JPH09293450A

JPH09293450A - 電子源及び画像形成装置の製造方法

Info

Publication number: JPH09293450A
Application number: JP10516896A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Nakanishi; 宏一郎中西
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-04-25
Filing date: 1996-04-25
Publication date: 1997-11-11

Abstract

(57)【要約】【課題】電気的接続部分の信頼性、ファインパターン
化、高密度の画像品位に優れた電子源の製造方法及び画
像形成装置の製造方法を提供する。【解決手段】第１の印刷ペースト（１８）でパターン
を印刷・乾燥し、それよりも焼成温度が高い第２の印刷
ペースト（２０）で被覆し、第１の印刷ペースト（１
８）の焼成を行い、第２の印刷ペースト（２０）を除去
する事により、配線パターン及び／又は絶縁パターンを
形成する電子源の製造方法、及びその工程を含む画像形
成装置の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子（特
に表面伝導型電子放出素子）を用いた電子源の製造方
法、及びその電子源を備えた画像形成装置の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より電子放出素子としては、大別し
て熱電子放出素子又は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」という）、金属／絶縁層／
金属型（以下、「ＭＩＭ型」という）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.Doran, "Field Emission", Advance in Electron Phy
sicis, 8,89 (1956) あるいは C.A.Spindt,“Physical
Properties of thin-film field emission cathodes wi
th molybdenium cones", J.Appl.Phys., 47,5248 (197
6)等に開示されたものがある。ＭＩＭ型の例としては、
C.A.Mead, "Operation of Tunnel-EmissionDevices",
J. Appl. Phys., 32,646 (1961) 等に開示されたものが
知られている。表面伝導型電子放出素子型の例として
は、M.I.Elinson, Radio Eng. ElectronPhys., 10,1290
(1965)等に開示されたものがある。

【０００３】この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ものである。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ＳｎＯ
₂ 薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によるもの［G.Dittmer:
"Thin Solid Films, 9,317 (1972)] 、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／Ｓ
ｎＯ₂ 薄膜によるもの［M.Hartwell and C.G.Fonstad:
"IEEE Trans. ED Conf.", 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。

【０００４】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Ｍ．ハートウェルの素子構成を図１
５に模式的に示す。同図において１５１は基板、１５
２、１５３は素子電極である。１５４は導電性薄膜であ
り、Ｈ型形状のパターンにスパッタで形成された金属酸
化物薄膜等からなる。１５５は、後述の通電フォーミン
グと呼ばれる通電処理により形成された電子放出部であ
る。尚、図中の素子電極間隔Ｌ１は０．５〜１［ｍ
ｍ］、導電性薄膜の巾Ｗ’は０．１［ｍｍ］に設定され
ている。

【０００５】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１５４を予め
通電フォーミングと呼ばれる通電処理し、これによって
電子放出部１５５を形成するのが一般的である。即ち、
通電フォーミングとは前記導電性薄膜１５４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１５５を形
成することである。尚、電子放出部１５５は導電性薄膜
１５４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。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、導電性薄膜１５４に電圧を印加し、
素子に電流を流すことにより電子放出部１５５より電子
を放出せしめるのである。

【０００６】上述の表面伝導型電子放出素子は構造が単
純で製造も容易であることから、大面積にわたって多数
の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、後述する様に梯子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）で各々結線した行を多数行配列し
た電子源が挙げられる（例えば特開昭６４−０３１３３
２号、特開平１−２８３７４９号、同２−２５７５５２
号公報等）。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
が挙げられる（例えばＵＳＰ５０６６８８３）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上説
明したような表面伝導型電子放出素子を画像形成装置と
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の製造工程において電極や配線
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、蒸着装置をはじ
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り、しかも製造装置自体の
大型化も困難である。

【０００８】一方、厚膜印刷技術を用いて製造する場合
は、製膜とパターニングを同時に行う事ができ、また大
型の真空装置や露光装置などの高価な装置を必要としな
いためにコスト面で有利である。しかしながら、厚膜印
刷法では印刷ペーストの「だれ」と称する問題が存在す
る。すなわち、印刷法では、通常、印刷ペーストの印刷
−乾燥−焼成という工程により所望のパターンを形成す
るが、この焼成工程においては印刷ペーストに含有され
るガラス成分等が溶融するため、形成されたパターンが
印刷当初よりも広がる、いわゆる「だれ」が生じるので
ある。この問題は、特に絶縁印刷ペースト（ガラス印刷
ペースト）で顕著であり、絶縁性などの信頼性の低下を
引き起こす。また、絶縁、導電の何れのペーストにおい
ても「だれ」は、各パターンの占有面積の増加を引き起
こし、画素の高密度配置を妨げている。

【０００９】本発明は、かかる従来の問題を解決すべく
なされたものであり、相互の電気的接続部分の信頼性向
上が図れ、更なるファインパターン化や、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電子源の製造
方法及び画像形成装置の製造方法を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した目的は、以下の
本発明により達成できる。

【００１１】即ち、本発明は、印刷ペーストを用いた印
刷法により配線パターン及び／又は絶縁パターンを形成
する工程を含む、複数の電子放出素子（特に表面伝導型
電子放出素子）が配設された電子源の製造方法におい
て、第１の印刷ペーストを用いてパターンを印刷・乾燥
し、第１の印刷ペーストよりも焼成温度が高い第２の印
刷ペーストを用いて第１の印刷ペーストのパターンを被
覆し、第２の印刷ペーストの焼成温度未満の温度にて第
１の印刷ペーストのパターンの焼成を行い、第２の印刷
ペーストを除去する事により、焼成された第１の印刷ペ
ーストからなる配線パターン及び／又は絶縁パターンを
形成する工程を含む事を特徴とする電子源の製造方法で
ある。なお本発明において配線パターンには、電極のパ
ターンも含まれる。

【００１２】更に、本発明は、複数の電子放出素子が配
設された電子源と、該電子放出素子から放出される電子
を受けて可視光を発する蛍光体（画素を形成可能な蛍光
体）とを少なくとも備える画像形成装置の製造方法にお
いて、前記電子源を上述の本発明の方法で製造する事を
特徴とする画像形成装置の製造方法である。

【００１３】本発明においては、少なくとも２種類の焼
成温度の異なる印刷ペーストを使用し、第１の印刷ペー
スト（低温焼成タイプ）のパターンの焼成を行う前に、
このパターンを第２の印刷ペースト（高温焼成タイプ）
で被覆しておくので、焼成時の第１の印刷ペーストのパ
ターンの「だれ」等の変形を抑制でき、これにより前記
目的を達成できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて詳細に説明する。

【００１５】図１は、本発明の電子源の製造方法の一例
を示すための図であり、（ａ）は各ペ−ストの印刷・焼
成・除去の工程を示す模式的断面図、（ｂ）は上部配線
層形成後の状態を示す模式的平面図である。ここでは、
最も簡単な帯状のパターンの絶縁層に本発明の製造方法
を適用した例を示した。図中、２、３は素子電極、１０
は下部配線層（走査側又は信号側）、１２は層間絶縁
層、１６は上部配線層（走査側又は信号側）、１８は第
１の印刷ペースト（層間絶縁層１２）、２０は第２の印
刷ペースト（コート層）である。

【００１６】絶縁層の形成工程を、図１（ａ）を参照し
つつ説明する。まず、焼成温度がＴ１である絶縁性の第
１の印刷ペースト１８を印刷・乾燥して、所望のパター
ン（ここでは帯状）を形成する。次に、焼成温度がＴ２
（＞Ｔ１）である第２の印刷ペースト２０を用いて、第
１の印刷ペースト１８のパターンを被覆する。この被覆
の方法は、例えば第１の印刷ペースト１８のパターンを
形成するのに用いた版と同等の版を用いて同じ場所に印
刷する事で達成出来る。次に、第１の印刷ペースト１８
の焼成温度であるＴ１で焼成を行う。第１の印刷ペース
ト１８のパターンを被覆している第２の印刷ペースト２
０はこの焼成温度では含有しているガラス成分の溶融が
起こらないので印刷時のパターンを維持している。ま
た、第１の印刷ペースト１８は含有しているガラス成分
の溶融が起きるが、周囲を第２の印刷ペースト２０のパ
ターンで被覆されており、自由度が制限されているため
にパターン形状の「だれ」が抑制され、印刷時のパター
ンを保持出来る。次に第２の印刷ペースト２０を除去す
る。第２の印刷ペースト２０はガラス成分の溶融が生じ
ていないために、強度的には弱く、有機洗浄、超音波洗
浄などの手段により比較的容易に除去出来る。こうして
印刷時の形状をほぼ保ったパターンが形成出来る。

【００１７】図１（ｂ）は、このようにして焼成された
第１の印刷ペーストからなる層間絶縁層１２を有するマ
トリックス配線の電子源（特に基板状の電子源基板）を
示す模式図である。この電子源基板において、層間絶縁
層１２は上部配線層（走査側又は信号側）１６と下部配
線層（走査側又は信号側）１０とを電気的に分離する役
割を果たしている。この様なマトリックス配線の例で
は、上部配線層（走査側又は信号側）１６と下部配線層
（走査側又は信号側）１０が直交する部分でのショート
を防止する目的で、層間絶縁層１２は上部配線層（走査
側又は信号側）１６よりも幅が広くなくてはならない。
しかし、従来技術では、図２（ａ）に示すように、印刷
法を用いて絶縁層を形成する場合は焼成によってパター
ン形状の「だれ」が生じ、周辺部の厚みが薄くなるた
め、絶縁層の全幅Ｗｐ１に対して絶縁性が確保できる幅
はＷｐ２でしかない。実効的に層間絶縁層として機能す
るのはこのＷｐ２の幅の部分だけであり、製作時にこの
Ｗｐ２の幅を十分確保するためにＷｐ１を広くとらなけ
ればならない。このために高密度なマトリックス配線を
形成するのは非常に困難である。一方、本発明では、図
２（ｂ）に示すように、焼成によるパターン形状の「だ
れ」を低減出来るため、Ｗｐ１とＷｐ２の差を小さくす
る事が出来る。従って、必要とされる実効的絶縁層幅Ｗ
ｐ２をより狭い絶縁層全幅Ｗｐ１の絶縁層で得る事が出
来、絶縁層の占有面積が小さくなるために高密度マトリ
ックス配線が形成出来る。

【００１８】本発明における第１及び第２の印刷ペース
トは、その焼成温度に差が有ればよく、従来より公知の
印刷ペーストを適宜使用できる。本発明において、絶縁
パターンを形成する場合に好適に使用できる絶縁性の第
１及び第２の印刷ペーストとしては、ＰｂＯを主成分と
してガラスバインダーを混合した印刷ペースト、その
他、ＰｂＯ−ＳｉＯ₂ −Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＺｎＯ、ＰｂＯ−
ＳｉＯ₂ −Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＺｎＯ−ＣａＯ、ＰｂＯ−Ｓｉ
Ｏ₂ −Ａｌ₂ Ｏ₃ −Ｂ₂ Ｏ₃ −ＴｉＯ₂ 、ＰｂＯ−Ｓｉ
Ｏ₂ −Ｂ₂ Ｏ₃ −Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＣａＯ、ＰｂＯ−ＳｉＯ
₂ −Ｂ₂ Ｏ₃ −Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＭｇＯ、ＳｉＯ₂ −Ｂｉ₂
Ｏ₃ −Ｂ₂ Ｏ₃ −ＢａＯ−ＴｉＯ₂ 、ＢａＯ−ＳｉＯ₂
−Ｂ₂ Ｏ₃ −ＴｉＯ₂ などを混合した印刷ペースト等を
使用できる。

【００１９】絶縁性の第１の印刷ペーストの焼成温度
は、用いる基板の材料により異なるが、青板ガラスを基
板に用いるならば、４００〜５００℃程度が好ましく、
第２の印刷ペーストの焼成温度は、第１の印刷ペースト
の焼成温度よりも高いことが前提条件であるが、具体的
には４５０℃程度以上が好ましい。また、第１の印刷ペ
ーストと第２の印刷ペーストの焼成温度の差（Ｔ２−Ｔ
１）は、１０〜１００℃程度が好ましい。

【００２０】また、導電パターン（配線パターン）を形
成する場合も、同様に、ペースト間に焼成温度に差が有
ればよく、従来より公知の導電性の印刷ペーストを適宜
使用できる。好適に使用できる導電性の第１及び第２の
印刷ペーストとしては、例えば、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐ
ｔ、Ａｕ、Ａｕ−Ｐｄ、Ａｕ−Ｐｔ、Ｐｔ等の各種材料
と、ガラスバインダーとからなる導電性の印刷ペースト
等を使用できる。この場合の第１及び第２の印刷ペース
トの各焼成温度、及び焼成温度の差（Ｔ２−Ｔ１）は、
前述の絶縁性の印刷ペーストと同様の範囲が好ましい。

【００２１】本発明における電子放出素子としては、特
に表面伝導型電子放出素子が好適である。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。

【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。図３は、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３（ａ）は平面図、図３
（ｂ）は断面図である。図３において、１は基板、２と
３は素子電極、４は導電性薄膜、５は電子放出部であ
る。

【００２３】基板１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。対向
する素子電極２、３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，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐ
ｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属或は合金、及びＰ
ｄ，Ａｓ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ₂ ，Ｐｄ−Ａｇ等の金属
或は金属酸化物とガラス等から構成される印刷導体、Ｉ
ｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ 等の透明導電体及びポリシリコン等
の半導体導体材料等から選択することができる。

【００２４】素子電極間隔Ｌ１、素子電極長さＷ２、導
電性薄膜４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Ｌ１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１［μｍ］から１００
［μｍ］の範囲である。素子電極長さＷ２は、電極の抵
抗値、電子放出特性を考慮して、好ましくは数［μｍ］
から数百［μｍ］の範囲である。素子電極２、３の膜厚
ｄは、好ましくは１００［Å］から１［μｍ］の範囲で
ある。尚、図３に示した構成だけでなく、基板１上に、
導電性薄膜４、対向する素子電極２、３の順に積層した
構成とすることもできる。

【００２５】導電性薄膜４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２、３へのステップカバレ
ージ、素子電極２、３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１０［Å］から５００［Å］の範囲とするの
が良い。その抵抗値は、Ｒｓが１×１０² から１×１０
⁷ ［Ω］の値である。なおＲｓは、厚さがｔ、幅がｗで
長さが１の薄膜の抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ／ｗ）とおい
たときに現れる値であり、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は、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。導電性薄膜４を構成する材料
はＰｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，
Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｄ等の金属、Ｐ
ｄＯ，ＳｎＯ₂ ，Ｉｎ₂ Ｏ₃ ，ＰｂＯ，Ｓｂ₂ Ｏ₃ 等の
酸化物、ＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂ ，ＬａＢ₆ ，ＣｅＢ₆ ，Ｙ
Ｂ₄ ，ＧｄＢ₄ 等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，
ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，Ｈ
ｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボン等の
中から適宜選択される。

【００２６】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又は重な
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１［μｍ］の範囲、好まし
くは１０［Å］から２００［Å］の範囲である。

【００２７】電子放出部５は、導電性薄膜４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４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５の内部には、
１０００［Å］以下の粒径の導電性微粒子を含む場合も
ある。この導電性微粒子は、導電性薄膜４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５及びその近傍の導電性薄膜４には、
炭素あるいは炭素化合物を含む場合もある。

【００２８】次に、垂直型表面伝導型電子放出素子につ
いて説明する。図４は、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。図４においては、図３に示
したと同じ部位には図３に付した符号と同一の符号を付
している。２１は段差形成部である。基板１、素子電極
２及び３、導電性薄膜４、電子放出部５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２１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２１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Ｌ１に対応し、数千［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２１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、数百［Å］から数［μｍ］の範囲が好ましい。導電
性薄膜４は、素子電極２及び３と段差形成部２１作成後
に、該素子電極２、３の上に積層される。電子放出部５
は、図４においては、段差形成部２１に形成されている
が、作成条件、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。

【００２９】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５に模式的に示
す。図５においても、図３に示した部位と同じ部位には
図３に付した符号と同一の符号を付している。

【００３０】１）基板１を洗剤、純水及び有機溶剤等を
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１上に素子電極２、３を形成する（図５
（ａ））。

【００３１】２）素子電極２、３を設けた基板１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、前述の導電性薄膜４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４を形成する
（図５（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４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。

【００３２】３）続いて、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２、３間に、不図示の電源を用
いて通電を行うと、導電性薄膜４の部位に、構造の変化
した電子放出部５が形成される（図５（ｃ））。この通
電フォーミングにより導電性薄膜４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、該部
位が電子放出部５となる。

【００３３】通電フォーミングの電圧波形の例を図６に
示す。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６（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６（ｂ）に示した手法があ
る。

【００３４】図６（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１［μ
ｓ］〜１０［ｍｓ］、Ｔ２は１０［μｓ］〜１００［ｍ
ｓ］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ればよい。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もできる。

【００３５】図６（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は、図６
（ａ）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０．１
［Ｖ］ステップ程度づつ増加させることができる。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４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．
１［Ｖ］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、１［ＭΩ］以上の抵抗を示した
時、通電フォーミングを終了させる。

【００３６】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。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
ことで行える。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
出来、具体的には、メタン、エタン、プロパンなどＣ_n
Ｈ_2n+2で表される飽和炭化水素、エチレン、プロピレン
などＣ_n Ｈ_2n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、放出電流Ｉｅが
著しく変化する。活性化工程の終了判定は、素子電流Ｉ
ｆ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。

【００３７】炭素あるいは炭素化合物としては、ＨＯＰ
Ｇ（Highly Oriented Pyrolytic Graphite）、ＰＧ（Py
rolytic Graphite ）、ＧＣ（Glassy Carbon ）などの
グラファイトが挙げられる。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２００［Å］
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２０［Å］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。また、非晶質カーボン（アモルフォス
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）が挙げられる。その
膜厚は５００［Å］以下にするのが好ましく、３００
［Å］以下であればより好ましい。

【００３８】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^-8［ｔｏｒｒ］
以下、望ましくは１×１０^-10 ［ｔｏｒｒ］以下で行う
のが良い。真空容器内の圧力は、１０^-6.5〜１０^-7［ｔ
ｏｒｒ］が好ましく、特に１×１０^-8［ｔｏｒｒ］以下
が好ましい。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出来る。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化する。
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。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
することが出来る。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、放出電流Ｉｅが安定す
る。

【００３９】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。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）で該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
単純マトリックス配置であり、電子放出素子が走査側配
線と信号側配線の直交する位置に配設され、かつ該配線
の一組又は複数組を順次選択することにより通電される
ように構成したものである。

【００４０】まず、この単純マトリックス配置について
以下に詳述する。図７は、この電子放出素子を複数個マ
トリックス状に配した電子源基板を示す図である。図７
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。

【００４１】ｍ本のＸ方向配線７２は、Ｄｘ１、Ｄｘ
２、・・・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。なお、これを本発明の方法に従い作製す
る場合は印刷法を採用する。配線の材料、膜厚、巾は、
適宜設計される。Ｙ方向配線７３は、Ｄｙｌ、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７３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）。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。なお、これを本発明の方法に従い作製
する場合は印刷法を採用する。

【００４２】例えば、Ｘ方向配線７２を形成した基板７
１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。表面伝導型電子放出素子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。

【００４３】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。

【００４４】Ｘ方向配線７２には、Ｘ方向に配列して表
面伝導型電子放出素子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
導型電子放出素子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、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。

【００４５】上記構成においては、単純なマトリックス
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。このような単純マトリックス配置の
電子源を用いて構成した画像形成装置について、図８、
図９及び図１０を用いて説明する。図８は画像形成装置
の表示パネルの一例を示す模式図であり、図９は図８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
０はＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示を行うため
の駆動回路の一例を示すブロック図である。

【００４６】図８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、該支持枠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℃の温度範囲で１
０分以上焼成され、封着される。７４は、図３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。

【００４７】外囲器８８は、上述の如く、フェースプレ
ート８６、支持枠８２、リアプレート８１で構成され
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、電子源基板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
電子源基板７１で外囲器８８を構成してもよい。一方、
フェースプレート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。

【００４８】図９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。

【００４９】ガラス基板８３に蛍光体８４を塗布する方
法は、モノクローム、カラーによらず、沈殿法、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８５を設ける目
的は、蛍光体８４の発光のうち内面側への光をフェース
プレート８６側へ鏡面反射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８５は、蛍光膜８４作製後、蛍光膜８
４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。フェースプレート８６に
は、更に蛍光膜８４の導電性を高めるため、蛍光膜８４
の外面側（ガラス基板８３側）に透明電極（不図示）を
設けてもよい。前述の封着を行う際には、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。

【００５０】図８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。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^-7［ｔｏｒ
ｒ］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、該蒸着膜の吸着作用により、
たとえば１×１０^-5ないし１×１０^-7［ｔｏｒｒ］の真
空度を維持するものである。

【００５１】次に、単純マトリクス型配置の電子源基板
を用いて構成した画像形成装置（表示パネル）におい
て、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を、図１０のブロッ
ク図を用いて説明する。図１０において、１０１は表示
パネルであり、１０２は走査回路、１０３は制御回路、
１０４はシフトレジスタ、１０５はラインメモリ、１０
６は同期信号分離回路、１０７は変調信号発生器、Ｖｘ
及びＶａは直流電圧源である。

【００５２】表示パネル１０１は、端子Ｄｏｘ１乃至Ｄ
ｏｘｍ、端子Ｄｏｙ１乃至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乃
至Ｄｏｘｍには表示パネル１０１内に設けられている電
子源、すなわち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
駆動していくための走査信号が印加される。端子Ｄｏｙ
１乃至Ｄｏｙｎには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１０［ｋＶ］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。

【００５３】次に、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るもので
ある（図中、Ｓ１乃至Ｓｍで模式的に示している）。各
スイッチング素子は、直流電圧源Ｖｘの出力電圧もしく
は０［Ｖ］（グランドレベル）のいずれか一方を選択
し、表示パネル１０１の端子Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍと電
気的に接続されている。Ｓ１乃至Ｓｍの各スイッチング
素子は、制御回路１０３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。直流電圧電源Ｖｘは、本例の場合には表面
伝導型放出素子の特性（電子放出しきい値電圧）に基づ
き走査されていない素子に印加される駆動電圧が電子放
出しきい値電圧以下となるような一定電圧を出力するよ
うに設定されている。制御回路１０３は、外部より入力
する画像信号に基づいて適切な表示が行われるように、
各部の動作を整合させる機能を有する。制御回路１０３
は、同期信号分離回路１０６より送られる同期信号Ｔｓ
ｙｎｃに基づいて、各部に対してＴｓｃａｎ、Ｔｓｆｔ
及びＴｍｒｙの各制御信号を発生する。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。該ＤＡＴＡ信号はシ
フトレジスタ１０４に入力される。

【００５４】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、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。すなわち、制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジスタ
１０４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
乃至Ｉｄｎのｎ個の並列信号としてシフトレジスタ１０
４より出力される。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Ｔｍｒ
ｙに従って、適宜Ｉｄ１乃至Ｉｄｎの内容を記憶する。
記憶された内容はＩｄ’１乃至Ｉｄ’ｎとして出力さ
れ、変調信号発生器１０７に入力される。変調信号発生
器１０７は、画像データＩｄ’１乃至Ｉｄ’ｎ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Ｄｏｙ
１乃至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。

【００５５】前記電子放出素子は、放出電流Ｉｅに対し
て以下の基本特性を有している。すなわち、電子放出に
は明確なしきい値電圧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。電子放出しきい
値以上の電圧に対しては、素子への印加電圧の変化に応
じて放出電流も変化する。このことから、本素子にパネ
ル状の電圧を印加する場合、例えば電子放出しきい値以
下の電圧を印加しても電子放出は生じないが、電子放出
しきい値以上の電圧を印加する場合には電子ビームが出
力される。その際、パルスの波高値Ｖｍを変化させる事
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事が可能であ
る。したがって、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。また、パルス幅変調方式を実施するに際しては、
変調信号発生器１０７として、一定の波高値の電圧パル
スを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧パルス
の幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路を用いる
ことができる。

【００５６】以上に説明した一連の動作により、本発明
の画像形形成装置を表示パネル１０１として用いてテレ
ビジョンの表示を行える。なお、シフトレジスタ１０４
やラインメモリ１０５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。

【００５７】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路１０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化
する必要があるが、これには１０６の出力部にＡ／Ｄ変
換器を設ければ良い。これに関連してラインメモリ１０
５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。すなわち、デジタル信号を用いた電圧変調
方式の場合、変調信号発生器１０７には、例えばＤ／Ａ
変換回路を用い、必要に応じて増幅回路等を付加する。
パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器１０７には、
例えば高速の発振器及び発振器の出力する波数を計数す
る計数器（カウンタ）及び計数器の出力値と前記メモリ
の出力値を比較する比較器（コンパレータ）を組み合わ
せた回路を用いる。必要に応じて、比較器の出力するパ
ルス幅変調された変調信号を表面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。

【００５８】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器１０７には、例えばオペアンプ等を
用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフト
回路等を付加することもできる。パルス幅変調方式の場
合には、例えば電圧制御発振回路（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。

【００５９】このような構成をとりえる本発明の画像形
成装置においては、各電子放出素子に、容器外端子Ｄｏ
ｘ１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Ｈ
ｖ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。

【００６０】以上述べた構成は、表示等に用いられる好
適な画像形成装置を作製する上で必要な概略構成であ
り、入力信号として、ＮＴＳＣ方式を挙げたが、これに
限るものではなく、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ方式等も採用で
き、また、こ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
式も採用できる。

【００６１】次に、はしご型配置電子源基板及びそれを
用いた画像形成装置について、図１１、図１２を用いて
説明する。図１１は、はしご型配置の電子源の一例を示
す模式図であり、図中、１１０は電子源基板、１１１は
電子放出素子、１１２のＤｘ１〜Ｄｘ１０は、電子放出
素子を接続するための共通配線である。電子放出素子１
１１は、基板１１０上に、Ｘ方向に並列に複数個配され
ている（これを素子行と呼ぶ）。この素子行が複数配置
されて、電子源基板を構成している。各素子行の共通配
線間に適宜駆動電圧を印加することで、各素子行を独立
に駆動させることができる。すなわち、電子ビームを放
出させたい素子行には、電子放出しきい値以上の電圧
を、電子ビームを放出させない素子行には、電子放出し
きい値以下の電圧を印加する。各素子行間の共通配線Ｄ
ｘ２〜Ｄｘ９（例えばＤｘ２とＤｘ３）を同一配線とす
ることもできる。

【００６２】図１２は、はしご型配置の電子源を備えた
画像形成装置におけるパネル構造の一例を示す模式図で
ある。１２０はグリッド電極、１２１は電子が通過する
ための開口、１２２はＤｏｘ１，Ｄｏｘ２，・・・，Ｄ
ｏｘｍよりなる容器外端子、１２３はグリッド電極１２
０と接続されたＧ１，Ｇ２，・・・Ｇｎからなる容器外
端子、１１０は各素子行間の共通配線を同一配線とした
電子源基板である。なお、図８及び図１１と同一の符号
は同一の部材を示す。前述の単純マトリクス配置の画像
形成装置（図８）との大きな違いは、電子源基板１１０
とフェースプレート８６の間に、グリッド電極１２０を
備えていることである。

【００６３】グリッド電極１２０は、表面伝導型電子放
出素子から放出された電子ビームを変調するためのもの
であり、はしご型配置の素子行と直交して設けられたス
トライプ状の電極に電子ビームを通過させるため、各素
子に対応して１個ずつ円形の開口１２１が設けられてい
る。グリッドの形状や設置位置は図１２に示したものに
限定されるものではない。例えば、開口としてメッシュ
状に多数の通過口を設けることもあり、また例えば表面
伝導型放出素子の周囲や近傍に設けることもできる。容
器外端子１２２及びグリッド容器外端子１２３は、不図
示の制御回路と電気的に接続されている。

【００６４】本例の画像形成装置では、素子行を１列ず
つ順次駆動（走査）していくのと同期してグリッド電極
列に画像１ライン分の変調信号を同時に印加する。これ
により、各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像
を１ラインずつ表示することができる。

【００６５】本発明による画像形成装置は、上述したテ
レビジョン放送の表示装置のみならず、テレビ会議シス
テム、コンピュータ等の表示装置にも適する。更には、
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。

【００６６】

【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。

【００６７】＜実施例１＞第１及び第２の印刷ペースト
を用いて絶縁パターンを形成し、マトリクス型電子源基
板を製造した例を、図１３を参照しつつ説明する。

【００６８】まず、図１３（ａ）に示す様に、洗浄され
たガラス基板（ソーダライムガラス基板）に、電子放出
部近傍の素子電極２、３を厚膜スクリーン印刷法により
形成した。ここで使用した厚膜ペースト材料は、ＭＯＤ
ペーストで金属成分はＡｕである。印刷後１１０℃で２
０分乾燥し、次いで本焼成を実施した（焼成温度５８０
℃、ピーク保持時間約８分）。焼成後の膜厚は、約０．
３μｍであった。また、このとき同時に、外部駆動回路
との接続用引出電極（不図示）を形成した。この事によ
り工程が１工程短縮された。次に、図１３（ｂ）に示す
様に、下部配線層（走査側または信号側）１０を厚膜ス
クリーン印刷法により形成した。ペースト材料はノリタ
ケ（株）製ＮＰ−４０３５Ｃを用いた。印刷後１１０℃
で２０分乾燥し、次いで本焼成を実施した（焼成温度４
８０℃、ピーク保持時間約８分）。焼成後の膜厚は約１
０μｍであった。

【００６９】次に、第１の印刷ペーストを用い、図１３
（ｃ）に示す様に、層間絶縁層１２を厚膜スクリーン印
刷法で形成した。ここで使用した第１の印刷ペースト材
料は、ＰｂＯを主成分としてガラスバインダーを混合し
たもので４８０℃で焼成される低温焼成タイプのもので
ある。印刷後１１０℃で２０分乾燥を行った。次に、第
２の印刷ペーストを用い、図１３（ｄ）に示す様に、厚
膜スクリーン印刷法を用いて絶縁層を被覆するコート層
１４を形成した。ここで使用した第２の印刷ペースト材
料は、ＰｂＯを主成分としてガラスバインダーを混合し
たもので５８０℃で焼成される高温焼成タイプのもので
ある。この印刷後１１０℃で２０分乾燥し、次いで第１
の印刷ペーストの本焼成を実施した（焼成温度４８０
℃、ピーク保持時間約８分）。この焼成温度ではコート
層１４は十分焼成されておらず、もろい状態にあった。
次に純水を用いて超音波洗浄を実施した。超音波発信出
力は５００ｋＷとし、毎分１０リットルの純水を流した
状態で１時間洗浄を行った。図１３（ｅ）に示す様に、
この洗浄工程においてコート層１４は除去された。更
に、十分にコート層１４を除去するために、絶縁層の印
刷から超音波洗浄までの工程を２回繰り返して層間絶縁
層１２（線幅約４００μｍ、層厚約３０μｍ）を形成し
た。

【００７０】最後に、図１３（ｆ）に示す様に、下部配
線層（走査側または信号側）１０と同様にして上部配線
層（走査側または信号側）１６を厚膜スクリーン印刷法
で形成した。この上部配線層（走査側または信号側）１
６は素子電極２と接続している。

【００７１】以上の様にして、電子源基板のマトリクス
配線の部分が完成した。この配線における第１の印刷ペ
ーストから成る絶縁パターンは「だれ」が抑制され、信
頼性が高く、高密度化の可能なものであった。但し、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。

【００７２】＜実施例２＞第１及び第２の印刷ペースト
を用いて共通配線パターンを形成し、梯子型配置電子源
基板を製造した例を、図１４を参照しつつ説明する。

【００７３】まず、図１４（ａ）に示す様に、洗浄され
たガラス基板（ソーダライムガラス基板）に、電子放出
部近傍の素子電極２、３を厚膜スクリーン印刷法により
形成した。ここで使用した厚膜ペースト材料は、ＭＯＤ
ペーストで金属成分はＡｕである。印刷後１１０℃で２
０分乾燥し、次いで本焼成を実施した（焼成温度５８０
℃、ピーク保持時間約８分）。焼成後の膜厚は、約０．
３μｍであった。

【００７４】次に、第１の印刷ペーストを用い、図１４
（ｂ）に示す様に、電子放出素子を配線するための共通
配線１０のパターンを厚膜スクリーン印刷法で形成し
た。第１の印刷ペースト材料は、焼成温度が４００℃で
ある厚膜印刷用ペースト（ノリタケ社製、商品名ＮＰ４
０３５Ｃ）を用い、印刷後１１０℃で２０分乾燥を行っ
た。次に焼成温度が８００℃である第２の印刷ペースト
（ノリタケ社製、商品名ＮＰ３５２２Ｃ）を用いて共通
配線パターンを被覆するコート層（不図示）を形成し
た。印刷後１１０℃で２０分乾燥し、次いで本焼成を実
施した（焼成温度４００℃、ピーク保持時間約２分）。
この焼成温度ではコート層は十分焼成されておらず、も
ろい状態にあった。次に純水を用いて超音波洗浄を実施
した。超音波発信出力は５００ｋＷとし、毎分１０リッ
トルの純水を流した状態で１時間洗浄を行った。この洗
浄工程においてコート層は除去され、共通配線１０（線
幅１００μｍ、層厚１０μｍ）を得た。次に図１４
（ｃ）に示すように、素子電極２、３間にＰｄからなる
導電性薄膜５を形成後、不図示の電源を用いて共通配線
１０に通電を行い、導電性薄膜５に通電フォーミング処
理を行い電子放出部を形成した。

【００７５】以上の様にして、梯子型配置電子源基板が
完成した。この配線における第１の印刷ペーストから成
る共通配線パターンは「だれ」が抑制され、信頼性が高
く、高密度化の可能なものであった。但し、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。

【００７６】

【発明の効果】本発明によれば、（１）厚膜印刷法を用
いても各配線層をファインパターン化でき、（２）特
に、層間絶縁層の有効絶縁面積が拡大でき、これら
（１）（２）に基づき、相互の電気的接続部分の信頼
性、高密度化、画像の高品位高解像度化、歩留りの向上
に伴うコストの低減などにおいて優れた電子源、及び画
像形成装置が製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明における各ペーストの印刷・焼
成・除去工程を示す模式図であり、（ｂ）は上部配線層
を形成した状態を示す模式図である。

【図２】（ａ）は従来技術におけるペーストのパターン
の模式図、（ｂ）は本発明におけるペーストのパターン
の模式図である。

【図３】本発明における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、（ａ）は模式的平面図、
（ｂ）はその断面図である。

【図４】本発明における垂直型表面伝導型電子放出素子
の構成を示す模式図である。

【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明における表面伝導型
電子放出素子の製造の各工程を示す模式図である。

【図６】（ａ）（ｂ）は、各々、本発明における表面伝
導型電子放出素子の製造に採用できる通電フォーミング
処理における電圧波形の例を示すグラフである。

【図７】本発明によるマトリクス配置型電子源基板の一
例を示す模式図である。

【図８】本発明によるマトリクス配置型電子源基板を用
いた画像形成装置の表示パネルの一例を示す模式図であ
る。

【図９】（ａ）（ｂ）は、各々、本発明による画像形成
装置の蛍光膜の例を示す模式図である。

【図１０】本発明による画像形成装置に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一例
を示すブロック図である。

【図１１】本発明によるはしご配置型電子源基板の一例
を示す模式図である。

【図１２】本発明によるはしご配置型電子源基板を用い
た画像形成装置の表示パネルの一例を示す模式図であ
る。

【図１３】（ａ）〜（ｆ）は、実施例１における、マト
リックス配置型電子源基板の作製工程を示す模式図であ
る。

【図１４】（ａ）〜（ｃ）は、実施例２における、はし
ご配置型電子源基板の電子源基板の作製工程を示す模式
図である。

【図１５】従来の表面伝導型電子放出素子の模式図であ
る。

【符号の説明】

１基板２、３素子電極４導電性薄膜５電子放出部１０下部配線層（走査側または信号側）１２第１の印刷ペーストからなる絶縁層１４第２の印刷ペーストからなるコート層１６上部配線層（走査側または信号側）１８第１の印刷ペースト２０第２の印刷ペースト７１電子源基板７２Ｘ方向配線７３Ｙ方向配線７４表面伝導型電子放出素子７５結線１０１表示パネル１１０電子源基板１１１電子放出素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】印刷ペーストを用いた印刷法により配線
パターン及び／又は絶縁パターンを形成する工程を含
む、複数の電子放出素子が配設された電子源の製造方法
において、第１の印刷ペーストを用いてパターンを印刷・乾燥し、
第１の印刷ペーストよりも焼成温度が高い第２の印刷ペ
ーストを用いて第１の印刷ペーストのパターンを被覆
し、第２の印刷ペーストの焼成温度未満の温度にて第１
の印刷ペーストのパターンの焼成を行い、第２の印刷ペ
ーストを除去する事により、焼成された第１の印刷ペー
ストからなる配線パターン及び／又は絶縁パターンを形
成する工程を含む事を特徴とする電子源の製造方法。
【請求項２】第１の印刷ペーストと第２の印刷ペース
トを厚膜印刷法によりパターン形成する請求項１記載の
電子源の製造方法。
【請求項３】電子放出素子が、電子放出部形成用薄膜
に通電フォーミング処理を施す事により電子放出部が形
成された表面伝導型電子放出素子である請求項１又は２
記載の電子源の製造方法。
【請求項４】複数の電子放出素子が配設された電子源
と、該電子放出素子から放出される電子を受けて可視光
を発する蛍光体とを少なくとも備える画像形成装置の製
造方法において、前記電子源を、請求項１〜３の何れか一項記載の方法で
製造する事を特徴とする画像形成装置の製造方法。