JP3397564B2 - 電子放出素子、電子源基板、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】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面伝導型電子放
出素子の製造方法、該電子放出素子の製造方法を用いて
製造された電子源および電子源基板、ならびに該電子源
を用いた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種類のものが知ら
れている。冷陰極電子放出素子には電界放出型（以下、
「ＦＥ型」という）、金属／絶縁層／金属型（以下、
「ＭＩＭ型」という）や表面伝導型電子放出素子等があ
る。ＦＥ型の例としてはＷ．Ｐ．Ｄｙｋｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄ
ｏｒａｎ“Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ”，Ａｄｖａ
ｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ，
８，８９（１９５６）あるいはＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ
“Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔ
ｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃ
ａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍ
ｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４７，５２
４８（１９７６）等に開示されたものが知られている。

【０００３】ＭＩＭ型ではＣ．Ａ．Ｍｅａｄ，“Ｏｐｅ
ｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｕｎｎｅｌ−Ｅｍｉｓｓｉｏｎ
Ｄｅｖｉｃｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３
２，６４６（１９６１）等に開示されたものが知られて
いる。

【０００４】表面伝導型電子放出素子型の例としては、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ．Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．，１０，１２９０（１９６１）
等に開示されたものがある。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、Ａｕ
薄膜によるもの［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：ＴｈｉｎＳｏｌ
ｉｄ Ｆｉｌｍｓ，９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂
Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ
ａｎｄ Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：ＩＥＥＥ Ｔｒａ
ｎｓ．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
な例として前述のＭ．ハートウェルの素子構成を図１５
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。なお、図中の素子電極間隔Ｌは０．５ｍｍ〜１ｍ
ｍ、導電性薄膜４の幅Ｗ’は０．１ｍｍに設定されてい
る。

【０００６】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。なお、電子放出部５は導電性薄膜４の一部に亀裂が
発生しその亀裂付近から電子放出が行なわれる。前記通
電フォーミング処理をした表面伝導型電子放出素子は、
上述導電性薄膜４に電圧を印加し、素子に電流を流すこ
とにより上述の電子放出部５より電子を放出せしめるも
のである。

【０００７】上述の表面伝導型電子放出素子は構造が単
純で製造も容易であることから、大面積にわたって多数
の素子を配列形成できる利点がある。そこでこの特徴を
活かした荷電ビーム源、表示装置等の応用研究がなされ
ている。多数の表面伝導型電子放出素子を配列形成した
例としては、後述するように梯子型配置と呼ぶ並列に表
面伝導型電子放出素子を配列し、個々の素子の両端を配
線（共通配線とも呼ぶ）でそれそれ結線した行を多数行
配列した電子源が挙げられる（例えば特開昭６４−０３
１３３２、特開平１−２８３７４９、特開平２−２５７
５５２等）。

【０００８】また、特に表示装置等の画像形成装置にお
いては、近年、液晶を用いた平板型表示装置がＣＲＴに
代わって普及してきたが、自発光型でないためバックラ
イトを持たなければならない等の問題点があり、自発光
型の表示装置の開発が望まれてきた。自発光型表示装置
としては、表面伝導型電子放出素子を多数配置してなる
電子源と、該電子源より放出された電子によって可視光
を発光する蛍光体とを組み合わせた表示装置である画像
形成装置がある（例えば、ＵＳＰ５，０６６，８８
３）。

【０００９】図１６は、本出願人による特開平２−５６
８２２号に開示されている電子放出素子の構成を示す。
同図において、１は基板、２，３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
一般的な真空蒸着技術や、フォトリソグラフィ技術によ
り素子電極２，３を形成する。次いで導電性薄膜４は分
散塗布法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。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例による製造方法は、半導体プロセスを主とする方法で
製造するものであるために、現行の技術では大面積に電
子放出素子を形成することが困難であり、かつ特殊で高
価な製造装置を必要とし、生産コストが高いといった欠
点があった。

【００１１】そこで本発明の目的は、低コストでかつ容
易に大面積に表面伝導型電子放出素子を形成するための
製造方法およびその方法を用いて電子源基板、電子源、
表示パネル、画像形成装置を製造する方法を提供するも
のである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべくな
された本発明の電子放出素子の製造方法は、基板上に形
成された一対の素子電極間を連絡する導電性薄膜を形成
し、その導電性薄膜の一部に電子放出部を形成して電子
放出素子を製造する方法において、前記一対の素子電極
の形成後、基板表面に向けてインクジェット方式で溶液
を液滴状に吐出するインクジェット機構と、前記基板表
面の所定箇所に前記液滴が付与されるように前記インク
ジェット機構と前記基板を相対的に移動する手段と、吐
出された液滴の通路を選択的に開閉するシャッターとを
具備する液滴付与装置により、前記一対の素子電極間に
前記導電性薄膜の形成材料を含む溶液を液滴状に少なく
とも１個付与して、前記導電性薄膜を形成することを特
徴とする。

【００１３】本発明の好ましい実施態様において、この
液滴付与機構はインクジェット機構であり、より好まし
くは熱的エネルギーの付与により気泡を発生させ液滴を
吐出させる方式のインクジェット機構である。また、シ
ャッターは、動作が点を中心とした回転動作である。液
滴を形成するインクジェット機構と前記シャッターとは
一体の構造物にする場合と、独立した構造物にする場合
とがある。シャッター動作は液滴を形成するインクジェ
ット機構の移動動作と連動させるか、インクジェット機
構の液滴形成動作と連動させている。

【００１４】

【作用】本発明の製造装置を用いれば、液滴付与機構例
えばインクジェット機構で形成された液滴のうち必要で
ないものはシャッターで遮蔽して必要なもののみを基板
上に付与することができるため、作成された電子放出素
子の特性が均一なものとなる。そのため、このような電
子放出素子を多数配列してなる電子源基板や電子源も均
一性の高いものとなり、それらを用いて作成した表示パ
ネルや画像形成装置は、輝度むらや欠陥の少ない高品位
表示が可能なものとなる。また、フォトリソグラフィ技
術を用いることなく微粒子膜（導電性薄膜）を形成でき
るため、低コストでかつ容易に大面積に電子放出素子を
製造することができる。

【００１５】

【実施態様】以下に図面を用いて本発明の好ましい実施
態様を説明する。図１は本発明に係る平面型表面伝導型
電子放出素子の基本的な構成を示す模式図であり、図１
（ａ）は平面図、図１（ｂ）は断面図である。図１にお
いて、１は基板、２と３は素子電極、４は導電性薄膜、
５は電子放出部である。

【００１６】基板１としては、石英ガラス、Ｎａ等の不
純物含有量を低減させたガラス、青板ガラス、スパッタ
等により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。

【００１７】対向する素子電極２，３の材料としては、
一般的な導電材料を用いることができ、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａ
ｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属
あるいは合金およびＰｄ，Ａｓ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ
₂ ，Ｐｄ−Ａｇ等の金属ある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、ならびにポリシリコン等の半導体材料等から
選択することができる。

【００１８】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〜数百μｍ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〜１００μｍの範囲である。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〜数百μｍの範囲が好ましい。素子電極２，３の膜
厚ｄは、１００Å〜１μｍの範囲が好ましい。

【００１９】なお、表面伝導型電子放出素子としては、
図１に示した構成だけでなく、基板１上に、導電性薄膜
４、対向する電極２，３の順に積層した構成とすること
もできる。

【００２０】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とするのが好ましく、より好ましくは１０Å
〜５００Åの範囲とするのが良い。その抵抗値は、次に
定義するＲｓが１０²〜１０⁷ Ωの値である。なお、Ｒ
ｓは、厚さがｔ、幅がｗで長さがｌの薄膜の抵抗値Ｒを
Ｒ＝Ｒｓ（ｌ／ｗ）とおいたときに現れる値で、薄膜材
料の抵抗率をρとするとＲｓ＝ρ／ｔで表わされる。上
記フォーミング処理については、後に通電処理を例に挙
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。

【００２１】導電性薄膜４を構成する材料は、Ｐｄ，Ｐ
ｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ，Ｓ
ｎＯ₂，Ｉｎ₂ Ｏ₃ ，ＰｂＯ，Ｓｂ₂ Ｏ₃ 等の酸化物、
ＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂ ，ＬａＢ₆，ＣｅＢ₆ ，ＹＢ₄ ，Ｇ
ｄＢ₄ 等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，
ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ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。

【００２２】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もしくは重
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１
０Å〜２００Åの範囲である。

【００２３】電子放出部５は導電性薄膜４の一部に形成
された高抵抗の亀裂により構成され、導電性薄膜４の膜
厚、膜質、材料およびフォーミング処理の手法等に依存
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、あるいはすべ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。

【００２４】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。図３は図２の製造方法において用いられる導電
性薄膜形成装置の構成を模式的に示す。以下、図１およ
び２，３を参照しながら、本発明に係る製造方法の一例
について説明する。図２において図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。図２，３において、６は液滴付与機構、７はシャッ
ター、８は液滴である。

【００２５】（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、その基板上に真空蒸着法、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
リソグラフィ技術を用いて素子電極２，３を形成する
（図２（ａ））。

【００２６】（２）素子電極２，３を設けた基板１に液
滴８を付与して薄膜を形成する（図２（ｂ））。

【００２７】液滴付与機構６としては、十数ｎｇから数
十ｎｇ程度の範囲で液滴量の制御が可能で、かつ数十ｎ
ｇ程度以上の微小量の液滴が容易に形成できるインクジ
ェット方式の装置がよい。インクジェット方式として
は、熱的エネルギーの付与により気泡を発生させ液滴を
吐出させる方式、圧電素子を用いた方式等がある。ま
た、液滴の材料としては、液滴が形成できる状態であれ
ばどのような状態でもかまわないが、水、溶剤等に前述
の導電性薄膜の材料の金属や前述の導電性薄膜の材料の
金属を主元素とする有機金属化合物等を分散、溶解した
溶液を用いることができる。

【００２８】図２中に示されるシャッター７は、液滴付
与機構６で形成された液滴８を選択的に基板１上に付与
するための手段であり、図２（ｂ）は液滴を基板上に付
与する場合を、図２（ｅ）は液滴を基板上に付与しない
場合を示している。本発明の液滴付与装置においては、
従来の液滴付与機構に加えてシャッター７が設けられて
おり、このため、液滴付与機構６が液滴８を形成しても
シャッター７を閉じることによって、該液滴を基板上に
付与しないことが可能となり、形成された液滴のうち必
要なもののみを基板上に付与することができる。したが
って、導電膜材料の溶液を液滴の状態で基板に付与して
電子放出素子の導電性薄膜を形成する際、例えば液滴付
与機構と使用する溶液の組み合わせによっては、一定時
間以上放置した場合に、放置後最初に形成される液滴の
状態がその後のものと若干異なることがあるが、このよ
うな場合は、放置後最初に形成される液滴のみシャッタ
ー７で遮って基板上に付与しないようにすることによ
り、基板上に形成される薄膜の均一性を向上させること
ができる。また、液滴付与機構６が液滴を形成する数や
周波数を、実際に基板上に付与するための液滴の数より
も多く、周波数を高く設定することも可能であり、液滴
付与機構の液滴形成周波数の自由度が高くなり、液滴を
安定かつ均一に形成することが容易になる。

【００２９】（３）次に、形成した薄膜を加熱焼成処理
して導電性薄膜４を形成する（図２（ｃ））。

【００３０】（４）続いて、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（図２（ｄ））。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４に示す。

【００３１】通電フォーミングにおける電圧波形はパル
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４（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４（ｂ）に示した手法がある。

【００３２】図４（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１マ
イクロ秒〜１０ミリ秒、Ｔ２は１０マイクロ秒〜１００
ミリ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。図４（ｂ）におけるＴ１
およびＴ２は、図４（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ステップ程度づつ増加させ
ることができる。通電フォーミングの終了は、パルス間
隔Ｔ２中のパルスＴ１印加後のパルス休止期に、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、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。

【００３３】（５）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、放出電流Ｉｅが著しく変化する。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、この電子放出素子が応用される形態
や、真空容器の形状、および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
化水素類や芳香族炭化水素類、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、およびベンゼ
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。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、パルス波高値等は適宜設定される。

【００３４】炭素あるいは炭素化合物は、ＨＯＰＧ（Ｈ
ｉｇｈｌｙ Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ
Ｇｒａｐｈｉｔｅ）、ＰＧ（Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ Ｇｒ
ａｐｈｉｔｅ）、ＧＣ（Ｇｌａｓｓｙ Ｃａｒｂｏｎ）
等のグラファイト（ＨＯＰＧはほぼ完全な結晶構造をも
つグラファイト、ＰＧは結晶粒が２００Å程度で結晶構
造がやや乱れたグラファイト、ＧＣは結晶粒が２０Å程
度で結晶構造の乱れがさらに大きくなったものを指す）
や非晶質カーボン（アモルファスカーボンおよびアモル
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
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、３００Å以下であればより好ましい。

【００３５】（６）活性化処理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、望ましくは１×１０^-10 Ｔｏｒｒ以下で行なうのが
良い。真空容器内の圧力は１０^-6.5Ｔｏｒｒ以下が好ま
しく、特に１×１０^-8以下が好ましい。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でき
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時間以上が好ましいが、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
どの諸条件により変化する。なお、上記有機物質の分圧
測定は質量分析装置により質量数が１０〜２００の炭素
と水素を主成分とする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。

【００３６】安定化処理工程を経た後の、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できる。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
Ｉｅが安定する。

【００３７】本発明に係る表示パネルおよび画像形成装
置に用いる電子源基板または電子源における電子放出素
子の配列については種々のものが採用できる。一例とし
て、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。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個配し、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。このようなものはいわゆる単純マトリクス
配置である。

【００３８】まず、単純マトリクス配置について以下に
詳述する。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５を用い
て説明する。図５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。なお、表面伝導型
電子放出素子７４は、前述した平面型あるいは垂直型の
どちらであってもよい。

【００３９】ｍ本のＸ方向配線７２は、ＤＸ１，ＤＸ
２，・・・・・・ＤＸｍからなり、真空蒸着法、印刷法、スパ
ッタ法等を用いて形成された導電性金属等で構成するこ
とができる。配線の材料、膜厚、幅は適宜設計される。
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７
３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）。

【００４０】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等を用いて形成されたＳｉＯ₂ 等で構成
される。例えば、Ｘ方向配線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。表面伝導型電子放出素子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。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いてもよい。
これらの材料は、例えば前述の素子電極の材料より適宜
選択される。素子電極を構成する材料と配線材料が同一
の場合には、素子電極に接続した配線は素子電極の一部
ということもできる。

【００４１】Ｘ方向配線７２にはＸ方向に配列した表面
伝導型電子放出素子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方向に配列した表面伝導型放
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。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。

【００４２】このような単純マトリクス配置の電子源を
用いて構成した画像形成装置について、図６、図７およ
び図８を用いて説明する。図６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７は図８の画像形成
装置に使用される蛍光膜の模式図である。図８はＮＴＳ
Ｃ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。

【００４３】図６において、７１は電子放出素子を複数
配した電子源基板、８１は電子源基板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、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℃の温度範囲で１
０分以上焼成され、封着される。５は図１における電子
放出部に相当する。７４は図５における表面伝導型電子
放出素子に相当し、７２，７３は、表面伝導型電子放出
素子７４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。

【００４４】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で構成される。
リアプレート８１は主に電子源基板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間に、スペーサー（耐大
気圧支持部材）と呼ばれる不図示の支持体を設けること
により、大気圧に対して十分な強度をもつ外囲器８８を
構成することもできる。

【００４５】図７は図６の蛍光膜８４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、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、それを用いることができる。

【００４６】ガラス基板８３（図６）に蛍光体を塗布す
る方法はモノクローム、カラーによらず沈澱法や印刷法
が採用できる。蛍光膜８４（図６）の内面側には通常メ
タルバック８５（図６）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側へ鏡面反射させることにより輝度を
向上させること、電子ビーム加速電圧を印加するための
電極として作用させること、外囲器内で発生した負イオ
ンの衝突によるダメージから蛍光体を保護すること等で
ある。メタルバックは、蛍光膜作成後、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Ａ１を真空蒸着等で堆積することで作製で
きる。フェースプレート８６には、さらに蛍光膜８４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。

【００４７】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。

【００４８】図６に示した表示パネルは、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
ションポンプ等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^-7Ｔｏｒｒ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の封止後の真空度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、例えば１×１０^-5
Ｔｏｒｒ〜１×１０^-7Ｔｏｒｒの真空度を維持するもの
である。

【００４９】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に、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の構成
例について、図８を用いて説明する。図８において、１
０１は前記表示パネル、１０２は走査回路、１０３は制
御回路、１０４はシフトレジスタ、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。

【００５０】表示パネル１０１は、端子Ｄｏｘ１ないし
Ｄｏｘｍ、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。端子Ｄｏ
ｘ１ないし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１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。端子Ｄｙ１な
いしＤｙｎには前記走査信号により選択された１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１０Ｋ［Ｖ］の直流電圧が供
給されるが、これは表面伝導型電子放出素子から放出さ
れる電子ビームに蛍光体を励起するのに十分なエネルギ
ーを付与するための加速電圧である。

【００５１】次に走査回路１０２について説明する。同
回路は内部にｍ個のスイッチング素子を備えるもの（図
中、Ｓ１ないしＳｍで模式的に示している）である。各
スイッチング素子は直流電圧源Ｖｘの出力電圧もしくは
０［Ｖ］（グランドレベル）のいずれか一方を選択し、
表示パネル１０１の端子Ｄｘ１ないしＤｘｍと電気的に
接続される。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Ｔ_SCANに基づいて動作
するものであり、実際には例えばＦＥＴのようなスイッ
チング素子を組み合わせることにより構成することがで
きる。

【００５２】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
放出しきい値電圧より低くなるような一定電圧を出力す
るよう設定されている。

【００５３】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し、同期信号分離回路１０６よ
り送られる同期信号Ｔ_SYNCに基づいて、各部に対してＴ
_SCAN、Ｔ_SFTおよびＴ_MRYの各制御信号を発生する。

【００５４】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なるが、ここでは説明の便宜上
Ｔ_SYNC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は便宜上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。

【００５５】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Ｔ_SFT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１
０４のシフトクロックであるということもできる）。シ
リアル／パラレル変換された画像１ライン分（電子放出
素子ｎ素子分の駆動データに相当）のデータはＩｄ１〜
Ｉｄｎのｎ個の並列信号として前記シフトレジスタ１０
４より出力される。

【００５６】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Ｔ_MRY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Ｉｄ１ないしＩｄｎとして出力され、変調
信号発生器１０７に入力される。

【００５７】変調信号発生器１０７は前記画像データＩ
ｄ１ないしＩｄｎの各々に応じて表面伝導型電子放出素
子の各々を適切に駆動変調するための信号源であり、そ
の出力信号は端子Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じて表示
パネル１０１内の表面伝導型電子放出素子に印加され
る。

【００５８】本発明に係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。すなわち電子放
出には明確なしきい値電圧Ｖｔｈがあり、Ｖｔｈ以上の
電圧を印加された時のみ電子放出が生じる。また電子放
出しきい値以上の電圧に対しては素子への印加電圧の変
化に応じて放出電流も変化する。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
い値より低い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ことが
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。したがって、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、電圧変調方式およびパル
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、一定の長さ
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。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。

【００５９】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よいからである。

【００６０】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、発振器の出力する波数を計
数する計数器（カウンタ）および計数器の出力値と前記
メモリの出力値を比較する比較器（コンパレータ）を組
み合せた回路を用いる。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。

【００６１】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。

【００６２】このような構成をとり得る画像表示装置に
おいては、各電子放出素子に、容器外端子Ｄｏｘ１ない
しＤｏｘｍおよびＤｏｙ１ないし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Ｈ
ｖ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。

【００６３】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方式を例示した
が、入力信号はこれに限られるものではなく、ＰＡＬ、
ＳＥＣＡＭ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）方式も採用できる。

【００６４】次に、はしご型配置の電子源およびそれを
用いた画像表示装置について図９および図１０を用いて
説明する。

【００６５】図９において、１１０は電子源基板、１１
１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
列に複数個配置される（これを素子行と呼ぶ）。この素
子行が複数個に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、電子ビームを放出させたくない素子行には電子放
出しきい値より低い電圧を印加する。各素子行間の共通
配線Ｄｘ２〜Ｄｘ９は、Ｄｘ２とＤｘ３、Ｄｘ４とＤｘ
５のように互いに隣接する配線同士を一本に接続して、
同一配線とすることもできる。

【００６６】図１０は、はしご型配置の電子源を備えた
画像形成装置におけるパネル構造の一例を示す模式図で
ある。同図において、１２０はグリッド電極、１２１は
電子が通過するため空孔、１２２（Ｄｏｘ１，Ｄｏｘ２
・・・・・・Ｄｏｘｍ）は容器外端子、１２３（Ｇ１，Ｇ２，
・・・・・・Ｇｎ）はグリッド電極１２０と接続された容器外
端子、１２４は各素子行間の共通配線を同一配線とした
電子源基板である。図１０において、図６または図９に
示した部位と同じ部位には、これらの図に付したのと同
一の符号を付している。ここに示した画像形成装置と図
６に示した単純マトリクス配置の画像形成装置との大き
な違いは、電子源基板７１，１１０とフェースプレート
８６の間にグリッド電極１２０を備えているか否かであ
る。

【００６７】図１０においては、電子源基板１２４とフ
ェースプレート８６の間にグリッド電極１２０が設けら
れている。グリッド電極１２０は、表面伝導型放出素子
から放出された電子ビームを変調するためのものであ
り、はしご型配置の素子行と直交して設けられたストラ
イプ状の電極に電子ビームを通過させるため、各素子に
対応して１個ずつ円形の開口である空孔１２１が設けら
れている。グリッドの形状や設置位置は図１０に示した
ものに限定されるものではない。例えば、開口としてメ
ッシュ状に多数の通過口を設けることもでき、グリッド
を表面伝導型放出素子の周囲や近傍に設けることもでき
る。

【００６８】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。本例の画像形成装置では、素子行を１列ずつ順次駆
動（走査）していくのと同期してグリッド電極列に画像
１ライン分の変調信号を同時に印加する。これにより、
各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像を１ライ
ンずつ表示することができる。

【００６９】本発明の画像形成装置は、テレビジョン放
送の表示装置、テレビ会議システムやコンピューター等
の他、感光性ドラム等を用いて構成された光プリンター
としての画像形成装置としても用いることができる。

【００７０】

【実施例】

［実施例１］マトリクス状に配線され、素子電極を前述
したような方法で形成した基板を用い、図１に示すよう
な表面伝導型電子放出素子多数を有する図６に示すよう
な電子源基板を作成した。図２はその製造方法を示す図
であり、図３はその製造に用いた液滴付与装置の模式図
である。

【００７１】（１）絶縁基板１として石英基板を用い、
これを有機溶剤等により充分に洗浄後、１２０℃で乾燥
させた。

【００７２】（２）該基板上に一般的な真空成膜技術お
よびフォトリソグラフィ技術を用いてＮｉからなる電極
２，３を形成した。このとき素子電極２，３のギャップ
間隔Ｌを５０μｍ、電極の幅Ｗを６００μｍ、その厚さ
ｄを１０００Åとした（図２（ａ））。

【００７３】（３）次に、液滴付与装置６に熱的エネル
ギーの付与により気泡を発生させ液滴を吐出させる方式
のインクジェット噴射機構６およびシャッター７を有す
る図３の装置を用い、有機パラジウム含有溶液（奥野製
薬（株）製ＣＣＰ−４２３０）を素子電極２，３の間に
付与した。付与に際し、インクジェット噴射機構６で形
成される液滴の最初の１個目は、シャッター７を閉じて
その上に付与することにより基板上への付与は行なわず
（図２（ｅ））、２個目以降の液滴を基板に付与した。
この時、基板上に付与された液滴は、液滴量、基板上で
の形状共に均一性の高いものであった。

【００７４】（４）次に３００℃で１０分間の加熱処理
をして酸化パラジウム（ＰｄＯ）微粒子からなる微粒子
膜を形成し薄膜４とした（図２（ｃ））。

【００７５】（５）次に電極２，３の間に電圧を印加
し、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を形成した（図２（ｄ））。

【００７６】以上のようにして作成された電子源基板で
は、付与された液滴の均一性が高いので、加熱処理後の
薄膜４の膜厚および形状等の均一性も高く、電極間の抵
抗値も揃っていた。そのため、フォーミング処理を各素
子に渡って均一に行なうことができ、その結果、各素子
に渡って均一な電子放出特性を得ることができた。以上
より、複数個の素子を形成した場合の素子間のばらつき
を小さくすることができて、製造歩留まりが向上した。

【００７７】こうして作成された電子源基板７１を用い
て、前述したようにフェースプレート８６、支持枠８
２、リアプレート８１とで外囲器８８を形成し、封止を
行ない、表示パネル、さらには図６〜８に示すようなＮ
ＴＳＣ方式のテレビ信号に基づきテレビジョン表示を行
なうための駆動回路を有する画像形成装置を作成した。
この画像形成装置は、輝度むらや欠陥が少なかった。ま
た、薄膜４を液滴を付与することによって形成するた
め、そのパターニングを省略することができ、コストを
抑えることができる。

【００７８】［実施例２］本実施例で用いた液滴付与装
置は、シャッター７として図１１に示すような円盤型の
シャッターを有し他は全く実施例１（図３）のものと同
様に構成されている。この液滴付与装置は、液滴付与機
構６で形成された液滴を基板上に付与するときは液滴の
経路にシャッター７の切り欠き７ａが来るようにシャッ
ター７を回転させて液滴の付与を行なう。このように、
本実施例の液滴付与装置は、シャッターの開閉をシャッ
ターを回転させることにより行なうため、安定した動作
を実現することができる。なお、本実施例では図１１に
示す形状のシャッターを用いた例について説明したが、
図１２（ａ）または（ｂ）に示したような形状のもので
も同様の効果が得られる。

【００７９】本実施例の液滴付与装置を使用して実施例
１と同様に電子源基板を作成した。実施例１と同様に、
複数個の素子を形成した場合の素子間のばらつきを小さ
くすることができて、製造歩留まりが向上した。

【００８０】こうして作成された電子源基板７１を用い
て、前述のフェースプレート８６、支持枠８２、リアプ
レート８１とで外囲器８８を形成し、封止を行ない、表
示パネル、さらには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成した。この画像形成
装置は、輝度むらや欠陥が少なかった。また、薄膜４を
液滴を付与することによって形成するため、そのパター
ニングを省略することができ、コストを抑えることがで
きる。

【００８１】［実施例３］本実施例で用いた液滴付与装
置は、液滴を形成する液滴付与機構と液滴の付与を選択
的に行なうためのシャッターとが一体型の構造となって
いることを特徴とする。本実施例においては、液滴付与
機構とシャッターとが一体となっていて、位置的に固定
された関係となっているため、液滴の付与をシャッター
により選択的に行なうことが安定にでき、特に液滴付与
機構を移動させながら液滴の付与を行なう場合でも容易
に安定した動作が可能である。

【００８２】本実施例の液滴付与装置を使用して実施例
１と同様に電子源基板を作成した。実施例１の場合と同
様に、複数個の素子を形成した場合の素子間のばらつき
を小さくすることができて、製造歩留まりが向上した。

【００８３】こうして作成された電子源基板７１を用い
て、前述のフェースプレート８６、支持枠８２、リアプ
レート８１とで外囲器８８を形成し、封止を行ない、表
示パネル、さらには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成したところ、実施例
１と同様の効果が得られた。

【００８４】［実施例４］本実施例で用いた液滴付与装
置は、液滴を形成する液滴付与機構と液滴の付与を選択
的に行なうためのシャッターとがそれぞれ別体の独立型
の構造となっていることを特徴とする。本実施例におい
ては、液滴付与機構とシャッターとが独立した構造とな
っているため、シャッターの位置を基板に対して固定し
た状態にしたままで、ある範囲に渡って液滴の付与を行
なうことができる。

【００８５】本実施例の液滴付与装置を使用して実施例
１と同様に電子源基板を作成した。実施例１の場合と同
様に、複数個の素子を形成した場合の素子間のばらつき
を小さくすることができて、製造歩留まりが向上した。

【００８６】こうして作成された電子源基板７１を用い
て、前述のフェースプレート８６、支持枠８２、リアプ
レート８１とで外囲器８８を形成し、封止を行ない、表
示パネル、さらには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成したところ、実施例
１と同様の効果が得られた。

【００８７】［実施例５］本実施例で用いた液滴付与装
置は、シャッターが液滴を形成する液滴付与機構の移動
動作と連動していることを特徴とする。以下、図１３を
使用して説明する。図１３に示したように、マトリクス
状に配線され、素子電極を前述したような方法で形成し
た基板を用い、電子放出素子多数を有する電子源基板を
作成した。液滴を基板上に付与する際には、図１３に実
線と点線で示すように、シャッターと一体となった液滴
付与機構を走査した。液滴の形成は、走査速度と素子電
極のピッチによって決まる周波数で行なった。図中の実
線部ではシャッターを開けて素子電極間に液滴を付与
し、破線部ではシャッターを閉めて基板上への液滴の付
与は行なわないようにした。図１３において、１４１は
導電性薄膜（図１の４に相当）、１４２はＸ方向配線７
２とＹ方向配線７３とを絶縁するための絶縁層である。

【００８８】以下、本実施例の液滴付与装置を使用して
実施例１と同様の方法で電子源基板を作成した。本実施
例においては液滴の形成を連続的に一定の周波数で行な
っているため、安定して液滴が形成され、付与される液
滴の均一性も良く、作成された電子放出素子の特性も均
一なものであった。また、本実施例においても、実施例
１の場合と同様に、複数個の素子を形成した場合の素子
間のばらつきを小さくすることができて、製造歩留まり
が向上した。

【００８９】こうして作成された電子源基板７１を用い
て、前述のフェースプレート８６、支持枠８２、リアプ
レート８１とで外囲器８８を形成し、封止を行ない、表
示パネル、さらには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成したところ、実施例
１と同様の効果が得られた。

【００９０】［実施例６］本実施例で用いた液滴付与装
置は、シャッターの動作が液滴付与機構の液滴を形成す
る動作と連動していることを特徴とする。以下、図１４
を使用して説明する。図１４に示したように、マトリク
ス状に配線され、素子電極を前述したような方法で形成
した基板を用い、電子放出素子多数を有する電子源基板
を作成した。液滴を基板上に付与する際には、シャッタ
ーの開閉の動作は、液滴の形成されるタイミングに同期
するようにして、基板上への液滴の付与を行なうのに必
要な時間のみシャッターを開けるようにした。液滴の付
与は基板上の素子電極に合わせて液滴付与機構を操作子
ながら行なったので、実際のシャッターの開閉の状況
は、図１４中の実線部が開、破線部が閉となっていた。
図１４において、１４１は導電性薄膜（図１の４に相
当）、１４２はＸ方向配線７２とＹ方向配線７３とを絶
縁するための絶縁層である。

【００９１】なお、シャッターの開閉動作は、形成され
るすべての液滴に対してシャッターを開けてもよいが、
数滴に一回シャッターを開けて基板への液滴の付与を行
なうことも可能であり、これらの関係は液滴を形成する
周波数と実際に基板に液滴を付与する周波数の関係を考
慮して設定できる。

【００９２】以下、本実施例の液滴付与装置を使用して
実施例１と同様の方法で電子源基板を作成した。本実施
例においても、実施例１の場合と同様に、複数個の素子
を形成した場合の素子間のばらつきを小さくすることが
できて、製造歩留まりが向上した。こうして作成された
電子源基板７１を用いて、前述のフェースプレート８
６、支持枠８２、リアプレート８１とで外囲器８８を形
成し、封止を行ない、表示パネル、さらにはテレビジョ
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
作成したところ、実施例１と同様の効果が得られた。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インクジェット機構等の液滴付与機構で形成された液滴
を選択的に基板上に付与するためのシャッターを有する
ため、形成された液滴のうち必要なもののみを基板上に
付与することが可能となり、作成される電子放出素子の
特性が均一なものとなる。そのため、本発明によって作
成される電子源基板や電子源も均一性の高いものとな
り、さらにこれらの電子源基板や電子源を用いて表示パ
ネルや画像形成装置を作成すれば、輝度むらや欠陥の少
ないものができ、高品位の表示を行なうことができる。
また、電子放出部を形成するための導電性薄膜を液滴を
付与することによって形成するため、そのパターニング
を省略することができ、コストを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る平面型表面伝導型電子放出素子
の一例を示す平面図および断面図である。

【図２】 本発明の一実施態様に係る基本的な表面伝導
型電子放出素子の製造方法を示す模式的断面図である。

【図３】 図３の製造方法に用いられる製造装置として
の液滴付与装置の一例を示す図である。

【図４】 本発明に係る通電フォーミングの電圧波形の
一例を示す波形図である。

【図５】 本発明に係る単純マトリクス配置型電子源基
板の一例を示す模式図である。

【図６】 本発明に係る画像形成装置の表示パネルの一
例を示す模式図である。

【図７】 本発明に係る蛍光膜の一例を示す模式図であ
る。

【図８】 図６の表示パネルに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９】 本発明に係る梯子配置の電子源基板の一例を
示す模式図である。

【図１０】 本発明に係る画像形成装置の表示パネルの
他の例を示す模式図である。

【図１１】 図３の装置に用いられるシャッターの一例
を示す平面図である。

【図１２】 図３の装置に用いられるシャッターの他の
例を示す平面図である。

【図１３】 本発明に係る液滴付与方法の他の例を説明
するための図である。

【図１４】 本発明に係る液滴付与方法のさらに他の例
を説明するための図である。

【図１５】 従来の表面伝導型電子放出素子の構成を示
す模式図である。

【図１６】 表面伝導型電子放出素子の他の従来例を示
す模式図である。

【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、６：液滴付与装置、７：シャター、８：液
滴、７１：電子源基板、７２：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、
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、９２：蛍光体、１０１：表示パネル、１０
２：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，Ｖａ：直流電圧
源、１１０：電子源基板、１１１：電子放出素子、１１
２（Ｄｘ１〜Ｄｘ１０）：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、１２１：電子が通
過するための空孔、１２２（Ｄｏｘ１，Ｄｏｘ２・・・・・・
Ｄｏｘｍ）：容器外端子、１２３（Ｇ１，Ｇ２，・・・・・・
Ｇｎ）：グリッド電極１２０と接続された容器外端子、
１４１：導電性薄膜、１４２：絶縁層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−153359（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−123235（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−115733（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−5095（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−181490（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−200041（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−64290（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−296532（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−121702（ＪＰ，Ａ) 特許3241251（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 9/02 B41J 2/01 B41J 2/07 H05K 3/10 - 3/12 H01B 13/00

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成された一対の素子電極間を
   連絡する導電性薄膜を形成し、その導電性薄膜の一部に
   電子放出部を形成して電子放出素子を製造する方法にお
   いて、前記一対の素子電極の形成後、基板表面に向けてインク
   ジェット方式で溶液を液滴状に吐出するインクジェット
   機構と、前記基板表面の所定箇所に前記液滴が付与され
   るように前記インクジェット機構と前記基板を相対的に
   移動する手段と、吐出された液滴の通路を選択的に開閉
   するシャッターとを具備する液滴付与装置により、 前記
   一対の素子電極間に前記導電性薄膜の形成材料を含む溶
   液を液滴状に少なくとも１個付与して、前記導電性薄膜
   を形成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】 前記インクジェット機構が、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
   づいて前記溶液の液滴を吐出する方式のものであること
   を特徴とす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】 前記シャッターが、点を中心とした回転
   動作により前記開閉を行なうものであることを特徴とす
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の電子放出
   素子の製造方法。
4. 【請求項４】 前記インクジェット機構と前記シャッタ
   ーが一体の構造物であることを特徴とする請求項１〜３
   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】 前記インクジェット機構と前記シャッタ
   ーが独立した構造物であることを特徴とする請求項１〜
   ３のいずれか１つに記載の電子放出素子の製造方法。
6. 【請求項６】 前記シャッターの開閉動作が前記移動手
   段による移動動作と連動していることを特徴とする請求
   項１〜５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】 前記シャッターの開閉動作が前記インク
   ジェット機構の液滴形成動作と連動していることを特徴
   とする請求項１〜６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】 基板上の一対の素子電極に各々配線を接
   続した電子放出素子を複数個搭載した電子源基板の製造
   方法であって、前記電子放出素子を請求項１〜７のいず
   れか１つに記載の方法で製造することを特徴とする電子
   源基板の製造方法。
9. 【請求項９】 一対の素子電極に各々配線を接続した電
   子放出素子複数個からなる電子源の製造方法であって、
   前記電子放出素子を請求項１〜７のいずれか１つに記載
   の方法で製造することを特徴とする電子源の製造方法。
10. 【請求項１０】 電子源と、該電子源に対向して配置さ
    れ少なくとも蛍光体を搭載したフェースプレートとを具
    備する表示パネルの製造方法であって、前記電子源を請
    求項９に記載の方法で製造することを特徴とする表示パ
    ネルの製造方法。
11. 【請求項１１】 表示パネルと、該表示パネルの電子源
    を構成する電子放出素子を個々に駆動する駆動手段とを
    具備する画像形成装置の製造方法であって、前記表示パ
    ネルを請求項１０に記載の方法で製造することを特徴と
    する画像形成装置の製造方法。