JP3428802B2 - 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
出素子を用いた電子源基板およびこの電子源基板を用い
た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．Ｄｏｌａｎ、“Ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏ
ｎ”、Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ、８ ８９（１９５６）」あるいは「Ｃ．
Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ、“Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒ
ｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄ ｅ
ｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｌ
ｙｂｄｅｎｉｕｍ”Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４７５
２４８（１９７６）」等が知られている。ＭＩＭ型の例
としては「Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ、“Ｔｈｅ Ｔｕｎｎｅｌ
−ｅｍｉｓｓｉｏｎ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ”、Ｊ．Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．、３２ ６４６（１９６１）」等が知
られている。

【０００３】表面伝導型電子放出素子型の例としては、
「Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ、Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ．Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．、１２９０（１９６５）」等
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：“Ｔｈｉｎ ＳｏｌｉｄＦｉ
ｌｍｓ”、９ ３１７（１９７２）」）、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／
ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの（「Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａ
ｎｄ Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥＴｒａｎ
ｓ．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。

【０００４】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２に示す。同図において１は基板である。４は導電性
薄膜で、Ｈ型形状のパターンに、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、０．５〜１ｍｍ、Ｗ’
は、０．１ｍｍで設定されている。

【０００５】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導電性薄膜４に対して予
め通電フォーミングと呼ばれる通電処理を施すことによ
って電子放出部５を形成するのが一般的である。通電フ
ォーミングとは導電性薄膜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例えば１Ｖ／分程度を印加
通電し、導電性薄膜４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。尚、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、導電性薄膜４に電圧を印加し、素子に電流
を流すことにより電子放出部５より電子を放出せしめる
ものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】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
積にわたって多数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、それぞれ結線
した行を多数行配列した電子源があげられる（例えば、
特開昭６４−３１３３２号公報、特開平１−２８３７４
９号公報、特開平２−２５７５５２号公報等）。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に替わって普及してき
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
型放出素子を多数配置した電子源と電子源より放出され
た電子によって、可視光を発光せしめる蛍光体とを組み
合わせた表示装置である画像形成装置があげられる（例
えば、ＵＳＰ５０６６８８３）。

【０００７】しかしながら、表面伝導型電子放出素子の
上記従来例による製造方法では、真空成膜と半導体プロ
セスにおけるフォトリソグラフィ・エッチング法を多用
するものであり、大面積に渡って素子を形成するには、
工程数も多く、電子源基板の生産コストが高いといった
欠点がある。

【０００８】そこで本発明は、特に大面積の表面伝導型
電子放出素子を有する電子源基板の製造において、素子
部の導電性薄膜をインクジェット液滴付与装置を用い、
真空成膜法とフォトリソグラフィ・エッチング法によら
ずに、安定的に歩留まり良く形成することができるよう
にし、またそれによって電子源基板を有する画像形成装
置を低価格で製造できるようにすることを目的とする。

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【課題を解決するための手段】 この目的を達成するため
本発明の電子源基板の製造方法では、基板上の複数対の
各素子電極間に、導電性薄膜の材料を含有する溶液の液
滴を付与して導電性薄膜を形成し、前記基板上に表面伝
導型電子放出素子群を形成する電子源基板の製造方法に
おいて、各素子電極間に液滴を付与するに際し、液滴が
付与される素子電極と前記液滴吐出手段との相対位置を
検出する工程と、この検出結果に基づいてその素子電極
と前記液滴吐出手段とを位置合せするために前記基板と
液滴吐出手段との相対位置を補正する工程と、この補正
を行った後、インクジェット方式によりその素子電極間
に前記溶液の液滴を少なくとも１滴付与する工程とを具
備することを特徴とする。この液滴の付与は、インクジ
ェット方式により被処理部材の表面の所定位置に溶液を
液滴の状態で少なくとも１滴付与する液滴吐出手段と、
前記所定位置と前記液滴吐出手段との相対位置を検出す
る位置検出手段と、この検出結果に基づいて前記所定位
置と前記液滴吐出手段との前記被処理部材の表面内方向
における位置合せをするために前記被処理部材と液滴吐
出手段との相対位置を補正する位置補正手段とを具備す
ることを特徴とするインクジェット液滴付与装置により
行うことができる。このインクジェット液滴付与装置に
おいて、前記位置検出手段としては例えば、前記被処理
部材表面の所定位置近傍の画像情報に基づいて前記相対
位置を検出するものを使用することができる。また、前
記インクジェット方式には、熱エネルギーを利用して溶
液に気泡を発生させ、この気泡の生成に基づいて溶液を
吐出する方式などがある。

【００１２】また、本発明の画像形成装置の製造方法で
は、電子源基板と、この電子源基板に対向して配置さ
れ、蛍光体を搭載したフェースプレートとを有する画像
形成装置を製造する際に、電子源基板を、上述の電子源
基板の製造方法により製造することができる。

【００１３】本発明の表面伝導型電子放出素子による電
子源基板の製造方法によれば、素子電極間の導電性薄膜
の形成を液滴状に付与した後焼成して行うだけで、成膜
と同時にパターニングもできるもので、真空成膜法もフ
ォトリソグラフィ・エッチング法も用いる必要がなく、
生産コストを大幅に低減できる。

【００１４】しかも、本発明では上述の位置検出手段と
位置補正手段とを有するインクジェット液滴付与装置を
用いるので、大面積に多数の素子を形成する電子源基板
では、素子位置のずれを自動的に補正することが可能と
なり、高精度で歩留まり良く素子を形成する効果があ
る。

【００１５】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は、上記効果によりローコストで
ばらつきの少ない安定したものが実現できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に本発明の好ましい実施形態を
示す。

【００１７】本発明の表面伝導型電子放出素子の基本的
な構成は平面型である。

【００１８】図７は、本発明の一実施形態に係る平面型
表面伝導型電子放出素子の構成を示す模式的であり、図
７（ａ）はその平面図、図７（ｂ）はその断面図であ
る。図７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。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。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、例えばＮｉ、Ｃｒ、Ａｕ、
Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属ある
いは合金、Ｐｄ、Ａｓ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ₂ 、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、
ポリシリコン等の半導体材料等から適宜選択される。

【００１９】素子電極２、３間の間隔Ｌは好ましくは数
千オングストロームないし数百マイクロメートルの範囲
であり、より好ましくは素子電極２、３間に印加する電
圧等を考慮して１マイクロメートルないし１００マイク
ロメートルの範囲である。素子電極２、３の長さＷ２は
電極の抵抗値および電子放出特性を考慮して、数マイク
ロメートルないし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、１００オングストロームない
し１マイクロメートルの範囲である。尚、図７に示した
構成に限らず、基板１上に導電性薄膜４、素子電極２、
３の電極を順に形成させた構成にしてもよい。

【００２０】図８は、図７の構成の平面型表面伝導型電
子放出素子の製造方法を示す。

【００２１】導電性薄膜４としては、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間の抵抗値および後述する通電フ
ォーミング条件等によって、適宜設定されるが、好まし
くは数オングストロームないし数千オングストローム
で、特に好ましくは１０オングストロームないし５００
オングストロームである。その抵抗値は、Ｒ_s が１０の
２乗ないし１０の７乗オームの値である。なお、Ｒ_s は
厚さがｔ、幅がｗで長さが１の薄膜の抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒ
_s （１／ｗ）とおいたときに現われる値で、薄膜材料の
抵抗率をρとするとＲ_s ＝ρ／ｔで表される。ここで
は、フォーミング処理について通電処理を例に挙げて説
明するが、フォーミング処理はこれに限られるものでは
なく、膜に亀裂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。

【００２２】導電性薄膜４を構成する材料としては、Ｐ
ｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃ
ｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属、Ｐｄ
Ｏ、ＳｎＯ₂ 、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、ＰｂＯ、Ｓｂ₂ Ｏ₃ 等の酸
化物、ＨｆＢ₂ 、ＺｒＢ₂ 、ＬａＢ₆ 、ＣｅＢ₆ 、ＹＢ
₄ 、ＧｄＢ₄ 等の硼化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、Ｔ
ａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、Ｈｆ
Ｎ等の窒化物、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体、カーボン等の中
から適宜選択される。

【００２３】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、微粒子が互いに隣接、
あるいは重なり合った状態（いくつかの微粒子が集合
し、全体として島状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、数オングストロームないし１
マイクロメートルであり、好ましくは１０オングストロ
ームないし２００オングストロームである。

【００２４】以下、本発明の一実施形態に係る表面伝導
型電子放出素子の導電性薄膜形成方法を述べる。

【００２５】図１はこの製造方法に使用される液滴付与
装置の構成を示す概略図、図２は図１の液滴付与装置の
吐出ヘッドユニットの概略構成図である。図１、２にお
いて、６は吐出ヘッドユニット、７は検出光学径、９は
液滴、１４は画像識別装置、７１は電子源基板、１５は
ＸＹ方向走査機構、１６は位置検出機構、１７は位置補
正制御機構、１９は制御コンピュータである。

【００２６】吐出ヘッドユニットの液滴付与装置６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
る機構でも良く、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、
ヒータの熱エネルギを利用して気泡を発生させるバブル
ジェット方式等いずれのものでも構わない。

【００２７】液滴９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、有機溶剤
等を用いることができる。例えば、導電性薄膜となる元
素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−Ｍ
Ｅ）、酢酸ぱらじうむ−ジエタノール錯体（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）等のアミン酸系錯体を含んだ
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。

【００２８】こうした液滴９をインクジェット・ヘッド
８により所望の素子電極部に付与する際には、付与すべ
き素子電極位置ずれ量を検出光学系７と画像識別装置１
４とで計測し、その計測データに基づいて補正座標を生
成し、この補正座標通りに電子源基板７１とインクジェ
ット・ヘッド８とを相対移動せしめてから液滴を付与す
る。検出光学系７としては、ＣＣＤカメラ等とレンズを
組み合わせたものを用い、画像識別装置１４としては、
市販のもので画像を２値化しその重心位置を求めるもの
等を用いることができる。

【００２９】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、後述する通電フォーミング等の手法
等に依存したものとなる。電子放出部５の内部には、１
０００オングストローム以下の粒径の導電性微粒子を含
む場合もある。この導電性微粒子は、導電性薄膜４を構
成する材料の元素の一部、あるいは全ての元素を含有す
るものとなる。電子放出部５およびその近傍の導電性薄
膜４には、炭素あるいは炭素化合物を含む場合もある。

【００３０】この導電性薄膜４に施すフォーミング処理
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。すなわち、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、この部位が電子放出部５と
なる。通電フォーミングの電圧波形の例を図９に示す。

【００３１】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９（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９（ｂ））とがある。まず
パルス波高値が一定電圧とした場合（図９（ａ））につ
いて説明する。

【００３２】図９（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
される。このような条件のもと、例えば、数秒ないし数
十分間電圧を印加する。パルス波形は三角波に限定され
るものではなく、矩形波など所望の波形を用いても良
い。

【００３３】図９（ｂ）におけるＴ１およびＴ２は、図
９（ａ）に示したものと同様であり、三角波の波高値
（通電フォーミング時のピーク電圧）は、例えば０．１
Ｖステップ程度づつ増加させることができる。

【００３４】通電フォーミング処理の終了は、パルス間
隔Ｔ２中に、導電性薄膜４を局所的に破壊、変形しない
程度の電圧を印加し、電流を測定して検知することがで
きる。例えば０．１Ｖ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、１Ｍオーム以上の抵抗
を示した時に通電フォーミングを終了させる。

【００３５】通電フォーミングを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。

【００３６】活性化工程は、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
て真空容器内を廃棄した場合に雰囲気内に残留する有機
ガスを利用して形成することができる他、イオンポンプ
などにより一旦十分に排気した真空中に適当な有機物質
のガスを導入することによっても得られる。このときの
好ましい有機物質のガス圧は、前述の応用の形態、真空
容器の形状や、有機物質の種類などにより異なるため場
合に応じ適宜設定される。適当な有機物質としては、ア
ルカン、アルケン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳香
族炭化水素類、アルコール類、アルデヒド類、ケトン
類、アミン類、フェノール、カルボン酸、スルホン酸等
の有機酸類等を挙げることができ、具体的には、メタ
ン、エタン、プロパンなどＣ_n Ｈ_2n+2で表される飽和炭
化水素、エチレン、プロピレンなどＣ_n Ｈ_2n等の組成式
で表される不飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、メタ
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、プロピオン酸等緒が使用
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、法ＳＨＴＵ電流Ｉｅが著しく変化する。活性化工
程の終了判定は、素子電流Ｉｆと放出電流Ｉｅを測定し
ながら行う。なおパルス幅、パルス間隔、パルス波高値
などは適宜設定される。

【００３７】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５００オングストローム以下にするのが好ましく、
より好ましくは３００オングストローム以下である。

【００３８】こうして作成した電子放出素子は、安定化
処理を行うことが好ましい。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以下で行うのが良い。真空容器内
の圧力は、１０^-6.5〜１０^-7Ｔｏｒｒが好ましく、特に
１×１０^-8Ｔｏｒｒ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
体を過熱して真空容器内壁や電子放出素子に吸着した有
機物質分子を排気しやすくするのが好ましい。このとき
の加熱した状態での真空排気条件は、８０〜２００℃で
５時間以上が望ましいが、特にこの条件に限るものでは
なく、真空容器の大きさや形状、電子放出素子の構成な
どの諸条件により変化する。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られる。安定化工程を
経た後、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。

【００３９】次に本発明の画像形成装置について述べ
る。

【００４０】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。

【００４１】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置
し（行方向と呼ぶ）、この配線と直交する方向（列方向
と呼ぶ）で電子放出素子の情報に配置した制御電極（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。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置
し、同じ行に配置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、同じ列に配置され
た複数の電子放出素子の電極の他方を、Ｙ方向の配線に
共通に接続するものが挙げられる。このようなものは、
所謂、単純マトリクス配置である。まず単純マトリクス
配置について以下に詳述する。

【００４２】本発明の電子放出素子を複数個マトリクス
状に配置して得られる電子源基板について、図１０を用
いて説明する。図１０において、７１は電子源基板、７
２はＸ方向配線、７３はＹ方向配線、７４は表面伝導型
電子放出素子、７５は結線である。ｍ本のＸ方向配線７
２は、ＤＸ１、ＤＸ２、・・・・・・ＤＸｍからなり、Ｙ方向
配線７３はＤＹ１、ＤＹ２、・・・・・・ＤＹｎのｎ本の配線
よりなる。また多数の表面伝導型素子７４にほぼ均等な
電圧が供給されるように材料、膜厚、配線幅が適宜設定
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間は不図示の層間絶縁層により電気的に分離され
てマトリックス配線を構成する（ｍ，ｎは共に正の整
数）。

【００４３】不図示の層間絶縁層はＸ方向配線７２を形
成した基板７１の全面域は一部の所望の領域に形成され
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る。更に表面伝導型放出素子７４の
素子電極（不図示）がｍ本のＸ方向配線７２およびｎ本
のＹ方向配線７３と結線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も良い。これら材料は、例え
ば前述の素子電極の材料より適宜選択される。素子電極
を構成する材料と配線材料が同一である場合には、素子
電極に接続した配線は素子電極ということもできる。

【００４４】Ｘ方向配線７２は、Ｘ方向に配列する表面
伝導型放出素子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。一方、Ｙ方向配線７３
は、Ｙ方向に配列する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。更に表面伝導型電子放出素子７４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。これによ
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。

【００４５】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
１１、図１２および図１３を用いて説明する。図１１は
画像形成装置の表示パネルの基本構成図であり、図１２
はこれに用いられる蛍光膜を示す。図１３は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ブ
ロック図を示すとともに、その駆動回路を含む画像形成
装置を表す。

【００４６】図１１において、７１は電子放出素子７４
を基板上に作製した電子源基板、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、８２は支持枠であり、リアプレート８１、
支持枠８２およ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４００〜５０
０度で１０分以上焼成することで封着して外囲器８８を
構成する。７４は図７の電子放出素子に相当する。７
２、７３は表面伝導型電子放出素子の一対の素子電極と
接続されたＸ方向配線およびＹ方向配線である。

【００４７】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で構成したが、
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は不要であ
り、電子源基板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、電子源基板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
耐大気圧支持部材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にすることもできる。

【００４８】図１２は蛍光膜を示す模式図である。蛍光
体はモノクロームの場合は蛍光体のみからなるが、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９１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、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、
通常良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、光の透過および反射が少ない材料
であればこれに限るものではない。

【００４９】ガラス基板８３に蛍光体を塗布する方法と
しては、モノクローム、カラーによらず沈澱法や印刷法
が用いられる。また蛍光膜８４（図７）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８５
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の役割を有する。メタル
バック８５は蛍光膜８４の作製後、蛍光膜８４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を真空蒸着等で堆積することで作製で
きる。

【００５０】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。

【００５１】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ず、十
分な位置合わせを行う必要がある。

【００５２】図１１に示した画像形成装置は、例えば以
下のようにして製造される。

【００５３】外囲器８８は前述の安定化工程と同様に、
適宜加熱しながらイオンポンプ、ソープションポンプな
どのオイルを使用しない排気装置により不図示の排気管
を通じて排気し、１０^-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８
８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８８の封止を行う直前ある
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、蒸着膜の吸着作用
により、例えば１×１０^-5ｔｏｒｒないし１×１０^-7ｔ
ｏｒｒの真空度を維持するものである。

【００５４】次に、単純マトリクス配置型基板を有する
電子源を用いて構成したこの表示パネルを駆動してＮＴ
ＳＣ方式のテレビ信号に基づきテレビジョン表示を行う
ための駆動回路の概略構成を図１３を用いて説明する。
図１３において、１０１は画像表示パネル、１０２は走
査回路、１０３は制御回路、１０４はシフトレジスタ、
１０５はラインメモリ、１０６は同期信号分離回路、１
０７は変調信号発生器、ＶｘおよびＶａは直流電圧源で
ある。

【００５５】以下、各部の機能を説明するが、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には表示パネル１０１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。一方、端
子Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎ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。また
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
子放出素子より出力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。

【００５６】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で
（図中、Ｓ１ないしＳｍで模式的に示している）、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Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍ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Ｔｓｃａｎ
に基づいて動作するものだが、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
することが可能である。なお、前記直流電圧源Ｖｘは前
記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。

【００５７】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Ｔｓｙｎ
ｃに基づいて各部に対してＴｓｃａｎ、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あり、周波数分離
（フィルター）回路を用いれば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良
く知られるように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。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ＤＡＴＡ信号と表すが、同信号はシフト
レジスタ１０４に入力される。

【００５９】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あり、制御回
路１０３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づいて動作
する。すなわち制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジスタ１
０４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シフトレジスタ１
０４より出力される。

【００６０】ラインメモリ１０５は画像１ライン分のデ
ータを必要時間の間だけ記憶するための記憶装置であ
り、制御回路１０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙにし
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。

【００６１】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。

【００６２】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。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
も変化してゆく。尚、電子放出素子の材料や構成、製造
方法を変えること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ことがいえ
る。

【００６３】すなわち、本素子にパルス状の電圧を印加
する場合、例えば電子放出しきい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しきい値以上の電圧
を印加する場合には電子ビームが出力される。その際、
第一にはパルスの波高値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。第二
には、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。

【００６４】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、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、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。また
パルス幅変調方式を実施するには、変調信号発生器１０
７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。

【００６５】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われればよい。

【００６６】デジタル信号式のものを用いる場合には、
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、これは同期信号分離回路１０
６の出力部にＡ／Ｄ変換器を備えれば可能である。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１
０７に用いられる回路が若干異なったものとなる。

【００６７】まずデジタル信号の場合について述べる。
電圧変調方式においては変調信号発生器１０７には、例
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、例えば高速の発振
器、発振器が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ラインメモリ１０５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
路を用いることにより構成できる。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
を付け加えてもよい。

【００６８】次にアナログ信号の場合について述べる。
電圧変調方式においては変調信号発生器１０７には、例
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例えば
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け加えてもよい。

【００６９】以上のような構成を有する画像表示装置に
おいて、表示パネル１０１の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、電子放出させる
とともに、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）に高圧を印加して電子ビームを
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。

【００７０】ここで述べた構成は、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。

【００７１】次に、はしご型配置電子源基板および画像
表示装置について図１４、図１５を用いて説明する。

【００７２】図１４において、１１０は電子源基板、１
１１は電子放出素子、１１２のＤｘ１〜Ｄｘ１０は電子
放出素子１１１に接続した共通配線である。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。この素子行を複数個基
板上に配置し、電子源基板が構成している。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
を印加し、電子ビームを放出させ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、例えばＤｘ２、Ｄｘ３
を同一配線とするようにしても良い。

【００７３】図１５はこのような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を示す。１２
０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、１２
４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、１３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７）
との違いは、電子源基板１１０とフェースプレート８６
の間にグリッド電極１１０を備えているか否かである。

【００７４】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１２１が設けられている。
グリッドの形状や設置位置は図１５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。

【００７５】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。

【００７６】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。これによればテレビ
ジョン放送の表示装置、テレビ会議システム、コンピュ
ータ等の表示装置の他、感光性ドラム等で用いて構成さ
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
ともできる。

【００７７】

【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。

【００７８】［実施例１］図１は、本発明の特徴を最も
よく表す図であり、本発明の一実施例に係る電子源基板
における表面伝導型電子放出素子の微粒子膜を形成する
際に用いるインクジェット式液滴付与装置であって、基
板表面の画像情報および位置情報を取り込む手段と識別
する手段とが設けられた装置の構成を示した図である。
図２は、図１の装置の吐出ヘッドユニットを拡大して示
した概略構成図である。

【００７９】以下この装置の構成を説明する。

【００８０】まず図１において、１５はＸＹ方向走査機
構であり、その上に電子源基板７１が載置してある。電
子源基板上の表面伝導型電子放出素子は図７のものと同
じ構成であり、単素子としては図７に示したのと同様、
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。この電子源基板７１の上方に液滴を付与
する吐出ヘッドユニット６が位置している。本実施例で
は、吐出ヘッドユニット６は固定で、電子源基板７１が
ＸＹ方向走査機構１５により任意の位置に移動すること
で吐出ヘッドユニット６と電子源基板７１との相対移動
が実現される。次に、図２により吐出ヘッドユニット６
の構成を説明する。７は電子源基板７１上の画像情報を
取り込む検出光学系であり、液滴９を吐出させるインク
ジェットヘッド８に近接し、検出光学系７の光軸１１お
よび焦点位置と、インクジェットヘッド８による液滴９
の着弾位置１０とが一致するよう配置されている。この
場合、検出光学系７とインクジェットヘッド８との位置
関係はヘッドアライメント微動機構１２とヘッドアライ
メント制御機構１３により精密に調整できるようになっ
ている。また、検出光学系７には、ＣＣＤカメラとレン
ズとを用いている。

【００８１】再度図１に戻る。１４は先の検出光学系７
で取り込まれた画像情報を識別する画像識別装置であ
り、画像のコントラストを２値化し、２値化した特定コ
ントラスト部分の重心位置を算出する機能を有したもの
である。具体的には（株）キーエンス製の高精度画像認
識装置、ＶＸ−４２１０を用いることができる。これに
よって得られた画像情報に電子源基板７１上における位
置情報を与える手段が位置検出機構１６である。これに
は、ＸＹ方向走査機構１５に設けられたリニアエンコー
ダ等の測長器を利用することができる。また、これらの
画像情報と電子源基板７１上での位置情報をもとに、位
置補正を行なうのが位置補正制御機構１７であり、この
機構によりＸＹ方向走査機構１５の動きに補正が加えら
れる。また、インクジェットヘッド制御・駆動機構１８
によってインクジェットヘッド８が駆動され、液滴が電
子源基板７１上に塗布される。これまで述べた各制御機
構は、制御用コンピューター１９により集中制御され
る。

【００８２】次に図３，４について説明する。図３は液
滴を電極ギャップ部へ付与する様子を示す模式図であ
り、図４は本装置での液滴付与方法を示した模式図であ
る。図３において、２２は設計値通りの位置に形成され
た素子電極、２３は一対の素子電極間のピッチが短くな
った素子電極群、２４は左に位置ずれした素子電極群、
２５は右に徐々に位置ずれした素子電極群、２６は位置
ずれした液滴である。図４において、２７は画像計測で
読み込まれる素子電極の重心位置、２８は補正された液
滴の塗布位置、２９は素子電極上に位置補正されて付与
された液滴である。

【００８３】図１，２，３，４を用いて電子源基板の作
製方法を順次説明する。

【００８４】まず、絶縁基板として青板ガラス基板を用
意し、これを有機溶剤等により充分洗浄した後、１２０
℃の乾燥炉で乾燥させた。この基板上にＰｔ膜（膜厚２
０００Å）を用いて電極幅５００μｍ、電極ギャップ間
隔２０μｍの一対の素子電極を複数個形成し、電極に各
々配線を接続した電子源基板７１を作製した。この配線
としてはマトリクス配置のものを採用した。なお、図１
の電子源基板７１では、配線は図示しておらず、素子電
極群のみ示してある。また、液滴の原料溶液として、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意した。インク吐出ヘッドと
しては、ピエゾジェット式のものを用意した。

【００８５】次に、図１のＸＹ方向走査機構１５上に電
子源基板７１をセットし、液滴の塗布を行なう。この
際、図３（ａ−１）のように素子電極位置がほぼ設計値
通りで、数μｍ程度のズレしかなければ、設計値の座標
に従って塗布すれば、図３（ａ−２）のように塗布でき
る。素子電極を大面積に渡って作製するには、コスト的
なメリットから、サイズによっては、印刷法が用いられ
る場合がある。本実施例のＰｔ膜（膜厚２０００Å）は
スクリーン印刷で作製されたもので、スクリーン版の変
形などで素子電極位置が設計値から数十μｍ程度ズレる
ことや、印刷後の熱処理工程でガラス基板全体が縮んで
ピッチが数μｍ短くなり、素子電極全体として最大で数
十μｍ設計値よりも位置がズレる場合が発生する。こう
した状況を示したのが図３（ｂ−１）である。ここで、
設計値からのズレ方の例として、一対の素子電極間のピ
ッチが短くなった素子電極群２３、左に位置ずれした素
子電極群２４、右に徐々に位置ずれする３列の素子電極
群２３が示されているが、このような状況で、図３（ｂ
−２）に示すように左上の液滴を原点として設計値通り
に塗布した場合、液滴はギャップ上から液滴２６の如く
大きくズレて塗布され、これでは素子としては十分機能
しない。

【００８６】印刷法が必ずしも常に精度が悪いわけでは
ないが、各印刷ロットによりイレギュラーなズレの発生
が十分に考えられる。その場合に例えば、単純に設計値
のピッチを均等に補正しただけではこうしたイレギュラ
ーなズレには全く対処できない。

【００８７】そこで、本装置による画像計測および補正
機能を用いることで上記のような問題を解決することが
できる。これを図４により説明する。まず図４（ａ）に
は、先の図３（ｂ−１）と同様にズレた素子電極群が示
されており、この電極配置が図１の電子源基板７１上に
形成されているものと想定する。この際、電子源基板７
１上のアライメントマーカー等によって、電子源基板７
１の装置上における座標は決定されている。次に吐出ヘ
ッドユニット６に組み込まれた検出光学系７により一対
の素子電極位置が読みとられ、画像識別装置１４が２値
化したコントラストによる重心位置を算出し、その重心
位置は位置検出機構１６により電子源基板７１における
座標上の位置情報として認識される。こうした一連のデ
ータ処理は総て図１の制御コンピュータ１９により行な
われる。図４（ａ）の各電極上の十文字２７は、上記重
心位置を示したものであり、これをもとに補正された座
標を決定し、図４（ｂ）のように液滴塗布位置２８が補
正され、ズレた素子電極に対しても図４（ｃ）のように
補正された液滴２９の塗布がなされる。この際の位置補
正の動作は、位置補正制御機構１７とＸＹ方向走査機構
１５により基板の移動位置そのものに補正が加えられて
行なわれるものである。

【００８８】この装置で液滴を各素子電極のギャップ部
分へ順次４回づつ重ねて付与した後、素子電極基板を３
５０℃の焼成炉で２０分間加熱し、有機成分を除去する
ことで、素子電極部には酸化パラジウム（ＰｄＯ）微粒
子からなる導電性薄膜が形成された。焼成後の円状の直
径は、約１００μｍで、膜厚は１５０Åであった。素子
長は約１００μｍということになる。

【００８９】さらに、導電性薄膜が形成された素子電極
２，３間に電圧を印加して、導電性薄膜を通電処理（フ
ォーミング処理）し、電子放出部を形成した。これで表
面伝導型電子放出素子群を有した電子源基板が完成し
た。完成したマトリクス配置による電子源基板の概略図
を図５に示す。図５の３０が液滴を焼成して形成された
導電性薄膜である。

【００９０】この電子源基板に対して、図１１のよう
に、フェースプレート８６、支持枠８２、リアプレート
８１とによる外囲器８８を形成し、真空封止を行ない、
マトリクス型配線による表示パネルを形成した。そし
て、図１３に示すようなＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基
づきテレビジョン表示を行なうための駆動回路を有する
画像形成装置を作製した。

【００９１】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による画像形成装置により、従
来の真空成膜・フォトリソ・エッチングプロセスによる
ものと同等の画像が得られた。

【００９２】［実施例２］本発明の第２の実施例に係る
表面伝導型電子放出素子を有する画像形成装置の製造方
法を説明する。なお、本実施例では、図１４のように電
極が複数個行列状に配置され、その電極が配線により梯
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と全く同様であ
る。

【００９３】まず絶縁基板としてガラス基板を用い、こ
れを有機溶剤等により充分洗浄した後、１２０℃の乾燥
炉で乾燥させた。この基板上にＰｔ膜（膜厚１０００
Å）を用いて電極幅５００μｍ、電極ギャップ間隔２０
μｍの素子電極を形成した。この電極に梯子状の配線を
接続した。（不図示） また、液滴の原料溶液として、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
を用意した。インクジェットヘッドとして、ピエゾジェ
ット方式によるものを用意した。

【００９４】実施例でも、実施例１の図１に示した装置
を用い、同様に位置ズレした素子に対し問題なく補正を
かけて液滴を付与した。次にやはり、各素子電極のギャ
ップ部分へ順次４回づつ液滴を重ねて付与した後、素子
電極基板を３５０℃の焼成炉で２０分間加熱し、有機成
分を除去することで、素子電極部には酸化パラジウム
（ＰｄＯ）微粒子からなる導電性薄膜を形成した。焼成
後の導電性薄膜の円状の直径は約１００μｍ、膜厚は１
５０Å、素子長は約１００μｍであった。さらに、導電
性薄膜が形成された素子電極２，３間に電圧を印加し
て、導電性薄膜を通電処理（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。完成した梯子型配置による
電子源基板の概略図を図６に示す。図６の３０が液滴を
焼成して形成された導電性薄膜である。

【００９５】この電子源基板に対して、図１５に示すよ
うに、フェースプレート８６、支持枠８２、リアプレー
ト８１とによる外囲器を形成し、真空封止を行って梯子
型配線による表示パネルを形成した。これを用いて、図
１３に示すようなＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づきテ
レビジョン表示を行なうための駆動回路を有する画像形
成装置を作製した。

【００９６】以上の実施例２で示した方法で作製された
表面伝導型電子放出素子による画像形成装置は、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
と同等の画像が得られた。

【００９７】［実施例３］本実施例３では、マトリクス
配置型の配線による電子源基板を用い、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、インクジェットヘッ
ドには、バブルジェット方式によるものを用いた。

【００９８】実施例１の図１に示した装置を用い、同様
に位置ズレした素子に対し問題なく補正をかけて液滴を
付与した。液滴を各素子電極のギャップ部分へ順次４回
づつ重ねて付与した後、素子電極基板を３５０℃の焼成
炉で２０分間加熱し、水分や有機成分を除去すること
で、素子電極部には、酸化パラジウム（ＰｄＯ）微粒子
からなる導電性薄膜を形成した。焼成後の導電性薄膜の
円状の直径は、約１００μｍ、膜厚は１５０Å、素子長
は約１００μｍであった。さらに、導電性薄膜が形成さ
れた素子電極２，３間に電圧を印加して、導電性薄膜を
通電処理（フォーミング処理）し、電子放出部を形成し
た。これで表面伝導型電子放出素子群を有した電子源基
板が完成した。完成したマトリクス配置による電子源基
板の概略図は実施例１の図５と同様のものである。図５
の３０が液滴を焼成して形成された導電性薄膜である。

【００９９】この電子源基板にフェースプレート８６、
支持枠８２、リアプレート８１とにより外囲器を形成
し、真空封止を行い図１１のようなマトリクス型配線に
よる表示パネルを形成、図１３に示すようなＮＴＳＣ方
式のテレビ信号に基づきテレビジョン表示を行なうため
の駆動回路を有する画像形成装置を作製した。

【０１００】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による画像形成装置は、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
と同等の画像が得られた。

【０１０１】［実施例４］本実施例では、梯子配置型の
配線による電子源基板を用い、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、インクジェットヘッドに
は、バブルジェットによるものを用いた。

【０１０２】実施例１の図１に示した装置を用い、同様
に位置ズレした素子に対し問題なく補正をかけて液滴を
付与することができた。液滴を各素子電極のギャップ部
分へ順次４回づつ重ねて付与した後、素子電極基板を３
５０℃の焼成炉で２０分間加熱し、水分や有機成分等を
除去することで、素子電極部には酸化パラジウム（Ｐｄ
Ｏ）微粒子からなる導電性薄膜が形成された。焼成後の
円状の直径は、約１００μｍ、膜厚は１５０Å、素子長
は約１００μｍであった。さらに、導電性薄膜が形成さ
れた素子電極２，３間に電圧を印加して、導電性薄膜を
通電処理（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。完成した梯子型配置による電子源基板の概略
図は実施例２の図６と同様のものである。図６の３０が
液滴を焼成して形成された導電性薄膜である。

【０１０３】この電子源基板にフェースプレート８６、
支持枠８２、リアプレート８１とにより外囲器を形成
し、真空封止を行い図１５のような梯子型配線による表
示パネルを形成、図１３に示すようなＮＴＳＣ方式のテ
レビ信号に基づきテレビジョン表示を行なうための駆動
回路を有する画像形成装置を作製した。

【０１０４】以上の実施例２で示した方法で作製された
表面伝導型電子放出素子による画像形成装置は、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
と同等の画像が得られた。

【０１０５】

【発明の効果】本発明によれば、電子源基板上における
表面伝導型電子放出素子の形成において、電子放出部と
なる導電性の微粒子膜を、素子と吐出ヘッドとの粗応対
位置を検出し補正する手段を有したインクジェット装置
を用いて液滴を付与するようにしたため、大面積に渡り
ずれの発生した素子電極に液滴付与する場合に、そのず
れに自動的かつ確実に対応することができ、導電性薄膜
を安定的に精度良く形成でき、電子源基板製造の歩留ま
りを向上させることができる。また、特に大面積の電子
源基板に多数の素子を形成する際、導電性薄膜の作製に
フォトリソグラフィ・エッチング法を用いずに、成膜と
同時にパターニングができるので、表面伝導型電子放出
素子の作製工程を簡素化し、電子源基板の製造コストが
低減できる。

【０１０６】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】 本発明を適用しうる液滴付与装置を示す概略
構成図である。

【図２】 図１の液滴付与装置の吐出ヘッドユニットの
概略構成図である。

【図３】 素子電極への液滴付与状況を示す模式図であ
る。

【図４】 本発明を適用しうる液滴付与装置による素子
電極への液滴付与方法を示す模式図である。

【図５】 本発明を適用しうる液滴付与装置により作製
したマトリクス配置型電子源基板の模式的平面図であ
る。

【図６】 本発明に適用しうる梯子配置型電子源基板の
模式的平面図である。

【図７】 本発明の一実施形態に係る平面型表面伝導型
電子放出素子の構成を示す模式的平面図および断面図で
ある。

【図８】 本発明の一実施形態に係る表面伝導型電子放
出素子の製造方法を示す模式図である。

【図９】 本発明の一実施形態に係る表面伝導型電子放
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
における電圧波形例を示す模式図である。

【図１０】 本発明を適用しうるマトリクス配置型電子
源基板例を示す模式図である。

【図１１】 本発明を適用しうるマトリクス配置型電子
源基板による画像形成装置の表示パネル例を示す模式図
である。

【図１２】 本発明を適用しうる蛍光膜を示す模式図で
ある。

【図１３】 画像形成装置にＮＴＳＣ方式のテレビ信号
に応じて図１２の表示パネルの表示を行うための駆動回
路のブロック図である。

【図１４】 本発明を適用しうる梯子配置型電子源基板
を示す図である。

【図１５】 本発明を適用しうる梯子配置型電子源基板
による画像形成装置の表示パネルを示す模式図である。

【図１６】 従来の表面伝導型電子放出素子の構成図で
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：吐出ヘッドユニット、７：検出光学系、
８：インクジェットヘッド、９：液滴、１０：液滴着弾
位置、１１：光軸、１２：ヘッドアライメント微動機
構、１３：ヘッドアライメント制御機構、１４：画像識
別装置、１５：ＸＹ方向走査機構、１６：位置検出機
構、１７：位置補正制御機構、１８：インクジェットヘ
ッド駆動・制御機構、１９：制御コンピュータ、２２：
設計値通りの位置に形成された素子電極、２３：ピッチ
ずれを生じた素子電極群、２４：左に位置ずれした素子
電極群、２５：右に徐々に位置ずれした素子電極群、２
６：位置ずれした液滴、２７：画像計測で読み込まれた
素子電極の補正位置、２８：補正された液滴の塗布位
置、２９：素子電極上に位置補正された液滴、３０：液
滴を焼成して形成された導電性薄膜、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：黒色部材、９２：蛍光
体、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，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、１２１：空孔、１２２：Ｄｏｘ１，Ｄｏｘ
２・・・・・・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 H05K 3/10 - 3/12

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上の複数対の各素子電極間に、導電
   性薄膜の材料を含有する溶液の液滴を吐出する液滴吐出
   手段により該溶液の液滴を付与して導電性薄膜を形成
   し、前記基板上に表面伝導型電子放出素子群を形成する
   電子源基板の製造方法において、各素子電極間に液滴を
   付与するに際し、 液滴が付与される素子電極と前記液滴吐出手段との相対
   位置を検出する工程と、 この検出結果に基づいてその素子電極と前記液滴吐出手
   段とを位置合せするために前記基板と液滴吐出手段との
   相対位置を補正する工程と、 この補正を行った後、インクジェット方式によりその素
   子電極間に前記溶液の液滴を少なくとも１滴付与する工
   程とを具備することを特徴とする電子源基板の製造方
   法。
2. 【請求項２】 電子源基板と、この電子源基板に対向し
   て配置され、蛍光体を搭載したフェースプレートとを有
   する画像形成装置を製造する方法において、電子源基板
   は、請求項１記載の方法により製造することを特徴とす
   る画像形成装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記インクジェット方式は、熱エネルギ
   ーを利用して溶液に気泡を発生させ、この気泡の生成に
   基づいて溶液を吐出する方式であることを特徴とする請
   求項１または２に記載の製造方法。