JP3416376B2 - 表面伝導型電子放出素子の製造方法並びにそれを用いた電子源基板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、並びにその製造方法を用いた電子源
基板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（１９６５）
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】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る。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
純で製造も従来の半導体製造技術を応用できることか
ら、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、この素
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６４−０３１３３２、特開平１−２８３７４９、特開
平２−２５７５５２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】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、表面伝
導型電子放出素子の導電性薄膜の上記従来例による製造
方法は、導電性薄膜を成膜した後、さらに半導体プロセ
スにおけるフォトリソグラフィー・エッチング法を用い
てパターニングするものであり、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。

【００１０】そこで本発明の目的は、低コストで容易に
大面積に表面伝導型電子放出素子を安定に形成する表面
伝導型電子放出素子の製造方法並びにそれを用いた電子
源基板および画像形成装置の製造方法を提供することで
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するために鋭意検討を行なってなされたものであ
る。

【００１２】すなわち、本発明の表面伝導型電子放出素
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表面伝導型電子放出素子を製造
する方法において、被処理部材表面の所定箇所に溶液を
液滴状に少なくとも１個付与するインクジェット装置で
あってその液滴を乾燥固化させる局所加熱機構を有する
インクジェット装置により、前記一対の素子電極間に導
電膜形成材料を含む溶液を液滴状に少なくとも１個付与
し、前記局所加熱機構で乾燥固化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の態様において、前
記インクジェット装置は、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前記溶液の
液滴を吐出する方式のものである。

【００１４】本発明は、電子源基板および画像形成装置
の製造方法を包含する。本発明の電子源基板の製造方法
は、上記表面伝導型電子放出素子の製造方法を用いて該
電子源基板上の表面伝導型電子放出素子を形成すること
を特徴とするものであり、本発明の画像形成装置の製造
方法も同様、上記表面伝導型電子放出素子の製造方法を
用いて該画像形成装置基板上の表面伝導型電子放出素子
を形成することを特徴とするものである。

【００１５】

【作用】本発明の方法により表面伝導型電子放出素子を
製造する際は、局所加熱機構を設けたインクジェット装
置を用いて、基板上に設けられた一対の素子電極間に、
導電性薄膜を材料の溶液を液滴状に少なくとも１個付与
し、その液滴を前記局所加熱機構により乾燥固化させる
ことで、前記素子電極間に導電性薄膜を形成する。この
導電性薄膜に通電フォーミング処理等を施してその一部
に電子放出部を形成することにより表面伝導型電子放出
素子が製造される。また、このようにして製造される表
面伝導型電子放出素子を複数個とこれらの素子の電極を
接続する配線を基板上に形成することにより本発明の電
子源基板が製造され、さらにこの電子源基板とこの電子
源基板から放出される電子を受けて発光する蛍光体を組
み合わせることによって本発明の画像形成装置を製造す
ることができる。

【００１６】本発明の表面伝導型電子放出素子の製造方
法によれば、特に大面積に多数の素子を形成する際、フ
ォトリソグラフィー・エッチング法を用いず、素子電極
間の導電性薄膜の形成する際、成膜とパターニングを同
時に行なうことが可能であり、表面伝導型電子放出素子
の生産コストを大幅に低減できる。しかも、本発明では
液滴を乾燥固化せしめる局所加熱機構を有するインクジ
ェット装置を用いるので、どの液滴も素子電極間に付与
後ほぼ同程度に加熱乾燥されるため、これまで特に大面
積に渡って各素子電極に液滴付与していった場合、液滴
付与初期と付与後期とでの放置時間の違いにより生じて
いた自然乾燥状態の差をなくすことができ、導電性薄膜
そのものが安定に形成できるといった効果がある。

【００１７】さらに、本発明の表面伝導型電子放出素子
を用いた画像形成装置も同様にローコストでばらつきの
少ない安定した装置が実現できる。

【００１８】

【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。

【００１９】図１は本発明の一実施態様に係る導電性薄
膜形成方法を示す概略図、図２は図１の薄膜形成に用い
た液滴付与装置の概略構成図である。また、図３は図１
の方法により製造され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３（ａ）は平面
図、図３（ｂ）は断面図である。図４は図３の素子の上
記導電性薄膜形成工程を含む製造工程を示す図である。
図１〜４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、１０は液滴付与機構、１
１は局所加熱機構、１２は液滴である。

【００２０】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。

【００２１】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導体材料等
から選択することができる。

【００２２】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２，３の膜厚ｄは、１００Å〜１μｍの範囲が好まし
い。

【００２３】なお、表面伝導型電子放出素子としては、
図３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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】液滴付与機構１０としては、任意の液滴を
定量吐出できるものであれば如何なる機構でもよく、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、ヒーターの熱を利用
して気泡を発生させるバブルジェット方式等いずれでも
構わない。

【００２８】液滴の材料には、先に述べた導電性薄膜と
なる元素あるいは化合物を含有する水溶液、有機溶液等
を用いることができる。例えば、導電性薄膜となる元素
あるい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−Ｄ
Ｅ）、酢酸パラジウム−トリエタノールアミン錯体（Ｐ
Ａ−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、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。

【００２９】こうした液滴１２を液滴付与装置１０によ
り所望の素子電極間に付与するとともに、先の局所加熱
機構１１によって付与直後に乾燥させる。これが本発明
の特徴を最も良く表わす導電性薄膜の作製方法である。
加熱手段は、水分や有機溶媒を乾燥し得るあらゆる加熱
手段で、局所的に熱を伝達できるものであればよい。キ
セノンランプを熱源にガラスファイバーを組み合わせた
り、ニクロム線などのヒーターにファンを組み合わせた
り、レーザを用いたりするなどのスポット状加熱手段
や、赤外線ランプまたはハロゲンランプ等を単体あるい
は複数組み合わせたライン状加熱手段などの様々な局所
加熱手段が適用できる。ライン状加熱手段を採用した場
合には厳密なアライメントが不要であり、好ましい。

【００３０】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。

【００３１】電子放出部５は、導電性薄膜４および素子
電極２，３が形成された素子にフォーミング処理を施し
て形成する。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４
（ｃ））。通電処理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５に示す。

【００３２】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５（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５（ｂ）に示した手法が
ある。

【００３３】図５（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。

【００３４】図５（ｂ）におけるＴ１およびＴ２は、図
５（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。

【００３５】通電フォーミングの終了は、パルス間隔Ｔ
２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。

【００３６】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。

【００３７】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、
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。

【００３８】前記炭素あるいは炭素化合物とは、グラフ
ァイト（単結晶、多結晶の両者を指す）、非晶質カーボ
ン（非晶質カーボンおよび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、３００Å以下
であればより好ましい。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】次に本発明の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。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梯子状配置のもの
がある。

【００４２】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。
この単純マトリクス配置について以下に詳述する。

【００４３】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６を用
いて説明する。６１は電子源基板、６２はＸ方向配線、
６３はＹ方向配線、６４は表面伝導型電子放出素子、６
５は結線である。ｍ本のＸ方向配線６２は、ＤＸ１，Ｄ
Ｘ２，・・・・・・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、幅は適宜設計され
る。Ｙ方向配線６３は、ＤＹ１，ＤＹ２，・・・・・・ＤＹｎ
のｎ本の配線よりなり、Ｘ方向配線６２と同様に形成さ
れる。これらｍ本のＸ方向配線６２とｎ本のＹ方向配線
６３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）。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６２を形成した基板６１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
６２とＹ方向配線６３の交差部の電位差に耐え得るよう
に膜厚、材料、製法が設定される。Ｘ方向配線６２とＹ
方向配線６３は、それぞれ外部端子として引き出されて
いる。

【００４４】表面伝導型電子放出素子６４を構成する一
対の電極（不図示）は、ｍ本のＸ方向配線６２とｎ本の
Ｙ方向配線６３と導電性金属等からなる結線６５によっ
て電気的に接続されている。配線６２と配線６３を構成
する材料、結線６５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。

【００４５】Ｘ方向配線６２にはＸ方向に配列した表面
伝導型電子放出素子６４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６３にはＹ方向に配列した表面伝導型放
出素子６４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。

【００４６】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７、図８およ
び図９を用いて説明する。図７は画像形成装置の表示パ
ネルの一例を示す模式図であり、図８は図９の画像形成
装置に使用される蛍光膜の模式図である。図９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。

【００４７】図７において、６１は電子放出素子を複数
配した電子源基板、７１は電子源基板６１を固定したリ
アプレート、７６はガラス基板７３の内面に蛍光膜７４
とメタルバック７５等が形成されたフェースプレートで
ある。７２は支持枠であり、該支持枠７２にはリアプレ
ート７１、フェースプレート７６がフリットガラス等を
用いて接続されている。７８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分以上招請され、封着される。５は図３の電子放出部
に相当する。６４は図６における表面伝導型電子放出素
子に相当し、６２，６３は、表面伝導型電子放出素子６
４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。

【００４８】外囲器７８は、上述の如くフェースプレー
ト７６、支持枠７２、リアプレート７１で構成される。
リアプレート７１は主に電子源基板６１の強度を補強す
る目的で設けられるため、電子源基板６１自体で十分な
強度を持つ場合は別体のリアプレート７１は不要とする
ことができる。すなわち、基板６１に直接支持枠７２を
封着し、フェースプレート７６、支持枠７２および基板
６１で外囲器７８を構成しても良い。一方、フェースプ
レート７６とリアプレート７１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７８を
構成することもできる。

【００４９】図８は図７の螢光膜７４を示す模式図であ
る。蛍光膜７４は、モノクロームの場合は蛍光体のみか
ら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８１と蛍光体８２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８２間の塗り分け部を
黒くすることで混色等を目立たなくすることと、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。

【００５０】ガラス基板７３（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６４（図６）の内面側には通常メ
タルバック６５（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７６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７６には、さらに蛍光膜６４の
導電性を高めるため、蛍光膜６４の外面側（ガラス基板
７３側）に透明電極（不図示）を設けてもよい。

【００５１】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。

【００５２】図７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７８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７８の封止後の真空度を維持するためにゲッ
ター処理を行なう場合もある。これは、外囲器７８の封
止を行なう直前あるいは封止後に抵抗加熱あるいは高周
波加熱等を用いた加熱により、外囲器７８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^-5Ｔ
ｏｒｒ〜１×１０^-7Ｔｏｒｒの真空度を維持するもので
ある。

【００５３】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９を用いて説明する。図９において、９
１は前記表示パネル、９２は走査回路、９３は制御回
路、９４はシフトレジスタ、９５はラインメモリ、９６
は同期信号分離回路、９７は変調信号発生器、Ｖｘおよ
びＶａは直流電圧源である。

【００５４】表示パネル９１は、端子Ｄｏｘ１ないしＤ
ｏｘｍ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。端子Ｄ
ｏｘ１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一行（ｎ素子）ずつ
順次駆動してゆくための走査信号が印加される。端子Ｄ
ｙ１ないし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。

【００５５】次に走査回路９２について説明する。同回
路は内部にｍ個の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）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９１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９３が出力する制御信号Ｔｓｃａｎ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。

【００５６】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。

【００５７】制御回路９３は、外部より入力する画像信
号に基づいて適切な表示が行なわれるように各部の動作
を整合させる機能を有し、同期信号分離回路９６より送
られる同期信号Ｔｓｙｎｃに基づいて、各部に対してＴ
ｓｃａｎ、ＴｓｆｔおよびＴｍｒｙの各制御信号を発生
する。

【００５８】同期信号分離回路９６は、外部から入力さ
れるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から同期信号成分と輝度
信号成分とを分離するための回路で周波数分離（フィル
ター）回路を用いて構成できる。同期信号分離回路９６
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
度信号成分は便宜上ＤＡＴＡ信号と表わした。該ＤＡＴ
Ａ信号はシフトレジスタ９４に入力される。

【００５９】シフトレジスタ９４は時系列的にシリアル
に入力される前記ＤＡＴＡ信号を、画像の１ライン毎に
シリアル／パラレル変換するためのもので、前記制御回
路９３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づいて動作す
る（すなわち制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジスタ９４
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〜Ｉｄ
ｎのｎ個の並列信号として前記シフトレジスタ９４より
出力される。

【００６０】ラインメモリ９５は画像１ライン分のデー
タを必要時間の間だけ記憶するための記憶装置であり、
制御回路９３より送られる制御信号Ｔｍｒｙにしたがっ
て適宜Ｉｄ１ないしＩｄｎの内容を記憶する。記憶され
た内容はＩｄ１ないしＩｄｎとして出力され、変調信号
発生器９７に入力される。

【００６１】変調信号発生器９７は前記画像データＩｄ
１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９１内の表面伝導型電子放出素子に印加される。

【００６２】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９７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９７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。

【００６３】シフトレジスタ９４やラインメモリ９５
は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式のもので
も採用できる。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われればよいからである。

【００６４】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路９６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化す
る必要があるが、これは回路９６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９５の
出力信号がデジタル信号かアナログ信号かにより、変調
信号発生器９７に用いられる回路が若干異なったものと
なる。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９７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９７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。

【００６５】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９７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。

【００６６】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７５、あるいは透明電極（不図
示）に高圧を印加し、電子ビームを加速する。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。

【００６７】ここで述べた画像形成装置の構成は一例で
あり、本発明の技術しそう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商
品位ＴＶ）方式も採用できる。

【００６８】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１０および図１１を用い
て説明する。

【００６９】図１０において、１１０は電子源基板、１
１１は電子放出素子である。１１２（Ｄｘ１〜Ｄｘ１
０）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Ｄ
ｘ５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。

【００７０】図１１は、はしご型配置の電子源の一例を
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（Ｄｏｘ
１，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、１１０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１１において、図
７または図１０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。この図１１に
示した画像形成装置と図７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６１，１
１０とフェースプレート７６の間にグリッド電極１２０
を備えているか否かである。

【００７１】図１１における、電子源基板１１０とフェ
ースプレート８６の間に設けられたグリッド電極１２０
の役割は、表面伝導型放出素子から放出された電子ビー
ムを変調することであり、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個ずつ開口としての円
形の空孔１２１が設けられている。グリッドの形状や設
置位置は図１１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。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。

【００７２】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。

【００７３】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳しく説明す
るが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。

【００７４】［実施例１］図１、２により本発明に係る
表面伝導型電子放出素子の単素子の製造方法を説明す
る。この表面伝導型電子放出素子は実施態様で説明した
構成であり、図３と同様、基板１、素子電極２，３、導
電性薄膜（微粒子膜）４よりなっている。この微粒子膜
４の作成方法に局所加熱機構１１を設けたインクジェッ
ト式液滴付与機構１０を用いており、作成工程の概略断
面図を示す図１は本発明の特徴を最もよく表わしてい
る。図２は、本加工に用いた局所加熱機構１１を設けた
インクジェット式液滴付与装置の概略構成図である。

【００７５】まず絶縁基板１として石英基板を用い、こ
れを有機溶剤等により充分洗浄後、１２０℃の乾燥炉で
乾燥させた。この基板上にＰｔ膜（膜厚１０００Å）を
用いて電極幅５００μｍ、電極ギャップ間隔２０μｍの
素子電極２，３を形成した（図１（ａ））。

【００７６】以下、素子電極のギャップ部分への導電性
薄膜の形成法を図１、図２を用いて述べる。

【００７７】まず、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。液滴付与装置としては、図２
に示すように、圧電素子によるインクジェット式ヘッド
部２０の近傍に、キセノンランプ２２の熱源にガラスフ
ァイバー２３を組み合わせたスポット状局所加熱機構２
１を具備するものを用いた。また、この装置には液滴１
２を付与あるいは乾燥時に基板との相対位置を調整する
可動ステージ２４、ステージを駆動するステージ駆動機
構２５およびその制御機構２６、さらにインクジェット
ヘッド制御機構２７、加熱制御機構２８を備え、これら
各制御機構は、コンピューター２９により集中制御され
ている。

【００７８】図１（ｂ），（ｃ）は、ヘッド１０より液
滴１２を電極ギャップ部へ付与する様子を示す模式図、
図１（ｄ）は、局所加熱機構１１で付与された液滴１３
を乾燥する様子を示す模式図である。この図２の装置で
図１（ｂ），（ｃ）のように液滴を素子電極のギャップ
部分へ６回重ねて付与し局所加熱機構で乾燥させたとこ
ろ、ほぼ円状に乾燥した膜１５を形成し、その直径は約
１００μｍであった。この状況が図１（ｅ）で示されて
いる。

【００７９】上記の工程後、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、
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、乾燥後
と同じで約１００μｍで、膜厚は１５０Åであった。素
子長は約１００μｍということになる。

【００８０】さらに、導電性薄膜が形成された素子電極
２，３に電圧を印加して、導電性薄膜を通電処理（フォ
ーミング処理）し、電子放出部を形成、これで表面伝導
型電子放出素子の単素子が完成した。

【００８１】以上の実施例１で示した方法で作製された
表面伝導型電子放出素子は、従来の真空成膜・フォトリ
ソ・エッチングプロセスによるものと同等の電子放出特
性が得られた。

【００８２】［実施例２］図１２，１３を主に用いて本
発明に係る表面伝導型電子放出素子を有する電子源基板
の製造方法を説明する。なお、本実施例では、図１０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。また、この表面伝
導型電子放出素子の作製方法は、実施例１と基本的な考
え方は同様であるが、大面積に複数個の電極部に液滴を
付与・乾燥させる方法を具体的に示す。

【００８３】まず絶縁基板として石英基板を用い、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１０００Å）を用
いて電極幅５００μｍ、電極ギャップ間隔２０μｍの素
子電極２・３を形成した。この電極に梯子状のＡｇ配線
を接続した（不図示）。

【００８４】以下、素子電極のギャップ部分への導電性
薄膜の形成法について図１２，１３を用いて述べる。ま
ず、液滴の原料溶液としては、水溶液系のもので、酢酸
パラジウム−エタノール−アミン錯体の水溶液を用い
た。液滴付与装置としては図１２に示す構成のものを用
いた。液滴付与機構には、バブルジェット方式によるイ
ンクジェットヘッド３０を用い、棒状の赤外線ランプ４
０（図１３参照）によるライン状局所加熱機構３１を具
備するものを用いた。ステージは固定ステージ３３で、
被処理電子源基板３４に対してのヘッド３０および加熱
機構３１の相対移動は、Ｘ軸駆動リニアスライド３５、
Ｙ軸駆動リニアスライド３６、Ｚ軸駆動機構３７によ
り、ヘッド３０および加熱機構３１そのものが移動する
方式である。また、ヘッド３０と加熱機構３１は、コン
トローラー３２に接続されている。さらに各軸の駆動お
よびヘッドと加熱機構コントローラー等は、コンピュー
ター３８により集中的に制御されるものである。

【００８５】上記図１２に示した装置の動作を図１３に
より説明する。まず、図１３（ａ）は、電子源基板３４
と加熱ユニット３１とインクジェットヘッド３０との相
対位置関係を示している。本実施例の加熱ユニット３１
は、赤外線ランプ４０と反射用シェード３９より構成さ
れている。図１３（ｂ），（ｃ）で示す電子源基板３４
には簡単のため配線を省略し、素子電極のみを示した。
図１３（ｂ）は、ヘッド３０がヘッド進行方向４１に移
動し、順次電極ギャップ部に先に述べた酢酸パラジウム
−エタノール−アミン錯体の水溶液による液滴を付与し
ていく様子を示している。なお、この図では加熱ユニッ
トを省略している。図１３（ｃ）では、加熱ユニット３
１が図示され、先の図１３（ｂ）で付与された液滴が、
Ｙ方向と平行な１列毎にブロック状に加熱ユニット進行
方向４２に順次乾燥していく様子を示している。４３の
部分は、すでに乾燥された２列（乾燥完了部）で、加熱
ユニットの真下の部分（不図示）が乾燥中のラインで、
４４は次に乾燥される１列（未乾燥部）である。４４の
さらに右のラインにヘッドがあり、液滴の付与も継続し
ている。すなわち、液滴は付与直後にヒーター加熱によ
り乾燥されるわけである。

【００８６】この装置で液滴を各素子電極のギャップ部
分へ順次６回づつ重ねて付与した後、局所加熱機構でラ
イン状に逐次乾燥させたところ、各々の液滴群はほぼ円
状に乾燥し、その直径は約１００μｍであった。

【００８７】上記の工程後、電子源基板を３５０℃の焼
成炉で２０分間加熱し、有機成分を除去することで、各
素子電極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、乾燥
後と同じで約１００μｍで膜厚は１５０Åであった。素
子長は約１００μｍということになる。

【００８８】さらに、導電性薄膜が形成された素子電極
２，３に電圧を印加して、導電性薄膜を通電処理（フォ
ーミング処理）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。

【００８９】以上の実施例２で示した方法で製造された
電子源基板は、従来の真空成膜・フォトリソ・エッチン
グプロセスによるものと同等の電子放出特性が得られ
た。

【００９０】［実施例３］さらに、本発明に係る表面伝
導型電子放出素子を有した画像形成装置の製造方法を説
明する。この画像形成装置の電子源基板の製造方法は、
実施例２とほぼ同様である。本実施例３の電子源基板の
配線としては、図６に示す単純マトリックス配置による
配線を用いた。

【００９１】まず絶縁基板として石英基板を用い、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１００Å）を用い
て電極幅５００μｍ、電極ギャップ間隔２０μｍの素子
電極２・３を形成した。この電極にマトリックス配置の
Ａｇ配線を接続した（不図示）。

【００９２】以下、素子電極のギャップ部分への導電性
薄膜の形成法については実施例２とほぼ同様である。

【００９３】液滴の原料溶液として今回は、水溶液系の
ものでも、パラジウム−グリシン錯体の水溶液を用い
た。液滴付与装置は、実施例２と同じくバブルジェット
方式によるインクジェット式装置であるが、本実施例３
ではハロゲンランプを複数個組み合わせたライン状局所
加熱機構を具備するものを用いた。

【００９４】この装置で実施例２と同様、各素子電極に
酸化パラジウム（ＰｄＯ）微粒子からなる膜厚１５０
Å、素子長約１００μｍの炎上の導電性薄膜が形成され
た。

【００９５】さらに、この電子源基板を図７に示す様に
フェースプレートと封着し、素子電極間に電圧を印加し
て、導電性薄膜を通電処理（フォーミング処理）し、電
子放出部を形成、表面伝導型電子放出素子群を有する画
像形成装置が完成した。

【００９６】以上の実施例３で示した方法で製造された
画像形成装置もまた、従来の真空成膜・フォトリソ・エ
ッチングプロセスによるものと同等の電子放出特性が得
られた。

【００９７】

【発明の効果】本発明によれば、表面伝導型電子放出素
子の電極部の形成において、電子放出部となる導電性の
微粒子膜を、液滴を乾燥固化せしめる局所加熱機構を設
けたインクジェット装置を用いて作製することで、どの
液滴も素子電極間に付与後ほぼ同程度に加熱乾燥される
ため、これまで特に大面積に渡って各素子電極に液滴付
与していった場合、液滴付与初期と付与後期とでの放置
時間の違いにより生じていた自然乾燥状態の差を無くす
ことができ、導電性薄膜を安定的に形成できる。また、
特に大面積に多数の素子を形成する際、従来のようなフ
ォトリソグラフィー・エッチング法を用いず、素子電極
間の導電性薄膜の形成を成膜と同時にパターニングを行
なうことができ、表面伝導型電子放出素子の作製工程を
大幅に簡素化し、製造コストが低減できる。

【００９８】さらに、本発明の表面伝導型電子放出素子
を用いた画像形成装置も同様に低価格でばらつきの少な
い安定したものが実現可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係る導電性薄膜形成方法を
示す概略図である。

【図２】 図１の方法に用いた液滴付与装置の概略構成
図である。

【図３】 図１の方法で製造される平面型表面伝導型電
子放出素子の構成例を示す模式的平面図および断面図で
ある。

【図４】 図３の表面伝導型電子放出素子の製造方法を
示す模式図である。

【図５】 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６】 本発明に係るマトリクス配置型の電子源基板
の一例を示す模式図である。

【図７】 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８】 蛍光膜の一例を示す模式図である。

【図９】 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１０】 本発明に係る梯子配置型電子源基板の一例
を示す模式図である。

【図１１】 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１２】 本発明の実施に用いた電子源基板への液滴
付与装置の一例の概略構成図である。

【図１３】 図１２の装置を用いた電子源基板への導電
性薄膜形成方法を示す概略図である。

【図１４】 従来の表面伝導型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、１０：液滴付与機構、１１：局所加熱機構、
１２：液滴、１３：液滴（乾燥中）、１５：乾燥後の液
滴、２０：圧電素子によるインクジェットヘッド、２
１：スポット状加熱機構、２２：キセノンランプ、２
３：ガラスファイバー、２４：可動ステージ、２５：ス
テージ駆動機構、２６：ステージ駆動制御機構、２７：
液滴付与機構制御機構、２８：加熱制御機構、２９：コ
ンピューター、３０：バブルジェットインクヘッド、３
１：ライン状加熱機構（ユニット）、３２：ヘッドおよ
び加熱ランプコントローラー、３３：固定ステージ、３
４：被処理電子源基板、３５：Ｘ軸駆動リニアスライ
ド、３６：Ｙ軸駆動リニアスライド、３７：Ｚ軸駆動リ
ニアスライド、３８：コンピューター、３９：反射シェ
ード、４０：加熱ランプ、４１：ヘッド進行方向、４
２：加熱ユニット進行方向、４３：乾燥完了部、４４：
未乾燥部、６１：電子源基板、６２：Ｘ方向配線、６
３：Ｙ方向配線、６４：表面伝導型電子放出素子、６
５：結線、７１：リアプレート、７２：支持枠、７３：
ガラス基板、７４：蛍光膜、７５：メタルバック、７
６：フェースプレート、７７：高圧端子、７８：外囲
器、８１：黒色部材、８２：蛍光体、９１：表示パネ
ル、９２：走査回路、９３：制御回路、９４：シフトレ
ジスタ、９５：ラインメモリ、９６：同期信号分離回
路、９７：変調信号発生器、Ｖｘ，Ｖａ：直流電圧源、
１１０：電子源基板、１１１：電子放出素子、１１２
（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：空孔、１２
２（Ｄｏｘ１，Ｄｏｘ２，・・・Ｄｏｘｍ）容器外端
子、１２３（Ｇ₁ ，Ｇ₂ ，・・・Ｇ_n ）：グリッド容器
外端子。

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 B41J 2/01 - 2/21

Claims (4)

(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表面伝導型電子放出素子を製造す
   る方法において、被処理部材表面の所定箇所に溶液を液滴状に少なくとも
   １個付与するインクジェット装置であってその液滴を乾
   燥固化させる局所加熱機構を有する インクジェット装置
   により、前記一対の素子電極間に導電膜形成材料を含む
   溶液を液滴状に少なくとも１個付与し、前記局所加熱機
   構で乾燥固化して前記導電性薄膜を形成することを特徴
   とする表面伝導型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装置が熱エネルギー
   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請求項
   １に記載の製造方法。
3. 【請求項３】 基板上の一対の素子電極に各々配線を接
   続した表面伝導型電子放出素子を複数個搭載した電子源
   基板において、前記表面伝導型電子放出素子を請求項１
   または２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。
4. 【請求項４】 基板上の一対の素子電極に各々配線を接
   続した表面伝導型電子放出素子を複数個搭載した電子源
   基板と、該電子源基板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画像形成
   装置において、前記表面伝導型電子放出素子を請求項１
   または２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。