JP3387710B2

JP3387710B2 - 電子源基板の製造方法および画像形成装置の製造方法

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Publication number: JP3387710B2
Application number: JP28723795A
Authority: JP
Inventors: 宏一郎中西
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-11-06
Filing date: 1995-11-06
Publication date: 2003-03-17
Anticipated expiration: 2015-11-06
Also published as: JPH09129124A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子源基板、及び
その応用である表示装置等の画像形成装置にかかわり、
特に表面伝導型電子放出素子を多数個備える電子源基
板、その製造方法、及びそれを組み込んだ表示装置等の
画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子としては、熱電子源
と冷陰極電子源の２種類が知られている。冷陰極電子源
には、電界放出型（以下、ＦＥと記す）、金属／絶縁層
／金属型（以下、ＭＩＭと記す）や表面伝導型電子放出
素子等がある。

【０００３】ＦＥ型の例としては、W.P.Dyke & W.W.Dol
an, “Field emission”, Advancein Electron Physici
s, 8, 89 (1956)或いはC.A.Spindt, “Physical Proper
ties of thin-film field emission cathodes with mol
ybdenium ”, J.Appl.Phys., 47, 5248 (1976) 等が知
られている。

【０００４】ＭＩＭ型の例としては、C.A.Mead, “The
tunnel-emission amplifier, J. Appl. Phys., 32, 646
(1961) 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, Radio Eng. Electron Phys., 10, (1965)]
等がある。

【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Elinson 等によ
るＳｎＯ₂ 薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によるもの［G.
Dittmer:“Thin Solid Films", 9, 317 (1972)]、Ｉｎ₂
Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［M.Hartwell and C.G.
Fonstad: “IEEE Trans. ED Conf.”,519 (1975)]、カ
ーボン薄膜によるもの［荒木久他：真空、第２６巻、第
１号、２２ページ（１９８３）］等が報告されている。

【０００７】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な素子構成として、前述のM.Hartwellの素子構成を図５
に示す。同図において１は、基板である。２は電子放出
部形成用薄膜で、スパッタリングで形成されたＨ型形状
の金属酸化物薄膜等からなり、後述するフォーミングと
呼ばれる通電処理により電子放出部３が形成される。な
お、図中の素子電極間隔Ｌ１は、０．５〜１．０ｍｍ、
Ｗ’は、０．１ｍｍで設定されている。又、電子放出部
３の位置及び形状については、不明であるので模式図と
して表わした。

【０００８】従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、電子放出を行う前に電子放出部形成用薄膜２
を予めフォーミングと呼ばれる通電処理することによっ
て、電子放出部３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、前記電子放出部形成用薄
膜２の両端に直流電圧、或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。な
お電子放出部３は電子放出部形成用薄膜２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。以
下、フォーミングにより発生した電子放出部を含む電子
放出部形成用薄膜を電子放出部を含む薄膜４と呼ぶ。

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

【００１０】さらに、通常はフォーミング工程の終了後
に、「活性化」と呼ばれる工程が導入されている。この
目的は、フォーミングにより高抵抗化された表面伝導型
電子放出素子に一定の電圧を一定時間通電し続けること
によって、電子放出量を増加せしめることである。

【００１１】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、大面積にわたり多数の素子
を配列形成できる利点がある。そこでこの特徴を生かせ
るようないろいろな応用が研究されている。例えば、荷
電ビーム源、画像形成装置等の表示装置等が挙げられ
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上説
明したような表面伝導型電子放出素子を多数配列して画
像形成装置として大面積化するには以下のような問題点
がある。前記表面伝導型電子放出素子の製造工程におい
て電極や配線パターンを加工する場合、基板上に電極及
び配線材料の金属薄膜を成膜し、これを通常のフォトリ
ソグラフィー、エッチング技術を用いてパターン加工し
て電極や配線パターンが形成される。しかしながら、例
えば、４０ｃｍ角以上の大型基板上にフォトリソグラフ
ィー、エッチング技術により電子放出素子を製造する場
合、蒸着装置をはじめ、露光装置、エッチング装置等を
含む大型製造設備が必要となり、このために莫大な費用
がかかるだけでなく、基板を大型化する場合、製造装置
自体の大型化が困難で製造方法上、或いはコスト上の問
題がある。

【００１３】また、このような問題を解決する方法とし
て、印刷法を用いて配線等を形成することが考えられ
る。この場合、配線を構成する導体層等が多孔質にな
り、表面積が非常に大きくなる結果、配線から多量の放
出ガスが発生し、電子源基板の動作に必要な真空度を得
ることが困難になる等の問題がある。この問題は、特に
電子放出素子を高密度に配置するときに深刻な問題にな
る。又、電子放出部形成用薄膜の製法としては、後述す
るように有機金属溶液を基板に塗布して焼成する方法が
簡便であるが、配線等の導体層が多孔性であると有機金
属溶液がこれに吸収されてしまい、所望の薄膜が得られ
ない等の問題がある。

【００１４】本発明は、かかる問題を鑑みて、電子放出
素子を複数設置した電子源基板及び画像形成装置の製造
方法において、安価で、工程数が少なく、より高密度な
画素配列による高品位な画像が実現可能な表面伝導型電
子放出素子を複数設置した電子源基板、その製造方法、
及び画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、以下の事項に
関する。（１）複数個配列された電子放出素子と、前記電子放出
素子を順次選択すると共に前記電子放出素子に通電する
配線とを少なくとも基板上に配設してなる電子源基板の
製造方法において、前記配線に静電スプレー法を用いて
コーティング液を塗布することを特徴とする電子源基板
の製造方法。（２）静電スプレー法がコーティング液と配線との間に
電位勾配を与えて行なう上記（１）に記載の電子源基板
の製造方法。（３）配線を印刷法で形成した上記（１）又は（２）に
記載の電子源基板の製造方法。（４）電子放出素子が電子放出部形成用薄膜に通電処理
を施すことにより電子放出部が形成される表面伝導型電
子放出素子である上記（１）乃至（３）のいずれかに記
載の電子源基板の製造方法。（５）電子源基板と、前記電子源基板のそれぞれの電子
放出素子と対向する位置に電子ビームの照射により可視
光を発する蛍光体を配設することで画素を形成して成る
画像形成装置の製造方法であって、前記電子源基板は上
記（１）乃至（４）のいずれかに記載の方法にて製造さ
れることを特徴とする画像形成装置の製造方法。

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明によれば、電子源基板を製
造する際に、ガス放出をし易い部分、特に多孔質になり
易く、このためガス放出量の多い配線にコーティングを
施すことにより、放出ガスを抑制することができるもの
である。即ち、電子源基板の導電性部分にバイアスをか
けて静電スプレー法を用いることにより。電子源基板の
導電部分に集中的にコーティング液を塗布できるもので
ある。多孔質の部分をコーティングすることにより、真
空中におけるガスの放出や、導体層に有機金属溶液が吸
収されることを抑制することができる。

【００１９】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明
する。

【００２０】図１（ａ）に、本発明の電子源基板の製造
方法の概念を示す。図中２０はスプレー用ノズル、２１
はコーティング液を入れるタンク、２２はコーティング
液、２３は加圧用コンプレッサー、２４は微粒化装置、
２５は高圧電源、２６は基板、２７は導電性ステージ、
２８は導体層である。

【００２１】コーティング液２２は加圧用コンプレッサ
ー２３によって加圧され、微粒化装置２４内で微粒子に
され、不図示の窒素ガス供給装置により供給された窒素
ガスによって噴射ノズル２０に運ばれる。噴射ノズル２
０に運ばれたコーティング液中の微粒子は、高圧電源２
５によって電荷を付与されてノズルから噴射される。電
荷を付与された微粒子は噴射ノズル２０と導電性ステー
ジ２７（接地されている）との間の電位勾配によって基
板２６に飛来する。ここで、導電層２８を接地しておく
ことにより、導電層２８に飛来した微粒子によってもた
らされる電荷はアースを通って除去されるが、他の導電
性のない部分では飛来した微粒子による電荷が蓄積され
る。導電層以外では、この蓄積された電荷により噴射ノ
ズル２０との電位差が減少するために、飛来してくる微
粒子の附着が妨げられ、結果的に導電層に集中して微粒
子を飛来させることができる。

【００２２】図１（ｂ）はこの製造方法を用いて単純マ
トリクス構成の電子源基板を構成した例を示している。
図中、１０、１１は素子電極、１２は第１の配線層（走
査側若しくは信号側）、１３は第２の配線層、１４は第
１の配線層と第２の配線層とを電気的に分離するための
絶縁層、１５は電子放出部形成用薄膜である。コーティ
ング液の配線層へのコーティングは各配線層の形成毎に
行なっても良いし、第２の配線層が形成された後に一括
して行なっても良い。

【００２３】コーティング液に用いる溶媒としては、プ
ロピオン酸や酢酸とアルコールとのエステル、例えば酢
酸ブチル、酢酸エチル、プロピオン酸エチル、プロピオ
ン酸ブチル等が好ましい。

【００２４】分散させる分散質としては、導電体、例え
ばＮｉ，Ｃｒ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔ
ｉ，Ａｌ，Ｃｕ等が好ましい。

【００２５】分散質の濃度は０．１〜２．０重量％、特
に０．１〜０．５重量％とすることが好ましい。

【００２６】コーティング量としては、分散質が３．０
〜６０ｇ／ｍ²となることが好ましい。

【００２７】ノズル噴射圧力としては、４０〜１００ｋ
ｇ／ｃｍ²が好ましい。

【００２８】高圧電源の電圧範囲としては、６０〜９０
ｋｖが好ましい。

【００２９】以下、特に、本発明に好適な表面伝導型電
子放出素子の基本的な構成と製造方法及びその特徴（例
えば、特開平２−５６８２２等を参考にして）について
概説する。

【００３０】本発明に係わる表面伝導型電子放出素子の
構成、及び製法の特徴は、次のようなものが挙げられ
る。

【００３１】（１）フォーミングと呼ばれる通電処理を
行なう前の電子放出部形成用薄膜は、微粒子分散体を分
散し形成された微粒子からなる薄膜、或いは、有機金属
等を加熱焼成し形成された微粒子からなる薄膜等で、基
本的には、微粒子より構成される。

【００３２】（２）フォーミングと呼ばれる通電処理後
の電子放出部を含む薄膜は、電子放出部、電子放出部を
含む薄膜とともに基本的には微粒子より構成される。

【００３３】図６（ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明に
係わる基本的な表面伝導型電子放出素子の構成を示す平
面図及び断面図である。図６を用いて、本発明に係わる
素子の基本的な構成を説明するが、本発明の電子源基板
及び画像形成装置では後述するように、この表面伝導型
電子放出素子を多数個、同一基体上に配線電極とともに
形成しているものである。

【００３４】図６において１は絶縁性基板、３は電子放
出部、４は電子放出部を含む薄膜、５と６は素子電極で
ある。

【００３５】絶縁性基板１の材料としては、石英ガラ
ス、Ｎａ等の不純物含有量を減少したガラス、青板ガラ
ス、青板ガラス上にスパッタ法等によりＳｉＯ₂ （絶縁
層）を積層したガラス基板等及びアルミナ等のセラミッ
ク等が挙げられる。

【００３６】対向する素子電極５，６の材料としては一
般的な導電体が用いられ、例えばＮｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍ
ｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属或いは
合金及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ₂ ，Ｐｄ−Ａｇ等の
金属或い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
コン等の半導体材料が挙げられる。素子電極間隔Ｌ１
は、数オングストロームより数百マイクロメートルであ
り、素子電極の製法の基本となるフォトリソグラフィー
技術、すなわち、露光機の性能とエッチング法等、及び
素子電極間に印加する電圧と電子放出し得る電界強度等
により設定されるが、好ましくは、数マイクロメートル
より数十マイクロメートルである。素子電極長さＷ１、
素子電極５，６の膜厚ｄは、電極の抵抗値、後述する
Ｘ，Ｙ配線との結線、多数配置された電子源の配置等の
観点から適宜設計され、通常は素子電極長さＷ１は、数
マイクロメートルより数百マイクロメートルであり、素
子電極５，６の膜厚ｄは，数百オングストロームより数
千オングストロームである。

【００３７】対向する素子電極５と素子電極６間及び素
子電極５，６上に形成された電子放出部を含む薄膜４
は、電子放出部３を含むものであるが、図６（ｂ）に示
された場合に限られず、素子電極５，６上に形成されな
い場合もある。すなわち、絶縁性基板１上に、後述する
電子放出部形成用薄膜２、対向する素子電極５，６の順
に設置されない場合もある。すなわち、絶縁性基板１上
に、図６（ｂ）に示された場合だけでなく、電子放出部
形成用薄膜を設け、次いで素子電極５，６を形成するよ
うに層構成した場合である。また、対向する素子電極５
と素子電極６間の全部が、製法によっては、電子放出部
として機能する場合もある。この電子放出部を含む薄膜
４の膜厚は、数オングストロームより数千オングストロ
ームである。この膜厚は素子電極５，６へのステップカ
バレージ、電子放出部３と素子電極５，６間の抵抗値及
び電子放出部３の導電性微粒子の粒径、後述する通電処
理条件等によって、適宜設定される。その抵抗値は１０
³ より１０⁷ オーム／□のシート抵抗値を示す。電子放
出部を含む薄膜４を構成する材料の具体例を挙げるなら
ば、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，Ｓｂ ₂ Ｏ
₃ 等の酸化物、ＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂ ，ＬａＢ₆ ，ＣｅＢ
₆ ，ＹＢ₄ ，ＧｄＢ ₄ 等のホウ化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，
ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，Ｚ
ｒＮ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カー
ボン等が挙げられる。

【００３８】なお、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、微粒子の互いに
隣接、或いは重なり合った状態（島状も含む）の膜を指
しており、微粒子の粒径は数オングストロームから数千
オングストロームであり、好ましくは１０オングストロ
ームから２００オングストロームである。

【００３９】電子放出部３は電子放出部を含む薄膜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、亀裂内には数オングスト
ロームから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電子放出部を
含む薄膜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３及びその近傍の電子放出
部を含む薄膜４は炭素及び炭素化合物を有することもあ
る。

【００４０】電子放出部３を有する電子放出素子の製造
方法としては様々な方法が考えられるがその一例を図７
に示す。２は電子放出部形成用薄膜で、例えば微粒子膜
が挙げられる。

【００４１】以下、順を追って製造方法の説明を図６及
び図７に基づいて説明する。

【００４２】（１）絶縁性基板１を洗剤、純水及び有
機溶剤により十分に洗浄後、真空蒸着法、スパッタ法等
により素子電極材料を堆積後、フォトリソグラフィー技
術により該絶縁性基板１の表面に素子電極５，６を形成
する（図７（ａ））。

【００４３】（２）絶縁性基板１上に設けられた素子
電極５と６の間の、素子電極５と６を形成した絶縁性基
板上に有機金属溶液を塗布して放置することにより、有
機金属薄膜を形成する。なお、有機金属溶液とは、前記
Ｐｄ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属を主元素とす
る有機化合物の溶液である。この後、有機金属薄膜を加
熱焼成処理し、リフトオフ、エッチンッグ等によりパタ
ーニングし、電子放出部形成用薄膜２を形成する（図７
（ｂ））。

【００４４】なお、ここでは、有機金属の塗布法により
説明したが、これに限るものではなく、真空蒸着法、ス
パッタ法、化学的気相堆積法、分散塗布法、デッピング
法、スピナー法等によって形成される場合もある。

【００４５】（３）続いて、フォーミングと呼ばれる
通電処理を行う。通電フォーミングは素子電極５，６間
に不図示の電源によって電圧を加えることにより通電を
行い、電子放出部形成用薄膜２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３と呼ぶ（図７（ｃ））。さきに説明したように、
電子放出部３は導電性微粒子で構成されていることを本
出願人らは観察している。

【００４６】次に上記フォーミング処理の電圧波形の一
例を図８に示す。

【００４７】電圧波形は特に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８（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８（ｂ））とがある。まず、
パルス波高値の一定電圧とした場合（図８（ａ））につ
いて説明する。

【００４８】図８（ａ）のにおけるＴ１及びＴ２は電圧
波形のパルス幅とパルス間隔であり、Ｔ１を１マイクロ
秒〜１０ミリ秒、Ｔ２を１０マイクロ秒〜１００ミリ秒
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の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、数秒から数十分印加する。なお、素子の電極
間に印加する波形は三角波に限定することはなく、矩形
波等所望の波形を用いても良い。その波高値及びパルス
幅、パルス間隔等についても上述の値に限ることなく、
電子放出部が良好に形成されるような所望の値を選択す
ることができる。

【００４９】図８（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は図８
（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）を、例えば０．１Ｖステップ程度ず
つ増加させて適当な真空雰囲気下で印加する。なお、こ
の場合通電フォーミング処理はパルス間隔Ｔ２中に、電
子放出部形成用薄膜２を局所的に破壊、変形しない程度
の電圧、例えば０．１Ｖ程度の電圧を印加しながら素子
電流を測定してその抵抗値を求め、例えば１Ｍオーム以
上の抵抗を示したときに通電フォーミングを終了する。

【００５０】次に通電フォーミングが終了した素子に活
性化工程と呼ぶ処理を施すことが望ましい。活性化工程
とは、例えば１０^-4〜１０^-5ｔｏｒｒ程度の真空度で、
通電フォーミング同様、パルス波高値が一定の電圧パル
スを繰り返し印加する処理のことであり、真空中に存在
する有機物質に起因する炭素もしくは炭素化合物を電子
放出部形成用薄膜上に堆積させ、素子電流Ｉｆ、放出電
流Ｉｅを著しく変化させる処理である。活性化工程は素
子電流Ｉｆと放出電流Ｉｅを測定しながら、例えば放出
電流Ｉｅが飽和した時点で終了する。また、印加する電
圧パルスは動作駆動電圧で行うことが好ましい。

【００５１】なお、ここで炭素もしくは炭素化合物とは
グラファイト（単、多結晶双方を指す）、非晶質カーボ
ン（非晶質カーボン及び多結晶グラファイトとの混合物
を指す）であり、その膜厚は５００オングストローム以
下が好ましく、より好ましくは３００オングストローム
以下である。

【００５２】こうして作成した電子放出素子をフォーミ
ング工程、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ことが好ましい。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、活性化処理した真空度より高い真空度と
は、例えば約１０^-6以上の真空度であり、より好ましく
は超高真空系であり、新たに炭素もしくは炭素化合物が
電子放出部形成用薄膜上に殆ど堆積しない真空度であ
る。このようにすることによって素子電流Ｉｆ、放出電
流Ｉｅを安定化させることが可能になる。

【００５３】次に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係わる電子放出素子の基本特性
について図９及び図１０を用いて説明する。

【００５４】図９は図６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９において１は絶縁性基板、５，６は素子電
極、４は電子放出部を含む薄膜、３は電子放出部を示
す。また、９１は素子に素子電圧Ｖｆを印加するための
電源、９０は素子電極５，６間の電子放出部を含む薄膜
４を流れる素子電流Ｉｆを測定するための電流計、９４
は素子の電子放出部３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、９３はアノード電極９４に
電圧を印加するための高圧電源、９２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
計である。電子放出素子の上記素子電流Ｉｆ、放出電流
Ｉｅの測定にあたっては、素子電極５，６に電源９１と
電流計９０とを接続し、該電子放出素子の上方に電源９
３と電流計９２とを接続したアノード電極９４を配置し
ている。また、本電子放出素子及びアノード電極９４は
真空装置内に配置され、その真空装置には排気ポンプ及
び真空計等の真空装置に必要な機器が具備されており、
所望の真空下にて本素子の測定評価を行えるようになっ
ている。なお、アノード電極の電圧は１〜１０ｋＶ、ア
ノード電極と電子放出素子との距離Ｈは３〜８ｍｍの範
囲で測定できる。

【００５５】図９に示した測定評価装置により測定され
る放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの関係
の典型的な例を図１０に示す。なお、図１０は任意単位
で示されており、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆのおよそ
１０００分の１程度である。

【００５６】図１０から明らかなように、本電子放出素
子は放出電流Ｉｅに対して３つの特性を有する。

【００５７】第一に、本素子はある電圧（閾値電圧と呼
ぶ、図１０中のＶｔｈ）以上の素子電圧を印加すると、
急激に放出電流Ｉｅが増加する。一方、閾値電圧以下で
は放出電流Ｉｅが殆ど検出されない。すなわち、放出電
流Ｉｅに対する明確な閾値電圧Ｖｔｈをもった非線形素
子である。

【００５８】第二に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに依
存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御でき
る。

【００５９】第三に、アノード電極９４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。

【００６０】以上のような特性を有するため、本発明に
係わる電子放出素子は他方面への応用が期待される。ま
た、素子電流Ｉｆは素子電圧Ｖｆに対して単調に増加す
る（Ｍ１）特性の例を図１０に示したが、この他にも、
素子電流Ｉｆが素子電圧Ｖｆに対して電圧制御型負性抵
抗（ＶＣＮＲ）特性を示す場合もある。この場合も電子
放出素子は上述した３つの特性を有する。なお、予め導
電性微粒子を分散して構成した表面伝導型電子放出素子
においては、前記本発明の基本的な素子構成の基本的な
製造方法の一部を変更しても構成できる。

【００６１】次に、本発明の電子源基板及び画像形成装
置について述べる。

【００６２】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梯子型配置（以下梯子型配置
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、梯子型配置電子源基板
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。

【００６３】以下この原理に基づき構成した電子源基板
の構成について図１１を用いて説明する。１１１は絶縁
性基板、１１２はＸ方向配線、１１３はＹ方向配線、１
１４は表面伝導型電子放出素子、１１５は結線である。
同図において、絶縁性基板１１１は、前述したガラス等
であり、その大きさ及びその厚みは、表面電導型電子放
出素子の個数及び個々の素子の設計上の形状、及び電子
源の使用時の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。

【００６４】ｍ本のＸ方向配線１１２は、Ｄｘ１，Ｄｘ
２，・・・・，Ｄｘｍからなり、絶縁性基板１１１上
に、所望の形状のパターンニングされた導電性金属等か
らなり、多数の表面伝導型素子にほぼ均等な電圧が供給
されるように、材料、膜厚、配線幅等が設定される。Ｙ
方向配線１１３は、Ｄｙ１，Ｄｙ２，・・・，Ｄｙｎの
ｎ本の配線よりなり、Ｘ方向配線１１２と同様に、所望
のパターンニングされた導電性金属等からなり、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、材料、膜厚、配線幅等が設定される。これらｍ
本のＸ方向配線１１２とｎ本のＹ方向配線１１３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、マトリクス配線を構成する。なお、このｍ，ｎは、
共に正の整数である。不図示の層間絶縁層は、ＳｉＯ
₂ 等であり、Ｘ方向配線１１２を形成した絶縁性基板１
１１の全面或いは一部に所望の形状で形成され、特に、
Ｘ方向配線１１２とＹ方向配線１１３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１１２とＹ方向配線１１３は、そ
れぞれ外部端子として引き出されている。なお、ｍ本の
Ｘ方向配線１１２の上にｎ本のＹ方向配線１１３を、層
間絶縁層を介して設置した例で説明したが、ｎ本のＹ方
向配線１１３の上にｍ本のＸ方向配線１１２を、層間絶
縁層を介して設置する場合もある。

【００６５】さらに、前述と同様にして、表面伝導型電
子放出素子１１４の対向する素子電極（不図示）のそれ
ぞが、Ｄｘ１，Ｄｘ２，・・・Ｄｘｍのｍ本のＸ方向配
線１１２と、Ｄｙ１，Ｄｙ２，・・・Ｄｙｎのｎ本のＹ
方向配線１１３とに、結線１１５によって電気的に接続
されているものである。

【００６６】なお、ｍ本のＸ方向配線１１２とｎ本のＹ
方向配線１１３と結線１１５と素子電極の導電性金属
は、その構成元素の一部或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、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍ
ｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属或いは
合金、及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ₂ ，Ｐｄ−Ａｇ等
の金属、或い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、及びポリ
シリコン等の半導体材料等より適宜選択される。また表
面伝導型電子放出素子は、絶縁性基板１１１或いは、不
図示の層間絶縁層上のどちらに形成してもよい。

【００６７】また、前記Ｘ方向配線１１２には、Ｘ方向
に配列する表面伝導型電子放出素子１１４の行を任意に
走査するための走査信号を印加する不図示の走査信号印
加手段と電気的に接続されている。一方、Ｙ方向配線１
１３には、Ｙ方向に配列する表面伝導型電子放出素子１
１４の列の各列を任意に変調するための変調信号を印加
する不図示の変調信号発生手段と電気的に接続されてい
る。

【００６８】さらに、各表面伝導型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ものである。上記の構
成により、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。

【００６９】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
３、図４を用いて説明する。図３は画像形成装置の基本
構成図であり、図４は該画像形成装置に用いられ、画素
を構成する蛍光膜のパターンである。

【００７０】図３において３１は上述のようにして電子
放出素子を基板上に作成した電子源基板、３４は電子放
出素子、３５，３６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。３２は電子源基板３１を固定したリアプレート、４
０はガラス基板３７の内面の蛍光膜３８とメタルバック
３９等が形成されたフェースプレート、３３は支持枠で
あり、リアプレート３２、支持枠３３及びフェースプレ
ート４０にフリットガラス等を塗布し、大気中或いは窒
素中で４００〜５００℃で１０分以上焼成することで封
着して外囲器４１を構成する。

【００７１】外囲器４１は、上述のごとくフェースプレ
ート４０、支持枠３３、リアプレート３２で構成したが
リアプレート３２は主に電子源基板３１の強度を補強す
る目的で設けられるため、電子源基板３１自体で十分な
強度を持つ場合は別体のリアプレート３２は不要であ
り、電子源基板３１に直接、支持枠３３を封着し、フェ
ースプレート４０、支持枠３３、電子基板３１、外囲器
４１を構成してもよい。

【００７２】更には、フェースプレート４０、リアプレ
ート３２間にスペーサーと呼ばれる耐大気圧支持部材を
設置することで大気圧に対する十分な強度をもつ外囲器
４１にすることもできる。

【００７３】図３中、３８は蛍光膜である。蛍光膜３８
は、モノクロームの場合は蛍光体のみからなる。カラー
の蛍光膜３８の場合は、図４に示されるように蛍光体４
３の配列と、その間隙を埋めるブラックストライプ或い
はブラックマトリクス等と呼ばれる黒色部材４２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４３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３８における
外光反射によるコントラストの低下を抑制することにあ
る。ブラックストライプの材料としては、通常よく用い
られている黒鉛を主成分とする材料だけではなく、光の
透過及び反射が少ない材料であればこれに限られるもの
ではない。

【００７４】ガラス基板３７に蛍光体４３を塗布する方
法はモノクローム、カラーによらず、沈澱法や印刷法等
が用いられる。

【００７５】また、蛍光膜３８の内面側には通常メタル
バック３９が設けられる。メタルバック３９の目的は、
蛍光体４３に照射された電子が帯電するのを防止するこ
と、蛍光体４３の発光のうち内面側へ向かう光をフェー
スプレート４０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
による蛍光体４３のダメージからの保護等である。メタ
ルバック３９は、蛍光膜３８作成後、蛍光膜３８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を真空蒸着法等で堆積することにより
作成できる。フェースプレート４０には、さらに蛍光膜
３８の導電性を高めるため、蛍光膜３８の外面側に透明
電極（不図示）を設けてもよい。

【００７６】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ならないた
め、十分な位置合わせを行う必要がある。

【００７７】外囲器４１は、不図示の排気管を通じ１０
^-7ｔｏｒｒ程度の真空度にされ、封止が行われる。ま
た、外囲器４１の封止後の真空度を維持するためにゲッ
ター処理を行う場合もある。これは外囲器４１の封止を
行う直前、或いは封止後の抵抗加熱、或いは高周波加熱
等の加熱法により、外囲器４１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、例えば１×１０^-5ないしは
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。

【００７８】以上のようしてに完成した本発明の画像形
成装置において、各電子放出素子には、容器外端子Ｄｘ
１〜Ｄｘｍ，Ｄｙ１〜Ｄｙｎ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３９或いは透明電極（不図示）に数ｋＶ以上の高
圧を印加し、電子ビームを加速し、蛍光膜３８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。

【００７９】以上述べた構成は、画像表示等に用いられ
る好適な画像形成装置を作成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。

【００８０】次に、前述の梯子型配置電子源基板及びそ
れを用いた画像形成装置について、図１２、図１３を用
いて説明する。

【００８１】図１２において、１２０は基板、１２１は
電子放出素子、１２２のＤｘ１〜Ｄｘ１０は前記電子放
出素子に接続する共通配線である。電子放出素子１２
１は基板１２０上に、Ｘ方向に並列に複数個配列される
（これを素子行と呼ぶ）。この素子行を複数個基板上に
配置し、梯子型電子源基板１２５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により、各素子
行を独立に駆動することが可能になる。即ち、電子を放
出させる素子行には電子放出閾値以上の電圧を、電子を
放出させない素子行には電子放出閾値医科の電圧を印加
すれば良い。又、各素子行間の共通配線Ｄｘ２〜Ｄｘ９
を、例えばＤｘ２，Ｄｘ３を同一配線とするようにして
も良い。

【００８２】図１３は梯子型配置の電子源基板を備えた
画像形成装置の構造を示す説明図である。

【００８３】１３０はグリッド電極、１３１は電子が通
過する空孔、１３２はＤｏｘ１，Ｄｏｘ２，・・・・Ｄ
ｏｘｍよりなる容器外端子、１３３はグリッド電極１３
０と接続されたＧ１，Ｇ２，Ｇ３・・・Ｇｎからなる容
器外端子、１３４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。なお、図３、図１
２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３）との違いは、電子源基
板１３４とフェースプレート４０の中間にグリッド電極
１３０を備えていることである。

【００８４】電子源基板１３４とフェースプレート４０
の中間にはグリッド電極１３０が設けられている。グリ
ッド電極１３０は、表面伝導型電子放出素子から放出さ
れた電子を変調するもので、梯子型配置の素子行と直行
して設けられたストライプ状の電極に電子を通過させる
ため、各素子に対応して一個ずつ円形の開口１３１が設
けられている。グリッドの形状や配置位置は必ずしも図
１３のような物ではなくてもよく、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、また表面伝導型
電子放出素子の周囲や近傍に設けても良い。容器外端子
１３２、及びグリッド容器外端子１３３は、不図示の制
御回路と電気的に接続されている。本画像形成装置に於
いては、素子行を一列ずつ順次駆動して行くのと同期し
てグリッド電極列に画像の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。

【００８５】又、本発明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
等の表示装置に適した画像形成装置を提供することがで
きる。更には、感光性ドラム等で構成された光プリンタ
としての画像形成装置としても用いることができる。

【００８６】

【実施例】次に本発明を実施例により説明する。

【００８７】実施例１本実施例は図１（ｂ）に示したような構成を有する電子
源基板を作成し、これを用いて画像形成装置を作成した
ものである。

【００８８】第１の実施例を図１４を参照しつつ説明す
る。図１４は作成プロセスを説明する工程図である。

【００８９】まず、洗浄された基板（ここでは、ソーダ
ライムガラス基板を使用）に、素子電極１０，１１を形
成する。本実施例では、膜の成膜方法としては、厚膜印
刷法を使用した。ここで使用した厚膜ペースト材料は、
ＭＯＤペーストで、金属成分はＡｕである。印刷の方法
はスクリーン印刷法であった。印刷後、１１０℃で２０
分間乾燥し、次に本焼成を実施した。焼成温度は５８０
℃で、ピーク保持時間は約８分間であった。印刷、焼成
後の膜厚は、０．３μｍであった。

【００９０】また、このとき同時に、外部駆動回路との
接続用引出電極（不図示）を形成した。このことにより
工程が１工程短縮された。

【００９１】次に第１の配線層１２を形成した（図１４
（ｂ））。本実施例では厚膜スクリーン印刷法を用い
た。ペースト材料はノリタケ（株）ＮＰ−４０２８Ａを
用いた。

【００９２】その後、厚膜スクリーン印刷法をもちいて
第１の配線層と第２の配線層とを基板表面と垂直な方向
に分離するための絶縁層１５を形成する（図１４
（ｃ））ペーストはＰｂＯを主成分としてガラスバイン
ダーを混合したもので、焼成温度は５８０℃、ピーク保
持時間は８分間であった。充分な絶縁性を確保するため
に印刷、焼成を２回繰り返した。

【００９３】次に、第１の配線層１２と第２の配線層１
３を基板表面に厚膜スクリーン印刷法を用いて形成した
（図１４（ｄ））。この第２の配線層は絶縁層に設けら
れた開口部を通して素子電極と接続している。

【００９４】以上で、マトリクス配線の部分が完成し
た。もちろんペースト材料、印刷方法等はここに記した
ものに限るものではない。

【００９５】このマトリクス配線の構成が出来たところ
で導電体１２、１３をアースして、静電スプレー法によ
りコーティングを行なった。コーティング液としては、
有機パラジウムの１．０重量％酢酸ブチル溶液（奥野製
薬（株）社製商品名ＣＣＰ４２３０の二倍希釈液）
を用いた。

【００９６】コーティング液のノズル液圧は６０ｋｇ／
ｃｍ²、高圧電源の電圧は９０ｋｖとし、ノズル、導電
性ステージを共に垂直の方向に移動させながらコーティ
ングを行ない、３００℃で３０分間焼成を行なった。本
実施例ではコーティング液として酢酸ブチルを主成分と
する有機パラジウム溶液を用いたが、これに限られるも
のではなく、配線材料などによって適宜選択することが
好ましい。電子源特性等への影響を考慮すると電子放出
部形成用薄膜の材料と同じ材料を用いることが好まし
い。また、液圧、高圧電源の電圧等の静電スプレー条件
も上記条件に限られないものである。

【００９７】配線完成後、電子放出部形成用薄膜１５を
形成した（図１４（ｅ））。まず、上記印刷方法で形成
された、電子放出部へ通電用の素子電極１０、１１の上
層に有機パラジウム（ＣＣＰ４２３０、奥野製薬（株）
製）をスピンナーにより回転塗布後、３００℃で１０分
間加熱処理を行いＰｄからなる電子放出部形成用薄膜１
６を形成した。このようにして形成された電子放出形成
用薄膜１５は、Ｐｄを主元素とする微粒子から構成さ
れ、その膜厚は１０ｎｍ、シート抵抗値は５×１０⁴Ω
／□であった。なお、ここで述べる微粒子膜としては複
数の微粒子が集合した膜であり、その微細構造としては
微粒子が個々の分散配置した状態のみならず、微粒子が
互いに隣接、或いは、重なり合った状態（島状も含む）
の膜をも指し、その粒径とは、前記状態で粒子形状が認
識可能な微粒子についての径をいう。

【００９８】このパラジウム膜をフォトリソグラフィー
法を用いて、パターニングすることによりフォーミング
前までの素子の製造工程が完了する。

【００９９】フォーミング方法は、従来の方法を導入す
ることができ、本実施例では、以下の条件とした（図８
参照）。図８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１４Ｖとし、フォーミング処理は約１×
１０^ー6ｔｏｒｒの真空雰囲気下で６０秒間実施した。こ
のようにして作成された電子放出部は、パラジウム元素
を主成分とする微粒子が分散配置された状態となり、そ
の微粒子の平均粒径は３ｎｍであった。

【０１００】次に、以上のようにして作成した電子源基
板を用いて画像形成装置を構成した例を、図３と図４を
用いて説明する。

【０１０１】多数の表面伝導型電子放出素子を作成した
電子源基板３１をリアプレート３２上に固定した後、基
板３１の５ｍｍ上方に、フェースプレート４０（ガラス
基板３７の内面に蛍光膜３８とメタルバック３９が形成
されて構成される）を支持枠３３を介し配置し、フェー
スプレート４０、支持枠３３、リアプレート３２の接合
部にフリットガラスを塗布し、大気中或いは窒素雰囲気
中で４００℃ないし５００℃で焼成することで封着した
（図３参照）。また、リアプレート３２への基板３１の
固定もフリットガラスで行った。

【０１０２】図３において、３４は電子放出素子、３
５，３６はそれぞれＸ方向及びＹ方向の配線である。

【０１０３】蛍光膜３８は、モノクロームの場合は蛍光
体のみから成るが、本実施例では蛍光体はストライプ形
状（図４参照）を採用し、先にブラックストライプ４２
を形成し、その間隙部に各蛍光体４３を塗布し、蛍光膜
３８を作製した。ブラックストライプの材料は、通常よ
く用いられている黒鉛を主成分とする材料を用いた。

【０１０４】ガラス基板３７に蛍光体を塗布する方法は
スラリー法を用いた。

【０１０５】また、蛍光膜３８の内面側には通常、メタ
ルバック３９が設けられる。メタルバックは、蛍光膜作
製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化処理（通常、フィル
ミングと呼ばれる）を行い、その後、Ａｌを真空蒸着す
ることで作製した。

【０１０６】フェースプレート４０には、さらに蛍光膜
３８の導電性を高めるため、蛍光膜３８の外面側に透明
電極（不図示）が設けられる場合もあるが、本実施例で
は、メタルバックのみで十分な導電性が得られたので省
略した。

【０１０７】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体と電子放出素子とを対応させなくてはいけないた
め、十分な位置合わせを行った。以上のようにして完成
したガラス容器内の雰囲気を排気管（図示せず）を通じ
真空ポンプにて排気し、十分な真空度に達した後、容器
外端子Ｄｘ１〜ＤｘｍとＤｙ１〜Ｄｙｎを通じ、電子放
出素子３４の素子電極間に電圧を印加し、電子放出部形
成用薄膜２を通電処理（フォーミング処理）することに
より、電子放出部３を作成した。フォーミング処理の電
圧波形を図８に示す。

【０１０８】図８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１４Ｖ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。

【０１０９】このように作成された電子放出部３はパラ
ジウム元素を主成分とする微粒子が分散配置された状態
となり、その微粒子の平均粒径は３０オングストローム
であった。

【０１１０】次に１０^-6ｔｏｒｒ程度の真空度で、不図
示の排気管をガスバーナーで熱することで溶着し外囲器
の封止を行った。

【０１１１】最後に封止後の真空度を維持するために、
ゲッター処理を行った。これは封止後に抵抗加熱によ
り、画像形成装置内の所定の位置（不図示）に配置され
たゲッターを加熱し、蒸着膜を形成する処理である。ゲ
ッターはＢａが主成分であった。該蒸着膜の吸着作用に
より、例えば１×１０^-5ないし１×１０^-7ｔｏｒｒの真
空度を維持するものである。

【０１１２】以上のように完成した本発明の画像形成装
置において、各表面伝導型電子放出素子には、容器外端
子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ，Ｄｙ１〜Ｄｙｎを通じ、走査信号及
び変調信号を不図示の信号発生手段によりそれぞれ印加
することにより、電子放出させ、高圧端子Ｈｖを通じて
メタルバック３９に数ｋＶ以上の高圧を印加し、電子ビ
ームを加速して、蛍光膜３８に衝突させ、励起、発光さ
せることで画像を表示した。

【０１１３】また、本実施例の構成によれば、容易に
Ｘ，Ｙマトリクス状に多数の表面伝導型電子放出素子を
配置することができ、大画面の画像形成装置の作成に適
している。

【０１１４】実施例２本実施例は図２に示すような構成の電子源基板を作成
し、これを用いて画像形成装置を作成したものである。

【０１１５】第２の実施例を図１５を参照しながら説明
する。図１５は作成プロセスを説明する工程図である。

【０１１６】まず、洗浄された基板（ここでは、ソーダ
ライムガラス基板を使用）に、素子電極１０，１１を形
成する（図１５（ａ））。本実施例では、膜の成膜方法
としては、厚膜印刷法を使用した。ここで使用した厚膜
ペースト材料は、ＭＯＤペーストで、金属成分はＡｕで
ある。印刷の方法はスクリーン印刷法であった。印刷
後、１１０℃で２０分間乾燥し、次に本焼成を実施し
た。焼成温度は５８０℃で、ピーク保持時間は約８分間
であった。印刷、焼成後の膜厚は、０．３μｍであっ
た。

【０１１７】また、このとき同時に、外部駆動回路との
接続用引出電極（不図示）を形成した。このことにより
工程が１工程短縮された。

【０１１８】次に第１の配線層１２を形成した（図１５
（ｂ））。本実施例では厚膜スクリーン印刷法を用い
た。ペースト材料はノリタケ（株）ＮＰ−４０２８Ａを
用いた。焼成温度は５８０℃で、ピーク保持時間は８分
間であった。

【０１１９】以上で、マトリクス配線の部分が完成し
た。もちろん、ペースト材料、印刷方法等は上記のもの
に限られない。

【０１２０】上記梯子型配線の構成ができた時点で、導
体層１２をアースして静電スプレー法によりコーティン
グを行なった。コーティング液としては、有機パラジウ
ムの１．０重量％酢酸ブチル溶液（奥野製薬社（株）製
商品名ＣＣＰ４２３０の二倍希釈液）を用いた。

【０１２１】コーティング液のノズル液圧は６０ｋｇ／
ｃｍ₂、高圧電源の電圧は９０ｋｖとし、ノズル、導電
性ステージを共に垂直の方向に移動させながらコーティ
ングを行ない、３００℃で３０分間焼成を行なった。本
実施例ではコーティング液として酢酸ブチルを主成分と
する有機パラジウム溶液を用いたが、これに限られるも
のではなく、配線材料などによって適宜選択することが
好ましい。電子源特性等への影響を考慮すると電子放出
部形成用薄膜の材料と同じ材料を用いることが好まし
い。また、液圧、高圧電源の電圧等の静電スプレー条件
も上記条件に限られないものである。

【０１２２】配線完成後、電子放出部形成用薄膜１５を
形成した（図１５（ｃ））。まず、上記印刷方法で形成
された、電子放出部へ通電用の素子電極１０、１１の上
層に有機パラジウム（ＣＣＰ４２３０、奥野製薬（株）
製）をスピンナーにより回転塗布後、３００℃で１０分
間加熱処理を行いＰｄからなる電子放出部形成用薄膜１
５を形成した。このようにして形成された電子放出形成
用薄膜１５は、Ｐｄを主元素とする微粒子から構成さ
れ、その膜厚は１０ｎｍ、シート抵抗値は５×１０⁴Ω
／□であった。なお、ここで述べる微粒子膜としては複
数の微粒子が集合した膜であり、その微細構造としては
微粒子が個々の分散配置した状態のみならず、微粒子が
互いに隣接、或いは、重なり合った状態（島状も含む）
の膜をも指し、その粒径とは、前記状態で粒子形状が認
識可能な微粒子についての径をいう。

【０１２３】このパラジウム膜をフォトリソグラフィー
法を用いて、パターニングすることによりフォーミング
前までの素子の製造工程が完了する。

【０１２４】次に、以上のようにして作成した表面伝導
型電子放出素子を形成した梯子型電子源基板に対して、
実施例１と同様にしてフォーミング処理を行なった。上
記構成の電子源基板において、電子放出部を複数の短冊
配線の面上に配置し、この配線と直交して、電子放出部
の上部に開口を有する複数の短冊状グリッド電極を配置
させ、電子放出素子配線とグリッド電極に印加する駆動
電圧を制御して、任意の電子放出素子より電子放出をさ
せることができる。

【０１２５】更に、実施例１と同様に、本実施例の電子
源基板を真空容器内に複数配置し、フェースプレートを
対向させて、電子放出素子より放出された電子線を蛍光
体に選択的に照射することにより、画像形成装置とする
ことができた。

【０１２６】また、本実施例の構成によれば、容易にラ
イン状に多数の表面伝導型電子放出素子を配置すること
ができ、大画面の画像形成装置の作成に適している。

【０１２７】更に、本発明の応用として、上記実施例１
及び実施例２の電子源基板の製造方法により、アレイ状
発光素子を作成し、感光性ドラム上に配置することによ
り、電子写真記録装置を構成することができた。加え
て、電子写真記録装置にアレイ状発光素子を形成した場
合においても、同様の効果を奏するものである。

【０１２８】

【発明の効果】本発明は上記のように構成したので、（１）配線からの放出ガスを抑制でき、電子放出に必
要な真空度が容易に得られる。（２）配線からの放出ガスを抑制でき、電子源特性が
向上する。（３）配線からの放出ガスを抑制でき、高密度に配線
を行なっても電子放出に必要な真空度が容易に得られる
ため、単位面積当たりの画素数増やすことが可能とな
り、高解像度を有する画像形成装置を提供できる。

【０１２９】以上の効果により、信頼性の向上、歩留ま
りの向上による製造コストの低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施例１において用いる静電
スプレー法の説明図で、（ｂ）は同方法により製造する
単純マトリクス配線を有する電子源基板の概略構成図で
ある。

【図２】実施例２で製造する電子源基板の電子源の構成
を示す平面図である。

【図３】本発明の画像形成装置の構成例を示す一部切欠
き斜視図である。

【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の画像形成装
置における蛍光膜の構成例を示す平面図である。

【図５】従来の表面伝導型電子放出素子の一例を示す構
成図である。

【図６】本発明に係わる表面伝導型電子放出素子の一実
施態様を示す概略構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は
側面図である。

【図７】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明に係わる表面
伝導型電子放出素子の製造工程の一例を示す概略断面図
ある。

【図８】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ表面伝導型電子放出
素子の通電フォーミングの電圧波形の一例を示すグラフ
である。

【図９】表面伝導型電子放出素子の電子放出特性の測定
評価用回路を示す概略構成図である。

【図１０】表面伝導型電子放出素子の電流−電圧特性を
示すグラフである。

【図１１】多数の表面伝導型電子放出素子を単純マトリ
クス配線して構成した電子源基板の概略説明図である。

【図１２】多数の表面伝導型電子放出素子を梯子型配線
して構成した電子源基板の概略説明図である。

【図１３】本発明の画像形成装置の他の構成例を示す一
部切欠き斜視部である。

【図１４】（ａ）〜（ｅ）は本発明の単純マトリクス配
置電子源基板の製造方法の一例を示す工程図である。

【図１５】（ａ）〜（ｃ）は本発明の梯子型配置電子源
基板の製造方法の一例を示す工程図である。

【符号の説明】

１絶縁性基板２電子放出部形成用薄膜３電子放出部４電子放出部を含む薄膜５素子電極６素子電極１０素子電極１１素子電極１２第１の配線層１３第２の配線層１４層間絶縁層１５電子放出部形成用薄膜２０ノズル２１コーティング液タンク２２コーティング液２３コンプレッサー２４微粒化装置２５高圧電源２６基板２７導電性ステージ２８導電層３１電子源基板３２リアプレート３３支持枠３４電子放出素子３５Ｘ方向配線３６Ｙ方向配線３７ガラス基板３８蛍光膜３９メタルバック４０フェースプレート４１外囲器４２黒色部材４３蛍光体９０電流計９１電源９２電流計９３高圧電源９４アノード電極１１１絶縁性基板１１２Ｘ方向配線１１３Ｙ方向配線１１４表面伝導型電子放出素子１１５結線１２０基板１２１表面伝導型電子放出素子１２２共通配線１２５電子源基板１３０グリッド電極１３１電子が通過するための空孔１３２Ｄｏｘ，Ｄｏｘ２，・・・Ｄｏｘｍよりなる
容器外端子１３３グリッド電極１３０と接続されたＧ１，Ｇ
２，・・・Ｇｎからなる容器外端子１３４電子源基板

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個配列された電子放出素子と、前記
電子放出素子を順次選択すると共に前記電子放出素子に
通電する配線とを少なくとも基板上に配設してなる電子
源基板の製造方法において、前記配線に静電スプレー法
を用いてコーティング液を塗布することを特徴とする電
子源基板の製造方法。
【請求項２】静電スプレー法がコーティング液と配線
との間に電位勾配を与えて行なう請求項１に記載の電子
源基板の製造方法。
【請求項３】配線を印刷法で形成した請求項１又は２
に記載の電子源基板の製造方法。
【請求項４】電子放出素子が電子放出部形成用薄膜に
通電処理を施すことにより電子放出部が形成される表面
伝導型電子放出素子である請求項１乃至３のいずれかに
記載の電子源基板の製造方法。
【請求項５】電子源基板と、前記電子源基板のそれぞ
れの電子放出素子と対向する位置に電子ビームの照射に
より可視光を発する蛍光体を配設することで画素を形成
して成る画像形成装置の製造方法であって、前記電子源
基板は請求項１乃至４のいずれかに記載の方法にて製造
されることを特徴とする画像形成装置の製造方法。