JP3397506B2 - 電子放出素子、電子源、表示パネルおよび画像形成装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子放出素子の製造方法
に関し、更に詳しくはインクジェット方式を利用した電
子放出素子、電子源、表示パネルおよび画像形成装置の
製造方法に関する。

【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
は電界放出型素子（以下ＦＥ型素子と略す）、金属／絶
縁層／金属型素子（以下ＭＩＭ素子と略す）、表面伝導
型電子放出素子等がある。

【０００３】ＦＥ型素子の報告例としてはW.P. Dyke &
W.W. Dolan, “Field emission”，Advance in Electro
n Physics, 8, 89(1956)や“Physical properties of t
hin-film field emission cathodes with molybdenum c
ones”，J. Appl. hys., 47,5248(1976)等が知られてい
る。ＭＩＭ素子の報告例としてはC.A. Mead, ”Thetun
nel-emission amplifier ”A.Appl. Phys., 32, 646(19
61)等が知られている。表面伝導型電子放出素子の報告
例としてはM.I. Elinson, Radio Eng. Electron Phys.,
10,(1965)等がある。

【０００４】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、電子放出が起こ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ほか、Ａｕ薄膜を用いた
もの［G.Dittmer:“Thin Solid Films”, 9, 317(197
2)] 、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜を用いたもの［M. Har
twell and C.G. Fonstad: ”IEEE Trans. ED Conf.”,
519(1975)]、カーボン薄膜を用いたもの［荒木久他：真
空、第26巻、第１号、22頁（1983）］等が報告されてい
る。

【０００５】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な素子構成として前述のＭ．ハートウェルの素子構成を
図１３により説明する。同図において１は絶縁性基板、
２および３は素子に電圧を印加するための一対の素子電
極、４は電子放出部を含む薄膜で、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、０．５ｍｍ〜１ｍｍ、素
子の幅Ｗ’は約０．１ｍｍで設定されている。Ｗは素子
電極の幅、ｄは素子電極の厚さを表している。また、電
子放出部５の位置及び形状については模式図とした。

【０００６】従来、これらの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を予めフォー
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、フォーミングとは前記
電子放出部形成用薄膜の両端に電極２、３を用いて電圧
を印加通電し、電子放出部形成用薄膜を局所的に破壊、
変形もしくは変質させることにより、電気的に高抵抗な
状態の電子放出部３を形成することである。なお、フォ
ーミングにより電子放出部形成用薄膜の一部に亀裂が発
生しその亀裂付近から電子放出が行われ電子放出部５と
なる場合もある。

【０００７】前記の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
を印加して素子表面に電流を流すことにより、上述の電
子放出部５より電子を放出するものである。

【０００８】

【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
高い問題があった。

【０００９】

【発明の目的】本発明は上記従来技術における電子放出
部形成用薄膜の製造工程を簡略化し、低コストの電子放
出素子およびそれを用いた電子源、表示パネルおよび画
像形成装置の製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の電子放出素子の
製造方法は、電極間に、電子放出部が形成された導電性
膜を有する電子放出素子の製造方法において、電子放出
部が形成される導電性膜の形成工程が、下記（化２）式
のような有機配位子が金属に配位している有機金属化合
物と、対イオンから構成されるイオン性有機金属化合物
を含む水溶液を液滴化して基板上に付与する工程と、付
与された該水溶液を加熱する工程とを有することを特徴
とするものである。

【００１１】さらに本発明の別の態様は、このような電
子放出素子の製造方法により形成された電子放出素子を
用いた電子源、表示パネルおよび画像形成装置の製造方
法に関するものである。

【００１２】以下、本発明による電子放出素子の製造方
法について説明する。

【００１３】本発明では、下記一般式で示されるような
分子式のキレート形成能の高い有機配位子が金属に配位
している有機金属イオンと、対イオンから構成されてい
るイオン性有機金属化合物が用いられる。

【００１４】

【化２】 （上式中のＬは有機配位子、Ｍは金属、Ｃは対イオンを
示す。） 前記の対イオンが正のイオンとしてはアンモニウムイオ
ン、Ｎａイオン、Ｋイオンのいずれかである。一方、前
記の対イオンが負のイオンとしては硝酸イオン、塩素イ
オン、臭素イオン、ヨウ素イオン、硫酸イオン、過塩素
酸イオンのいずれかである。

【００１５】その有機配位子として、例えば、エチレン
ジアミン四酢酸二アンモニウム塩、エチレンジアミン四
酢酸二Ｎａ塩または二Ｋ塩等のようなエチレンジアミン
四酢酸塩あるいはエチレンジアミン四酢酸、またはピリ
ジン、３，５−ルチジン、３−ピコリン、４−ピコリ
ン、３−クロロピリジン、３−プロモピリジン、２−ピ
リジンアルデヒド等のようなピリジン誘導体が用いられ
る。

【００１６】本発明で用いられる前記のイオン性有機金
属化合物の金属元素としては、パラジウム、白金、ルテ
ニウム、銀、金、チタン、インジウム、銅、クロム、
鉄、亜鉛、スズ、タンタル、タングステン、鉛等を用い
ることができる。

【００１７】前記溶液中の金属の濃度範囲は、用いる金
属元素の種類や金属塩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０．０１％以上、５％以下の
範囲が適当である。金属濃度が低すぎる場合、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。

【００１８】上記の有機金属化合物溶液を基板に付与す
る手段は、液滴を形成し付与することが可能ならば任意
の方法でよいが、特に微小な液滴を効率良く適度な精度
で発生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、微小ヒ
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。

【００１９】上記手段で基板に付与された有機金属化合
物溶液は乾燥、焼成工程を経て導電性無機微粒子膜とす
ることにより基板上に電子放出のための無機微粒子膜を
形成する。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、微視的に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）の膜をさす。また微粒子膜
の粒径とは、前記状態で粒子形状が認識可能な微粒子に
ついての径を意味する。

【００２０】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良い。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
して同時に行ってもかまわない。

【００２１】

【作用】上記のような方法に従い無機微粒子膜を形成し
て電子放出用導電性薄膜とするならば、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。

【００２２】次に、本発明の製造方法により形成される
電子放出素子の基本的な構成としては、平面型及び垂直
型の２つの構成が上げられる。

【００２３】まず、電子放出素子の構成について説明す
る。

【００２４】図１はそれぞれ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示す模式的平面図である。
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。

【００２５】図１において、１は絶縁性基板、２、３は
素子電極、４は導電性薄膜、５は電子放出部である。絶
縁性基板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。

【００２６】対向する素子電極２、３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。

【００２７】素子電極間隔（Ｌ）及び素子電極長さ
（Ｗ）の形状等は、応用される形態等によって適宜設計
される。

【００２８】素子電極間隔（Ｌ）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。

【００２９】素子電極長さ（Ｗ）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２、３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。

【００３０】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２、３の順に
積層構成としてもよい。

【００３１】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２、３へのステップカバレー
ジ、素子電極２、３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。

【００３２】なお、ここで述べる微粒子の粒径は、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。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，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 等の金属硼素化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、Ｈｆ
Ｃ、ＴａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ等の金属炭化物、ＴｉＮ、Ｚ
ｒＮ、ＨｆＮ等の金属窒化物、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体、
カーボン等があげられる。

【００３３】前記電子放出部５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、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。

【００３４】次に本発明に好適な別な構成の電子放出素
子である垂直型電子放出素子について説明する。

【００３５】図２は、本発明に好適な基本的な垂直型電
子放出素子の構成を示す模式的図面である。図２におい
て、図１と同一の符号のものは同一である。２１は段差
形成部であ。基板１、素子電極２、３、導電性薄膜４、
電子放出部５は前述した平面型電子放出素子と同様の材
料で構成されたものであり、段差形成部２１は、真空蒸
着法、印刷法、スパッタ法等で形成されたＳｉＯ₂ 等の
絶縁性材料で構成され、段差形成部２１の膜厚が先に述
べた平面型電子放出素子の素子電極間隔Ｌに対応し、数
百オングストロームより数十マイクロメートルであり、
段差形成部の製法及び素子電極間に印加する電圧等によ
り設定されるが、好ましくは数百オングストロームより
数十マイクロメートルである。

【００３６】導電性薄膜４は、素子電極２、３と段差形
成部２１を作成後に形成するため、素子電極２、３の上
に積層される。なお、電子放出部５は、図２において、
段差形成部２１に直線状に示されているが、作成条件、
通電フォーミング条件などに依存し、形状、位置ともこ
れに限るものではない。

【００３７】上述の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３に示す。

【００３８】以下に順を追って電子放出素子の製造方法
の概略を図１及び図３に基づいて説明する。図１と同一
の符号のものは同一の部材を示す。 １）絶縁性基板１を洗剤、純水および有機溶剤により十
分に洗浄後、電極材料の堆積とフォトリソグラフィー技
術等による同材料の部分的除去工程によって、あるいは
印刷技術によって、前記絶縁性基板１の面上に素子電極
２、３を形成する（図３（ａ））。 ２）液滴付与手段２１を用いて、例えば、イオン性有機
金属化合物を含む水溶液の液滴２２を、絶縁性基板の素
子電極２と３のギャップ部分に、両電極にまたがるよう
に付与して液溜り２３を形成する（図３（ｂ））。この
基板を乾燥、焼成して電子放出部形成用薄膜２を形成す
る（図３（ｃ））。

【００３９】イオン性有機金属化合物は、原料の有機配
位子と金属塩を混合するだけで得られる。エチレンジア
ミン四酢酸塩あるいはエチレンジアミン四酢酸と、硝酸
金属塩、ハロゲン化金属塩、酢酸金属塩等の金属塩との
イオン性有機金属化合物は、水に溶解あるいは分散させ
て混合し数日放置するだけで得られる。ピリジン誘導体
と、硝酸金属塩、ハロゲン化金属塩、酢酸金属塩等の金
属塩とのイオン性有機金属化合物は、ピリジン誘導体中
に金属塩を分散させ約９０℃で数十分間加熱し、ロ液を
濃縮することによって得られる。 ３）つづいて、真空容器中においてフォーミングと呼ば
れる通電処理を行う。素子電極２、３間に電圧を不図示
の電源によりパルス状あるいは、高速の昇電圧による通
電処理がおこなわれると、電子放出部形成用薄膜４の部
位に構造の変化した電子放出部５が形成される（図３
（ｄ））。この電子放出部５は電子放出部形成用薄膜４
が前記の通電処理により局所的に破壊、変形もしくは変
質し、構造の変化した部位である。先に説明したよう
に、電子放出部５は導電性微粒子で構成されていること
が観察されている。

【００４０】フォーミング処理の電圧波形を図４に示
す。図４中、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１マイクロ秒〜１０ミリ秒、Ｔ
２を１０マイクロ秒〜１００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）は適宜設定される。
フォーミング処理は真空雰囲気下で素子の電極間に前記
の電圧波形を数十秒間程度適宜印加して行った。

【００４１】以上の説明では電子放出部の形成のため
に、素子の電極間に三角波パルスを印加してフォーミン
グ処理を行っているが、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、矩形波など所望の波形を
用いても良く、その波高値およびパルス幅・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
好に形成されれば所望の値を選択することができる。 ４）つづいて上記フォーミングを行った素子に、活性化
と呼ばれる処理を行うことが望ましい。ここに言う活性
化は、適当な真空度、例えば１０^-4〜１０^-5ｔｏｒｒの
真空度のもとに前記のフォーミングと同様のパルス電圧
を素子に繰り返し印加する処理のことである。活性化処
理は希薄に存在する有機化合物に由来する炭素あるいは
炭素化合物を電子放出部形成用薄膜上に堆積させ、電子
放出素子の素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅを著しく変化さ
せる。活性化は、例えば放出電流Ｉｅがほぼ飽和に達し
た時点で終了させればよい。

【００４２】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かかわる電子放出素子の基本特性に
ついて図５、図６を用いて説明する。

【００４３】図５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。電子放出素子の素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅ
の測定にあたっては、素子電極２、３に電源３１と電流
計３０とを接続し、該電子放出素子の上方に電源３３と
電流計３２とを接続したアノード電極３４を配置してい
る。図５において、１は絶縁性基体、２および３は素子
電極、４は電子放出部を含む薄膜、５は電子放出部を示
す。また、３１は素子に素子電圧Ｖｆを印加するための
電源、３０は素子電極２、３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、３４
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、３３はアノード電極３４に電
圧を印加するための高圧電源、３２は素子の電子放出部
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。

【００４４】また、本電子放出素子およびアノード電極
３４は真空装置内に設置され、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。なお、アノード電極の電圧は１
ｋＶ〜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。

【００４５】さらに、本発明者等は、上述の本発明に係
わる電子放出素子の特性を鋭意検討した結果、本発明の
原理となる特性上の特徴を見いだした。図５に示した測
定評価装置により測定された放出電流Ｉｅおよび素子電
流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの関係の典型的な例を図６に示
す。なお、放出電流Ｉｅと素子電流Ｉｆは大きさは著し
く異なる。図６ではＩｆ、Ｉｅの変化の定性的比較のた
めにリニアスケール任意単位で表記した。

【００４６】本電子放出素子は放出電流Ｉｅに対する三
つの特徴を有する。まず第一に、図６からも明らかなよ
うに、本素子はある電圧（しきい値電圧と呼ぶ、図６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。すなわち、放出電流Ｉ
ｅに対する明確なしきい値電圧Ｖｔｈを持った非線形素
子である。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。
第三に、アノード電極３４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。以上のような特性を有す
るため、本発明にかかわる電子放出素子は、多方面への
応用が期待できる。

【００４７】また、素子電流Ｉｆが素子電圧Ｖｆに対し
て単調増加する特性（ＭＩ特性と呼ぶ）の例を図６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特性（ＶＣＮＲ特性と呼ぶ）を示
す場合もある（不図示）。なおこの場合も、本電子放出
素子は上述した三つの特性上の特徴を有する。

【００４８】なお、以上電子放出素子の基本的な構成、
製法について述べたが、本発明の思想によれば、電子放
出素子の特性で前記の３つの特徴を有すれば、上述の構
成等に限定されず、後述の電子源、表示装置等の画像形
成装置に於ても利用できる。

【００４９】次に、本発明の電子源、表示パネルおよび
画像形成装置の製造方法およびこれらの方法によって得
られる電子源、表示パネルおよび画像形成装置について
説明する。まず、電子源の製造方法は、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、該電子放出素子を上記の本発明の電子放
出素子の製造方法で作製することを特徴とする方法であ
る。また、表示パネルの製造方法は、電子放出素子およ
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
る表示パネルの製造方法であって、該電子放出素子を上
記の本発明の電子放出素子の製造方法で作製することを
特徴とする方法である。さらに、画像形成装置の製造方
法は、電子放出素子およ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、該電子放出素子を上記の本発明の電子
放出素子の製造方法で作製することを特徴とする方法で
ある。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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７を用いて説明する。図７において７
１は電子源基板、７２はＸ方向配線、７３はＹ方向配
線、７４は電子放出素子、７５は結線である。なお電子
放出素子７４は前述した平面型あるいは垂直型どちらで
あってもよい。

【００５３】同図において、電子源基板７１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７１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。

【００５４】ｍ本のＸ方向配線７２はＤＸ１，ＤＸ２，
・・・ＤＸｍからなり、電子源基板７１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と同様に作成される。
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。

【００５５】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７２を形成した絶縁性基板７１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。また、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。

【００５６】更に前述と同様にして、電子放出素子７４
の対向する電極（不図示）が、ｍ本のＸ方向配線７２と
ｎ本のＹ方向配線７３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７５によ
って電気的に接続されているものである。

【００５７】ここで、ｍ本のＸ方向配線７２とｎ本のＹ
方向配線７３と結線７５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７１
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。

【００５８】また、詳しくは後述するが、前記Ｘ方向配
線７２には、Ｘ方向に配列する電子放出素子７４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。

【００５９】一方、Ｙ方向配線７３には、Ｙ方向に配列
する電子放出素子７４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。

【００６０】更に、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。

【００６１】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。

【００６２】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８と図９及び図１０を用いて説明する。
図８は、画像形成装置の表示パネルの基本構成図であ
り、図９は蛍光膜、図１０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。

【００６３】図８において７１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、８１は電子源基板７
１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、８２は支持枠であり、リアプレート８
１、支持枠８２及びフェースプレート８６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８
８を構成する。

【００６４】図８において、７４は図１における電子放
出部に相当する。７２、７３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。

【００６５】外囲器８８は上述の如く、フェースプレー
ト８６、支持枠８２、リアプレート８１で外囲器８８を
構成したが、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、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は不要であ
り、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、基板７１にて外囲器８８を構成
しても良い。またさらには、フェースプレート８６、リ
アプレート８１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８８の構成にすることもできる。

【００６６】図９は蛍光膜である。蛍光膜８４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９
１と蛍光体９２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、蛍光膜８４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。

【００６７】ガラス基板９３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。

【００６８】また、蛍光膜８４の内面側には通常メタル
バック８５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８６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。

【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の外面側に透明電
極（不図示）を設けてもよい。

【００７０】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。

【００７１】外囲器８８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８８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の加熱法により、外囲器８８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。

【００７２】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１０のブロック図を用いて説明する。１０１
は前記表示パネルであり、また、１０２は走査回路、１
０３は制御回路、１０４はシフトレジスタ、１０５はラ
インメモリ、１０６は同期信号分離回路、１０７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、各部の機能を説明していくが、まず
表示パネル１０１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。

【００７４】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でんし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に加速電圧で
ある。

【００７５】次に、走査回路１０２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１０１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１０３が出力する制御信号Ｔｓｃ
ａｎに基づいて動作するものだが、実際にはたとえばＦ
ＥＴ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。

【００７６】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。

【００７７】また、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働きをもつものである。次に説明
する同期信号分離回路１０６より送られる同期信号Ｔｓ
ｙｎｃに基づいて、各部に対してＴｓｃａｎおよびＴｓ
ｆｔおよびＴｍｒｙの各制御信号を発生する。

【００７８】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１０６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ＤＡＴ
Ａ信号と表すが、同信号はシフトレジスタ１０４に入力
される。

【００７９】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にもとづい
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、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１０４より出力される。

【００８０】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為の記憶装置であ
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１０７に入力される。

【００８１】変調信号発生器１０７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
１０１内の電子放出素子に印加される。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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１０７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。

【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１０７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。

【００８７】以上に説明した一連の動作により、表示パ
ネル１０１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１０４やラインメモリ１０５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。

【００８８】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１０６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１０５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１０７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１０７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。

【００８９】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１０７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。

【００９０】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、電子ビームを加速し、蛍
光膜８４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。

【００９１】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、ＳＥＣＡ
Ｍ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。

【００９２】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１１、図１２を用いて説明する。

【００９３】図１１において、１１０は電子源基板、１
１１は電子放出素子、１１２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１１１は、基板１１０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。

【００９４】図１２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。
１２０はグリッド電極、１２１は電子が通過するための
空孔、１２２はＤｏｘ１，Ｄｏｘ２．．．Ｄｏｘｍより
なる容器外端子、１２３はグリッド電極１２０と接続さ
れたＧ１、Ｇ２．．．Ｇｎからなる容器外端子、１２４
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８、１１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８に示した）との大きな違いは、電子源基板１
１０とフェースプレート８６の間にグリッド電極１２０
を備えている事である。

【００９５】基板１１０とフェースプレート８６の中間
には、グリッド電極１２０が設けられている。グリッド
電極１２０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１２１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１２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。

【００９６】容器外端子１２２およびグリッド容器外端
子１２３は、不図示の制御回路と電気的に接続されてい
る。

【００９７】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。

【００９８】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。

【００９９】

【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。

【０１００】実施例１ 電子放出素子として図１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
記号１は絶縁性基板、５および６は素子に電圧を印加す
るための一対の素子電極、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。

【０１０１】図３を用いて、本実施例の電子放出素子の
作成方法を述べる。絶縁性基板１として石英ガラス基板
を用い、これを有機溶剤により充分に洗浄後、基板面上
にＮｉからなる素子電極５、６を形成した（図３の
（ａ））。素子電極間隔Ｌ１は３ミクロンとし、素子電
極の幅Ｗ１を５００ミクロン、その厚さｄを１０００オ
ングストロームとした。

【０１０２】水にテトラ（３−ピコリン）パラジウム
（ニトレート）をパラジウム重量濃度０．２％となるよ
うに溶解して淡黄色の溶液を得た。

【０１０３】上記のテトラ（３−ピコリン）パラジウム
−ニトレートは、３−ピコリン２５ｍｌ中にパラジウム
−ニトレート１．３ｇを加え、約９０℃で数十分間加熱
した溶液をロ過、濃縮することによって得られる。

【０１０４】上記の淡黄色溶液の液滴をバブルジェット
方式のインクジェット装置によって電極５、６を形成し
た石英基板の上に電極５、６にまたがるように付与し、
８０℃で２分乾燥させた。次に３５０℃で１２分焼成し
て無機微粒子膜４を形成した（図３（ｃ））。

【０１０５】次に、真空容器中で素子電極５および６の
間に電圧を印加し、電子放出部形成用薄膜４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５を
作成した（図３（ｄ））。フォーミング処理の電圧波形
を図４に示す。

【０１０６】本実施例では電圧波形のパルス幅Ｔ１を１
ミリ秒、パルス間隔Ｔ２を１０ミリ秒として、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。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５０オングス
トロームであった。

【０１０７】以上のようにして作成された素子につい
て、その電子放出特性を図５の構成の測定評価装置によ
り測定した。本電子放出素子およびアノード電極５４は
真空装置内に設置されており、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。なお本実施例では、アノード電
極と電子放出素子間の距離を４ｍｍ、アノード電極の電
位を１ｋＶ、電子放出特性測定時の真空装置内の真空度
を１×１０^-6ｔｏｒｒとした。

【０１０８】以上のような測定評価装置を用いて、本電
子放出素子の電極２および３の間に素子電圧を印加し、
その時に流れる素子電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅを測定
したところ、図６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７Ｖ程度から急激に放出電
流Ｉｅが増加し、素子電圧１２Ｖでは素子電流Ｉｆが
０．８ｍＡ、放出電流Ｉｅが０．４μＡとなり、電子放
出効率η＝Ｉｅ／Ｉｆ（％）は０．０５％であった。

【０１０９】以上説明した実施例中、電子放出部を形成
する際に、素子の電極間に三角波パルスを印加してフォ
ーミング処理を行っているが、素子の電極間に印加する
波形は三角波に限定することなく、矩形波など所望の波
形を用いても良く、その波高値およびパルス幅・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
が良好に形成されれば所望の値を選択することができ
る。

【０１１０】実施例２ 水にエチレンジアミン四酢酸ニアンモニウム塩３重量％
を溶解した溶液に、酢酸パラジウム２重量％（エチレン
ジアミン四酢酸ニアンモニウム塩と当量）を加え、数日
放置した後不溶物をロ別する。得られた黄色の溶液のパ
ラジウム濃度を元素分析等で求め、この溶液を水で薄め
てパラジウム重量濃度０．２％となるように調製する。
この溶液をバブルジェット方式のインクジェット装置に
より基板に付与することにより、実施例１と同様にして
電子放出素子を作成し、電子放出が見られることを確認
した。

【０１１１】アノード電極５４の替わりに、前述した蛍
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出に放出を試み
たところ蛍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。

【０１１２】実施例３ １６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７）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
成したのち、フォーミング処理を行い電子源基板とし
た。

【０１１３】この電子源基板にリアプレート８１、支持
枠８２、フェースプレート８６を接続し真空封止して図
８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。

【０１１４】実施例４、５ 表１に示す水溶液を調製してインクジェット装置により
基板に付与することにより、実施例１と同様にして電子
放出素子を作成し、電子放出が見られることを確認し
た。

【０１１５】

【表１】

【０１１６】比較例１ 試薬として容易に入手可能な有機金属化合物として酢酸
パラジウムを用いて水溶液を調製したところ、水への溶
解度が低いことから飽和水溶液としてもパラジウム重量
濃度０．１％であった。この水溶液をインクジェット装
置により基板に付与し実施例１、４、５と同様にして電
子放出素子の作成を試みたが、１度のインクジェット装
置による基板への液滴付与工程では、パラジウム濃度が
低すぎるため電子放出部形成用薄膜が形成されず、電子
放出膜形成用薄膜を形成するためには、少なくとも２度
以上のインクジェット装置による基板への液滴付与工程
が必要であった。しかし、インクジェット装置による基
板への液滴付与工程を２回繰り返すことによって電子放
出素子を作成することができ、電子放出が見られること
も確認した。

【０１１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の電子放出素
子の製造工程に用いるイオン性有機金属化合物は水への
溶解度が高いことから、飽和水溶液としない限り電子放
出素子を製造する工程中に結晶が析出して、電子放出部
形成用薄膜の膜厚のバラツキが大きくなったり、インク
ジェット装置のノズルにインクつまりが生じたりするこ
とがない。また、上記のイオン性有機金属化合物の高い
水への溶解度から、電子放出素子の製造時に付与する液
滴量が少なくて済むので、微細な電子放出部の形成に有
利でまた液滴付与工程の所要時間が短くて済む。さらに
上記のイオン性有機金属化合物は水溶液とした時の溶液
安定性が高いため、本発明のイオン性有機金属化合物を
含む溶液は品質管理が容易で電子放出素子を製造する工
程での取り扱いも便利である。

【０１１８】また、本発明の有機金属化合物を含む溶液
を基板に付与する工程は、水を溶媒とする液体を用いる
ので、万一の火災等の事故が起こりがたい安全な電子源
用導電性薄膜の形成工程である。

【０１１９】さらに、本発明の方法に従い電子放出素子
を製造するならば、所定の位置に必要なだけの有機金属
化合物溶液を付与することができ、また前記溶液付与工
程が電子放出用薄膜の二次元パターニング工程をも兼ね
るため、材料コストと作業コストを低減することができ
る。さらに、二次元パターンの変更が必要となった場合
には液体付与手段の制御系を変更するだけで済み、一般
には前記制御系のソフトウエアのみの変更で対応可能で
あるため、フォトマスク等の変更を必要とするフォトリ
ソグラフ技術を用いる製造方法に比べて変更が容易であ
る。したがって少量多品種生産に容易に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に好適な基本的な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】 本発明に好適な基本的な垂直型電子放出素子
の構成を示す模式的図である。

【図３】 本発明に好適な電子放出素子の製造方法の１
例である。

【図４】 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５】 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６】 本発明に好適な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７】 単純マトリクス配置の電子源である。

【図８】 画像形成装置の表示パネルの概略構成図であ
る。

【図９】 蛍光膜である。

【図１０】 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例の駆動回路のブロック図である。

【図１１】 梯子配置の電子源である。

【図１２】 画像形成装置の表示パネルの概略構成図で
ある。

【図１３】 従来の電子放出素子の模式図である。

【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、２１：段さ形成部、５０：素子電極２、３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、５１：電子放出素子に素子電圧Ｖｆを印加する
ための電源、５３：アノード電極５４に電圧を印加する
ための高圧電源、５４：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、５５：
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、５６：真空装置、５７：排気ポン
プ、７１：電子源基板、７２：Ｘ方向配線、７３：Ｙ方
向配線、７４：電子放出素子、７５：結線、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、
８７：高圧端子、８８：外囲器、９１：黒色導電材、９
２：蛍光体、９３：ガラス基板、１０１：表示パネル、
１０２：走査回路、１０３：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、ＶｘおよびＶａ：直
流電圧源、１１０：電子源基板、１１１：電子放出素
子、１１２：Ｄｘ１〜Ｄｘ１０は、前記電子放出素子を
配線するための共通配線、１２０：グリッド電極、１２
１：電子が通過するための空孔、１２２：Ｄｏｘ１，Ｄ
ｏｘ２……Ｄｏｘｍよりなる容器外端子、１２３：グリ
ッド電極１２０と接続されたＧ１、Ｇ２……Ｇｎからな
る容器外端子、１２４：電子源基板。

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

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極間に、電子放出部が形成された導電
   性膜を有する電子放出素子の製造方法において、 電子放出部が形成される導電性膜の形成工程が、下記式のような有機配位子が金属に配位している有機金
   属化合物と、対イオンから構成される イオン性有機金属
   化合物を含む水溶液を液滴化して基板上に付与する工程
   と、【化１】 （上式中のＬは有機配位子、Ｍは金属、Ｃは対イオンを
   示す）付与された該水溶液を加熱する工程とを有するこ
   とを特徴とする電子放出素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記の有機配位子がエチレンジアミン四
   酢酸塩或はその塩であることを特徴とする請求項１に記
   載の電子放出素子の製造方法。
3. 【請求項３】 前記のエチレンジアミン四酢酸塩が、ア
   ンモニウム塩、Ｎａ塩、Ｋ塩のいずれかであることを特
   徴とする請求項２に記載の電子放出素子の製造方法。
4. 【請求項４】 前記の有機配位子がピリジン誘導体であ
   ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに
   記載の電子放出素子の製造方法。
5. 【請求項５】 前記のピリジン誘導体が、ピリジン、
   ３，５−ルチジン、３−ピコリン、４−ピコリン、３−
   クロロピリジン、３−ブロモピリジン、２−ピリジンア
   ルデヒドのいずれかであることを特徴とする請求項４に
   記載の電子放出素子の製造方法。
6. 【請求項６】 前記のイオン性有機金属化合物における
   金属が、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，
   Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂのいず
   れかであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれ
   か１つに記載の電子放出素子の製造方法。
7. 【請求項７】 前記の対イオンが、正のイオンとしては
   アンモニウムイオン、Ｎａイオン、Ｋイオンのいずれか
   であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１
   つに記載の電子放出素子の製造方法。
8. 【請求項８】 前記の対イオンが、負のイオンとしては
   硝酸イオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、
   硫酸イオン、過塩素酸イオンのいずれかであることを特
   徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の電子
   放出素子の製造方法。
9. 【請求項９】 前記の水溶液の前記金属含有量が０．０
   １重量％から５重量％の範囲であることを特徴とする請
   求項１ないし８のいずれか１つに記載の電子放出素子の
   製造方法。
10. 【請求項１０】 前記水溶液の基板上への付与は、イン
    クジェット方式を用いて行われる請求項１〜９のいずれ
    か１つに記載の電子放出素子の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記インクジェット方式は、バブルジ
    ェット方式である請求項１０に記載の電子放出素子の製
    造方法。
12. 【請求項１２】 請求項１〜１１のいずれか１つに記載
    の工程にて形成された前記導電性膜に、電子放出部を形
    成するためのフォーミング処理を施す工程を有すること
    を特徴とする電子放出素子の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記フォーミング処理は、前記導電性
    膜に通電する工程を含む請求項１２に記載の電子放出素
    子の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記電子放出素子は、表面伝導型電子
    放出素子である請求項１〜１３のいずれか１つに記載の
    電子放出素子の製造方法。
15. 【請求項１５】 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１〜１４のいずれか１つに記載の方法で
    作製することを特徴とする電子源の製造方法。
16. 【請求項１６】 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パネルの製造方
    法であって、該電子放出素子を請求項１〜１４のいずれ
    か１つに記載の方法で作製することを特徴とする表示パ
    ネルの製造方法。
17. 【請求項１７】 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１〜
    １４のいずれか１つ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。