JPH09277586A

JPH09277586A - 電子源、画像形成装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH09277586A
Application number: JP8527496A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Suzuki; 義勇鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-04-08
Filing date: 1996-04-08
Publication date: 1997-10-28

Abstract

(57)【要約】【課題】安価で工程数が少なく、電極と配線部分の簡
略化された構成により真空封止部の信頼性が向上し、高
密度の画素配列による高品位画像が実現可能な電子源及
び画像形成装置並びにその製造方法の提供。【解決手段】厚膜よりなる配線を有し、該配線に接続
される素子が多数配置されてなる基板と、該基板と対向
する基板上に蛍光体が配置されてなり、前記基板を隔て
る支持枠部で封着され、内部が減圧雰囲気に保持されて
なる画像形成装置の、前記配線が外部への取り出し部分
の支持枠下部において屈曲した構造を有する画像形成装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は厚膜配線を用いた電
子源、それを用いた画像形成装置、及びその製造方法に
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型と云う）、金属／絶縁層／金属型（以
下、ＭＩＭ型と云う）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．Ｄｏｒａｎ“ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏ
ｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈ
ｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）或いは、Ｃ．Ａ．Ｓ
ｐｉｎｄｔ，“ＰｈｙｓｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓ
ｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈｍｏｌｙｂｄｅ
ｎｕｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４
７，５２４８（１９７６）等に開示されたものが知られ
ている。

【０００４】ＭＩＭ型では、Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ，“Ｏｐ
ｅｒａｔｉｏｎｏｆＴｕｎｎｅｌ−Ｅｍｉｓｓｉｏ
ｎＤｅｖｉｃｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３
２，６４６（１９６１）等に開示されたものが知られて
いる。

【０００５】表面伝導型電子放出素子型の例としては、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，１２９０（１９６５）
等に開示されたものがある。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。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Ｓｎ
Ｏ2 薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によるもの［Ｇ．Ｄｉ
ｔｔｍｅｒ：ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ，９，
３１７（１９７２）］、Ｉｎ2 Ｏ3 ／ＳｎＯ2 薄膜によ
るもの［Ｍ．ＨａｒｔｗｅｌｌａｎｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎ
ｓｔａｄ：ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．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（１９８
３）］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Ｍ．ハートウェルの素子構成を図１５
に模式的に示す。同図において００１は基板である。０
０４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００５が
形成される。尚、図中の素子電極間隔Ｌ１は０．５〜１
ｍｍ、Ｗ’は０．１ｍｍに設定されている。

【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００４を予め
通電フォーミング処理によって電子放出部００５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００４両端に直流電圧或いは非常に緩や
かな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００５を形成することである。尚、電子放出
部００５は導電性薄膜００４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、上述導電性薄
膜００４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００５より電子を放出せしめるもので
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】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、画像形成装置
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、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６４−０３１３３２、特開平１−２８３７４
９、同２−２５７５５２等）。

【０００９】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電子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）。

【００１０】然しながら、以上説明したような画像形成
装置をフォトリソグラフィー、エッチング技術により製
造する場合は、大面積化するには以下のような問題点が
あった。前記画像形成装置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１〜数μｍ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
し、電極や配線パターンを形成しなければならない。

【００１１】然しながら、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、或いはコスト上
の大きな問題があった。また、大面積化することにより
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易くなり、歩留りが
低下する等の問題があった。

【００１２】よって本発明は、画像形成装置の作製手段
としてフォトリソグラフィー法に代えて大面積化により
適した印刷法を工程の一部又は全部に用い、数μｍ〜数
十μｍの厚膜よりなる配線を用いた場合、配線の厚膜化
に伴って生ずる問題点を解決することを目的とするもの
である。

【００１３】即ち、本発明の目的は、配線の厚膜化によ
って大きくなった段差を有する基板と、該基板と対向し
蛍光体が配置されてなる基板とが支持枠によって隔てら
れ、内部が減圧雰囲気保持されてなる画像形成装置にお
いて、支持枠下部の段差部における真空リークの発生率
を低減し、歩留りを向上し得る構造を有する画像形成装
置の提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的は、
以下に示す本発明によって達成される。即ち本発明は、
厚膜よりなる配線を有し、該配線に接続される素子が多
数配置されてなる基板と、該基板と対向する基板上に蛍
光体が配置されてなり、前記基板を隔てる支持枠部で封
着され、内部が減圧雰囲気に保持されてなる画像形成装
置において、前記配線が外部への取り出し部分の支持枠
下部において屈曲した構造を有することを特徴とする画
像形成装置を開示するものである。

【００１５】そして、前記厚膜よりなるＸ方向配線及び
Ｙ方向配線が行列上に配置され、該ＸＹ配線の交差部に
電子放出素子が配置された電子源基板と、前記電子放出
素子を能動素子とし、該電子源基板と対向する基板上に
受動素子として蛍光体が配置されてなり、且つこれらを
隔てる支持枠部で封着され真空中に保持されてなること
を特徴とするものであり、また前記屈曲した構造におい
て、１本の配線の片側取り出し部の支持枠下部における
屈曲部を２ヵ所具備することを特徴とするものである。

【００１６】また、前記屈曲した構造において、１本の
配線の片側取り出し部の支持枠下部における屈曲部を３
ヵ所具備することを特徴とするものであり、また電子放
出素子を具備する画像形成装置において、該電子放出素
子が薄膜電極と微粒子導電膜よりなる表面伝導型電子放
出素子からなり、且つ該画像形成装置が前記の画像形成
装置であることを特徴とするものである。

【００１７】また本発明は、厚膜よりなる配線を有し、
該配線に接続される素子が多数配置されてなる基板と、
該基板と対向する基板上に蛍光体が配置されてなり、前
記基板を隔てる支持枠部で封着され、内部が減圧雰囲気
に保持されてなる画像形成装置を製造する方法におい
て、前記配線を外部への取り出し部分の支持枠下部にお
いて屈曲した構造とすることを特徴とする画像形成装置
の製造方法をも開示するものである。

【００１８】そして、前記厚膜よりなるＸ方向配線及び
Ｙ方向配線が行列上に配置され、該ＸＹ配線の交差部に
電子放出素子が配置された電子源基板と、前記電子放出
素子を能動素子とし、該電子源基板と対向する基板上に
受動素子として蛍光体を配置してなり、且つ、これらを
隔てる支持枠部で封着し真空中に保持することを特徴と
する方法であり、また前記屈曲した構造において、１本
の配線の片側取り出し部の支持枠下部における屈曲部を
２ヵ所具備せしめることを特徴とする方法である。

【００１９】また、前記屈曲した構造において、１本の
配線の片側取り出し部の支持枠下部における屈曲部を３
ヵ所具備せしめることを特徴とする方法であり、また電
子放出素子を具備する画像形成装置において、該電子放
出素子を薄膜電極と微粒子導電膜よりなる表面伝導型電
子放出素子より構成せしめ、且つ該画像形成装置を前記
本発明の画像形成装置とすることを特徴とする方法であ
る。

【００２０】本発明は、上述した課題を解決するために
鋭意検討を行って成されたものである。即ち、本発明の
電子源及び画像形成装置は、前記の目的達成のため以下
の方法を用いた。

【００２１】（１）厚膜よりなる配線を有し、該配線
に接続された素子が多数配置された基板と、該基板と対
向する基板上に蛍光体が配置されてなり、前記基板を隔
てる支持枠部で封着され内部が減圧雰囲気保持されてな
る画像形成装置において、前記配線が外部への取り出し
部分の支持枠下部において屈曲させた構造とし画像形成
装置を作製した。

【００２２】（２）厚膜よりなるＸ方向配線及びＹ方
向配線が行列上に配置され、そのＸＹ配線の交差部に電
子放出素子が配置された電子源基板と前記電子放出素子
を能動素子とし、電子源基板と対向する基板上に受動素
子として蛍光体が配置されてなり、これらを隔てる支持
枠部で封着され真空中に保持されてなる画像形成装置に
おいて（１）における構造を用いた。

【００２３】（３）前記（１）、（２）に記載の屈曲
した構造において、１本の配線の片側取り出し部の支持
枠下部における屈曲部が２ヵ所とした。

【００２４】（４）前記（１）、（２）に記載の屈曲
した構造において、１本の配線の片側取り出し部の支持
枠下部における屈曲部を３ヵ所以上とした。

【００２５】（５）前記（１）〜（４）に記載の構造
を薄膜電極と微粒子導電膜よりなる表面伝導型電子放出
素子を用いる画像形成装置において用いた。

【００２６】即ち電子放出素子を含み真空に保持される
内部から外部へと支持枠下部のガラスフリット等で封着
された部分をＸ方向配線、Ｙ方向配線が貫通する構造を
とる場合、配線を屈曲させることにより内外を貫く直線
状の空隙の発生を無くすことが可能となる。

【００２７】よってこのような構造を採用することによ
り、厚膜化によって大きくなった段差を有する基板と、
該基板と対向し蛍光体が配置されてなる基板とが支持枠
によって隔てられ内部が減圧雰囲気保持されてなる画像
形成装置において、支持枠下部の配線段差部における真
空リークの発生率を低減し、歩留りを向上することが可
能となった。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を説
明する。図１は、本発明による画像形成装置の１例を示
す模式図である。

【００２９】図１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は外囲器である。

【００３０】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、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。

【００３１】７４は、図１における表面伝導型電子放出
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。Ｘ方向配線７２及びＹ方向配線７３は外囲器
８８の外部へ取り出される際、支持枠８２の下部を貫通
する構造を有しておりこの部分において本発明の特徴で
あるところの７７の屈曲部を有している。

【００３２】以下、図２（ａ）〜（ｆ）を用いて本実施
態様の電子放出素子基板の製造方法を説明する。良く洗
浄したリアプレート８１に相当する基板上に金属材料よ
りなる導電膜を印刷し、素子電極００２，００３を形成
する。前記一対の素子電極００２，００３の電極間隔は
数μｍ〜数百μｍ、膜厚は数百〜数千オングストローム
で、印刷法により形成される（ａ）。

【００３３】次に、導電性ペーストを印刷し、後で形成
する支持枠取り付け位置に屈曲部７７を有するＸ方向配
線（下配線）７２パターンを形成する。これらのＸ方向
配線（下配線）７２は素子電極００２の一部と接触する
ように配置する。膜厚は数十μｍ〜数μｍの範囲である
（ｂ）。

【００３４】後に形成するＹ方向配線と交差する位置に
絶縁性ペーストを印刷、焼成し、絶縁体１６を形成す
る。膜厚は数十μｍ〜数μｍの範囲である（ｃ）。

【００３５】更にＸ方向配線（下配線）と直行する方向
で絶縁体１６上に導電性ペーストを印刷、焼成すること
により、Ｙ方向配線（上配線）７３を形成する。このＹ
方向配線（上配線）７３は、前記絶縁体１６よりＸ方向
配線（下配線）７２と絶縁され、素子電極００３とは導
通するように配置されている。膜厚は数十μｍ〜数μｍ
の範囲である（ｄ）。

【００３６】この上に導電性薄膜を全面に形成する。そ
の後、フォトリソグラフィによりパターンニングを行い
前記図１のような導電性薄膜００４とする。この導電性
薄膜００４の膜厚は数十オングストローム〜数千オング
ストロームの範囲が好ましく適宜設定することができ、
導電性薄膜００４はフォトリソグラフや印刷法等によっ
てパターン形成され、個々に分離されている（ｅ）。

【００３７】上記のようにして形成された電子源基板上
のＸ方向配線（下配線）７２、Ｙ方向配線（上配線）７
３のへ支持枠８２を低融点ガラス（フリットガラス）等
により接着し、更に前記図１で説明したフェースプレー
ト８６とともに加熱し封着し外囲器８８を形成する
（ｆ）。

【００３８】ここでフェースプレート８６、リアプレー
ト８１、支持枠８２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、青板ガタス
にスパッタ法等によりＳｉＯ2 を積層したガラス基板
等、及びアルミナ等のセラミックス等を用いることがで
きる。

【００３９】対向する素子電極００２，００３、Ｘ方向
配線（下配線）７２、Ｙ方向配線（上配線）７３の材料
としては導電性を有するものであればどのような物であ
っても構わないが、例えば、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，
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、及びポリシリコンン等の半導体導体材料、及びＩ
ｎ2 Ｏ3 −ＳｎＯ2 等の透明導電体等があげられる。

【００４０】絶縁体１６の材料としては、一般的に市販
されているガラスペーストを用いることができる。

【００４１】導電性薄膜００４を構成する材料の具体例
を挙げるならば、Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉ
ｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｄ等
の金属、ＰｄＯ，ＳｎＯ2 ，Ｉｎ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，Ｓｂ
2 Ｏ3 等の酸化物、ＨｆＢ2 ，ＺｒＢ2 ，ＬａＢ6 ，Ｃ
ｅＢ6 ，ＹＢ4 ，ＧｄＢ4 等のホウ化物、ＴｉＣ，Ｚｒ
Ｃ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、Ｔｉ
Ｎ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導
体、カーボン等であり、微粒子膜からなる。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）の膜を表す。低融点ガラス（フ
リットガラス）としては融点が４００〜５５０℃の一般
に市販されているものを用いることができる。

【００４２】以下本発明を実施した表面伝導型電子放出
素子の基本的な説明を記す。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種がある。先ず、平面型表面伝導型電子放出素子に
ついて説明する。図５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５（ａ）は平
面図、図５（ｂ）は断面図である。

【００４３】図５において００１は基板、００２と００
３は素子電極、００４は導電性薄膜、００５は電子放出
部である。基板００１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。

【００４４】対向する素子電極００２，００３の材料と
しては一般的な導電性を用いることができ、Ｎｉ，Ｃ
ｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等
の金属或いは合金、及びＰｄ，Ａｓ，Ａｇ，Ａｕ，Ｒｕ
Ｏ2 ，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導体材料、等から
選択することができる。素子電極間隔Ｌ、素子電極長さ
Ｗ、導電性薄膜００４の形状等は、応用される形態等を
考慮して設計される。好ましくは数千オングストローム
〜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１〜１００μｍの範囲であ
る。

【００４５】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〜数百μｍの範囲である。素
子電極００２，００３の膜厚ｄは、１００オングストロ
ーム〜１μｍの範囲である。尚、図５に示した構成だけ
でなく、基板００１上に、導電性薄膜００４、対向する
素子電極００２，００３の順に積層した構成とすること
もできる。

【００４６】導電性薄膜００４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００２，００３へのス
テップカバレージ、素子電極００２，００３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〜数千オングストロームの範囲とする
のが好ましく、より好ましくは１０〜５００オングスト
ロームの範囲とするのがとい。その抵抗値は、Ｒｓが１
×１０²〜１×１０⁷Ωの値である。尚Ｒｓは厚さが
ｔ、幅がｗ、長さがｌの薄膜の抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ
／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よい。

【００４７】導電性薄膜００４を構成する材料は、Ｐ
ｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃ
ｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属、Ｐｄ
Ｏ，ＳｎＯ2 ，Ｉｎ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，Ｓｂ2 Ｏ3 等の酸
化物、ＨｆＢ2 ，ＺｒＢ2 ，ＬａＢ6 ，ＹＢ4 ，ＧｄＢ
4 等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，Ｓｉ
Ｃ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ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。

【００４８】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
散配置した状態或いは微粒子が互いに隣接、或いは重な
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、数オングストローム〜１μｍの範囲、好
ましくは１０〜２００オングストロームの範囲である。

【００４９】電子放出部００５は、導電性薄膜００４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００４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０
０５の内部には、１０００オングストローム以下の粒径
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００４を構成する材料の元素の一部、或
いは全ての元素を含有するものとなる。電子放出部００
５及びその近傍の導電性薄膜００４には、炭素或いは炭
素化合物を含む場合もある。

【００５０】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６は、本発明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。図６においては、
図５に示した部位と同じ部位には図５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００１、素子電極００２及び００３、導電性薄膜００
４、電子放出部００５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Ｌに対応し、
数千オングストローム〜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、数百オングスト
ローム〜数μｍの範囲が好ましい。

【００５１】導電性薄膜００４は、素子電極００２及び
００３と段差形成部２１作製後に、該素子電極００２，
００３の上に積層される。電子放出部００５は、図６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。

【００５２】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７に模式的
に示す。以下、図５及び図７を参照しながら製造方法の
一例について説明する。図７においても、図５に示した
部位と同じ部位には図５に付した符号と同一の符号を付
している。

【００５３】１）基板００１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００１上に素子電極００２，０
０３を形成する（図７（ａ）参照）。

【００５４】２）素子電極００２，００３を設けた基
板００１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００４
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００４を形成する（図７（ｂ）参照）。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
００４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。

【００５５】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００２，００３間に、不図示
の電源を用いて通電を行うと、導電性薄膜００４の部位
に、構造の変化した電子放出部００５が形成される（図
７（ｃ）参照）。

【００５６】通電フォーミングによれば導電性薄膜００
４に局所的に破壊、変形もしくは変質等の構造変化した
部位が形成される。該部位が電子放出部００５となる。
通電フォーミングの電圧波形の例を図８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８（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８（ｂ）に示した手法がある。

【００５７】図８（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〜
１０ｍｓ、Ｔ２は、１０μｓ〜１００ｍｓの範囲に設定
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〜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、矩形波等所望の波形を採用することができ
る。

【００５８】図８（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は、図８
（ａ）に示した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００４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。

【００５９】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
すことにより行うことができる。この雰囲気は、例えば
油拡散ポンプやロータリーポンプ等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、イオンポンプ等により一旦
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、
有機物質の種類等により異なるため場合に応じ適宜設定
される。

【００６０】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、アミノ
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、
プロパン等ＣｎＨ2n+2で表される飽和炭化水素、エチレ
ン、プロピレン等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。

【００６１】この処理により雰囲気中に存在する有機物
質から炭素或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Ｉｆと放出電流Ｉｅを測定しな
がら行う。尚パルス幅、パルス間隔、パルス波高値等は
適宜設定される。

【００６２】炭素或いは炭素化合物とは、ＨＯＰＧ（Ｈ
ｉｇｈｌｙＯｒｉｅｎｔｅｄＰｙｒｏｌｙｔｉｃ
Ｇｒａｐｈｉｔｅ）、ＰＧ（ＰｙｒｏｌｙｔｉｃＧｒ
ａｐｈｉｔｅ）、ＧＣ（ＧｌａｓｓｙＣａｒｂｏｎ）
等のグラファイトが挙げられ（ＨＯＰＧはほぼ完全な結
晶構造を有するグラファイト、ＰＧは結晶粒が２００オ
ングストローム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オングストローム程度で結晶構
造の乱れが更に大きくなったものを指す。）、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）であり、その膜厚は５００オングストローム以下に
するのが好ましく、３００オングストローム以下であれ
ばより好ましい。

【００６３】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、１０^-8ｔｏｒｒ以下、
望ましくは１０^-10 ｔｏｒｒ以下で行うのがよい。真空
容器内の圧力は、１０^-6.5〜１０^-7ｔｏｒｒが好まし
く、特に１０^-8ｔｏｒｒ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。

【００６４】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。更に真空
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
気し易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等の諸条件により変
化する。尚、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。

【００６５】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。このような真空雰囲気を
採用することにより、新たな炭素或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。

【００６６】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梯子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。このようなものはい
わゆる単純マトリックス配線である。先ず単純マトリッ
クス配線について以下に詳述する。

【００６７】本発明の電子放出素子を複数個マトリック
ス状に配して得られる電子源基板について、図９を用い
て説明する。図９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、前述した平面型或いは垂直型のどち
らであってもよい。

【００６８】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。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。例えば、Ｘ方
向配線７２を形成した基板７１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７２とＹ方向配線７
３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。

【００６９】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云うこともできる。

【００７０】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。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。

【００７１】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１０、図１
１及び図１２を用いて説明する。図１２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１１は図１
２の画像形成装置に使用される蛍光膜の模式図である。
図１０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。尚、図
１２では、説明の便宜上、本発明の屈曲した取り出し配
線部は省略した。図１２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８
４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
ば大気中或いは窒素中で４００〜５００℃の温度範囲で
１０分間以上焼成され、封着される。７４は、図５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方向である。

【００７２】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、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。

【００７３】図１１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或いはブラックマトリクス等
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。

【００７４】ガラス基板９３に蛍光体を塗布する方法
は、モノクローム、カラーによらず、沈殿法、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。

【００７５】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。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。図１２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。

【００７６】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
ンプ等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
ー処理を行うこともできる。これは、外囲器８８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
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、例えば１×１０ ^-5〜１×１０
^-7ｔｏｒｒの真空度を維持するものである。

【００７７】次に、単純マトリッ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１０を用いて説明する。図１０におい
て、１０１は表示パネル、１０２は走査回路、１０３は
制御回路、１０４はシフトレジスタである。１０５はラ
インメモリ、１０６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。

【００７８】表示パネル１０１は、端子Ｄｏｘｌ〜Ｄｏ
ｘｍ、端子Ｄｏｙｌ〜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Ｄｏｘｌ〜Ｄ
ｏｘｍ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ッ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。

【００７９】端子Ｄｏｙｌ〜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。

【００８０】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、Ｓｌ〜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Ｄｏｘｌ〜Ｄｏｘｍと電気的に接続され
る。Ｓｌ〜Ｓｍの各スイッチング素子は、制御回路１０
３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。

【００８１】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及びＴｓｆ
ｔ及びＴｍｒｙの各制御信号を発生する。

【００８２】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なるが、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。

【００８３】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
１０４のシフトロックであると云うこともできる）。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、Ｉｄｌ
〜Ｉｄｎのｎ個の並列信号として前記シフトレジスタ１
０４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Ｔｍ
ｒｙに従って適宜Ｉｄｌ〜Ｉｄｎの内容を記憶する。記
憶された内容は、Ｉ’ｄｌ〜Ｉ’ｄｎとして出力され、
変調信号発生器１０７に入力される。

【００８４】変調信号発生器１０７は、画像データＩ’
ｄｌ〜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Ｄｏｙｌ〜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。

【００８５】本発明の電子放出素子は放出電流Ｉｅに対
し低下の基本特性を有している。即ち、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
加されたとき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、本素子にパルス
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。

【００８６】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、変調進号発生器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。

【００８７】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。シフトレジスタ１０４やラインメモリ１
０５は、デジタル信号式のものをもアナログ信号式のも
のをも採用できる。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われればよいからである。

【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１０６の出力部にＡ／Ｄ変
換器を設ければよい。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。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。

【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。このような構成をとり得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Ｄｏｘｌ〜Ｄ
ｏｘｍ，Ｄｏｙｌ〜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、或いは透明電極（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。

【００９０】ここで述べた画像形成装置の構成は一例で
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方式等の他、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Ｔ
Ｖ）方式をも採用できる。次に、梯子型配置の電子源及
び画像形成装置について図１３及び図１４を用いて説明
する。

【００９１】図１３は、梯子型配置の電子源の一例を示
す模式図である。図１３において、１１０は電子源基
板、１１１は電子放出素子である。１１２（即ち、Ｄｘ
１〜Ｄｘ１０）は、電子放出素子１１１を接続するため
の共通配線である。電子放出素子１１１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）。この素子行が複数個配されて、電子源を構
成している。各素子行の共通配線間に駆動電圧を印加す
ることにより、各素子行を独立に駆動させることができ
る。即ち、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、電子ビームを放出しない素
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Ｄｘ２〜Ｄｘ９は、例えばＤｘ２、
Ｄｘ３を同一配線とすることもできる。

【００９２】図１４は、梯子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
め開口、１２２はＤｏｘ１，Ｄｏｘ２，〜Ｄｏｘｍより
なる容器外端子である。１２３は、グリッド電極１２０
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。尚、本図においても説明の便宜上、本発明
の屈曲した取り出し配線部は省略した。図１４において
は、図１２及び図１３に示した部位と同じ部位には、こ
れらの図に付したのと同一の符号を付している。ここに
示した画像形成装置と、図１２に示した単純マトリクス
配置の画像形成装置との大きな違いは、電子源基板１１
０とフェースプレート８６の間にグリッド電極１２０を
備えているか否かである。

【００９３】図１４においては、基板１１０とフェース
プレート８６の間には、グリッド電極１２０が設けられ
ている。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、梯子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１４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でき、グリッドを表面伝導型
電子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。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ラインずつつ表示するこ
とができる。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としても用いることが
できる。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。

【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、本発明はこれらによって何ら限定されるものでは
ない。

【００９５】［実施例１］図１及び２を用いて表面伝導
型電子放出素子とマトリックス配線を用いた本発明の第
一の実施例を示す。図１において、リアプレート８１は
青板ガラスから成る基板であり、有機金属ペースト（Ｍ
ＯＤ）の印刷、焼成により素子電極００２，００３を形
成した。材質は１０００オングストロームのＡｕ薄膜か
ら成っており、中央部で電極間隔２０μｍ、電極幅３０
０μｍである。

【００９６】Ｘ方向配線（下配線）７２はＡｇペースト
インキ（ノリタケ（株）製４０２８Ａ）の印刷後４８０
℃前後の焼成で得られた印刷配線であり、厚さ約１３μ
ｍ、幅１００μｍで支持枠８２の形成位置の屈曲部７７
において長さ１０ｍｍで、最大振幅約５００μｍ屈曲し
ている。このＸ方向配線（下配線）７２は素子電極００
２と接続している。

【００９７】１６はＰｂＯを主成分とするガラスペース
ト（ノリタケ（株）製７７２３Ｂ）を印刷後４８０℃前
後の焼成によって形成される絶縁体であり、後に形成す
るＹ方向配線（上配線）との交差部を覆うように形成さ
れている。厚み約１５μｍ、横３００μｍ、縦４００μ
ｍとした。

【００９８】７２はＹ方向配線（上配線）であり、Ａｇ
ペーストインキ（ノリタケ（株）製４０２８Ａ）の印刷
後４８０℃前後の焼成で得られた印刷配線であり、絶縁
体１６の上部でＸ方向配線（下配線）７２と交差してお
り、素子電極００３と接続している。厚さ約１０μｍ、
幅２００μｍで支持枠８２の形成位置の屈曲部７７にお
いて長さ１０ｍｍで、最大振幅約５００μｍ屈曲してい
る。

【００９９】００４は導電製薄膜であり、Ｐｄの有機金
属溶液（奥野製薬（株）製ＣＣＰ４２３０）の塗布焼成
により得られた厚み約２００オングストロームのＰｄＯ
微粒子から成る薄膜である。全面に塗布成膜した後フォ
トリソグラフィによりパターニングを行い、図２（ｅ）
に示すように素子電極００２，００３上の位置に形成し
た。

【０１００】以上のようにして作製した電子源基板７１
の上部に、支持枠８２、フェースプレート８６を５ｍｍ
隔てて対抗させた。ここで用いた支持枠８２は青板ガラ
スを使用し幅が１５ｍｍであり、非晶質性フリットガラ
ス（日本電気硝子（株）製ＬＳ−３０８１）を用いて３
５０℃の仮焼成の後、４１０℃の加熱処理により封着を
行った。

【０１０１】このフェースプレート８６の基板は青板ガ
ラスを使用した。蛍光体９２は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の各色の色分けを行ったものであり、感光性樹脂
に蛍光体を混合したスラリーを基板に塗布、乾燥し、フ
ォトリソグラフ法によってパターンニングして形成し
た。

【０１０２】メタルバック８５は蛍光膜上にフィルミン
グを行った後、真空蒸着によって厚さ約３００オングス
トロームのＡｌ薄膜を形成し、次いで焼成によりフィル
ム層を消滅させて作成した。

【０１０３】以上を真空外囲器の中に配置した後、Ｘ方
向配線（下配線）７２、Ｙ方向配線（上配線）７３に電
圧を印加して素子電極００２，００３間の導電製薄膜０
０４に通電処理を行い亀裂状の電子放出部００５を得
た。

【０１０４】この後メタルバック８５をアノード電極と
して電子の引き出し電圧３ｋＶを印加し、ＸＹ配線電極
７２、７３を通して素子電極００２，００３から電子放
出部００５へ１４Ｖの電圧を印加したところ、電子が放
出された。この放出電子を蛍光体へ照射させ、放出電子
量を調整することにより蛍光体９２を任意の強度で発光
させ画像を表示することができた。

【０１０５】本実施例を用い内部を真空にした外囲器８
８において電子源基板７１を４０ｃｍ角の大きさとし
て、電子放出素子数を３６０個×３６０個のマトリック
ス状に配置した。このような外囲器８８を２０個作製し
た結果、Ｘ方向配線（下配線）７２、Ｙ方向配線（上配
線）７３の外部への取り出し部に起因する欠陥は生じな
かった。

【０１０６】［実施例２］本発明の第二の実施例を図３
を用いて説明する。本実施例２は、実施例１におけるＸ
方向配線（下配線）７２、Ｙ方向配線（上配線）７３の
形成に際して、屈曲部７７の形状を実施例１のものに代
えて屈曲点を２点のみとしたものである。製造方法は実
施例１とほぼ同様であり、ＸＹ配線印刷の際、異なるパ
ターンを用いるだけである。このような構造を用いても
実施例１と同様の効果を得ることができた。

【０１０７】［実施例３］本発明の第三の実施例を図４
を用いて説明する。本実施例は実施例１における配線を
（下配線）７２のみとした梯子状の配線構成としたもの
である。製造方法は実施例１で説明した工程において印
刷パターンの変更により可能であり、絶縁体及びＹ方向
配線の形成は不要となる。このような構造を用いても実
施例１と同様の効果を得ることができた。

【０１０８】

【発明の効果】上記のように、真空に保持される内部か
ら外部へと支持枠下部のガラスフリット等で封着された
部分を電子放出素子と接続し、印刷法により形成された
厚膜のＸ方向配線、Ｙ方向配線が貫通する構造を有する
画像形成装置において、支持枠下部において配線を屈曲
させることにより内外を貫く直線状の空隙を生じにくく
することが可能となる。このような構造を採用すること
により支持枠の封着位置におけるリークの発生率をより
簡便な製造方法を用いた場合においても低減することが
可能となる。

【０１０９】これによりコストのかかるフォトリソグラ
フィによる加工に替えて、より低コストな印刷法を用い
ても歩留りの低下を招くことなく、大巾なコスト低減が
達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の特徴を表す画像形成装置の構成を示す
斜視図。

【図２】本発明の第一の実施例を示す製造工程説明図。

【図３】本発明の第二の実施例を示す説明図。

【図４】本発明の第三の実施例を示す説明図。

【図５】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（但し（ａ）は平面図、（ｂ）は断面
図）。

【図６】本発明の垂直型表面伝導型電子放出素子を示す
模式断面図。

【図７】本発明の表面伝導型電子放出素子の製造工程を
示す模式説明図。

【図８】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
一例を示すグラフ図。

【図９】本発明のマトリクス配置型の電子源基板の一例
を示す模式図。

【図１０】画像形成装置に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。

【図１１】蛍光膜の一例を示す模式平面図。

【図１２】本発明の画像形成装置の表示パネルの一例を
示す模式斜視図。

【図１３】本発明の梯子配置型電子源基板の一例を示す
模式平面図。

【図１４】本発明の画像形成装置の表示パネルの一例を
示す模式斜視図。

【図１５】従来の表面伝導型電子放出素子を示す模式平
面図。

【符号の説明】

００１基板００２，００３素子電極００４導電性薄膜００５電子放出部１６絶縁体２１段差形成部７１電子源基板７２Ｘ方向配線（下配線）７３Ｙ方向配線（上配線）７４表面伝導型電子放出素子７５結線７７屈曲部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１１０電子源基板１１１電子放出素子１１２前記電子放出素子を配線するための共通配線
（Ｄｘ１〜Ｄｘ１０）１２０グリッド電極１２１電子が通過するため開口１１２Ｄｏｘ１，Ｄｏｘ２，〜Ｄｏｘｍよりなる容
器外端子１２３グリッド電極と接続されたＧ１，Ｇ２，〜Ｇ
ｎよりなる容器外端子Ｖｘ，Ｖａ直流電圧源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】厚膜よりなる配線を有し、該配線に接続
される素子が多数配置されてなる基板と、該基板と対向
する基板上に蛍光体が配置されてなり、前記基板を隔て
る支持枠部で封着され、内部が減圧雰囲気に保持されて
なる画像形成装置において、前記配線が外部への取り出
し部分の支持枠下部において屈曲した構造を有すること
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記厚膜よりなるＸ方向配線及びＹ方向
配線が行列上に配置され、該ＸＹ配線の交差部に電子放
出素子が配置された電子源基板と、前記電子放出素子を
能動素子とし、該電子源基板と対向する基板上に受動素
子として蛍光体が配置されてなり、且つこれらを隔てる
支持枠部で封着され真空中に保持されてなることを特徴
とする、請求項１記載の像形成装置。
【請求項３】前記屈曲した構造において、１本の配線
の片側取り出し部の支持枠下部における屈曲部を２ヵ所
具備することを特徴とする、請求項１又は２記載の画像
形成装置。
【請求項４】前記屈曲した構造において、１本の配線
の片側取り出し部の支持枠下部における屈曲部を３ヵ所
具備することを特徴とする、請求項１又は２記画像形成
装置。
【請求項５】電子放出素子を具備する画像形成装置に
おいて、該電子放出素子が薄膜電極と微粒子導電膜より
なる表面伝導型電子放出素子からなり、且つ該画像形成
装置が請求項１ないし４の何れかに記載の画像形成装置
であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】厚膜よりなる配線を有し、該配線に接続
される素子が多数配置されてなる基板と、該基板と対向
する基板上に蛍光体が配置されてなり、前記基板を隔て
る支持枠部で封着され、内部が減圧雰囲気に保持されて
なる画像形成装置を製造する方法において、前記配線を
外部への取り出し部分の支持枠下部において屈曲した構
造とすることを特徴とする画像形成装置の製造方法。
【請求項７】前記厚膜よりなるＸ方向配線及びＹ方向
配線が行列上に配置され、該ＸＹ配線の交差部に電子放
出素子が配置された電子源基板と、前記電子放出素子を
能動素子とし、該電子源基板と対向する基板上に受動素
子として蛍光体を配置してなり、且つこれらを隔てる支
持枠部で封着し真空中に保持することを特徴とする、請
求項６記載の像形成装置の製造方法。
【請求項８】前記屈曲した構造において、１本の配線
の片側取り出し部の支持枠下部における屈曲部を２ヵ所
具備せしめることを特徴とする、請求項６又は７記載の
画像形成装置の製造方法。
【請求項９】前記屈曲した構造において、１本の配線
の片側取り出し部の支持枠下部における屈曲部を３ヵ所
具備せしめることを特徴とする、請求項６又は７記画像
形成装置の製造方法。
【請求項１０】電子放出素子を具備する画像形成装置
において、該電子放出素子を薄膜電極と微粒子導電膜よ
りなる表面伝導型電子放出素子より構成せしめ、且つ該
画像形成装置を請求項１ないし５の何れかに記載の画像
形成装置とすることを特徴とする画像形成装置の製造方
法。