JP3352385B2 - 電子源基板およびそれを用いた電子装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子を有
する電子源基板の作成方法に関する。また、該電子源基
板を用いた電子装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子放出素子には大別して熱
電子放出素子と冷陰極電子放出素子の２種類が知られて
いる。冷陰極電子放出素子には電界放出型（以下、「Ｆ
Ｅ型」という）、金属／絶縁層／金属型（以下、「ＭＩ
Ｍ型」という）や、表面伝導型電子放出素子等がある。

【０００３】ＦＥ型電子放出素子の例としては、Ｗ．
Ｐ．Ｄｙｋｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｒａｎ，“Ｆｉｅｌｄ Ｅ
ｍｉｓｓｉｏｎ”，Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）あるいは
Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，“Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐ
ｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄ
Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍ
ｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐ
ｈｙｓ．，４７，５２４８（１９７６）等に開示された
ものが知られている。

【０００４】ＭＩＭ型電子放出素子の例としては、Ｃ．
Ａ．Ｍｅａｄ，“Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｕｎｎ
ｅｌ−Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ”，Ｊ．Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）等に開示
されたものが知られている。

【０００５】表面伝導型電子放出素子の例としては、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．，１０，１２９０（１９６５）等
に開示されたものがある。

【０００６】表面伝導型電子放出素子は、基板上に形成
された小面積の薄膜に膜面に平行に電流を流すことによ
り電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表
面伝導型電子放出素子としては、前記エリンソン等によ
るＳｎＯ₂ 薄膜を用いたものの他、Ａｕ薄膜によるもの
［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌ
ｍｓ，９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／ＳｎＯ
₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎｄ
Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ＥＤ
Ｃｏｎｆ．，５１９（１９７５）］およびカーボン薄
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
な例として前述のＭ．ハートウェルの素子構成を図２０
に模式的に示す。同図において１は基板である。４は導
電性薄膜で、スパッタによりＨ型形状のパターンに形成
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。図中の素子電極２，３の間隔Ｌは、０．５〜１ｍ
ｍ、Ｗ’は、０．１ｍｍに設定されている。なお、電子
放出部５の位置および形状は不明または不確定であるの
で、模式的に図示した。

【０００８】従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、電子放出を行なう前に導電性薄膜４に予め通
電フォーミングと呼ばれる通電処理を施して電子放出部
５を形成するのが一般的であった。すなわち、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の両端に直流電圧あるいは
非常にゆっくりとした昇電圧を印加通電し、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。
例えば、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なわれる。前記通電フォーミング
処理を施した表面伝導型電子放出素子は、上述の導電性
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。

【０００９】上述の表面伝導型電子放出素子は、構造が
単純で製造も従来の半導体製造技術を利用可能なことか
ら大面積にわたって多数の表面伝導型電子放出素子を配
列形成できる利点がある。この特徴を活かせるような色
々な応用が研究されている。例としては、荷電ビーム源
や、表示装置等の画像形成装置が挙げられる。

【００１０】本出願人により特開平２−５６８２２号公
報に開示されている電子放出素子の構成を図１９に示
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に一般的な半導体プロセスにおける真空薄膜技術
やフォトリソグラフィー・エッチング技術により、素子
電極２および３を形成する。次に導電性薄膜４はスピン
コートのような分散塗布法等によって形成する。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。上記従来例による
製造方法では、大面積に渡って素子を形成するには、大
規模なフォトリソグラフィー・エッチング設備が必要不
可欠で、工程数も多く、生産コストが高くなるといった
欠点があった。また、こうした点に鑑み、表面伝導型電
子放出素子の導電性薄膜を半導体プロセスを用いずパタ
ーニングする方法として、金属元素を含有する溶液を液
滴の状態でインクジェット方式で直接付与する方法が提
案されている（例えば特開平８−１７１８５０）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
８−１７１８５０等に記載の従来のインクジェット方式
は、液滴を図１８のような単一ヘッドで直接付与するも
のであり、基板がより大面積化していった際、一枚の基
板を描画するのに非常に多くの時間を要し、スループッ
トを上げるのには限界があった。また同時に、基板とヘ
ッドとの相対移動の駆動ストロークを基板サイズに合わ
せて大きくする必要があり、装置コストが増大する欠点
があった。

【００１２】本発明における課題は、電子源基板の製造
にかかる時間を短縮したり、電子源基板製造の歩留まり
を向上したり、電子源基板の品質を向上することであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段および作用】本発明の一つ
の課題は、電子源基板製造の歩留まりを向上したり、電
子源基板の品質を向上することである。特に、一つの導
電性膜形成部に複数回液を付与する構成において、導電
性膜の形状の崩れを抑制したり、導電性膜の不均一性を
改善できる本発明は以下のように構成される。すなわ
ち、間隔をおいて配置された一対の素子電極と、該間隔
に位置し該一対の素子電極の双方に接続された導電性膜
と、該導電性膜に形成された電子放出部とを有する電子
放出素子を基板上に複数配置した電子源基板の製造方法
であって、前記導電性膜を、基板上に１μｍ〜１００μ
ｍの間隔をおいて配置された一対の素子電極間に、金属
元素を含有する溶液をインクジェット方式により液の状
態で吐出部から２回以上液滴を重ねて付与して形成する
工程を有しており、該工程において、２回目以降に付与
する際の、前回の付与を行なってから次の付与を行なう
までの間隔が、２秒以上であることを特徴とする電子源
基板の製造方法である。素子電極間の間隔が１μｍ〜１
００μｍである場合、２回目以降に付与する際の、前回
の付与を行なってから次の付与を行なうまでの間隔を、
２秒以上とすることにより、液の広がりを許容できる範
囲内に抑制することができる。この２秒とは、２回目以
降の液付与の際にも、液の広がる範囲が１回目の液付与
の際と略同一となる間隔、乃至は、所望の特性の電子放
出素子を得るために最終的に許容できる液の広がり範囲
に複数回の液付与による液の広がりが抑制される際の、
各回毎の液付与の際に許容できる液の広がり範囲内に抑
制できる間隔である。

【００１４】本発明のさらなる課題は、電子源基板の製
造にかかる時間を短縮することである。該課題を解決す
るため本発明の好ましい実施の形態では、さらに、前記
導電性膜を形成する工程において、前記基板上の、それ
ぞれが複数の導電性膜形成部を含む複数の領域のそれぞ
れに液吐出部を少なくとも一つずつ対応させ、前記吐出
部と前記基板とを相対移動し基板上の各導電性膜形成部
に液を付与することを特徴とする。上記実施形態の構成
によれば、それぞれの領域において、吐出部から液を付
与することにより、製造にかかる時間を短縮できたり、
吐出部と基板との相対移動の範囲を小さくすることがで
きたりする。

【００１５】上記構成において、複数の吐出部の相対位
置を固定しておくことにより、複数の吐出部と基板との
相対移動の制御が容易になる。ここで、複数の吐出部の
相対位置は、予め調整しておくとよい。また、上記各構
成で、前記複数の領域は、前記基板上の、前記導電性膜
を形成すべき領域を第１の方向と該第１の方向と非平行
な第２の方向とに分割した領域であるとよい。このと
き、特に、各領域における液の付与は、第１の方向に移
動（走査）しながら各導電性膜形成部に液を付与して行
き、第２の方向に移動した後、再び第１の方向に移動
（走査）しながら各導電性膜形成部に液を付与するよう
にするとよい。

【００１６】また、上記各構成において、前記複数の領
域は互いに合同な形状であると、液の付与を効率よく行
なうことができる。また、上記各構成において、複数の
領域毎にヘッドを設け、各ヘッドが少なくともひとつの
吐出部を有するようにしてもよい。

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】また上記各構成において、前記液の付与
は、インクジェット方式により行なうものであったりす
る。より具体的には、前記インクジェット方式は、熱エ
ネルギーを利用して溶液に気泡を発生させ、該気泡の生
成に基づいて溶液を吐出する方式であったり、圧電素子
を利用して溶液を吐出する方式であったりする。

【００２２】また、本発明に係わる電子装置の製造方法
は、以下の通りである。すなわち、間隔をおいて配置さ
れた一対の素子電極と、該間隔に位置し該一対の素子電
極の双方に接続された導電性膜と、該導電性膜に形成さ
れた電子放出部とを有する電子放出素子を基板上に配置
した電子源基板と、前記電子放出素子が放出した電子が
照射される被照射部材とを有する電子装置の製造方法で
あって、前記電子源基板を上述の電子源基板の製造方法
のいずれかを用いて製造することを特徴とする電子装置
の製造方法である。

【００２３】ここで、前記被照射部材は、電子が照射さ
れることにより画像が形成される画像形成部材であった
りする。特には、電子が照射されることにより発光する
発光体であったり、蛍光体であったりする。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に本発明の好ましい実施の形態
を示す。まず、本発明が適用される表面伝導型電子放出
素子を説明する。図８は、本発明に係る表面伝導型電子
放出素子の構成を示す模式的平面図および断面図であ
る。同図において、１は基体、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。

【００２５】基板１としては、石英ガラス、Ｎａ等の不
純物含有量を低減させたガラス、青板ガラス、ＳｉＯ₂
を表面に堆積させたガラス基板、およびアルミナ等のセ
ラミックス基板等を用いることができる。

【００２６】対向する素子電極２，３の材料としては、
様々な導電材料を用いることができる。これは例えばＮ
ｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，
Ｐｄ等の金属または合金、Ｐｄ，Ａｓ，Ａｇ，Ａｕ，Ｒ
ｕＯ₂ ，Ｐｄ−Ａｇ等の金属また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
透明電導体、および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。

【００２７】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、導電性
薄膜４の形状等は、応用される形態等を考慮して設計さ
れる。素子電極間隔Ｌは、好ましくは数千Åから数百μ
ｍの範囲であり、より好ましくは素子電極間に印加する
電圧等を考慮して１μｍから１００μｍの範囲である。

【００２８】素子電極長さＷは、電極の抵抗値、電子放
出特性を考慮して、数μｍから数百μｍの範囲である。
素子電極２，３の膜厚ｄは、１００Åから１μｍの範囲
である。

【００２９】なお、図８に示した構成だけでなく、基板
１上に、導電性薄膜４、そして対向する素子電極２，３
の順に積層した構成をとることもできる。

【００３０】導電性薄膜４に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を用いるのが好
ましい。その膜厚は、素子電極２，３へのステップカバ
レージ、素子電極２，３間の抵抗値および後述する通電
フォーミング条件等を考慮して適宜設定されるが、通常
は数Åから数千Åの範囲とすることが好ましく、より好
ましくは１０Åより５００Åの範囲とするのが良い。そ
の抵抗値は、Ｒ_S Ｒ_Sが１０² から１０⁷ Ω／□の値で
ある。なおＲ_S は、厚さがｔ、幅がｗで長さがｌの薄膜
の抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒ_S （ｌ／ｗ）と表わしたときに現わ
れる値で、薄膜材料の抵抗率をρとするとＲ_S ＝ρ／ｔ
で表わされる。ここでは、フォーミング処理について通
電処理を例に挙げて説明するが、フォーミング処理は、
これに限られるものではなく、膜に亀裂等を生じさせて
高抵抗状態を形成する方法であればいかなる方法でも良
い。

【００３１】導電性膜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 等の金属酸化
物、ＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂ ，ＬａＢ₆ ，ＣｅＢ₆ ，ＹＢ
₄ ，ＧｄＢ₄ 等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，Ｔ
ａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，Ｈｆ
Ｎ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、およびカーボン
等の中から適宜選択される。

【００３２】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Åから１μｍの範囲、好ましく
は１０Åから２００Åの範囲である。

【００３３】次に、本発明によ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は、本発明によ
る複数のインクジェットヘッドを用いた電子源基板の製
造方法を示す模式図である。図２は、図１の右上の１つ
のヘッド近傍の拡大図であり、インクジェットヘッド６
と素子電極２，３と液滴８の位置関係を示した概略図で
ある。ここでは、複数に等分割された素子領域を、分割
した個々の領域に一対一に対応した複数のインクジェッ
トヘッドにより導電性薄膜材料を含む液滴を付与する例
を示す。

【００３４】液滴吐出ヘッドユニットの機構としては、
任意の液滴を所望量（定量でよい）吐出できるものであ
れば如何なる機構でもよいが、特に数十ｎｇ程度の液滴
を形成できるインクジェット方式の機構が望ましい。イ
ンクジェット方式としては、圧電素子を用いたピエゾジ
ェット方式、またはヒーターの熱エネルギーを利用して
気泡を発生させるバブルジェット方式等いずれのもので
も構わない。

【００３５】本発明に用いられるインクジェットの例を
図９および図１０に示す。図９は、バブルジェット方式
のヘッドユニットを示す。同図において、２２１は基
板、２２２は熱発生部、２２３は支持板、２２４は液流
路、２２５は第１ノズル、２２６は第２ノズル、２２７
はインク流路間隔壁、２２８，２２９はインク液室、２
２１０，２２１１はインク液の供給口、２２１２は天井
板をそれぞれ示す。

【００３６】また、図１０はピエゾジェット方式のヘッ
ドユニットを示す。同図において、２３１はガラス製第
１ノズル、２３２はガラス製第２ノズル、２３３は円筒
型ピエゾ、２３４はフィルター、２３５，２３６はイン
ク液供給チューブ、２３７は電気信号入力端子をそれぞ
れ示す。なお、図９，１０においては、ノズルを２本で
示したがこれに限るものではない。

【００３７】図１，２に戻って、液滴９の材料には、先
に述べた導電性薄膜となる元素または化合物を含有する
水溶液または有機溶剤等を用いることができる。例え
ば、導電性薄膜となる元素または化合物がパラジウム系
の例を以下に示すと、酢酸パラジウム−エタノールアミ
ン錯体（ＰＡ−ＭＥ）、酢酸パラジウム−ジエタノール
アミン錯体（ＰＡ−ＤＥ）、酢酸パラジウム−トリエタ
ノールアミン錯体（ＰＡ−ＴＥ）、酢酸パラジウム−ブ
チルエタノールアミン錯体（ＰＡ−ＢＥ）、酢酸パラジ
ウム−ジメチルエタノールアミン錯体（ＰＡ−ＤＭＥ）
等のエタノールアミン系錯体を含んだ水溶液、または、
パラジウム−グリシン錯体（Ｐｄ−Ｇｌｙ）、パラジウ
ム−β−アラニン錯体（Ｐｄ−β−Ａｌａ）、パラジウ
ム−ＤＬ−アラニン錯体（Ｐｄ−Ｄｌ−Ａｌａ）等のア
ミノ酸系錯体を含んだ水溶液、さらには、酢酸パラジウ
ム・ビス・ジ・プロピルアミン錯体の酢酸ブチル溶液等
が挙げられる。

【００３８】液滴の付与方法については、図１のように
被塗布基板１の液滴を付与する素子部の領域をｍ×ｎの
複数領域に等分割し、その等分割された個々の領域に対
応した複数個（ｍ×ｎ個またはその整数倍）のインクジ
ェットヘッドを用い、前記へッドと被塗布基板とが相対
移動し基板上の各素子部に溶液を液滴状に少なくとも１
個付与する。

【００３９】本実施形態では、ｍ×ｎの複数のインクジ
ェットヘッドを使用するため、単一のヘッドで液滴の付
与を行なう場合と比較してｍ×ｎ倍の液滴付与能力を有
し、同一の被塗布基板の処理を同一の相対移動速度で行
なった場合に、１／（ｍ×ｎ）の時間で行なうことが可
能であり、スループットの向上を図ることができる。

【００４０】さらに、ｍ×ｎの複数のインクジェットヘ
ッドと被塗布基板との相対移動の移動領域を、ｍ×ｎの
複数領域に等分割された一つの領域と一致させ、ｍ×ｎ
の複数のインクジェットヘッドと被塗布基板との相対移
動において、全ヘッドを同時かつ同方向に移動させるこ
とにより、相対移動のための駆動機構のストロークを単
一のヘッドで処理する場合の１／（ｍ×ｎ）のストロー
クとすることが可能となり、大面積の電子源基板を作製
する場合でも駆動機構および装置全体をコンパクトなも
のとすることができる。

【００４１】また、複数回、同一素子への液滴の付与を
行なう場合には、前回付与した液滴が乾く前に同一素子
に次の液滴の付与を行なうと、付与直後に基板上に存在
する液滴量は、前回の液滴の付与直後に基板上に存在し
た液滴量より増加するため、液滴のドット径の増大をひ
きおこし、高精細の導電性薄膜のパターンを形成する上
で問題となる。そのため同一素子に複数回液滴を付与す
る際には、液滴付与時の温度、湿度、および付与する液
滴を構成する溶液の溶媒組成によって決まる液滴の乾き
時間以上の間隔をとることが可能なように、ｍ×ｎの複
数領域を設定することにより高精細の導電性薄膜のパタ
ーンを安定的に、かつ均一性が高く形成することができ
る。このようにして基板上に付与された有機金属液滴は
焼成することで熱分解され導電性薄膜となる。

【００４２】図８に示した電子放出部５について説明す
ると、これは、導電性薄膜４の一部に形成された高抵抗
の亀裂により構成され、導電性薄膜４の膜厚、膜質、材
料および後述する通電フォーミング等に依存したものと
なる。電子放出部５の内部には、１０００Å以下の粒径
の導電性微粒子を含む場合もある。この導電性微粒子
は、導電性薄膜４を構成する材料の元素の一部、あるい
は全ての元素を含有するものとなる。電子放出部５およ
びその近傍の導電性薄膜４には、炭素および炭素化合物
を含む場合もある。

【００４３】こうして形成された導電性薄膜４にフォー
ミング処理を施す。このフォーミング処理方法の一例と
して通電処理による方法を説明する。素子電極２，３間
に、不図示の電源を用いて、通電を行なうと、導電性薄
膜４の部位に構造の変化した電子放出部５が形成され
る。

【００４４】通電フォーミングによれば導電性薄膜４に
局所的に破壊、変形もしくは変質等の構造の変化した部
位が形成される。該部位が電子放出部５となる。通電フ
ォーミングの電圧波形の例を図１１に示す。

【００４５】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１１（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１１（ｂ）に示した手
法がある。

【００４６】図１１（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。

【００４７】図１１（ｂ）におけるＴ１およびＴ２は、
図１１（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、０．１［Ｖ］ステップ程度ずつ、増加させるこ
とができる。

【００４８】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０．１［Ｖ］程度の電圧印加により流れる
素子電流を測定し、抵抗値を求めて、１ＭΩ以上の抵抗
を示した時、通電フォーミングを終了させる。フォーミ
ングを終えた素子には活性化処理を施すのが好ましい。
活性化処理を施すことにより、素子電流Ｉｆや放出電流
Ｉｅが著しく変化する。

【００４９】活性化処理は、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なうことができる。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、アルキン等の脂肪族炭化水素
類、芳香族炭化水素類、アルコール類、アルデヒド類、
ケトン類、アミン類、フェノール、カルボン酸、スルホ
ン酸等の有機酸類等を挙げることができ、具体的には、
メタン、エタン、プロパンなどＣ_n Ｈ_2n+2で表わされる
飽和炭化水素、エチレン、プロピレンなどＣ_n Ｈ_2n等の
組成式で表わ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や放出電流Ｉｅが著しく変化す
る。

【００５０】活性化処理の終了判定は素子電流Ｉｆと放
出電流Ｉｅを測定しながら行なう。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。

【００５１】前記炭素あるいは炭素化合物とは、例えば
グラファイト（単結晶、多結晶の両者を示す）、非晶質
カーボン（非晶質カーボン、または非晶質カーボンと前
記グラファイトの微結晶の混合物を含むカーボン）であ
り、その膜厚は５００Å以下にするのが好ましく、３０
０Å以下であればより好ましい。

【００５２】活性化処理工程を経て得られた電子放出素
子は、安定化処理を行なうことが好ましい。この処理
は、真空容器内の有機物質の分圧が１×１０^-8Ｔｏｒｒ
以下で行なうのが好ましく、１×１０^-10 Ｔｏｒｒ以下
で行なうのが特に好ましい。真空容器内の圧力は、１×
１０^-6.5〜１０^-7Ｔｏｒｒが好ましく、１×１０^-8Ｔｏ
ｒｒ以下が特に好ましい。真空容器を排気する真空排気
装置は、装置から発生するオイルが素子の特性に影響を
与えないように、オイルを使用しないものを用いるのが
好ましい。具体的には、ソープションポンプ、イオンポ
ンプ等の真空排気装置を挙げることが出来る。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
により適宜選択する。なお、上記有機物質の分圧測定
は、質量分析計により、炭素と水素を主成分とする質量
数が１０〜２００の有機分子の分圧を測定し、それらの
分圧を積算することにより求める。

【００５３】安定化処理を経た後の、駆動時の雰囲気
は、上記安定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および放出電流
Ｉｅが安定する。

【００５４】次に、本発明に係る画像形成装置について
述べる。画像形成装置に用いる電子源基板の電子放出素
子の配列については種々のものが採用できる。

【００５５】まず、並列に配置した多数の電子放出素子
の個々を両端で接続し、電子放出素子の行を多数個配し
（行方向と呼ぶ）、この配線と直交する方向（列方向と
呼ぶ）で該電子放出素子の上方に配した制御電極（グリ
ッドとも呼ぶ）により、電子放出素子からの電子を制御
駆動するはしご状配置のものがある。

【００５６】これとは別に、電子放出素子をＸ方向およ
びＹ方向に行列状に複数配し、同じ行に配された複数の
電子放出素子の電極の一方をＸ方向の配線に共通に接続
し、同じ列に配された複数の電子放出素子の電極の他方
をＹ方向の配線に共通に接続するものが挙げられる。こ
のようなものは所謂単純マトリクス配置である。単純マ
トリクス配置について以下に詳述する。

【００５７】本発明に係る電子放出素子を複数個マトリ
クス状に配して得られる電子源基板について、図１２を
用いて説明する。図１２において、７１は電子源基板、
７２はＸ方向配線、７３はＹ方向配線である。７４は表
面伝導型電子放出素子、７５は結線である。

【００５８】ｍ本のＸ方向配線７２はＤｘ１，Ｄｘ２，
‥‥，Ｄｘｍからなり、導電性金属等で構成することが
できる。配線の材料、膜厚、幅は、適宜設定される。Ｙ
方向配線７３はＤｙ１，Ｄｙ２，‥‥，Ｄｙｎのｎ本の
配線よりなり、Ｘ方向配線７２と同様に形成される。こ
れらｍ本のＸ方向配線７２とｎ本のＹ方向配線７３との
間には、不図示の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）。

【００５９】不図示の層間絶縁層は、ＳｉＯ₂ 等で構成
される。例えば、Ｘ方向配線７２を形成した基板７１の
全面あるい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７３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。Ｘ方向
配線７２とＹ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。

【００６０】電子放出素子７４を構成する一対の電極
（不図示）は、ｍ本のＸ方向配線７２とｎ本のＹ方向配
線７３と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。

【００６１】配線７２と配線７３を構成する材料、結線
７５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、またそれぞれ異なってもよい。これらの材料は、例
えば前述の素子電極の材料より適宜選択される。素子電
極を構成する材料と配線材料が同一である場合には、素
子電極に接続した配線は素子電極ということもできる。

【００６２】Ｘ方向配線７２には、Ｘ方向に配列した電
子放出素子７４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、Ｙ方
向配線７３には、Ｙ方向に配列した電子放出素子７４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。上記構成においては、単純
なマトリクス配線を用いて、個別の素子を選択し、独立
に駆動可能とすることができる。

【００６３】このような単純マトリクス配置の電子源基
板を用いて構成した画像形成装置について、図１３〜図
１５を用いて説明する。図１３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１４は図１３の表示
パネルに使用される蛍光膜の模式図であり、図１５はＮ
ＴＳＣ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。

【００６４】図１３において、７１は電子放出素子を複
数配した基板であり、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８４とメ
タルバック８５等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およびフェースプレート８６がフリットガラス
等を用いて接続されている。８８は外囲器であり、例え
ば大気中あるいは窒素中で、４００〜５００度の温度範
囲で１０分以上焼成され、封着される。

【００６５】７４は図８で示した表面伝導型電子放出素
子の１素子に相当する。７２，７３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方向配線および
Ｙ方向配線である。

【００６６】外囲器８８は、上述のフェースプレート８
６、支持枠８２およびリアプレート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、電子源基板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。すなわち、基板７１に直接支持枠８２を封着
し、フェースプレート８６、支持枠８２および基板７１
で外囲器８８を構成しても良い。一方、フェースプレー
ト８６とリアプレート８１との間に、スペーサー（耐大
気圧支持部材）とよ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もつ外囲器８８
の構成することもできる。

【００６７】図１４は、蛍光膜を示す模式図である。蛍
光膜は、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（図１４ａ）あるいはブラッ
クマトリクス（図１４ｂ）などと呼ばれる黒色部材９１
と蛍光体９２とから構成することができる。ブラックス
トライプあるいは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、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あるいはブラッ
クマトリクスの材料としては、通常用いられている黒鉛
を主成分とする材料の他、光の透過および反射が少ない
材料であれば、これを用いることができる。

【００６８】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、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
鏡面反射す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）を行ない、その後Ａ
１を真空蒸着等を用いて堆積させることで作製できる。

【００６９】フェースプレート８６には、更に蛍光膜８
４の導電性を高めるため、蛍光膜８４の外面側（ガラス
基板８３側）に透明電極（不図示）を設けてもよい。前
述の封着を行なう際には、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。

【００７０】図１３に示した画像形成装置は、例えば以
下のようにして製造される。外囲器８８は、前述の安定
化処理工程と同様に、適宜加熱しながら、イオンポン
プ、ソープションポンプなどのオイルを使用しない排気
装置により不図示の排気管を通じて排気し、１０^-7Ｔｏ
ｒｒ程度の真空度の、有機物質の十分少ない雰囲気にし
た後、封止される。外囲器８８の封止後の圧力を維持す
るために、ゲッター処理を行なうこともできる。これ
は、外囲器８８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を用いた加熱により、外
囲器８８内の所定の位置に配置されたゲッター（不図
示）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８８内を、例えば１０^-5〜１０^-7Ｔｏｒｒの
真空度に維持するものである。

【００７１】次に、単純マトリクス配置の電子源基板を
用いて構成した表示パネルに、ＮＴＳＣ方式のテレビ信
号に基づいたテレビジョン表示を行なうための駆動回路
の構成例について、図１５を用いて説明する。図１５に
おいて、１０１は画像表示パネル、１０２は走査回路、
１０３は制御回路、１０４はシフトレジスタである。１
０５はラインメモリ、１０６は同期信号分離回路、１０
７は変調信号発生器、ＶｘおよびＶａは直流電圧源であ
る。

【００７２】表示パネル１０１は、端子Ｄｏｘ１乃至Ｄ
ｏｘｍ、端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎ、および高圧端子Ｈ
ｖを介して外部の電気回路と接続している。端子Ｄｏｘ
１乃至Ｄｏｘｍには、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
れた表面伝導型電子放出素子群を一行（Ｎ素子）ずつ順
次駆動するための走査信号が印加される。

【００７３】端子Ｄｙ１乃至Ｄｙｎ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
１０［ｋＶ］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。

【００７４】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（図中、Ｓ１乃至Ｓ
ｍで模式的に示している）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の出力電圧と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１０１の端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍと電気的に接続され
る。Ｓ１乃至Ｓｍの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。

【００７５】直流電圧源Ｖｘは、本例の場合には表面伝
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未満となるような一定電圧を出力す
るよう設定されている。

【００７６】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な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およびＴｓｆｔおよ
びＴｍｒｙの各制御信号を発生する。

【００７７】同期信号分離回路１０６は、外部から入力
されるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から同期信号成分と輝
度信号成分とを分離するための回路で、一般的な周波数
分離（フィルター）回路等を用いて構成できる。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成るが、ここでは説明の便宜
上、Ｔｓｙｎｃ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を便宜上ＤＡＴＡ信号
と表わした。該ＤＡＴＡ信号はシフトレジスタ１０４に
入力される。

【００７８】シフトレジスタ１０４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１０３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づいて
動作する（すなわち、制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジ
スタ１０４のシフトクロックであると言うこともでき
る）。シリアル／パラレル変換された画像１ライン分の
データ（電子放出素子Ｎ素子分の駆動データに相当）
は、Ｉｄ１乃至Ｉｄｎの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。

【００７９】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記憶装置であ
り、制御回路１０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙに従
って適宜Ｉｄ１ないしＩｄｎの内容を記憶する。記憶さ
れた内容は、Ｉｄ１’乃至Ｉｄｎ’として出力され、変
調信号発生器１０７に入力される。変調信号発生器１０
７は、画像データＩｄ１’乃至Ｉｄｎ’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内の電子放出素子に印加され
る。

【００８０】本発明に係る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。すな
わち、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時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
電子放出しきい値未満の電圧を印加しても電子放出は生
じないが、電子放出しきい値以上の電圧を印加する場合
には電子ビームが出力される。その際、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
御する事が可能である。また、パルスの幅Ｐｗを変化さ
せることにより出力される電子ビームの電荷の総量を制
御することが可能である。

【００８１】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。

【００８２】パルス幅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。

【００８３】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でもアナログ信号式のもの
でも採用できる。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なわれれば良いからである。

【００８４】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、これは回路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１
０５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。すなわち、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、この発振器の出力する波
数を計数する計数器（カウンタ）およびこの計数器の出
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。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。

【００８５】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。パルス幅変調方式
の場合には、例えば、電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を
採用でき、必要に応じて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。

【００８６】このような構成をとり得る上述の表示パネ
ルにおいては、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。

【００８７】ここで述べた画像形成装置の構成は一例で
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やＳＥ
ＣＡＭ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、ＭＵＳＥ方式をはじめとする高品
位ＴＶ）方式をも採用できる。

【００８８】次に、はしご型配置の電子源基板および画
像形成装置について図１６を用いて説明する。図１６
は、はしご型配置の電子源基板の一例を示す模式図であ
る。図１６において、１１０は電子源基板、１１１は電
子放出素子である。１１２（Ｄｘ１〜Ｄｘ１０）は、電
子放出素子１１１を接続するための共通配線である。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。すなわち、電子ビーム
を放出させたい素子行には、電子放出しきい値以上の電
圧を、電子ビームを放出しない素子行には、電子放出し
きい値未満の電圧を印加する。各素子行間の共通配線Ｄ
ｘ２〜Ｄｘ９は、例えばＤｘ２，Ｄｘ３を同一配線とす
ることもできる。

【００８９】図１２の電子源基板の代わりに図１６の電
子源基板を用いても、図１３に示したと同様にして画像
形成装置を構成することができる。

【００９０】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳しく説明す
る。 ［実施例１］図１は、本発明の特徴を最もよく表す図で
あり、複数のインクジェットヘッドを用いる電子源基板
の素子の製造方法を示した図である。図２は、図１の一
部を拡大して示しており、インクジェットヘッドと素子
電極部との位置関係と液滴の付与状況を拡大表示した概
略図である。また、図３，４は塗布の際のインクジェッ
トヘッドと基板との相対移動を説明する概略図である。

【００９１】以上、図１，２，３，４を主に用いて電子
源基板の作製方法を順次説明する。まず、本実施例の場
合、基板サイズは従来の約２倍の寸法のもので、電子放
出素子部のｍ×ｎ領域の等分割については、４分割で行
なった。図１において、９はステージで、その上に導電
性薄膜が形成される前の電子源基板６１がある。ここ
で、１０は電子放出素子領域であり、この部分を２×２
の４領域に等分割し、その等分割された個々の領域に４
個のインクジェットヘッドが対応している。

【００９２】ヘッドと素子部の一部を拡大表示したのが
図２である。電子源基板上の表面伝導型電子放出素子は
前述の実施の形態で説明したものと同じ構成で、各単素
子としては図８に示したものと同様で、基板１、素子電
極２，３、導電性薄膜（微粒子膜）４より構成される。
また、この電子源基板６１には、図２では不図示の配線
電極も有する。

【００９３】この電子源基板の作製手順について簡単に
述べる。まず、絶縁基板としてガラス基板を用いた。こ
れを有機溶剤等により充分洗浄後、１２０℃の乾燥炉で
乾燥させた。この基板上にＰｔ膜（膜厚２０００Å）を
用いて電極幅５００μｍ、電極ギャップ間隔２０μｍの
一対の素子電極を複数個形成し、電極に各々配線を接続
した。この配線としては図６に示すようなマトリクス配
置を採用した。

【００９４】また、液滴の原料溶液としては、水溶液系
のもので、ポリビニルアルコールが重量濃度０．０５
％、２−プロパノールが重量濃度１５％、エチレングリ
コールが重量濃度１％、酢酸パラジウム−エタノール−
アミン錯体（Ｐｄ（ＮＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＨ）₄（ＣＨ₃Ｃ
ＯＯ）₂）がパラジウム重量濃度で０．１５％、の組成
になるように水に溶かした水溶液を用いた。インクジェ
ットヘッドには、熱エネルギーを利用して溶液に気泡を
発生させ、該気泡の生成に基づいて溶液を吐出するバブ
ルジェット方式を用いた。

【００９５】ここで、図３，４を用いて、４等分割した
電子放出領域に対しそれぞれの領域に対応した４つのイ
ンクジェットヘッドを用いて液滴付与する方法を、従来
の小基板を１ヘッドで塗布する方法と対比しながら説明
する。図３が１ヘッドで対応した場合で、素子部の右上
にあるヘッドがＸ方向１１およびＹ方向１２に基板６１
と相対移動することにより素子領域１０の各素子部に液
滴を付与する（図３（ａ））。この際のＸ，Ｙの駆動ス
トロークは、図３（ｂ）の１３，１４に示されている。
塗布の順序は、Ｘ方向の走査を繰り返しながら、Ｙ方向
に移動することとした。また、この駆動は基板側のステ
ージを駆動する方法で行なった。

【００９６】図４には、外形寸法が図３の基板のほぼ２
倍、素子領域１０の寸法はちょうど２倍の電子源基板６
１を示してあり、この素子領域１０は２×２の領域に４
等分され、等分割された各領域に１個ずつ合計４個のイ
ンクジェットヘッドが対応している。ヘッドと基板との
相対移動は、Ｘ方向１１とＹ方向１２について駆動速度
および駆動距離が４ヘッドとも同一の相対移動をする。
これは、ヘッド駆動でも基板側ステージ駆動でもどちら
でも可能であるが、本実施例の場合はヘッド側を固定
し、基板側を駆動した（図４（ａ））。

【００９７】また、ステージを駆動する具体的な手段と
しては、Ｘ方向の駆動には、ＬＡＢ（リニアエアベアリ
ング）を用いた方法を、Ｙ方向の駆動にはボールベアリ
ングを用いた方法を本実施例では採用した。これは、素
子領域全面にわたって液滴の付与を行なう際に、Ｘ方向
の走査を繰り返しながら、Ｙ方向に移動しているので、
Ｘ側の駆動の方がより高速かつ高精度の駆動手段が必要
であり、Ｘ側には高速かつ高精度な駆動が可能なＬＡＢ
を用い、Ｙ側にはより安価で取り扱いも容易なボールベ
アリングという組み合わせとした。もちろん、Ｘ側、Ｙ
側両者ともＬＡＢを採用することも可能であり、必要な
性能を満たせば、両者ともボールベアリング方式を用い
ることも可能である。

【００９８】また、本実施例においては、４つのヘッド
を使用しているが、これら４つのヘッドの相対位置関係
はヘッド取り付け後、ヘッド取り付け時の取り付け誤差
等を補正するため、素子領域への塗布を行なう前に予め
調整している。本実施例においては、基板上の素子領域
外に液滴の塗布を行ない、それぞれのヘッドから吐出さ
れた液滴の基板上での着弾位置を計測して、どれか１つ
のヘッドを基準として、他のヘッドの位置を所望の位置
に液滴が付与されるように調整した。

【００９９】図４（ｂ）に示すように、４分割したそれ
ぞれの領域を各領域に対応したヘッドが塗布を分担して
いるので、駆動ストロークは従来の図３（ｂ）の単一ヘ
ッドの駆動ストローク１３，１４と全く同一ストローク
で寸法で２倍、面積で４倍の領域が従来と同一の塗布時
間で処理可能である。しかも、従来の駆動速度もストロ
ークも同じ駆動機構をそのまま流用すればよい。

【０１００】これらの装置全体はＣＰＵによって制御さ
れている。装置全体を制御するＣＰＵにはＸＹステージ
を駆動するＬＡＢ（リニアエアベアリング）とボールベ
アリングがＸ方向駆動回路、Ｙ方向駆動回路を介して接
続されている。また、ＣＰＵにはヘッド駆動回路を介し
てインクジェットヘッドが接続されている。また、ＸＹ
ステージの位置を検出するためのＸ側レーザー測長計お
よびＹ側レーザー測長計が接続されており、ＸＹの位置
情報が入力される。

【０１０１】ＣＰＵは、Ｘ側レーザー測長計およびＹ側
レーザー測長計からステージの位置情報を得て、ＣＰＵ
内で記憶している各素子に対応した座標とステージの位
置情報を参照しながら、ヘッド駆動回路を介してインク
ジェットヘッドより各素子に対して液滴の付与を行な
う。液滴を付与するための信号をへッドヘ送るタイミン
グはステージの移動速度やヘッドから基板への液滴の到
達時間等を配慮して決定される。

【０１０２】各素子電極のギャップ部分へは従来条件と
同様、順次４回ずつ液滴を重ねて付与した。この際、同
一素子に対しての液滴の付与時間の間隔も従来条件と同
様とした。液滴を付与した後、素子電極基板を３５０℃
の焼成炉で２０分間加熱し、有機成分を除去すること
で、素子電極部には酸化パラジウム（ＰｄＯ）微粒子か
らなる導電性薄膜が形成された。焼成後の円状の直径
は、約１００μｍで、膜厚は１５０Åであった。素子長
は約１００μｍということになる。

【０１０３】以上のようにして、従来の４倍の素子形成
領域を有する大面積基板の液滴付与を従来の駆動機構で
従来と同様の時間で処理できた。

【０１０４】さらに、導電性薄膜が形成された素子電極
２，３間に電圧を印加して、導電性薄膜を通電フォーミ
ング処理等をし、電子放出部を形成した。これで表面伝
導型電子放出素子群を有した電子源基板が完成した。以
上の実施例１で示した方法により作製した大面積電子源
基板は、従来と同等の電子放出特性が得られた。

【０１０５】［実施例２］実施例２として本発明の製造
方法による表面伝導型電子放出素子を有する画像形成装
置の製造方法を説明する。なお、本実施例では、図７の
ように電極が複数個行列状に配置され、その電極が配線
と梯子状に接続されたものを用いた。

【０１０６】この表面伝導型電子放出素子の作製方法
も、実施例１と基本的な考え方は全く同様であり、図１
のように電子放出素子領域１０を２×２の４領域に等分
割し、その等分割された個々の領域に４個のインクジェ
ットヘッドが対応した方式を採用した。

【０１０７】また、液滴の原料溶液としては、有機溶剤
系の酢酸パラジウム・ビス・ジ・プロピルアミン錯体の
酢酸ブチル溶液を用いた。インクジェットヘッドは、ピ
エゾジェット式のものである。但し、実施例１で用いた
ように酢酸パラジウム−エタノール−アミン錯体の水溶
液と、バブルジェット方式のヘッドを用いてもいっこう
に構わない。

【０１０８】実施例１と同様、寸法で２倍、面積で４倍
の領域を従来と同一の塗布時間と駆動機構により処理で
きた。

【０１０９】さらに、導電性薄膜が形成された素子電極
２，３間に電圧を印加して、導電性薄膜を通電フォーミ
ング処理等し、電子放出部を形成、これで表面伝導型電
子放出素子群を有した電子源基板が完成した。

【０１１０】この電子源基板に図１３に示すようにフェ
ースプレート８６、支持枠８２、リアプレート８１とに
より外囲器８８を形成し、真空封止を行なった後、図１
５に示すようなＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づきテレ
ビジョン表示を行なうための駆動回路を有する画像形成
装置を作製した。以上の実施例２で示した方法により作
製された大面積画像形成装置は、４倍の画面全面にわた
って従来のものと同等の画質が得られた。

【０１１１】［実施例３］本発明の第３の実施例は実施
例１と同様に基板を４分割し、４分割したそれぞれの領
域に対して複数のノズルを有するインクジェットヘッド
を対応させて電子源基板を作製した実施例である。

【０１１２】本実施例では、電子放出素子領域にＸ方向
に２７０μｍピッチで２１００素子、Ｙ方向に８４０μ
ｍピッチで５００素子が配列されている、５６７ｍｍ×
４２０ｍｍの領域に計１０５万個の電子放出素子を有す
る電子源基板を作製した。

【０１１３】本実施例では、電子放出素子領域への液滴
の付与を行なう際に、電子放出素子領域を２×２に４分
割し、４分割したそれぞれの領域に対して５０本のノズ
ルを有するインクジェットヘッドを対応させた。分割さ
れた各領域には、Ｘ方向に１０５０素子、Ｙ方向に２５
０素子、計２６２５００素子配置されている。使用した
ヘッドは、ノズルのピッチがＹ方向の素子ピッチと同じ
８４０μｍピッチで５０本並んでいるものを用いた。そ
のため、ヘッドのノズル並び方向を基板のＹ方向にあわ
せて液滴の付与を行なうことにより、１回のＸ方向の走
査でＹ方向の５０素子に対して同時に液滴の付与を行な
うことが可能である。

【０１１４】また、４つのヘッドの相対位置関係は実施
例１と同様に、ヘッド取り付け後、ヘッド取り付け時の
取り付け誤差等を補正するため、素子領域への塗布を行
なう前に予め調整している。本実施例では各ヘッドが５
０本のノズルを有しているため、５０本のノズルから吐
出された液滴が基板上に着弾して形成したそれぞれのド
ットの重心位置を計測し、５０ドットの平均値を各ヘッ
ドの位置として、４つのヘッド間の位置の調整を行なっ
た。ヘッドの位置調整のための液滴の付与は、基板上の
素子領域外に行なったが、他の基板を用いてヘッドの位
置調整だけ行なうことも可能である。また、ドットの重
心位置の計測は、ＣＣＤにより着弾したドットを画像デ
ータとして取り込み、画像処理を用いて算出した。

【０１１５】本実施例での各ヘッドと基板の相対移動
は、実施例１と同様に、基板側のステージを駆動して行
なったので、４個のインクジェットヘッドは同時に同一
方向の基板に対する相対移動を行なうこととなる。

【０１１６】ステージの駆動方式や液滴付与時の吐出タ
イミング制御等は実施例１の場合と同様の方式で行なっ
た。

【０１１７】本実施例で作製した素子の構成は、各単素
子としては、実施の形態で図８を用いて説明したのと同
様の構成であり、電子源基板としては、図６に示したよ
うなＭＴＸタイプの配線に、各素子の電極が接続されて
いるような構成のものとした。

【０１１８】以下、電子源基板の作製手順について簡単
に述べる。まず、絶縁基板としてガラス基板を用いた。
これを有機溶剤等で十分洗浄後、１２０℃の乾燥炉で乾
燥させた。この基板上にＰｔ膜 (腹厚５００Å) を用い
て電極幅１００μｍ、電極ギャップ間隔２０μｍの一対
の素子電極を先述したようにＸ方向に２７０μｍピッチ
で２１００素子分、Ｙ方向に８４０μｍピッチで５００
素子分、計１０５万素子相当を形成し、電極に各々配線
を接続した。

【０１１９】次にこの基板に対して、上述したようなや
り方で、液滴の付与を行なった。液滴の原料溶液として
は、ポリビニルアルコールが重量濃度０．０５％、２−
プロパノールが重量濃度１５％、エチレングリコールが
重量濃度１％、酢酸パラジウム−エタノール−アミン錯
体（Ｐｄ（ＮＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＨ）₄（ＣＨ_３ＣＯ
Ｏ）₂）がパラジウム重量濃度で０．１５％、の組成に
なるように水に溶かした水溶液を使用し、インクジェッ
トヘッドには、バブルジェット方式のものを用いた。各
素子電極のギャップ部分へは従来条件と同様、順次４回
ずつ液滴を重ねて付与した。この際、同一の素子に対し
ての液滴の付与間隔は、２．４秒とした。液滴を付与し
た後、素子電極基板を３５０℃の焼成炉で２０分間加熱
し、有機成分を除去することで、素子電極部には酸化パ
ラジウム (ＰｄＯ) 微粒子からなる導電性薄膜がドット
状（円状）に形成された。焼成後のドット径は、約１０
０μｍで、膜厚は１５０Ａであった。素子長は約１００
μｍということになる。

【０１２０】さらに、導電性薄膜が形成された素子電極
２，３間に電圧を印加して、導電性薄膜の通電フォーミ
ング処理を行ない、さらに、活性化処理、安定化処理を
行ない電子源基板とした。

【０１２１】さらに、本実施例で作製した電子源基板に
フェースプレート、支持枠、リアプレートとにより外囲
器を形成し、真空封止を行なった後、ＮＴＳＣ方式のテ
レビ信号に基づきテレビジョン表示を行なうための駆動
回路を接続すれば、画像形成装置とすることができる。

【０１２２】本実施例においては、電子源基板上の液滴
を付与される領域を４分割し、それぞれの領域に対して
５０ノズルを有するインクジェットヘッドを対応させ、
基板を駆動することにより全ヘッドを同時かつ同一の方
向に基板に対して相対移動させているため、短時間で基
板全面への高精度の液滴の付与を行なうことが可能とな
った。

【０１２３】［実施例４］洗浄した青板ガラスに、Ｐｔ
で膜厚５００Å、電極ギャップ２０μｍ、電極幅１２０
μｍの対向する電極を３００μｍ間隔で列方向に１００
個、行方向に１００個マトリクス状に形成し、対向する
該電極のおのおのをそれぞれ列方向配線、行方向配線で
結線した。このとき導電性薄膜を形成できる範囲（液滴
付与可能領域）は図１７に示すように、１２０μｍ×１
２０μｍとした。

【０１２４】これは用いたインクジェットヘッドより付
与された液滴のドット径が１００μｍであり、着弾精度
が約±５μｍ、ステージの送り精度が約±５μｍである
ことより決めた。

【０１２５】この基板に実施例１と同様のインクジェッ
トヘッドと溶液（酢酸パラジウム−エタノール−アミン
錯体の水溶液）を用い、４分割で各々の素子部に４回ず
つ液滴を付与したところ、１素子部に２秒より短い間隔
で複数回の液滴が付与された場合にはドット径が大き
く、配線に触れてドット形状が崩れてしまっている素子
があった。これを配線のない基板で実験し、ドット径を
測定した結果を表１に示す。

【０１２６】

【表１】

【０１２７】温度２３℃、湿度４５％の環境で、１素子
部に時間間隔Ｔで４回液滴を付与した際のドット径を、
おのおの４素子ずつ測定した結果である。なお液滴を一
回のみ付与した際のドット径は１００μｍであった。こ
の表より、付与間隔Ｔが２秒以上では付与された液滴の
ドット径は１回付与の場合とほぼ同じであった。しかし
付与間隔Ｔが１．８秒以内の場合には、付与された液滴
のドット径が１回付与の場合の径より大きくなってしま
った。この結果より、付与間隔Ｔが１．８秒以内の場合
には、前述した配線のある基板で、液滴が配線に触れる
場合があり、ドット形状が崩れ、焼成後の基板内の素子
抵抗分布は悪くなってしまう場合があることが推測でき
る。そこで、ここでは前述した配線のある基板で、付与
間隔Ｔを２秒以上にして液滴の付与を行なうことによ
り、液滴が配線に触れてドット形状の崩れた素子はな
く、焼成後の基板内の素子抵抗分布が均一な電子源基板
が作成できた。またこの基板を用いた画像表示装置は面
内の輝度分布が良好であった。

【０１２８】このように上述の実施例では、２×２に等
分割した場合のみを示したが、用いる駆動系や基板サイ
ズや素子領域サイズに応じて、分割のしかたは、図５に
示すようにｍ×ｎの任意の分割にいかようにでも実施可
能である。但し、スループットを上げることは、ｍやｎ
を増やすことにより可能であるが、一素子部に複数回液
滴を付与する際には注意が必要となる。１回付与のドッ
ト径と同じ径のドットを形成するためには、温度、湿
度、溶媒組成によって決まる時間間隔以上の間隔をとら
なければならない。よってこの時間間隔を取れる分割数
とパターンを用いて導電性薄膜の付与を行なうことが好
ましい。

【０１２９】

【発明の効果】本発明の第１の態様によれば、電子源基
板上における電子放出素子の導電性膜の形成における液
滴の付与を、簡便な駆動機構を用い、短い処理時間で行
なうことができる。また、液滴の付与を、簡便な駆動機
構を用い、大面積に対応して行なうことができる。ま
た、本発明の第２の態様によれば、導電性膜を形成する
際の導電性膜の形状が崩れてしまうのを抑制することが
できる。

【０１３０】従って、本発明の表面伝導型電子放出素子
を用いた電子源基板および画像形成装置の作製工程のス
ループットが向上し、低価格なものが実現可能となる。
また、均一性が高く高品位な電子源、画像形成装置が提
供できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る液滴付与方法を示す
概略斜視図である。

【図２】 図１のヘッドと素子部の一部の拡大図であ
る。

【図３】 従来の単一ヘッドの液滴付与状況を示す模式
図である。

【図４】 本発明の領域分割した液滴付与状況を示す模
式図である。

【図５】 素子部をｍ×ｎの領域に等分割した状態を示
す図である。

【図６】 本発明の実施例１で作成したマトリクス配置
型の電子源基板の模式図である。

【図７】 本発明の実施例２で作成したはしご配置型の
電子源基板の模式図である。

【図８】 本発明が適用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図および断面図である。

【図９】 本発明に用いられるインクジェットの一例を
示す構成図である。

【図１０】 本発明に用いられるインクジェットの他の
例を示す構成図である。

【図１１】 本発明の表面伝導型電子放出素子の製造に
際して採用できる通電フォーミング処理における電圧波
形の一例を示す模式図である。

【図１２】 本発明が適用されるマトリクス配置型の電
子源基板を示す模式図である。

【図１３】 本発明が適用される画像形成装置のマトリ
クス配線式表示パネルを示す模式図である。

【図１４】 画像形成装置に用いられる蛍光膜の一例を
示す模式図である。

【図１５】 本発明の方法により作成された画像形成装
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１６】 本発明が適用されるはしご型配線による電
子源基板を示す模式図である。

【図１７】 本発明が適用されるマトリクス配置型の電
子源基板の液滴付与可能領域を示す図である。

【図１８】 従来の液滴付与の一例を示す模式図であ
る。

【図１９】 従来の表面伝導型電子放出素子の模式的斜
視図である。

【図２０】 従来の表面伝導型電子放出秦子の模式的平
面図である。

【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：インクジェットヘッド、８：液滴、９：
ステージ、１０：電子放出素子領域、１１：Ｘ方向、１
２：Ｙ方向、１３：Ｘ方向駆動ストローク、１４：Ｙ方
向駆動ストローク、１５：液滴付与可能領域、６１：導
電性薄膜形成前の電子源基板、７１：電子源基板、７
２：Ｘ方向配線、７３：Ｙ方向配線、７４：表面伝導型
電子放出素子、７５：結線、７６：導電性薄膜形成領
域、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、８８：外囲器、９１：黒色部材、９２：
蛍光体、１０１：表示パネル、１０２：走査回路、１０
３：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
号発生器、１１０：電子源基板、１１１：電子放出素
子、１１２（Ｄｘ１〜Ｄｘ１０）：共通配線、２２１：
基板、２２２：熱発生部、２２３：支持板、２２４：液
流路、２２５：第１ノズル、２２６：第２ノズル、２２
７：インク流路間隔壁、２２８，２２９：インク液室、
２２１０，２２１１：インク液の供給口、２２１２：天
井板、２３１：第１ノズル、２３２：第２ノズル、２３
３：円筒型ピエゾ、２３４：フィルター、２３５，２３
６：インク液供給チューブ、２３７：電気信号入力端
子、Ｖｘ，Ｖａ：直流電圧源、Ｈｖ：高圧端子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三道 和宏 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９−69334（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−155527（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−271724（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−219148（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−318723（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−15412（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 9/02 H05K 3/10 - 3/12 G02B 5/20

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 間隔をおいて配置された一対の素子電極
   と、該間隔に位置し該一対の素子電極の双方に接続され
   た導電性膜と、該導電性膜に形成された電子放出部とを
   有する電子放出素子を基板上に配置した電子源基板の製
   造方法であって、 前記導電性膜を、基板上に１μｍ〜１００μｍの間隔を
   おいて配置された一対の素子電極間に、金属元素を含有
   する溶液をインクジェット方式により液の状態で吐出部
   から２回以上液滴を重ねて付与して形成する工程を有し
   ており、該工程において、２回目以降に付与する際の、
   前回の付与を行なってから次の付与を行なうまでの間隔
   が、２秒以上であることを特徴とする電子源基板の製造
   方法。
2. 【請求項２】 前記導電性膜を形成する工程において、
   前記基板上の、それぞれが複数の導電性膜形成部を含む
   複数の領域のそれぞれに液吐出部を少なくとも一つずつ
   対応させ、前記吐出部と前記基板とを相対移動し基板上
   の各導電性膜形成部に液を付与することを特徴とする請
   求項１に記載の電子源基板の製造方法。
3. 【請求項３】 前記吐出部と前記基板の相対移動の際に
   は、前記複数の吐出部の相対位置は固定されている請求
   項２に記載の電子源基板の製造方法。
4. 【請求項４】 前記複数の領域は、前記基板上の、前記
   導電性膜を形成すべき領域を第１の方向と該第１の方向
   と非平行な第２の方向とに分割した領域である請求項２
   もしくは３に記載の電子源基板の製造方法。
5. 【請求項５】 前記複数の領域は互いに合同な形状であ
   る請求項２乃至４のいずれか１つに記載の電子源基板の
   製造方法。
6. 【請求項６】 前記複数の領域毎に対応して前記吐出部
   を有するヘッドを有している請求項２乃至５のいずれか
   １つに記載の電子源基板の製造方法。
7. 【請求項７】 前記インクジェット方式は、熱エネルギ
   ーを利用して溶液に気泡を発生させ、該気泡の生成に基
   づいて溶液を吐出する方式である請求項１乃至６のいず
   れか１つに記載の電子源基板の製造方法。
8. 【請求項８】 前記インクジェット方式は、圧電素子を
   利用して溶液を吐出する方式である請求項１乃至６のい
   ずれか１つに記載の電子源基板の製造方法。
9. 【請求項９】 間隔をおいて配置された一対の素子電極
   と、該間隔に位置し該一対の素子電極の双方に接続され
   た導電性膜と、該導電性膜に形成された電子放出部とを
   有する電子放出素子を基板上に配置した電子源基板と、
   前記電子放出素子が放出した電子が照射される被照射部
   材とを有する電子装置の製造方法であって、前記電子源
   基板を請求項１乃至８のいずれか１つに記載の方法を用
   いて製造することを特徴とする電子装置の製造方法。