JP2003109491A

JP2003109491A - 電子源形成用基板、電子源、画像形成装置、及びそれらの製造方法

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Publication number: JP2003109491A
Application number: JP2001304809A
Authority: JP
Inventors: Tadayasu Meguro; 忠靖目黒; Nobutsugu Yamada; 修嗣山田; Satoshi Takezawa; 智竹沢
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2001-10-01
Publication date: 2003-04-11

Abstract

(57)【要約】【課題】電子放出素子の電子放出特性の経時的変化を
低減することができると共に、複数の電子放出素子間に
おける電子放出特性のばらつきを低減することができる
電子源形成用基板、この基板を用いる電子源、電子源を
用いた画像形成装置、及びそれらの製造方法を提供す
る。【解決手段】電子放出素子が配される電子源形成用基
板であって、Ｎａを含有する基板１上に、電子伝導性酸
化物８を含有する第１の層６と、ＳｉＯ_２を主成分とす
る第２の層７とを有し、第２の層７の形成される領域が
第１の層６の形成される領域よりも広く設定されてい
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、電子源の形成に用
いられる電子源形成用基板、該基板を用いた電子源、画
像形成装置、及びそれら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、「Ｍ１Ｍ型」という。）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．Ｄｏｌａｎ,“Ｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏ
ｎ”,ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｏｒｏｎＰ
ｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）あるいはＣ．Ａ．
Ｓｐｉｎｄｔ，“ＰｈｙｓｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉ
ｅｓｏｆＴｈｉｎ−ＦｉｌｍＦｉｅｌｄＥｍｉ
ｓｓｉｏｎＣａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈＭｏｌｙｂ
ｄｅｎｉｕｍＣｏｎｅｓ”,Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．,４７,５２４８（１９７６）等に開示されたものが
知られている。

【０００４】表面伝導型電子放出素子の例としては、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ,ＲｅｃｉｏＥｎｇ．Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎＰｈｙｓ．,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。この表面導電型電子放出素子としては、前記
エリンソン等によるＳｎＯ₂薄膜を用いたもの、Ａｕ薄
膜によるもの［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“ＴｈｉｎＳｏ
ｌｉｄＦｉｌｍｓ”,９,３１７（１９７２）］、Ｉｎ
₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ
ａｎｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥＴｒ
ａｎｓ．ＥＤＣｏｎｆ．”５１９（１９７５）］、カ
ーボン薄膜によるもの［荒木久他：真空、第２６巻、
第１号、２２頁（１９８３）］等が報告されている。

【０００５】上記のような電子放出素子を、基板上に配
置して構成された電子源を、内部を真空に保持した外囲
器中に保持して利用する為には、該電子源と外囲器、そ
の他の部材を接合する必要がある。この接合は、フリッ
トガラスを用いて加熱、融着して行うのが一般的であ
る。このときの加熱温度は４００〜５００℃程度が典型
的で、時間は外囲器の大きさなどによって異なるが、１
０分〜１時間程度が典型的である。

【０００６】なお、外囲器の材質としては、フリットガ
ラスによる接合が容易で確実であるという点と比較的安
価であるという点から、青板ガラスを用いることが好ま
しい。Ｎａの一部をＫに置換して歪み点を上昇させた高
歪み点ガラスもフリット接続が容易であるため、好まし
く用いることができる。また、上記電子源の基板に関し
てもその材質は、外囲器との接合の確実性から、同様に
青板ガラス、あるいは上記高歪み点ガラスを用いること
が好ましい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、青板ガラス
には成分としてアルカリ元素金属、特にＮａがＮａ₂Ｏ
として大量に含有されている。Ｎａ元素は熱による拡散
が生じ易いため、プロセス中で高温にさらされると、青
板ガラス上に形成された各種部材、特に電子放出素子を
構成する部材中にＮａが拡散し、その特性を変化させる
場合がある。

【０００８】また、上記のようなＮａによる影響は、電
子源の基板として上述の高歪み点ガラスを用いた場合、
Ｎａ含有量が少ない分程度は緩和されるが、発生する場
合があることが分った。

【０００９】以上のようなＮａの影響を低減する手段と
して、例えば、特開平１０−２４１５５０号公報、ＥＰ
−Ａ−８５０８９２号公報には、Ｎａを含有する基板の
少なくとも電子放出素子が配置される側の表層領域の該
Ｎａを含有濃度が、他の領域よりも小さくなっている電
子源形成用の基板、更には、リン含有層を有する電子源
形成用の基板が開示されている。また一方では、電子源
が形成される基板は通常絶縁材料よりなるため、電子を
放出させるために使用する高電圧の印加された状態で駆
動する場合においては、基板の露出している部分でチャ
ージアップ現象が生じ、このチャージアップヘの対策が
何ら採られていない場合には、安定に長時間駆動するこ
とが困難になってしまったり、電子源から放出される電
子の軌道が乱されてしまい、電子放出特性が経時的に変
化する場合がある。

【００１０】以上のようなチャージアップによる影響を
低減する手段として、例えばＵＳＰ４，９５４，７４４
号公報、あるいは特開平８−１８０８０１号公報には、
基板表面あるいは電子放出素子表面を１０⁸〜１０¹⁰Ω
／□のシート抵抗を有する帯電防止膜で被覆することが
開示されている。

【００１１】そこで本発明は、電子放出素子の電子放出
特性の経時的変化を低減することができると共に、複数
の電子放出素子間における電子放出特性のばらつきを低
減することができる電子源形成用基板、該基板を用いる
電子源、電子源を用いた画像形成装置、及びそれらの製
造方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべ
く、本発明の電子源形成用基板は、電子放出素子が配さ
れる電子源形成用基板であって、Ｎａを含有する基板上
に、電子伝導性酸化物を含有する第１の層と、ＳｉＯ₂
を主成分とする第２の層とを有し、第２の層の形成され
る領域が第１の層の形成される領域よりも広く設定され
ていることを特徴とする。

【００１３】上記電子源形成用基板において、第１の層
が、ＳｉＯ₂をその構成成分として含有していることが
好ましい。

【００１４】また、第１の層に含有される電子伝導性酸
化物がＳｎＯ₂であることが好ましい。

【００１５】さらに、第１の層の厚さが１５０ｎｍ〜３
μｍであることが好ましい。

【００１６】また、第２の層の厚さが６０ｎｍ〜３μｍ
であることが好ましい。

【００１７】さらに、電子伝導性酸化物は、リンをドー
プして抵抗調整されていることが好ましい。

【００１８】またさらに、電子伝導性酸化物が、第１の
層中に粒子として存在することが好ましい。

【００１９】そして、電子伝導性酸化物の粒子径が６ｎ
ｍ〜２０ｎｍであることが好ましい。

【００２０】加えて、第１の層及び第２の層が、Ｎａを
含有する基板よりも内側にパターン形成されていること
が好ましい。

【００２１】本発明の電子源形成用基板の製造方法は、
電子放出素子が形成される電子源形成用基板の製造方法
であって、Ｎａを含有する基板上に、電子伝導性酸化物
を含有する第１の層と、ＳｉＯ₂を主成分とする第２の
層とを形成することを特徴とする。

【００２２】上記電子源形成用基板の製造方法におい
て、第１の層は、有機珪素化合物、及び電子伝導性酸化
物を形成するための有機金属化合物を塗布する工程によ
り、第２の層は、有機珪素化合物を塗布する工程によ
り、形成されることが好ましい。

【００２３】また、第１の層及び第２の層を加熱する工
程を有することが好ましい。

【００２４】本発明の電子源は、上記のいずれかの電子
源形成用基板と、該基板上に配された複数の電子放出素
子と、これら電子放出素子をマトリクス配線する行方向
配線及び列方向配線とを備えていることを特徴とする。

【００２５】上記電子源において、複数の電子放出素子
は第２の層上に配され、電子放出部を有する導電性膜
と、該導電性膜に接続された一対の素子電極とを備えて
いることが好ましい。

【００２６】また、第１の層と第２の層がマトリクス配
線を形成する領域よりも広い領域に形成されていること
が好ましい。

【００２７】本発明の電子源の製造方法は、Ｎａを含有
する基板上に、電子伝導性酸化物を含有する第１の層を
形成する工程と、該第１の層上にＳｉＯ₂を主成分とす
る第２の層とを形成する工程と、該第２の層上に電子放
出素子を形成する工程とを有することを特徴とする。

【００２８】上記電子源の製造方法において、電子放出
素子の導電性膜上に炭素膜を形成する工程を有すること
が好ましい。

【００２９】本発明の画像形成装置は、上記のいずれか
の電子源と、該電子源から放出される電子の照射により
画像を形成する画像形成部材とを備えていることを特徴
とする。

【００３０】本発明の画像形成装置の製造方法は、電子
源と、該電子源から放出される電子の照射により画像を
形成する画像形成部材とを備える画像形成装置の製造方
法であって、上記のいずれかの方法により電子源が製造
されることを特徴とする。

【００３１】本発明において、電子伝導性酸化物を含有
する第１の層及びＳｉＯ₂を主成分とする第２の層が形
成される基板は、Ｎａを含有する基板すべてを対象とす
るものであるが、好ましくは主成分としてＳｉＯ₂を５
０〜７５重量％、Ｎａを２〜１７重量％含有するガラス
基板である。

【００３２】また、本発明において、電子伝導性とはイ
オン伝導性に対して用いられたもので、電子伝導性材料
を含有する層を設けることは以下の利点を有する。

【００３３】即ち、電子伝導性材料を含有する層を基板
に設けることにより、基板表面は電気伝導性を示すよう
になり、チャージアップによる駆動中の不安定性を抑制
することができる。この電気伝導性を得るために、イオ
ン伝導性材料を用いると、駆動にかかわる電圧が印加さ
れることにより、長時間電圧が印加されるうちにイオン
が移動し、その結果としてイオンが偏析し、電子源特性
を不安定にすることがある。これはイオンの移動に要す
る時間が大きいために、例えば駆動にかかわりパルス状
に電圧を印加する場合においては、パルスとパルスの
間、即ち休止時間内にイオンの移動が完全に復元されな
いために生ずものと考えられる。このようなイオンの偏
析が電子源特性に影響をもたらす。

【００３４】したがって、本発明のように基板が電子伝
導性材料を含有する層を有し、その伝導が主に電子伝導
による場合においては、イオンの偏析がほとんど生ぜ
ず、上述の電子源特性にもたらす影響を回避できる。

【００３５】また、本発明において第１の層が形成され
る領域よりも広い領域に第２の層が形成されることは以
下の利点を有する。

【００３６】即ち、第２の層が第１の層より広い領域に
形成されることにより、粒子によって形成される第１の
層の表面の粗い部分を露出させることがなくなり、その
後の電子放出素子等の形成に影響を与えることを抑制で
きる。

【００３７】また、本発明において第１の層と第２の層
がマトリクス配線よりも広い領域に形成されることは以
下の利点を有する。

【００３８】即ち、第１の層と第２の層がマトリクス配
線より広い領域に形成されることにより、第１の層と第
２の層の端部の段差がマトリクス配線の形成に影響を与
えることを抑制することができる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面に基づいて説明するが、本発明は本実施形態に限
るものではない。

【００４０】図１は、本発明における電子源形成用基板
の一実施形態を示す断面図である。図１において、１は
Ｎａを含有する基板、例えば青板ガラス、あるいはＮａ
の一部をＫに置換して歪み点を上昇させた高歪み点ガラ
スなどの基板、６は電子伝導性酸化物、空隙を含有した
第１の層、７はこの第１の層上に形成されたＳｉＯ₂を
主成分とした第２の層、８は第１の層６中の電子伝導性
酸化物粒子である。

【００４１】ここで、図１に示された本実施形態の電子
源形成用基板は、第２の層７上に電子放出素子が形成さ
れる。そこで、電子伝導性酸化物の粒子、空隙を含有し
た層は主として、電子放出素子を構成する部材へのＮａ
の拡散をブロックする目的で設けられた層であり、図１
に示したように、Ｎａを含有する基板１上に形成するこ
とで、基板１からのＮａ拡散を抑制する効果を有する。

【００４２】第１の層６の厚さは、上記Ｎａ拡散を抑制
する効果の点で、１５０ｎｍ以上とされるのが好まし
く、また膜の応力によるクラックの発生や膜はがれを防
止するという点で、更に３μｍ以下とされるのが特に好
ましい。また、第１の層６に含有される電子伝導性酸化
物としてはＳｎＯ₂が好ましく、第２の層７がＳｉＯ₂を
主成分とする層であることから、第１の層６もまたＳｉ
Ｏ₂を構成成分とすることが好ましい。また、電子伝導
性酸化物粒子の粒子径は６ｎｍ〜６０ｎｍが好ましく、
第１の層上の平坦性から２０ｎｍ以下が好ましい。

【００４３】また第２の層７は、ＳｉＯ₂を主成分とし
た層であり、電子放出素子が形成される基板表面の平坦
性向上、上記第１の層６中における電子伝導性酸化物の
粒子の脱落防止、Ｎａ拡散の防止を目的として設けられ
た層である。この第２の層７は、第１の層６上に形成さ
れ電子伝導性酸化物粒子の凹凸をカバーして平坦性を向
上し、電子放出素子の形成を容易にしている。また、第
１の層６だけでは電子伝導性酸化物は基板に接着されな
いので、第２の層７でその接着をし、電子伝導性酸化物
粒子の脱落を防いでいる。更に、基板から電子放出素子
へのＮａの拡散の抑制効果も有している。第２の層７の
厚さは、平坦性向上の効果の点で２０ｎｍ以上が好まし
く、また、Ｎａの拡散を防止する効果の点から６０ｎｍ
以上がより好ましい。また、膜の応力によるクラックの
発生や膜はがれを防止するという点で、更に３μｍ以下
が好ましい。

【００４４】次に、図２の（ａ）（ｂ）を用いて、上述
の電源形成用基板を用いた電子源の実施形態について説
明する。

【００４５】図２は電子源の一実施形態を示す模式図で
あり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその断面図であ
る。本実施形態の電子源は、上述の図１にて示された電
子源形成用基板を用いて構成された電子源であり、図２
の（ａ）（ｂ）において、１はＮａを含有する基板、６
はＰを含有した第１の層、７はＳｉＯ₂を主成分とした
第２の層、８は電子伝導性酸化物である。

【００４６】本実施形態の電子源は、第２の層７上に電
子放出素子が配置されている。ここで、電子放出素子
は、例えば一対の電極と、該一対の電極間に配置された
電子放出部を有する導電性膜とを備える電子放出素子で
あって、本実施形態では、図２（ａ）（ｂ）に示すよう
に、間隙５を隔てて配置された一対の導電性膜４と、一
対の導電性膜４にそれぞれ電気的に接続された一対の素
子電極２、３とを備える表面伝導型電子放出素子が用い
られている。なお、図２の（ａ）（ｂ）に示される表面
伝導型電子放出素子は、導電性膜４上に炭素膜を有する
形態の素子であることがより好ましい。

【００４７】ここで、電子源の実施形態において用いら
れた表面伝導型電子放出素子について詳述する。

【００４８】まず、対向する素子電極２、３の材料とし
ては、一般的な材料を用いることができ、例えば、Ｎ
ｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，
Ｐｄ等の金属或いは合金、またはＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，Ｒ
ｕＯ₂，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、またはＩｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂等
の透明導電体、またはポリシリコン等の半導体材料等か
ら適宜選択することができる。

【００４９】また、導電性膜４を構成する材料として
は、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃ
ｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｄ等の金
属、またはＰｄＯ，ＳｎＯ₂，Ｉｎ₂０₃，Ｓｂ₂Ｏ₃等の
酸化物の中から適宜選択することができる。

【００５０】導電性膜４は、良好な電子放出特性を得る
ために、１ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内の粒径を有する複数
の微粒子で構成された微粒子膜であることが好ましい。
また、導電性膜４の膜厚は、好ましくは１ｎｍ〜５０ｎ
ｍの範囲とするのが良い。

【００５１】また間隙５は、例えば素子電極２、３間に
跨って形成された導電性膜に、後述するフォーミング処
理で亀裂を形成することにより形成される。

【００５２】また、上述した通り、導電性膜４上には炭
素膜が形成されていることが、電子放出特性を向上、及
び電子放出特性の経時的変化を低減する上で好ましい。

【００５３】この炭素膜は、例えば、図３の（ａ）
（ｂ）に示されるように形成される。図３において、
（ａ）は炭素膜を有する表面伝導型電子放出素子の導電
性膜の間隙部を拡大した模式的平面図、（ｂ）は（ａ）
のＡ−Ａ’断面図である。図３に示すように、炭素膜１
１を有する表面伝導型電子放出素子は、上記一対の導電
性膜４で形成される間隙５よりも狭い間隙１０を形成す
るように、該導電性膜４に接続されて、間隙５内の基板
１２上及び導電性膜４上に炭素膜１１を有している。ま
た図４（ａ）（ｂ）に示すように、一対の導電性膜４
の、間隙５に面する両端に、上記同様に炭素膜９を有す
る形態であっても上記同様の効果を奏する。

【００５４】次に、図５を参照しながら、図２に示した
電子源の製造方法の一実施形態について説明する。

【００５５】１）図５（ａ）に示すように、青板ガラ
ス、高歪み点ガラスなどのＮａを含有する基板１を洗
剤、純水および有機溶剤等を用いて十分に洗浄し、かか
る基板１上に第１の層６を形成する。ここで、第１の層
６の形成法としては、スピンコート法、フレキソ印刷
法、スリットコート等の機械的成膜方法を用いるのが好
ましい。機械的成膜法とは、その成膜元素を含む化合物
を用い、スピンコーター、スリットコーター、フレキソ
印刷機等の装置を使って塗布、その後、乾燥工程を経
て、有機化合物の焼成を行って成膜する方法である。こ
れらの方法によれば、膜厚が比較的均一な膜ができると
いった利点を有する。

【００５６】続いて、この第１の層６上に第２の層７を
形成する。

【００５７】ここで第２の層７の形成法としては、第１
の層６の形成法と同じ機械的成膜法を用いると、上記第
１の層６の形成に続けて連続的に形成できるため好まし
い。例として、スリットコートにて電子伝導性酸化物を
含有する塗布液を塗布し、乾燥を行い続いて、ＳｉＯ₂
を主成分として続けて塗布し、その後一括で焼成するこ
とで、第２の層にて被覆されるので、特にＮａの拡散防
止には効果がある。このとき第２の層は第１の層よりも
広い領域に形成されるようにすると、この後の工程２）
における素子電極形成工程でエッチング残り等の不良を
抑制することができる。さらにその後の工程で形成され
るマトリクス配線よりも広い領域に形成されることで、
第１の層と第２の層がもつ段差による断線等の不良を抑
制することができる。

【００５８】以上のようにして、基板１上に、第１の層
６、第２の層７がこの順にて積層された電子源形成用基
板が作成される。

【００５９】次に、上記電子源形成用基板上に電子放出
素子、とりわけ表面伝導型電子放出素子が形成される。

【００６０】２）図５（ｂ）に示すように、まず、真空
蒸着法、スパッタ法、オフセット印刷法等により素子電
極材料を堆積後、例えばフォトリソグラフィー技術を用
いて第２の層７表面に素子電極２、３を形成する。

【００６１】３）次に図５（ｃ）に示すように、素子電
極２、３を設けた第２の層７上に、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
述の導電性膜４の材料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、導電性膜４を形成する。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、分散塗布方法、ディッピング法、スピ
ンナー法等を用いることもできる。

【００６２】４）続いて、フォーミング工程を施す。こ
のフォーミング工程の方法の一例として通電処理による
方法を説明する。図５（ｄ）に示すように、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
性膜４に間隙５が形成される。

【００６３】通電フォーミングの電圧波形の例を図６に
示す。

【００６４】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。

【００６５】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１μｓｅ
ｃ．〜１０ｍｓｅｃ．、Ｔ２は１０μｓｅｃ．〜１０ｍ
ｓｅｃ．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、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、矩形波など所望の波形を採
用することができる。

【００６６】図６（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は、図６
の（ａ）に示したも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／ステップ程度ず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、例えば０．１Ｖ程度のパルスを印加し素子に流れる
電流を測定して抵抗値を求めて、例えば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ことがで
きる。

【００６７】５）フォーミングを終えた素子に活性化工
程と呼ばれる処理を施すのが好ましい。活性化工程と
は、この工程により、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが、
著しく変化する工程である。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。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ほ
か、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、場合に応じて適宜設定される。

【００６８】適当な有機物質としては、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、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、プロパンなどのＣ
_nＨ_2n+2で表される飽和炭化水素、エチレン、プロピレ
ンなどの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、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、あるいはこれらの混
合物が使用できる。

【００６９】この処理により、雰囲気中に存在する有機
物質から、炭素膜が素子上に堆積し、素子電流Ｉｆ、放
出電流Ｉｅが著しく変化するようになる。

【００７０】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、適宜行う。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。

【００７１】上記炭素膜は、例えばグラファイト（いわ
ゆるＨＯＰＧ、ＰＧ、ＧＣを含有する。ＨＯＰＧはほぼ
完全なグラファイトの結晶構造、ＰＧは結晶粒が２０ｎ
ｍ程度で結晶構造がやや乱れたもの、ＧＣは結晶粒が２
ｎｍ程度になり結晶構造の乱れがさらに大きくなったも
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。）の膜であり、その膜厚は５０ｎ
ｍ以下の範囲とするのが好ましく、３０ｎｍ以下の範囲
とするのがより好ましい。

【００７２】以上のようにして、図２（ａ）（ｂ）で示
された電子源が製造される。

【００７３】以上述べた電子源形成用基板を用いて形成
された電子源の別の実施形態として、複数の電子放出素
子が配列された電子源、およびその電子源を用いた画像
形成装置の実施形態について以下に説明する。

【００７４】図７は、図１に示した電子源形成用基板上
に複数の電子放出素子がマトリクス配線された電子源を
示す模式図である。図７において、７１は基板であり、
上記の第１の層と第２の層が予め設けられている。７２
は行方向配線、７３は列方向配線である。また、７６は
電子放出素子、７５は結線である。

【００７５】ｍ本の行方向配線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。列方向配線７３は、Ｄｙ１、Ｄｙ２、…、Ｄ
ｙｎのｎ本の配線よりなり、行方向配線７２と同様に形
成される。これらのｍ本の行方向配線７２とｎ本の列方
向配線７３との間には、不図示ではあるが層間絶縁層が
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。）。

【００７６】この層間絶縁層は、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、列方向配線７３を形成した電子源基板７１
の全面或は一部に所望の形状で形成され、特に、行方向
配線７２と列方向配線７３の交差部の電位差に耐えうる
ように、膜厚、材料、製法が、適宜設定される。行方向
配線７２と列方向配線７３は、それぞれ外部端子として
引き出されている。

【００７７】電子放出素子７６は、ｍ本の行方向配線７
２とｎ本の列方向配線７３とに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。

【００７８】行方向配線７２には、Ｘ方向に配列した電
子放出素子７６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、列方
向配線７３には、Ｙ方向に配列した電子放出素子７６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。

【００７９】上述の電子源形成用基板上に、単純なマト
リクス配線を用いて、複数の表面伝導型電子放出素子を
単純マトリクス配線した電子源を用いて構成した画像形
成装置について、図８と図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概略
図である。

【００８０】図８において、７１は表面伝導型電子放出
素子７６を複数配した基板、８１は基板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が低融点のフリット
ガラスなどを用いて、接合されている。

【００８１】７２、７３は、表面伝導型電子放出素子７
６と接合された行方向配線及び列方向配線である。

【００８２】外囲器９０は、上述のごとく、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は主に基板７１の強度を補強する
目的で設けられるため、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。また、フェースプレート８６とリアプレート８１
間に、スペーサーと呼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持つ外囲器９
０を構成することもできる。

【００８３】図９は、蛍光膜８４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はブラックマトリク
スなどと呼ばれる黒色導電体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、蛍光膜８４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、導電性があ
り、光の透過及び反射が少ない材料を用いることができ
る。

【００８４】ガラス基板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８
５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
は、蛍光膜作成後、蛍光膜の内面側の表面の平滑化処理
（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。

【００８５】フェースプレート８６には、さらに蛍光膜
８４の導電性を高めるため、蛍光膜８４の外面側に透明
電極（不図示）を設けても良い。

【００８６】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。

【００８７】図８に示した画像形成装置の製造方法の実
施形態を以下に説明する。

【００８８】図１１は、この工程に用いる装置の概要を
示す模式図である。外囲器９０は、排気管１３２を介し
て真空チャンバー１３３に連結され、さらにゲートバル
ブ１３４を介して排気装置１３５に接続されている。真
空チャンバー１３３には、内部の圧力及び雰囲気中の各
成分の分圧を測定するために、圧力計１３６、四重極質
量分析器１３７等が取り付けられている。外囲器９０内
部の圧力などを直接測定することは困難であるため、真
空チャンバー１３３には、さらに必要なガスを真空チャ
ンバー内に導入して雰囲気を制御するため、ガス導入ラ
イン１３８が接続されている。該ガス導入ライン１３８
の他端には導入物質源１４０が接続されており、導入物
質がアンプルやボンベなどに入れて貯蔵されている。ガ
ス導入ラインの途中には、導入物質を導入するレートを
制御するための導入量制御手段１３９が設けられてい
る。該導入量制御手段１３９としては具体的には、スロ
ーリークバルブなど逃がす流量を制御可能なバルブや、
マスフローコントローラーなどが、導入物質の種類の応
じて、それぞれの使用が可能である。

【００８９】図１１の装置により外囲器９０の内部を排
気し、フォーミングを行う。この際、例えば図１２に示
すように、列方向配線７３を共通電極１４１に接続し、
行方向配線７２のうちのひとつに接続された複数の素子
７６に電源１４２によって、同時に電圧パルスを印加し
て、フォーミングを行うことができる。パルスの形状
や、処理の終了の判定などの条件は、個別素子のフォー
ミングについての既述の方法に準じて選択すれば良い。
また、複数の行方向配線に、位相をずらせたパルスを順
次印加（スクロール）することにより、複数の行方向配
線に接続された素子をまとめてフォーミングすることも
可能である。図中、１４３は電流測定用抵抗を、１４４
は電流測定用のオシロスコープを示す。

【００９０】フォーミング終了後、活性化工程を行う。
外囲器９０内は、十分に排気した後有機物質がガス導入
ライン１３８から導入される。或いは、個別素子の活性
化方法として既述のように、まず油拡散ポンプやロータ
リーポンプで排気し、これによって真空雰囲気中に残留
する有機物質を用いても良い。また、必要に応じて有機
物質以外の物質も導入される場合がある。このようにし
て形成した有機物質を含む雰囲気中で、各電子放出素子
に電圧を印加することにより、炭素あるいは炭素化合
物、ないし両者の混合物が電子放出部に堆積し、電子放
出量がドラスティックに上昇するのは、個別素子の場合
と同様である。このときの電圧の印加方法は、上記フォ
ーミングの場合と同様の結線により、一つの行方向につ
ながった素子に、同時に電圧パルスを印加すれば良い。
また、複数の行方向配線に位相をずらせたパルスを順次
印加（スクロール）することにより、複数の行方向配線
に接続された素子をまとめて活性化することも可能であ
り、その場合には、各行方向配線に対して、素子電流を
そろえることが可能となる。

【００９１】活性化工程終了後は、個別素子の場合と同
様に、安定化工程を行うことが好ましい。外囲器９０を
加熱して、８０〜２５０℃に保持しながら、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１３５により排気管１３２を通じて排気し、有機物
質の十分少ない雰囲気にした後、排気管をバーナーで熱
して融解させて封じきる。外囲器９０の封止後の圧力を
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９０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９０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、外囲器９０内の雰囲気を維持するものである。

【００９２】次に、単純マトリクス配置の電子源を用い
て構成した表示パネル（図８）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、１
０３は制御回路、１０４はシフトレジスタである。１０
５はラインメモリ、１０６は同期信号分離回路、１０７
は変調信号発生器である。

【００９３】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クス配線された電
子放出素子群を１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。

【００９４】端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎには、前記走査
信号により選択された１行の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１０ｋ
Ｖの直流電圧が供給されるが、これは電子放出素子から
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。

【００９５】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Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍと電
気的に接続される。各スイッチング素子は、制御回路１
０３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。

【００９６】直流電圧源Ｖｘは、本例の場合には電子放
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に設定
されている。

【００９７】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。

【００９８】同期信号分離回路１０６は、外部入力され
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Ｔｓｙ
ｎｃ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。

【００９９】シフトレジスタ１０４は、時系列的にシリ
アル入力される前記ＤＡＴＡ信号を、画像の１ラインご
とにシリアル／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、ｎ個
の並列信号として前記シフトレジスタ１０４より出力さ
れる。

【０１００】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装置であり、
制御回路１０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙに従って
適宜ｎ個の並列信号の内容を記憶する。記憶された内容
は、ｎ個の画像データとして出力され、変調信号発生器
１０７に入力される。

【０１０１】変調信号発生器１０７は、ｎ個の画像デー
タのそれぞれに応じて表面伝導型電子放出素子のそれぞ
れ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。

【０１０２】ここで、前述した表面伝導型電子放出素子
は放出電流Ｉｅに対して以下の基本特性を有している。
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。この事か
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量を制御するこ
とが可能である。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。

【０１０３】パルス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。

【０１０４】シフトレジスタ１０４やラインメモリ１０
５は、デジタル信号式のものや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良いからである。

【０１０５】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。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などを付加する。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。

【０１０６】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、例えばオペアンプなど
を用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフ
ト回路などを付加することもできる。パルス変調方式の
場合には、例えば電圧制御型発振回路（ＶＯＣ）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。

【０１０７】このような構成をとり得る本発明を適用可
能な画像表示装置においては、各電子放出素子に、容器
外端子Ｄｏｘ１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Ｈｖ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。

【０１０８】次に、上述した電子源形成用基板を用いて
形成された電子源のさらに別の実施形態として、図１に
示した電子源形成用基板上に複数の電子放出素子が梯子
型配置された電子源、及びかかる電子源を用いた画像形
成装置を図１３、図１４を用いて説明する。図１３は、
梯子型配置の電子源の一例を示す模式図である。

【０１０９】図１３おいて、１１０は前記第１の層と第
２の層が予め形成された基板、１１１は表面伝導型電子
放出素子である。１１２（Ｄｘ１乃至Ｄｘ１０）は、表
面伝導型電子放出素子１１１を接続するための共通配線
である。表面伝導型電子放出素子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
ることで、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乃至Ｄｘ９は、例えばＤｘ２、Ｄ
ｘ３を同一配線とすることもできる。

【０１１０】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。図１４において、１２０はグリッド電極、１２１は
電子が通過するため空孔、１２２はＤｏｘ１、Ｄｏｘ
２、…、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は図１３に示した電子
源基板である。図１４において、図８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１１０とフェースプレート８６の間にグリッド電極１
２０を備えているか否かである。

【０１１１】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が設けられている。
グリッド電極１２０は、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。尚、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、グリッドを電
子放出素子の周囲や近傍に設けることもできる。

【０１１２】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。

【０１１３】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。

【０１１４】ここで述べた２種類の画像形成装置の構成
は、本発明を適用可能な画像形成装置の一例であり、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、ＳＥＣＡＭ方式
などの他、これよりも多数の走査線からなるＴＶ信号
（例えば、高品位ＴＶ）方式をも採用できる。

【０１１５】また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。

【０１１６】

【実施例】以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳し
く説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではなく、本発明の目的が達成される範囲内での各要
素の置換や設計変更がなされたものをも包含する。

【０１１７】〔実施例１〕本実施例では、図２の（ａ）
（ｂ）に示す電子源を、図５の（ａ）〜（ｄ）に示す製
造工程に従って作製した。なお、本実施例、及び後述す
る参考例とも、同一基板上にそれぞれ６素子ずつ作製し
て、Ｎａ拡散抑制効果の再現性についても検討した。

【０１１８】１）まず、図１に示した電子源形成用基板
を作成する。

【０１１９】高歪み点ガラス（ＳｉＯ₂：５８％、Ｎａ₂
Ｏ：４％、Ｋ₂Ｏ：７％を含む）を良く洗浄し、リンを
ドープして抵抗調整したＳｎＯ₂微粒子と有機珪素化合
物の混合溶液（以下、「ＰＴＯ」と呼ぶ。）をスリット
コーターと呼ばれる装置を用いて塗布し、ホットプレー
トを用いて８０℃、３０ｍｉｎの乾燥を行った。さらに
有機珪素化合物のみの溶液を、スリットコーターを用い
てＰＴ０の層よりも広い領域に塗布し、ホットプレート
を用いて８０℃、３０ｍｉｎの乾燥を行った後、オーブ
ンで５００℃、６００ｍｉｎの焼成を行った。この結
果、高歪み点ガラス基板上に、リンをドープして抵抗調
整したＳｎＯ₂微粒子とＳｉＯ₂が重量比８０：２０の第
１の層が厚さ３００ｎｍで形成され、さらにその上層と
して、ＳｉＯ₂からなる第２の層が６０ｎｍで形成され
た。

【０１２０】なお、参考例１として、上記第１の層が第
２の層よりも広い領域に形成されたものを用意した。

【０１２１】また、参考例２として第１の層と第２の層
が配線の形成される領域より狭い領域に形成されたもの
を用意した。

【０１２２】さらに、参考例３として、上記第２の層の
膜厚が第１の層上に数ｎｍと極薄く形成されたものを用
意した。

【０１２３】２）次に、上記電子源形成用基板上に、図
５の（ｂ）〜（ｄ）に示すようにして表面伝導型電子放
出素子を６素子形成する。まず、素子電極２、３を形成
する。

【０１２４】上述の基板上にフォトレジスト層を形成
し、フォトリソグラフィー技術により、フォトレジスト
層に素子電極の形状に対応する開口部を形成した。この
上にスパッタ法により、Ｔｉ：５ｎｍ、Ｐｔ：１００ｎ
ｍを成膜し、有機溶剤で上記フォトレジスト層を融解除
去し、リフトオフにより、素子電極２、３を形成した
（図５（ｂ））。このとき、図２（ａ）に示す素子電極
間隔Ｌは２０μｍ、電極長さＷは６００μｍとした。こ
のとき参考例１と３ではエッチング不良によるＰｔ残り
が発生した。

【０１２５】３）次に、上記各一対の素子電極２、３間
に、導電性膜４を形成した。有機パラジウム含有溶液
を、バブルジェット（登録商標）方式のインクジェット
噴射装置を用いて、幅が１００μｍとなるよう付与して
行った。その後、３００℃で３０分間の加熱処理を行っ
て、酸化パラジウム微粒子からなる導電性膜４を得た。

【０１２６】４）ついで、金属成分として銀を含むペー
スト材料（ＮＰ−４７３６Ｓ：ノリタケ（株）製）を用
い、スクリーン印刷法により下配線を形成した。印刷
後、１１０℃で２０分間乾燥し、次いで熱処理装置によ
りピーク温度５００℃、保持時間５分間の条件で上記ぺ
ースト材料を焼成し、厚さ５μｍの下配線を形成した。

【０１２７】５）次に、層間絶縁層を形成する際と同様
の熱処理を行うため、上記ぺースト焼成と同条件の熱処
理を３回行った。

【０１２８】６）この後導通試験を行ったが、参考例２
では第１と第２の層の段差付近で断線が発生していた。

【０１２９】この結果から分かるように、本実施例によ
る電子源形成用基板は第１の層及び第２の層塗布後の歩
留まり向上に対して効果があることが分かる。

【０１３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
Ｎａの拡散を原因とする電子放出素子の電子放出特性の
経時的変化を低減することができる電子源形成用基板、
これを用いた電子源、該電子源を用いた画像形成装置、
及びそれらの製造方法を提供することができる。

【０１３１】また、複数の電子放出素子間におけるＮａ
の拡散を原因とする電子放出特性のばらつきを低減する
ことができる電子源形成用基板、これを用いた電子源、
該電子源を用いた画像形成装置、及び歩留まりの高いそ
れらの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子源形成用基板の一実施形態を示す
断面図である。

【図２】本発明の電子源の一実施形態を示しており、
（ａ）はその平面図、（ｂ）はその断面図である。

【図３】本発明の電子源に適用される炭素膜を有する表
面伝導型電子放出素子の一例を示しており、（ａ）は導
電性膜の間隙部を拡大した模式的平面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。

【図４】本発明の電子源に適用される表面伝導型電子放
出素子の別の例を示しており、（ａ）は導電性膜の間隙
部を拡大した模式的平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’
断面図である。

【図５】本発明における電子源の製造方法の一実施形態
を説明するための概略図である。

【図６】本発明の電子源の製造方法に用いるフォーミン
グ波形を示す説明図である。

【図７】本発明における複数の電子放出素子がマトリク
ス配置された電子源を示す模式図である。

【図８】本発明の画像形成装置の構成例を示す模式図で
ある。

【図９】本発明の画像形成装置に用いる蛍光膜の構成を
示す模式図である。

【図１０】本発明において、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概略図
である。

【図１１】本発明の画像形成装置の製造に用いる装置の
概要を示す模式図である。

【図１２】本発明の画像形成装置におけるフォーミング
及び活性化工程のための結線方法を示す概略図である。

【図１３】本発明における複数の電子放出素子が梯子型
配置された電子源を示す模式図である。

【図１４】本発明の画像形成装置における他の構成例を
示す模式図である。

【符号の説明】

１基板２、３素子電極４導電性膜５電子放出部６第１の層７第２の層８電子伝導性酸化物粒子９炭素膜１０間隙１１炭素膜１２間隙内の基板７１電子源基板７２行方向配線７３列方向配線７５結線７６電子放出素子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９０外囲器９１黒色導電体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変調信号発生回路１１０基板１１１表面伝導型電子放出素子１１２共通配線１２０グリッド電極１２１空孔１２２共通配線と接続された容器外端子１２３グリッド電極と接続された容器外端子１３２排気管１３３真空チャンバー１３４ゲートバルブ１３５排気装置１３６圧力計１３７四重極質量分析器１３８ガス導入ライン１３９導入量制御手段１４０導入物質１４１共通電極１４２電源１４３電流測定用抵抗１４４オシロスコープ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹沢智東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 5C031 DD17 5C036 EE02 EE19 EF01 EF06 EF09 EG02 EG21 EH11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放出素子が配される電子源形成用基
板であって、Ｎａを含有する基板上に、電子伝導性酸化
物を含有する第１の層と、ＳｉＯ₂を主成分とする第２
の層とを有し、第２の層の形成される領域が第１の層の
形成される領域よりも広く設定されていることを特徴と
する電子源形成用基板。
【請求項２】第１の層が、ＳｉＯ₂をその構成成分と
して含有していることを特徴とする請求項１に記載の電
子源形成用基板。
【請求項３】第１の層に含有される電子伝導性酸化物
がＳｎＯ₂であることを特徴とする請求項１または２に
記載の電子源形成用基板。
【請求項４】第１の層の厚さが１５０ｎｍ〜３μｍで
あることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載
の電子源形成用基板。
【請求項５】第２の層の厚さが６０ｎｍ〜３μｍであ
ることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の
電子源形成用基板。
【請求項６】電子伝導性酸化物は、リンをドープして
抵抗調整されていることを特徴とする請求項１から５の
いずれかに記載の電子源形成用基板。
【請求項７】電子伝導性酸化物が、第１の層中に粒子
として存在することを特徴とする請求項１から６のいず
れかに記載の電子源形成用基板。
【請求項８】電子伝導性酸化物の粒子径が６ｎｍ〜２
０ｎｍであることを特徴とする請求項１から７のいずれ
かに記載の電子源形成用基板。
【請求項９】第１の層及び第２の層が、Ｎａを含有す
る基板よりも内側にパターン形成されていることを特徴
とする請求項１から８のいずれかに記載の電子源形成用
基板。
【請求項１０】電子放出素子が形成される電子源形成
用基板の製造方法であって、Ｎａを含有する基板上に、電子伝導性酸化物を含有する
第１の層と、ＳｉＯ₂を主成分とする第２の層とを形成
することを特徴とする電子源形成用基板の製造方法。
【請求項１１】第１の層は、有機珪素化合物、及び電
子伝導性酸化物を形成するための有機金属化合物を塗布
する工程により、第２の層は、有機珪素化合物を塗布する工程により、形
成されることを特徴とする請求項１０に記載の電子源形
成用基板の製造方法。
【請求項１２】第１の層及び第２の層を加熱する工程
を有することを特徴とする請求項１０または１１に記載
の電子源形成用基板の製造方法。
【請求項１３】請求項１から９のいずれかに記載され
た電子源形成用基板と、該基板上に配された複数の電子
放出素子と、これら電子放出素子をマトリクス配線する
行方向配線及び列方向配線とを備えていることを特徴と
する電子源。
【請求項１４】複数の電子放出素子は第２の層上に配
され、電子放出部を有する導電性膜と、該導電性膜に接
続された一対の素子電極とを備えていることを特徴とす
る請求項１３に記載の電子源。
【請求項１５】第１の層と第２の層がマトリクス配線
を形成する領域よりも広い領域に形成されていることを
特徴とする請求項１３または１４に記載の電子源。
【請求項１６】Ｎａを含有する基板上に、電子伝導性
酸化物を含有する第１の層を形成する工程と、該第１の層上にＳｉＯ₂を主成分とする第２の層とを形
成する工程と、該第２の層上に電子放出素子を形成する工程とを有する
ことを特徴とする電子源の製造方法。
【請求項１７】電子放出素子の導電性膜上に炭素膜を
形成する工程を有することを特徴とする請求項１６に記
載の電子源の製造方法。
【請求項１８】請求項１３から１５のいずれかに記載
された電子源と、該電子源から放出される電子の照射に
より画像を形成する画像形成部材とを備えていることを
特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】電子源と、該電子源から放出される電
子の照射により画像を形成する画像形成部材とを備える
画像形成装置の製造方法であって、請求項１６または１７に記載の方法により電子源が製造
されることを特徴とする画像形成装置の製造方法。