JPH09102271A - 電子放出素子の製造方法、電子放出素子、表示素子および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来技術における表面伝導型電子放出素子の
製造方法において、予め電極部及びその周囲に、加熱に
より粘性を増す水溶液の液滴を付与することにより、特
性を改善した電子放出素子、表示素子、画像形成装置を
提供する。 【解決手段】 基板上に設けられた対向する電極間に電
子放出材料を含む金属化合物水溶液の液滴を部分的に付
与する工程と、加熱焼成工程と、通電処理する過程を経
て電子放出部を形成する工程とを有する電子放出素子の
製造方法において、前記金属化合物を含む水溶液の液滴
を基板に部分的に付与する工程に先立ち、前記水溶液が
付与される電極部に、水溶性樹脂を含む水溶液の液滴を
付与し、加熱する工程を有することを特徴とする電子放
出素子製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子放出素子の製造
方法に関し、更に詳しくはインクジェット方式を利用し
て形成した電子放出素子の製造方法、該電子放出素子を
用いた表示素子および画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子としては熱電子源と
冷陰極電子源の２種類が知られている。冷陰極電子源に
は電界放出型素子（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（以下ＳＣＥ素子と略す）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。ＳＣＥ素子の報告例としてはM.
I. Elinson, Radio Eng. Electron Phys., 10,(1965)等
がある。

【０００４】ＳＣＥ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.Ditt
mer:“Thin Solid Films”, 9, 317(1972)] 、Ｉｎ₂Ｏ₃
／ＳｎＯ₂ 薄膜を用いたもの［M. Hartwell 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、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、電子放出を行う前に電子放出部形成用薄膜を
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５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】上述したような電子放出素子の製造技術に
は、従来半導体プロセスに準じたフォトリソグラフ技術
が利用されてきた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述の表面伝導型電子
放出素子は、大面積基板に多数配列形成することにより
画像形成装置などへの応用が可能であるが、従来のフォ
トリソグラフ技術を用いた製造方法では莫大な費用がか
かることから、より低コストな製造方法を用いることが
必要であった。そこで、大面積基板に素子を形成する方
法として電極２、３の形成に印刷技術を用い、電子放出
薄膜４の形成にはインクジェット方式により有機金属化
合物を含む溶液の液滴を基板に部分的に付与する方法が
提供された。

【００１０】印刷技術およびインクジェット方式を用い
た場合の電子放出素子の製造工程の概略を図３に基づい
て説明する。 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、スクリーン印刷技術あるいはオフセット印
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）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、例えば、ジメチルスルホキシド
と有機金属化合物とを含む水溶液の液滴を液滴付与手段
２１を用いて付与する。この基板を乾燥、焼成して電子
放出部形成用薄膜４を形成する（図３（ｄ））。

【００１１】しかしながら印刷電極上にインクジェット
方式で液滴を付与する場合、以下のような問題があっ
た。

【００１２】すなわち印刷電極の密度が低い場合、付与
された液滴が毛細管現象により電極内に浸透するという
現象が起こることがあった。それによりギャップ部分で
は液の量、広がりが不均一になり、焼成後の電子放出膜
の膜厚不均一、素子による膜厚のばらつきや電気特性の
ばらつきを生じる原因となっていた。

【００１３】

【発明の目的】本発明の目的は、このような従来技術の
欠点を改善するものであり、インクジェット方式で電子
放出膜を製造する方法において、金属化合物を含む水溶
液の液滴をギャップ部分に付与する工程に先立ち、前記
水溶液が付与される電極部およびその周囲の電極部に、
水溶性樹脂を含む水溶液の液滴を付与、加熱する工程を
行い、前記金属化合物を含む水溶液の電極内への浸透を
防ぎ、得られる膜厚や素子特性のばらつきの少ない電子
放出素子およびこれらを用いた画像形成装置の製造方法
を提供することにある。

【００１４】

【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、基板上に設けられた対向する電極間に電子
放出材料を含む金属化合物溶液の液滴を部分的に付与す
る工程と、加熱焼成工程と、通電処理する過程を経て電
子放出部を形成する工程とを有する電子放出素子の製造
方法において、前記金属化合物溶液を含む水溶液の液滴
を基板に部分的に付与する工程に先立ち、前記水溶液が
付与される電極部及びその周囲に、水溶性樹脂を含む水
溶液の液滴を付与、加熱する工程を有することを特徴と
するものである。

【００１５】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お
よびそれを用いたことを特徴とする表示素子、画像形成
装置に関するものである。

【００１６】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。

【００１７】本発明で用いられる前記「水溶性樹脂を含
む水溶液」の組成、特徴について説明する。

【００１８】本発明で用いられる水溶液には水溶性樹脂
が含まれることを特徴としており、加熱に伴って起こる
溶媒の蒸発あるいは水溶性樹脂の重合反応により、水溶
液の粘度が増加する。基板に液滴を付与する際の初期粘
度は２〜１０センチポイズが望ましい。これはインクジ
ェット方式により水溶液の液滴を基板に付与する際の望
ましい粘度である。加熱後の粘度は数１００センチポイ
ズ以上が望まれる。

【００１９】その他水性樹脂に望まれる条件として以下
の点が挙げられる。 加熱により粘性を増した水溶液は、その後再度室温ま
で冷却された場合にもその粘性を失わない。 加熱により粘性を増した水溶液中の水性樹脂は、有機
金属化合物の焼成温度以下の温度で分解し、分解後基板
上には残査が残らない。したがってカリウム、ナトリウ
ムを始めとする金属元素を含む金属塩類は用いることが
できない。

【００２０】以上の条件を満たす水性樹脂の例として
は、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、
カルボキシメチルセルロース、デキストリン、アクリル
酸、メタクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリエチレ
ングリコール等が挙げられる。次に本発明の主眼である
前述の加熱による粘性を増す水溶液の組成及びその付与
方法について図３を用いて説明する。

【００２１】上記水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よ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。こ
れは１０ナノグラム程度から数１０マイクログラム程度
までの微小液滴を再現性良く任意の位置に付与すること
ができるという理由から最も良好な方法である。付与は
電極上の一部に行なう。付与する箇所は有機金属化合物
を含む水溶液が付与される箇所及びその周囲およそ数１
０μｍの範囲である。付与された水溶液は電極内に浸透
し、その後加熱されることにより粘性が増加し電極内の
隙間に保持され、隙間を埋めた状態になる。加熱温度は
２００℃以下が望ましい。加熱後再び基板を冷却し、有
機金属化合物を含む水溶液を付与する。付与された水溶
液は電極内に浸透することなく電極上及び電極ギャップ
内の所定の位置に定着する。さらに焼成工程を経て一定
の膜厚の電子放出膜が作製される。

【００２２】本発明で用いられる前記の金属化合物の金
属元素としては、パラジウム、白金、ルテニウム、金、
チタン、インジウム、銅、クロム、鉄、亜鉛、錫、タン
タル、タングステン、鉛等を用いることができる。該金
属化合物の焼成は焼成温度３００〜３５０℃、保持時間
１０〜１２分で行われることが好ましい。

【００２３】電子放出部導電膜の形成のために基板に付
与される液体は、上記の有機金属化合物とジメチルスル
ホキシドを含む水溶液である。適当なジメチルスルホキ
シドの濃度の範囲は重量で０．００５％から７０％であ
る。ジメチルスルホキシドを上記有機金属化合物ととも
に水に溶解すると、ジメチルスルホキシドを加えない場
合よりも有機金属化合物の溶解性が向上することと、基
板面に付与された溶液の液滴の付着安定性が向上する。
０．００５％以下では添加の効果がほとんど確認できな
い。７０％以上では基板上に付与された液滴の乾燥が遅
く、工程上の取り扱いが面倒になる。

【００２４】次に、本発明の製造方法により形成される
表面伝導型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。

【００２５】まず、表面伝導型電子放出素子の構成につ
いて説明する。

【００２６】図１はそれぞれ本発明に好適な基本的な表
面伝導型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表面伝
導型電子放出素子の基本的な構成を説明する。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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３乗から１０の７乗オ
ーム／□のシート抵抗値である。

【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表面伝導型
電子放出素子である垂直型表面伝導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表
面伝導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は前述した平面型表面伝導型電
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表面伝導型電子放出素
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考えられるが、その一例を図３に
示す。

【００３８】以下、順をお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。

【００３９】図１は本発明の方法により製造された電子
放出素子の一例を示す概略図、図３は本発明の電子放出
素子の製造方法の一例を示す工程図である。 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、オフセット印刷技術によって、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）水溶性樹脂を含む水溶液の液滴を、インクジェット
方式を用いて電極の一部に付与する（不図示）。付与す
る位置は金属化合物を含む水溶液が付与される箇所およ
びその周囲およそ１０μｍの範囲である。 ３）２）で付与した液が粘性を増す温度まで基板を加熱
する。 ４）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、ジメチルスルホキシドと金属化
合物とを含む水溶液の液滴をインクジェット方式（不図
示）を用いて付与する。この時電極上では２）の水溶液
を付与した領域を越えない領域に付与する。 ５）この基板を乾燥、焼成して電子放出部形成用薄膜４
を形成する（図３（ｃ））。なお焼成により３）の粘性
溶液は蒸発および分解し、分解後基板上には残査は残ら
ない。 ６）つづいて、真空容器中においてフォーミングと呼ば
れる通電処理を行なう。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
を本出願人らは観察している。

【００４０】フォーミング処理の電圧波形を図４に示
す。図４中、Ｔ１及びＴ２は電圧波形のパルス幅とパル
ス間隔であり、Ｔ１を１マイクロ秒〜１０ミリ秒、Ｔ２
を１０マイクロ秒〜１００ミリ秒とし、三角波の波高値
（フォーミング時のピーク電圧）は４Ｖ〜１０Ｖ程度で
ある。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なっ
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
グ処理を行なっているが、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、その波高値及びパルス幅、パルス間隔
等についても上述の値に限ることなく、電子放出部が良
好に形成されれば所望の値を選択することができる。 ７）つづいて上記フォーミング行なった素子に、活性化
と呼ばれる処理を行なうことが望ましい。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係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、５１は素子に素子電圧Ｖｆを印加するための
電源、５０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、５４
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、５３はアノード電極５４に電
圧を印加するための高圧電源、５２は素子の電子放出部
５より放出される放出電流Ｉｅを測定するための電流計
である。

【００４４】また、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、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３ｍｍ〜８ｍｍの範囲で測定した。

【００４５】更に、本発明者は、上述の本発明に係わる
表面伝導型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は大きさが
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で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５４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５４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、以上表面伝導型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、表面伝導型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、本発明に好適な電子源及び画像形成
装置について述べる。本発明に好適な表面伝導型電子放
出素子を複数個、基板上に配列し、電子源あるいは画像
形成装置が構成できる。

【００５０】基板上の配列の方式には、例えば、従来例
で述べた多数の表面伝導型電子放出素子を並列に配置
し、個々の素子の両端を配線で接続し、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、表面伝導型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表面伝導型電子
放出素子の基本的特性の３つの特徴によれば、単純マト
リクス配置された表面伝導型電子放出素子においても、
表面伝導型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、任意の表面
伝導型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に設置される表面伝導型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、多数の表面伝導型素子にほぼ均等な電圧が供
給されるように材料、膜厚、配線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７
３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、表面伝導型放出素
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７
５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。また表面伝導型電子放出素子
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。

【００５９】一方、Ｙ方向配線７３には、Ｙ方向に配列
する表面伝導型放出素子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、表面伝導型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は表面伝導型電子放出素子
の一対の素子電極と接続されたＸ方向配線及びＹ方向配
線である。

【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、表面
伝導型電子放出素子のフォーミング以降の工程は、適宜
設定される。

【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。

【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、表面伝導型電
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内の表面伝導型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。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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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。

【００８７】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
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。

【００８８】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。

【００８９】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。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、ＮＴＳ
Ｃ方式をあげたが、これに限るものでなく、ＰＡＬ、Ｓ
ＥＣＡＭ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。

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】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、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、またたとえば表面伝導型放出素子の周囲や近傍に設
けてもよい。

【００９４】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。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】

【実施例】以下に本発明の実施例を示す。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、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、
５は電子放出部を示す。なお、図中のＬは素子電極２と
素子電極３の素子電極間隔、Ｗは素子電極の幅、ｄは素
子電極の厚さ、Ｗ’は素子の幅を表している。

【００９８】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
にスクリーン印刷法によりＡｕ素子電極２、３を形成し
た（図３の（ａ））。素子電極間隔Ｌは３０ミクロンと
し、素子電極の幅Ｗを５００ミクロン、その厚さｄを１
０００オングストロームとした。

【００９９】水にメチルセルロースを加え、溶液粘度５
センチポイズに調整したものを、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２、３の一部に付与し
た（図３の（ｂ））後基板を１５０℃で１５分加熱し
た。その後再び基板を室温まで冷却した。

【０１００】ジメチルスルホキシド４０重量％の水溶液
を調製し、これに酢酸パラジウムをパラジウム重量濃度
０．４％となるように溶解して暗赤色の溶液を得た。こ
の液の一部を別容器にとり減圧して赤褐色のペーストと
なるまで溶媒を蒸発させた。上記の暗赤色溶液の液滴を
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
２、３を形成した石英基板の上に電極２、３にまたがる
ように付与し、８０℃で２分乾燥させた。複数の素子に
ついて液滴付与を行った結果、いずれにおいても付与さ
れた液滴は電極に浸透することなく、再現性良く液滴を
付与することができた。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））。この電子放
出部形成用薄膜４の膜厚は平均１００オングストロー
ム、シート抵抗は５×１０⁴Ω／□であった。

【０１０１】次に、真空容器中で素子電極２および３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。

【０１０２】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、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５
は、パラジウム元素を主成分とする微粒子が分散配置さ
れた状態となった。

【０１０３】以上のようにして１００素子を作成したと
ころ、微粒子の平均粒径はいずれも５０オングストロー
ムであった。また微粒子膜２１の膜厚のばらつきは、比
較例１の８０％であった。さらに各々の素子について電
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。

【０１０４】本電子放出素子およびアノード電極５４は
真空装置内に配置されており、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。

【０１０５】以上のような測定評価装置を用いて、本電
子放出素子１００素子について電極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、いずれも図６に示したよ
うな電流−電圧特性が得られた。素子電圧１２Ｖにおけ
る放出電流Ｉｅを測定した結果平均０．２μＡ、電子放
出効率は平均０．０５％を得た。また素子間の均一性も
よく、素子間でのＩｅのばらつきは５％と良好な値が得
られた。

【０１０６】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。実施例２ 水にポリビニルアルコールを加え、溶液粘度５センチポ
イズに調整したものをバブルジェット方式のインクジェ
ット装置により電極の一部に付与し１００℃で１０分加
熱後室温まで冷却した。その後実施例１と同様にして電
子放出素子を１００素子作成した。微粒子膜の膜厚のば
らつきは比較例１の９０％であった。さらに実施例１に
示した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たところ、素子電圧１２
Ｖにおける電子放出は平均０．２μＡ、電子放出効率は
平均０．０５％を得た。また素子間のＩｅのばらつきは
６％であった。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と同様にしてメチルセルロースを含む水溶液
を付与、加熱、再冷却後、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。

【０１０７】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。比較例１ 絶縁性基板として石英ガラス基板を用い、これを有機溶
剤により洗浄後、基板面上にオフセット印刷法によりＡ
ｕ素子電極を形成した。素子電極間隔、幅、厚さは実施
例１に示した素子と同様である。

【０１０８】ジメチルスルホキシド４０重量％の水溶液
を調製し、これに酢酸パラジウムをパラジウム重量濃度
０．４％となるように溶解して暗赤色の溶液を得た。こ
の液の一部を別容器にとり減圧して赤褐色のペーストと
なるまで溶媒を蒸発させた。上記の暗赤色溶液の液滴を
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
を形成した石英基板の上に電極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。複数の素子について
液滴付与を行ったところ、一部の素子において液滴が電
極内に浸透するという現象が発生し、これらの素子にお
いては他の素子よりも焼成後の膜厚が薄くなった。素子
間の膜厚のばらつきは実施例１〜３に比べ大きかった。

【０１０９】その後、実施例１と同様の方法でフォーミ
ング処理を行なった。

【０１１０】以上のようにして１００素子を作製し、各
々の素子について電子放出特性を図５の構成の測定評価
装置により測定した。その結果、素子電圧１２Ｖにおけ
る放出電流は平均０．２μＡ、電子放出効率は平均０．
０５％を得た。また素子間のＩｅのばらつきは実施例１
〜３の場合よりも大きくなった。

【０１１１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法に従
い電子放出素子を作製するならば、有機金属化合物を含
む水溶液の電極内への浸透を防ぐことが可能となり、得
られる電子放出膜の膜厚や素子特性のばらつきの少ない
電子放出素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に好適な基本的な表面伝導型電子放出
素子の構成を示す模式的平面図及び断面図

【図２】 本発明に好適な基本的な垂直型表面伝導型電
子放出素子の構成を示す模式的図

【図３】 本発明に好適な表面伝導型電子放出素子の製
造方法の１例

【図４】 本発明に好適な通電フォーミングの電圧波形
の例

【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

【図６】 本発明に好適な表面伝導型電子放出素子の放
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

【図７】 単純マトリクス配置の電子源

【図８】 画像形成装置の表示パネルの概略構成図

【図９】 蛍光膜

【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

【図１１】 梯子配置の電子源

【図１２】 画像形成装置の表示パネルの概略構成図

【図１３】 従来の電子放出素子の模式図

【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：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、９３：ガラス基板、１０１：
表示パネル、１０２：走査回路、１０３：制御回路、１
０４：シフトレジスタ、１０５：ラインメモリ、１０
６：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、１１
１：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：電子が通過するための空孔、１２
２：Ｄｏｘ１，Ｄｏｘ２……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、Ｇ
２……Ｇｎからなる容器外端子、１２４：電子源基板。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に設けられた対向する電極間に電
   子放出材料を含む金属化合物水溶液の液滴を部分的に付
   与する工程と、加熱焼成工程と、通電処理する過程を経
   て電子放出部を形成する工程とを有する電子放出素子の
   製造方法において、前記金属化合物を含む水溶液の液滴
   を基板に部分的に付与する工程に先立ち、前記水溶液が
   付与される電極部に、水溶性樹脂を含む水溶液の液滴を
   付与、加熱する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。
2. 【請求項２】 請求項１において電極がオフセット印刷
   法により作製されたことを特徴とする電子放出素子の製
   造方法。
3. 【請求項３】 請求項２において水溶性樹脂は、請求項
   １の金属組成物の焼成温度以下の温度で分解し、分解後
   基板上には残査が残らないことを特徴とする電子放出素
   子の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１において、２種の液滴付与手段
   がインクジェット方式であることを特徴とする電子放出
   素子の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項６においてインクジェット方式が
   バブルジェット方式であることを特徴とする電子放出素
   子の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１ないし７項記載の製造方法に従
   い製造されたことを特徴とする電子放出素子。
7. 【請求項７】 電子放出素子と該電子放出素子から放出
   される電子線の照射により発光する発光体とからなる表
   示素子において、請求項８に記載の電子放出素子を用い
   たことを特徴とする表示素子。
8. 【請求項８】 対向する電極間に設けた電子放出材料に
   電圧を印加して電子放出させる電子放出素子および蛍光
   板との間に高電圧を印加して加速した電子を蛍光板に衝
   突させて画像を表示する画像形成装置において、請求項
   ８に記載の電子放出素子を用いたことを特徴とする画像
   形成装置。