JP3169109B2 - 電子放出素子および画像形成装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子放出素子および画像
形成装置の製造方法に関するものである。

【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と略す）、金属／絶縁層／金属型
（以下ＭＩＭと略す）や表面伝導型電子放出素子（以下
ＳＣＥと略す）等がある。

【０００３】ＦＥ型の例としては、Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋｅ＆
Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏ
ｎ”，Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ、８、８９（１９５６）およびＣ．Ａ．Ｓｐ
ｉｎｄｔ、“Ｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ｏｆ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ−ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉ
ｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｌｙｂｄｅｎ
ｕｍ ｃｏｎｅｓ”、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、４
７、５２４８（１９７６）等が知られている。

【０００４】ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ．Ｍｅａ
ｄ、“Ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ ａｍ
ｐｌｉｆｉｅｒ、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、３２、６
４６（１９６１）等が知られている。

【０００５】ＳＣＥ型の例としては、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎ
ｓｏｎ、Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ． Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐ
ｙｓ．、１０（１９６５）等がある。ＳＣＥ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。

【０００６】この表面伝導型電子放出素子（ＳＣＥ）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：“Ｔ
ｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ”、９、３１７（１９
７２）］、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．
Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎｄ Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：
“ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ＥＤ Ｃｏｎｆ．”、５１９
（１９７５）］、カーボン薄膜によるもの［荒木久
他：真空、第２６巻、第１号、２２頁（１９８３）］等
が報告されている。

【０００７】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．ハートウェル（Ｍ．Ｈａｒ
ｔｗｅｌｌ）の素子構成を図８に示す。同図において１
は絶縁性基板である。２は電子放出部形成用薄膜で、Ｈ
型形状のパタ−ンに、スパッタで形成された金属酸化物
薄膜等からなり、後述のフォーミングと呼ばれる通電処
理により電子放出部３が形成される。４は電子放出部を
含む薄膜と呼ぶこととする。尚、図中のＬ１は０．５ｍ
ｍ〜１ｍｍ、Ｗ３は約０．１ｍｍで設定されている。

【０００８】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電子放出部形成薄膜に、
フォーミングと呼ばれる通電処理によって電子放出部３
を形成するのが一般的であった。即ち、フォーミングと
は、前記電子放出部形成用薄膜の両端に電圧を印加通電
し、電子放出部形成用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
３を形成することである。なお、電子放出部３は電子放
出部形成用薄膜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場合もある。以下、フォーミング
により形成した電子放出部を含む電子放出部形成用薄膜
を電子放出部を含む薄膜４と呼ぶ。

【０００９】前記フォーミング処理をした表面伝導型電
子放出素子は上述の電子放出部を含む薄膜４に電圧を印
加し、素子表面に電流を流すことにより、上述の電子放
出部３より電子を放出せしめるものである。

【００１０】上述の表面伝導型電子放出素子は、構造が
単純で製造も容易であることから、大面積にわたって多
数の素子を配列形成できる利点がある。そこで、この特
徴を生かせるようないろいろな応用が研究されている。
例えば、荷電ビーム源、表示装置等が挙げられる。多数
の表面伝導型放出素子を配列形成した例としては、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
を配線にて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、特開平１−０３１３３２号公
報）

【００１１】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
イト等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。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は、大画面の装
置でも比較的容易に製造でき、かつ表示品位の優れた自
発光型表示装置である。（例えば、米国特許明細書第５
０６６８８３号）

【００１２】さらに、従来の電子放出素子の構成と製造
方法を以下に示す。図９は従来の基本的な電子放出素子
の構成を示す概略図であり、図９（ａ）は概略平面図、
図９（ｂ）はＡＡ線断面図である。同図において、１は
絶縁性基板、５と６は素子電極、４は電子放出部を含む
薄膜、３は電子放出部である。

【００１３】図１０はこの従来の電子放出素子の製造方
法を示す工程図である。この電子放出素子の製造方法
は、図１０に示すように主に３つの工程からなる。 1 ）素子電極形成工程（図１０（ａ）参照） 絶縁性基板１上に、素子電極５、６は真空蒸着法などの
金属膜形成とフォトリソグラフィー法による加工を組み
合わせて形成される。

【００１４】２）電子放出部形成用薄膜形成工程（図１
０（ｂ）参照） 素子電極５、６が形成された絶縁性基板１上に、電子放
出部形成用薄膜２は真空蒸着法、スパッタ法、化学的気
相堆積法等による方法もしくは、分散塗布法、ディッピ
ング法、スピナー法等の塗布と加熱処理を組み合わせた
方法によって形成される。その後、電子放出部を形成す
るために不必要な部分の薄膜は素子のリークの原因とな
るため、取り除く必要がある。そのためフォトリソグラ
フィー法を用いたパターニングが行われる。

【００１５】３）電子放出部形成工程（図１０（ｃ）参
照） 電子放出部形成用薄膜２に電子放出部３を形成する。電
子放出部３の形成はフォーミングと呼ばれる通電処理に
より行なわれる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従来より電子放出素子
の製造方法においては、上記の各工程ごとに各種の方法
が考えられている。特に工程２）の薄膜作製方法は、各
種の方法が提案されている。この薄膜作製工程は、その
後の電子放出部形成工程に影響を与えるだけでなく、最
終的な電子放出特性に影響を及ぼす重要な工程といえ
る。

【００１７】工程２）の電子放出部形成用薄膜の形成工
程において、絶縁性基板上に揮発性を有する有機金属化
合物の溶液を塗布し、その後加熱により焼成する方法は
その中の一つの方法である。

【００１８】この方法は、蒸着法などの他の薄膜作製方
法に比べて、（１）高真空を必要としない、（２）大面
積での作製が可能である、（３）比較的工程が簡単であ
る等の長所がある。一方、（４）加熱焼成工程において
有機金属が揮発することにより、形成された電子放出部
形成用薄膜に取り込まれる金属の量が変動し、その電気
抵抗値にばらつきを生じるという短所がある。また一般
的な薄膜のパターニングの際と同様に（５）パターニン
グにより初めに形成された薄膜のうち大部分が除去され
てしまうため、材料の利用効率が悪いという短所があっ
た。

【００１９】本発明は、この様な従来の電子放出部形成
用薄膜の形成工程における有機金属化合物の塗布と加熱
処理を組み合わせた方法の短所を改善するためになされ
たものであり、基板上の有機金属化合物の塗布面の電子
放出部が形成される領域を被覆材で被覆することによ
り、加熱処理による有機金属の揮発を防止し、形成され
る電子放出部形成用薄膜の厚さを均一に保ち、電気抵抗
の変動を抑えることができるとともに、パターニングの
際に除去された電子放出部形成用薄膜の材料の多くを回
収し再利用することが可能な電子放出素子の製造方法を
提供することを目的とするものである。

【００２０】また、上記の電子放出部形成用薄膜の形成
工程を複数の電子放出素子を設けた画像形成装置に適用
することにより、上記の電子放出素子の製造方法におけ
る利点と共に電子放出部形成用薄膜の形成工程が簡略化
されるため、表示品位が高く、安価な電子源及び画像形
成装置を提供することを目的とするものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、絶縁性
基板上の対向する電極間に、電子放出部を含む薄膜を有
する電子放出素子の製造方法において、前記電子放出部
が形成される薄膜を形成する工程が、 （１）基板上に揮発性を有する有機金属化合物を塗布し
て薄膜を形成する工程、 （２）該有機金属化合物薄膜の電子放出部が形成される
領域を被覆材で被覆する工程、 （３）該被覆材で被覆された領域以外の部分の有機金属
化合物を除去する工程、 （４）該被覆材で被覆された有機金属化合物を加熱焼成
して薄膜を生成する工程、 （５）次いで通電処理して薄膜に電子放出部を形成する
工程とを有することを特徴とする電子放出素子の製造方
法である。

【００２２】また、本発明は、複数の電子放出素子と蛍
光膜とを有する画像形成装置の製造方法において、前記
電子放出素子が、上記の方法にて製造されることを特徴
とする画像形成装置の製造方法である。

【００２３】以下、本発明を詳細に説明する。本発明
は、上記問題点を鑑みて検討した結果完成したものであ
り、電子放出部形成用薄膜を形成する工程において、基
板上に有機金属化合物の溶液を塗布した後、被覆材によ
り所望の領域を被覆した後、その領域以外の部分の有機
金属化合物を除去し、その後に加熱焼成工程を行うこと
を特徴とする。

【００２４】図１は本発明の電子放出素子の製造方法の
一実施態様を示す工程図である。以下、順をおって、本
発明の製造方法を図１に基づいて説明する。まず、本発
明の第１の工程は、素子電極５，６が形成されている絶
縁性基板１上に揮発性を有する有機金属化合物を塗布し
て有機金属化合物薄膜７を形成する。（図１（ａ），
（ｂ）参照） 絶縁性基板１上に素子電極５，６を形成する方法は、従
来の一般の方法を用いることができる。また、絶縁性基
板および素子電極も通常の材質のものを使用することが
できる。

【００２５】本発明において用いられる有機金属化合物
は、揮発性を有する有機金属化合物で、例えばアルコキ
シド，キレート化合物，錯塩，有機塩素および炭素−金
属結合を持つ有機化合物で、加熱焼成することにより金
属または金属酸化物を生成し、それ自体、またはその熱
反応中間体のうち金属元素を含む中間体が加熱焼成中に
加熱焼成終了温度以下で昇華または蒸発する化合物であ
る。

【００２６】以下に有機金属化合物の一例を挙げると下
記のようなものがある。 アセチルアセトナトジメチル金 ：８４℃（融点）以
下で昇華、ベンゼン可溶 アセチルアセトナトトリメチル白金 ：２００℃（分
解点）で昇華、ヘキサン可溶 酢酸亜鉛 ：２４２℃（融点，分解点）以下で昇華
（減圧下）、水容性 酢酸第二銅・一水塩 ：１１５℃（融点）以上で蒸
発、２４２（分解点）、水溶性

【００２７】塩基性酢酸ベリリウム ：９５℃で昇華
（減圧下）、水溶性 酢酸パラジウムジプロピルアミン ：１２０℃（融
点）以下で昇華、アセトン可溶 ビスジメチルグリオキシマトニッケル ：３１０℃
（分解点）以下で昇華、アルカリ水可溶 ビスシクロペンタジエニル錯塩 ：常温減圧下で昇
華、炭化水素に可溶

【００２８】その他に、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔ
ｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、
Ｐｂ等の金属を主元素とする有機金属化合物が用いられ
る。

【００２９】基板上に有機金属化合物を塗布する方法
は、上記の有機金属化合物を水または溶媒に溶解または
分散して溶液とし、その溶液を塗布法、分散塗布法、デ
ィッピング法、スピンナー法等によって薄膜を形成す
る。溶液を作成するのに使用する溶媒は特に制限はない
が、例えば酢酸ブチル、アセトン、トルエン、ヘキサ
ン、水、エタノール等が挙げられる。

【００３０】次に、第２の工程により、第１工程で形成
された有機金属化合物薄膜７の電子放出部が形成される
領域を被覆材８で被覆する。（図１（ｃ）参照）被覆材
として使用する物質については、上記有機金属化合物と
の組み合わせによって要求される属性が変わってくる
が、金属および高分子材料などが用いられる。

【００３１】金属としては、例えば金、白金、銀、銅お
よびそれらの合金、鉄、ニッケル、クロムおよびそれら
の合金、ステンレススチール、アルミニウム、チタン、
亜鉛、モリブデン、ニオブなどが利用できる。金属材料
によって、電子放出部が形成される所望の領域を被覆す
る方法としては、特に制限はないが、例えば適当な大き
さの板を有機金属化合物塗布面に密着して置く方法、適
当な断面形状を有するワイヤーを張る方法、または金属
箔を張り付けた後フォトエッチングプロセスによりパタ
ーニングする方法などが挙げられる。

【００３２】高分子材料としては、例えばポリウレタ
ン、エポキシ、フェノキシ、ポリイミド、フロロカーボ
ン、ポリキシレン、ポリエステル、ポリビニル、ポリス
チレン、アクリル、アリルポリマー、ポリアミド、フェ
ノールレジン、ポリサルファイドなどが用いられる。

【００３３】これらの高分子材料を加熱すると、フロロ
カーボン及びポリイミドを除けば、おおむね１００℃以
上２００℃以下で軟化し、空気中で２００℃以上４００
℃以下で酸化的に分解する。

【００３４】またこれらの高分子材料のコーティング方
法としては、高分子前駆体もしくは高分子溶液を用い
る、圧縮化液体スプレー、エアレススプレー、蒸気スプ
レー、浸し塗り、刷毛塗り、ローラー塗装、含浸、回転
塗布、ＬＢ法など、高分子粉体を水などに分散して用い
るディスパーションコーティング、または高分子粉体を
用いる溶射スプレー、流動浸漬、静電粉体塗装などが使
用可能である。

【００３５】また、所望の部分を被覆するための、パタ
ーンを形成する方法としては、感光性樹脂を用いてパタ
ーニングを行うか、シルクスクリーン印刷による方法が
好ましい。その他の被覆材としては、グラファイト、ガ
ラスなどを利用できる。このうち感光性ガラスを用いる
ことにより、パターン形成を行うことができる。

【００３６】次に、第３の工程により、第２工程で被覆
材８で被覆された領域以外の部分の有機金属化合物薄膜
７を除去し、有機金属化合物薄膜のパターニングを行な
う。（図１（ｄ）参照） 有機金属化合物を除去する方法は、例えば加熱処理して
有機金属化合物を蒸発させる方法、真空中で処理して有
機金属化合物を蒸発させる方法などが挙げられる。

【００３７】図１（ｄ）は加熱処理する方法を示し、ヒ
ーター電源１３に接続しているヒーター１２により絶縁
性基板１を加熱すると、被覆材８により被覆されている
部分以外の有機金属化合物薄膜７は昇華して基板から脱
離し、その大部分が絶縁性基板１の上方に置かれたガラ
ス板１０上に析出物１１となって堆積するため、回収し
て再利用することができる。

【００３８】被覆材で被覆された領域以外の部分の有機
金属化合物の加熱による除去は、有機金属化合物の昇華
温度以上、分解温度未満に加熱するのが好ましい。この
工程では、従来の薄膜のパターニングと異なり、パター
ニングにより除去された有機金属化合物は回収され再利
用できるので、材料の利用効率が高い利点を有する。

【００３９】次に、第４の工程により、加熱焼成して第
３工程で残った前記有機金属化合物７を分解して金属微
粒子もしくは金属酸化物微粒子からなる薄膜１４を生成
する。（図１（ｅ）参照）

【００４０】加熱焼成の条件は、前記有機金属化合物が
完全に分解するものであることが好ましい。

【００４１】この工程では、有機金属化合物薄膜７は被
覆材８で被覆され保護されているために、加熱焼成によ
り、従来のように有機金属化合物薄膜が直接加熱される
ことがないので、有機金属の揮発が防止され、形成され
る電子放出部形成用薄膜に取り込まれる金属の量の変動
が少なく、その電気抵抗値のばらつきは少なくなる。

【００４２】次に、第５の工程により、金属微粒子もし
くは金属酸化物微粒子からなる薄膜１４を通電処理して
電子放出部３を形成する。（図１（ｆ）参照）この工程
は、フォーミングと呼ばれる通電処理を素子電極５、６
間に電圧を不図示の電源により印加して施すことによ
り、薄膜１４の部位に局所的に破壊、変形もしくは変質
した構造の変化した電子放出部３が形成される。

【００４３】以上の本発明の方法を用いれば、先に述べ
た問題点である電子放出部形成用薄膜の電気抵抗の変動
を抑えることができるとともに、電子放出部形成用薄膜
の製法が簡略化されるため、表示品位が高く、安価な電
子源及び画像形成装置が提供することができる。さらに
電子放出部形成用薄膜の材料の多くを回収し再利用する
ことが可能であり、材料の利用効率を上げることができ
る。

【００４４】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。

【００４５】実施例１ 本発明の電子放出素子の製造方法の実施例を図１に沿っ
て詳細に説明する。

【００４６】絶縁性基板１としては石英基板を用いる。
基板は洗剤、純水および有機溶剤により十分に洗浄す
る。フォトリソグラフィー技術により該絶縁性基板１の
面上にレジストマスクを作製し、その後真空蒸着法によ
り素子電極材を全面に形成する。その後、リフトオフ法
により素子電極５、６を形成する。（図１（ａ）参照）

【００４７】次に、素子電極５、６を形成した基板上に
有機金属化合物溶液を用いて有機金属化合物薄膜７を形
成する（図１（ｂ）参照）。有機金属化合物溶液として
は、有機パラジウム溶液を用いた。この溶液は、有機金
属化合物が、中心金属がパラジウムである酢酸金属塩と
アミンとからなる錯体であり、該有機金属化合物を酢酸
ブチル溶媒に溶解したものを主成分としている。有機金
属化合物溶液の塗布はスピナ塗布法を用いた。

【００４８】その後、有機金属化合物薄膜７の電子放出
部が形成される領域を、所望のパターンが得られるよう
な、所望の形状の被覆材８のニッケル板（厚さ０．０３
ｍｍ）による被覆を行う（図１（ｃ）参照）。

【００４９】続いて、ヒーター１２により１１０℃に加
熱し、３０分間保持する。この工程によりニッケルによ
り被覆されている部分以外の有機金属化合物薄膜は昇華
して基板から脱離し、その大部分が、基板の直上に置か
れたガラス板１０上に析出物１１となって堆積する（図
１（ｄ）参照）。

【００５０】ガラス板１０上の析出物１１は酢酸ブチル
に溶解させて容易に回収することができる。分析の結
果、この析出物は前記有機金属化合物と同一の物質であ
ることが確認されており、再利用することが可能であ
る。

【００５１】続いて、ヒーター１２により、３００℃に
加熱、１０分間焼成を行う（図１（ｅ）参照）。この
時、有機金属化合物薄膜７は、熱分解され金属薄膜とな
る。本実施例ではＰｄ膜が形成される。

【００５２】次に被覆材（ニッケル板）を取り除く。本
実施例では塩酸により溶解させて取り除いた。続いて、
ヒーター１２により、再度３００℃、１０分間の焼成を
行う（図１（ｅ）参照）。この結果、金属薄膜は酸化さ
れ、金属酸化物薄膜１４となる。本実施例ではＰｄＯ膜
が形成される（図１（ｅ）参照）。

【００５３】次に、フォーミングと呼ばれる通電処理を
素子電極５、６間に電圧を不図示の電源により印加し施
すと、ＰｄＯ膜の部位に構造の変化した電子放出部３が
形成される。（図１（ｆ）参照）

【００５４】本発明の電子放出素子の製造方法における
工程が、従来の工程に比べ異なっているのは、図１
（ｅ）に示された有機金属化合物薄膜７の焼成工程の
際、有機金属薄膜が被覆材によって被覆されているこ
と、および焼成工程に先だって、有機金属化合物薄膜７
がパターニングされることである（図１（ｃ），（ｄ）
参照）。

【００５５】本実施例において、有機金属化合物薄膜７
のパターニングは、使用した有機金属錯体の昇華性を利
用している。使用した有機金属錯体の融点は約１２０
℃、熱分解温度は約１８０℃である。本実施例では、融
解が起こらず、昇華速度が十分に大きくなる温度として
１１０℃を選びヒーター１２を制御した。

【００５６】なお、本発明における有機金属化合物の材
料は前記の構造に限るものではない。すなわち、有機錯
体の中心金属および配位子などの構造は任意に設計でき
る。構造を変えれば昇華温度も変わり、それに合わせて
基板温度を設定すればよい。

【００５７】以上のようにして製造された表面伝導型電
子放出素子の特性を、図３に示されるような装置によっ
て測定した。図中、３１は本表面伝導型電子放出素子に
電圧を印加するための電源、３０は本表面伝導型電子放
出素子に流れる電流を測定するための電流計、３４は本
表面伝導型電子放出素子より放出される電子−ｅを測定
するためのアノード電極、３３はアノード電極３４に電
圧を印加するための高圧電源、３２は放出電流Ｉｅを測
定するための電流計である。

【００５８】電源３１により本表面伝導型電子放出素子
に電圧Ｖｆを印加して当該素子から電子を放出せしめ、
電流計３０により、本表面伝導型電子放出素子に流れる
電流Ｉｆを測定し、電流計３２により、放出電流Ｉｅを
測定した。なお、電源３３に印加する電圧Ｖａは適当な
電圧でよいが、本測定では１０００Ｖの固定電圧とし
た。また、本測定は１×１０^-5ｔｏｒｒ以上の真空下で
行った。

【００５９】図５に、本実施例における素子のＩ−Ｖ特
性と放出電流Ｉｅの特性を示す。素子電圧Ｖｆをあげる
と、ある電圧Ｖｅより電子が放出しはじめ放出電流Ｉｅ
が測定される。

【００６０】本実施例における製造方法を経た電子放出
素子は、数回の作製に対して、良好な電子放出特性を示
した。従来の製造方法により作成された多数の電子放出
素子における素子抵抗の変動幅が約３０％であったのに
対して、本実施例における製造方法を経た多数の素子に
おける抵抗の変動幅は１０％以下となった。

【００６１】実施例２ 図２は本発明の電子放出素子の製造方法の第２の実施例
を示す説明図である。本実施例は有機金属化合物薄膜７
を昇華、回収する別の方法を用いた例であり、その他の
工程は実施例１で示した方法と同じである。

【００６２】絶縁性基板１上の有機金属化合物薄膜７の
上をニッケルで被覆した後、基板を真空槽１５に入れ、
室温で１×１０^-5Ｔｏｒｒの圧力下に３０分間置く。こ
の工程により被覆材８により被覆されている部分以外の
有機金属化合物薄膜は昇華して基板から脱離し、その大
部分が基板の直上に置かれたガラス板１０上に昇華析出
する。以降の工程は実施例１で示したものと同じであ
る。本実施例では、実施例１と同じ効果が得られた。

【００６３】実施例３ 図１を用いて第３の実施例について説明する。本実施例
では被覆材８として高分子材料を用いる（図１（ｃ）参
照）。

【００６４】有機金属化合物薄膜７の電子放出部が形成
される領域を、所望のパターンに従って、シルクスクリ
ーン印刷によってエポキシ樹脂の塗布を行った（図１
（ｃ）参照）。

【００６５】続いて、ヒーター１２により１１０℃に加
熱し３０分間保持する。この工程により、前記エポキシ
樹脂によって被覆されている部分以外の有機金属化合物
は昇華して基板から脱離し、その大部分が、基板の直上
に置かれたガラス板１０上に析出物１１となって堆積す
る（図１（ｄ）参照）。この析出物の回収の工程は実施
例１で示した方法と同じである。

【００６６】続いて、ヒーター１２により３００℃に加
熱、１０分間の焼成を行う（図１（ｅ）参照）。この
時、エポキシ樹脂が熱分解されると同時に、有機金属化
合物薄膜も熱分解され、引き続いて酸化され、金属酸化
物薄膜１４となる。本実施例ではＰｄＯ膜が形成される
（図１（ｅ）参照）。以降の工程は実施例１で示したも
のと同じである。本実施例では実施例１と同じ効果が得
られた。

【００６７】実施例４ 次に、本発明の製造方法を用いた、表示装置等の画像形
成装置の製造方法について図６および図７に基づいて説
明する。

【００６８】上述の実施例１と同様に、図１の製造工程
にて得られた、Ｘ方向配線１０５及びＹ方向配線１０６
に結線された複数のフォーミング処理のされていない電
子放出素子１０４を、基板１０１上に配置した電子源基
板をリアプレート１０２上に固定した後、基板１０１の
５ｍｍ上方に、フェースプレート１１０（ガラス基板１
０７の内面に蛍光膜１０８とメタルバック１０９が形成
されて構成される）を支持枠１０３を介し配置し、フェ
ーストプレート１１０、支持枠１０３、リアプレート１
０２の接合部にフッリトガラスを塗布し、大気中あるい
は窒素雰囲気中で４００℃ないし５００℃で１０分以上
焼成することで封着した（図６参照）。

【００６９】また、リアプレート１０２への基板１０１
の固定もフリットガラスで行なった。図６において、１
０４は電子放出素子、１０５，１０６はそれぞれＸ方向
及びＹ方向の配線である。

【００７０】蛍光膜１０８は、モノクロームの場合は蛍
光体のみから成るが、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
リクスなどと呼ばれる黒色導電材１１２と蛍光体１１３
とで構成される。（図７参照）本実施例では蛍光体はス
トライプ形状を採用し、先にブラックストライプを形成
し、その間隙部に各色蛍光体を塗布し、蛍光膜１０８を
作製した。

【００７１】ブラックストライプの材料として通常良く
用いられている黒鉛を主成分とする材料を用いた。ガラ
ス基板１０７に蛍光体を塗布する方法はスラリー法を用
いた。また、蛍光膜１０８の内面側には通常メタルバッ
ク１０９が設けられる。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、Ａ１を真空蒸着するこ
とで作製した。

【００７２】フェースプレート１１０には、更に蛍光膜
１０８の導電性を高めるため、蛍光膜１０８の外面側に
透明電極（不図示）が設けられる場合もあるが、本実施
例では、メタルバックのみで十分な導電性が得られたの
で省略した。

【００７３】前述の封着を行う際、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なくてはいけないた
め、十分な位置合わせを行った。

【００７４】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管（図示せず）を通じ真空ポンプにて排気
し、十分な真空度に達した後、容器外端子Ｄｏｘｌない
しＤｏｘｍとＤｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ電子放出素
子１０４の電極５，６間に電圧を印加し、電子放出部形
成用薄膜２を通電処理（フォーミング処理）することに
より電子放出部３を作成した。フォーミング処理の電圧
波形を図４に示す。

【００７５】図４中、Ｔ₁ 及びＴ₂ は電圧波形のパルス
幅とパルス間隔であり、本実施例ではＴ₁ を１ミリ秒、
Ｔ₂ を１０ミリ秒とし、三角波の波高値（フォーミング
時のピーク電圧）は５Ｖとし、フォーミング処理は約１
×１０^-6ｔｏｒｒの真空雰囲気下で６０秒間行った。

【００７６】次に１０^-6ｔｏｒｒ程度の真空度で、不図
示の排気管をガスバーナーで熱することで溶着し外囲器
１１１の封止を行った。最後に封止後の真空度を維持す
るために、ゲッター処理を行った。これは、封止を行う
直前に、高周波加熱等の加熱法により、画像形成装置内
の所定の位置（不図示）に配置されたゲッターを加熱
し、蒸着膜を形成処理した。ゲッターはＢａ等を主成分
とした。

【００７７】以上のように完成した本発明の画像表示装
置において、各電子放出素子には、容器外端子Ｄｏｘｌ
ないしＤｏｘｍ、ＤｏｙｌないしＤｏｙｎを通じ、走査
信号及び変調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ
印加することにより、電子放出させ、高圧端子Ｈｖを通
じ、メタルバック１０９に数ｋＶ以上の高圧を印加し、
電子ビームを加速し、蛍光膜１０８に衝突させ、励起・
発光させることで画像を表示した。

【００７８】また、上述の工程で作製した平面型表面伝
導型電子放出素子の特性を把握するために、同時に図９
に示した平面型表面伝導型電子放出素子のＬ1 、Ｗ等の
ものと同様にした標準的な比較サンプルを作製し、その
電子放出特性の測定を上述の図３の測定評価装置を用い
て行った。

【００７９】なお、比較サンプルの測定条件は、アノー
ド電極と電子放出素子間の距離を４ｍｍ、アノード電極
の電位を１ｋＶ、電子放出特性測定時の真空装置内の真
空度を１×１０^-6ｔｏｒｒとした。

【００８０】比較サンプルの電極５及び６の間に素子電
圧を印加し、その時に流れる素子電流Ｉｆ及び放出電流
Ｉｅを測定したところ、図５に示したような電流−電圧
特性が得られた。

【００８１】本素子では、素子電圧７．５Ｖ程度から急
激に放出電流Ｉｅが増加し、素子電圧１４Ｖでは素子電
流Ｉｆが２．１ｍＡ、放出電流Ｉｅが１．０μＡとな
り、電子放出効率η＝Ｉｅ／Ｉｆ（％）は０．０５％で
あった。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子放出
素子の製造方法によれば、先に述べた問題点である電子
放出部形成用薄膜の電気抵抗の変動を抑えることができ
るとともに、電子放出部形成用薄膜の製法が簡略化され
るため、表示品位が高く、安価な電子源及び画像形成装
置が提供できる。

【００８３】さらに、電子放出部形成用薄膜の材料の多
くを回収し再利用することが可能であり、電子放出部形
成用薄膜の材料である有機金属化合物の必要量が少な
く、コストの低減が可能となり、生産上に有利となる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子放出素子の製造方法の一実施態様
を示す工程図である。

【図２】本発明の実施例２の電子放出素子の製造方法を
示す説明図である。

【図３】電子放出素子の電子放出特性を測定するための
測定評価装置の概略構成図である。

【図４】電子放出素子の通電処理の電圧波形を示す図で
ある。

【図５】電子放出素子の基本的な特性を示す図である。

【図６】本発明の製造方法を用いた画像形成装置の製造
方法を示す説明図である。

【図７】蛍光膜の黒色導電材のパタ−ンを示す説明図で
ある。

【図８】従来の表面伝導型電子放出素子を示す構成図で
ある。

【図９】従来の表面伝導型電子放出素子を示す構成図で
ある。

【図１０】従来の表面伝導型電子放出素子の製造方法を
示す工程図である。

【符号の説明】

１ 絶縁性基板 ２ 電子放出部形成用薄膜 ３ 電子放出部 ４ 電子放出部を含む薄膜 ５，６ 素子電極 ７ 有機金属化合物薄膜 ８ 被覆材 １０ ガラス板 １１ 析出物 １２ ヒーター １３ ヒーター電源 １４ 金属微粒子もしくは金属酸化物微粒子からなる薄
膜 １５ 真空槽 ３０，３２ 電流計 ３１ 電源 ３３ 高圧電源 ３４ アノード電極 １０２ リアプレート １０３ 支持枠 １０４ 電子放出素子 １０５ Ｘ方向配線 １０６ Ｙ方向配線 １０７ ガラス基板 １０８ 蛍光膜 １０９ メタルバック １１０ フェースプレート １１１ 外囲器 １１２ 黒色導電材 １１３ 蛍光体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 9/02

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性基板上の対向する電極間に、電子
   放出部を含む薄膜を有する電子放出素子の製造方法にお
   いて、前記電子放出部が形成される薄膜を形成する工程
   が、 （１）基板上に揮発性を有する有機金属化合物を塗布し
   て薄膜を形成する工程、 （２）該有機金属化合物薄膜の電子放出部が形成される
   領域を被覆材で被覆する工程、 （３）該被覆材で被覆された領域以外の部分の有機金属
   化合物を除去する工程、 （４）該被覆材で被覆された有機金属化合物を加熱焼成
   して薄膜を生成する工程、 （５）次いで通電処理して薄膜に電子放出部を形成する
   工程とを有することを特徴とする電子放出素子の製造方
   法。
2. 【請求項２】 前記工程（４）における加熱焼成により
   前記被覆材及び前記有機金属化合物の双方が分解するこ
   とを特徴とする請求項１記載の電子放出素子の製造方
   法。
3. 【請求項３】 前記工程（４）の後に前記被覆材の除去
   をエッチングにより行うことを特徴とする請求項１記載
   の電子放出素子の製造方法。
4. 【請求項４】 前記工程（３）の被覆材で被覆された領
   域以外の部分の有機金属化合物の除去を、有機金属化合
   物の昇華温度以上、分解温度未満に加熱することによっ
   て行う請求項１記載の電子放出素子の製造方法。
5. 【請求項５】 前記工程（３）で除去された有機金属化
   合物を回収する工程を含む請求項１記載の電子放出素子
   の製造方法。
6. 【請求項６】 前記有機金属化合物が、酢酸金属塩ある
   いはハロゲン化金属塩とアミンとからなる金属錯体であ
   る請求項１乃至５のいずれかの項記載の電子放出素子の
   製造方法。
7. 【請求項７】 前記金属錯体がＰｄを中心とする有機Ｐ
   ｄ錯体である請求項６記載の電子放出素子の製造方法。
8. 【請求項８】 前記工程（３）の被覆材で被覆された領
   域以外の部分の有機金属化合物の除去を、大気圧よりも
   低い圧力下に放置することによって行う請求項１記載の
   電子放出素子の製造方法。
9. 【請求項９】 前記有機金属化合物がＰｄを中心とする
   有機Ｐｄ錯体である請求項８記載の電子放出素子の製造
   方法。
10. 【請求項１０】 複数の電子放出素子と蛍光膜とを有す
    る画像形成装置の製造方法において、前記電子放出素子
    が、請求項１乃至９のいずれかの項記載の方法にて製造
    されることを特徴とする画像形成装置の製造方法。