JP3215322B2

JP3215322B2 - 電子放出素子製造用の金属含有水溶液、それを用いた電子放出素子、電子源、表示素子および画像形成装置の製造方法

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Publication number: JP3215322B2
Application number: JP10480896A
Authority: JP
Inventors: 康子富田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-04-03
Filing date: 1996-04-03
Publication date: 2001-10-02
Anticipated expiration: 2016-04-03
Also published as: JPH09274851A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子製造
用の金属含有水溶液及びそれを用いた電子放出素子、電
子源、表示素子及び画像形成装置の製造方法に関する。
更に詳しくは、電子放出素子の電子放出膜の製造に好適
な金属含有水溶液、またインクジェット方式を利用して
形成した表面伝導型電子放出素子及びそれを用いた電子
源、表示素子、画像形成装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、冷陰極電子放出素子として表
面伝導型電子放出素子（以下、「ＳＣＥ素子］と略
す。）が知られている。ＳＣＥ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、電子放出が起こる現象を利用するものである。この
ＳＣＥ素子としては、エリンソン等によるＳｎＯ₂ 薄膜
を用いたもの［Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ、Ｒａｄｉｏ
Ｅｎｇ．ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．、１０、１２９０
（１９６５）］のほか、Ａｕ薄膜によるもの［Ｇ．Ｄｉ
ｔｔｍｅｒ：“ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ”、
９、３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜
によるもの［Ｍ．ＨａｒｔｗｅｌｌａｎｄＣ．Ｇ．Ｆ
ｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ＥＤＣｏｎ
ｆ．”、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（１
９８３）］等が報告されている。

【０００３】これらのＳＣＥ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１２に模式的に示
す。同図において１は絶縁性基板である。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３が形成される。尚、図
中の素子電極間隔Ｌは、０．５ｍｍ〜１ｍｍ、Ｗ’は、
０．１ｍｍで設定されている。

【０００４】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３
を形成するのが一般的であった。即ち、通電フォーミン
グとは前記導電性薄膜４両端に電極５、６を用いて直流
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。尚、電子放出部３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
３より電子を放出せしめるものである。

【０００５】電子放出部を含む薄膜は、絶縁性基板上に
導電性材料が堆積された導電性薄膜からなるものであっ
て、絶縁性基板上に導電性材料を蒸着、スパッタリング
等の堆積技術で直接形成することが知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
電子放出素子は、主に半導体プロセスに準じたフォトリ
ソグラフ技術を利用して製造されていたため、大面積基
板に素子を形成することが困難であるとともに、製造コ
ストが高いという問題があった。

【０００７】一方、大面積化や製造コスト削減のため
に、電子放出材料を含む金属含有液体の液滴をインクジ
ェット方式を利用して付与し、電子放出素子を作製する
提案もある（例えば、特開平６−３１３４３９、特開平
６−３１３４４０）。この場合には、液滴の金属含有液
体の結晶性が問題となり、液滴を付与する工程中にある
いは液滴を付与してから次の工程に移行する間に金属化
合物の結晶が析出するなどして導電性薄膜が著しく不均
一化し、均質な素子が形成できないといった不都合が生
じる場合もあった。

【０００８】従って、本発明の目的は、従来における導
電性薄膜製造工程を簡略化し、低コストの電子放出素
子、電子源、表示パネル、画像形成装置製造方法を提供
することにある。

【０００９】更に本発明の他の目的は、液滴を付与して
電子放出素子を作製する工程において金属化合物の結晶
が析出することのない均質な素子を製造するための金属
含有水溶液の提供、および均一な素子の製造方法を提供
することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
達成するために鋭意検討した結果、水溶性の金属化合物
とアミノアルコールを含有する水溶液を用いて電子放出
素子を作成した場合に特性的に均質で、かつ大面積基板
に素子を形成することができるとともに、製造コストを
下げることができる本発明を完成するに至った。

【００１１】すなわち本発明は電子放出素子製造用の金
属含有水溶液として、金属化合物とアミノアルコールを
含有することを特徴とする水溶液を用いるものである。

【００１２】また本発明は電子放出素子の製造方法とし
て、電子放出材料を含む金属含有水溶液を基板に部分的
に付与する工程と前記金属含有水溶液を付与された基板
を加熱焼成する工程とを経て電子放出部を形成する表面
伝導型電子放出素子の製造方法において、前記金属含有
水溶液に金属化合物とアミノアルコールを含有する水溶
液を用いることを特徴とする電子放出素子の製造方法で
ある。

【００１３】以下に、本発明の電子放出素子製造用の金
属含有水溶液について説明する。

【００１４】本発明で用いられる前記の金属化合物は水
溶性の金属化合物であって、金属のハロゲン化合物、硝
酸化合物、亜硝酸化合物、アンミン錯体、有機アミン錯
体等の金属塩あるいは金属錯体であって、特に有機金属
化合物が焼成の容易さから適当である。前記の有機金属
化合物の例としては金属の有機酸塩を挙げることがで
き、その有機酸として具体例を挙げるならば蟻酸、酢
酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、シュウ酸、マロン
酸、コハク酸等の炭素数１ないし４のカルボキシル基を
有する酸のいずれかを挙げることができる。特に本発明
では酢酸、プロピオン酸が好適に用いられる。炭素数５
以上の有機酸の金属塩では水への溶解度が低くなり、電
子放出素子の製造方法において基板に付与する溶液にお
ける金属の含有量が低くなるため好ましくない。

【００１５】前記金属含有水溶液の金属濃度範囲は、用
いる金属化合物の種類によって最適な範囲が多少異なる
が、一般には重量で０．１％以上、２％以下の範囲が適
当である。金属濃度が０．１％より低すぎる場合、基板
に所望の量の金属を付与するために多量の前記溶液の液
滴の付与が必要になり、その結果液滴付与に要する時間
が長くなるのみならず、基板上に無用に大きな液溜りを
生じてしまい所望の位置のみに金属を付与する目的が達
成できなくなる。逆に前記溶液の金属濃度が２％より高
すぎると、基板に付与された液滴が後の工程で乾燥ある
いは焼成される際に著しく不均一化し、その結果として
電子放出部の導電膜が不均一になり電子放出素子の特性
を悪化させる。

【００１６】本発明で用いられる前記有機金属化合物の
金属元素としては、白金、パラジウム、ルテニウム等の
白金族元素、金、銀、銅、クロム、タンタル、鉄、タン
グステン、鉛、亜鉛、スズ等を用いることができる。

【００１７】特に水に対する溶解性が良好で溶液が長期
にわたり保存可能な安定性を有し、基板に溶液を塗布し
乾燥した場合に塗膜内に結晶生成等の不均一化の起こり
がたく、焼成の容易な有機金属化合物として、金属のエ
タノールアミン・カルボン酸錯体を挙げることができ
る。具体的には、エタノールアミンと酢酸基とパラジウ
ムとからなる有機金属化合物が良好に用いられる。

【００１８】本発明で用いられる、電子放出部導電膜の
形成のために基板に付与される前記の金属含有水溶液
は、上述の金属化合物とアミノアルコールとを含有する
水溶液である。本発明者は均一な導電性薄膜から成る電
子放出素子を作製するため鋭意検討の結果、用いる金属
含有水溶液中にアミノアルコールを含有させることによ
り均一な導電性薄膜を形成できることを見出し、本発明
に至ったものである。特に、本発明で好適に用いられる
水溶性有機金属化合物が金属と有機酸基とヒドロキシア
ルキルアミンを含む金属含有水溶液の場合は、結晶が析
出しやすく不均一な膜を形成しやすい傾向にあるが、そ
のような場合でもアミノアルコールを含有させることに
より、結晶析出を防止して均一な素子を作製可能とな
る。このような効果は金属化合物を高濃度に含む水溶液
を使用する場合により顕著である。

【００１９】結晶析出を防止するための添加剤として
は、アミノアルコールの他にも保湿剤、結晶防止剤とし
てトリスヒドロキシメチルエタン、トリメチロールプロ
パン、ペンタエリスリトールなど、またグルコースやシ
ュークロースのような糖類、尿素などが知られている。
けれども、トリスヒドロキシメチルエタンやトリメチロ
ールプロパンのようにアミノ基を持たない場合は本発明
の目的とする結晶析出防止効果がみられない。また、グ
ルコースやシュークロースのような糖類の場合は結晶析
出は防止できるが、導電性薄膜が不均一化してしまう。
さらに、尿素の場合は本発明の金属含有水溶液を基盤に
付与する工程にバルブジェットプリンタヘッド等を用い
ると吐出性が不安定となり吐出量が大きくばらついた
り、吐出方向がずれたりして良好な導電性薄膜を作製す
ることができなくなってしまう。

【００２０】それに対して本発明のアミノアルコールを
含有する金属含有水溶液は、液滴を付与して電子放出素
子を作製する工程において金属化合物の結晶が析出する
ことがなく、またバルブジェットプリンタヘッド等での
吐出不安定も生じることなく、均質な導電性薄膜を作製
可能である。その理由は定かではないが、アミノアルコ
ールの高い吸湿性が水を主成分とする本発明の金属含有
水溶液の溶媒蒸発を抑制し、溶質である金属化合物が析
出するのを防止することに加えて、アミノアルコールの
アミノ基が有機金属錯体の配位子と交換したり配位子場
近傍へも影響して有機金属錯体の結晶析出を防止するも
のと推測される。

【００２１】本発明で使用するアミノアルコールとして
は特に限定されるものではないが、炭素原子を３個から
５個含む化合物が好適である。具体的には、アミノメチ
ルプロパノール、アミノメチルプロパンジオール、トリ
スヒドロキシメチルアミノメタン、１−アミノ−２−プ
ロパノール、３−アミノ−１−プロパノール、２−アミ
ノ−１−プロパノール、２−アミノ−１−ブタノール、
４−アミノ−１−ブタノール、アミノペンタノールおよ
びその異性体などが挙げられる。これらアミノアルコー
ルのなかでも本発明の目的を達するためにはトリスヒド
ロキシメチルアミノメタンが好ましい。

【００２２】本発明において前記アミノアルコールの含
有量は０．０１重量％から１０重量％が好適であり、よ
り好適には０．０５重量％から５重量％が望ましい。添
加量が０．０１重量％未満では金属化合物の結晶析出防
止効果が不十分であり、逆に１０重量％よりも多い添加
量では金属含有水溶液の粘度が増大し過ぎるなどの水溶
液物性の変化が大きくなり基板に水溶液を付与する工程
で不都合が生じてしまう。特に、水溶液の付与手段がイ
ンクジェット方式である場合はこの水溶液物性の変化が
水溶液吐出特性を大きく不安定化させてしまう原因とな
る場合がある。本発明で用いられる金属含有水溶液は、
部分エステル化ポリビニルアルコールを含有することが
好ましい。部分エステル化ポリビニルアルコールとは、
ビニルアルコール単位とビニルエステル単位とを含んで
なる高分子である。例えば通常に入手可能な「完全」加
水分解ポリビニルアルコールを各種のアシル化剤、すな
わち無水酢酸等のカルボン酸無水物や塩化アセチル等の
カルボン酸無水物により部分的にエステル化して得られ
る高分子は部分エステル化ポリビニルアルコールであ
る。また通常のポリビニルアルコールの製造工程すなわ
ちポリ酢酸ビニルの加水分解によるポリビニルアルコー
ルの製造において、ポリ酢酸ビニルの加水分解を反応途
中で停止し、完全に加水分解せずに得られるいわゆる部
分加水分解ポリビニルアルコールもまた部分エステル化
ポリビニルアルコールにあたる。入手の容易性とコスト
の面からは、この部分加水分解ポリビニルアルコールが
本発明に用いられる部分エステル化ポリビニルアルコー
ルとして最も有用である。

【００２３】前記の部分エステル化ポリビニルアルコー
ルのエステル化の程度は重要であり、好ましくは５モル
％以上２５モル％以下の範囲であり、より好ましくは８
モル％以上２２モル％以下の範囲である。なおここで言
うエステル化率とは、高分子の全ビニルアルコール繰り
返し単位数に対する結合したアシル基の数の割合のこと
で、これは元素分析や赤外吸収分析などの手段で定量す
ることができる。

【００２４】前記部分エステル化ポリビニルアルコール
の重合度は４００以上２０００以下が好ましい。この範
囲以下においては金属含有水溶液の塗膜が安定に形成さ
れ難い。またこの範囲以上においては金属含有水溶液の
溶液粘度が高くなり、塗布工程において使用に問題を生
じたり塗膜が厚くなる傾向がある。適当な厚さの電子放
出部導電膜の形成には重合度４５０以上１２００以下の
部分エステル化ポリビニルアルコールの使用が最も良好
である。

【００２５】本発明で用いる前記金属含有水溶液におけ
る前記の部分エステル化ポリビニルアルコールの濃度は
０．０１％以上０．５％以下が適当である。この濃度以
下においては前記高分子の添加の効果が十分認められな
い。一方、この濃度以上においては金属含有水溶液の粘
度の上昇により塗布工程に問題が生じたり、加熱焼成の
際に高分子成分の分解消失が完全に進まず、電子放出部
に有機成分が残留する結果になる場合がある。

【００２６】本発明で用いる前記金属含有水溶液は、水
溶性多価アルコールを含むことが望ましい。ここで言う
多価アルコールとは分子内に複数のアルコール性水酸基
を有する化合物のことである。特に炭素数２ないし４の
常温において水溶液の多価アルコール、具体的にはエチ
レングリコール、プロピレングリコール、１，３−プロ
パンジオール、３−メトキシ−１，２−プロパンジオー
ル、２−ヒドロキシメチル−１，３−プロパンジオー
ル、ジエチレングリコール、グリセリン、１，２，４−
プタントリオール等が本発明の金属含有水溶液への添加
に有用である。

【００２７】前記多価アルコールは、本発明で用いる前
記金属含有水溶液に５％以下、特に０．０５％ないし３
％の範囲で含有させることが望ましい。これより高濃度
では基板に塗布した金属含有水溶液の乾燥が遅くなり好
ましくない。

【００２８】また本発明で用いる前記金属含有水溶液
は、水溶性一価アルコールを含むことが望ましい。用い
ることのできる水溶性一価アルコールは、炭素原子数１
ないし４の常温で水溶液の水溶性一価アルコールで、具
体例としてはメタノール、エタノール、プロパノール、
２−ブタノール等をあげることができる。

【００２９】前記水溶性一価アルコールは、前記の金属
含有水溶液に対して３５重量％以下となるように加えら
れるべきで、これ以上の添加は前記の水溶性有機金属化
合物の溶解性を低下せしめたり、基板に部分的に塗布し
た場合に基板上で塗膜が広がってしまい所望の領域に限
って塗膜を形成することが困難になる場合がある。前記
金属含有水溶液を基板に部分的に塗布する場合には特に
好ましくは前記の水溶性一価アルコールを５ないし３５
重量％の範囲とすべきである。

【００３０】前記の金属含有水溶液を絶縁性基板上に塗
布して塗膜とした後、後述するように乾燥加熱焼成する
ことにより有機成分が分解消失して導電性薄膜が基板上
に形成される。前記塗布手段としてはディッピング、ス
ピン塗布、スプレー塗布等の従来公知の水溶液塗布手段
を用いることができる。また、液滴を形成して付与する
方法も好ましく、特に微小な液滴を効率良く適度な精度
で発生して付与でき、制御性も良好なインクジェット方
式が便利である。インクジェット方式にはピエゾ素子等
のメカニカルな衝撃により液滴を発生付与するものや、
微少ヒータ等で液を加熱し、突沸により液滴を発生付与
するバブルジェット方式などがあるが、いずれの方式で
も十ナノグラム程度から数十マイクログラム程度までの
微小液滴を再現性良く発生し基板に付与することができ
る。このような金属含有水溶液を基板上に塗布して導電
性薄膜を形成する工程において、本発明の金属化合物と
アミノアルコールを含有する金属含有水溶液を用いるな
らば、水溶液を付与する工程中及び次の工程に移行する
までの間に結晶が析出することもなく、容易に均質な塗
膜を形成することができ、均質な導電性薄膜とすること
ができる。

【００３１】上記手段で基板に付与された金属含有水溶
液は、乾燥、焼成工程を経て導電性の無機微粒子膜とす
ることにより、基板上に電子放出のための導電性薄膜を
形成する。ここで述べる微粒子膜とは、複数の微粒子が
集合した膜であり、その微細構造は、微粒子が個々に分
散配置した状態あるいは微粒子が互いに隣接、あるいは
重なり合った状態（いくつかの微粒子が集合し、全体と
して島状構造を形成している場合も含む）をとってい
る。微粒子の粒径は、数オングストロームから数千オン
グストロームの範囲、好ましくは１０Åから２００Åの
範囲である。

【００３２】なお、本明細書では頻繁に「微粒子」とい
う言葉を用いるので、その意味について説明する。

【００３３】小さな粒子を「微粒子」と呼び、これより
も小さなものを「超微粒子」と呼ぶ。「超微粒子」より
もさらに小さく原子の数が数百個程度以下のものを「ク
ラスター」と呼ぶことは広く行われている。

【００３４】しかしながら、それぞれの境は厳密なもの
ではなく、どの様な性質に注目して分類するかにより変
化する。また「微粒子」と「超微粒子」を一括して「微
粒子」と呼ぶ場合もあり、本明細書中での記述はこれに
沿ったものである。

【００３５】「実験物理学講座１４、表面・微粒子」
（木下是雄編、共立出版、１９８６年９月１日発行）で
は次のように記述されている。

【００３６】「本稿で微粒子と言うときにはその直径が
だいたい２〜３μｍ程度から１０ｎｍ程度までとし、特
に超微粒子と言うときは粒径が１０ｎｍ程度から２〜３
ｎｍ程度までを意味することにする。両者を一括して単
に微粒子と書くこともあってけっして厳密なものではな
く、だいたいの目安である。粒子を構成する原子の数が
２個から数十〜数百個程度の場合はクラスターと呼ぶ」
（１９５ページ、２２〜２６行目）。

【００３７】付言すると、新技術開発事業団の”林・超
微粒子プロジェクト’での「超微粒子」の定義は、粒径
の下限はさらに小さく、次のようなものであった。

【００３８】「創造科学技術推進制度の”超微粒子プロ
ジェクト”（１９８１〜１９８６）では、粒子の大きさ
（径）がおよそ１〜１００ｎｍの範囲のものを”超微粒
子”（ｕｌｔｒａｆｉｎｅｐａｒｔｉｃｌｅ）と呼
ぶことにした。すると１個の超微粒子はおよそ１００〜
１０⁸ 個くらいの原子の集合体という事になる。原子の
尺度でみれば超微粒子は大〜巨大粒子である。」（「超
微粒子−創造科学技術−」林主税、上田良二、田崎明
編；三田出版、１９８８年２頁１〜４行目）「超微粒子
よりさらに小さいもの、すなわち原子が数個〜数百個で
構成される１個の粒子は、ふつうクラスターと呼ばれ
る」（同書２頁１２〜１３行目）。

【００３９】上記のような一般的な呼び方をふまえて、
本明細書において「微粒子」とは多数の原子・分子の集
合体で、粒径の下限は数Å〜１０Å程度、上限は数ミク
ロン程度のものを指すこととする。

【００４０】乾燥工程は通常用いられる自然乾燥、送風
乾燥、熱乾燥等を用いればよい。焼成工程は通常用いら
れる加熱手段を用いればよい。乾燥工程と焼成工程とは
必ずしも区別された別工程として行う必要はなく、連続
してまたは同時に行ってもかまわない。

【００４１】上記のような方法に従い電子放出用導電性
薄膜を形成するならば、液滴付与工程において基板上の
任意の部位にのみ液滴を選択的に付与できる。従って有
機金属等を基板全面に塗布し焼成してから不要部分の導
電性無機微粒子膜をフォトリソグラフ技術を適用して除
去するといった従来工程を簡略で低コストな工程に置き
換えることができる。さらには電子放出部を形成する工
程において結晶の析出等もなく、均一な導電性薄膜を作
製することができる。

【００４２】次に、本発明に従う表面伝導型電子放出素
子の製造方法について説明する。なお、ここでは平面構
造の電子放出素子について述べるが、本発明の製造方法
は平面型電子放出素子の製造に限られるものではない。

【００４３】図１は、本発明に好適な基本的な表面伝導
型電子放出素子の構造を示す模式的平面図及び断面図で
ある。図１を用いて本発明に好適な基本的な電子放出素
子の基本的な構成を説明する。

【００４４】図１において、１は基板、５と６は素子電
極、４は導電性薄膜、３は電子放出部である。基板１と
しては、石英ガラス、Ｎａなどの不純物含有量を減少し
たガラス、青板ガラス、青板ガラスにスパッタ法等によ
り形成したＳｉＯ₂ を積層したガラス基板等及びアルミ
ナ等のセラミックス等が用いられる。

【００４５】対向する素子電極５、６の材料としては、
一般的導体材料が用いられ、例えばＮｉ，Ｃｒ，Ａｕ，
Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属或は
合金およびＰｄ，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 等の透明導体およびポリシリ
コン等の半導体材料等より適宜選択される。

【００４６】素子電極間隔（Ｌ１）、素子電極長さ（Ｗ
１）及び導電性薄膜４の形状等は、応用される形態等に
よって適宜設計される。

【００４７】素子電極間隔（Ｌ１）は、好ましくは、数
百オングストロームより数百マイクロメートルであり、
より好ましくは、素子電極間に印加する電圧等により、
数マイクロメートルより数十マイクロメートルである。

【００４８】素子電極長さ（Ｗ１）は、好ましくは、電
極の抵抗値、電子放出特性により、数マイクロメートル
より数百マイクロメートルであり、また素子電極５、６
の膜厚ｄは、数百オングストロームより数マイクロメー
トルである。

【００４９】尚、図１の構成だけでなく、絶縁性基板１
の上に、導電性薄膜４、対向する素子電極５、６の順に
積層構成としてもよい。

【００５０】導電性薄膜４は、良好な電子放出特性を得
るためには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５、６へのステップカバレー
ジ、素子電極５、６間の抵抗値及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、好ましくは数オ
ングストロームより数千オングストロームで、特に好ま
しくは１０オングストロームより５００オングストロー
ムであり、その抵抗値は、１０の２乗から１０の７乗オ
ーム／□のシート抵抗値である。

【００５１】また、前記導電性薄膜４を構成する材料
は、Ｐｄ，Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃ
ｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金
属、ＰｄＯ、ＳｎＯ₂ 、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、ＰｂＯ、Ｓｂ₂ Ｏ
₃ 等の金属酸化物、ＨｆＢ₂ 、ＺｒＢ₂ 、ＬａＢ₆ 、Ｃ
ｅＢ₆ 、ＹＢ₄ 、ＧｄＢ₄ 等の金属硼素化物、ＴｉＣ、
ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ等の金属炭化
物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ等の金属窒化物、Ｓｉ、Ｇ
ｅ等の半導体、カーボン等があげられる。

【００５２】なお、ここで述べる微粒子とは複数の微粒
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）の膜をさ
しており、微粒子の粒径は、数オングストロームより数
千オングストローム、好ましくは１０オングストローム
より２００オングストロームである。

【００５３】前記電子放出部３は、導電性薄膜４の一部
に形成される高抵抗の亀裂であり、導電性薄膜４の膜
厚、膜質、材料及び後述する通電フォーミングなどの製
法に依存して形成される。また、この亀裂は数オングス
トロームより数百オングストロームの粒径の導電性微粒
子を有することもある。この導電性微粒子は、導電性薄
膜４を形成する材料の元素の一部、あるいは全てと同様
のものである。また、電子放出部５及びその近傍の導電
性薄膜４には、炭素及び炭素化合物を有することもあ
る。

【００５４】上述の表面伝導型電子放出素子の製造方法
としては様々な方法があるが、その一例を図２に模式的
に示す。以下、順をおって製造方法の説明を図１及び図
２を参照しながら説明する。尚、図２においても、図１
に示した部位と同じ部位には図１に付した符号と同一の
符号を付している。

【００５５】１）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、真空蒸着法、スパッタ法等によ
り素子電極材料を堆積後、例えばフォトリソグラフィー
技術を用いて基板１上に素子電極５、６を形成する（図
２（ａ））。

【００５６】２）素子電極５、６を設けた基板１に、有
機金属溶液を塗布して、有機金属薄膜を形成する。塗布
の手段としてはスピン塗布、ディッピング、スプレー塗
布等の通常の水溶液塗布手段を用いることができる。ま
た別の塗布手段としてピエゾ方式や加熱発泡（バブルジ
ェット）方式等のインクジェットに代表される液滴付与
手段を用いることもできる（図２（ｂ））。この後、前
記の塗膜を加熱焼成して有機成分を分解させて導電性薄
膜４を得る（図２（ｃ））。導電性薄膜４を所望の平面
形状とするためには前記の塗膜の加熱焼成前あるいは後
にリフトオフ、エッチングレーザートリミング等のパタ
ーニング処理を行い不要部分を除去すればよい。適当な
液滴付与手段を用いた場合には所望の導電性薄膜のパタ
ーン形状の塗膜を形成可能であり、この場合には前記の
パターニング処理を省略することができる。

【００５７】前記の液滴付与手段とは、水溶液を１００
０μｍ以下１μｍ以上の大きさの小滴とし、これを一滴
もしくは複数滴用いて被塗布面に塗布を行う手段であ
る。またインクジェットとは、前記の水溶液小滴を形成
したうえ被塗布面に向けて射出して主に液体小滴の慣性
により前記の液体小滴を被塗布面に移行させる液滴付与
手段である。通常前記のインクジェットは被塗布面上の
所望の位置に液体小滴を移行させる目的で、液滴射出部
と被塗布面との相対位置を変化させる手段や、前記の慣
性により移行中の液体小滴に対して静電気等の非接触に
よる外力を作用させて液体小滴の飛行方向を調整する手
段を併用する場合が多い。

【００５８】前記のピエゾ方式とはインクジェットの一
方式であって、液体小滴の形成と射出に、圧電体に電圧
を印加した際の変形力を利用する方式である。また前記
のバブルジェット方式とはインクジェットの一方式であ
って、液体小滴の形成と射出に、液体を小空間で加熱し
た際の突沸の力を利用する方式である。

【００５９】上記のように塗布を行った有機金属薄膜を
加熱焼成すると、通常有機成分は１０００℃以下、ほと
んどの場合３００℃前後で分解して金属、金属酸化物な
どの無機化合物、或いはそれらの表面に炭素数の小さな
簡単な有機物が吸着した組成物に変化する。本発明の金
属組成物の特徴は部分エステル化ポリビニルアルコール
を含有することである。ポリビニルアルコールは単独で
は空気中で加熱した場合に２００℃程度で分解が始ま
り、約５００℃で有機成分が観測されなくなる。しかし
金属化合物と混合した状態で加熱を行うと約３００℃ま
でに有機成分が観測されなくなる場合が多かった。これ
は金属化合物、あるいはそれらの加熱焼成によって生じ
た金属や金属酸化物がポリビニルアルコールの熱分解を
促進しているものと考えられる。上述のようなことから
前記の基板加熱焼成温度はほとんどの金属含有水溶液の
場合に、２００℃から５００℃であり、低温熱分解で目
的とする導電性薄膜４を得ることができた。

【００６０】通常前記のようにして形成された導電性薄
膜は、微視的には金属含有水溶液に含まれていた金属原
子が数個から数千個凝集した微粒子が多数集合した形態
を有する。

【００６１】３）つづいて、通電フォーミングと呼ばれ
る通電処理を行なう。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。素子電極５、
６間に不図示の電源を用いて、適当な真空度のもとで通
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３が形成される（図２（ｄ））。この通電フォ
ーミングによれば導電性薄膜４を局所的に破壊、変形も
しくは変質等の構造の変化した部位が形成される。該部
位が電子放出部３を構成する。

【００６２】通電フォーミングの電圧波形の例を図３に
示す。電圧波形は、特に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３（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３（ｂ）に示した手法があ
る。まず、パルス波高値を定電圧とした場合図３（ａ）
について説明する。

【００６３】図３（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１μ秒〜
１０ｍ秒、Ｔ２は１０μ秒〜１００ｍ秒の範囲で設定さ
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、表面伝導型電子放出素形態に応じて適宜選択
し、適当な真空度で数秒から数十分印加する。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。尚、素子の電極間に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。

【００６４】図３（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は、図３
（ａ）に示した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、適当な真空雰囲
気下で印加する。

【００６５】尚、この場合の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、１Ｍオ
ーム以上の抵抗を示した時、通電フォーミングを終了さ
せる。

【００６６】４）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。

【００６７】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。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でき、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+2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
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、著しく変化するよ
うになる。

【００６８】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。

【００６９】炭素及び炭素化合物とは、グラファイト
（いわゆる高配向性熱分解炭素ＨＯＰＧ、熱分解炭素Ｐ
Ｇ、無定形炭素ＧＣを包含する、ＨＯＰＧはほぼ完全な
グラファイトの結晶構造、ＰＧは結晶粒が２００Å程度
で結晶構造がやや乱れたもの、ＧＣは結晶粒が２０Å程
度になり結晶構造の乱れが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、５００Å以下の範囲と
するのが好ましい。

【００７０】５）このような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。

【００７１】前記活性化の工程で、排気装置として油拡
散ポンプを用い、これから発生するオイル成分に由来す
る有機ガスを用いた場合は、この成分の分圧を極力低く
抑える必要がある。真空容器内の有機成分の分圧は、上
記の炭素及び炭素化合物がほぼ新たに堆積しない分圧で
１×１０^-8ｔｏｒｒ以下が好ましく、さらには１×１０
^-10 ｔｏｒｒ以下が特に好ましい。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適宜選ばれる条件により行
う。真空容器内の圧力は極力低くすることが必要で、１
〜３×１０^-7ｔｏｒｒ以下が好ましく、さらに１×１０
^-8ｔｏｒｒ以下が特に好ましい。

【００７２】安定化工程を行った後の駆動時の雰囲気
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出来る。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Ｉ
ｅが、安定する。

【００７３】上述のような素子構成と製造方法によって
作成された本発明に好適な電子放出素子の基本特性につ
いて図４、図５を参照しながら説明する。

【００７４】図４は、図１で示した構成を有する素子の
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においても、図１に示した部位と同じ部
位には図１に付した符号と同一の符号を付している。４
０は素子電極５〜６間の導電性薄膜４を流れる素子電流
Ｉｆを測定するための電流計、４４は素子の電子放出部
より放出される放出電流Ｉｅを捕捉するためのアノード
電極である。４３はアノード電極４４に電圧を印加する
ための高圧電源、４２は素子の電子放出部３より放出さ
れる放出電流Ｉｅを測定するための電流計、４５は真空
装置である。

【００７５】また、本電子放出素子及びアノード電極４
４等は真空装置４５内に設置され、その真空装置には不
図示の排気ポンプおよび真空計等の真空装置に必要な機
器が具備されており、所望の真空下で本素子の測定評価
を行えるようになっている。従って、本測定装置では、
前述の通電フォーミング以降の工程も行うことができ
る。なお、アノード電極の電圧は１ｋＶ〜１０ｋＶ、ア
ノード電極と電子放出素子との距離Ｈは２ｍｍ〜８ｍｍ
の範囲で測定した。

【００７６】図４に示した測定評価装置を用いて測定さ
れた放出電流Ｉｅ、素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの関係
の典型的な例を図５に示す。なお、図５は放出電流Ｉｅ
が素子電流Ｉｆに比べて著しく小さいので、任意単位で
示している。

【００７７】図５からも明らかなように、本発明に好適
な表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ｉｅに対する三
つの特徴的特性を有する。

【００７８】即ち、第一に、本素子はある電圧（しきい
値電圧と呼ぶ、図５中のＶｔｈ）以上の素子電圧を印加
すると急激に放出電流Ｉｅが増加し、一方しきい値電圧
Ｖｔｈ以下では放出電流Ｉｅがほとんど検出されない。
つまり、放出電流Ｉｅに対する明確なしきい値電圧Ｖｔ
ｈを持った非線形素子である。

【００７９】第二に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに単
調増加依存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制
御できる。

【００８０】第三に、アノード電極４４に捕捉される放
出電荷は、素子電圧Ｖｆを印加する時間に依存する。す
なわち、アノード電極３４に捕捉される電荷量は、素子
電圧Ｖｆを印加する時間により制御できる。

【００８１】以上の説明により理解されるように、本発
明に好適な表面伝導型電子放出素子の特徴的特性のた
め、入力信号に応じて電子放出特性が複数の電子放出素
子を配置した電子源、画像形成装置等でも容易に制御で
きることになり、多方面への応用が可能となる。

【００８２】次に、本発明に好適な電子源および画像形
成装置について説明する。

【００８３】本発明に好適な表面伝導型電子放出素子を
複数個、基板上に配列し、電子源あるいは画像形成装置
が構成できる。

【００８４】基板上への電子放出素子の配列の方式に
は、例えば、従来例で述べた多数の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
し、電子放出素子の行を多数配列し（行方向と呼ぶ）、
この配線と直交する方向に（列方向と呼ぶ）、該電子源
の上方の空間に設置された制御電極（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は
しご状配置や、次に述べるｍ本のＸ方向配線の上にｎ本
のＹ方向配線を層間絶縁を介して設置し、電子放出素子
の一対の電子電極にそれぞれＸ方向配線、Ｙ方向配線を
接続した配置法が上げられる。これを単純マトリクス配
置と以降呼ぶ。まず、単純マトリクス配置について詳述
する。

【００８５】前述した本発明にかかわる電子放出素子の
基本的特性の３つの特徴によれば、単純マトリクス配置
された電子放出素子においても、電子放出素子からの放
出電子は、しきい値電圧以上では対向する素子電極間に
印加するパルス状電圧の波高値と巾に制御される。一
方、しきい値電圧以下においては電子は殆ど放出されな
い。この特性によれば、多数の電子放出素子を配置した
場合においても、個々の素子に上記パルス状電圧を適宜
印加すれば、任意の電子放出素子を選択することがで
き、その電子放出量を制御できることとなる。

【００８６】以下、この原理に基づいて構成した電子源
の構成について、図６を用いて説明する。図６において
６１は電子源基板、６２はＸ方向配線、６３はＹ方向配
線、６４は電子放出素子、６５は結線である。なお、電
子放出素子６４は前述の本発明の製造方法で作製された
ものであればよく、平面型あるいは垂直型のどちらであ
ってもよい。

【００８７】同図において、電子源基板６１は前述した
ガラス基板等であり、その大きさおよびその厚みは電子
源基板６１に設置される電子放出素子の個数および個々
の素子の設計上の形状、および電子源の使用時容器の一
部を構成する場合には、その容器を真空に保持するため
の条件等に依存して適宜設定される。

【００８８】ｍ本のＸ方向配線７２はＤＸ１，ＤＸ２，
・・・ＤＸｍからなり、電子源基板６１上に真空蒸着
法、印刷法、スパッタ法等で形成した導電性金属等であ
る。また、多数の電子放出素子にほぼ均等な電圧が供給
されるように材料、膜厚、配線巾等が適宜設定される。
Ｙ方向配線６３はＤＹ１，ＤＹ２，・・・ＤＹｎのｎ本
の配線よりなり、Ｘ方向配線６２と同様に作成される。
これらｍ本のｘ方向配線６２とｎ本のＹ方向配線６３間
には、不図示の層間絶縁層が設置され、電気的に分離さ
れてマトリックス配線を構成する。このｍ，ｎは、共に
正の整数である。不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、
印刷法、スパッタ法等で形成されたＳｉＯ₂ 等でありＸ
方向配線６２を形成した絶縁性基板６１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６２とＹ方
向配線６３の交差部の電位差に耐え得るように、膜厚、
材料、製法が適宜設定される。また、Ｘ方向配線６２と
Ｙ方向配線６３は、それぞれ外部端子として引き出され
ている。

【００８９】さらに前述と同様にして、電子放出素子６
４の対向する電極（不図示）が、ｍ本のＸ方向配線６２
とｎ本のＹ方向配線６３と、真空蒸着法、印刷法、スパ
ッタ法等で形成された導電性金属等からなる結線６５に
よって電気的に接続されているものである。

【００９０】ここで、ｍ本のＸ方向配線６２とｎ本のＹ
方向配線６３と結線６５と対向する素子電極の導電性金
属は、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よく、前述の素子電極の材
料等より適宜選択される。尚、これら素子電極への配線
は、素子電極と配線材料が同一である場合は、素子電極
と総称する場合もある。また電子放出素子は、基板６１
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。

【００９１】また、詳しくは後述するが、前記Ｘ方向配
線６２には、Ｘ方向に配列する電子放出素子６４の行を
入力信号に応じて、走査するための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。

【００９２】一方、Ｙ方向配線６３には、Ｙ方向に配列
する電子放出素子６４の列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。

【００９３】さらに、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。

【００９４】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。

【００９５】つぎに、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による表示等に用いる画像形成装
置について、図７と図８および図９を用いて説明する。
図７は、画像形成装置の表示パネルの基本構成図であ
り、図８は蛍光膜、図９は画像形成装置をＮＴＳＣ方式
のテレビ信号に応じて表示を行なう例の駆動回路のブロ
ック図である。

【００９６】図７において６１は、上述のようにして電
子放出素子を作製した電子源基板、７１は電子源基板６
１を固定したリアプレート、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、７２は支持枠であり、リアプレート７
１、支持枠７２及びフェースプレート７６をフリットガ
ラス等を塗布し、大気中あるいは窒素中で、４００〜５
００度で１０分以上焼成することで封着して、外囲器７
８を構成する。

【００９７】図７において、６４は図１における電子放
出部に相当する。６２、６３は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。

【００９８】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で外囲器７８を
構成したが、リアプレート７１は主に基板６１の強度を
補強する目的で設けられるため、基板６１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、基板６１に直接支持枠７２を封着し、フェースプレ
ート７６、支持枠７２、基板６１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、スペーサーとよばれる不図示の支
持体を設置することで、大気圧に対して十分な強度をも
つ外囲器７８の構成にすることもできる。

【００９９】図８は蛍光膜である。蛍光膜７４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８
１と蛍光体８２とで構成される。ブラックストライプ、
ブラックマトリクスが設けられる目的は、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、通常よ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。

【０１００】ガラス基板８３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、沈殿法や印刷法が用い
られる。

【０１０１】また、蛍光膜７４の内面側には通常メタル
バック７５が設けられる。メタルバックの目的は、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Ａ１を真空蒸着等で
堆積することで作製できる。

【０１０２】フェースプレート７６には、更に蛍光膜７
４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。

【０１０３】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なう必要がある。

【０１０４】外囲器７８は不図示の排気管を通じ、１０
のマイナス７乗トール程度の真空度にされ、封止を行な
われる。また、外囲器７８の封止後の真空度を維持する
ために、ゲッター処理を行なう場合もある。これは、外
囲器７８の封止を行な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、該蒸着膜の吸着作用により、たとえ
ば１Ｘ１０マイナス５乗ないしは１Ｘ１０マイナス７乗
［Ｔｏｒｒ］の真空度を維持するものである。尚、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。

【０１０５】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を、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に
もとづきテレビジョン表示を行なう為の駆動回路の概略
構成を、図９のブロック図を用いて説明する。９１は前
記表示パネルであり、また、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。

【０１０６】以下、各部の機能を説明していくが、まず
表示パネル９１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。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、すなわち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一行（Ｎ素子）ずつ順
次駆動していく為の走査信号が印加される。

【０１０７】一方、端子Ｄｙ１ないしＤｙｎには、前記
走査信号により選択された一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為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、た
とえば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為の加速電圧であ
る。

【０１０８】次に、走査回路９２について説明する。同
回路は、内部にＭ個の各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）、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、
表示パネル９１の端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ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だが、実際にはたとえばＦＥＴのよ
うなスイッチング素子を組み合わせる事により容易に構
成する事が可能である。

【０１０９】尚、前記直流電圧源Ｖｘは、本実施態様の
場合には前記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。

【０１１０】また、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９６より送られる同期信号Ｔｓｙｎ
ｃに基づいて、各部に対してＴｓｃａｎおよびＴｓｆｔ
およびＴｍｒｙの各制御信号を発生する。

【０１１１】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為の回路で、よく知られている
ように周波数分離（フィルター）回路を用いれば、容易
に構成できるものである。同期信号分離回路９６により
分離された同期信号は、よく知られるように垂直同期信
号と水平同期信号より成るが、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。

【０１１２】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、前記制御
回路９３より送られる制御信号Ｔｓｆｔにもとづいて動
作する。（即ち、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、Ｉ
ｄ１ないしＩｄｎのＮ個の並列信号として前記シフトレ
ジスタ９４より出力される。

【０１１３】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為の記憶装置であり、
制御回路９３より送られる制御信号Ｔｍｒｙにしたがっ
て適宜Ｉｄ１ないしＩｄｎの内容を記憶する。記憶され
た内容は、Ｉ’ｄ１ないしＩ’ｄｎとして出力され、変
調信号発生器９７に入力される。

【０１１４】変調信号発生器９７は、前記画像データ
Ｉ’ｄ１ないしＩ’ｄｎの各々に応じて、電子放出素子
の各々を適切に駆動変調する為の信号源で、その出力信
号は、端子Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じて表示パネル
９１内の電子放出素子に印加される。

【０１１５】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。

【０１１６】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。尚、電子放出素子の材料や構成、製造方法を
変える事により、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事がいえる。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
制御する事が可能である。第二には、パルスの幅Ｐｗを
変化させる事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。

【０１１７】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としては、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。

【０１１８】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
るものである。

【０１１９】以上に説明した一連の動作により、表示パ
ネル９１を用いてテレビジョンの表示を行なえる。尚、
上記説明中、特に記載しなかったが、シフトレジスタ９
４やラインメモリ９５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
ればよい。

【０１２０】デジタル信号式を用いる場合には、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９６の出力部にＡ／Ｄ変換器を
備えれば容易に可能であることは言うまでもない。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のは言うま
でもない。すなわち、デジタル信号の場合には、電圧変
調方式の場合、変調信号発生器９７には、たとえばよく
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、たとえば、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れ
ば当業者であれば容易に構成できる。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。

【０１２１】一方、アナログ信号の場合には、電圧変調
方式の場合、変調信号発生器９７には、たとえばよく知
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、たとえばよ
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。

【０１２２】以上のように完成した本発明に好適な画像
表示装置において、こうして各電子放出素子には、容器
外端子Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍ、Ｄｏｙ１ないしＤｏｙ
ｎを通じ、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、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、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。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、ＮＴＳ
Ｃ方式をあげたが、これに限るものでなく、ＰＡＬ、Ｓ
ＥＣＡＭ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。

【０１２３】次に、前述のはしご型配置の電子源及び画
像形成装置について図１０、図１１を用いて説明する。

【０１２４】図１０において、１００は電子源基板、１
０１は電子放出素子、１０２はＤｘ１〜Ｄｘ１０は、前
記電子放出素子を配線するための共通配線である。電子
放出素子１０１は、基板１００上に、Ｘ方向に並列に複
数個配置される。（これを素子行と呼ぶ）。この素子行
が複数個配置され、電子源となる。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
駆動することが、可能である。すなわち、電子ビームを
放出したい素子行には、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ればよい。また、各素子行間の
共通配線Ｄｘ２〜Ｄｘ９を、例えばＤｘ２、Ｄｘ３を同
一配線とする様にしても良い。

【０１２５】図１１は、はしご型配置の電子源を備えた
画像形成装置の表示パネル構造を示すための図である。
１１０はグリッド電極、１１１は電子が通過するための
空孔、１１２はＤｏｘ１，Ｄｏｘ２．．．Ｄｏｘｍより
なる容器外端子、１１３はグリッド電極１１０と接続さ
れたＧ１、Ｇ２．．．Ｇｎからなる容器外端子、１１４
は前述の様に、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。尚、図７、１０と同一の符号は、同
一のものを示す。前述の単純マトリクス配置の画像形成
装置（図７に示した）との大きな違いは、電子源基板１
００とフェースプレート７６の間にグリッド電極１１０
を備えている事である。

【０１２６】基板１００とフェースプレート７６の中間
には、グリッド電極１１０が設けられている。グリッド
電極１１０は、電子放出素子から放出された電子ビーム
を変調することができるもので、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１１１が設けられている。グリッドの形状や設置位置
は必ずしも図１１のようなものでなくてもよく、開口と
してメッシュ状に多数の通過口を設けることもあり、ま
たたとえば電子放出素子の周囲や近傍に設けてもよい。

【０１２７】容器外端子１１２およびグリッド容器外端
子１１３は、不図示の制御回路と電気的に接続されてい
る。

【０１２８】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とによ
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。

【０１２９】また、本発明の思想によれば、テレビジョ
ン放送の表示装置のみならず、テレビ会議システム、コ
ンピューター等の表示装置として、好適な画像形成装置
が提供される。さらには、感光性ドラム等とで構成され
た光プリンターとしての画像形成装置としても用いるこ
ともできる。

【０１３０】

【実施例】以下に本発明の実施例について説明するが、
本発明は以下の実施例に限定されるものではない。実施例１本実施例の電子放出素子として図１（ａ），（ｂ）に示
すタイプの電子放出素子を作成した。図１（ａ）は本素
子の平面図を、図１（ｂ）は断面図を示している。ま
た、図１（ａ）、（ｂ）中の１は絶縁性基板、５および
６は素子に電圧を印加するための素子電極、４は電子放
出部を含む薄膜、３は電子放出部を示す。なお、図中の
Ｌ１は素子電極５と素子電極６の素子電極間隔、Ｗ１は
素子電極の幅、ｄは素子電極の厚さ、Ｗ２は素子の幅を
表している。

【０１３１】図２を用いて、本実施例の電子放出素子の
作成方法を述べる。

【０１３２】絶縁性基板１として石英基板を用い、これ
を有機溶剤により充分に洗浄後、該基板１面上に、白金
からなる素子電極５、６を形成した（図２（ａ））。こ
の時、素子電極間隔Ｌ１は１０μｍとし、素子電極の幅
Ｗ１を５００μｍ、その厚さｄを１０００Åとした。

【０１３３】テトラモノエタノールアミンパラジウム酢
酸（Ｐｄ（Ｈ₂ ＮＣ₂ Ｈ₄ ＯＨ） ₄（ＣＨ₃ ＣＯＯ）
₂ ）を１．０ｇ、８０％鹸化ポリビニルアルコール（平
均重合度４５０）を０．０５ｇ、エチルアルコールを２
５ｇ、アミノメチルプロパンジオールを１．０ｇとり、
水を加えて全量を１００ｇとし、パラジウム化合物溶液
とした。このパラジウム化合物溶液をポアサイズ０．２
５μｍのメンブレンフィルターでろ過し、キャノン
（株）のバブルジェットプリンタヘッドＢＣ−０１に充
填し、所定のヘッド内ヒータに外部より２０ｖの直流電
圧を７μ秒印加して、前記の石英基板の素子電極５、６
のギャップ部分にパラジウム化合物溶液を吐出した。ヘ
ッドと基板の位置を保持したままさらに５回吐出を繰り
返した。液滴はほぼ円形でその直径は約１１０μｍとな
った（図２、２２）。

【０１３４】この基板を２時間風乾してから、３５０℃
で１２分加熱して前記のパラジウム化合物を熱分解した
ところ、結晶の析出もなく均一な酸化パラジウム膜が生
成した。前記素子電極５、６間の電気抵抗は１１ｋΩと
なった。

【０１３５】次に、図２（ｃ）に示すように、電子放出
部３を素子電極５および６の間に電圧を印加し、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
ことにより作成した。フォーミング処理の電圧波形を図
３に示す。

【０１３６】図３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。

【０１３７】更に、アセトンを図４の測定評価装置に導
入し３×１０^ー4ｔｏｒｒにした。その後、波高値を１４
Ｖ、Ｔ₁ を１ミリ秒、Ｔ₂ を１０ミリ秒とし、１５分間
印加した活性化工程を行った。つづいて、アセトンを排
気し、２００度まで加熱し、排気しながら、５時間保持
した。

【０１３８】次に、以上の様にして作成した電子放出素
子の電子放出特性を図４の測定評価装置を用いて行っ
た。尚、本実施例では、アノード電極と電子放出素子の
距離を４ｍｍ、アノード電極の電位を1 ＫＶとした。ま
た、電子放出特性測定時の真空装置内の真空度は、１０
^ー8ｔｏｒｒであった。

【０１３９】素子電流Ｉｆ及び放出電流Ｉｅは、図５に
示したような電流−電圧特性が得られた。本素子では素
子電圧７．４Ｖ程度から急激に放出電流Ｉｅが増加し、
素子電圧１６Ｖでは素子電流Ｉｆが２．４ｍＡ、放出電
流Ｉｅが１．０μＡとなり、電子放出効率＝Ｉｅ／Ｉｆ
（％）は０．０４２％であった。

【０１４０】アノード電極３４の替わりに、前述した螢
光膜とメタルバックを有するフェースプレートを真空装
置内に配置した。こうして電子源からの電子放出を試み
たところ螢光膜の一部が発光し、素子電流Ｉｅに応じて
発光の強さが変化した。こうして本素子が発光表示素子
として機能することがわかった。比較例１アミノメチルプロパンジオールを用いないこと以外は実
施例１と全く同様にして金属化合物溶液を調製し素子電
極基板上にバブルジェットプリンタヘッドを用いて吐出
した。この基板を実施例１と同様に熱処理したところ、
導電性薄膜中に大きな針状結晶が多数析出し不均一に散
在していることが光学顕微鏡により観察され、電子放出
素子としては不適当なものだった。実施例２絶縁性基板１として石英基板を用い、これを有機溶剤に
より充分に洗浄後、該基板１面上に、Ｐｔからなる素子
電極５、６を形成した。素子電極間隔Ｌ１は２０μｍと
し、素子電極の幅Ｗ１を５００μｍ、その厚さｄを１０
００Åとした。テトラモノエタノールアミンパラジウム
酢酸（Ｐｄ（Ｈ₂ ＮＣ₂ Ｈ₄ ＯＨ）₄（ＣＨ₃ ＣＯＯ）₂
）を０．６ｇ、８６％鹸化ポリビニルアルコール（平
均重合度５００）を０．０５ｇ、イソプロピルアルコー
ルを２５ｇ、エチレングリコール１ｇ、トリスヒドロキ
シメチルアミノメタンを０．１ｇとり、水を加えて全量
を１００ｇとし、パラジウム化合物溶液とした。このパ
ラジウム化合物溶液を用い実施例１と同様の処理を行な
い電子放出素子を作成した。素子の作成後、電子放出素
子としての評価を行ったところ、素子電圧１６Ｖで電子
放出効率は０．０５４％であった。比較例２トリスヒドロキシメチルアミノメタンを用いないこと以
外は実施例２と全く同様にして金属化合物溶液を調製し
素子電極基板上にバブルジェットプリンタヘッドを用い
て吐出した。この基板を実施例２と同様に熱処理したと
ころ、比較例１と同様に導電性薄膜中に大きな針状結晶
が多数析出し、電子放出素子としては不適当なものだっ
た。実施例３以下に示す組成のパラジウム化合物溶液を調製し、実施
例１のパラジウム化合物溶液の代わりに用いて、実施例
１と同様の処理を行ない電子放出素子を作成した。素子
の作成後、素子電圧１４〜１８Ｖにおいて電子放出現象
が確認された。テトラモノエタノールアミンパラジウム酢酸（Ｐｄ（Ｈ₂ ＮＣ₂ Ｈ₄ ＯＨ）₄ （ＣＨ₃ ＣＯＯ）₂ ）０．８ｇ８０％鹸化ポリビニルアルコール（平均重合度４００）０．１ｇｔ−ブチルアルコール２０．０ｇジエチレングリコール１．０ｇアミノメチルプロパノール０．５ｇ実施例４以下に示す組成のパラジウム化合物溶液を調製し、実施
例１のパラジウム化合物溶液の代わりに用いて、実施例
１と同様の処理を行ない電子放出素子を作成した。素子
の作成後、素子電圧１４〜１８Ｖにおいて電子放出現象
が確認された。ジジエタノールアミンパラジウム酢酸（Ｐｄ（ＨＮ（Ｃ₂ Ｈ₄ ＯＨ）₂ ）₂ （ＣＨ₃ ＣＯＯ）₂ ）１．５ｇ８６％鹸化ポリビニルアルコール（平均重合度５００）０．０５ｇｎ−プロピルアルコール２５．０ｇ２−アミノ−１−ブタノール２．０ｇ水７１．４５ｇ比較例３−４上記実施例３−４のそれぞれの組成においてアミノアル
コールを除いた以外は実施例３−４と同様にして比較例
３ー４の金属化合物溶液を調製した。続いて、実施例１
と同様にバブルジェットプリンタヘッドを用いて吐出し
て熱処理したところ、導電性薄膜中に大きな針状結晶が
多数析出し不均一に散在していることが光学顕微鏡によ
り観察され、電子放出素子としては不適当なものだっ
た。比較例５トリスヒドロキシメチルアミノメタンの含有量を０．０
０５ｇとした以外は実施例２と全く同様にして金属化合
物溶液を調製し、素子電極基板上にバブルジェットプリ
ンタヘッドを用いて吐出した。この基板を実施例２と同
様に熱処理したところ、導電性薄膜中に大きな針状結晶
が多数析出し、電子放出素子としては不適当なものだっ
た。比較例６アミノメチルプロパンジオールの変わりにトリスヒドロ
キシメチルエタンを用いたこと以外は実施例１と全く同
様にして金属化合物溶液を調製し素子電極基板上にバブ
ルジェットプリンタヘッドを用いて吐出した。この基板
を実施例１と同様に熱処理したところ、導電性薄膜中に
大きな針状結晶が多数析出し不均一に散在していること
が光学顕微鏡により観察され、電子放出素子としては不
適当なものだった。比較例７アミノメチルプロパンジオールの変わりにグルコースを
用いたこと以外は実施例１と全く同様にして金属化合物
溶液を調製し、素子電極基板上にバブルジェットプリン
タヘッドを用いて吐出した。この基板を実施例１と同様
に熱処理したところ、導電性薄膜中に針状結晶は析出し
なかったが、導電性薄膜が不均一化してしまい、電子放
出素子としては不適当なものだった。比較例８アミノメチルプロパンジオールの代わりにモノエタノー
ルアミンを用いたこと以外は実施例１と全く同様にして
金属化合物溶液を調製し、素子電極基板上にバブルジェ
ットプリンタヘッドを用いて吐出した。この基板を実施
例１と同様に熱処理したところ、導電性薄膜中に小さな
凝集体が不均一に散在していることが電子顕微鏡により
観察された。この導電性薄膜に通電処理して電子放出素
子を作製し、放出電流を調べたところ小さな値となり、
電子放出素子としては改善を要するものであった。比較例９アミノメチルプロパンジオールの代わりに尿素を用いた
こと以外は実施例１と全く同様にして金属化合物溶液を
調製し、素子電極基板上にバブルジェットプリンタヘッ
ドを用いて吐出したところ、吐出性が不安定となり吐出
量が大きくばらついたり吐出方向がずれたりして、良好
な導電性薄膜を作製することができなかった。実施例５１６行１６列の２５６個の素子電極とマトリクス状配線
とを形成した基板（図６）の各対向電極に対してそれぞ
れ実施例１と同様にして、有機金属化合物溶液液滴をバ
ブルジェット方式のインクジェット装置により付与し、
焼成した後、フォーミング処理を行ない電子源基板とし
た。

【０１４１】この電子源基板にリアプレート７１，支持
枠７２、フェースプレート７６を接続し真空封止して図
７の概念図に従う画像形成装置を作成した。端子Ｄｏｘ
１ないしＤｏｘ１６と端子Ｄｏｙ１ないしＤｏｙ１６を
通じて各素子に時分割で所定電圧を印加し端子Ｈｖを通
じてメタルバックに高電圧を印加することによって、任
意のマトリクス画像パターンを表示することができた。

【０１４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子放出
素子製造用の金属含有水溶液を用いると、液滴を付与し
て電子放出素子を作製する工程において金属化合物の結
晶が析出することがなく、均質な素子を製造することが
可能となり、特に表面伝導型電子放出素子の電子放出部
形成用薄膜の製造工程に有効である。

【０１４３】また、本発明の電子放出素子の製造方法に
よれば、従来における導電性薄膜製造工程を簡略化し、
低コストの電子放出素子、電子源、表示パネル、画像形
成装置を製造することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な表面伝導型電子放出素子の
構成を示す模式的平面図及び断面図である。

【図２】本発明の表面伝導型電子放出素子の製造方法
の説明図である。

【図３】本発明に好適な通電フォーミングの電圧波形
の例である。

【図４】本発明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５】本発明に好適な表面伝導型電子放出素子の放
出電流Ｉｅおよび素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの関係の
典型的な例である。

【図６】本発明に適用可能な単純マトリクス配置の電
子源である。

【図７】本発明に適用可能な画像形成装置の表示パネ
ルの概略構成図である。

【図８】蛍光膜の一例を示す模式図である。

【図９】画像形成装置を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１０】本発明に適用可能な梯子配置の電子源の一
例を示す模式図である。

【図１１】本発明に適用可能な画像形成装置の表示パ
ネルの一例を示す概略構成図である。

【図１２】従来の表面伝導型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：電子放出部形成用薄膜、３：電子放出
部、４：導電性薄膜、５、６：素子電極、２３：液溜
り、４０：素子電極５、６間の導電性薄膜４を流れる素
子電流Ｉｆを測定するための電流計、４１：電子放出素
子に素子電圧Ｖｆを印加するための電源、４３：アノー
ド電極４４に電圧を印加するための高圧電源、４４：素
子の電子放出部より放出される放出電流Ｉｅを捕捉する
ためのアノード電極、４５：素子の電子放出部５より放
出される放出電流Ｉｅを測定するための電流計、４６：
真空装置、４７：排気ポンプ、６１：電子源基板、６
２：Ｘ方向配線、６３：Ｙ方向配線、６４：表面伝導型
電子放出素子、６５：結線、７１：リアプレート、７
２：支持枠、７３：ガラス基板、７４：蛍光膜、７５：
メタルバック、７６：フェースプレート、７７：高圧端
子、７８：外囲器、８１：黒色導電材、８２：蛍光体、
８３：ガラス基板、９１：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、ＶｘおよびＶａ：直流電圧源、１００：電子源
基板、１０１：電子放出素子、１０２：Ｄｘ１〜Ｄｘ１
０は、前記電子放出素子を配線するための共通配線、１
１０：グリッド電極、１１１：電子が通過するための空
孔、１１２：Ｄｏｘ１，Ｄｏｘ２．．．Ｄｏｘｍよりな
る容器外端子、１１３：グリッド電極１１０と接続され
たＧ１、Ｇ２・・・Ｇｎからなる容器外端子、１１４：
電子源基板。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】金属化合物とアミノアルコールを含有す
ることを特徴とする電子放出素子製造用の金属含有水溶
液。
【請求項２】前記アミノアルコールが炭素原子を３個
から５個含むものであることを特徴とする請求項１に記
載の電子放出素子製造用の金属含有水溶液。
【請求項３】前記アミノアルコールがトリスヒドロキ
シメチルアミノメタンであることを特徴とする請求項２
に記載の電子放出素子製造用の金属含有水溶液。
【請求項４】前記アミノアルコールの添加量が０．０
１重量％から１０重量％である、請求項１に記載の電子
放出素子製造用の金属含有水溶液。
【請求項５】前記金属が白金族元素のいずれかである
ことを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子製造用
の金属含有水溶液。
【請求項６】前記金属が白金、パラジウム、ルテニウ
ム、金、銀、銅、クロム、タンタル、鉄、タングステ
ン、鉛、亜鉛、スズのいずれかであることを特徴とする
請求項１に記載の電子放出素子製造用の金属含有水溶
液。
【請求項７】前記金属化合物が水溶性有機金属化合物
であることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子
製造用の金属含有水溶液。
【請求項８】前記水溶性有機金属化合物が、少なくと
も金属と有機酸基とを含有することを特徴とする請求項
７に記載の電子放出素子製造用の金属含有水溶液。
【請求項９】前記水溶性有機金属化合物がさらにヒド
ロキシアルキルアミンを含有することを特徴とする請求
項８に記載の電子放出素子製造用の金属含有水溶液。
【請求項１０】前記水溶性有機金属化合物がパラジウ
ムと酢酸基とエタノールアミンとを含有することを特徴
とする請求項９に記載の電子放出素子製造用の金属含有
水溶液。
【請求項１１】前記金属含有水溶液の金属含有量が
０．１重量％から２重量％であることを特徴とする請求
項１に記載の電子放出素子製造用の金属含有水溶液。
【請求項１２】前記水溶液が部分エステル化ポリビニ
ルアルコールを含有することを特徴とする請求項１に記
載の電子放出素子製造用の金属含有水溶液。
【請求項１３】前記水溶液が水溶性多価アルコールを
含有することを特徴とする請求項１に記載の電子放出素
子製造用の金属含有水溶液。
【請求項１４】前記水溶液が一価アルコールを含有す
ることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子製造
用の金属含有水溶液。
【請求項１５】基板上の対向する電極間に、電子放出
部が形成された導電性薄膜を備える電子放出素子の製造
方法であって、前記電子放出部が形成される導電性薄膜
の形成工程が、基板上の電極間に、請求項１から１４の
いずれか１項に記載の電子放出素子製造用の金属含有水
溶液を付与し、これを加熱焼成する工程を有することを
特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項１６】前記水溶液の付与が、インクジェット
方式により行われることを特徴とする請求項１５に記載
の電子放出素子の製造方法。
【請求項１７】前記インクジェット方式がバブルジェ
ット方式であることを特徴とする請求項１６に記載の製
造方法。
【請求項１８】前記インクジェット方式がピエゾ方式
であることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１９】前記導電性薄膜の形成工程にて形成さ
れた導電性薄膜に、更に通電する工程を有することを特
徴とする請求項１５ないし１８のいずれかに記載の電子
放出素子の製造方法。
【請求項２０】電子放出素子と、該素子への電圧印加
手段とを具備する電子源の製造方法であって、該電子放
出素子を請求項１５ないし１８のいずれかに記載の方法
で作製することを特徴とする電子源の製造方法。
【請求項２１】電子放出素子及び該素子への電圧印加
手段を具備する電子源と、該素子から放出される電子を
受けて発光する発光体とを具備する表示素子の製造方法
であって、該電子放出素子を請求項１５ないし１８のい
ずれかに記載の方法で作製することを特徴とする表示素
子の製造方法。
【請求項２２】電子放出素子及び該素子への電圧印加
手段を具備する電子源と、該素子から放出される電子を
受けて発光する発光体と、外部信号に基づいて該素子へ
印加する電圧を制御する駆動回路とを具備する画像形成
装置の製造方法であって、該電子放出素子を請求項１５
ないし１８のいずれかに記載の方法で作製することを特
徴とする画像形成装置の製造方法。