JP2000251674A

JP2000251674A - 電子源基板の製造方法、画像形成装置の製造方法、電子源基板の製造装置及び画像形成装置の製造装置

Info

Publication number: JP2000251674A
Application number: JP4780699A
Authority: JP
Inventors: Toshifumi Yoshioka; 利文吉岡
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 1999-02-25
Publication date: 2000-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストで且つ容易に大面積に均一な素子電
極及び導電性薄膜を正確且つ確実に形成し、均一な表面
伝導型の電子放出素子を実現する。【解決手段】ヘッド清掃機構１３及びヘッド表面観察
機構１４が具備されており、先ず、吸引パッド１５を吐
出ヘッド７の先端に接触させ吸引することで、吐出ヘッ
ド７のノズル９内のインク（前記金属含有溶液）を適当
量吸い出し、ノズル先端部のインクをリフレッシュす
る。次に、ワイプ布１６を吐出ヘッド先端に接触させた
後、移動することで、ノズル９の表面及び周辺の付着イ
ンクや異物を拭き取る。しかる後、清掃後の吐出ヘッド
７の表面の汚れ、キズ、異物の付着、インクの詰まり具
合等を観察し、問題が無いことを確認する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子源基板の製造
方法、画像形成装置の製造方法、電子源基板の製造装
置、及び画像形成装置の製造装置に関し、特に、電子源
として表面伝導型の電子放出素子が形成されてなるもの
を対象とする。

【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」という）、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。

【０００３】ＦＥ型の例としては、W. P. Dyke & W. W.
Dolan, "Field emission", Advance in Electron Phys
ics, 8, 89 (1956)あるいはC. A. Spindt, "PHYSICAL P
roperties of thin-film field emission cathodes wit
h molybdenium cones", J. Appl. Phys., 47, 5248 (19
76)等に開示されたものが知られている。

【０００４】他方、ＭＩＭ型の例としては、C. A. Mea
d, "Operation of Tunnel-EmissionDevices", J. Appl
y. Phys., 32, 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, Radio Eng. Electron Pys., 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Elinson等によるＳｎＯ₂薄膜を用いたもの、A
u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 (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。

【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. Hartwellの素子構成を図６
（（ａ）：平面図、（ｂ）：断面図）に模式的に示す。
同図において、１はガラス基体、２，３はガラス基体１
上で互いに対向するように形成されてなる一対の素子電
極である。４は導電性薄膜で、Ｈ型形状のパターンに、
金属酸化物を材料としてスパッタ法等で形成されるもの
であり、この導電性薄膜４に通電フォーミングと呼ばれ
る通電処理が施されて電子放出部５が形成される。

【０００７】本発明者らは、表面伝導型電子放出素子の
安価かつ平易な作製手法を特開平８−１７１８５０号公
報で開示した。この手法は、金属含有溶液を液滴状態で
基板上に吐出して、素子電極２，３及び導電性薄膜４を
形成することにより、表面伝導型電子放出素子を作製す
る方法である。

【０００８】図７は、本発明者らによる従来の、金属含
有溶液を基板上に吐出して一対の素子電極及び導電性薄
膜を形成する液滴付与装置を示す模式図である。図７に
おいて、基板ステージ８上の基体１の上方に吐出ヘッド
７が設置されており、矢印方向に基板ステージ８を位置
調整した後に吐出ヘッド７に設けられた吐出ノズル９か
ら金属含有溶液を液滴１２の状態で吐出し、基体１上に
着弾させて付着させる。その後、焼成等により素子電極
及び導電性薄膜を形成する。

【０００９】なお、図７では、基板の上方に吐出ヘッド
を配置した場合を例示するが、逆に吐出ヘッドを下方に
配置して下から吐出したり、或いは横方向に配置して吐
出するようにしても良い。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した液滴付与によ
り、素子電極及び導電性薄膜を容易に形成することがで
き、製造工程の短縮化を図り、多数の表面伝導型電子放
出素子を短時間で大面積に形成することが可能となる。

【００１１】しかしながら、表面伝導型電子放出素子の
形成不良を抑止して更なる正確且つ確実な形成を期する
には、前記従来の液滴付与工程に工夫を加えることが必
要である。

【００１２】具体的には、以下の点について改善が待た
れる。ノズル先端の乾燥や溶液の蒸発による液不足異物混入や溶液の固化によるノズルの詰まり異物付着やノズル表面の傷による液溜りの発生

【００１３】本発明の目的は、低コストで且つ容易に大
面積に均一な素子電極及び導電性薄膜を正確且つ確実に
形成し、均一な表面伝導型の電子放出素子を備えた電子
源基板の製造方法、この電子源基板を備えた画像形成装
置の製造方法、電子源基板の製造装置及び画像形成装置
の製造装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の電子源基板の製
造方法は、絶縁基板上に、一対の素子電極と、前記各素
子電極間を連結する導電性薄膜とを有し、前記導電性薄
膜の一部に電子放出部が形成されてなる電子放出素子が
複数配列されてなる手法であって、少なくとも前記導電
性薄膜を形成するに際して、金属元素を含む溶液を吐出
する吐出ヘッドの先端部位を清浄化した後に、前記溶液
を前記吐出ヘッドから液滴として前記各素子電極間を含
む当該素子電極上に吐出し付与する。

【００１５】本発明の電子源基板の製造方法は、絶縁基
板上に、一対の素子電極と、前記各素子電極間を連結す
る導電性薄膜とを有し、前記導電性薄膜の一部に電子放
出部が形成されてなる電子放出素子が複数配列されてな
る手法であって、少なくとも前記導電性薄膜を形成する
に際して、金属元素を含む溶液を吐出する吐出ヘッドの
先端部位の表面状態をモニターして観察し、吐出状態が
安定化していることを確認した後に、前記溶液を前記吐
出ヘッドから液滴として前記各素子電極間を含む当該素
子電極上に吐出し付与する。

【００１６】本発明の電子源基板の製造方法は、絶縁基
板上に、一対の素子電極と、前記各素子電極間を連結す
る導電性薄膜とを有し、前記導電性薄膜の一部に電子放
出部が形成されてなる電子放出素子が複数配列されてな
る手法であって、少なくとも前記導電性薄膜を形成する
に際して、金属元素を含む溶液を吐出する吐出ヘッドの
先端部位を清浄化するとともに、清浄化された前記吐出
ヘッドの先端部位の表面状態をモニターして観察し、吐
出状態が安定化していることを確認し、前記溶液を前記
吐出ヘッドから液滴として前記各素子電極間を含む当該
素子電極上に吐出し付与する。

【００１７】本発明の電子源基板の製造方法の一態様
は、前記吐出ヘッドの先端部位を清浄化した後に、予め
設けられた所定領域に前記溶液の適当量の吐出を行なっ
て吐出状態を安定化させる。

【００１８】本発明の電子源基板の製造方法の一態様に
おいて、前記吐出ヘッドを用いた前記溶液の吐出がイン
クジェット方式によるものである。

【００１９】本発明の電子源基板の製造方法の一態様
は、複数の吐出ノズルが設けられた前記吐出ヘッドを用
いて、前記溶液の吐出を行なう。

【００２０】本発明の電子源基板の製造方法の一態様に
おいて、前記インクジェット方式が、熱エネルギーによ
って前記溶液内に気泡を形成させて前記溶液を液滴とし
て吐出させる方式である。

【００２１】本発明の電子源基板の製造方法の一態様
は、列方向配線及び行方向配線を絶縁層を介して行列状
に配置する際に、前記各素子電極の一方を前記絶縁基板
上に接続して列方向配線とし、他方を絶縁層を介して接
続して行方向配線とする。

【００２２】本発明の画像形成装置の製造方法は、電子
源としての電子放出素子と、前記電子放出素子への電圧
印加手段と、前記電子放出素子から放出される電子を受
けて発光する発光体と、外部信号に基づいて前記電子放
出素子へ印加する電圧を制御する駆動回路とを具備する
手法であって、前記電子放出素子を前記電子源基板の製
造方法により製造する。

【００２３】本発明の電子源基板の製造装置は、絶縁基
板上に、一対の素子電極と、前記各素子電極間を連結す
る導電性薄膜とを有し、前記導電性薄膜の一部に電子放
出部が形成されてなる電子放出素子が複数配列されてな
る装置であって、少なくとも、金属元素を含む溶液を液
滴として吐出ヘッドから吐出する手段と、前記吐出ヘッ
ドと前記絶縁基板との相対位置を制御する手段と、前記
吐出ヘッドの先端部位を清浄化する手段とを備える。

【００２４】本発明の電子源基板の製造装置は、絶縁基
板上に、一対の素子電極と、前記各素子電極間を連結す
る導電性薄膜とを有し、前記導電性薄膜の一部に電子放
出部が形成されてなる電子放出素子が複数配列されてな
る装置であって、少なくとも、金属元素を含む溶液を液
滴として吐出ヘッドから吐出する手段と、前記吐出ヘッ
ドと前記絶縁基板との相対位置を制御する手段と、前記
吐出ヘッドの先端部位の表面状態をモニターして観察
し、吐出状態が安定化していることを確認する手段とを
備える。

【００２５】本発明の電子源基板の製造装置は、絶縁基
板上に、一対の素子電極と、前記各素子電極間を連結す
る導電性薄膜とを有し、前記導電性薄膜の一部に電子放
出部が形成されてなる電子放出素子が複数配列されてな
る装置であって、少なくとも、金属元素を含む溶液を液
滴として吐出ヘッドから吐出する手段と、前記吐出ヘッ
ドと前記絶縁基板との相対位置を制御する手段と、前記
吐出ヘッドの先端部位を清浄化する手段と、前記吐出ヘ
ッドの先端部位の表面状態をモニターして観察し、吐出
状態が安定化していることを確認する手段とを備える。

【００２６】本発明の電子源基板の製造装置の一態様に
おいて、前記吐出ヘッドの先端部位を清浄化する手段
は、前記清浄化の後に、予め設けられた所定領域に前記
溶液の適当量の吐出を行なって吐出状態を安定化させる
機構を有する。

【００２７】本発明の電子源基板の製造装置の一態様に
おいて、前記吐出ヘッドが、インクジェット方式による
ものである。

【００２８】本発明の電子源基板の製造装置の一態様に
おいて、前記吐出ヘッドに、複数の吐出ノズルが設けら
れている。

【００２９】本発明の電子源基板の製造装置の一態様に
おいて、複数の吐出ヘッドが設けられている。

【００３０】本発明の電子源基板の製造装置の一態様に
おいて、前記インクジェット方式が、熱エネルギーによ
って前記溶液内に気泡を形成させて前記溶液を液滴とし
て吐出させる方式である。

【００３１】本発明の画像形成装置の製造装置は、電子
源としての電子放出素子と、前記電子放出素子への電圧
印加手段と、前記電子放出素子から放出される電子を受
けて発光する発光体と、外部信号に基づいて前記電子放
出素子へ印加する電圧を制御する駆動回路とを具備する
装置であって、前記電子源基板の製造装置を備える。

【００３２】

【作用】本発明の電子源基板の製造方法においては、表
面伝導型電子放出素子の素子電極及び導電性薄膜を形成
するに際して、金属元素を含む溶液を吐出する吐出ヘッ
ドの先端部位を清浄化し、或いは吐出ヘッドの先端部位
の表面状態をモニターし観察して吐出状態が安定化して
いることを確認し、又は清浄化及びモニターによる観察
・確認の双方を行なう。この場合、前記清浄化により吐
出ノズル先端の乾燥や液溜りの除去が可能となり、清掃
前後のヘッド（及びノズル）表面を観察、評価すること
で、吐出不良や着弾位置ずれによる素子電極及び導電性
薄膜の形成不良の発生を防ぐことが可能となり、大面積
に対して均一な素子電極及び導電性薄膜を歩留まり良く
製造することができる。しかも、清浄化及びモニターに
よる観察・確認の双方を行なうことで、より正確且つ確
実に素子電極及び導電性薄膜の所期の形成が可能とな
る。

【００３３】

【発明の実施の形態】図１は、本実施形態により製造さ
れる画像形成装置の主要構成を示す概略斜視図である。
図１において、画像形成装置はアノード基板１０及びカ
ソード基板１を備えて構成されており、カソード基板１
は、電子源として用いられる表面伝導型の電子放出素子
１５（図中、円内に示す。）がマトリクス状（行列状）
に多数配されて構成されている。アノード基板１０は、
カラー表示を行うためのＲ，Ｇ，Ｂ用の蛍光体面１８、
この蛍光体面１８を覆うアルミニウムを材料とした厚み
１００（ｎｍ）程度のメタルバック面１９がガラス基体
１７に埋設固定されて構成されている。

【００３４】更に、１２はｘ方向配線、１３はｙ方向配
線であり、１６はカソード基板１を支えるリアプレー
ト、２０はアノード基板１０とカソード基板１を固定す
る支持枠である。

【００３５】図２は、表面伝導型の電子放出素子１５の
構成を示す模式図であり、同図中（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）中の一点鎖線Ａ−Ａ’に沿った断面図で
ある。

【００３６】電子放出素子１５は、基体１（カソード基
板１）上で隣接する一対の素子電極２，３と、これら素
子電極２，３に接続されて一部位に電子放出部５を有す
る導電性薄膜４とを有してなる素子である。電子放出部
５は、導電性薄膜４の一部が、破壊、変形ないし変質さ
れ、高抵抗状態とされた部分である。また、電子放出部
５及びその周辺には、電子放出を制御するため、炭素あ
るいは炭素化合物を主成分とする堆積膜が形成されてい
る場合がある。

【００３７】この電子放出素子１５は、行方向電極１２
及び列方向電極１３を介して素子電極２，３間に１５
（Ｖ）程度の電圧を印加することにより当該素子電極
２，３間に素子電流Ｉｆを供給し、電子放出部５から電
子を放出させることができる。

【００３８】基体１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
にスパッタ法等により形成したＳｉＯ₂を積層したガラ
ス基体及びアルミナ等のセラミックス及びＳｉ基体等を
用いることができる。

【００３９】対向する素子電極２，３の材料としては、
一般的な導体材料を用いることができる。これは例えば
Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃ
ｕ，Ｐｄ等の金属又は合金、及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，Ｒ
ｕＯ₂，Ｐｄ−Ａｇ等の金属又は金属酸化物とガラス等
から構成される印刷導体、Ｉｎ₂Ｏ₃−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適
宜選択することができる。

【００４０】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、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Ｌは、好ましくは数千Åから数百μ
ｍの範囲とすることができ、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数μｍから数十μｍの範囲
とすることができる。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
囲とすることができる。また、素子電極２，３の膜厚ｄ
は、数百Åから数μｍの範囲とすることができる。

【００４１】なお、図２に示した構成だけでなく、基体
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。

【００４２】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１０Åから５００Åの範囲とするのが良い。その抵
抗値は、Ｒｓが１０２から１０７Ω／□の値である。な
おＲｓは、厚さがＴ、幅がＷで長さがＬの薄膜の長さ方
向に測定した抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（Ｌ／Ｗ）とおいたときに現れる値である。本実施形態において、
フォーミング処理については、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処理
を包含するものである。

【００４３】導電性薄膜４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等の金属の中から適宜
選択される。これらの金属は、導電性薄膜材料有機金属
化合物を形成する。

【００４４】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、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から数千Åの範囲、好まし
くは、１０Åから２００Åの範囲である。

【００４５】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、活性
化工程に依存したものとなる。電子放出部５の内部に
は、数Åから数百Åの範囲の粒径の導電性微粒子が存在
する場合もある。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。亀裂の先端部及びその近傍の導電性薄
膜４には、炭素及び炭素化合物を有する。炭素及び炭素
化合物とは、例えばグラファイト（いわゆるＨＯＰＧ、
ＰＧ、ＧＣを包含する。ＨＯＰＧはほぼ完全なグラファ
イトの結晶構造であり、ＰＧは結晶粒が２００Å程度で
結晶構造がやや乱れたもの、ＧＣは結晶粒が２０Å程度
になり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
合物を指す。）であり、その膜厚は、５００Å以下の範
囲とするのが好ましく、３００Å以下の範囲とすること
がより好ましい。

【００４６】図３は、本実施形態の製造方法に用いる液
滴付与装置を示す模式図である。図３において、吐出ヘ
ッド８は、十数ｎｇから数十ｎｇ程度の範囲で制御が可
能で、且つ数十ｎｇ程度以上の微少量の液滴が容易に形
成できるインクジェット方式のものが好ましい。当該イ
ンクジェット方式としては、熱エネルギーによって溶液
内に気泡を形成させて前記溶液を液滴として吐出させる
方式が好適である。

【００４７】液滴材料としては、例えば、水、溶剤等に
前述の金属等を分散、溶解した溶液、有機金属溶液等が
ある。図３において、基板ステージ８上の基板１の上方
に吐出ヘッド７が設置される。ステージ８（或いは吐出
ヘッド７）には、移動機構（不図示）が設けられてお
り、吐出ヘッド７とステージ８の相対位置を制御するこ
とができる。なお、吐出ヘッド７を複数設ける場合もあ
る。

【００４８】例えば、図３の矢印方向に、ステージ８
（或いは吐出ヘッド７）を移動しながら、吐出ヘッド７
に設けられた吐出ノズル９から前記金属含有溶液の液滴
１２を連続的に吐出させ、基板上に付着させる。

【００４９】ステージ８（或いはヘッド７）の移動速度
は、目標タクトと基板サイズ、及び吐出性能等によって
異なるが、１ｍｍ／秒〜１０００ｍｍ／秒程度とするこ
とが好ましい。

【００５０】また、吐出ヘッド７の吐出口−基板間距離
ｄは、１０μｍ〜２ｍｍであり、小さい方が着弾位置の
ばらつきが抑えられるが、装置及び基板厚み等の精度か
ら１００μｍ〜１０００μｍに設定される。

【００５１】本実施形態においては、前記液滴付与装置
に、ヘッド清掃機構１３及びヘッド表面観察機構１４が
具備されている。

【００５２】清掃機構１３としては、吐出ヘッド７の種
類や使用条件等により様々な方法があり、一例を図４に
示す。図４において、１５は吸引パッドであり、真空ポ
ンプ等に接続されている。１６はワイプ布であり、ヘッ
ド表面をキズ付けること無く、また、新たな異物付着を
避けるため、やわらかくて発塵の少ないものが好まし
い。領域１７は清掃後の捨て吐出領域である。

【００５３】清掃機構１３により吐出ヘッド７の清浄化
を行なうには、先ず、吸引パッド１５を吐出ヘッド７の
先端に接触させ吸引することで、吐出ヘッド７のノズル
９内のインク（前記金属含有溶液）を適当量吸い出し、
ノズル先端部のインクをリフレッシュする。次に、ワイ
プ布１６を吐出ヘッド先端に接触させた後、移動するこ
とで、ノズル９の表面及び周辺の付着インクや異物を拭
き取る。なお、移動させるのは、ワイプ布１６或いは吐
出ヘッド７のどちらでもかまわない。

【００５４】拭き取り後のノズル先端の清浄度は、ワイ
プ布の種類、押し付け荷重、移動（拭き取り）速度等に
よって決まり、これらを自動化により一定制御すること
で、常に同じ状態を保つことが可能になる。各々の条件
は、吐出ヘッド及びワイプ布の種類等によって決まる
が、押し付け荷重としては、１０ｇ〜２０００ｇ、移動
速度は、１ｍｍ／秒〜１０００ｍｍ／秒が好ましい。

【００５５】その後、捨て５出領域１７において、吐出
ヘッド７からインクを適当量吐出させ、吐出状態を安定
させる。

【００５６】更に、ヘッド表面観察機構１４により、清
掃後の吐出ヘッド７の表面の汚れ、キズ、異物の付着、
インクの詰まり具合等を観察し、問題が無いことを確認
した上で実際の基板への吐出プロセスに移行する。

【００５７】表面観察機構１４は、ヘッド表面が観察で
きるものであれば良く、例えば第１図に示すような、小
型ＣＣＤカメラ１８の映像をモニター１９で観察するよ
うな形態があげられる。

【００５８】なお、前記ヘッド表面観察工程は、前記ヘ
ッド清掃工程の前にも行なっても良く、そこで問題が無
ければ、前記ヘッド清掃工程を省略して実際の基板への
吐出プロセスに移行しても良い。また、実際の液滴付与
工程では、吐出ヘッド７と基板１の距離は、前述のよう
に１００μｍ〜１０００μｍと比較的狭く設定されるこ
と多いため、そのままの状態で前記ヘッド清掃工程及び
ヘッド観察工程を行なうのが困難な場合は、ヘッド或い
はステージ側をＸ，Ｙ，及びＺのいずれかの方向に逃が
すことで、前記ヘッド清掃工程及びヘッド観察工程を行
っても良い。

【００５９】以上を踏まえ、画像形成装置を製造するに
は、先ず、絶縁性基板１を有機溶剤等で充分洗浄し乾燥
させた後、スパッタ法〜フォトリソグラフィー技術等を
用いて素子電極２、３を形成する。次に、列方向配線１
１、絶縁膜６ともう一方の素子電極と接続する行方向配
線１０を順次形成する。

【００６０】次に、この基板を本発明における液滴付与
装置のステージ８上に固定し、前記ヘッド表面清掃機構
１３及びヘッド表面観察機構１４を用いて、ヘッド７
（及びノズル９）の表面状態を安定に保ち、ステージ
（或いはヘッド側）を移動しながら、素子膜４を形成す
る材料を含有した溶液の液滴１２を連続的に付与し、３
００〜４００℃で焼成することによって導電性薄膜４を
形成する。

【００６１】その後、通電フォーミング工程として、素
子電極２、３間に不図示の電源より通電を行ない、導電
性薄膜４を局所的に破壊、変形もしくは変質させた電子
放出部５を形成する。この電子放出部５は、素子膜４の
一部に形成された高抵抗の亀裂である。

【００６２】また、通電フォーミングを終了した後、真
空中に存在する有機物質に起因する炭素あるいは炭素化
合物を導電性薄膜上に堆積させ素子電流Ｉｆ、放出電流
Ｉｅを変化させるために、活性化工程と呼ぶ処理を施し
ても良い。

【００６３】このようにして形成された電子源基板をリ
アプレートとして用い、ガラス基板に蛍光膜が形成され
たフェースプレートと支持枠等を用いてパネルを形成
し、該パネル内部を真空に排気した後、封止して、画像
表示パネルを構成する。

【００６４】更に、前記画像表示パネルに駆動回路等を
接続して、図１に示すような画像形成装置を得ることが
できる。

【００６５】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、低コストで且つ容易に大面積に均一な素子電極及び
導電性薄膜を正確且つ確実に形成し、均一な表面伝導型
の電子放出素子を備えた電子源基板の製造、ひいては当
該電子源基板を有する画像形成装置の製造が可能とな
る。

【００６６】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例を説明する。

【００６７】（実施例１）マトリクス状に配線及び素子
電極を前述したような方法で形成した基板を用い、多数
の表面伝導型電子放出素子を有する電子源基板を作製し
た。以下、図２〜図４を参照にしながら表面伝導型電子
放出素子の製造工程を説明する。

【００６８】１．絶縁基板１として９００×６００（ｍ
ｍ）の青板ガラス基板を用い、有機溶剤等により充分に
洗浄後、１２０℃で乾燥させた。該基板１上に、真空成
膜技術及びフォトリソグラフィ技術を用いてＰｔからな
る素子電極２、３を形成した。このときのＰｔの厚みを
２００Å、素子電極２、３の距離を２０μｍとした。

【００６９】２．次に、真空成膜技術及びフォトリソグ
ラフィ技術を用いてＮｉからなる列方向配線１１を形成
した。この時の配線幅を３００μｍ、厚さを５００Åと
した。更に、真空成膜技術とフォトリソグラフィ技術及
びエッチング技術を用いて、絶縁膜６を列方向配線１１
上に形成した。絶縁膜６の厚さは５０００Åとした。そ
の後、真空成膜技術及びフォトリソグラフィ技術を用い
てＡｕからなる行方向配線１０を形成した。配線の幅は
２００μｍ、厚さは５０００Åとした。

【００７０】３．その後、前記基板を本発明における液
滴付与装置のステージ８に吸着し、パターンの位置合せ
等を行った後、表面観察機構１４でヘッド７表面を観察
したところ、乾燥による先端部の液不足が確認された。
そこでヘッド清掃機構１３により清掃を行なった。実施
条件は、真空吸引が０．２秒、ワイプ布として、ルビセ
ル（商品名）を用い、接触荷重２００ｇ，移動速度４０
ｍｍ／秒で清掃した後、捨て吐出領域１７にて０．５秒
間の捨て吐出を行い、再度、前記表面観察機構１４を用
いてヘッド表面を観察した。先端部の液不足は解消され
ており、表面の傷の発生や異物の付着等の異常が無いこ
とを確認した。その後、素子膜４を形成する材料を含有
した溶液の液滴１２を付与した。溶液としては、有機パ
ラジウム含有溶液（酢酸Ｐｄ−モノエタノールアミン錯
体０．４ｗｔ％、イソプロピルアルコール２０％、エチ
レングリコール１．０％、ポリビニルアルコール０．０
５％の水溶液)を使用した。この時のステージのスキャ
ンスピードは３００ｍｍ／秒であり、液滴の吐出速度は
約１０ｍ／秒だった。さらに３００℃で１０分間の加熱
処理を行って、膜厚１００Åの酸化パラジウム（Ｐｄ
Ｏ）微粒子からなる導電性薄膜４を形成した。

【００７１】４．更に、電極対２，３の間に電圧を印加
し、導電性薄膜４を通電処理（通電フォーミング）する
ことにより、電子放出部５を形成した。

【００７２】こうして作製された電子源基板に、フェー
スプレート、及び支持枠等を組み合わせて表示パネルを
作製し、更に、駆動回路を接続して画像形成装置を作製
した。

【００７３】本実施例の製造方法により以上の如く作製
した電子放出素子は、素子膜を形成する液滴の吐出が安
定しているため、フォーミング前の素子電極２，３間の
素子膜の形状及び抵抗値のばらつきが小さい。このた
め、素子膜に均一に電流が流れ、亀裂が一様に形成さ
れ、また電子放出素子にも均一に電流が流れ素子特性の
ばらつきは少なく、良好な画像形成装置を歩留まりよく
得ることができた。

【００７４】（実施例２）本実施例では、実施例１とは
別の種類の吐出ヘッドを用い、複数ノズルを同時に使用
した。この吐出ヘッドでは、１つのヘッドに６４個の吐
出ノズルが設けられており、このうちの４個のノズルを
同時に使用しながら、実施例１と同じ方法により電子源
基板を作製した。清掃条件は、実施例１と同じとした。
本実施例では、吐出の安定を崩すこと無く、製造タクト
を約１／４に短縮できた。更に実施例１と同じ方法で電
子放出素子を製造したところ、良好な画像形成装置を歩
留まりよく得ることができた。

【００７５】（実施例３)本実施例では、実施例２と同
様の方法を用い、実施例２で使用した種類のヘッド２個
の各４ノズルを同時に使用しながら、実施例２と同じ方
法により電子源基板を作製した。清掃条件は、実施例１
と同じとした。更に、この条件で、連続して５０枚の電
子源基板を製造したところ、すべての基板にわたって安
定した吐出が得られた。なお、５０枚製造時のヘッドの
清掃回数合計は、吐出位置合せ等を含め、約１００回だ
った。

【００７６】更に、これらの電子源基板を用いて実施例
１と同様の方法で電子放出素子及び画像形成装置を製造
したところ、良好な画像形成装置を短時間で歩留まりよ
く得ることができた。

【００７７】（実施例４）図５は、実施例４において作
製される電子源基板を示す模式図である。ここでは、導
電性薄膜４の他に素子電極２、３を本実施形態における
製造方法で作製した。

【００７８】１．絶縁基板１として９００×６００（ｍ
ｍ）の青板ガラス基板を用い、これを有機溶剤等により
充分に洗浄後、１２０℃で乾燥させた。該基板１上に真
空成膜技術及びスクリーン印刷法を用いてＮｉからなる
列方向配線１１を形成した。このとき配線の幅を３００
μｍ、その厚みを５００Åとした。さらに同様に厚さ５
０００Åの絶縁膜６を行方向配線１１上に形成した後、
同様にＡｕからなる行方向配線１０を形成した。配線の
幅は２００μｍ、厚さを５０００Åとした。

【００７９】２．絶縁基板１を本発明における液滴付与
装置のステージ８に吸着し、実施例１と同様に表面観察
機構１４、ヘッド清掃機構１３を使用しながら素子膜４
を形成する材料を含有した溶液の液滴１２を付与した。
溶液としては、有機パラジウム含有溶液（酢酸Ｐｄ−モ
ノエタノールアミン錯体０．４ｗｔ％、イソプロピルア
ルコール２０％、エチレングリコール１．０％、ポリビ
ニルアルコール０．０５％の水溶液)を使用した。この
時のステージのスキャンスピードは５００ｍｍ／秒、液
滴の吐出速度は約１０ｍ／秒だった。

【００８０】３．更に、絶縁基板１に対して１００℃で
５分間の加熱処理を行った。

【００８１】４．次に、同様に、絶縁基板１上に有機白
金含有溶液((酢酸白金−モノエタノールアミン錯体０．
４ｗｔ％、イソプロピルアルコール２０％、水８０％）
を用い、素子電極２を列方向配線１１に接続するように
形成した後、続いて、この素子電極２から１２０μｍず
らした位置に行方向配線１０と接続するように素子電極
３を形成した。

【００８２】５．更に、絶縁基板１に対して３００℃で
１０分間の加熱処理を行って、膜厚１００Åの酸化パラ
ジウム（ＰｄＯ）微粒子からなる導電性薄膜４、及びＰ
ｔからなる素子電極２、３を形成した。素子電極２，３
はギャップ間隔を２０μｍ，電極の幅を３１０μｍ、そ
の厚さが３００Åに制御した。

【００８３】６．更に、素子電極２，３の間に電圧を印
加し、導電性薄膜４を通電処理（通電フォーミング）す
ることにより、電子放出部５を形成した。

【００８４】こうして作製された電子源基板に、フェー
スプレート、及び支持枠等を組み合わせて表示パネルを
作製し、更に、駆動回路を接続して画像形成装置を作製
した。その結果、実施例１と同様の良好な画像形成装置
を得ることができた。

【００８５】

【発明の効果】本発明によれば、吐出不良や着弾位置ず
れによる素子電極及び素子膜の形成不良の発生を防ぐこ
とが可能になり、均一な素子電極及び素子膜を歩留まり
良く製造することができ、大面積基板全面に対して良好
な素子特性をもつ電子源基板を歩留まり良く、且つ低コ
ストで製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態により製造される画像形成装置の主
要構成を示す概略斜視図である。

【図２】表面伝導型電子放出素子の構成を示す模式図で
ある。

【図３】本実施形態の製造方法に用いる液滴付与装置を
示す模式図である。

【図４】液滴付与装置の清掃機構の一例を示す模式図で
ある。

【図５】一実施例において作製される電子源基板を示す
模式図である。

【図６】従来の表面伝導型電子放出素子を示す模式図で
ある。

【図７】従来の金属含有溶液を基板上に吐出して一対の
素子電極及び導電性薄膜を形成する液滴付与装置を示す
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６絶縁膜７吐出ヘッド８基板ステージ９吐出ノズル１０列方向配線１１行方向配線１２液滴１３ヘッド清掃機構１４ヘッド表面観察機構１５吸引パッド１６ワイプ布１７捨て吐出領域１８小型ＣＣＤカメラ１９観察用モニター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁基板上に、一対の素子電極と、前記
各素子電極間を連結する導電性薄膜とを有し、前記導電
性薄膜の一部に電子放出部が形成されてなる電子放出素
子が複数配列されてなる電子源基板の製造方法であっ
て、少なくとも前記導電性薄膜を形成するに際して、金属元素を含む溶液を吐出する吐出ヘッドの先端部位を
清浄化した後に、前記溶液を前記吐出ヘッドから液滴として前記各素子電
極間を含む当該素子電極上に吐出し付与することを特徴
とすることを特徴とする電子源基板の製造方法。
【請求項２】絶縁基板上に、一対の素子電極と、前記
各素子電極間を連結する導電性薄膜とを有し、前記導電
性薄膜の一部に電子放出部が形成されてなる電子放出素
子が複数配列されてなる電子源基板の製造方法であっ
て、少なくとも前記導電性薄膜を形成するに際して、金属元素を含む溶液を吐出する吐出ヘッドの先端部位の
表面状態をモニターして観察し、吐出状態が安定化して
いることを確認した後に、前記溶液を前記吐出ヘッドから液滴として前記各素子電
極間を含む当該素子電極上に吐出し付与することを特徴
とすることを特徴とする電子源基板の製造方法。
【請求項３】絶縁基板上に、一対の素子電極と、前記
各素子電極間を連結する導電性薄膜とを有し、前記導電
性薄膜の一部に電子放出部が形成されてなる電子放出素
子が複数配列されてなる電子源基板の製造方法であっ
て、少なくとも前記導電性薄膜を形成するに際して、金属元素を含む溶液を吐出する吐出ヘッドの先端部位を
清浄化するとともに、清浄化された前記吐出ヘッドの先端部位の表面状態をモ
ニターして観察し、吐出状態が安定化していることを確
認し、前記溶液を前記吐出ヘッドから液滴として前記各素子電
極間を含む当該素子電極上に吐出し付与することを特徴
とすることを特徴とする電子源基板の製造方法。
【請求項４】前記吐出ヘッドの先端部位を清浄化した
後に、予め設けられた所定領域に前記溶液の適当量の吐
出を行なって吐出状態を安定化させることを特徴とする
請求項１又は３に記載の電子源基板の製造方法。
【請求項５】前記吐出ヘッドを用いた前記溶液の吐出
がインクジェット方式によるものであることを特徴とす
る請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子源基板の製
造方法。
【請求項６】複数の吐出ノズルが設けられた前記吐出
ヘッドを用いて、前記溶液の吐出を行なうことを特徴と
する請求項５に記載の電子源基板の製造方法。
【請求項７】前記インクジェット方式が、熱エネルギ
ーによって前記溶液内に気泡を形成させて前記溶液を液
滴として吐出させる方式であることを特徴とする請求項
５又は６に記載の電子源基板の製造方法。
【請求項８】列方向配線及び行方向配線を絶縁層を介
して行列状に配置する際に、前記各素子電極の一方を前
記絶縁基板上に接続して列方向配線とし、他方を絶縁層
を介して接続して行方向配線とすることを特徴とする請
求項１〜７のいずれか１項に記載の電子源基板の製造方
法。
【請求項９】電子源としての電子放出素子と、前記電
子放出素子への電圧印加手段と、前記電子放出素子から
放出される電子を受けて発光する発光体と、外部信号に
基づいて前記電子放出素子へ印加する電圧を制御する駆
動回路とを具備する画像形成装置の製造方法であって、前記電子放出素子を請求項１〜７のいずれかに記載の電
子源基板の製造方法により製造することを特徴とする画
像形成装置の製造方法。
【請求項１０】絶縁基板上に、一対の素子電極と、前
記各素子電極間を連結する導電性薄膜とを有し、前記導
電性薄膜の一部に電子放出部が形成されてなる電子放出
素子が複数配列されてなる電子源基板の製造装置であっ
て、少なくとも、金属元素を含む溶液を液滴として吐出ヘッ
ドから吐出する手段と、前記吐出ヘッドと前記絶縁基板との相対位置を制御する
手段と、前記吐出ヘッドの先端部位を清浄化する手段とを備える
ことを特徴とする電子源基板の製造装置。
【請求項１１】絶縁基板上に、一対の素子電極と、前
記各素子電極間を連結する導電性薄膜とを有し、前記導
電性薄膜の一部に電子放出部が形成されてなる電子放出
素子が複数配列されてなる電子源基板の製造装置であっ
て、少なくとも、金属元素を含む溶液を液滴として吐出ヘッ
ドから吐出する手段と、前記吐出ヘッドと前記絶縁基板との相対位置を制御する
手段と、前記吐出ヘッドの先端部位の表面状態をモニターして観
察し、吐出状態が安定化していることを確認する手段と
を備えることを特徴とする電子源基板の製造装置。
【請求項１２】絶縁基板上に、一対の素子電極と、前
記各素子電極間を連結する導電性薄膜とを有し、前記導
電性薄膜の一部に電子放出部が形成されてなる電子放出
素子が複数配列されてなる電子源基板の製造装置であっ
て、少なくとも、金属元素を含む溶液を液滴として吐出ヘッ
ドから吐出する手段と、前記吐出ヘッドと前記絶縁基板との相対位置を制御する
手段と、前記吐出ヘッドの先端部位を清浄化する手段と、前記吐出ヘッドの先端部位の表面状態をモニターして観
察し、吐出状態が安定化していることを確認する手段と
を備えることを特徴とする電子源基板の製造装置。
【請求項１３】前記吐出ヘッドの先端部位を清浄化す
る手段は、前記清浄化の後に、予め設けられた所定領域
に前記溶液の適当量の吐出を行なって吐出状態を安定化
させる機構を有することを特徴とする請求項１０〜１２
のいずれか１項に記載の電子源基板の製造装置。
【請求項１４】前記吐出ヘッドが、インクジェット方
式によるものであることを特徴とする請求項１０〜１３
のいずれか１項に記載の電子源基板の製造装置。
【請求項１５】前記吐出ヘッドに、複数の吐出ノズル
が設けられていることを特徴とする請求項１４に記載の
電子源基板の製造装置。
【請求項１６】複数の吐出ヘッドが設けられているこ
とを特徴とする請求項１４又は１５に記載の電子源基板
の製造装置。
【請求項１７】前記インクジェット方式が、熱エネル
ギーによって前記溶液内に気泡を形成させて前記溶液を
液滴として吐出させる方式であることを特徴とする請求
項１４〜１６のいずれか１項に記載の電子源基板の製造
装置。
【請求項１８】電子源としての電子放出素子と、前記
電子放出素子への電圧印加手段と、前記電子放出素子か
ら放出される電子を受けて発光する発光体と、外部信号
に基づいて前記電子放出素子へ印加する電圧を制御する
駆動回路とを具備する画像形成装置の製造装置であっ
て、請求項１０〜１７のいずれかに記載の電子源基板の製造
装置を備えることを特徴とする画像形成装置の製造装
置。