を示して、マルチ冷陰極電子ビ
ーム源、特に表面伝導型電子放出素子を用いた画像表示
装置に於ける、本発明による新規な製造方法について説
明する。

【００７７】＜実施例１＞第１の実施例を図１及び図２
（ａ）〜（ｅ）を参照しつつ説明する。図１は本発明の
冷陰極電子ビーム源により構成された画像表示装置の代
表的な素子の構成の上面図を示す。図２（ａ）〜（ｅ）
は本発明の製造工程を表わす上面図を示す。図２（ａ）
〜（ｅ）では不図示の基板上に対して電子放出素子を３
×３個、計９個のマトリクス状に配線した第１層目の配
線形成に於てＸ、Ｙ両方向配線の交差部でＹ方向配線を
電気的に未接続に形成した例で示す。

【００７８】まず、洗浄されたガラス基板（ここでは、
ソーダライムガラス基板を使用）に、一対の素子電極１
１、１２を形成する。本実施例では、膜の成膜方法とし
て厚膜印刷法を使用した。

【００７９】ここで使用した厚膜ペースト材料は、ＭＯ
Ｄペーストで、金属成分はＡｕである。印刷の方法はス
クリーン印刷法である。印刷の後、７０℃で１０分間乾
燥、次に本焼成を実施する。焼成温度は５５０℃で、ピ
ーク保持時間は約８分である。印刷、焼成後のパターン
は片側の素子電極１１が３５０×１５０ミクロン、片側
の素子電極１２が５００×１５０ミクロンと左右非等長
のパターンを形成した。尚、膜厚は〜０．３ミクロンで
あった。（図２（ａ））次に第１層目の配線１３を形成する。このとき、Ｘ、Ｙ
両方向配線を同時に形成するが両方向配線の交差部では
Ｘ方向配線を電気的に接続された連続パターンで形成
し、Ｙ方向配線を電気的に未接続な不連続パターンで形
成する。また、本第１層目の配線１３形成時にＸ、Ｙ両
方向配線はそれぞれ、Ｘ方向配線は素子電極１１に、Ｙ
方向配線は素子電極１２に各々接続形成される。本実施
例では第１層目の配線１３の形成方法として厚膜スクリ
ーン印刷法を用いた。ペースト材料は一般に、酸化鉛を
主成分とするガラスバインダーに導電性材料の微粒粉を
混合したものである。本実施例では、導電性材料がＡｇ
のペーストを使用した。所望のパターンでスクリーン印
刷の後、１１０℃で２０分の乾燥を行なった後、５５０
℃、ピーク保持時間１５分の焼成を行なって第１層目の
配線１３である、幅１００ミクロン、厚み１２ミクロン
のＸ方向配線と幅３００ミクロン、厚み１２ミクロンの
Ｙ方向配線を得た。（図２（ｂ））続いて、層間絶縁膜１４を形成する。本実施例では厚膜
スクリーン印刷法を用いた。ペースト材料はＰｂＯを主
成分としてガラスバインダーを混合したペーストであ
る。所望のパターンでスクリーン印刷の後、１１０℃で
２０分の乾燥を行なった後、５５０℃、ピーク保持時間
１５分の焼成を行なった。焼成後のパターンは５００×
５００ミクロン、厚みは〜３０ミクロンであった。本実
施例では層間絶縁膜１４のパターンをＸ方向配線とＹ方
向配線の交差部分近傍のみとした。本構成を用いること
により、Ｘ、Ｙ両方向配線の交差部では層間絶縁膜１４
がＸ方向配線を被覆し、Ｙ方向配線は層間絶縁膜１４を
挟んで電気的に未接続な不連続となっている。（図２
（ｃ））また、絶縁層は通常、上下層間の絶縁性を確保
するために、印刷、焼成を２回ずつ実施する。厚膜ペー
ストにより形成される膜は通常、ポーラスな膜である。
この為、１回印刷、焼成後、再度印刷を行ない、１回目
の膜のポーラス状態を埋め込むようにして２回目の膜を
印刷、焼成する。これにより絶縁性が確保されることに
なる。本実施例もこれに従った。

【００８０】次に第２層目の配線１５を形成する。この
とき、Ｘ、Ｙ両方向配線の交差部分である層間絶縁膜１
４を挟んで不連続となっているＹ方向配線上の一部であ
る電気的未接続部分の接続形成を行なう。形成方法は厚
膜スクリーン印刷法を用いた。使用した厚膜ペースト材
料は、第１層目の配線１３と同じくＡｇペーストで金属
成分はＡｇである。所望のパターンでスクリーン印刷の
後、１１０℃で２０分の乾燥を行なった後、５５０℃で
ピーク保持時間１５分の焼成を行なって、第２層目の配
線１５である、幅３００ミクロン、厚み１０ミクロンの
Ｙ方向配線の接続パターンを得た。（図２（ｄ））以上で、マトリクス配線の部分が完成する。もちろん、
ペースト材料、印刷方法等はここに記したものに限るも
のではない。

【００８１】マトリクス配線完成後、電子放出部を形成
する。まず、上記印刷方法で形成された、電子放出部へ
の通電用の一対の素子電極１１、１２の上層に有機パラ
ジウム｛ＣＣＰ４２３０、奥野製薬工業（株）｝をスピ
ナーにより回転塗布後、３００℃で１０分間の加熱処理
を行ないＰｄＯからなる電子放出部形成用薄膜１６を形
成する。このようにして形成された電子放出部形成用薄
膜１６は、Ｐｄを主元素とする微粒子から構成され、そ
の膜厚は１０ｎｍ、シート抵抗値は５×１０Ｅ４Ω／□
であった。尚、ここで述べる微粒子膜は複数の微粒子が
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
るいは重なりあった状態（島状も含む）の膜をもさし、
その粒径とは、前記状態で粒子形状が認識可能な微粒子
についての径をいう。このパラジウム膜をフォトリソグ
ラフィー法を用いて、パターニングすることにより、フ
ォーミング前までの電子源基板の製造工程が完了する。
（図２（ｅ））次に、以上のようにして作成した電子源基板を用いて画
像表示装置を構成した例を、図５と図６を用いて説明す
る。

【００８２】多数の表面伝導型電子放出素子を作成した
電子源基板３１をリアプレート３２上に固定した後、基
板３１の５ｍｍ上方に、フェースプレート４０（ガラス
基板３７の内面に蛍光膜３８とメタルバック３９が形成
されて構成される）を支持枠３３を介し配置し、フェー
スプレート４０、支持枠３３、リアプレート３２の接合
部にフリットガラスを塗布し、大気中で４００℃で１０
分以上焼成することで封着した（図５参照）。また、リ
アプレート３２への基板３１の固定もフリットガラスで
行った。

【００８３】図５において、３４は電子放出素子、３
５、３６はそれぞれＸ方向及びＹ方向の配線である。

【００８４】蛍光膜３８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６参照）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３８を作
製した。ブラックストライプの材料は、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。

【００８５】ガラス基板３７に蛍光体を塗布する方法は
スラリー法を用いた。

【００８６】また、蛍光膜３８の内面側に、メタルバッ
ク３９を形成した。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。

【００８７】フェースプレート４０には、更に蛍光膜３
８の導電性を高めるため、蛍光膜３８の外面側に透明電
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。

【００８８】前述の封着を行なう際、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、
容器外端子Ｄｘ１〜ＤｘｍとＤｙ１〜Ｄｙｎを通じ、電
子放出素子３４の素子電極間に電圧を印加し、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を作成した。フォーミング処理
の電圧波形を図１０に示す。

【００８９】図１０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１４Ｖとし、フォーミング処理
は約１×１０マイナス６［Ｔｏｒｒ］の真空雰囲気下で
６０秒間行なった。

【００９０】次に、１０のマイナス６乗［Ｔｏｒｒ］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なった。

【００９１】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、画像表示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、該蒸着膜の
吸着作用により、例えば１×１０のマイナス５乗ないし
１×１０のマイナス７乗［Ｔｏｒｒ］の真空度を維持す
るものである。

【００９２】以上のように完成した本発明の画像表示装
置において、各表面伝導型電子放出素子には、容器外端
子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ、Ｄｙ１〜Ｄｙｎ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
て、メタルバック３９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３８に衝突させ、励起・発
光させることで画像を表示した。

【００９３】以上説明したように本実施例による電子源
によれば、従来のフォトリソグラフィー技術による配線
の形成方法と比べて配線部分の形成工程が最小で３工程
（第１層形成→層間絶縁層形成→第２層形成）で形成で
きるので，フォトリソグラフィー技術に必要なパターニ
ング、エッチング工程や、真空装置等を必要としないた
め、工程が簡略化され、簡単な構成で作成が容易であ
る。また素子電極上に配線を直接接続できるため素子電
極と配線の接続部分の信頼性を向上させることができ
る。

【００９４】また、本実施例の構成によれば、容易に
Ｘ、Ｙマトリクス状に多数の表面伝導型電子放出素子を
配置することができ、大画面の画像表示装置の作成に適
している。

【００９５】＜実施例２＞本実施例は図３に示すような
構成を有する電子源基板を作成し、これを用いて画像形
成装置を作成したものである。

【００９６】第２の実施例を、図３及び図４（ａ）〜
（ｅ）を参照しつつ説明する。図３は本発明の冷陰極電
子ビーム源により構成された画像表示装置の代表的な素
子構成の上面図を示す。図４（ａ）〜（ｅ）は本発明の
製造工程を表す上面図を示す。図４（ａ）〜（ｅ）では
不図示の基板上に対して電子放出素子を３×３個、計９
個のマトリクス状に配線し、第１層目の配線形成に於て
Ｘ、Ｙ両方向配線の交差部でＸ方向配線を電気的に未接
続に形成した例で示す。

【００９７】まず、実施例１と同様にして、洗浄された
ガラス基板（ここでは、ソーダライムガラス基板を使
用）に、左右、非等長の一対の素子電極２１、２２を形
成する。本実施例では膜の成膜方法として、厚膜印刷法
を使用した。ここで使用した厚膜ペースト材料は、ＭＯ
Ｄペーストで、本実施例では金属成分としてＰｔを用い
た。印刷の方法はスクリーン印刷法である。印刷の後、
７０℃で１０分間乾燥し、次に本焼成を実施する。焼成
温度は５５０℃で、ピーク保持時間は約８分である。印
刷、焼成後の膜厚は、〜０．２５ミクロンであった。
（図４（ａ））次に第１層目の配線２３を形成する。このとき、実施例
１と同様Ｘ、Ｙ両方向配線を同時に形成するが両方向配
線の交差部ではＹ方向配線を電気的に接続された連続パ
ターンで形成し、Ｘ方向配線を電気的に未接続な不連続
パターンで形成する。また、本第１層目の配線２３形成
時にＸ、Ｙ両方向配線はそれぞれ、Ｘ方向配線は素子電
極２１に、Ｙ方向配線は素子電極２２に各々接続形成さ
れる。第１層目の配線２３の形成方法は厚膜スクリーン
印刷法を用いた。使用した厚膜ペースト材料はＡｇペー
ストで金属成分はＡｇである。所望のパターンでスクリ
ーン印刷の後、１１０℃で２０分の乾燥を行ない、５５
０℃、ピーク保持時間１５分の焼成を行なって第１層目
の配線２３である幅１００ミクロン、厚み１２ミクロン
のＸ方向配線と幅３００ミクロン、厚み１２ミクロンの
Ｙ方向配線を得た。（図４（ｂ））続いて、層間絶縁膜２４を形成する。本実施例では厚膜
印刷法を用いた。ペースト材料はＰｂＯ主成分のガラス
バインダー及び樹脂を混合したペーストである。所望の
パターンで印刷の後１１０℃で２０分の乾燥を行ない、
５５０℃、ピーク保持時間１５分の焼成を行ない、５０
０×５００ミクロン、厚みは〜３０ミクロンの層間絶縁
膜２４を得た。このとき、実施例１と同様に２回印刷、
２回焼成を行なった。また、本実施例では層間絶縁膜２
４のパターンをＸ方向配線とＹ方向配線の交差部近傍の
みとした。本構成を用いることにより、Ｘ、Ｙ両方向配
線の交差部では層間絶縁膜２４がＹ方向配線を被覆し、
Ｘ方向配線は層間絶縁膜２４を挟んで電気的に未接続な
不連続となっている。（図４（ｃ））最後に、第２層目の配線２５を形成する。このとき、
Ｘ、Ｙ両方向配線の交差部分である層間絶縁膜２４を挟
んで不連続となっているＸ方向配線上の一部である電気
的未接続部分の接続形成を行なう。形成方法は厚膜スク
リーン印刷法を用いた。材料は第１層目の配線２３の材
料と同じものである。所望のパターンでスクリーン印刷
の後、１１０℃で２０分の乾燥を行なった後、５５０℃
でピーク保持時間１５分の焼成を行なって、第２層目の
配線２５である幅１００ミクロン、厚み１２ミクロンの
Ｘ方向配線の接続パターンを得た。（図４（ｄ））以上で、マトリクス配線の部分が完成する。もちろん、
ペースト材料、印刷方法等はここに記したものにかぎる
ものではない。

【００９８】マトリクス配線完成後、電子放出素子部２
６を形成する。形成方法は実施例１と同様にして形成し
た。（図４（ｅ））次に、以上のようにして作成した表面伝導型電子放出素
子を有する電子源基板に対して、実施例１と同様にして
フォーミング処理を行なった。

【００９９】更に、実施例１と同様に、本実施例の電子
源を真空装置容器内に複数配置し、フェースプレートを
対向させて、電子放出素子より放出された電子線を蛍光
体に選択的に照射することによって蛍光体を発光させる
ことにより画像表示装置とすることができた。

【０１００】以上説明したように本実施例による電子源
によれば、実施例１と同様に、従来の構成と比べて配線
部分の形成工程が簡略化され、簡単な構成で作成が容易
である。また、素子電極上に配線を直接接続できるため
素子電極と配線の接続部分の信頼性を向上させることが
できる。

【０１０１】また、本実施例の構成によれば、容易に
Ｘ、Ｙマトリクス状に多数の表面伝導型電子放出素子を
配置することができ、大画面の画像表示装置の作成に適
している。

【０１０２】更に、本発明の応用として、上記実施例１
及び実施例２の電子源の形成方法により、アレイ状発光
素子を作成し、感光性ドラム上に配置することにより、
電子写真記録装置を構成することができた。

【０１０３】加えて、電子写真記録装置にアレイ状発光
素子を作成した場合においても同様の効果を得ることが
できる。

【０１０４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればマ
ルチ冷陰極電子ビーム源を用いた画像表示装置に於て、
本発明の構成及び製造方法の実現により従来の構成と比
べて、Ｘ方向及びＹ方向の配線の交差部以外の大部分を
同時に形成し、かつ配線部分の構成が簡略化されること
により、１）Ｘ、Ｙ両方向の配線の相対的な位置精度が向上す
る。

【０１０５】２）簡単な構成で作成が容易、且つ工程数
を削減することができる。

【０１０６】３）素子電極上に配線を直接接続できるた
め、素子電極と配線の接続部分の信頼性が向上する。

【０１０７】４）配線に支配される面積が低減され、従
来と比べてより高密度な配線が可能となる為、単位面積
あたりの画素数を増やす事が可能となり、高解像度を有
する画像表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１において、ＸＹマトリクス配
線して形成した電子源基板の概略構成図である。

【図２】図２（ａ）〜（ｅ）は本発明の実施例１におけ
る製造工程を示す上面図である。

【図３】本発明の実施例２において、ＸＹマトリクス配
線して形成した電子源基板の概略構成図である。

【図４】図４（ａ）〜（ｅ）は本発明の実施例２におけ
る製造工程を示す上面図である。

【図５】本発明による画像形成装置の構成例を示す一部
切り抜き斜視図である。

【図６】図６（ａ），（ｂ）は蛍光膜の一例を示す断面
図及び上面図である。

【図７】従来の表面伝導型電子放出素子の模式図であ
る。

【図８】図８（ａ），（ｂ）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平面図及び断面図であ
る。

【図９】図９（ａ）〜（ｃ）は本発明の表面伝導型電子
放出素子の製造工程を示す模式図である。

【図１０】図１０（ａ），（ｂ）は本発明の表面伝導型
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の一例を示す模式図である。

【図１１】表面伝導型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１２】表面伝導型電子放出素子の電流−電圧特性を
示す図である。

【図１３】多数の表面伝導型電子放出素子を単純マトリ
クス配線した電子源基板の概略構成図である。

【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１１，１２，２１，２２素子電極１３，２３第１層目の配線１４，２４層間絶縁膜１５，２５第２層目の配線１６，２６電子放出部形成用薄膜３１電子源基板３２リアプレート３３支持枠３４電子放出素子３５Ｘ方向配線３６Ｙ方向配線３７ガラス基板３８蛍光膜３９メタルバック４０フェースプレート４１外囲器４２黒色部材４３蛍光体９０電流計９１電源９２電流計９３高圧電源９４アノード電極１１１絶縁性基板１１２Ｘ方向配線１１３Ｙ方向配線１１４表面伝導型電子放出素子１１５結線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに交差する行方向及び列方向の複数
の配線を互いに絶縁状態で基板上に形成するマトリクス
配線の製造方法において、行方向の配線と列方向配線と
を両者が交差部において接触しないように一層目の行及
び列の両配線を同時に形成すると同時に該行あるいは列
の配線のどちらか一方に電気的未接続部分を設ける工程
と、該電気的未接続部分を絶縁体でつなぐ工程と、第２
層目の配線形成時に前記電気的未接続部分の電気的接続
形成を行う工程とを有することを特徴とするマトリクス
配線の製造方法。
【請求項２】前記第１層目のＸ、Ｙ方向配線の形成と
該Ｘ、Ｙ方向配線のそれぞれ素子電極への接続を同時に
行なう請求項１に記載のマトリクス配線の製造方法。
【請求項３】前記第１層目の配線と前記第２層目の配
線との接続が前記表面伝導型電子放出素子を介して行な
われる請求項１に記載のマトリクス配線の製造方法。
【請求項４】前記各層の形成方法に印刷法を用いる請
求項１に記載のマトリクス配線の製造方法。
【請求項５】請求項１乃至４のうちいずれか１項に記
載の方法を用いて一対の素子電極を含む表面伝導型電子
放出素子を有する電子源を前記行方向配線と列方向配線
の直交する位置に配設し、かつ前記配線の一組または複
数組を順次選択することにより前記電子源に通電される
ようにした前記電子源を二次元平面上に複数個配設する
ことによって構成されたことを特徴とする単純マトリク
スによる電子源の製造方法。
【請求項６】請求項５に記載の方法により製造したこ
とを特徴とする電子源。
【請求項７】請求項６に記載の電子源を具備したこと
を特徴とする画像表示装置。
【請求項８】前記電子源が電子放出部形成用薄膜に、
フォーミングと呼ばれる通電処理を施す事により電子放
出部が形成される表面伝導型電子放出素子である請求項
７に記載の画像表示装置。