JP2001307621A - 電子源基板の製造方法、該方法により製造された電子源基板及び該基板を用いた画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度かつ高品位な電子放出素子を形成して
電子源基板を得る。またその電子源基板により高品質の
画像表示装置を得る。 【解決手段】 基板上に複数対の素子電極を配置し、各
素子電極間に導電性薄膜材料を含有した溶液を噴射ヘッ
ドから噴射して表面伝導型電子放出素子群を形成する。
この表面伝導型素子群の１素子は、複数個の液滴を噴射
させた図示するごとくのドットイメージにより形成す
る。ドットイメージは、液滴噴射ヘッドと基板とが互い
に直交する２方向に相対移動を行いながら液滴を噴射す
ることにより形成する。このときに、噴射ヘッドのマル
チノズルのノズル配列方向の長さを素子電極間距離と同
等またはそれより大として、一回の主走査で素子電極間
の液滴付与を行うことができるようにするとともに、素
子群の隣接ピッチ単位で副走査を行うことにより、効率
的かつ高精度で電子放出素子を形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面伝導型電子放
出素子を用いた電子源基板の製造方法、該方法により作
成された電子源基板、及び該電子源基板を用いた画像表
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．Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉ
ｏｎ”，Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ、８ ８９（１９５６）」あるいは「Ｃ．
Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，“Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒ
ｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｌｙ
ｂｄｅｎｉｕｍ”Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４７５２
４８（１９７６）」等が知られている。ＭＩＭ型の例と
しては「Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ，“Ｔｈｅ Ｔｕｎｎｅｌ−
ｅｍｉｓｓｉｏｎ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ”，Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．，３２ ６４６（１９６１）」等が知ら
れている。

【０００３】表面伝導型電子放出素子型の例としては、
「Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ．Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．，１２９０（１９６５）」等
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、Ａｕ薄膜によるも
の（「Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“Ｔｈｉｎ ＳｏｌｉｄＦ
ｉｌｍｓ”、９ ３１７（１９７２）」），Ｉｎ₂Ｏ₃／
ＳｎＯ₂薄膜によるもの（「Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａ
ｎｄ Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥＴｒａｎ
ｓ．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
な素子構成として、前述のＭ．Ｈａｒｔｗｅｌｌの素子
構成を図１８に示す。図１８において、１は基板、２，
３は素子電極、４は導電性薄膜で、該導電性薄膜４は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５が形成される。なお、図中の
素子電極２，３間の間隔Ｌ1は、０.５〜１ｍｍ、Ｗ１
は、０.１ｍｍで設定されている。

【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４に対して予
め通電フォーミングと呼ばれる通電処理を施すことによ
って電子放出部５を形成するのが一般的である。通電フ
ォーミングとは導電性薄膜４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４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５を
形成することである。尚、電子放出部５では導電性薄膜
４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４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５より電子を放出せし
めるものである。

【０００６】上述したような表面伝導型放出素子は、構
造が単純で製造も容易であることから、大面積にわたっ
て多数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。多数の表面伝導型電子放出素子を配列
形成した例としては、後述するように、梯型配置と呼ぶ
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６４−３１３３２号公報、特開平１−２８３７４９号
公報、特開平２−２５７５５２号公報等）。

【０００７】また、特に、表示装置等の画像形成装置に
おいては、近年、液晶を用いた平板型表示装置がＣＲＴ
に替わって普及してきたが、自発光型でないためバック
ライトを持たなければならない等の問題点があり、自発
光型の表示装置の開発が望まれてきた。自発光型表示装
置としては、表面伝導型放出素子を多数配置した電子源
と、電子源より放出された電子によって可視光を発光せ
しめる蛍光体とを組み合わせた表示装置である画像形成
装置があげられる（例えば、米国特許第５０６６８８３
号）。

【０００８】しかしながら、表面伝導型電子放出素子の
上記従来例による製造方法は、真空成膜と半導体プロセ
スにおけるフォトリソグラフィ・エッチング法を多用す
るものであり、大面積にわたって素子を形成するには、
工程数も多く、電子源基板の生産コストが高いといった
欠点がある。

【０００９】上述のような課題に対して、本発明者は、
上述のごとき表面伝導型電子放出素子の素子部の導電性
薄膜を形成するにあたり、米国特許第３０６０４２９
号，第３２９８０３０号，第３５９６２７５号，第３４
１６１５３号，第３７４７１２０号，第５７２９２５７
号等として知られるようなインクジェット液滴付与手段
によって、真空成膜法とフォトリソグラフィ・エッチン
グ法によらずに、安定的に歩留まり良くかつ低コストで
上記の導電性薄膜を形成することができるのではないか
と考えた。

【００１０】しかしながら、いわゆるインクを紙に向け
て飛翔，記録を行うインクジェット記録と違い、導電性
薄膜となる元素あるいは化合物を含有する溶液を安定的
に飛翔させ、基板上に付与するにはまだまだ未解決の要
素が多々存在する。とりわけ、このような電子源基板に
高精度なパターンの表面伝導型放出素子群は形成するに
は大きな工夫が必要とされる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】（発明の目的）本発明
は、上述のごとき表面伝導型電子放出素子を用いた画像
表示装置の電子源基板ならびにそれを用いた画像表示装
置に関するものであり、請求項１の発明の目的は、高精
度かつ高品位な電子放出素子を有する電子源基板の製造
方法を提供することにある。請求項２ないし５の発明の
目的は、より効率よく高精度な電子放出素子を実現する
ための具体的な条件を提供することにある。請求項６の
発明の目的は、高精度な電子放出素子を有する電子源基
板を提供することにある。請求項７の発明の目的は、高
精度かつ高品位な電子放出素子を有する電子源基板を用
いた画像表示装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、基板
上に複数対の素子電極を配置し、各対の素子電極間に導
電性薄膜の材料を含有した溶液の液滴を噴射して前記導
電性薄膜による表面伝導型電子放出素子群を形成した電
子源基板の製造方法において、前記表面伝導型電子放出
素子群の１素子は、複数個の前記液滴を基板上に付着さ
せたドットイメージにより形成されることを特徴とした
ものである。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記複数個の液滴は、マルチノズル型の液滴噴射ヘ
ッドから噴射することを特徴としたものである。

【００１４】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、前記液滴噴射ヘッドにおけるマルチノズルのノズル
列の長さが前記１対の素子電極間の距離と同等または該
距離より大となるように、前記ノズルの数及び該ノズル
の配列密度を決定することを特徴としたものである。

【００１５】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、キャリッジに搭載した前記液滴噴射ヘッドを前記基
板に対して互いに直交する２方向に相対移動させながら
前記液滴を噴射することにより前記表面伝導型電子放出
素子群を形成し、かつ前記マルチノズルのノズル配列方
向に垂直な方向を主走査方向とし、該主走査方向に垂直
な方向を副走査方向とするとき、該副走査方向への前記
相対移動は、前記表面伝導型電子放出素子群の隣接ピッ
チ単位で行うことを特徴としたものである。

【００１６】請求項５の発明は、請求項１ないし４のい
ずれか１の発明において、前記液滴の噴射速度は、３〜
１０ｍ／ｓであることを特徴としたものである。

【００１７】請求項６の発明は、請求項１ないし５のい
ずれか１に記載の電子源基板の製造方法にて製造したこ
とを特徴としたものである。

【００１８】請求項７の発明は、請求項６に記載の電子
源基板と、該電子源基板に対向して配置され、蛍光体を
搭載したフェースプレートとを有することを特徴とした
ものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態に係
る平面型表面伝導型電子放出素子を構成した電子源基板
の一例を示す模式図で、図１（Ａ）はその平面図、図１
（Ｂ）は図（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図で、図中、１は基
板、２，３は素子電極、４は導電性薄膜、５は電子放出
部である。本発明の表面伝導型電子放出素子の基本的な
構成は平面型であり、ここでは簡略化して、１つの平面
型表面伝導型電子放出素子の構成を模式的に示している
が、実際には、後述するように、このような平面型表面
伝導型電子放出素子がマトリックス配置された素子群と
して構成される。

【００２０】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，ＳｉＯ₂
を表面に堆積させたガラス基板およ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。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、例えば、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔ
ｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属あるいは合金，Ｐｄ，Ａ
ｓ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ₂，Ｐｄ−Ａｇ等の金属あるい
は金属酸化物とガラス等から構成される印刷導体、Ｉｎ
₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂等の透明導電体、ポリシリコン等の半導
体材料等から適宜選択される。

【００２１】素子電極２，３間の間隔Ｌは、好ましくは
数千Åないし数百μｍの範囲であり、より好ましくは素
子電極２，３間に印加する電圧等を考慮して１μｍない
し２００μｍの範囲である。素子電極２，３の長さＷ
は、電極の抵抗値および電子放出特性を考慮して、数μ
ｍないし数百μｍであり、また、素子電極２，３の膜厚
ｄは、１００Åないし１μｍの範囲である。尚、本発明
は図１に示した構成に限らず、基板１上に導電性薄膜
４、素子電極２，３の電極を順に形成させた構成にして
もよい。

【００２２】図２は、図１に示した平面型表面伝導型電
子放出素子の製造方法を説明するための図で、図２
（Ａ）は基板１に素子電極２，３を形成した図、図２
（Ｂ）は素子電極２，３に導電性薄膜４を形成した図、
図２（Ｃ）は該導電性薄膜４に電子放出部５を形成した
図を示す。導電性薄膜４としては、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が特に好ま
しく、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間の抵抗値および後述する通電フォ
ーミング条件等によって適宜設定されるが、好ましく
は、数Åないし数千Åで、特に好ましくは、１０Åない
し５００Åである。またその抵抗値は、Ｒsが１０の２
乗ないし１０の７乗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（１
／ｗ）とおいたときに現われる値で、薄膜材料の抵抗率
をρとするとＲs＝ρ／ｔで表される。ここでは、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
ばいかなる方法を用いても良い。

【００２３】導電性薄膜４を構成する材料としては、Ｐ
ｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃ
ｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属，Ｐｄ
Ｏ，ＳｎＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＰｂＯ，Ｓｂ₂Ｏ₃等の酸化
物、ＨｆＢ₂，ＺｒＢ₂，ＬａＢ₆，ＣｅＢ₆，ＹＢ₄，Ｇ
ｄＢ₄等の硼化物，ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，
ＳｉＣ，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。

【００２４】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、
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ないし１μｍであり、好
ましくは１０Åないし２００Åである。

【００２５】以下、本発明の一実施形態に係る表面伝導
型電子放出素子を形成した電子源基板の製造装置につい
て述べる。図３は、本発明に係る電子源基板の製造装置
の一例を示すための図で、図中、１１は吐出ヘッドユニ
ット（噴射ヘッド）、１２はキャリッジ、１３は基板保
持台、１４は平面型表面伝導型電子放出素子群を形成す
る基板、１５は導電性薄膜の材料を含有する溶液の供給
チューブ、１６は信号供給ケーブル、１７は噴射ヘッド
コントロールボックス、１８はキャリッジ１２のＸ方向
スキャンモータ、１９はキャリッジ１２のＹ方向スキャ
ンモータ、２０はコンピュータ、２１はコントロールボ
ックス、２２（２２_X1，２２_Y1，２２_X2，２２_Y2）は、
基板位置決め／保持手段である。

【００２６】図３に示す構成は、基板保持台１３に置か
れた基板１４の前面を噴射ヘッド１１がキャリッジ走査
により移動し、導電性薄膜材料を含有する溶液を噴射付
与する例を示すものである。噴射ヘッド１１は、任意の
液滴を定量吐出できるものであれば如何なる機構でも良
く、特に数１０ｎｇ程度の液滴を形成できるインクジェ
ット方式の機構が望ましい。インクジェット方式として
は、圧電素子を用いたピエゾジェット方式、ヒータの熱
エネルギを利用して気泡を発生させるバブルジェット
（登録商標）方式、あるいは荷電制御方式（連続流方
式）等いずれのものでも構わない。

【００２７】図４は、本発明の電子源基板の製造方法を
適用しうる液滴付与装置の構成の一例を説明するための
概略図で、図５は、図４の液滴付与装置の吐出ヘッドユ
ニットの要部概略構成図である。図４の構成は、図３の
構成と異なり、基板１４側を移動させて電子放出素子群
を基板に形成するものである。図４及び図５において、
２，３は素子電極、１４は基板、３０は吐出ヘッドユニ
ット、３１はヘッドアライメント制御機構、３２は検出
光学系、３３はインクジェットヘッド、３４はヘッドア
ライメント微動機構、３５は制御コンピュータ、３６は
画像識別機構、３７はＸＹ方向走査機構、３８は位置検
出機構、３９は位置補正制御機構、４０はインクジェッ
トヘッド駆動・制御機構、４１は光軸、４２は液滴、４
３は液滴着弾位置である。

【００２８】吐出ヘッドユニット３０の液滴付与装置
（インクジェットヘッド３３）としては、図３の場合と
同様に、インクジェット方式の機構が望ましく、圧電素
子を用いたピエゾジェット方式、ヒータの熱エネルギを
利用して気泡を発生させるバブルジェット方式、あるい
は荷電制御方式（連続流方式）等いずれのものでも構わ
ない。

【００２９】以下に上記のごとくの基板１４側を移動さ
せる装置の構成を説明する。まず図４において、ＸＹ方
向走査機構３７の上に基板１４が載置してある。基板１
４上の表面伝導型電子放出素子は図１のものと同じ構成
であり、単素子としては図１に示したものと同様、基板
１、素子電極２，３及び導電性薄膜（微粒子膜）４より
なっている。この基板１４の上方に液滴を付与する吐出
ヘッドユニット３０が位置している。本実施例では、吐
出ヘッドユニット３０は固定で、基板１４がＸＹ方向走
査機構３７により任意の位置に移動することで吐出ヘッ
ドユニット３０と基板１４との相対移動が実現される。

【００３０】次に図５により吐出ヘッドユニット３０の
構成を説明する。検出光学系３２は、電子源基板１４上
の画像情報を取り込むもので、液滴４２を吐出させるイ
ンクジェットヘッド３３に近接し、検出光学系３２の光
軸４１および焦点位置と、インクジェットヘッド３３に
よる液滴４２の着弾位置４３とが一致するよう配置され
ている。この場合、検出光学系３２とインクジェットヘ
ッド３３との位置関係はヘッドアライメント微動機構３
４とヘッドアライメント制御機構３１により精密に調整
できるようになっている。また、検出光学系３２には、
ＣＣＤカメラとレンズとを用いている。

【００３１】再度図４に戻って説明する。画像識別機構
３６は、先の検出光学系３２で取り込まれた画像情報を
識別するもので、画像のコントラストを２値化し、２値
化した特定コントラスト部分の重心位置を算出する機能
を有したものである。具体的には（株）キーエンス製の
高精度画像認識装置；ＶＸ−４２１０を用いることがで
きる。これによって得られた画像情報に基板１４上にお
ける位置情報を与える手段が位置検出機構３８である。
これには、ＸＹ方向走査機構３７に設けられたリニアエ
ンコーダ等の測長器を利用することができる。また、こ
れらの画像情報と基板１４上での位置情報をもとに、位
置補正を行なうのが位置補正制御機構３９であり、この
機構によりＸＹ方向走査機構３７の動きに補正が加えら
れる。また、インクジェットヘッド駆動・制御機構４０
によってインクジェットヘッド３３が駆動され、液滴が
基板１４上に塗布される。これまで述べた各制御機構
は、制御コンピュータ３５により集中制御される。

【００３２】なお、以上の説明は、吐出ヘッドユニット
３０は固定で、基板１４がＸＹ方向走査機構３７により
任意の位置に移動することで吐出ヘッドユニット３０と
基板１４との相対移動を実現しているが、図３に示すよ
うに、基板１４を固定とし、吐出ヘッドユニット３０が
ＸＹ方向に走査するような構成としてもよいことはいう
までもない。特に２００ｍｍ×２００ｍｍ程度の中画面
〜２０００ｍｍ×２０００ｍｍあるいはそれ以上の大画
面の画像形成装置の製作に適用する場合には、後者のよ
うに基板１４を固定とし、吐出ヘッドユニット３０が直
交するＸ、Ｙの２方向に走査するようにし、溶液の液滴
の付与をこのような直交する２方向に順次行うようにす
る構成としたほうがよい。

【００３３】基板サイズが２００ｍｍ×２００ｍｍ程度
以下の場合には、液滴付与のための吐出ヘッドユニット
を２００ｍｍの範囲をカバーできるラージアレイマルチ
ノズルタイプとし、吐出ヘッドユニットと基板の相対移
動を直交する２方向（Ｘ方向，Ｙ方向）に行うことな
く、１方向のみ（例えばＸ方向のみ）に相対移動させる
ことも可能であり、また量産性も高くすることができる
が、基板サイズが２００ｍｍ×２００ｍｍ以上の場合に
は、そのような２００ｍｍの範囲をカバーできるラージ
アレイマルチノズルタイプの吐出ヘッドユニットを製作
することは技術的／コスト的に実現困難であり、本発明
のように吐出ヘッドユニット３０が直交するＸ，Ｙの２
方向に走査するようにし、溶液の液滴の付与をこのよう
な直交する２方向に順次行うようにする構成としたほう
がよい。

【００３４】液滴４２の材料には、先に述べた導電性薄
膜となる元素あるいは化合物を含有する水溶液、有機溶
剤等を用いることができる。例えば、導電性薄膜となる
元素あるいは化合物がパラジウム系の例を以下に示す
と、酢酸パラジウム−エタノールアミン錯体（ＰＡ−Ｍ
Ｅ），酢酸パラジウム−ジエタノール錯体（ＰＡ−Ｄ
Ｅ），酢酸パラジウム−トリエタノールアミン錯体（Ｐ
Ａ−ＴＥ），酢酸パラジウム−ブチルエタノールアミン
錯体（ＰＡ−ＢＥ），酢酸パラジウム−ジメチルエタノ
ールアミン錯体（ＰＡ−ＤＭＥ）等のエタノールアミン
系錯体を含んだ水溶液，また、パラジウム−グリシン錯
体（Ｐｄ−Ｇｌｙ），パラジウム−β−アラニン錯体
（Ｐｄ−β−Ａｌａ），パラジウム−ＤＬ−アラニン錯
体（ｐｄ−ＤＬ−Ａｌａ）等のアミン酸系錯体を含んだ
水溶液、さらには酢酸パラジウム・ビス・ジ・プロピル
アミン錯体の酢酸ブチル溶液等が挙げられる。

【００３５】こうした液滴４２を吐出ヘッドユニット３
０のインクジェットヘッド３３により所望の素子電極部
に付与する際には、付与すべき位置を検出光学系３２と
画像識別機構３６とで計測し、その計測データ、インク
ジェットヘッド３３の吐出口面と基板１４の距離、両者
の相対移動速度に基づいて補正座標を生成し、この補正
座標通りに基板１４とインクジェットヘッド３３とを相
対移動せしめながら液滴を付与する。検出光学系３２と
しては、ＣＣＤカメラ等とレンズを組み合わせたものを
用い、画像識別機構３６としては、市販のもので画像を
２値化しその重心位置を求めるもの等を用いることがで
きる。

【００３６】以上の説明より明らかなように本発明の電
子源基板は、導電性薄膜となる元素あるいは化合物を含
有する溶液をインクジェットの原理で空中を飛翔させ、
基板上に液滴として付与して製作されるものであるが、
高精度な表面伝導型電子放出素子を形成するためには、
液滴を基板上に付着させたドットイメージにより電子放
出素子を形成する場合の電子放出素子パターンの精度が
重要であり、このパターン精度を上げるためにはまだ解
決しなければならない点がいくつかある。それらのうち
の１つとしてあげられるのが、パターンのなめらかさで
ある。

【００３７】前述の図５（Ｂ）では、素子電極２，３の
間に液滴４２を１滴付着させるようなイメージを示し、
電子放出部も丸いイメージで示した（すなわち液滴着弾
位置４３として丸いイメージを示した。）。つまりそれ
ほど精度を要求しないような電子放出素子を形成するの
であれば、素子電極２，３の間に大きな１滴の液滴によ
り大きな１つのドットでこの電子放出部を形成すればよ
い。たとえば、素子電極２，３の距離が５〜１０ｍｍで
あり、１滴によるドット径もφ８〜１５ｍｍ程度の場合
には、１滴の液滴を付着させて電子放出部を形成すれば
よい。この場合、それほど高精度の電子放出素子は望め
ないが、単に電子放出ができればよいという程度のもの
であればこの方が効率よく電子放出素子を形成できる。

【００３８】しかしながら本発明では、電子放出部は複
数滴によって形成する。つまり本発明は、高精度かつ高
密度に配列された電子放出素子群を形成するための発明
であり、例えば図６に示すように、１つの液滴によるド
ット１つで電子放出部を形成するという精度の粗いもの
ではない。

【００３９】図７は、本発明により形成する電子放出素
子のドットパターンの例を示す図で、図中、４４は噴射
した液滴によるドットである。１つの好適な例をあげる
と、前述の素子電極２，３の距離が１４０μｍで、１滴
だけ単独に付着させた場合のドット径は約φ１８０μｍ
とする。この場合本発明では、図７に示すように４滴の
液滴をこの素子電極２，３の１４０μｍ間を埋めるパタ
ーンを形成するように打ち込むようにしている。なお図
７では、各ドットの重なり具合を示すために、各ドット
は輪郭線で示している。つまり、大きな１滴だけによっ
てこの素子電極２，３の１４０μｍ間を埋める（図６）
というラフな方法ではなく、小さな複数滴（この場合４
滴）の液滴により高精度なパターンを形成し、高精度な
電子放出素子を形成する（図７）。この例の場合のよう
に４滴のドット４４のパターンを重ねて付着させた場合
の１つのドット径は約φ４５μｍである。

【００４０】なおこのような液滴およびドットを形成す
るための具体的な条件を以下に示す。使用した溶液は、
酢酸パラジウム−トリエタノールアミン水溶液であり、
以下のようにして製造した。すなわち５０ｇの酢酸パラ
ジウムを１０００ｃｃのイソプロピルアルコールに懸濁
させ、さらに２０３.５ｇのトリエタノールアミンを加
え３５℃で１２時間攪拌した。反応終了後、イソプロピ
ルアルコールを蒸発により除去し、固形物にエチルアル
コールを加えて溶解、濾過し、濾液から酢酸パラジウム
−トリエタノールアミンを再結晶させて得た。このよう
にして得た酢酸パラジウム−トリエタノールアミン４ｇ
を１９６ｇの純水に溶解し、溶液とした（２.０ｗｔ
％）。

【００４１】また使用した噴射ヘッドは、エッジシュー
タ型のサーマルインクジェット方式と同等の構造（ただ
しインクではなく、上記溶液を使用）とした。図７に示
したような１つのドット径が約φ４５μｍとなるように
した場合の噴射ヘッド（インクジェットヘッド）は、ノ
ズル径がφ２５μｍ、発熱体サイズが２５μｍ×９０μ
ｍ（抵抗値１２２Ω）で、駆動電圧を２３Ｖ、パルス幅
を６μｓで駆動し、１滴形成のエネルギーを約２６μＪ
とした。その時の液滴の噴射速度は約６.５ｍ／ｓであ
った。

【００４２】なお、以上の溶液および噴射の条件は、素
子電極２，３の距離が１４０μｍであり、そこに４滴付
着させる場合の一例であり、本発明はこの条件に限定さ
れるものではない。例えば、図８に示す電子放出素子の
ドットパターンは、同様に素子電極２，３の距離が１４
０μｍであるが、６滴×２列＝１２滴の液滴によるドッ
ト４４を付着させて電子放出素子を形成する場合を示す
ものである。この例ではドット４４の径は約φ２２μｍ
である。この場合、使用する噴射ヘッドは、そのノズル
径がφ１４μｍのものが使用され、またそれに対応して
発熱体サイズを１４μｍ×６０μｍ（抵抗値１０３Ω）
とし、駆動電圧を１１Ｖ，パルス幅を４μｓ、１滴形成
のエネルギーを約４.７μＪとして液滴を噴射させた。
このときの液滴の噴射速度は約５.８ｍ／ｓであった。

【００４３】また素子電極２，３の距離も上記の１４０
μｍに限定されるものではない。より高精細な画像表示
装置を製作するには電子源基板の電子放出素子も高密度
に配列させる必要があり、例えば素子電極２，３の距離
が５０μｍであるような場合もある。その場合も使用す
る噴射ヘッドは、上記のようなノズル径がφ１４μｍの
ものが選択され、また発熱体サイズ、駆動条件等もそれ
に準じて適宜選ばれる。

【００４４】つまり本発明では、素子電極２，３の距離
および要求される電子放出素子の精度に応じ、付着させ
る液滴数が、２〜３０滴程度まで適宜選択され、最適な
条件で電子放出素子を形成するのであり、特別な条件に
限定されるものではない。

【００４５】なお、付着させる液滴数は使用する噴射ヘ
ッドのノズル径にも依存するが、最大３０滴程度にとど
めておくことが、生産性の面から望ましい（より微小な
滴をより多く付着させることも可能であるが、生産性が
低下しコスト面で不利になる）。

【００４６】次に本発明の他の特徴について説明する。
前述のように本発明では、電子放出部は複数の液滴によ
って形成する。つまり本発明は、高精度、高密度となる
ように配列された電子放出素子群を形成するための発明
であり、液滴１つにより１つの電子放出素子を形成する
のではない。よって本発明によって効率的に電子源基板
を製作するためには、その電子放出素子郡を効率的に形
成する必要がある。

【００４７】図９は、上記ごとくの効率的なドット形成
を行うための噴射ヘッドの一例を示す図で、図９（Ａ）
は組み立てられた噴射ヘッドを示す図、図９（Ｂ）は図
９（Ａ）の噴射ヘッドの分解図、図９（Ｃ）は図９
（Ｂ）に示す蓋基板を上下反転して示す図で、図中、５
０は噴射ヘッド（インクジェットヘッド）、５１は発熱
体基板、５２は蓋基板、５３は発熱体基板５１の作成に
用いるシリコン基板、５４は個別電極、５５は共通電
極、５６は発熱体、５７は溶液流入口、５８はノズル、
５９は溝部、６０は凹部領域である。

【００４８】図９では、噴射ヘッドのノズル数を４個と
した例を示している。噴射ヘッド５０は、発熱体基板５
１と蓋基板５２とを接合させることにより形成されてお
り、発熱体基板５１は、シリコン基板５３上にウエハプ
ロセスによって個別電極５４と共通電極５５とエネルギ
ー作用部である発熱体５６とを形成することによって構
成されている。

【００４９】蓋基板５２には、導電性薄膜となる元素あ
るいは化合物を含有する溶液が導入される流路を形成す
るための溝部５９と、流路に導入される前記溶液を収容
する共通液室（図示せず）を形成するための凹部領域６
０とが形成されており、発熱体基板５１と蓋基板５２と
を図９（Ａ）に示すように接合させることにより、前記
の流路及び共通液室が形成される。なお、発熱体基板５
１と蓋基板５２とを接合させた状態においては、前記流
路の底面部に発熱体５６が位置し、流路の端部にはこれ
らの流路に導入された溶液の一部を液滴として吐出させ
るためのノズル５８が形成されている。また、前記蓋基
板５２には、供給手段（図示せず）によって供給液室内
に溶液を供給するための溶液流入口５７が形成されてい
る。

【００５０】上記の例では４ノズルの噴射ヘッドを示し
ているが、本発明では、前述のように液滴１つにより１
つの電子放出素子を形成するのではなく、複数の液滴に
より１つの電子放出素子を形成する。よって、このよう
なマルチノズル型の噴射ヘッドを用いると大変効率的に
電子放出素子を形成することができる。なおこの例では
４ノズルの噴射ヘッドを示しているが、必ずしも４ノズ
ルに限定されるものではなく、ノズル数が多ければ多い
ほど電子放出素子の形成が効率的になることはいうまで
もない。ただし、単純にノズルを多くすればよいという
ことではなく、ノズルが多くなれば噴射ヘッドも高価に
なり、また噴射ノズルの目詰まりによる確率も高くなる
ので、それらも考慮し装置全体のバランス（装置コスト
と電子放出素子の製作効率のバランス）を考えてノズル
数が決められる。

【００５１】またノズル数だけではなく、ノズル列配列
長さ（噴射ヘッドの有効噴射幅）についても、同様の考
えが必要である。すなわち、単純にノズル列配列長さ
（噴射ヘッドの有効噴射幅）を多くすればよいというこ
とではなく、これも装置全体のバランス（装置コストと
電子放出素子の製作効率のバランス）を考えて決められ
る。

【００５２】一例をあげると、本発明では、マルチノズ
ルのノズル列配列長さ（噴射ヘッドの有効噴射幅）が素
子電極２，３間の距離と同等もしくはそれより大となる
ように、ノズルの数およびその配列密度を決めている。
ただしここで、素子電極２，３間の距離より大とすると
いうことは、無制限に大とすることではなく、素子電極
２，３間の距離より少し大とするということである。つ
まり本発明の基本的な考え方は、素子電極２，３間の距
離と同等のノズル列配列長さ（噴射ヘッドの有効噴射
幅）を確保した噴射ヘッドとすることにより、噴射ヘッ
ドのコストを最小限におさえ、かつ素子電極２，３間の
距離と同等のノズル列配列長さ（噴射ヘッドの有効噴射
幅）とすることにより、効率的に電子放出素子を製作し
ようというものである。

【００５３】より具体的な数値を、上記のように４滴の
液滴で素子電極２，３の１４０μｍ間を埋めるパターン
を形成する例で説明する。この場合、本発明では、図８
に示した４ノズルのノズル列配列長さ（噴射ヘッドの有
効噴射幅、言い換えるならば、両端ノズル間距離）は、
約１２７μｍ（素子電極２，３の１４０μｍ間とほぼ同
等の長さとみなせる）とされ、各ノズル間距離は約４
２．３μｍとしている。つまりこの場合、噴射ヘッド
は、いわゆるインクジェットプリンタでいうところの６
００ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）相当のノズル
配列密度をもっている。

【００５４】なお、以上は図８に示した４ノズルの噴射
ヘッドを例として説明したが、各ノズル間距離が約４
２.３μｍの６ノズルの噴射ヘッドとすることも考えら
れる。この場合、６ノズルのノズル列配列長さ（噴射ヘ
ッドの有効噴射幅、言い換えるならば、両端ノズル間距
離）は、約２１２μｍ（素子電極２，３の１４０μｍ間
より大とみなせる）とされ、素子電極２，３間の距離
を、ノズル列配列長さが余裕をもってカバーし、効率的
に電子放出素子を製作することができる。

【００５５】次に本発明のさらに別の特徴について図１
０を用いて説明する。図１０は、本発明により表面伝導
型電子放出素子を形成する際の液滴噴射キャリッジの主
走査方向、副走査方向、及び噴射ヘッドのノズルの配列
方向の関係を説明するための図で、図１０（Ａ）は電子
源基板の電子放出素子の配列を示す図、図１０（Ｂ）は
図１０（Ａ）に示す１対の電子放出素子の拡大図、図１
０（Ｃ）は噴射ヘッドのノズル配列を示す図で、図中、
５８は噴射ヘッドのノズル、ｍは主走査方向、ｓは副走
査方向、Ｐｓは副走査方向の隣接ピッチである。

【００５６】図３及び図４を参照して前述したように、
本発明では、噴射ヘッドは基板１４（電子源基板１０）
と相対移動を行いながら、液滴を付与して電子放出素子
群を形成する。図１０は、電子源基板１０に形成されて
いる素子電極２，３及びその素子電極２，３間に、縦方
向（副走査方向）に４滴の液滴を付与することによって
形成された電子放出素子群を示している。またここでは
横方向を主走査方向として定義する。

【００５７】説明を簡略化するために、ここでは図３の
場合のように、基板１４の前面に置かれてキャリッジ搭
載された噴射ヘッドが、主走査方向ならびに副走査方向
に基板１４に対して相対移動しながら液滴を付与して電
子放出素子群を形成する例で説明する。

【００５８】前述したように、図１０（Ａ）は、素子電
極２，３間に縦方向（副走査方向ｓ）に４滴の液滴を付
与することによって形成された電子放出素子群を示して
いる。図１０（Ｂ）に示す１個の電子放出素子の拡大図
の隣に対応するように、図１０（Ｃ）として上記のよう
な４滴を噴射付与するのに使用する噴射ヘッドをそのノ
ズル面側から見た図を示したが、この例では、４滴の液
滴が副走査方向に並んで付与され、その付与を行う噴射
ヘッドのノズル列配列もその液滴配列と同様に副走査方
向に並んだ配置とされる。

【００５９】上述したように、ノズル列の配列方向が副
走査方向ｓとなるようにした噴射ヘッドをキャリッジに
搭載し、主走査方向ｍにキャリッジ走査しつつ、液滴を
噴射付与しながら電子放出素子群を形成する際に、主走
査方向ｍに液滴を噴射付与しながら１列目の噴射付与が
終了した後は、図１０に示した副走査方向の隣接ピッチ
Ｐｓ分キャリッジを副走査方向ｓに移動させて、次の列
の電子放出素子群形成を行う。

【００６０】つまり本発明では、マルチノズル噴射ヘッ
ドのノズル列配列長さを素子電極間距離と同等もしくは
それより大となるようにすることにより、１回の主走査
方向へのキャリッジ走査で素子電極間への噴射を行うこ
とができるようにし、また副走査方向のキャリッジ走査
は、形成される電子放出素子群の副走査方向隣接ピッチ
Ｐｓ分ずつ行うようにする。これにより、副走査方向の
キャリッジ走査は、副走査方向隣接ピッチＰｓ分ずつ行
うようにすればよいので、無駄がなく、大変効率よく表
面伝導型放出素子群を形成することができる。

【００６１】次に本発明のさらに他の特徴について説明
する。上述したように、本発明では、導電性薄膜の材料
を含有する溶液を、インクジェットの原理でガラス基板
やアルミナ等のセラミックス基板に液滴として噴射付与
することにより、導電性薄膜による表面伝導型電子放出
素子群を形成する。その際問題となるのが、素子電極
２，３の間に液滴により形成されるドットの形状であ
る。良好な丸いドットが形成されれば、最終的に形成さ
れる電子放出部も高精度に形成でき、良好な表面伝導型
電子放出素子群を形成できるが、このドット形状が良好
でない場合は、電子放出部も高精度なものが得られな
い。例えば形成されるドットが、良好な丸いドットとな
らず微小滴が飛散したような形状となった場合は、良好
な電子放出部を得ることができない。

【００６２】一般にインクジェットプリンタは、紙にイ
ンクを液滴として噴射付与して画像を得るが、紙の上に
形成されるインク液滴のドットは、インク液滴が紙に付
着すると同時に、紙の繊維中に速やかに吸収される。あ
るいは紙の表面に炭酸カルシウム等を主成分としたイン
ク吸収部材がコートされているため、インク液滴が紙に
付着すると同時にこのインク吸収部材に速やかに吸収さ
れるようになっている。よって、先に形成されたドット
に後続のドットが付着衝突しても、先のドットのインク
はすでに紙に吸収されているので、衝突による微小イン
クの飛び散りはほとんど問題になることなく、また良好
な丸いドットが得られ、高画質な印字品質が得られる。

【００６３】一方、本発明はインクジェットの原理で液
滴を噴射付与するが、紙に液滴を付与するのではなく、
ガラス基板やアルミナ等のセラミックス基板に液滴を付
与する。よって付与された液滴は、インクジェットプリ
ンタで紙に印字される場合と異なり、液滴が基板に衝突
後瞬時に基板に吸収されるわけではなく、基板面に半球
状（よりフラットな形状ではあるが）に残っており、こ
れに後続のドットが付着衝突することにより、微小液滴
の飛散、飛び散りが発生し、良好な電子放出部形成を阻
害することがある。ここがインクジェットプリンタと本
発明の違いである。

【００６４】つまり本発明のように、ガラス基板やアル
ミナ等のセラミックス基板に液滴を付与する場合は、イ
ンクジェットプリンタによって紙にインク滴を噴射付与
する場合と違い、条件を選ばないと液滴は基板面に衝突
した場合に、微小液滴に飛散し良好な丸いドットが得ら
れない場合があり、電子放出部を得ることができないこ
とがある。本発明はこの点に鑑み、液滴が基板面に衝突
してドットを形成する際に、微小液滴として飛散するこ
となく良好な丸いドットが形成される条件を実験的に見
出したものである。以下にその結果を示す。

【００６５】実験は、導電性薄膜の材料を含有する溶液
を、表面を鏡面研摩した石英ガラス基板にインクジェッ
トの原理で噴射付与し、噴射時の液滴の噴射速度を変
え、ドット形成状況（ドット着弾位置精度や形成された
ドット形状）、微小液滴飛散状況（メインのドットのま
わりに飛散した微小液滴の飛散状況）を調べたものであ
る。

【００６６】なお、液滴及びドットを形成するための具
体的な条件は以下のとおりである。使用した溶液は、酢
酸パラジウム−トリエタノールアミン水溶液であり、以
下のようにして製造したものである。すなわち１００ｇ
の酢酸パラジウムを２０００ｃｃのイソプロピルアルコ
ールに懸濁させ、さらに４０７ｇのトリエタノールアミ
ンを加え３５℃で１２時間攪拌した。反応終了後、イソ
プロピルアルコールを蒸発により除去し、固形物にエチ
ルアルコールを加えて溶解、濾過し、濾液から酢酸パラ
ジウム−トリエタノールアミンを再結晶させて得た。こ
のようにして得た酢酸パラジウム−トリエタノールアミ
ン２ｇを９８ｇの純水に溶解し、溶液とした（２.０ｗ
ｔ％）。

【００６７】なお、使用した噴射ヘッドは、エッジシュ
ータ型のサーマルインクジェット方式と同等の構造（た
だしインクではなく、上記溶液を使用）とし、ノズル径
はφ２５μｍ、発熱体サイズは２５μｍ×９０μｍ（抵
抗値１１８Ω）のものを使用した。そして、駆動電圧を
２０〜２４Ｖ、パルス幅を５〜７μｓの範囲で適宜選
び、噴射する液滴の噴射速度を０.５〜１２ｍ／ｓの範
囲で変化させ、それぞれの場合の液滴の着弾位置精度、
ドット形状、微小液滴飛散状況を調べた。この結果を下
記の表１に示す。

【００６８】表１において、着弾位置精度の○は狙いの
位置に対して１／２ドット径以内の場合を示し、×はそ
れ以上の場合を示す。なお表１の結果においては、１〜
５ドット径まで変化していた（実験Ｎｏ.１〜３）。ド
ット形状の○は良好な丸いドット形状が得られたもので
ある。全般的におおむね良好な丸い形状が得られたが、
官能検査でやや丸形状がいびつに感じられたものを△と
した。微小液滴飛散状況は、微小液滴飛散が生じなかっ
たものを○、微小液滴飛散が生じたもの（メインのドッ
トの周辺に小さい飛び散りが発生したもの）を×とし
た。

【００６９】

【表１】

【００７０】以上の結果より、着弾位置精度，ドット形
状，微小液滴飛散状況から判断して、良好なドットを得
るために、液滴の噴射速度を３〜１０ｍ／ｓにする必要
があることがわかる。つまり、液滴の噴射速度をこの範
囲内にすることにより、噴射が安定し着弾位置精度が向
上するとともに、先に付着しているドットに後から付着
する液滴が適切な飛翔速度で衝突するので、不必要な液
滴ミストの発生による周辺への付着がなく、非常に高精
度な表面伝導型電子放出素子のパターンが形成でき、そ
の電子放出素子特性も各素子間でバラツキのない良好な
ものを得ることができる。

【００７１】以上の説明より、本発明の電子源基板は、
その電子放出素子部を上記のように複数滴を付与し、ま
たその噴射付与時の噴射速度を適切な範囲にすることに
より高精度にドットパターンを形成することができる
が、このように表面伝導型電子放出素子群のパターン付
与を行った後、本発明では以下に説明するようなフォー
ミング処理によって、電子放出部５を形成する（図１，
図２参照）。

【００７２】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，材料等、あるいはフォーミング処理条件等
に依存したものとなる。電子放出部５の内部には、１０
００Å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。

【００７３】この導電性薄膜４に施すフォーミング処理
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。すなわち、通電フォーミングによれば導
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、この部位が電子放出部５とな
る。

【００７４】図１１は、本発明に適用する上記のごとく
の通電フォーミング処理の電圧波形の例を示す図であ
る。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１１
（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１１（Ｂ））とがある。まずパル
ス波高値が一定電圧とした場合（図１１（Ａ））につい
て説明する。

【００７５】図１１（Ａ）におけるＴ１およびＴ２はそ
れぞれ電圧波形のパルス幅とパルス間隔であり、Ｔ１を
１μｓ〜１０ｍｓ、Ｔ２を１０μｓ〜１００ｍｓとし、
三角波の波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）を
表面伝導型電子放出素子の形態に応じて適宜選択する。
このような条件のもと、例えば、数秒ないし数十分間電
圧を印加する。また、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用いても良い。

【００７６】図１１（Ｂ）におけるＴ１およびＴ２は、
図１１（Ａ）に示したものと同様にそれぞれ電圧波形の
パルス幅とパルス間隔を示し、三角波の波高値（通電フ
ォーミング時のピーク電圧）は、例えば０.１Ｖステッ
プ程度ずつ増加させることができる。

【００７７】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０.１Ｖ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
した時に通電フォーミングを終了させる。

【００７８】通電フォーミングを終了した素子には、活
性化工程と呼ぶ処理を施すことが望ましい。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。活性化工程は、例えば有機物質のガスを含
有する雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、パルス
の印加を繰り返すことで行うことができる。上記の雰囲
気は、例えば油拡散ポンプやロータリーポンプなどを用
いて真空容器内を廃棄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。

【００７９】上記の有機物質としては、アルカン，アル
ケン，アルキンの脂肪族炭化水素類，芳香族炭化水素
類，アルコール類，アルデヒド類，ケトン類，アミン
類，フェノール，カルボン酸，スルホン酸等の有機酸類
等を挙げることができ、具体的には、メタン，エタン，
プロパンなどＣ_nＨ_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_nＨ_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，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Ｉｆと放出電流Ｉｅを測定しながら行う。なおパル
ス幅，パルス間隔，パルス波高値などは適宜設定され
る。

【００８０】炭素あるいは炭素化合物とは、グラファイ
ト（単結晶，多結晶の両者を指す），非晶質カーボン
（非晶質カーボンおよび非晶質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５００Å以下にするのが好ましく、より好ましくは
３００Å以下である。

【００８１】こうして作成した電子放出素子は、安定化
処理を行うことが好ましい。この処理は真空容器内の有
機物質の分圧が、１×１０^-8Ｔｏｒｒ以下、望ましくは
１×１０^-10Ｔｏｒｒ以下で行うのが良い。真空容器内
の圧力は、１０^-6〜１０^-7Ｔｏｒｒ以下が好ましく、特
に１×１０^-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。具体的には、ソープションポン
プ、イオンポンプ等の真空排気装置を挙げることができ
る。さらに真空容器内を排気するときには、真空容器全
体を過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。

【００８２】なお、上記有機物質の分圧は、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
ことにより求められる。安定化工程を経た後、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。

【００８３】次に本発明の画像形成装置について述べ
る。画像形成装置に用いる電子源基板の電子放出素子の
配列については種々のものが採用できる。まず、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置し（行方向と呼ぶ）、この
配線と直交する方向（列方向と呼ぶ）で電子放出素子の
上方に配置した制御電極（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方向および
Ｙ方向に行列状に複数個配置し、同じ行に配置された複
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、同じ列に配置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
置である。まず単純マトリックス配置について以下に詳
述する。

【００８４】図１２は、本発明の電子放出素子を複数個
マトリックス状に配置して得られる電子源基板の一例を
示す図で、図中、１０は電子源基板、１４は基板、６１
はＸ方向配線、６２はＹ方向配線、６３は表面伝導型電
子放出素子、６４は結線である。Ｘ方向配線６１は、Ｄ
Ｘ１，ＤＸ２，・・・ＤＸｍのｍ本の配線からなり、Ｙ
方向配線６２はＤＹ１，ＤＹ２，・・・ＤＹｎのｎ本の
配線よりなる。また多数の表面伝導型素子６３にほぼ均
等な電圧が供給されるように、材料、膜厚、配線幅が適
宜設定される。これらｍ本のＸ方向配線６１とｎ本のＹ
方向配線６２間は不図示の層間絶縁層により電気的に分
離されてマトリックス配線を構成する（なお、上記ｍ、
ｎは共に正の整数である）。

【００８５】不図示の層間絶縁層は、Ｘ方向配線６１を
形成した基板１４の全面域または一部の所望の領域に形
成される。Ｘ方向配線６１とＹ方向配線６２はそれぞれ
外部端子として引き出される。更に表面伝導型放出素子
６３の素子電極（不図示）がｍ本のＸ方向配線６１およ
びｎ本のＹ方向配線６２と結線６４によって電気的に接
続されている。Ｘ方向配線６１とＹ方向配線６２を構成
する材料、結線６４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良い。これ
らの材料は、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も含めて素子電極
ということもできる。

【００８６】Ｘ方向配線６１は、Ｘ方向に配列する表面
伝導型放出素子６３の行を入力信号に応じて走査する走
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６２は、Ｙ方
向に配列する表面伝導型放出素子６３の各列を入力信号
に応じて変調する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。更に表面伝
導型電子放出素子６３の各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。これにより、単純なマト
リッ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。

【００８７】次に、以上のようにして作成した単純マト
リックス配置の電子源を用いた画像形成装置について説
明する。図１３は画像形成装置の表示パネルの基本構成
の一例を説明するための図で、図中、１０は電子放出素
子６３を基板上に作製した電子源基板、７１は電子源基
板１０を固定したリアプレート、７２は支持枠、７６は
ガラス基板７３の内面に蛍光膜７４とメタルバック７５
等が形成されたフェースプレートで、リアプレート７
１、支持枠７２及びフェースプレート７６にフリットガ
ラス等を塗布し、大気中あるいは窒素中で４００〜５０
０度で１０分以上焼成することで封着して外囲器７８を
構成する。また図１３において、６３は図１に示す構成
に相当する電子放出素子、６１，６２はぞれぞれ表面伝
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
配線およびＹ方向配線である。

【００８８】外囲器７８は、上述の如くフェースプレー
ト７６、支持枠７２、リアプレート７１で構成したが、
リアプレート７１は主に電子源基板１０の強度を補強す
る目的で設けられるため、電子源基板１０自体で十分な
強度を持つ場合は別体のリアプレート７１は不要であ
り、電子源基板１０に直接支持枠７１を封着し、フェー
スプレート７６、支持枠７２、及び電子源基板１０にて
外囲器７８を構成しても良い。またさらにはフェースプ
レート７６、リアプレート７１間に、スペーサとよばれ
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
分な強度をもつ外囲器７８を構成することもできる。

【００８９】図１４は、図１３の画像形成装置に用いら
れる蛍光膜の構成例を示す模式図で、ブラックストライ
プタイプの蛍光膜を図１４（Ａ）に、ブラックマトリッ
クスタイプの蛍光膜を図１４（Ｂ）に示すものである。
図１４において、７４は蛍光膜、８１は黒色導電材、８
２は蛍光体である。

【００９０】蛍光膜７４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
ックスなどと呼ばれる黒色導電材８１と蛍光体８２とで
構成される。ブラックストライプ、ブラックマトリック
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８２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７４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、導電性
があり、光の透過および反射が少ない材料であればこれ
に限るものではない。

【００９１】本発明では、上記のようなマトリックス化
された蛍光体８２のストライプの方向、あるいはマトリ
ックスの互いに直交する２方向と、前述の電子放出素子
６３の互いに直交する２方向とそれぞれが互いに平行に
なるようにし、かつ各電子放出素子６３に蛍光体８２が
一致するように位置決めして積層し、画像表示装置を構
成している。このような構成の画像表示装置は、互いの
マトリックスの方向およびその位置が一致しているた
め、非常に高画質な画像表示装置を実現できる。

【００９２】ガラス基板７３に蛍光体を塗布する方法と
しては、モノクローム、カラーによらず沈澱法や印刷法
が用いられる。また蛍光膜７４（図１３）の内面側には
通常、メタルバック７５が設けられる。メタルバック７
５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７６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の保護等の役割を有する。メタル
バック７５は、蛍光膜７４を作製後、蛍光膜７４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製
できる。また、フェースプレート７６には、更に蛍光膜
７４の導電性を高めるため、蛍光膜７４の外面側に透明
電極（不図示）を設けてもよい。

【００９３】前述の外囲器７８を作成するための封着を
行う際、カラーの場合は各色蛍光体８２と電子放出素子
６３とを対応させなくてはならず、十分な位置合わせを
行う必要がある。この十分な位置合わせを行うために本
発明では、前述のように、電子放出素子６３に対向する
位置に蛍光体８２を配置するとともに、電子放出素子６
３と蛍光体８２のそれぞれのマトリックスの互いに直交
する２方向がそれぞれ互いに平行となるうにしている。
このような構成の高精度な画像表示装置を得るために
は、蛍光体基板も、本発明の電子源基板と同様な位置決
め手法をとることが望ましい。

【００９４】図１３に示した画像形成装置は、具体的に
は以下のようにして製造される。外囲器７８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、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７８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場合もある。これは外囲器７８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
波加熱等の加熱法により、外囲器７８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、蒸着膜の吸着作用により、例えば１×１０^-5Ｔｏｒ
ｒないし１×１０^-7Ｔｏｒｒの真空度を維持するもので
ある。

【００９５】次に、単純マトリックス配置型基板を有す
る電子源を用いて構成した表示パネルを駆動してＮＴＳ
Ｃ方式のテレビ信号に基づきテレビジョン表示を行うた
めの駆動回路の概略構成を説明する。図１５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、その駆動回路を含む画像形成
装置を表すものである。図１５において、９１は画像の
表示パネル、９２は走査回路、９３は制御回路、９４は
シフトレジスタ、９５はラインメモリ、９６は同期信号
分離回路、９７は変調信号発生器、ＶｘおよびＶａは直
流電圧源である。

【００９６】以下、図１５に示す各部の機能を説明す
る。表示パネル９１は端子Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍ、端
子Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎ、及び高圧端子Ｈｖを介して
外部の電気回路と接続している。このうち端子Ｄｏｘ１
ないしＤｏｘｍには表示パネル９１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
順次駆動してゆくための走査信号が印加される。一方、
端子Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎには前記の走査信号により
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。
また高圧端子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
放出素子より出力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。

【００９７】次に走査回路９２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（図
中、Ｓ１ないし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０Ｖ
（グランドレベル）のいずれか一方を選択し、表示パネ
ル９１の端子Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍと電気的に接続す
るものである。Ｓ１ないしＳｍの各スイッチング素子は
制御回路９３が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに基づいて
動作するものであるが、実際には例えば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
とが可能である。なお、前記直流電圧源Ｖｘは、前記表
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。

【００９８】制御回路９３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
整合させる働きをもつものである。この後説明する同期
信号分離回路９６より送られる同期信号Ｔｓｙｎｃに基
づいて、各部に対してＴｓｃａｎ、Ｔｓｆｔ及びＴｍｒ
ｙの各制御信号を発生する。

【００９９】同期信号分離回路９６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あり、周波数分離
（フィルタ）回路を用いれば構成できる。同期信号分離
回路９６により分離された同期信号は、良く知られるよ
うに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。一方、前
記テレビ信号から分離された画像の輝度信号成分を便宜
上ＤＡＴＡ信号と表すが、同信号はシフトレジスタ９４
に入力される。

【０１００】シフトレジスタ９４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あり、制御回
路９３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９４
のシフトクロックであると言い換えても良い。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する）のデータはＩｄ１ない
しＩｄｎのＮ個の並列信号としてシフトレジスタ９４よ
り出力される。

【０１０１】ラインメモリ９５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９３より送られる制御信号Ｔｍｒｙに従っ
て適宜Ｉｄ１ないしＩｄｎの内容を記憶する。記憶した
内容は、Ｉｄ１ないしＩｄｎとして出力され変調信号発
生器９７に入力する。

【０１０２】変調信号発生器９７は、前記画像データＩ
ｄ１ないしＩｄｎの各々に応じて表面伝導型電子放出素
子の各々を適切に駆動変調するための信号源であり、そ
の出力信号は端子Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じて表示
パネル９１内の表面伝導型電子放出素子に印加される。

【０１０３】前述したように本発明に関わる電子放出素
子は、放出電流Ｉｅに対して以下の基本特性を有してい
る。すなわち前述したように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。また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
も変化していく。なお、電子放出素子の材料や構成、製
造方法を変えることにより電子放出しきい値電圧Ｖｔｈ
の値や印加電圧に対する放出電流の変化の度合いが変わ
る場合もあるが、いずれにしても以下のようなことがい
える。

【０１０４】すなわち、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、第一にはパルスの波高値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り、
第二には、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。

【０１０５】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
式等があげられ、電圧変調方式を実施するには、変調信
号発生器９７として、一定の長さの電圧パルスを発生す
るが、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。またパル
ス幅変調方式を実施するには、変調信号発生器９７とし
ては、一定の波高値の電圧パルスを発生するが、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。

【０１０６】シフトレジスタ９４やラインメモリ９５
は、デジタル信号式のものであってもアナログ信号式の
ものであっても差し支えなく、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。

【０１０７】デジタル信号式のものを用いる場合には、
同期信号分離回路９６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信
号化する必要があるが、これは同期信号分離回路９６の
出力部にＡ／Ｄ変換器を備えれば可能である。また、こ
れと関連してラインメモリ９５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９７に用い
られる回路が若干異なったものとなる。

【０１０８】まずデジタル信号の場合について述べる。
電圧変調方式において、変調信号発生器９７には、例え
ばよく知られるＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増
幅回路などを付け加えればよい。またパルス幅変調方式
の場合、変調信号発生器９７は、例えば高速の発振器、
発振器が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ラインメモリ９５の出力値を比較
する比較器（コンパレータ）を組み合せた回路を用いる
ことにより構成できる。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け加え
てもよい。

【０１０９】次にアナログ信号の場合について述べる。
電圧変調方式においては変調信号発生器９７には、例え
ばよく知られるオペアンプなどを用いた増幅回路を用い
ればよく、必要に応じてレベルシフト回路などを付け加
えてもよい。またパルス幅変調方式の場合には例えばよ
く知られた電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を用いればよ
く、必要に応じて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け加えてもよい。

【０１１０】以上のような構成を有する画像表示装置に
おいて、表示パネル９１の各電子放出素子には、容器外
端子Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍ，Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎ
を通じ、電圧を印加することにより、電子放出させると
ともに、高圧端子Ｈｖを通じ、メタルバック７５あるい
は透明電極（不図示）に高圧を印加して電子ビームを加
速し、蛍光膜７４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。

【０１１１】ここで述べた構成は、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、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
適宜選択する。また、入力信号例として、ＮＴＳＣ方式
をあげたが、これに限るものでなく、ＰＡＬ、ＳＥＣＡ
Ｍ方式などの諸方式でもよく、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）方式でもよい。

【０１１２】次に、梯子型配置電子源基板および画像表
示装置について説明する。図１６は、電子放出素子を梯
子型に配置した電子源基板の構成例を示す模式図で、図
中、１０は電子源基板、１４は基板、６３は電子放出素
子、９８は電子放出素子６３に接続したＤｘ１〜Ｄｘ１
０よりなる共通配線である。電子放出素子６３は、基板
１４上にＸ方向に並列に複数個配置されている（この配
列を素子行と呼ぶ）。この素子行が複数個基板上に配置
され、電子源基板１０が構成されている。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
印加し、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ればよい。また、各素子行
間の共通配線Ｄｘ２〜Ｄｘ９、例えばＤｘ２，Ｄｘ３を
同一配線とするようにしても良い。

【０１１３】図１７は、図１６に示すごとくの梯子型配
置電子源基板を備えた画像形成装置におけるパネル構造
を説明するための図で、図中、１００は各素子行間の共
通配線を同一配線とした電子源基板、１０１はグリッド
電極、１０２は電子が通過するための開口、１０３はＤ
ｏｘ１，Ｄｏｘ２，・・・Ｄｏｘｍよりなる容器外端
子、１０４はグリッド電極１０１と接続されたＧ１，Ｇ
２，・・・Ｇｎからなる容器外端子で、その他、図１３
または図１５と同様の機能を有する部分には同一符号を
付してある。図１７に示す画像形成装置における前述の
単純マトリックス配置の画像形成装置（図１３）との違
いは、電子源基板１００とフェースプレート７６の間に
グリッド電極１０１を備えていることである。

【０１１４】グリッド電極１０１は、表面伝導型放出素
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１０２が設けられている。
なおグリッドの形状や設置位置は図１６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
伝導型放出素子の周囲や近傍に設けることもできる。ま
た、容器外端子１０３及びグリッド容器外端子１０４
は、不図示の制御回路と電気的に接続されている。

【０１１５】本画像形成装置では、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。これによればテレビ
ジョン放送の表示装置、テレビ会議システム、コンピュ
ータ等の表示装置の他、感光性ドラム等で用いて構成さ
れた光プリンタとしての画像形成装置としても用いるこ
ともできる。

【０１１６】

【発明の効果】請求項１に対応した効果 基板上に複数対の各素子電極間に、導電性薄膜の材料を
含有する溶液の液滴を噴射付与し、導電性薄膜による表
面伝導型電子放出素子群を形成した電子源基板の製造方
法において、表面伝導型電子放出素子群の１素子は、複
数個の液滴を基板上に付着させたドットイメージにより
形成されるようにしたので、高精度な表面伝導型電子放
出素子のパターンが形成できるようになり、その電子放
出素子特性が各素子間でバラツキのない良好なものが得
られる。

【０１１７】請求項２に対応した効果 表面伝導型電子放出素子群が形成された電子源基板の製
造方法において、表面伝導型電子放出素子群の１素子を
形成する複数個の液滴が、マルチノズル型の液滴噴射ヘ
ッドから噴射されるようにしたので、高精度な表面伝導
型放出素子群を効率良く形成することができる。

【０１１８】請求項３に対応した効果 表面伝導型電子放出素子群が形成された電子源基板の製
造方法において、液滴噴射ヘッドのマルチノズルのノズ
ル列配列長さが１対の素子電極における電極間距離と同
等もしくはそれより大となるように、ノズルの数および
その配列密度を決定するので、１素子の液滴付与範囲が
マルチノズル列でカバーでき、電子源基板の前面を液滴
噴射ヘッドが相対移動する際に、何度も相対移動を行う
ことなく１回の相対移動によって１素子の形成を行うこ
とができ、大変効率よく表面伝導型放出素子群を形成す
ることができる。

【０１１９】請求項４に対応した効果 表面伝導型電子放出素子群が形成された電子源基板の製
造方法において、液滴噴射ヘッドのマルチノズルのノズ
ル列配列長さを、１素子の範囲をカバーできるようにす
るとともに、液滴噴射ヘッドと基板の相対移動におい
て、副走査方向での相対移動を表面伝導型電子放出素子
群の隣接ピッチ単位で行うようにしたので、無駄がな
く、大変効率よく表面伝導型放出素子群を形成すること
ができる。

【０１２０】請求項５に対応した効果 基板上の複数対の各素子電極間に、導電性薄膜の材料を
含有する溶液の液滴を噴射付与し、導電性薄膜による表
面伝導型電子放出素子群を形成した電子源基板の製造方
法において、表面伝導型電子放出素子群の１素子を複数
個の液滴を基板上に付着させたドットイメージにより形
成するとき、その液滴の噴射速度を３〜１０ｍ／ｓ範囲
としたので、噴射が安定して付着位置精度が向上すると
ともに、先に付着しているドットに後から付着する液滴
が適切な飛翔速度で衝突するので、不必要な液滴ミスト
が発生して周辺に付着することがなく、非常に高精度な
表面伝導型電子放出素子のパターンが形成でき、その電
子放出素子特性が各素子間でバラツキのない良好なもの
が得られる。

【０１２１】請求項６に対応する効果 上記請求項１ないし５の製造方法によって製造すること
により、高精度な電子源基板放出素子パターンが形成さ
れ、特性が良好で信頼性の高い電子源基板を得ることが
できる。

【０１２２】請求項７に対応した効果 高精度な表面伝導型電子放出素子のパターンを有し、そ
子放出素子特性も各素子間でバラツキのない電子源基板
を使用することにより、高画質な画像表示装置を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る平面型表面伝導型
電子放出素子の構成を示す模式的図である。

【図２】 図１に示す表面伝導型電子放出素子の製造方
法を説明するための模式図である。

【図３】 本発明に係る電子源基板の製造装置の一例を
示す構成図である。

【図４】 本発明を適用し得る液滴付与装置の構成の一
例を説明するための図である。

【図５】 図４の液滴付与装置の吐出ヘッドユニットの
要部概略構成図である。

【図６】 電子放出素子部を１滴の液滴で形成する例を
説明するための模式的平面図である。

【図７】 本発明により形成する平面型表面伝導型電子
放出素子のドットパターンの例を示す模式的平面図であ
る。

【図８】 本発明により形成する平面型表面伝導型電子
放出素子の他のドットパターンの例を示す模式的平面図
である。

【図９】 本発明に係る表面伝導型電子放出素子の製造
装置に使用される噴射ヘッドの構成例を示す図である。

【図１０】 本発明における平面型表面伝導型電子放出
素子群を形成するに際し噴射ヘッドのノズル配列ピッチ
とドットパターンの配列ピッチとの関係を説明するため
の図である。

【図１１】 本発明によ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
の例を示す図である。

【図１２】 本発明を適用し得るマトリックス配置型電
子源基板の一例を示す模式図である。

【図１３】 本発明を適用し得るマトリックス配置型電
子源基板による画像形成装置の表示パネルの基本構成の
一例を説明するための図である。

【図１４】 本発明を適用し得る画像形成装置に用いら
れる蛍光膜の構成例を示す模式図である。

【図１５】 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
ク図である。

【図１６】 本発明を適用し得る梯子型配置型電子源基
板の一例を示す模式図である。

【図１７】 本発明を適用し得る梯子型配置型電子源基
板による画像形成装置の表示パネル基本構成の一例を説
明するための図である。

【図１８】 従来の電子放出素子の一例を示す模式図で
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、１０…電子源基板、１１…吐出ヘッドユニッ
ト（噴射ヘッド）、１２…キャリッジ、１３…基板保持
台、１４…基板、１５…供給チューブ、１６…信号供給
ケーブル、１７…噴射ヘッドコントロールボックス、１
８…キャリッジ１２のＸ方向スキャンモータ、１９…キ
ャリッジ１２のＹ方向スキャンモータ、２０…コンピュ
ータ、２１…コントロールボックス、２２（２２_X1，２
２_Y1，２２_X2，２２_Y2）…基板位置決め／保持手段、３
０…吐出ヘッドユニット、３１…ヘッドアライメント制
御機構、３２…検出光学系、３３…インクジェットヘッ
ド、３４…ヘッドアライメント微動機構、３５…制御コ
ンピュータ、３６…画像識別機構、３７…ＸＹ方向走査
機構、３８…位置検出機構、３９…位置補正制御機構、
４０…インクジェットヘッド駆動・制御機構、４１…光
軸、４２…液滴、４３…液滴着弾位置、４４…噴射した
液滴によるドット、５０…噴射ヘッド（インクジェット
ヘッド）、５１…発熱体基板、５２…蓋基板、５３…発
熱体基板５１の作成に用いるシリコン基板、５４…個別
電極、５５…共通電極、５６…発熱体、５７…溶液流入
口、５８…ノズル、５９…溝部、６０…凹部領域、６１
…Ｘ方向配線、６２…Ｙ方向配線、６３…表面伝導型電
子放出素子、６４…結線、７１…電子源基板１０を固定
したリアプレート、７２…支持枠、７４…蛍光膜、７５
…メタルバック、７６…フェースプレート、７８…外囲
器、８１…黒色導電材、８２…蛍光体、９１…画像の表
示パネル、９２…走査回路、９３…制御回路、９４…シ
フトレジスタ、９５…ラインメモリ、９６…同期信号分
離回路、９７…変調信号発生器、９８…電子放出素子６
３に接続したＤｘ１〜Ｄｘ１０よりなる共通配線、１０
０…各素子行間の共通配線を同一配線とした電子源基
板、１０１…グリッド電極、１０２…電子が通過するた
めの開口、１０３…Ｄｏｘ１，Ｄｏｘ２・・・Ｄｏｘｍ
よりなる容器外端子、１０４…グリッド電極１０１と接
続されたＧ１，Ｇ２，・・・Ｇｎからなる容器外端子、
ｍ…主走査方向、ｓ…副走査方向、Ｐｓ…副走査方向の
隣接ピッチ、ＶｘおよびＶａ…直流電圧源。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に複数対の素子電極を配置し、各
   対の素子電極間に導電性薄膜の材料を含有した溶液の液
   滴を噴射して前記導電性薄膜による表面伝導型電子放出
   素子群を形成した電子源基板の製造方法において、前記
   表面伝導型電子放出素子群の１素子は、複数個の前記液
   滴を基板上に付着させたドットイメージにより形成され
   ることを特徴とする電子源基板の製造方法。
2. 【請求項２】 前記複数個の液滴は、マルチノズル型の
   液滴噴射ヘッドから噴射することを特徴とする請求項１
   に記載の電子源基板の製造方法。
3. 【請求項３】 前記液滴噴射ヘッドにおけるマルチノズ
   ルのノズル列の長さが前記１対の素子電極間の距離と同
   等または該距離より大となるように、前記ノズルの数及
   び該ノズルの配列密度を決定することを特徴とする請求
   項２に記載の電子源基板の製造方法。
4. 【請求項４】 キャリッジに搭載した前記液滴噴射ヘッ
   ドを前記基板に対して互いに直交する２方向に相対移動
   させながら前記液滴を噴射することにより前記表面伝導
   型電子放出素子群を形成し、かつ前記マルチノズルのノ
   ズル配列方向に垂直な方向を主走査方向とし、該主走査
   方向に垂直な方向を副走査方向とするとき、該副走査方
   向への前記相対移動は、前記表面伝導型電子放出素子群
   の隣接ピッチ単位で行うことを特徴とする請求項３に記
   載の電子源基板の製造方法。
5. 【請求項５】 前記液滴の噴射速度は、３〜１０ｍ／ｓ
   であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１
   に記載の電子源基板の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか１に記載の
   電子源基板の製造方法にて製造したことを特徴とする電
   子源基板。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の電子源基板と、該電子
   源基板に対向して配置され、蛍光体を搭載したフェース
   プレートとを有することを特徴とする画像表示装置。