JP3169926B2

JP3169926B2 - 電子源の製造方法

Info

Publication number: JP3169926B2
Application number: JP02993099A
Authority: JP
Inventors: 誠治三島; 和宏三道; 和也重岡; 光利長谷川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-02-13
Filing date: 1999-02-08
Publication date: 2001-05-28
Anticipated expiration: 2019-02-08
Also published as: JP2000251665A; DE69934340D1; KR19990072696A; EP0936652A1; EP0936652B1; KR100345623B1; US6579139B1; DE69934340T2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電子放出素
子を備えた電子源の製造方法に関わる。

【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．Ｄｏｒａｎ“ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏ
ｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙ
ｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）あるいは、Ｃ．Ａ．Ｓ
ｐｉｎｄｔ“ＰｈｙｓｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓ
ｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈｍｏｌｙｂｄｅ
ｎｉｕｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４
７，５２４８（１９７６）等に開示されたものが知られ
ている。

【０００３】ＭｌＭ型ではＣ．Ａ．Ｍｅａｄ，“Ｏｐｅ
ｒａｔｉｏｎｏｆＴｕｎｎｅｌ−Ｅｍｉｓｓｉｏｎ
Ｄｅｖｉｃｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３
２，６４６（１９６１）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。

【０００５】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ＳｎＯ₂ 薄膜を用いた
もの、Ａｕ薄膜によるもの［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：Ｔｈ
ｉｎＳｏｌｉｄＦｉ１ｍｓ，９，３１７（１９７
２）］、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈ
ａｒｔｗｅ１１ａｎｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：ＩＥ
ＥＥＴｒａｎｓ．ＥＤＣｏｎｆ．，５１９（１９７
５）］、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．ハートウェルの素子構成を図１７
に模式的に示す。同図において１は基板、２および３は
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。尚、図中の素子電極間隔Ｌは
０．５〜１ｍｍ、Ｗ’は０．ｌｍｍで設定されている。
なお、電子放出部５の位置および形状は、不確定なため
模式的に表わしてある。

【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４を予め通電
フォーミングと呼ばれる通電処理によって電子放出部５
を形成するのが一般的であった。即ち、通電フォーミン
グとは通電により電子放出部を形成するものであり、例
えば前記導電性薄膜４両端に直流電圧あるいは非常にゆ
っくりとした昇電圧を印加通電、例えば１Ｖ／分程度を
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５
を形成することである。尚、電子放出部５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、上述導電性薄膜４に電圧を印加し、素子
に電流を流すことにより上述の電子放出部５より電子を
放出せしめるものである。

【０００８】上述の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。そこでこの特徴を生か
せるような色々な応用が研究されている。例えば、荷電
ビーム源、画像表示装置等の表示装置があげられる。

【０００９】図１８は、特開平２−５６８２２号公報に
開示されている電子放出素子の構成を示す。同図におい
て１は基板、２および３は素子電極、４は導電性薄膜、
５は電子放出部である。この電子放出素子基板の製造方
法としては、様々な方法があるが、例えば基板１に一般
的な真空蒸着技術や、フォトリソグラフィ技術により素
子電極２、３を形成する。次いで導電性薄膜４は分散塗
布法によって形成する。その後、素子電極２、３に電圧
を印加し通電処理を施すことによって電子放出部５を形
成する。

【００１０】また、従来、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、並列に表面伝導型電子放
出素子を配列し、個々の表面伝導型電子放出素子の両端
（両素子電極）を配線（共通配線とも呼ぶ）にて夫々結
線した行を多数行配列（梯子型配置とも呼ぶ）した電子
源が挙げられる（例えば、特開昭６４−３１３３２号公
報、特開平１−２８３７４９号公報、同２−２５７５５
２号公報）。

【００１１】また、特に表示装置においては、液晶を用
いた表示装置と同様の平板型表示装置とすることが可能
で、しかもバックライトが不要な自発光型の表示装置と
して、表面伝導型電子放出素子を多数配置した電子源
と、この電子源からの電子線の照射により可視光を発光
する蛍光体とを組み合わせた表示装置が提案されている
（アメリカ特許第５０６６８８３号明細書）。

【００１２】また、本出願人は、表面伝導型電子放出素
子の製造方法において、大面積に有利な製造方法とし
て、真空を用いたスパッタ法や蒸着法によらず導電性膜
を形成する方法を提案している。その一例は、有機金属
含有溶液をスピンナーによって基体上に塗布後、所望の
形状にパターニングし、有機金属を熱分解し導電性膜を
得る電子放出素子の製造方法である。さらに、特開平８
−１７１８５０号公報においては、前記導電性膜を所望
の形状にパターニングする工程において、フォトリソグ
ラフィ法を用いず、バブルジェット法やピエゾジェット
法等のインクジェット法によって、基体上に、有機金属
含有溶液の液滴を付与し、所望の形状の導電性膜を形成
する製造方法を提案している。

【００１３】特開平８−１７１８５０号公報等に記載の
従来のインクジェット方式では、基板を作成する際にお
のおのの配線、絶縁層、素子電極が設計値どおりに作製
することができた場合電子放出部を形成する位置は電子
源基板上における基準位置に対して決められた周期で配
置されていることになり、液滴を設計値通りに一定周期
にて吐出させることによって容易に電子源基板８１上に
付与することができる。しかし、実際には基板内及び基
板間についてスクリーン印刷で作製された配線の幅、位
置、絶縁層の幅、位置等がばらつくことが有るため、設
計値通りに液滴を付与すると絶縁層や配線に液滴がふ
れ、液滴が吸い込まれてしまったりして電子源が形成さ
れず、それが欠陥となり本来の電子源基板として十分機
能しなくなる場合があった。

【００１４】

【発明が解決しようとしている課題】本発明の目的は、
膜の形成において、精度よく、また効率よく行える膜の
形成方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では、電子放出部を有する導電性膜を一対の
素子電極間に有する電子放出素子を基板上に複数備える
電子源の製造方法において、基板上に複数の素子電極対
を形成するステップと、前記基板上の構造物の配置状態
を検出するステップと、前記検出した結果に基づいて前
記導電性膜の材料を付与する位置に関する位置情報を、
導電性膜を形成する複数の素子電極対それぞれの素子電
極間の位置について、その設計値と前記検出結果に基づ
く実測値との比較から、算出するステップと、前記位置
情報を算出した後、前記位置情報に基づいて、前記複数
の素子電極間に前記導電性膜の材料をインクジェット装
置により液滴の状態で付与するステップとを有すること
を特徴とする。この方法により、導電性膜の形成を効率
よく行うことができる。

【００１６】また、この発明は、前記導電性膜が表面伝
導型電子放出素子を構成する導電性膜の材料であるとき
に好適に用いることができる。

【００１７】

【００１８】また、基板上の構造物の配置状態の検出
は、基板の画像情報に基づいて行われる。より具体的に
はＣＣＤカメラ等の画像入力手段を用いて検出すること
ができる。

【００１９】また、検出される構造物は、基板上の素子
電極である事ができる。例えば、該素子電極が導電性膜
と電気的に接続されるものである時に好適に用いる事が
できる。

【００２０】

【００２１】

【００２２】また、前記構造物は、導電性膜が電気的に
接続される共通配線、もしくは該共通配線に付随する部
材の配置状態の検出であったりする。共通配線もしくは
その付随物の配置状態を検出して、その結果に基づい
て、該共通配線に接続されることになる複数の導電性膜
の材料を付与する位置に関する位置情報を算出すること
により、該共通配線に接続されることになる複数の導電
性膜のそれぞれが付与される位置に関する状況を全て検
出しなくても、必要な位置情報を得ることができる。ま
た、ここで言う共通配線に付随する部材とは、例えば共
通配線の複数を互いに絶縁する絶縁部材である事ができ
る。

【００２３】また、前記基板は絶縁性を有するものであ
ったりする。また、前記位置情報の算出は、前記材料が
付与されるべき位置に関する情報の算出を含むものであ
ったりする。

【００２４】また、前記複数の位置それぞれについての
位置情報の算出は、該複数の位置の数よりも少ない数の
位置に関する基板の状態の検出結果から、前記複数の位
置それぞれについての位置情報を算出するステップを含
むものであったりする。例えば、基板の状態を検出して
いない位置に関する位置情報を、他の位置に関する検出
結果に基づいて算出する構成を取ることが出来る。

【００２５】また、前記位置情報の算出は、前記材料が
付与される位置を制御する制御値を補正する補正値の算
出を含むものであったりする。ここで、該制御値とは前
記基板と前記材料を付与する付与部との相対位置を制御
するための制御値であったりする。また、該補正値は、
前記材料が付与されるべき位置と前記補正がなされなか
ったときに材料が付与される位置とのずれを補正するた
めの補正値であったりする。

【００２６】また、前記材料は有機金属の溶液であった
りする。また、前記材料はインクジェット装置により付
与される構成を取りうる。ここで、インクジェット装置
としては、熱エネルギーにより液体を出力するもの、た
とえば熱エネルギーにより液体に気泡を発生させ、この
気泡の生成に基づいて液体を出力するものであったり、
力学的エネルギーにより液体を出力するもの、たとえば
ピエゾ素子を使って液体を出力するものであったりす
る。また、前記複数の位置への前記材料の付与は順次行
われる構成を取りうる。また、前記複数の位置への前記
材料の付与は同一の付与部、例えば単一のノズルから行
われる構成を取りうる。

【００２７】また、前記複数の位置への前記材料の付与
は複数の付与部、例えば複数個のノズルを用いて行われ
る構成を取りうる。

【００２８】また、前記複数の位置への前記材料の付与
は、付与部と基板との相対位置を変化させて順次行われ
る構成を取りうる。

【００２９】また、前記複数の位置への前記材料の付与
は、前記複数の位置のうちの一部である複数の位置毎に
順次行われる構成を取りうる。

【００３０】また、前記複数の位置は、列もしくは行状
に並ぶものが好適である。ここで、前記列もしくは行を
複数有する物である時に特に好適に本発明を用いること
ができる。

【００３１】また更に、付与された材料を焼成するステ
ップを有しており、該焼成により前記導電性膜を安定な
物とする構成を取ってもよい。

【００３２】

【００３３】

【００３４】また、前記導電性膜それぞれの少なくとも
一部に電子放出部を設けるステップを更に有したりす
る。

【００３５】上に述べた電子源の製造方法に関わる発明
においては、更に、前記電子放出部を設けるステップ
が、前記導電性膜に通電するステップを有するものであ
ったりする。また、前記電子放出素子が表面伝導型電子
放出素子であったりする。

【００３６】

【実施例】実施例１以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
平面型表面伝導型電子放出素子について図９で説明す
る。図９は、本発明の一実施例に係わる平面型表面伝導
型電子放出素子の基本的な構成を示す模式的平面図、Ａ
−Ａ’断面図である。図９において１は基板、２と３は
素子電極、４は導電性薄膜、５は電子放出部である。

【００３７】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、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。

【００３８】対向する素子電極２、３の材料としては、
一般的な導電材料を用いられ、例えばＮｉ、Ｃｒ、Ａ
ｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属
或は合金、Ｐｄ、Ａｓ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ₂ 、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、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。

【００３９】素子電極２、３間の間隔Ｌは好ましくは数
百Åないし百μｍである。また素子電極２、３間に印加
する電圧は低い方が望ましく再現良く作成することが要
求されるため、好ましい素子電極間隔Ｌは数μｍないし
数十μｍである。素子電極２、３の長さＷ１は電極の抵
抗値および電子放出特性から、数μｍないし数百μｍで
あり、また素子電極２、３の膜厚ｄは、数百Åないし数
μｍが好ましい。さらに好ましくは素子電極の形状、間
隔は導電性薄膜４の膜厚分布によって適宜設定される。

【００４０】電子放出部を含む部位である導電性薄膜４
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
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。そのシート抵抗値
は、１０² 〜１０⁷ Ω／□である。

【００４１】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、ＰｄＯ、Ｓ
ｎＯ₂、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、ＰｂＯ、Ｓｂ₂ Ｏ₃ 等の酸化物、
ＨｆＢ₂ 、ＺｒＢ₂ 、ＬａＢ₆、ＣｅＢ₆ 、ＹＢ₄ 、Ｇ
ｄＢ₄ 等の硼化物、ＴｉＣ、ΖｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、
ＳｉＣ、ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ、ΖｒＮ、ＨｆＮ等の
窒化物、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体、カーボン等があげられ
る。

【００４２】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（島状も含む）の膜を指して
おり、微粒子の粒径は、数Åから数千Åであり、好まし
くは１０Åから２００Åである。

【００４３】以下、本発明の一実施形態に係る表面伝導
型電子放出素子の導電性薄膜形成方法を述べる。図１、
２は導電性薄膜形成用溶液の液滴付与位置の補正に用い
る装置の概略図、図３は吐出ヘッドユニットの概略構成
図である。図１、２、３において、２、３は素子電極、
６は吐出ヘッドユニット、７はＣＣＤカメラ、８はイン
クジェットヘッド、９は液滴、１４は画像処理装置、８
１は電子源基板（配線や絶縁層等は不図示）、１２はヘ
ッドアライメント微動機構、１５はＸＹ方向走査機構
（不図示）を具備したステージ、１６は位置検出機構
（ステージ位置の検出をレーザ変位計等を用いて行な
う）、１７はヘッドアライメント微動機構を制御する位
置補正制御機構、１８はインクジェット制御・駆動機
構、１９は制御コンピュータ、２８は補正行列テーブル
である。

【００４４】吐出ヘッドユニット６としては、任意の液
滴を形成できる装置であればどのような装置でもかまわ
ないが、特に十数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装置がよい。インクジ
ェット方式には、熱エネルギーを利用して溶液に気泡を
発生させ、この気泡の生成に基づいて溶液を吐出する方
式（バブルジェット方式）や、力学的エネルギーを利用
して溶液を吐出する方式（ピエゾジェット方式）が含ま
れる。

【００４５】また、液滴９の材料としては、液滴が形成
できる状態であればどのような状態でもかまわないが、
水、溶剤等に前述の金属等を分散、溶解した、溶液、有
機金属溶液等を用いることができる。たとえば、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取
ると、酢酸パラジウム−エタノールアミン錯体（ＰＡ−
ＭＥ）、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
錯体を含んだ水溶液等が挙げられる。こうした液滴９を
インクジェットヘッド８により素子電極２、３上の所望
の位置に付与するが、本発明においては、配線、絶縁
層、素子電極が形成された基板の設計値からのずれに対
する補正を加えている。補正の方法を図２０に示したフ
ローチャートにしたがって説明する。１．ＣＣＤカメラ
７で取り込んだ画像を画像処理装置１４を用いて液滴を
付与すべき領域のパターンの重心位置を求める。２．Ｘ
Ｙ方向走査機構を具備したステージ１５の位置を検出す
る位置検出機構１６よりの位置情報と、上記液滴付与パ
ターンの重心位置情報とをあわせて、装置上でのパター
ンの重心位置を求めて、その位置をもとに塗布目標位置
（実測値）の検出を制御用コンピュータ１９で行う。次
に、塗布目標位置の実測値と設計値を比較して、制御用
コンピュータ１９で補正行列テーブル２８を作成する
（図１）。３．その後、補正行列テーブル２８にしたが
って基板に対してインクジェットヘッド８を相対移動
し、所望の位置に液滴９を電子源基板８１上の素子電極
間に付与する。この際、補正行列テーブル２８に基づい
た位置補正は、制御用コンピュータ１９から補正行列テ
ーブル２８の値を位置補正制御機構１７に送り、へッド
アライメント微動機構１２を駆動してヘッドの位置を微
調節することで行なう（図２）。画像処理装置１４とし
ては、一定範囲の画像を二値化しその重心位置を求める
もの、一定範囲の画像を微分処理し、部材の輪郭を抽出
して所定位置を求めるもの、理想画像（本来の設計通り
にできた場合のパターン）とのパターンマッチングによ
り所定位置を求めるもの等で対応でき、それぞれ市販の
装置で実現可能である。

【００４６】また、素子電極間への液滴の塗布を行なう
前に、試し打ちを行ない（基板中の試し打ち可能なエリ
アもしくはステージ上基板外に設けられた試し打ち部を
使用して行なう）、インクジェットヘッド８の位置と基
板に対する液滴の吐出位置の関係を測定しておくことに
より、正確な液滴の付与がおこなえる。この後、電子源
基板８１を３００〜４００℃で焼成することによって導
電性薄膜４をそれぞれ形成する。

【００４７】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であり、通電フォーミング等により
形成される。また、亀裂内には数Åないし数百Åの粒径
の導電性微粒子が存在することもある。この導電性微粒
子は導電性薄膜４を構成する物質の少なくとも一部の元
素を含んでいる。また、電子放出部５およびその近傍の
導電性薄膜４は、炭素あるいは炭素化合物を有すること
もある。

【００４８】通電フォーミングは素子電極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、変形もしくは変質せしめ、構造を変化させた部位
を形成させるものである。この局所的に構造変化させた
部位を電子放出部５と呼ぶ。通電フォーミングの電圧波
形の例を図１０に示す。

【００４９】電圧波形は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
１０（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１０（ｂ））について説明す
る。

【００５０】図１０（ａ）におけるＴ１およびＴ２は電
圧波形のパルス幅とパルス間隔であり、Ｔ１をｌμ秒〜
１０ｍ秒、Ｔ２を１０μ秒〜１００ｍ秒とし、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
型電子放出素子形態に応じて適宜選択し、適当な真空
度、例えば１０^-5Ｔｏｒｒ程度の真空雰囲気下で、数秒
から数十分間電圧を印加する。なお、素子電極間に印加
する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。

【００５１】図１０（ｂ）におけるＴ１およびＴ２は、
図１０（ａ）と同様であり、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
程度づつ増加させ適当な真空雰囲気下で印加する。

【００５２】なお、この場合の通電フォーミング処理は
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、例えば０．１Ｖ程度の電圧で素子
電流を測定して抵抗値を求め、その抵抗値が例えば１Ｍ
Ω以上の抵抗を示した時に通電フォーミング終了とす
る。

【００５３】フォーミングを終えた素子には活性化工程
と呼ばれる処理を施す。活性化工程とは、この工程を施
すことにより、素子電流Ｉ_f 、放出電流Ｉ_e が著しく変
化する工程である。

【００５４】活性化工程は、有機物質のガスを含有する
雰囲気下で、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、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。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
出来る。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通電フォーミング工程で形
成した亀裂の内側にあらたに炭素あるいは炭素化合物か
らなる亀裂を形成する。

【００５５】活性化工程を経て得られた電子放出素子
は、安定化工程を行うことが好ましい。この工程は真空
容器内の有機物質を排気する工程である。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出来
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、１５０〜３００℃
で数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適宜選ばれる条件により行なう。真
空容器内の圧力は極力低下することが必要で、１〜３×
１０^-7Ｔｏｒｒ以下が好ましく、さらに１×１０^-8Ｔｏ
ｒｒ以下が特に好ましい。

【００５６】次に本発明の画像形成装置の製造方法につ
いて述べる。画像形成装置に用いられる電子源基板は複
数の表面伝導型電子放出素子を基板上に配列することに
より形成される。表面伝導型電子放出素子の配列の方式
には表面伝導型電子放出素子を並列に配置し、個々の素
子の両端を配線で接続するはしご型配置（以下、はしご
型配置電子源基板と呼ぶ）や、表面伝導型電子放出素子
の一対の素子電極にそれぞれＸ方向配線、Ｙ方向配線を
接続した単純マトリクス配置（以下、マトリクス型配置
電子源基板と呼ぶ）が挙げられる。なお、はしご型配置
電子源基板を有する画像形成装置には電子放出素子から
の電子の飛翔を制御する電極である制御電極（グリッド
電極）を必要とする。図８は、表面伝導型電子放出素子
を用いたマトリクス型配置電子源基板の一例を示す平面
図である。図８において、図１等と同じ数字は同じもの
を示し、８１は電子源基板、８２はＸ方向配線、８３は
Ｙ方向配線、８４は表面伝導型電子放出素子である。

【００５７】以下、本発明の製造方法によって得られる
電子源の構成について、図１１を用いて説明する。図１
１において、図８と同じ数字は同じものを示すものと
し、８５は結線である。

【００５８】図１１において電子源基板８１に用いる基
板は前述したガラス基板等であり、用途に応じて形状が
適宜設定される。ｍ本のＸ方向配線８２は、Ｄｘ１、Ｄ
ｘ２、．．Ｄｘｍからなり、Ｙ方向配線８３は、Ｄｙ
１、Ｄｙ２．．Ｄｙｎのｎ本の配線よりなる。

【００５９】配線は、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、また、多数の表面伝導型電子放出素子にほぼ均等な
電圧が供給されるように配線の材料、膜厚、配線幅が適
宜設計される。これらｍ本のＸ方向配線８２とｎ本のＹ
方向配線８３との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クス配線を構成する（ｍ、ｎは共に
正の整数）。

【００６０】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８２を形成した基板８１の
全面或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８３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８２とＹ
方向配線８３は、それぞれ外部端子として引き出され
る。

【００６１】さらに表面伝導型電子放出素子８４がｍ本
のＸ方向配線８２とｎ本のＹ方向配線８３と結線８５に
よって電気的に接続されている。

【００６２】配線８２と配線８３を構成する材料、結線
８５を構成する材料およ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、また夫々異なっていてもよい。これらの材料は、例
えば前述の素子電極の材料に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いうこともでき
る。

【００６３】表面伝導型電子放出素子は基板あるいは不
図示の層間絶縁層上のどちらに形成してもよい。また、
詳しくは後述するが、前記Ｘ方向配線８２には、Ｘ方向
に配列する表面伝導型電子放出素子８４の行を入力信号
に応じて走査するための不図示の走査信号印加手段と電
気的に接続されている。

【００６４】一方、Ｙ方向配線８３にはＹ方向に配列す
る表面伝導型電子放出素子８４の各列を入力信号に応じ
て、変調するための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。

【００６５】さらに表面伝導型電子放出素子の各素子に
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。上記
構成において、単純なマトリ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。

【００６６】次に以上のようにして作成した単純マトリ
クス配置の電子源を用いた画像形成装置について、図１
２と図１３及び図１４を用いて説明する。図１２は画像
形成装置の表示パネルの基本構成図であり、図１３は、
図１２の画像形成装置に使用される蛍光膜の模式図であ
る。図１４はＮＴＳＣ法のテレビ信号に応じて表示を行
なうための駆動回路のブロック図を示し、その駆動回路
を含む画像形成装置を表わす。図１２において８１は表
面伝導型電子放出素子を複数配した電子源基板、１２１
は電子源基板８１を固定したリアプレート、１２６はガ
ラス基板１２３の内面に蛍光膜１２４とメタルバック１
２５等が形成されたフェースプレートである。１２２は
支持枠であり、リアプレート１２１、支持枠１２２およ
びフェースプレート１２６をフリットガラス等を塗布
し、大気中あるいは窒素中で４００〜５００度で１０分
以上焼成することで封着して外囲器１２８を構成する。

【００６７】図１２において５は図１における電子放出
部に相当する。８２、８３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。外囲器１２８は、上述の如くフェースプレー
ト１２６、支持枠１２２、リアプレート１２１で構成さ
れる。リアプレート１２１は主に電源基板８１の強度を
補強する目的で設けられるため、電子源基板８１自体で
十分な強度を持つ場合は別体のリアプレート１２１は不
要であり、電子源基板８１に直接支持枠１２２を封着
し、フェースプレート１２６、支持枠１２２及び電子源
基板８１にて外囲器１２８を構成しても良い。またさら
には、フェースプレート１２６、リアプレート１２１間
に、スペーサー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１２８を
構成することもできる。図１３中、１３２は蛍光体であ
る。

【００６８】蛍光膜１２４（図１２）はモノクロームの
場合は蛍光体１３２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ってブラックス
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１３１と蛍光体１３２とで構成される。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１
３２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１２４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、光の透過及び反射が少ない
材料であればこれに限るものではない。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
澱法、印刷法等が用いられる。

【００６９】また蛍光膜１２４（図１２）の内面側には
通常メタルバック１２５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１２６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の蛍光体の保護等である。
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。

【００７０】フェースプレート１２６には、更に蛍光膜
１２４の導電性を高めるため蛍光膜１２４の外面側に透
明電極（不図示）を設けてもよい。前述の封着を行う
際、カラーの場合は各色蛍光体と表面伝導型電子放出素
子とを対応させなくてはならず十分な位置合わせを行な
う必要がある。

【００７１】外囲器１２８は不図示の排気管を通じ、１
０^-7Ｔｏｒｒ程度の真空度にされ、封止が行なわれる。
また外囲器１２８の封止後の真空度を維持するためにゲ
ッター処理を行なう場合もある。これは、外囲器１２８
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法により、外囲器１２８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、たとえば１×
１０^-5ないし１×１０^-7Ｔｏｒｒの真空度を維持するも
のである。なお、表面伝導型電子放出素子のフォーミン
グ以降の工程は適宜設定される。

【００７２】次に、単純マトリクス配置型基板を有する
電子源を用いて構成した画像形成装置に、ＮＴＳＣ法の
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
回路の概略構成を図１４のブロック図を用いて説明す
る。図１４において、１４１は画像表示パネル、１４２
は走査回路、１４３は制御回路、１４４はシフトレジス
タである。１４５はラインメモリ、１４６は同期信号分
離回路、１４７は変調信号発生器、ＶｘおよびＶａは直
流電圧源である。

【００７３】以下、各部の機能を説明する。まず表示パ
ネル１４１は、端子Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍおよび端子
Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎおよび高圧端子Ｈｖを介して外
部の電気回路と接続している。

【００７４】このうち端子Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍには
前記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。

【００７５】一方、端子Ｄｏｙ１ないし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為の変調信号
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。

【００７６】次に走査回路１４２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、Ｓ１ないし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０［Ｖ］（グランドレベル）のいずれか一方を選択
し、それを表示パネル１４１の端子ＤｏｘｌないしＤｏ
ｘｍ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１４３が出力する制御信
号Ｔｓｃａｎに基づいて動作するものであり、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。

【００７７】なお、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。

【００７８】制御回路１４３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な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。次に説明する同
期信号分離回路１４６より送られる同期信号Ｔｓｙｎｃ
に基づいて各部に対してＴｓｃａｎ、ＴｓｆｔおよびＴ
ｍｒｙの各制御信号を発生する。

【００７９】同期信号分離回路１４６は外部から入力さ
れるＮＴＳＣ法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周波数分離（フィルタ
ー）回路を用いれば構成できるものである。同期信号分
離回路１４６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信号と表わすが同信号はシフトレジスタ１
４４に入力される。

【００８０】シフトレジスタ１４４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１４３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１４
４のシフトク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（表面伝導
型電子放出素子Ｎｎ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
前記シフトレジスタ１４４より出力される。

【００８１】ラインメモリ１４５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１４３より送られる制御信号Ｔｍｒｙに従
って適宜ＩｄｌないしＩｄｎの内容を記憶する。記憶さ
れた内容はＩｄｌないしＩｄｎとして出力され変調信号
発生器１４７に入力される。

【００８２】変調信号発生器１４７は、前記画像データ
Ｉｄ１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ＤｏｙｌないしＤｏｙｎを通じて表
示パネル１４１内の表面伝導型電子放出素子に印加され
る。

【００８３】前述したように本発明に関わる表面伝導型
電子放出素子は放出電流Ｉ_e に対して以下の基本特性を
有している。即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
電流も変化してゆく。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Ｖｔ
ｈの値や印加電圧に対する放出電流の変化の度合が変わ
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。

【００８４】このことから、本素子にパルス状の電圧を
印加する場合、例えば電子放出閾値以下の電圧を印加し
ても電子放出は生じないが、電子放出閾値以上の電圧を
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を変化させる事により出力電
子ビームの強度を制御することが可能である。

【００８５】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
事が可能である。従って、入力信号に応じて、表面伝導
型電子放出素子を変調する方式としては、電圧変調方式
および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１４７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。

【００８６】またパルス幅変調方式を実施するには、変
調信号発生器１４７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も
のである。

【００８７】以上に説明した一連の動作により本発明の
画像表示装置は表示パネル１４１を用いてテレビジョン
の表示を行なうことができる。なお、上記説明中特に記
載しなかったがシフトレジスタ１４４やラインメモリ１
４５はデジタル信号式のものでもアナログ信号式のもの
でも差し支えなく、要は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なわれれば良い。

【００８８】デジタル信号式を用いる場合には同期信号
分離回路１４６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１４６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１４５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１４７に用いられる回路が若干
異なったものとなる。

【００８９】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１４７には、
例えば良く知られる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１４７は、例えば高速の発
振器および発振器の出力する波数を計数する計数器（カ
ウンタ）およ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。

【００９０】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１４７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
よく知られる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ま
で電圧増幅するための増幅器を付け加えてもよい。

【００９１】このような構成をとり得る本発明の画像表
示装置において、各表面伝導型電子放出素子に、容器外
端子ＤｏｘｌないしＤｏｘｍ、ＤｏｙｌないしＤｏｙｎ
を通じて、電圧を印加することにより電子放出させ、高
圧端子Ｈｖを通じて、メタルバック１２５、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
し、蛍光膜１２４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。

【００９２】以上述べた構成は、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、ＳＥＣＡＭ
方式などの諸方式でもよく、これよりも、多数の走査線
からなるＴＶ信号（例えば、ＭＵＳＥ法をはじめとする
高品位ＴＶ）方式でもよい。

【００９３】次に、はしご型配置の電子源及び画像形成
装置について図１５及び図１６を用いて説明する。図１
５は、はしご型配置の電子源の一例を示す模式図であ
る。図１５において、１５１は電子源基板、１５２は表
面伝導型電子放出素子、１５３のＤｘ１〜Ｄｘ１０は、
前記表面伝導型電子放出素子１５２に接続する共通配線
である。表面伝導型電子放出素子１５２は、基板１５１
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置したものが、はし
ご型電子源基板である。

【００９４】各素子行の共通配線間に適宜駆動電圧を印
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る素子行には、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を、Ｄ
ｘ２とＤｘ３、Ｄｘ４とＤｘ５のように互いに隣接する
配線同士を一本に接続して、同一配線とするようにして
も良い。

【００９５】図１６は、はしご型配置の電子源を備えた
画像形成装置の構造を示すための図である。１６６はグ
リッド電極、１６２は電子が通過するため空孔、１６３
はＤｏｘｌ，Ｄｏｘ２，．．．Ｄｏｘｍよりなる容器外
端子である。１６４は、グリッド電極１６６と接続され
たＧ１、Ｇ２、．．．．Ｇｎからなる容器外端子、１６
５は前述のように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。図１６においては、図１２、図１
３と同一の符号は同一の部材を示す。前述の単純マトリ
クス配置の画像形成装置（図１２）との違いは、電子源
基板８１とフェースプレート１２６の間にグリッド電極
１６６を備えているか否かである。

【００９６】グリッド電極１６６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１６２が設けられている。
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る。

【００９７】容器外端子１６３およびグリッド容器外端
子１６４は、不図示の制御回路と電気的に接続されてい
る。

【００９８】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。

【００９９】本発明の製造方法によって得られる画像形
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もできる。

【０１００】図１および２は、本実施例の特徴を最もよ
く表す図であり、本発明の一実施例に係る液滴付与位置
の補正を用いた液滴付与装置を示している。また、図３
は図１および２の吐出ヘッドユニット６を拡大して示し
た概略構成図である。以下、これらの装置構成及びこれ
らの装置を用いた電子源基板の作製方法について説明す
る。

【０１０１】まず図１において、１５は電子源基板を
Ｘ、Ｙ方向に移動させるＸＹ方向走査機構（不図示）を
具備したステージであり、その上に電子源基板８１が載
置してある。電子源基板上の表面伝導型電子放出素子
は、図８の物と同じ構成であり（ただし、Ｘ、Ｙ方向配
線は不図示）、単素子としては図９に示したのと同様、
基板１、素子電極２および３、導電性薄膜４によりなっ
ている。この電子源基板８１上方の、基板を観察できる
位置にＣＣＤカメラ７が設置されており、さらに液滴を
付与する吐出へッドユニット６が位置している。

【０１０２】本実施例においては、吐出ヘッドユニット
６は液滴付与装置に固定されており、電子源基板を、Ｘ
Ｙ方向走査機構を具備したステージ１５により任意の位
置に移動させることにより、吐出へッドユニット６と電
子源基板８１との相対移動が実現される。吐出へッドユ
ニット６（インクジェットヘッド８）の位置と基板に対
する液滴の吐出位置の関係は素子電極部への液滴付与前
にあらかじめ測定しておいた。ＣＣＤカメラ７から入力
された画像は画像処理装置１４に送られ、そこで画像処
理されることにより液滴９を塗布するのに最適な重心位
置を各素子について検出する事ができる。最適な位置を
検出する手法としてはいくつかあるが、本実施例におい
てはこの素子の素子電極２、３の画像を取り込んだ後、
画像のコントラストを二値化し、その二値化した特定コ
ントラスト部分の重心位置を算出することによって実現
した。その際二値化した画像の精度を増すために、二値
化した際に画像の膨張及び縮小、画像の埋め込み処理を
挿入してもよい。画像処理装置１４としては、上述した
処理が可能な（株）ファースト社製の汎用画像処理装置
ＣＳ−９０２を用いたが、所望の画像処理のできる装置
であれば何でもよい。

【０１０３】この装置によって得られた画像情報（重心
位置）と、ＸＹ方向走査機構を具備したステージ１５の
位置を検出する位置検出機構１６より得られた位置情報
をあわせることにより、ＸＹ方向走査機構を具備したス
テージ１５上にある電子源基板８１上の個々の素子の装
置上での重心位置情報を求めた。この情報は制御用コン
ピュータ１９に送られた。

【０１０４】次に図３により吐出ヘッドユニット６の構
成を説明する。電子源基板８１に液滴９を付与するイン
クジェットヘッド８は、ヘッドアライメント微動機構１
２を介して装置に接続されており、位置補正制御機構１
７を通じてその位置を精密に移動させることができるよ
うになっている。へッドアライメント微動機構１２は
Ｘ、Ｙ双方に駆動される圧電素子を用いて形成されてお
り、その両方向について精密な移動が可能となってい
る。

【０１０５】また、インクジェットヘッド８の駆動はイ
ンクジェットヘッド制御・駆動機構１８によって制御す
ることにより、任意のタイミングでインクジェットヘッ
ド８より液滴を吐出させることができ、インクジェット
ヘッド制御・駆動機構１８は制御用コンピュータ１９に
よってコントロールされている。なお、インクジェット
ヘッドとしてはピエゾジェット方式のものを用いた。

【０１０６】次に図４、５について説明する。図４は設
計値通りに形成された配線等と、設計値からのずれが生
じた配線等を示す平面図であり、図５は本実施例におけ
る処理画像、補正行列テーブルおよび電子源基板の概略
図である。

【０１０７】図４において、（ａ）は設計値どおりに形
成された素子電極及び配線であり、（ｃ）は設計値から
外れた状態で形成された、より実際に近い素子電極及び
配線である。

【０１０８】図５において２７は、画像処理によって得
られた液滴付与パターンの重心位置であり、２８は、位
置検出機構１６によって得られたステージの位置情報
と、ＣＣＤカメラ７によって得られた画像情報（重心位
置）とから算出した塗布目標位置（実測値）と、塗布目
標位置（設計値）とを制御用コンピュータ１９を用いて
比較して得られた補正行列テーブルであり、９は実際に
位置補正されて付与した液滴である。なお、図４および
５において４１は絶縁層である。

【０１０９】図１〜５および図９を用いて本装置を用い
た電子源基板の作製方法について説明する。絶縁基板１
として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。該基板上に真空
成膜技術およびフォトリソグラフィ技術を用いてＰｔか
らなる電極ギャップ間隔２０μｍの一対の素子電極を複
数個形成した。その後にスクリーン印刷法により、素子
電極に電圧を付加するためのＸ、Ｙ配線８２、８３及び
絶縁層４１を形成した。この配線の配置は、マトリクス
型配置とした。

【０１１０】この際、おのおのの素子が設計値どおりに
作製することができた場合（図４（ａ））、電子放出部
を形成する位置は電子源基板上における基準位置に対し
て決められた周期で配置されていることになり、基板を
移動させるＸＹ方向走査機構を具備したステージ１５を
一定スピードで走査し、それに同期したかたちでインク
ジェットヘッド制御・駆動機構１８によって液滴を一定
周期にて吐出させることによって容易に電子源基板８１
上に付与する事ができる（図４（ｂ））。しかし、実際
には基板内及び基板間についてスクリーン印刷で作製さ
れた配線、絶縁層の幅、位置はばらついており（図４
（ｃ））、本発明のような補正を行うことなく、前述と
同じ方法で設計値どおりに液滴９を付与すると、絶縁層
や配線に液滴がふれ、液滴が吸い込まれてしまったりし
て電子源が形成されず、それが欠陥となり本来の電子源
基板として十分機能しなかった（図４（ｄ））。

【０１１１】本発明は以上のような問題点を以下の手順
によって解決している。それを図５にしたがって説明す
る。また、図２０に一連の手順のフローチャートを示
す。１．図４（ｃ）同様、設計値からずれた形で作製された
電子源基板について、まずＣＣＤカメラ７によって基板
上の個々の素子の画像を取り込み、取り込まれた画像
に、画像処理装置１４によって基板上に露出している素
子電極部の画像を抽出する処理を施した。本実施例にお
いては得られた画像を二値化することによってかかる画
像抽出を実現した（図５（ａ））。

【０１１２】２．上記画像処理によって得られた液滴付
与パターンの重心位置２７と、位置検出機構１６によっ
て得られたステージ１５の位置情報とをもとに、制御用
コンピュータ１９を用いて塗布目標位置（実測値）を算
出した。さらに、この実測値と設計値を比較して、制御
用コンピュータ１９を用いて補正行列テーブル２８を作
成した（図５（ｂ））。

【０１１３】３．ＸＹ方向走査機構を具備したステージ
１５およびインクジェット制御・駆動機構１８を同期さ
せて走査し、液滴９を塗布する。その際、図５（ｂ）で
求めた補正行列テーブル２８の値を位置補正制御機構１
７に送り、へッドアライメント微動機構１２をそれにあ
わせて駆動させることにより、液滴９の塗布位置を制御
させることができ、個々の素子について最適な位置に導
電性薄膜が形成された。

【０１１４】このようにして導電性薄膜となる液滴を計
４回塗布した。液滴の原料溶液としては、酢酸パラジウ
ム−エタノール−アミン錯体０．２％、イソプロピルア
ルコール１５％エチレングリコール１％、ポリビニルア
ルコール０．０５％の水溶液を用いた。塗布後、塗布さ
れた液滴にさらに３５０℃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
らなる微粒子膜を形成し導電性薄膜４とした。

【０１１５】さらに素子電極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、導電性薄膜４に電子放出部５を形成し、引
き続き、活性化工程、安定化工程を行なって電子源基板
とした。

【０１１６】こうして作製された電子源基板を用いて、
図１２に示すようにフェースプレート１２６、支持枠１
２２、リアプレート１２１とで外枠器１２８を形成し、
封止を行って表示パネル、さらには図１４に示すような
ＮＴＳＣ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を有する画像形成装置を作製した。

【０１１７】本実施例の製造方法により以上の如く作製
した電子源基板は、基板内及び基板間についてスクリー
ン印刷で作製された配線、絶縁層の幅、位置のばらつき
があったにも関わらず、導電性薄膜が基板内で小さなば
らつきでかつ良好に形成され、配線、絶縁層の幅、位置
のばらつきが無かった場合と同程度の、素子特性のばら
つきの小さい、良好な画像形成装置を歩留まりよく得る
ことができた。

【０１１８】実施例２本発明の製造方法によって得られた電子源基板を有する
画像形成装置の製造方法について図６を用いて説明す
る。本実施例では、素子電極２・３を、素子電極を形成
する材料を含む液滴を基板上に付与することによって作
製した以外は、実施例１と同様に画像形成装置を製造し
た。

【０１１９】本実施例においては、素子電極作製にフォ
トリソグラフィ法を用いないので、より低コストな電子
源基板を提供することができる一方で、素子電極の位
置、形状が設計値とずれてしまうことで、導電性薄膜と
なる液滴がうまく付与できないという欠点を有していた
が、本発明による液滴付与装置を用いることにより、こ
のような基板上にでも導電性薄膜を所望の位置に付与す
ることができ、得られた電子源基板を用いて、実施例１
と同様の方法でフェースプレート１２６、支持枠１２
２、リアプレート１２１とで外枠器１２８を形成し、封
止を行って表示パネル、さらには図１４に示すようなＮ
ＴＳＣ方式のテレビ信号に基づきテレビジョン表示を行
うための駆動回路を有する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。本発明により、より低コストな画像形成装
置を得ることが可能となった。

【０１２０】実施例３液滴の付与パターンの重心位置を検出する際の画像処理
法を、図７（ａ）のようにある一方向での境界を検出す
るようにしたこと以外は、実施例１と同様な方法で電子
源基板および画像形成装置を製造した。

【０１２１】電子源基板上の導電性薄膜を付与する領域
の形状は長方形をなしている場合が多いので、Ｘ、Ｙ方
向のうち長辺となる方向については設計値を満たしてい
る場合が多い。そこで、本実施例においては、各素子の
画像を微分処理し、高い位置精度を要求される方向につ
いてその境界を求め、境界間の中心位置の位置情報をも
とに一方向のみの補正行列テーブル２８を作成している
（図７（ｂ））。その値をもとに本発明の実施例１と同
じ方法で導電性薄膜を所望の位置に付与することがで
き、得られた電子源基板を用いて、実施例１と同様の方
法でフェースプレート１２６、支持枠１２２、リアプレ
ート１２１とで外囲器１２８を形成し、封止を行って表
示パネル、さらには図１４に示すようなＮＴＳＣ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
回路を有する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。

【０１２２】本実施例によれば、補正行列テーブル２８
がＸ、Ｙのどちらか一方向のみで作成することができる
ので、補正行列テーブル作成時の時間の短縮及び装置全
体の簡略化を図ることができた。

【０１２３】実施例４液滴の付与パターンの重心位置を検出する際の画像処理
法として、絶縁層および配線の画像のみ抽出し、その設
計値からのずれ量を画像処理により検出することによ
り、補正行列テーブル２８を作成した。それ以外は、実
施例１と同様な方法で電子源基板および画像形成装置を
製造した。

【０１２４】実施例１で述べたように、本発明にて使用
している電子源基板の場合、素子電極２・３をフォトリ
ソグラフィ法ではじめに絶縁性基板に作製した後、フォ
トリソグラフィ法よりも精度の低いスクリーン印刷法に
より配線および絶縁層を形成している。そのため、素子
電極２・３が比較的設計値に近く作製されるのに対し、
配線８２、８３、絶縁層４１はその作製時の位置あわせ
のずれから全体的にＸ、Ｙ方向およびθ方向にシフトし
て作製されることが多い。

【０１２５】そこで、本実施例においては、電子源基板
上の配線８２、８３および絶縁層４１の画像をＣＣＤカ
メラ７で取り込み（図１９（ａ））、画像処理装置１４
によって液滴付与パターンの重心位置を求め、位置検出
機構１６によって得られたステージ１５の位置情報とこ
の重心位置をもとに制御用コンピュータ１９を用いて塗
布目標位置（実測値）を算出した。

【０１２６】この実測値と設計値を比較して、制御用コ
ンピュータ１９を用いてＸ、Ｙ、θ方向のずれを補正す
る補正行列テーブル２８を作成した（図１９（ｂ））。

【０１２７】その値をもとに本発明の実施例１と同じ方
法で導電性薄膜を所望の位置に付与することができ、得
られた電子源基板を用いて、実施例１と同様の方法でフ
ェースプレート１２６、支持枠１２２、リアプレート１
２１とで外枠器１２８を形成し、封止を行って表示パネ
ル、さらには図１４に示すようなＮＴＳＣ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
を有する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。

【０１２８】本実施例によれば、電子基板上のすべての
素子についてその画像を取り込む必要が無いので、補正
行列テーブル作成時の時間の短縮を大幅に図ることがで
きる。

【０１２９】以上説明したように、上記各実施例の電子
源基板製造方法によれば、スクリーン印刷によって形成
された配線の幅・位置、絶縁層の幅・位置が一定の周期
で形成されず、ばらつく場合でも、導電性薄膜形成用溶
液の液滴付与位置を補正して適宜付与できるため、配線
や絶縁層に液滴がふれることなく、導電性薄膜を安定的
かつ歩留まりよく形成できる。従って、低コストかつ容
易に大面積の電子源基板および画像形成装置を製造する
ことができる。

【０１３０】実施例５以下の実施例では、位置情報を補完する例を示す。工程−１基板８１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導電性材料を堆
積後、例えばフォトリソグラフィー技術を用いて基板８
１上に素子電極２、３及び配線８２、８３を形成する。

【０１３１】工程−２次に、吐出ベットユニット６から導電性膜形成材料を含
む溶液の液滴９を所定の位置に吐出して、素子電極２、
３間にこれらを連絡する導電性膜を形成する。その手順
を以下に説明する。

【０１３２】ＣＣＤカメラ７とそれに接続された画像処
理装置１４、およびＸＹ走査機構１５を用いて、特定位
置の素子における液滴を付与するに最適な位置の検出を
行う。検出を行なう素子の位置は、以下に説明するよう
に、基板上のその他の素子における最適な液滴付与位置
を求めるに十分な位置であれば何箇所でも良いし、任意
の位置で構わない。

【０１３３】ここでは代表的な手法として、基板の四隅
を占める４点と、その４点の中間点で構成される９点に
ついてその位置を求めている。このようにして求めた９
点の間にある素子における最適な液滴付与位置を、９点
間を適当な曲線で補完することによって求める。

【０１３４】補完時の曲線形状および補完に必要な位置
情報を求める素子の数については、基板ごとに適宜変更
することによって、より歩留まりを向上させることがで
きる。ここでは先に示した９点間を一次曲線（直線）で
補完することによって、その間にある素子の液滴付与位
置を求めている。

【０１３５】その後、求めた各素子での液滴付与位置に
従って基板に対して吐出ヘッドユニット６を相対移動し
たり、液滴付与のタイミングを補正することによって、
基板７１上の所望の位置に液滴９を付与する。

【０１３６】画像処理装置１４としては、一定範囲の画
像を二値化してその重心位置を求めるもの、一定範囲の
画像を微分処理し部材の輪郭を抽出して所定位置を求め
るもの、理想画像とのパターンマッチングにより所定位
置を求めるもの等で対応することができ、それぞれ市販
の装置で実現可能である。その後、基板８１を３００〜
４００℃に加熱し、液摘９を焼成することにより、導電
性膜４を形成する。

【０１３７】工程−３次に、通電フォーミング処理を施す。素子電極２、３間
に通電を行うと、導電性膜４の部位に電子放出部５が形
成される。

【０１３８】フォーミング工程においては、瞬間的に導
電性膜４の一部に局所的に熱エネルギーが集中し、その
部位に構造の変化した電子放出部５が形成される。

【０１３９】フォーミング処理以降の電気的処理は、例
えば図２１に示すように真空処理装置内で行うことがで
きる。この真空処理装置は測定評価装置としての機能を
も兼ね備えている。図２１において、図１に示した部位
と同じ部位には図１に付いた符号と同一の符号を付して
いる。

【０１４０】図２１において、５５は真空容器であり、
５６は排気ポンプである。真空容器５５内には電子放出
素子が配されている。また、５１は電子放出素子に素子
電圧Ｖ_f を印加するための電源、５０は素子電極２，３
間を流れる素子電流Ｉ_f を測定するための電流計、５４
は素子の電子放出部５より放出される放出電流Ｉ_e を捕
捉するためのアノード電極、５３はアノード電極５４に
電圧を印加するための高圧電源、５２は電子放出部５よ
り放出される放出電流Ｉ_e を測定するための電流計であ
る。一例として、アノード電極５４の電圧を１ｋＶ〜１
０ｋＶの範囲とし、アノード電極５４と電子放出素子と
の距離Ｈを２ｍｍ〜８ｍｍの範囲として測定を行うこと
ができる。

【０１４１】真空容器５５内には、不図示の真空計等の
真空雰囲気下での測定に必要な機器が設けられていて、
所望の真空雰囲気下での測定評価を行えるようになって
いる。

【０１４２】排気ポンプ５６は、ターボポンプ、ロータ
リーポンプ等からなる通常の高真空装置系と、イオンポ
ンプ等からなる超高真空装置系とにより構成されてい
る。ここに示した電子放出素子基板を配した真空処理装
置の全体は、不図示のヒーターにより加熱できる。

【０１４３】工程−４次に、フォーミングを終えた素子に活性化処理を施すこ
とが望ましい。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、素
子電極２，３間にパルスの印加を繰り返すことで行うこ
とができ、この処理により、素子電流Ｉ_f 、放出電流Ｉ
_e が、著しく変化するようになる。

【０１４４】活性化工程における有機物質のガスを含有
する雰囲気は、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他、オ
イルを使用しない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、前述の素子の形態、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。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Ｃ
_n Ｈ_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_n Ｈ_2n等の組成式で表される不飽和炭化水素、
べンゼン、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。

【０１４５】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Ｉ_f 、放出電流Ｉ_e が、著しく変化するように
なる。

【０１４６】炭素あるいは炭素化合物とは、例えばグラ
ファイト（いわゆるＨＯＰＧ、ＰＧ、ＧＣを包含するも
ので、ＨＯＰＧはほぼ完全なグラファイト結晶構造、Ｐ
Ｇは結晶粒が２０ｎｍ程度で結晶楕造がやや乱れたも
の、ＧＣは結晶粒が２ｎｍ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。）であり、
その膜厚は、５０ｎｍ以下の範囲とするのが好ましく、
３０ｎｍ以下の範囲とすることがより好ましい。活性化
工程の終了判定は、素子電流Ｉ_f と放出電流Ｉ_e を測定
しながら、適宣行うことができる。

【０１４７】こうして作成した電子放出素子は、フォー
ミング工程および活性化工程における真空度よりも高い
真空度の雰囲気下において動作駆動させるのが良い。ま
たさらに高い真空度の雰囲気下で、８０℃〜１５０℃の
加熱後動作駆動させることが望ましい。なお、フォーミ
ング工程および活性化工程における真空度よりも高い真
空度とは、例えば１．３×１０^-4Ｐａよりも高い真空度
であり、より好ましくは超高真空系であり、新たに炭素
あるいは炭素化合物が導電性膜上にほとんど堆積しない
真空度である。こうすることによって素子電流Ｉ_f およ
び放出電流Ｉ_eを安定化させることが可能になる。

【０１４８】上述した工程を経て得られた本発明に適用
される電子放出素子の基本特性について、図２２を参照
しなが説明する。図２２は、図２１に示した真空処理装
置を用いて測定された放出電流Ｉ_e 及び素子電流Ｉ_f
と、素子電圧Ｖ_f との関係を模式的に示した図である。
図２２においては、放出電流Ｉ_e が素子電流Ｉ_f に比べ
て著しく小さいので、任意単位で示している。尚、縦・
横軸ともリニアスケールである。図２２からも明らかな
ように、本発明に適用可能な電子放出素子は、放出電流
Ｉ_e に関しで次の３つの特徴的性質を有する。（ｉ）本
素子はある電圧（閾値電圧と呼ぶ；図２２中のＶ_th）以
上の素子電圧を印加すると急激に放出電流Ｉ_e が増加
し、一方、闇値電圧Ｖ_th以下では放出電流Ｉ_e が殆ど検
出されない。つまり、放出電流Ｉ_e に対する明確な閾値
電圧Ｖ_thを持った非線形素子である。（ｉｉ）放出電流
Ｉ_e が素子電圧Ｖ_f に単調増加依存するため、放出電流
Ｉ_eは素子電圧Ｖ_f で制御できる。（ｉｉｉ）アノード
電極５４（図２１参照）に捕捉される放出電荷は、素子
電圧Ｖ_f を印加する時間に依存する。つまり、アノード
電極５４に捕捉される電荷量は、素子電圧Ｖ_f を印加す
る時間により制御できる。

【０１４９】以上の説明より理解されるように、本発明
に適用される電子放出素子は、入力信号に応じて、電子
放出特性を容易に制御できることになる。この性質を利
用すると複数の電子放出素子を配して構成した電子源、
画像形成装置等、多方面への応用が可能となる。

【０１５０】図２２においては、素子電流Ｉ_f が素子電
圧Ｖ_f に対して単調増加する（ＭＩ特性）例を示した
が、素子電流Ｉ_f が素子電圧Ｖ_f に対して電圧制御型負
性抵抗特性（ＶＣＮＲ特性）を示す場合もある（不図
示）。これらの特性は、前述の工程を制御することで制
御できる。以下、順を追って本実施例を説明する。本実
施例では、吐出へッドユニット６は装置本体に固定され
ており、ＸＹ方向走査機構１５により基板８１を任意の
位置に移動させることにより、吐出ヘッドユニット６と
基板８１との相対移動が実現される。

【０１５１】ＣＣＤカメラ７から入力された画像は画像
処理装置１４に送られ、そこで画像処理することによ
り、指定された電子放出素子における液滴９を塗布する
に最適な位置を検出する事ができる。最適な位置を検出
する手法としては種々あるが、本実施例においては電子
放出素子の素子電極２、３の画像を取り込んだ後、画像
のコントラストを二値化し、その二値化した特定コント
ラスト部分の重心位置を算出することによって実現して
いる。その際、二値化した画像の精度を向上させるため
に、二値化した際に画像の拡張及び縮小、画像の埋込み
処理を挿入してもよい。

【０１５２】画像処理装置としては、（株）ファースト
社製の画像処理装置ＣＳ−９０２を用いているが、所望
の画像処理ができる装置であれば何でもよい。

【０１５３】この装置によって得られ画像情報と、ＸＹ
方向走査機構１５の位置を検出する位置検出機構１６と
をあわせることにより、ＸＹ方向走査機構１５上にある
基板８１における、ある指定された素子の位置情報を求
めることができる。この情報は制御用コンピュータ１９
に送られる。

【０１５４】次に、図２３ないし図２６を参照しつつ、
上記の装置を用いて実施される本実施例の電子源の製造
方法を説明する。図２３は素子電極２、３及び配線８
２、８３が設計値通りに形成された場合、図２４は素子
電極２、３及び配線８２、８３が設計値から外れた状態
で形成された場合（より実際に近い）を示しており、こ
れらに対して液滴を素子電極２、３上に付与する様子を
摸式的に示している。

【０１５５】図２５は本装置での液滴付与方法を示す摸
式図であり、（ａ）は画像計測によって読み込む特定位
置２７の素子について、液滴の最適な付与位置を示して
おり、（ｂ）は特定位置２７の素子の最適位置情報を基
に基板８１上にあるすべての素子における液滴付与位置
を求めるために作成されたトポロジ図である。また、図
２６に、図２５（ｂ）のトポロジ図を基に本実施例にお
いて付与された液滴を示している。

【０１５６】工程−ａ基板８１として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
上に真空成膜技術およびフォトリソグクフィ技術を用い
てＰｔからなる電極ギャップ間隔２０μｍの一対の素子
電極２、３を複数個形成した。その後、スクリーン印刷
法により、素子電極に電圧を付加するためのＸ方向配線
８２及びＹ方向配線８３及び絶縁層４１を形成した。こ
の配線としては、マトリクス配置のものを採用してい
る。

【０１５７】その際、各々の素子電極を設計値通りに作
製することができた場合（図２３（ａ））、電子放出部
を形成する位置は基板上における基準位置に対して決め
られた周期で配置されていることになり、基板を移動さ
せるＸＹ走査機構１５を一定スピードで走査し、それに
同期した形でインクジェットヘッド制御一駆動機構１８
によって液滴を一定周期にて吐出させることにより、容
易に基板８１上に付与することができる（図２３
（ｂ））。

【０１５８】しかし実際には、スクリーン印刷工程にお
いて３００℃を超える熱工程を余儀なくされるので、基
板全体が熱によって変形を起こすなどして、図２４
（ａ）に示すように基板の各場所について設計された形
状とは異なった形で作製される場合がほとんどである。
特に熱ひずみ量については、基板内および各基板間でそ
の量は異なっており、前述と同じ方法で設計値通りに液
滴９を付与すると絶縁層４１や配線８２、８３に液滴９
が触れ、液滴が吸い込まれてしまったりして所望の導電
性膜が形成されず、それが欠陥となり本来の電子源基板
として十分機能しなくなる（図２４（ｂ））。このよう
な方法での液滴付与工程における歩留りは、これまで１
０％以下であった。

【０１５９】工程−ｂ本実施例では、以上のような問題点を以下の手順１〜４
によって解決している。それを図２７のフローチャート
および図２５および図２６に基づいて説明する。

【０１６０】手順１図２４（ａ）に示したような設計値からずれた形で素子
電極等が作製された基板において、まず基板上の指定さ
れた座標に形成すべき電子放出素子について、導電性膜
を形成する液滴を付与する目標位置の絶対座標を求め
る。絶対座標を求める手法はいくつかあるが、ここでは
以下のようにしてそれを実現している。

【０１６１】まず、基板８１を載置しているステージ１
５を移動させ、指定された座標にある素子周辺をＣＣＤ
カメラ７によって観察する。その際、ステージ１５の絶
対位置とＣＣＤカメラ７の各画素との位置関係を明確に
しておく。

【０１６２】次に、ＣＣＤカメラ７によって取り込んだ
画像から、液滴を付与する目標位置の絶対座標を設定す
る。設定する手法としては、手動で目標位置となるＣ
ＣＤ上の画素座標を提示し、その座標とステージ１５の
位置から目標位置の絶対座標を算出する手法と、素子
周辺の画像を二値化処理することによって素子電極の部
位を抽出し、Ｘ方向についてはギャップ位置の中心を、
Ｙ方同については抽出した画像の中心をもって目標位置
とし、その画素座標を元に上記と同様にして目標位置
の絶対座標を算出する手法とがある。

【０１６３】手順２手順１に示した手法により、基板上の指定位置における
位置情報を算出する。手順１、２において位置情報を求
める電子放出素子の位置および数については、後述の方
法により他の電子放出素子の位置情報を求めるのに十分
な数を選択する必要がある。その数は多ければ多い程良
いが、位置情報を求める電子放出素子の数が不必要に多
いと工程時間が長くなり、コストの上昇にも繋がるの
で、本実施例では基板の４隅を占める４点と、その中間
の素子で構成される計９点について手順１、２を実行し
ている（図２５（ａ））。

【０１６４】手順３手順１、２で求めた位置情報について、隣接する素子間
を直線で連結したトポロジ図を作成する（図２５
（ｂ））。そして、基板上にあるその他の電子放出素子
が、そのトポロジ図によって表現される位置にあるもの
と仮定し、そのすべての電子放出素子の位置情報を求め
る。

【０１６５】手順４ＸＹ走査機構１５及びインクジェット制御・駆動機構１
８を同期させて走査し、液滴９を付与する（図２６）。
その際、手順３で求めた基板上の全素子の位置情報を位
置補正制御装置１７に送り、ヘッドアライメント微動機
構１２をそれにあわせて駆動させることにより、液滴９
の付与位置を制御することができ、個々の素子について
最適な位置に電子放出部形成用の導電性膜を形成するこ
とができる。

【０１６６】このようにして液滴を計４回付与し、さら
に３００℃で１０分間の加熱処理を行つて、膜厚１００
Åの酸化パラジウム（ＰｄＯ）微粒子からなる微粒子膜
を形成し、導電性膜４とした。

【０１６７】工程−ｃさらに素子電極２、３間に電圧を印加し、導電性膜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。こうして作製された電子源基板を用
いて、図１２に示すようにフェースプレート１２６、支
持枠１２２およびリアプレート１２１により外囲器１２
８を形成し、封止を行って表示パネル、さらには図１４
に示すようなＮＴＳＣ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を有する画像形成装置
を作製した。

【０１６８】本実施例の製造方法により以上の如く作製
した電子源は何ら問題のない良好な特性を示し、導電性
膜が基板内で均一かつ良好に実現された。また本発明に
より、それまで１０％に満たなかった歩留りが、上記９
点の位置情報およびその間を直線で連結するという非常
に短い工程の追加のみにより、フォトリソグラフィ法で
作成されたのと同程度の素子特性のばらつきの小さい、
良好な画像形成装置を歩留り良く得ることができた。

【０１６９】本実施例において、図２５（ｂ）に示すト
ポロジ図を求めるのに基板の四隅を含む９点を基準にし
ているが、その点数が多ければ多いほど実際の基板の変
形量を正確に表わすのは言うまでもない。本発明におけ
るトポロジ図を求める節点数は基板の変形状態に応じて
増減させており、本実施例の数に限られるものではな
く、実施時に自由に増減して良い。また、本実施例に示
した製造装置については、任意の個数に対応しうるよう
になっている。

【０１７０】実施例６実施例６に係る電子源を有する画像形成装置の製造方法
について、図２８および図２９を用いて説明する。

【０１７１】図２８は本装置での液滴付与方法を示す摸
式図であり、（ａ）は液滴付与装置を用いて形成された
素子電極の形態を示しており、（ｂ）は特定位置２７の
素子の最適位置情報を基に基板８１上にあるすべての素
子における液滴付与位置を求めるために作成されたトポ
ロジ図である。また、図２９は、図２８（ｂ）のトポロ
ジ図を基に本実施例において付与された液滴を示してい
る。

【０１７２】本実施例は、素子電極２、３を素子電極を
形成する材料を含む液滴を基板上に付与することによっ
て作製されていること以外は、実施例５と全く同様であ
る。本実施例においては、素子電極作製にフォトリソグ
ラフィー技術を用いないのでより低コストな電子源を提
供することができる一方で、素子電極の位置、形状が設
計値とずれてしまうことで、電子放出部形成用の導電性
膜となる液滴がうまく付与できないという欠点を有して
いたが、本発明における液滴付与装置を用いることによ
り、このような基板上にでも電子放出部形成用の導電性
膜となる液滴を所望の位置に付与することができる。

【０１７３】以上のようにして得られた電子源基板を用
いて、実施例５と同様の方法でフェースプレート、支持
枠及びリアプレートにより外囲器を形成し、封止を行っ
て表示パネル、さらには図１４に示すようなＮＴＳＣ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
駆動回路を有する画像形成装置を作製した。その結果、
実施例５と同様の良好な画像形成装置を得ることができ
た。本発明により、より低コストな画像形成装置を得る
ことが可能となつた。

【０１７４】実施例７実施例７に係る電子源を有する画像形成装置の製造方法
について、図３０を用いて説明する。図３０は、特定位
置２７の素子の最適位置情報を基に電子源基板上にある
すべての素子における液滴付与位置を求めるために作成
されたトポロジ図である。

【０１７５】本実施例は、電子源基板上の液滴付与位置
を求めるトポロジ図を基板の４隅の位置情報と、その間
を二次曲線で連結することによって求めている以外は、
実施例５と全く同様である。

【０１７６】このように基板の変形が多次の曲線でより
有効に表現されている場合は、トポロジ図における各節
点の連結方法は必ずしも直線で表現されるものではな
く、本実施例のように多次曲線で表現したほうが実際の
基板の変形量を正確に表わす場合が少なくない。本実施
例はこの連結を二次曲線で表現することにより、事前に
画像処理によって求める特定の電子放出素子における液
滴塗布位置を求める点数を減らし、工程の短縮化を図っ
ている。

【０１７７】このようにトポロジ図の作成方法について
は、配線等の作製手法が変更されるたびに吟味し、それ
によって更なる歩留りの向上、素子特性の均一化を実現
することができた。

【０１７８】実施例８実施例８に係る電子源を有する画像形成装置の製造方法
について、図３１乃至図３３を用いて説明する。本実施
例は、実施５の手法を用い、複数個の液滴を同時に付与
することによって、工程時間の短縮を図っている。

【０１７９】図３２は、実施例８において用いられる作
製装置の構成図である。以下、この装置構成および当該
装置を用いた電子源基板の作製方法について説明する。
図３２の装置は実施例５とほぼ同じ構成をしており、複
数個の液滴を同時に付与することができるように、複数
個の吐出ヘッドユニット６（図中では二個）を備えてい
る。また、吐出ヘツドユニット６は、図３３に示すよう
に複数個のノズルを有しており、インクジェットヘッド
制御・駆動装置１８は吐出へッドユニット６内の複数の
ノズルから液滴を吐出できるよう設計されている。

【０１８０】本装置についても実施例５と同様な手法に
より、液滴の付与位置を補正することができる。ただ
し、一つの吐出ヘッドユニット６について複数のノズル
を同時に使用したり、同時に複数個のヘッドユニットを
使用しているので、前述の実施例５に示した手法のみで
は適正な位置に液滴を付与することはできない。

【０１８１】そこで、以下に示す手法により同時に付与
する液滴の塗布位置を求め、補正を加えることにより、
この問題点を解決している。ａ）吐出ヘッドユニット６の中の複数のノズルについ
て、素子の配列されているピッチと同じ、もしくは整数
倍の距離になるようなノズルの組み合わせを選択し、液
滴付与に用いるノズルとする。

【０１８２】本実施例においては、ノズル２０のピッチ
ｄと設計上の素子のピッチが同じ距離になるようにヘッ
ドユニットを設計しており、また、一つのヘッドユニッ
トについて、４個のノズルを使用している (図３３参
照)。ｂ）選択されたノズルについて、電子源基板の画像エリ
ア外の部位に液滴を付与する。ｃ）上記ｂ）で塗布された液滴の着弾位置を計測する。
理想的には液滴はノズルのピッチ（＝電子放出素子のピ
ッチ）と同間隔で、かつ同軸上に形成されるはずである
が、実際には吐出ヘッドユニットの作製誤差、ノズル間
の吐出特性のばらつきにより、それとは離れた位置に着
弾される（図３１参照）。そこで、４つのノズルについ
て理想位置からの、ずれ量を測定しその平均を求める。ｄ）実施例５と同様な手法にて基板の変形量を求め、補
正に必要なトポロジ図を作成する。ｅ）上記ｄ）で求めたトポロジ図を基に、補正を加えな
がら選択した複数のノズル、複数のヘッドから同時に液
滴を付与することによって基板上に電子放出部形成用の
導電性膜を形成する。このとき、上記ｂ）で求めた平均
の着弾位置のずれを補正量に加えることにより、同時に
付与される液滴を基板の目標位置に平均的に付与させる
ことができる。

【０１８３】以上の手法により、基板上に同時に複数個
の液滴を付与することができるので、工程時間を大幅に
短縮することができる。

【０１８４】本実施例においては使用する吐出ヘッドユ
ニットの数を２個、吐出へッドユニット内にて使用する
ノズル数を４個としたが、これらの数はこれに限るもの
ではない。ただし、上記ａ）、ｂ）で求める平均の着弾
位置からのずれ量を、電子源基板作製時の作製許容範囲
内に収めることが必要なのは言うまでもない。

【０１８５】以上説明したように、本発明によれば、フ
ォトリソグラフィー技術を用いておらず、液滴付与によ
り導電性膜を安定的かつ歩留り良く形成しているので、
従来の製造方法と比較して工程数を減少させて製造コス
トの低減を図ることができ、低コストかつ容易に多数の
電子放出素子を配列形成した大面積化を達成しうる電子
源を提供することができる。

【０１８６】また、かかる電子源を用いた画像形成装置
においては、輝点ずれ及び輝度のバラツキの少ない高品
位な画像形成装置、例えばカラーフラットテレビが実現
される。

【０１８７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、膜もしくは導電性膜を精度よく、また歩留りよく、
また効率良く形成することができる。また、電子源を精
度よく、また歩留りよく、また、効率良く製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液滴付与位置の補正に用いる装置の概略図で
ある。

【図２】液滴付与位置の補正に用いる装置の概略図で
ある。

【図３】吐出ヘッドユニットの概略構成図である。

【図４】設計値通りに形成された配線等と、設計値か
らのずれが生じた配線等を示す平面図である。

【図５】実施例１の処理画像、補正行列テーブルおよ
び電子源基板の概略図である。

【図６】実施例２の補正行列テーブルおよび電子源基
板の概略図である。

【図７】実施例３の処理画像、補正行列テーブルおよ
び電子源基板の概略図である。

【図８】マトリクス型配置の電子源基板の模式図であ
る。

【図９】本発明で形成される表面伝導型電子放出素子
の構成を示す模式的平面および断面図である。

【図１０】フォーミング工程で印加する駆動パルスの
例を示す図である。

【図１１】マトリクス型配置の電子源を表す別の模式
図である。

【図１２】マトリクス型配置の電子源を用いた画像形
成装置の概略構成図である。

【図１３】蛍光膜のパターン図である。

【図１４】画像形成装置にＮＴＳＣ方式のテレビ信号
に応じて表示を行なうための駆動回路の一例を示すブロ
ック図である。

【図１５】はしご型配置の電子源基板を表す模式図で
ある。

【図１６】はしご型配置の電子源を用いた画像形成装
置の概略構成図である。

【図１７】従来の電子放出素子の模式的平面図であ
る。

【図１８】従来の他の電子放出素子の模式的斜視図で
ある。

【図１９】実施例４の処理画像、補正行列テーブルお
よび電子源基板の概略図である。

【図２０】本発明の液滴の付与位置を補正する方法を
説明するための流れ図である。

【図２１】本発明に適用可能な電子放出素子の製造に
用いることのできる真空処理装置（測定評価装置）の一
例を示す概略構成図である。

【図２２】本発明に適用可能な電子放出素子の電子放
出特性を示す図である。

【図２３】実施例において、液滴を素子電極上に付与
する様子を示す模式図である。

【図２４】実施例において、液滴を素子電極上に付与
する様子を示す模式図である。

【図２５】実施例における液滴付与方法を示す模式図
である。

【図２６】実施例において付与された液滴を示す模式
図である。

【図２７】実施例における導電性膜の形成手順を示す
図である。

【図２８】実施例における液滴付与方法を示す模式図
である

【図２９】実施例において付与された液滴を示す模式
図である。

【図３０】実施例における液滴付与方法を説明するた
めのトポロジ図である。

【図３１】実施例における液滴付与位置の補正を説明
するための図である。

【図３２】実施例において電子源の作製に用いられる
液滴付与装置の構成図である。

【図３３】実施例における液滴付与装置の吐出ヘッド
ユニットの構成図である。

【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：吐出ヘッドユニット、７：ＣＣＤカメ
ラ、８：インクジェットヘッド、９：液滴、１２：へッ
ドアライメント微動機構、１４：画像処理装置、１５：
ＸＹ方向走査機構（不図示）を具備したステージ、１
６：位置検出機構、１７：位置補正制御機構、１８：イ
ンクジェット制御・駆動機構、１９：制御コンピュー
タ、２０：ノズル、２７：特定位置、２８：補正行列テ
ーブル、４１：絶縁層、５０：Ｉ_f 測定用電流計、５
１：印加電源、５２：Ｉ_e 測定用電流計、５３：高圧電
源、５４：アノード電極、５５：真空容器、５６：排気
ポンプ、８１：電子源基板、８２：Ｘ方向配線、８３：
Ｙ方向配線、８４：表面伝導型電子放出素子、８５：結
線、１２１：リアプレート、１２２：支持枠、１２３：
ガラス基板、１２４：蛍光膜、１２５：メタルバック、
１２６：フェースプレート、１２７：高圧端子、１２
８：外囲器、１３１：黒色導電材、１３２：蛍光体、１
４１：表示パネル、１４２：走査回路、１４３：制御回
路、１４４：シフトレジスタ、１４５：ラインメモリ、
１４６：同期信号分離回路、１４７：変調信号発生器、
１５１，１６５：電子源基板、１５２，１６１：電子放
出素子、１５３：（Ｄｘ１〜Ｄｘ１０）電子放出素子を
配線するための共通配線、１６３：容器外端子、１６
４：グリッド電極と接続された容器外端子、１６６：グ
リッド電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長谷川光利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 (56)参考文献特開平９−213212（ＪＰ，Ａ) 特開平９−277571（ＪＰ，Ａ) 特開平４−67696（ＪＰ，Ａ) 特開平３−71690（ＪＰ，Ａ) 特開平９−33710（ＪＰ，Ａ) 特公平７−95263（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 9/02 B41J 2/07 H05K 3/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放出部を有する導電性膜を一対の素
子電極間に有する電子放出素子を基板上に複数備える電
子源の製造方法において、基板上に複数の素子電極対を
形成するステップと、前記基板上の構造物の配置状態を
検出するステップと、前記検出した結果に基づいて前記
導電性膜の材料を付与する位置に関する位置情報を、導
電性膜を形成する複数の素子電極対それぞれの素子電極
間の位置について、その設計値と前記検出結果に基づく
実測値との比較から、算出するステップと、前記位置情
報を算出した後、前記位置情報に基づいて、前記複数の
素子電極間に前記導電性膜の材料をインクジェット装置
により液滴の状態で付与するステップとを有することを
特徴とする電子源の製造方法。
【請求項２】前記基板上の構造物の配置状態の検出
は、基板の画像情報に基づいて行われる請求項１に記載
の電子源の製造方法。
【請求項３】前記構造物が、前記素子電極である請求
項１または２に記載の電子源の製造方法。
【請求項４】前記構造物は、複数の前記導電性膜が電
気的に接続される共通配線、もしくは該共通配線に付随
する部材である請求項１または２に記載の電子源の製造
方法。
【請求項５】前記共通配線に付随する部材は、前記共
通配線の複数を互いに絶縁する絶縁部材である請求項４
に記載の電子源の製造方法。
【請求項６】前記基板は絶縁性を有するものである請
求項１乃至５のいずれか１つに記載の電子源の製造方
法。
【請求項７】前記位置情報の算出は、前記材料が付与
されるべき位置に関する情報の算出を含む請求項１乃至
６のいずれか１つに記載の電子源の製造方法。
【請求項８】前記導電性膜を形成する複数の位置それ
ぞれについての位置情報の算出は、該複数の位置の数よ
りも少ない数の位置に関する基板上構造物の配置状態の
検出結果から、前記複数の位置それぞれについての位置
情報を算出するステップを含む請求項１乃至７のいずれ
か１つに記載の電子源の製造方法。
【請求項９】前記位置情報の算出は、前記材料が付与
される位置を制御する制御値を補正する補正値の算出を
含む請求項１乃至８のいずれか１つに記載の電子源の製
造方法。
【請求項１０】前記補正値は、前記材料が付与される
べき位置と前記補正がなされなかったときに材料が付与
される位置とのずれを補正するための補正値である請求
項９に記載の電子源の製造方法。
【請求項１１】前記材料は有機金属の溶液である請求
項１乃至１０のいずれか１つに記載の電子源の製造方
法。
【請求項１２】前記導電性膜を形成する複数の位置へ
の前記材料の付与は順次行われる請求項１乃至１１のい
ずれか１つに記載の電子源の製造方法。
【請求項１３】前記導電性膜を形成する複数の位置へ
の前記材料の付与は同一の付与部により行われる請求項
１乃至１２のいずれか１つに記載の電子源の製造方法。
【請求項１４】前記導電性膜を形成する複数の位置へ
の前記材料の付与は複数の付与部により行われる請求項
１乃至１２のいずれか１つに記載の電子源の製造方法。
【請求項１５】前記導電性膜を形成する複数の位置へ
の前記材料の付与は、付与部と基板との相対位置を変化
させて順次行われる請求項１乃至１４のいずれか１つに
記載の電子源の製造方法。
【請求項１６】前記導電性膜を形成する複数の位置へ
の前記材料の付与は、前記複数の位置のうちの一部をな
す複数の位置毎に順次行われる請求項１乃至１５のいず
れか１つに記載の電子源の製造方法。
【請求項１７】前記導電性膜を形成する複数の位置
は、列もしくは行状に並ぶ請求項１乃至１６のいずれか
１つに記載の電子源の製造方法。
【請求項１８】前記列もしくは行を複数有するものを
用いる請求項１７に記載の電子源の製造方法。
【請求項１９】前記付与された材料を焼成するステッ
プを更に有する請求項１乃至１８のいずれか１つに記載
の電子源の製造方法。
【請求項２０】前記導電性膜それぞれの少なくとも一
部に前記電子放出部を設けるステップを更に有する請求
項１乃至１９のいずれか１つに記載の電子源の製造方
法。
【請求項２１】前記電子放出部を設けるステップが、
前記導電性膜に通電するステップを有する請求項２０に
記載の電子源の製造方法。
【請求項２２】前記電子放出素子が表面伝導型電子放
出素子である請求項１乃至２１のいずれか１つに記載の
電子源の製造方法。