JPH10326559A - プリント基板、電子放出素子、電子源、および画像形成装置の製造方法 - Google Patents
プリント基板、電子放出素子、電子源、および画像形成装置の製造方法Info
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- JPH10326559A JPH10326559A JP9062198A JP9062198A JPH10326559A JP H10326559 A JPH10326559 A JP H10326559A JP 9062198 A JP9062198 A JP 9062198A JP 9062198 A JP9062198 A JP 9062198A JP H10326559 A JPH10326559 A JP H10326559A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低コストで高精細なパターニングを行なう。
【解決手段】 基板面に所望の部材を形成するために、
該部材の構成材料を含む液体の液滴を該基板面に付与す
る工程を有するプリント基板の製造方法において、前記
液滴を該基板面に付与する工程に先立って、付与される
該液滴の該基板面との接触角が20°〜50°の範囲内
となるように該基板の表面処理を施す工程を設ける。
該部材の構成材料を含む液体の液滴を該基板面に付与す
る工程を有するプリント基板の製造方法において、前記
液滴を該基板面に付与する工程に先立って、付与される
該液滴の該基板面との接触角が20°〜50°の範囲内
となるように該基板の表面処理を施す工程を設ける。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気・電子デバイ
ス、とりわけ、画像表示装置などの電気・電子デバイス
の構成部材のパターニングがなされたプリント基板の製
造方法に関する。また、かかる方法を用いた、電子放出
素子、電子源、および、画像形成装置の製造方法に関す
る。
ス、とりわけ、画像表示装置などの電気・電子デバイス
の構成部材のパターニングがなされたプリント基板の製
造方法に関する。また、かかる方法を用いた、電子放出
素子、電子源、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、「F
E型」という)、金属/絶縁層/金属型(以下、「MI
M型」という)や、表面伝導型電子放出素子等がある。
電子放出素子と冷陰極電子放出素子の2種類が知られて
いる。冷陰極電子放出素子には電界放出型(以下、「F
E型」という)、金属/絶縁層/金属型(以下、「MI
M型」という)や、表面伝導型電子放出素子等がある。
【0003】FE型電子放出素子の例としては、W.
P.Dyke&W.W.Doran,“Field E
mission”,Advance in Elect
ronPhysics,8,89(1956)あるいは
C.A.Spindt,“Physical Prop
erties of thin−film field
emission cathodes with m
olybdeniumcones”,J.Appl.P
hys.,47,5248(1976)等に開示された
ものが知られている。
P.Dyke&W.W.Doran,“Field E
mission”,Advance in Elect
ronPhysics,8,89(1956)あるいは
C.A.Spindt,“Physical Prop
erties of thin−film field
emission cathodes with m
olybdeniumcones”,J.Appl.P
hys.,47,5248(1976)等に開示された
ものが知られている。
【0004】MIM型電子放出素子の例としては、C.
A.Mead,“Operation of Tunn
el−Emission Devices”,J.Ap
pl.Phys.,32,646(1961)等に開示
されたものが知られている。
A.Mead,“Operation of Tunn
el−Emission Devices”,J.Ap
pl.Phys.,32,646(1961)等に開示
されたものが知られている。
【0005】表面伝導型電子放出素子の例としては、
M.I.Elinson,RadioEng.Elec
tron Phys.,10,1290(1965)等
に開示されたものがある。
M.I.Elinson,RadioEng.Elec
tron Phys.,10,1290(1965)等
に開示されたものがある。
【0006】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 薄膜を用いたものの他、Au薄膜によるもの
[G.Dittmer:Thin Solid Fil
ms,9,317(1972)]、In2O3 /SnO2
薄膜によるもの[M.Hartwell and
C.G.Fonstad:IEEE Trans.ED
Conf.,519(1975)]およびカーボン薄
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。
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 薄膜を用いたものの他、Au薄膜によるもの
[G.Dittmer:Thin Solid Fil
ms,9,317(1972)]、In2O3 /SnO2
薄膜によるもの[M.Hartwell and
C.G.Fonstad:IEEE Trans.ED
Conf.,519(1975)]およびカーボン薄
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。
【0007】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23
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2,3の間隔Lは、0.5〜
1mm、W’は、0.1mmに設定されている。
な例として前述のM.ハートウェルの素子構成を図23
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2,3の間隔Lは、0.5〜
1mm、W’は、0.1mmに設定されている。
【0008】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。例え
ば、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
を施した表面伝導型電子放出素子は、上述の導電性薄膜
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。
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。例え
ば、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
を施した表面伝導型電子放出素子は、上述の導電性薄膜
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。
【0009】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利用可能なことか
ら、この特徴を活かした荷電ビーム源や表示装置等の応
用研究がなされている。
単純で製造も従来の半導体製造技術を利用可能なことか
ら、この特徴を活かした荷電ビーム源や表示装置等の応
用研究がなされている。
【0010】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、後述する様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)でそれぞ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2−2
57552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CR
T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、上述した表面伝導型電子放出素子を多数
配置した電子源と、その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挙げられる。
した例としては、後述する様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)でそれぞ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2−2
57552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CR
T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、上述した表面伝導型電子放出素子を多数
配置した電子源と、その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挙げられる。
【0011】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では、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二ングするものであ
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。
記従来例による製造方法では、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二ングするものであ
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。
【0012】そこで、表面伝導型電子放出素子の製造方
法において、大面積に有利な製造方法として、特開平8
−171850号公報には、前記導電性薄膜の所望の形
状にパターニング工程において、フォトグラフィー・エ
ッチング法を用いず、インクジェット法によって、基体
上に、有機金属含有溶液の液滴を付与し、所望の形状の
導電性薄膜を形成する製造方法が提案されている。さら
に、同公報においては、有機金属含有溶液の基体への付
与の工程に先立ち、撥水材の液体を基体に塗布すること
が、提案されている。
法において、大面積に有利な製造方法として、特開平8
−171850号公報には、前記導電性薄膜の所望の形
状にパターニング工程において、フォトグラフィー・エ
ッチング法を用いず、インクジェット法によって、基体
上に、有機金属含有溶液の液滴を付与し、所望の形状の
導電性薄膜を形成する製造方法が提案されている。さら
に、同公報においては、有機金属含有溶液の基体への付
与の工程に先立ち、撥水材の液体を基体に塗布すること
が、提案されている。
【0013】また、液晶表示装置に用いられるカラーフ
ィルターを印刷法やインクジェット法を用いて製造する
ことが行なわれている。特にインクジェット法を用いる
ことは印刷法に比べ、より高精細な画素のパターニング
を行なえる可能性を有している。
ィルターを印刷法やインクジェット法を用いて製造する
ことが行なわれている。特にインクジェット法を用いる
ことは印刷法に比べ、より高精細な画素のパターニング
を行なえる可能性を有している。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、基体上への
高精細なパターニングが可能なプリント基板の製造方法
を提供することを目的とする。
高精細なパターニングが可能なプリント基板の製造方法
を提供することを目的とする。
【0015】また、本発明は、良好な電子放出特性を有
する電子放出素子を製造する方法を提供することを目的
とする。
する電子放出素子を製造する方法を提供することを目的
とする。
【0016】また、本発明は、複数の電子放出素子を備
える電子源において、電子放出素子間の電子放出特性の
均一性の向上した電子源を製造する方法を提供すること
を目的とする。
える電子源において、電子放出素子間の電子放出特性の
均一性の向上した電子源を製造する方法を提供すること
を目的とする。
【0017】また、本発明は、高品位画像を形成し得る
画像形成装置を製造する方法を提供することを目的とす
る。
画像形成装置を製造する方法を提供することを目的とす
る。
【0018】また、本発明は、歩留まりの向上する電子
源、画像形成装置の製造方法を提供することを目的とす
る。
源、画像形成装置の製造方法を提供することを目的とす
る。
【0019】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明のプリント
基板の製造方法は、基板面に所望の部材を形成するため
に、該部材の構成材料を含む液体の液滴を該基板面に付
与する工程を有するプリント基板の製造方法において、
前記液滴を該基板面に付与する工程に先立って、付与さ
れる該液滴の該基板面との接触角が20°〜50°の範
囲内となるように該基板の表面処理を施す工程を有する
ことを特徴とする。
基板の製造方法は、基板面に所望の部材を形成するため
に、該部材の構成材料を含む液体の液滴を該基板面に付
与する工程を有するプリント基板の製造方法において、
前記液滴を該基板面に付与する工程に先立って、付与さ
れる該液滴の該基板面との接触角が20°〜50°の範
囲内となるように該基板の表面処理を施す工程を有する
ことを特徴とする。
【0020】また、本発明の電子放出素子の製造方法は
電極間に、電子放出部を有する導電性膜を備える電子放
出素子の製造方法において、前記電子放出部が形成され
る導電性膜の形成工程が、一対の電極が配置された基板
の該電極間に該導電性膜の構成材料を含む液体の液滴を
付与する工程と、該液滴を付与する工程に先立って、該
液滴の該基板面との接触角が20゜〜50゜の範囲内と
なるように該基板の表面処理を施す工程を有することを
特徴とする。
電極間に、電子放出部を有する導電性膜を備える電子放
出素子の製造方法において、前記電子放出部が形成され
る導電性膜の形成工程が、一対の電極が配置された基板
の該電極間に該導電性膜の構成材料を含む液体の液滴を
付与する工程と、該液滴を付与する工程に先立って、該
液滴の該基板面との接触角が20゜〜50゜の範囲内と
なるように該基板の表面処理を施す工程を有することを
特徴とする。
【0021】さらに、本発明の電極間に、電子放出部を
有する導電性膜を備える電子放出素子の複数が基板上に
配置されている電子源、および、電極間に、電子放出部
を有する導電性膜を備える電子放出素子の複数が基板上
に配置されている電子源と、該電子源からの電子の照射
により画像を形成する画像形成部材とを有する画像形成
装置は、それぞれ前記電子放出素子の各々を上記の方法
にて製造することを特徴とする。
有する導電性膜を備える電子放出素子の複数が基板上に
配置されている電子源、および、電極間に、電子放出部
を有する導電性膜を備える電子放出素子の複数が基板上
に配置されている電子源と、該電子源からの電子の照射
により画像を形成する画像形成部材とを有する画像形成
装置は、それぞれ前記電子放出素子の各々を上記の方法
にて製造することを特徴とする。
【0022】
【作用】基板面に所望の部材の構成材料を含む液体の液
滴を付与する工程に先立って、付与される該液滴の該基
板面との接触角が20°〜50°の範囲内となるように
該基板の表面処理を施すことにより、より高精細なパタ
ーンニングが可能になる。特に大面積に多数の電子放出
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を成膜と同
時にパターニングを行なうことが可能であり、生産コス
ト低減につながる。さらに、均一性が高く良好な電気特
性の電子放出素子が作成できる。
滴を付与する工程に先立って、付与される該液滴の該基
板面との接触角が20°〜50°の範囲内となるように
該基板の表面処理を施すことにより、より高精細なパタ
ーンニングが可能になる。特に大面積に多数の電子放出
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を成膜と同
時にパターニングを行なうことが可能であり、生産コス
ト低減につながる。さらに、均一性が高く良好な電気特
性の電子放出素子が作成できる。
【0023】したがって、本発明の表面伝導型電子放出
素子を用いた電子源基板および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画像形成装置が実
現できる。
素子を用いた電子源基板および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画像形成装置が実
現できる。
【0024】
【実施の形態】本発明は、電気・電子デバイスの構成部
材を基板上にパターニングする場合に、より高精細なパ
ターニングを可能とするものである。本発明におけるプ
リント基板とは、上述の電気・電子デバイスの構成部材
がパターニングされた基板のことであり、例えば、液晶
ディスプレーのカラーフィルター基板あるいは液晶ディ
スプレー、プラズマディスプレー、電子線ディスプレー
等各種ディスプレーの駆動用電極がパターニングされた
基板、電子源の構成部品がパターニングされた基板など
を包含する。
材を基板上にパターニングする場合に、より高精細なパ
ターニングを可能とするものである。本発明におけるプ
リント基板とは、上述の電気・電子デバイスの構成部材
がパターニングされた基板のことであり、例えば、液晶
ディスプレーのカラーフィルター基板あるいは液晶ディ
スプレー、プラズマディスプレー、電子線ディスプレー
等各種ディスプレーの駆動用電極がパターニングされた
基板、電子源の構成部品がパターニングされた基板など
を包含する。
【0025】本発明は、基板面に所望の部材を液滴の付
与によって形成する際、該所望の部材を形成するための
液滴を該基板面に付与するに先立って、該基板面の表面
エネルギーを所望の値に調整する工程を有するものであ
る。また、本発明において好ましくは、上記付与される
液滴の基板面との接触角は20°〜50°の範囲内とな
るように、前記液滴の付与に先立って調整される。ま
た、本発明は、基板とは異種材料からなる部材が配置さ
れた基板に、更に別の部材を液滴の付与によって形成す
る際、該別部材を形成するための液滴を該基板面に付与
するに先立って、該基板面および該基板に配置されてい
る部材の双方の表面エネルギーを所望の値に調整する工
程を有することを特徴とするものでもある。この場合
も、好ましくは、上記付与される液滴の、基板面との接
触角および該基板に配置されている部材面との接触角は
いずれも20°〜50°の範囲内となるように、前記液
滴の付与に先立って調整される。
与によって形成する際、該所望の部材を形成するための
液滴を該基板面に付与するに先立って、該基板面の表面
エネルギーを所望の値に調整する工程を有するものであ
る。また、本発明において好ましくは、上記付与される
液滴の基板面との接触角は20°〜50°の範囲内とな
るように、前記液滴の付与に先立って調整される。ま
た、本発明は、基板とは異種材料からなる部材が配置さ
れた基板に、更に別の部材を液滴の付与によって形成す
る際、該別部材を形成するための液滴を該基板面に付与
するに先立って、該基板面および該基板に配置されてい
る部材の双方の表面エネルギーを所望の値に調整する工
程を有することを特徴とするものでもある。この場合
も、好ましくは、上記付与される液滴の、基板面との接
触角および該基板に配置されている部材面との接触角は
いずれも20°〜50°の範囲内となるように、前記液
滴の付与に先立って調整される。
【0026】以下に本発明について、好ましい実施態様
を挙げて説明する。まず、本発明が適用される表面伝導
型電子放出素子の一例を説明する。図4は、本発明に係
る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。同図において、1は基体としての基
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。
を挙げて説明する。まず、本発明が適用される表面伝導
型電子放出素子の一例を説明する。図4は、本発明に係
る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。同図において、1は基体としての基
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。
【0027】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。
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。
【0028】対向する素子電極2,3の材料としては、
様々な導電材料を用いることができる。これは例えばN
i,Cr,Au,Mo,W,Pt,Ti,Al,Cu,
Pd等の金属または合金、Pd,As,Ag,Au,R
uO2 ,Pd−Ag等の金属または金属酸化物とガラス
等から構成される印刷導体、In2O3−SnO2等の透
明電導体、およびポリシリコン等の半導体材料等から適
宜選択することができる。
様々な導電材料を用いることができる。これは例えばN
i,Cr,Au,Mo,W,Pt,Ti,Al,Cu,
Pd等の金属または合金、Pd,As,Ag,Au,R
uO2 ,Pd−Ag等の金属または金属酸化物とガラス
等から構成される印刷導体、In2O3−SnO2等の透
明電導体、およびポリシリコン等の半導体材料等から適
宜選択することができる。
【0029】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から数百μ
m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から100μmの範囲である。
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から数百μ
m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から100μmの範囲である。
【0030】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から数百μmの範囲である。
素子電極2,3の膜厚dは、100Åから1μmの範囲
である。
出特性を考慮して、数μmから数百μmの範囲である。
素子電極2,3の膜厚dは、100Åから1μmの範囲
である。
【0031】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通電
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の範囲とすることが好ましく、より好
ましくは10Åより500Åの範囲とするのが良い。そ
の抵抗値は、RS が102〜107Ω/□の値である。な
おRS は、厚さがt、幅がwで長さがlの薄膜の抵抗R
を、R=RS (l/w)と表わしたときに現われる値
で、薄膜材料の抵抗率をρとするとRS =ρ/tで表わ
される。ここで、フォーミング処理については以後通電
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、膜に亀裂等を生じさせて高抵
抗状態を形成する方法であればいかなる方法でも良い。
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通電
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の範囲とすることが好ましく、より好
ましくは10Åより500Åの範囲とするのが良い。そ
の抵抗値は、RS が102〜107Ω/□の値である。な
おRS は、厚さがt、幅がwで長さがlの薄膜の抵抗R
を、R=RS (l/w)と表わしたときに現われる値
で、薄膜材料の抵抗率をρとするとRS =ρ/tで表わ
される。ここで、フォーミング処理については以後通電
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、膜に亀裂等を生じさせて高抵
抗状態を形成する方法であればいかなる方法でも良い。
【0032】導電性膜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 ,In2O3 ,PbO,Sb2O3 等の金属酸化
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、およびカーボン
等の中から適宜選択される。
t,Ru,Ag,Au,Ti,In,Cu,Cr,F
e,Zn,Sn,Ta,W,Pb等の金属、PdO,S
nO2 ,In2O3 ,PbO,Sb2O3 等の金属酸化
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、およびカーボン
等の中から適宜選択される。
【0033】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、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10Åから200Åの範囲である。
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、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10Åから200Åの範囲である。
【0034】また、電子放出部5は、導電性薄膜4の一
部に形成された亀裂等の間隙により構成され、導電性薄
膜4の膜厚、膜質、材料および後述する通電フォーミン
グ、活性化工程等に依存したものとなる。電子放出部5
の内部には、数オングストロームから数百オングストロ
ームの範囲の粒径の導電性微粒子が存在する場合もあ
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。亀裂の先端部およびその近傍の導電性薄膜4には、
炭素を含む膜を有する。炭素を含む膜とは、例えばグラ
ファイトや非晶質カーボンであり、その膜厚は、500
Å以下の範囲とするものが好ましく300Å以下の範囲
とすることがより好ましい。
部に形成された亀裂等の間隙により構成され、導電性薄
膜4の膜厚、膜質、材料および後述する通電フォーミン
グ、活性化工程等に依存したものとなる。電子放出部5
の内部には、数オングストロームから数百オングストロ
ームの範囲の粒径の導電性微粒子が存在する場合もあ
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。亀裂の先端部およびその近傍の導電性薄膜4には、
炭素を含む膜を有する。炭素を含む膜とは、例えばグラ
ファイトや非晶質カーボンであり、その膜厚は、500
Å以下の範囲とするものが好ましく300Å以下の範囲
とすることがより好ましい。
【0035】また、本発明が適用される表面伝導型電子
放出素子には、図21に示される構成を有する場合もあ
る。
放出素子には、図21に示される構成を有する場合もあ
る。
【0036】図21に示された表面伝導型電子放出素子
は、先に述べた図4のものに対して、基板1表面に被覆
層6を有する点で異なっている。この被覆層6は、以後
に詳述される本発明の製造過程において設けられるもの
で、本発明においては、シラン層等の撥水性の膜、ある
いは酸化チタン膜等が好ましい。また、この被覆層6の
好ましい膜厚は1nm〜300nmの範囲である。
は、先に述べた図4のものに対して、基板1表面に被覆
層6を有する点で異なっている。この被覆層6は、以後
に詳述される本発明の製造過程において設けられるもの
で、本発明においては、シラン層等の撥水性の膜、ある
いは酸化チタン膜等が好ましい。また、この被覆層6の
好ましい膜厚は1nm〜300nmの範囲である。
【0037】次に、本発明の製造方法について、上述し
た表面伝導型電子放出素子の導電性膜の形成方法を例に
挙げて説明する。図1は本発明の液滴付与方法を示す概
略図、図2は本発明に用いた液滴の表面張力と接触角を
示すグラフである。図1において、1は基板、2,3は
素子電極、10はインクジェットヘッド、12は液滴で
ある。
た表面伝導型電子放出素子の導電性膜の形成方法を例に
挙げて説明する。図1は本発明の液滴付与方法を示す概
略図、図2は本発明に用いた液滴の表面張力と接触角を
示すグラフである。図1において、1は基板、2,3は
素子電極、10はインクジェットヘッド、12は液滴で
ある。
【0038】液滴付与機構としては、任意の液滴を定量
吐出できるもの、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、圧電素子等の機械的エネルギーを利用し
て溶液を吐出するいわゆるピエゾジェット方式、ヒータ
ーの熱エネルギーを利用して気泡を発生させ、該気泡の
生成に基づいて溶液を吐出するいわゆるバブルジェット
方式等いずれでも構わない。
吐出できるもの、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、圧電素子等の機械的エネルギーを利用し
て溶液を吐出するいわゆるピエゾジェット方式、ヒータ
ーの熱エネルギーを利用して気泡を発生させ、該気泡の
生成に基づいて溶液を吐出するいわゆるバブルジェット
方式等いずれでも構わない。
【0039】本発明に用いられるインクジェットの例を
図5および図6に示す。図5は、バブルジェット方式の
ヘッドユニットを示す。同図において、221は基板、
222は熱発生部、223は支持板、224は液流路、
225は第1ノズル、226は第2ノズル、227はイ
ンク流路間隔壁、228,229はインク液室、221
0,2211はインク液の供給口、2212は天井板を
それぞれ示す。
図5および図6に示す。図5は、バブルジェット方式の
ヘッドユニットを示す。同図において、221は基板、
222は熱発生部、223は支持板、224は液流路、
225は第1ノズル、226は第2ノズル、227はイ
ンク流路間隔壁、228,229はインク液室、221
0,2211はインク液の供給口、2212は天井板を
それぞれ示す。
【0040】また、図6はピエゾジェット方式のヘッド
ユニットを示す。同図において、231はガラス製第1
ノズル、232はガラス製第2ノズル、233は円筒型
ピエゾ、234はフィルター、235,236はインク
液供給チューブ、237は電気信号入力端子をそれぞれ
示す。なお、図5,6においては、ノズルを2本で示し
たがこれに限るものではない。
ユニットを示す。同図において、231はガラス製第1
ノズル、232はガラス製第2ノズル、233は円筒型
ピエゾ、234はフィルター、235,236はインク
液供給チューブ、237は電気信号入力端子をそれぞれ
示す。なお、図5,6においては、ノズルを2本で示し
たがこれに限るものではない。
【0041】図1,2に戻って、液滴12の材料には、
先に述べた導電性薄膜となる元素または化合物を含有す
る水溶液等を用いることができる。例えば、導電性薄膜
となる元素また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(P
A−DE)、酢酸パラジウム−トリエタノールアミン錯
体(PA−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、または、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
含んだ水溶液等が挙げられる。
先に述べた導電性薄膜となる元素または化合物を含有す
る水溶液等を用いることができる。例えば、導電性薄膜
となる元素また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(P
A−DE)、酢酸パラジウム−トリエタノールアミン錯
体(PA−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、または、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
含んだ水溶液等が挙げられる。
【0042】また、水溶液の溶媒成分として、IPA
(イソプロピルアルコール)を5〜30wt%含有さ
せ、インクの表面張力を30〜50dyne/cmの範
囲に調整したものが好ましい。また、それらのインクに
よる前記素子電極材料と基板材料とのそれぞれの初期接
触角は20°〜50°の範囲にあることが好ましく、前
記素子電極材料と基板材料との初期接触角の差異が30
°を越えないことが好ましい。
(イソプロピルアルコール)を5〜30wt%含有さ
せ、インクの表面張力を30〜50dyne/cmの範
囲に調整したものが好ましい。また、それらのインクに
よる前記素子電極材料と基板材料とのそれぞれの初期接
触角は20°〜50°の範囲にあることが好ましく、前
記素子電極材料と基板材料との初期接触角の差異が30
°を越えないことが好ましい。
【0043】図2は、上記水溶液に溶媒成分としてIP
Aを用い、有機金属含有水溶液の表面張力を抑制した例
を示す。図2に示されるように、IPAを混合すること
により表面張力が抑制され、水溶液を上記好ましい表面
張力である30〜50dyne/cmの範囲に適合させ
ることができる。
Aを用い、有機金属含有水溶液の表面張力を抑制した例
を示す。図2に示されるように、IPAを混合すること
により表面張力が抑制され、水溶液を上記好ましい表面
張力である30〜50dyne/cmの範囲に適合させ
ることができる。
【0044】一方、基板材料および素子電極材料の表面
エネルギーは、基板上に該素子電極を形成後、これを充
分に洗浄する。あるいは、酸化チタン膜で被覆された基
板の該被覆面に該素子電極を形成後、光を照射するなど
により、親水面がガラス基板、電極材料において一様に
形成される。この基板を管理された環境下に放置する
と、時間とともに撥水面を形成し、上記接触角は20°
〜50°の好ましい値に飽和する。こうして、基板、電
極材料の表面エネルギーが飽和した値となるために、大
型の基板を用いた場合にも、液滴を付与する時間が長く
ても、表面エネルギーは一様で安定した値になる。この
ようにして基板上に付与された有機金属液滴は焼成する
ことで熱分解され導電性薄膜となる。ここで、上述の管
理された環境下とは、所定濃度の有機物が存在する環境
下を意味する。
エネルギーは、基板上に該素子電極を形成後、これを充
分に洗浄する。あるいは、酸化チタン膜で被覆された基
板の該被覆面に該素子電極を形成後、光を照射するなど
により、親水面がガラス基板、電極材料において一様に
形成される。この基板を管理された環境下に放置する
と、時間とともに撥水面を形成し、上記接触角は20°
〜50°の好ましい値に飽和する。こうして、基板、電
極材料の表面エネルギーが飽和した値となるために、大
型の基板を用いた場合にも、液滴を付与する時間が長く
ても、表面エネルギーは一様で安定した値になる。この
ようにして基板上に付与された有機金属液滴は焼成する
ことで熱分解され導電性薄膜となる。ここで、上述の管
理された環境下とは、所定濃度の有機物が存在する環境
下を意味する。
【0045】本発明において好ましい上記環境は、例え
ば以下のようにして形成される。 (1)上記基板を、チャンバー内に設置し、ドライ窒素
ガス等を導入してチャンバー内を置換した後、チャンバ
ー内に窒素ガス等で適宜希釈された有機物ガスを導入
し、基板の表面エネルギーを飽和状態になるまで放置す
る。放置時間は、導入される有機物によって適宜選択さ
れる。本工程は、これに限るわけではなく、上記基板を
チャンバー内に設置し、チャンバー内を真空排気した
後、チャンバー内に適当な分圧で有機物ガスを導入し、
基板の表面エネルギーを飽和状態になるまで、放置して
も良い。本工程では、有機物が基板表面に付着し、基板
の表面状態は撥水面と変化する。
ば以下のようにして形成される。 (1)上記基板を、チャンバー内に設置し、ドライ窒素
ガス等を導入してチャンバー内を置換した後、チャンバ
ー内に窒素ガス等で適宜希釈された有機物ガスを導入
し、基板の表面エネルギーを飽和状態になるまで放置す
る。放置時間は、導入される有機物によって適宜選択さ
れる。本工程は、これに限るわけではなく、上記基板を
チャンバー内に設置し、チャンバー内を真空排気した
後、チャンバー内に適当な分圧で有機物ガスを導入し、
基板の表面エネルギーを飽和状態になるまで、放置して
も良い。本工程では、有機物が基板表面に付着し、基板
の表面状態は撥水面と変化する。
【0046】上記の有機物は、極性によらず、親水基を
有してなく、脱離エネルギーが20Kcal/mole
以上の脂肪族系、芳香族系等の有機物、例えば、Di−
2−ethylhexyl phthalte等が好ま
しくは用いられる。
有してなく、脱離エネルギーが20Kcal/mole
以上の脂肪族系、芳香族系等の有機物、例えば、Di−
2−ethylhexyl phthalte等が好ま
しくは用いられる。
【0047】(2)上記撥水処理を施された基板をデシ
ケーター中に保管する。保管をデシケーター中で行なう
ことにより、通常の室内に保管するよりも雰囲気中の有
機物の濃度が一定な状態となる。デシケーター中での保
管は保管時間と共に接触角の増加が見られるが、これは
デシケーター内の雰囲気中に存在する有機物が基板上に
吸着することによって基板の表面エネルギーが徐々に低
下している(撥水面になっている)ためと考えられる。
ケーター中に保管する。保管をデシケーター中で行なう
ことにより、通常の室内に保管するよりも雰囲気中の有
機物の濃度が一定な状態となる。デシケーター中での保
管は保管時間と共に接触角の増加が見られるが、これは
デシケーター内の雰囲気中に存在する有機物が基板上に
吸着することによって基板の表面エネルギーが徐々に低
下している(撥水面になっている)ためと考えられる。
【0048】また、デシケーター内は、湿度管理されて
おり、よって基板を低湿度な環境下においておくことに
より、基板上の水の吸着量が減少し、有機物の吸着を促
進し、接触角の上昇を促進していると考えられる。
おり、よって基板を低湿度な環境下においておくことに
より、基板上の水の吸着量が減少し、有機物の吸着を促
進し、接触角の上昇を促進していると考えられる。
【0049】本発明において、かかるデシケーター中で
の保管をなす場合は湿度は20%以下に管理されている
ことが好ましい。
の保管をなす場合は湿度は20%以下に管理されている
ことが好ましい。
【0050】以上のように本発明における、所定濃度の
有機物が存在する環境下への放置は、基板および素子電
極の表面に有機物を付着させることを主たる目的とす
る。よって、以下の方法を採用することもまた、本発明
においては好ましい。即ち、シランカップリング剤など
の疎水化剤を上記基板表面に付着させる。具体的には、
シランカップリング剤の蒸気を飽和させた容器内に基板
を設置する。また、シランカップリング剤で飽和させた
窒素等を基板に吹き付ける方法等があげられる。また、
付着の方法は、前記の方法のみではなくエタノール等の
有機溶媒で希釈した溶液に浸漬させたり、あるいは吹き
付け塗布いずれの付着方法でもよい。
有機物が存在する環境下への放置は、基板および素子電
極の表面に有機物を付着させることを主たる目的とす
る。よって、以下の方法を採用することもまた、本発明
においては好ましい。即ち、シランカップリング剤など
の疎水化剤を上記基板表面に付着させる。具体的には、
シランカップリング剤の蒸気を飽和させた容器内に基板
を設置する。また、シランカップリング剤で飽和させた
窒素等を基板に吹き付ける方法等があげられる。また、
付着の方法は、前記の方法のみではなくエタノール等の
有機溶媒で希釈した溶液に浸漬させたり、あるいは吹き
付け塗布いずれの付着方法でもよい。
【0051】その後、シランカップリング剤の付着した
基体を加熱処理あるいは放置して、(Si−O−Si)
の形でガラス表面のケイ素Siと結合させ、ガラス表面
に強固に固着して撥水性を備えた被膜が形成される。
基体を加熱処理あるいは放置して、(Si−O−Si)
の形でガラス表面のケイ素Siと結合させ、ガラス表面
に強固に固着して撥水性を備えた被膜が形成される。
【0052】本発明の製造方法は、特に以上述べた電極
が形成された基板の表面エネルギーの調整を、所望の水
溶液の液滴の基板への付与に先立って行なう点に特徴を
有する。
が形成された基板の表面エネルギーの調整を、所望の水
溶液の液滴の基板への付与に先立って行なう点に特徴を
有する。
【0053】以下に、上述のごとく形成された導電性膜
を用いた表面伝導型電子放出素子の製造方法について述
べる。
を用いた表面伝導型電子放出素子の製造方法について述
べる。
【0054】こうして形成された導電性薄膜4にフォー
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。
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。
【0055】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の変化した部
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7に示す。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7a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7bに示した手法がある。
局所的に破壊、変形もしくは変質等の構造の変化した部
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7に示す。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7a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7bに示した手法がある。
【0056】図7a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1μ秒〜1
0m秒、T2は、10μ秒〜100m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採用することが
できる。
のパルス幅とパルス間隔である。通常T1は1μ秒〜1
0m秒、T2は、10μ秒〜100m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採用することが
できる。
【0057】図7bにおけるT1およびT2は、図7a
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.
1[V]ステップ程度ずつ、増加させることができる。
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.
1[V]ステップ程度ずつ、増加させることができる。
【0058】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0.1[V]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。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や放出電流
Ieが著しく変化する。
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0.1[V]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。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や放出電流
Ieが著しく変化する。
【0059】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、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、アルキン等の脂肪族炭化水素
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CnH2n+2で表わされる
飽和炭化水素、エチレン、プロピレンなどCnH2n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や放出電流Ieが著しく変化す
る。
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、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、アルキン等の脂肪族炭化水素
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CnH2n+2で表わされる
飽和炭化水素、エチレン、プロピレンなどCnH2n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や放出電流Ieが著しく変化す
る。
【0060】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、パルス波高値などは適宜設定される。
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、パルス波高値などは適宜設定される。
【0061】前記炭素あるいは炭素化合物とは、例えば
グラファイト(単結晶、多結晶の両者を示す)、非晶質
カーボン(非晶質カーボン、または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、30
0Å以下であればより好ましい。
グラファイト(単結晶、多結晶の両者を示す)、非晶質
カーボン(非晶質カーボン、または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、30
0Å以下であればより好ましい。
【0062】活性化処理工程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
以下で行なうのが好ましく、1×10-10 Torr以下
で行なうのが特に好ましい。真空容器内の圧力は、1×
10-6.5〜10-7Torrが好ましく、1×10-8To
rr以下が特に好ましい。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出来る。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
により適宜選択する。なお、上記有機物質の分圧測定
は、質量分析装置により、炭素と水素を主成分とする質
量数が10〜200の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。
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
以下で行なうのが好ましく、1×10-10 Torr以下
で行なうのが特に好ましい。真空容器内の圧力は、1×
10-6.5〜10-7Torrが好ましく、1×10-8To
rr以下が特に好ましい。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出来る。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
により適宜選択する。なお、上記有機物質の分圧測定
は、質量分析装置により、炭素と水素を主成分とする質
量数が10〜200の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。
【0063】安定化処理を経た後の、駆動時の雰囲気
は、上記安定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出来る。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および放出電流
Ieが安定する。
は、上記安定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出来る。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および放出電流
Ieが安定する。
【0064】次に、本発明に係る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。
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。
【0065】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。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。このようなものは所謂単純マトリク
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。
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。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。このようなものは所謂単純マトリク
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。
【0066】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基板について、図8を用いて説
明する。図8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。
クス状に配して得られる基板について、図8を用いて説
明する。図8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。
【0067】m本のX方向配線72はDx1,Dx2,‥
‥,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73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)。
‥,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73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)。
【0068】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、製法が適宜設定される。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。
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、製法が適宜設定される。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。
【0069】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。
(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。
【0070】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よい。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。
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よい。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。
【0071】X方向配線72には、X方向に配列した電
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方向に配列した電子放出素子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。各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。
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方向に配列した電子放出素子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。各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。
【0072】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。
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。
【0073】このような単純マトリクス配置の電子源基
板を用いて構成した画像形成装置について、図9〜図1
1を用いて説明する。図9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10は図9の表示パネル
に使用される蛍光膜の模式図であり、図11は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。
板を用いて構成した画像形成装置について、図9〜図1
1を用いて説明する。図9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10は図9の表示パネル
に使用される蛍光膜の模式図であり、図11は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。
【0074】図9において、71は電子放出素子を複数
配した基板であり、81は基板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およびフェースプレート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
10分以上焼成され、封着される。
配した基板であり、81は基板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およびフェースプレート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
10分以上焼成され、封着される。
【0075】74は図4で示した表面伝導型電子放出素
子の1素子に相当する。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方向配線および
Y方向配線である。
子の1素子に相当する。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方向配線および
Y方向配線である。
【0076】外囲器88は、上述のフェースプレート8
6、支持枠82およびリアプレート81で構成される。
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、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との間に、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置するこ
とにより、大気圧に対して十分な強度をもつ外囲器88
の構成することもできる。
6、支持枠82およびリアプレート81で構成される。
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、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との間に、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置するこ
とにより、大気圧に対して十分な強度をもつ外囲器88
の構成することもできる。
【0077】図10は、蛍光膜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(図10a)あるいはブラッ
クマトリクス(図10b)などと呼ばれる黒色部材91
と蛍光体92とから構成することができる。ブラックス
トライプまたは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9
2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あるいはブラック
マトリクスの材料としては、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、これを用いることができる。
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(図10a)あるいはブラッ
クマトリクス(図10b)などと呼ばれる黒色部材91
と蛍光体92とから構成することができる。ブラックス
トライプまたは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9
2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あるいはブラック
マトリクスの材料としては、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、これを用いることができる。
【0078】ガラス基板83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、印刷法等が採
用できる。蛍光膜84の内面側には通常メタルバック8
5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
鏡面反射す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)を行ない、その後A
1を真空蒸着等を用いて堆積させることで作製できる。
モノクローム、カラーによらず、沈殿法、印刷法等が採
用できる。蛍光膜84の内面側には通常メタルバック8
5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
鏡面反射す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)を行ない、その後A
1を真空蒸着等を用いて堆積させることで作製できる。
【0079】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(ガラス
基板83側)に透明電極(不図示)を設けてもよい。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。
4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。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。
【0080】図9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。外囲器88は、前述の安定化
処理工程と同様に、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88の封止後の圧力を維持する
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、外
囲器88内を、例えば10-5〜10-7Torrの真空度
に維持するものである。
のようにして製造される。外囲器88は、前述の安定化
処理工程と同様に、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88の封止後の圧力を維持する
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、外
囲器88内を、例えば10-5〜10-7Torrの真空度
に維持するものである。
【0081】次に、はしご型配置の電子源基板および画
像形成装置について図12を用いて説明する。図12
は、はしご型配置の電子源基板の一例を示す模式図であ
る。図12において、110は電子源基板、111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
個配されている(これを素子行と呼ぶ)。この素子行が
複数個配されて、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、電子ビームを放出しない素子行には、電子放出しき
い値未満の電圧を印加する。各素子行間の共通配線Dx2
〜Dx9は、例えばDx2,Dx3を同一配線とすることもで
きる。
像形成装置について図12を用いて説明する。図12
は、はしご型配置の電子源基板の一例を示す模式図であ
る。図12において、110は電子源基板、111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
個配されている(これを素子行と呼ぶ)。この素子行が
複数個配されて、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、電子ビームを放出しない素子行には、電子放出しき
い値未満の電圧を印加する。各素子行間の共通配線Dx2
〜Dx9は、例えばDx2,Dx3を同一配線とすることもで
きる。
【0082】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳しく説明す
る。 [実施例1]図1,2,3により表面伝導型電子放出素
子の製造方法を説明する。この表面伝導型電子放出素子
は実施形態の項で説明した構成であり、図4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。本実施例ではこの導電性薄膜4の作成方法
にインクジェット式液滴付与機構10を用いており、図
1はこの導電性薄膜4の作成工程の概略図を示す。図2
は、本実施例で用いたインクの表面張力を、また図3
は、図1における液滴12と基板1との接触角(図3の
■)または図1における液滴12と素子電極2,3との
接触角(図3の●)をそれぞれ示すグラフである。
る。 [実施例1]図1,2,3により表面伝導型電子放出素
子の製造方法を説明する。この表面伝導型電子放出素子
は実施形態の項で説明した構成であり、図4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。本実施例ではこの導電性薄膜4の作成方法
にインクジェット式液滴付与機構10を用いており、図
1はこの導電性薄膜4の作成工程の概略図を示す。図2
は、本実施例で用いたインクの表面張力を、また図3
は、図1における液滴12と基板1との接触角(図3の
■)または図1における液滴12と素子電極2,3との
接触角(図3の●)をそれぞれ示すグラフである。
【0083】まず、絶縁基板として厚さ1.8mmの一
般的な青板ガラスを用い、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
真空成膜およびフォトリソエッチングでPt膜(膜厚1
000Å)による電極幅500μm、電極ギャップ間隔
20μmの素子電極2,3を形成した(図1)。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
および図2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。本水溶液中の水の含有
率は70wt%以上で、他の溶媒成分はIPA(イソプ
ロパノール)であり、IPA濃度は5〜25wt%の範
囲とし、かかる水溶液(インク)そのものの表面張力
が、図2に示すように30〜50dynn/cmの範囲
となるものを用いた。
般的な青板ガラスを用い、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
真空成膜およびフォトリソエッチングでPt膜(膜厚1
000Å)による電極幅500μm、電極ギャップ間隔
20μmの素子電極2,3を形成した(図1)。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
および図2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。本水溶液中の水の含有
率は70wt%以上で、他の溶媒成分はIPA(イソプ
ロパノール)であり、IPA濃度は5〜25wt%の範
囲とし、かかる水溶液(インク)そのものの表面張力
が、図2に示すように30〜50dynn/cmの範囲
となるものを用いた。
【0084】前述の素子電極を作り込んだ青板ガラスを
有機溶剤等により充分洗浄後、120℃の乾燥炉で乾燥
させた。この基板の電極ギャップ部に前記インクのIP
A15wt%のものを図1のごとくバブルジェット方式
によるインクジェットヘッドを用い付与したが、ギャッ
プ部のガラス面でインクが流れてしまい、ドット形状を
形成できなかった。このときの基板および電極の表面エ
ネルギーは親水面が形成されていた。
有機溶剤等により充分洗浄後、120℃の乾燥炉で乾燥
させた。この基板の電極ギャップ部に前記インクのIP
A15wt%のものを図1のごとくバブルジェット方式
によるインクジェットヘッドを用い付与したが、ギャッ
プ部のガラス面でインクが流れてしまい、ドット形状を
形成できなかった。このときの基板および電極の表面エ
ネルギーは親水面が形成されていた。
【0085】そこで基板処理を各種検討した結果、上記
の素子電極が形成された青板ガラスを、純水超音波洗浄
および80℃温純水洗浄し引き上げ乾燥させたところ、
洗浄直後では上記同様ガラス部位で流れてしまうが、こ
れをデシケーター(電気式)保管し、洗浄後48時間経
過したものでは、ギャップ部のガラス面上で流れること
なく、電極のPtとギャップ部のガラスとをまたがって
ドットを安定して形成できた。
の素子電極が形成された青板ガラスを、純水超音波洗浄
および80℃温純水洗浄し引き上げ乾燥させたところ、
洗浄直後では上記同様ガラス部位で流れてしまうが、こ
れをデシケーター(電気式)保管し、洗浄後48時間経
過したものでは、ギャップ部のガラス面上で流れること
なく、電極のPtとギャップ部のガラスとをまたがって
ドットを安定して形成できた。
【0086】図3が、この際の青板ガラス表面とPt薄
膜表面とにおけるIPA15wt%インクの接触角の洗
浄後の経時変化を示すグラフであり、これより、初期接
触角が20°〜50°の範囲にありかつ異種材料間 (P
tとガラス) の初期接触角の差異が30°以内であれ
ば、電極のPtとギャップ部のガラスとをまたがったド
ットを安定して形成できることを意味している。
膜表面とにおけるIPA15wt%インクの接触角の洗
浄後の経時変化を示すグラフであり、これより、初期接
触角が20°〜50°の範囲にありかつ異種材料間 (P
tとガラス) の初期接触角の差異が30°以内であれ
ば、電極のPtとギャップ部のガラスとをまたがったド
ットを安定して形成できることを意味している。
【0087】この条件により、液滴を素子電極のギャッ
プ部分へ4回重ねて付与した。ドットの直径は約90μ
mであった。この状況が図1に示されている。
プ部分へ4回重ねて付与した。ドットの直径は約90μ
mであった。この状況が図1に示されている。
【0088】上記の工程後、素子電極基板を350℃の
焼成炉で30分間加熱し、有機成分を完全に除去するこ
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、
付与後と同じで約90μmで、膜厚は150Åであっ
た。素子長は約90μmということになる。
焼成炉で30分間加熱し、有機成分を完全に除去するこ
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、
付与後と同じで約90μmで、膜厚は150Åであっ
た。素子長は約90μm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、導電性薄膜を通電フォーミ
ングし、電子放出部を形成、これで表面伝導型電子放出
素子が完成した。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。
2,3間に電圧を印加して、導電性薄膜を通電フォーミ
ングし、電子放出部を形成、これで表面伝導型電子放出
素子が完成した。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。
【0090】上記インクの表面張力の測定には、ウイル
ヘルミー型表面張力測定器を利用した。また、インクの
表面張力は図2で示されているように、IPA濃度を変
えることによって調整することが可能であった。また、
上記初期接触角とは、インクが基板表面に接触した直後
から、1分以内に測定される接触角のことを意味し、市
販されているゴニオメーター等を利用することにより直
接測定することが可能である。また、初期接触角を測定
するときのインク滴の量は10μl以下の量で測定され
る。
ヘルミー型表面張力測定器を利用した。また、インクの
表面張力は図2で示されているように、IPA濃度を変
えることによって調整することが可能であった。また、
上記初期接触角とは、インクが基板表面に接触した直後
から、1分以内に測定される接触角のことを意味し、市
販されているゴニオメーター等を利用することにより直
接測定することが可能である。また、初期接触角を測定
するときのインク滴の量は10μl以下の量で測定され
る。
【0091】本実施例における上述の図3に示される接
触角の測定は、接触角測定器として協和界面科学(株)
製のCA−X型を使用し、上記の素子電極の形成に用い
られた基板と同じ青板ガラス基板と、該青板ガラス基板
上に1000Åの厚さで上記同様の方法にてPt膜が形
成された基板の両基板に対し、純水超音波洗浄および8
0℃温純水洗浄引き上げ乾燥を行ない、該両基板を湿度
20%以下に管理された同じデシケーター(電気式)内
に保管し、この保管時間を変化させた両基板に上記同様
のIPA15wt%インクを4μl付与して3秒後の接
触角を測定することでなされた。
触角の測定は、接触角測定器として協和界面科学(株)
製のCA−X型を使用し、上記の素子電極の形成に用い
られた基板と同じ青板ガラス基板と、該青板ガラス基板
上に1000Åの厚さで上記同様の方法にてPt膜が形
成された基板の両基板に対し、純水超音波洗浄および8
0℃温純水洗浄引き上げ乾燥を行ない、該両基板を湿度
20%以下に管理された同じデシケーター(電気式)内
に保管し、この保管時間を変化させた両基板に上記同様
のIPA15wt%インクを4μl付与して3秒後の接
触角を測定することでなされた。
【0092】[実施例2]本発明の表面伝導型電子放出
素子を複数個有する電子源基板の製造方法とこの電子源
基板を用いた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12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と基本的に同様のものである。
素子を複数個有する電子源基板の製造方法とこの電子源
基板を用いた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12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と基本的に同様のものである。
【0093】まず絶縁基板として厚さ2.8mmの青板
ガラス基板を用い、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)。
ガラス基板を用い、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)。
【0094】液滴の原料溶液としては、実施例1と同様
の水溶液(インク)で、酢酸パラジウム−エタノール−
アミン錯体のIPA15wt%水溶液を用いた。液滴付
与装置としてはピエゾジェット方式によるインクジェッ
トヘッドを用いた。
の水溶液(インク)で、酢酸パラジウム−エタノール−
アミン錯体のIPA15wt%水溶液を用いた。液滴付
与装置としてはピエゾジェット方式によるインクジェッ
トヘッドを用いた。
【0095】素子電極と配線とが形成された上記の基板
を、純水超音波洗浄および80℃温純水洗浄を行ない、
引き上げ乾燥後実施例1と同様のデシケーター(電気
式)に保管し確実に48時間経過させるため丸二日経過
したものに、液滴を素子電極のギャップ部分へ4回重ね
て付与した。この場合もドット状に液滴を安定に形成す
ることができ、その直径は約90μmであった。この工
程後、電子源基板を350℃の焼成炉で30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、液滴付与後と同じで約9
0μmで、膜厚は150Åであった。素子長は約90μ
m ということになる。
を、純水超音波洗浄および80℃温純水洗浄を行ない、
引き上げ乾燥後実施例1と同様のデシケーター(電気
式)に保管し確実に48時間経過させるため丸二日経過
したものに、液滴を素子電極のギャップ部分へ4回重ね
て付与した。この場合もドット状に液滴を安定に形成す
ることができ、その直径は約90μmであった。この工
程後、電子源基板を350℃の焼成炉で30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、液滴付与後と同じで約9
0μmで、膜厚は150Åであった。素子長は約90μ
m ということになる。
【0096】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、導電性薄膜を通電フォーミ
ングし、電子放出部を形成、これで複数の表面伝導型電
子放出素子を有した梯子型配線による電子源基板が完成
した。
2,3間に電圧を印加して、導電性薄膜を通電フォーミ
ングし、電子放出部を形成、これで複数の表面伝導型電
子放出素子を有した梯子型配線による電子源基板が完成
した。
【0097】この電子源基板にフェースプレート86と
支持枠82とリアプレート81とにより外囲器を形成
し、真空封止を行ない、図9のような梯子型配線による
表示パネルを形成、図11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。
支持枠82とリアプレート81とにより外囲器を形成
し、真空封止を行ない、図9のような梯子型配線による
表示パネルを形成、図11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。
【0098】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の梯子型配線による画像形成装
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。
表面伝導型電子放出素子の梯子型配線による画像形成装
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。
【0099】[実施例3]さらに、本発明の表面伝導型
電子放出素子を複数個有する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と同様であるが、本実施例3の電子源基板
の配線としては、図8に示す単純マトリックス配置によ
る配線を用いた。
電子放出素子を複数個有する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と同様であるが、本実施例3の電子源基板
の配線としては、図8に示す単純マトリックス配置によ
る配線を用いた。
【0100】実施例2と同様に、絶縁基板として厚さ
2.8mmの青板ガラス基板を用い、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5
00μm、電極ギャップ間隔20μmの素子電極2,3
を形成した。この電極にマトリクス状のAg配線を接続
した(不図示)。
2.8mmの青板ガラス基板を用い、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5
00μm、電極ギャップ間隔20μmの素子電極2,3
を形成した。この電極にマトリクス状のAg配線を接続
した(不図示)。
【0101】以下、素子電極のギャップ部分への導電性
薄膜の形成法は、実施例2とほぼ同様で、液滴の原料溶
液としては、実施例1と同様の水溶液(インク)で、酢
酸パラジウム−エタノール−アミン錯体のIPA15w
t%水溶液を用いた。液滴付与装置としてはバブルジェ
ット方式によるインクジェットヘッドを用いた。
薄膜の形成法は、実施例2とほぼ同様で、液滴の原料溶
液としては、実施例1と同様の水溶液(インク)で、酢
酸パラジウム−エタノール−アミン錯体のIPA15w
t%水溶液を用いた。液滴付与装置としてはバブルジェ
ット方式によるインクジェットヘッドを用いた。
【0102】素子電極と配線とが形成された上記の基板
を、純水超音波洗浄および80℃温純水洗浄を行ない、
引き上げ乾燥後実施例1と同様のデシケーター(電気
式)に保管し確実に48時間経過させるため丸二日経過
したものに、液滴を素子電極のギャップ部分へ4回重ね
て直径は約90μmのドット状の液滴を安定に形成し
た。この工程後、電子源基板を350℃の焼成炉で30
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)微粒子からなる膜厚150
Å、素子長約90μmの導電性薄膜が形成された。
を、純水超音波洗浄および80℃温純水洗浄を行ない、
引き上げ乾燥後実施例1と同様のデシケーター(電気
式)に保管し確実に48時間経過させるため丸二日経過
したものに、液滴を素子電極のギャップ部分へ4回重ね
て直径は約90μmのドット状の液滴を安定に形成し
た。この工程後、電子源基板を350℃の焼成炉で30
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)微粒子からなる膜厚150
Å、素子長約90μmの導電性薄膜が形成された。
【0103】実施例2と同様の手順により、液滴付与、
乾燥、焼成を実施後、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、これで複数の表面伝
導型電子放出素子を有したマトリクス配線による電子源
基板が完成した。
乾燥、焼成を実施後、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、これで複数の表面伝
導型電子放出素子を有したマトリクス配線による電子源
基板が完成した。
【0104】この電子源基板にフェースプレート86と
支持枠82とリアプレート81とにより外囲器88を形
成し、真空封止を行ない、図9のようなマトリクス配線
による表示パネルを形成、図11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。
支持枠82とリアプレート81とにより外囲器88を形
成し、真空封止を行ない、図9のようなマトリクス配線
による表示パネルを形成、図11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。
【0105】以上の実施例3で示した方法で作製された
表面伝導型電子放出素子のマトリクス配線による画像形
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。
表面伝導型電子放出素子のマトリクス配線による画像形
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。
【0106】[実施例4]電子放出素子として図4
(a),4(b)に示すタイプの電子放出素子を作成し
た。図13を用いて、本実施例の電子放出素子の作成方
法を述べる。基体1として石英ガラス基体を用い、これ
を有機溶剤により充分に洗浄後、基体面上にPtからな
る素子電極2,3を形成した(図13(a))。素子電
極間隔Lは20μmとし、素子電極長さWを500μ
m、その厚さdを1000Åとした。
(a),4(b)に示すタイプの電子放出素子を作成し
た。図13を用いて、本実施例の電子放出素子の作成方
法を述べる。基体1として石英ガラス基体を用い、これ
を有機溶剤により充分に洗浄後、基体面上にPtからな
る素子電極2,3を形成した(図13(a))。素子電
極間隔Lは20μmとし、素子電極長さWを500μ
m、その厚さdを1000Åとした。
【0107】次に、電極2,3を形成したガラス基板
を、ジメチルジエトキシシランで疎水化処理した。素子
電極を形成した基板を、純水超音波洗浄および80℃温
水洗浄し引き上げ乾燥した後、ジメチルジエトキシシラ
ンの蒸気をガラス板材の被膜形成面に付着させた。具体
的には、ジメチルジエトキシシランの蒸気を飽和させた
容器内に基板を設置し、室温(約22℃)で1時間放置
した後取り出した。引き続き、110℃、10分間の加
熱処理を行なった。この加熱により、ジメチルジエトキ
シシランにおけるSiと、ガラス板材の被膜形成面にお
けるSiとが(Si−O−Si)の形態で結合(シロキ
サン結合)し、ガラス板材の被膜形成面にはアルキルシ
ランが強固に固着する。以上の方法によりガラス表面に
疎水基としてジメチルジエトキシシラン由来のメチル基
を有する撥水性を備えた被膜が形成される。なお、本加
熱処理は短時間で基板とシランカップリング剤の結合を
安定的なものにするために行なっており、液滴とガラス
面の接触角を安定化する効果があるが、常温下でも一日
程度の放置で安定的な結合を形成することが可能であ
る。また、所望の接触角の条件を満たす範囲であれば、
加熱処理を行なわないで液滴の付与工程を行なうことも
可能である。
を、ジメチルジエトキシシランで疎水化処理した。素子
電極を形成した基板を、純水超音波洗浄および80℃温
水洗浄し引き上げ乾燥した後、ジメチルジエトキシシラ
ンの蒸気をガラス板材の被膜形成面に付着させた。具体
的には、ジメチルジエトキシシランの蒸気を飽和させた
容器内に基板を設置し、室温(約22℃)で1時間放置
した後取り出した。引き続き、110℃、10分間の加
熱処理を行なった。この加熱により、ジメチルジエトキ
シシランにおけるSiと、ガラス板材の被膜形成面にお
けるSiとが(Si−O−Si)の形態で結合(シロキ
サン結合)し、ガラス板材の被膜形成面にはアルキルシ
ランが強固に固着する。以上の方法によりガラス表面に
疎水基としてジメチルジエトキシシラン由来のメチル基
を有する撥水性を備えた被膜が形成される。なお、本加
熱処理は短時間で基板とシランカップリング剤の結合を
安定的なものにするために行なっており、液滴とガラス
面の接触角を安定化する効果があるが、常温下でも一日
程度の放置で安定的な結合を形成することが可能であ
る。また、所望の接触角の条件を満たす範囲であれば、
加熱処理を行なわないで液滴の付与工程を行なうことも
可能である。
【0108】この被膜の形成過程では次のような反応が
進行していると考えられる。つまり、図14に示すよう
に、ジメチルジエトキシシランにおける加水分解基であ
るエトキシ基が加水分解されて、ジメチルジエトキシシ
ラン側にシラノール基(−SiOH)が生成する。そし
て、ガラス基板の被膜形成面側のシラノール基との間で
脱水縮合が起き、図15に示すようにジメチルジエトキ
シシランにおけるSiとガラス基板の被膜形成面におけ
るSiとがシロキサン結合する。また、図15に示すよ
うにガラス板材の被膜形成面におけるSiと一方がシラ
ノール結合をし、もう一方は隣接するジメチルジエトキ
シシランのSiとシラノール結合をしていると考えられ
る。
進行していると考えられる。つまり、図14に示すよう
に、ジメチルジエトキシシランにおける加水分解基であ
るエトキシ基が加水分解されて、ジメチルジエトキシシ
ラン側にシラノール基(−SiOH)が生成する。そし
て、ガラス基板の被膜形成面側のシラノール基との間で
脱水縮合が起き、図15に示すようにジメチルジエトキ
シシランにおけるSiとガラス基板の被膜形成面におけ
るSiとがシロキサン結合する。また、図15に示すよ
うにガラス板材の被膜形成面におけるSiと一方がシラ
ノール結合をし、もう一方は隣接するジメチルジエトキ
シシランのSiとシラノール結合をしていると考えられ
る。
【0109】ジメチルジエトキシシランは、加水分解基
を二つ有するシランカップリング剤で、ガラス表面上に
対する付着速度が適度であるため、接触角を20°〜5
0゜の範囲に制御することが比較的容易にできる。
を二つ有するシランカップリング剤で、ガラス表面上に
対する付着速度が適度であるため、接触角を20°〜5
0゜の範囲に制御することが比較的容易にできる。
【0110】また、素子電極表面にはジメチルジエトキ
シシランが加水分解し生成したシラノール基と結合でき
る部位を有さないため、化学結合をつくって付着するも
のは基本的になく、一部ジメチルジエトキシシラン同士
で重合したものが付着する程度で、ガラス表面上と比較
すると素子電極上にはシラン層はあまり形成されないと
考えられる。しかしながら、素子電極上は水による洗浄
等により表面が親水化された場合でも、素子電極表面そ
のものでも、通常は表面の水分が飛ぶと共にごく短時間
のうちに液滴の接触角は20°〜50゜の範囲内の値と
なるため、シランカップリング剤の層が形成されていな
くても実用上ほとんど問題ない。
シシランが加水分解し生成したシラノール基と結合でき
る部位を有さないため、化学結合をつくって付着するも
のは基本的になく、一部ジメチルジエトキシシラン同士
で重合したものが付着する程度で、ガラス表面上と比較
すると素子電極上にはシラン層はあまり形成されないと
考えられる。しかしながら、素子電極上は水による洗浄
等により表面が親水化された場合でも、素子電極表面そ
のものでも、通常は表面の水分が飛ぶと共にごく短時間
のうちに液滴の接触角は20°〜50゜の範囲内の値と
なるため、シランカップリング剤の層が形成されていな
くても実用上ほとんど問題ない。
【0111】次に本実施例では導電性膜形成材料として
ポリビニルアルコールを重量濃度0.05%、2−プロ
パノールを重量濃度15%、エチレングリコールを重量
濃度1%溶解した水溶液に、テトラモノエタノールアミ
ン−パラジウム酢酸(Pd(NH2CH2CH2OH)
4(CH3COO)2)をパラジウム重量濃度が約0.1
5%となるように溶解させた水溶液を用いた。
ポリビニルアルコールを重量濃度0.05%、2−プロ
パノールを重量濃度15%、エチレングリコールを重量
濃度1%溶解した水溶液に、テトラモノエタノールアミ
ン−パラジウム酢酸(Pd(NH2CH2CH2OH)
4(CH3COO)2)をパラジウム重量濃度が約0.1
5%となるように溶解させた水溶液を用いた。
【0112】上記の水溶液(インク)の液滴をバブルジ
ェット方式のインクジェット装置(キヤノン(株)製バ
ブルジェットプリンタヘッドBC−01を使用)によっ
て電極2,3を形成した石英基体の上に電極2,3にま
たがるように付与した(図13(b))。この時、基板
上での液滴の形状は、拡がることはなく、安定性、再現
性とも良好であった。次に350℃で20分間焼成して
導電性薄膜4を形成した(図13(c))。
ェット方式のインクジェット装置(キヤノン(株)製バ
ブルジェットプリンタヘッドBC−01を使用)によっ
て電極2,3を形成した石英基体の上に電極2,3にま
たがるように付与した(図13(b))。この時、基板
上での液滴の形状は、拡がることはなく、安定性、再現
性とも良好であった。次に350℃で20分間焼成して
導電性薄膜4を形成した(図13(c))。
【0113】この時作製した素子数は10素子であり、
それぞれの膜厚を原子間力顕微鏡で測定した結果、平均
15nmであり、10素子間のバラツキは5%であっ
た。また素子電極間の抵抗は平均2.5KΩで、10素
子間のバラツキは±90Ωであった。また、液滴とガラ
ス表面との初期接触角は接触角測定器(協和界面科学、
CA−X)によって測定したところ42°で10素子間
のバラツキは±3°であった。
それぞれの膜厚を原子間力顕微鏡で測定した結果、平均
15nmであり、10素子間のバラツキは5%であっ
た。また素子電極間の抵抗は平均2.5KΩで、10素
子間のバラツキは±90Ωであった。また、液滴とガラ
ス表面との初期接触角は接触角測定器(協和界面科学、
CA−X)によって測定したところ42°で10素子間
のバラツキは±3°であった。
【0114】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、導電性薄膜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13(d))。フォーミング処理の電圧波形を図7
(b)に示す。
間に電圧を印加し、導電性薄膜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13(d))。フォーミング処理の電圧波形を図7
(b)に示す。
【0115】本実施例では電圧波形のパルス幅T1を1
m秒、パルス間隔T2を10m秒とし、三角波の波高値
(フォーミング時のピーク電圧)は漸増させ、フォーミ
ング処理は約1×10-8Torrの真空雰囲気下で行な
った。
m秒、パルス間隔T2を10m秒とし、三角波の波高値
(フォーミング時のピーク電圧)は漸増させ、フォーミ
ング処理は約1×10-8Torrの真空雰囲気下で行な
った。
【0116】以上のようにして作成された素子につい
て、アセトンを約1×10-5Torr導入した雰囲気下
で、約40分間、素子電極間に電圧を印加して活性化処
理を行なった。なお活性化処理は、フォーミング処理と
同じ電圧波形(図7(a))を用い、三角波の波高値
(フォーミング時のピーク電圧)を14Vとして行なっ
た。その後、約1×10-8Torrまで排気を行なっ
た。
て、アセトンを約1×10-5Torr導入した雰囲気下
で、約40分間、素子電極間に電圧を印加して活性化処
理を行なった。なお活性化処理は、フォーミング処理と
同じ電圧波形(図7(a))を用い、三角波の波高値
(フォーミング時のピーク電圧)を14Vとして行なっ
た。その後、約1×10-8Torrまで排気を行なっ
た。
【0117】以上のようにして作成された素子につい
て、その電子放出特性を図16の構成の測定評価装置に
より測定した。本電子放出素子およびアノード電極17
4は真空装置175内に設置されており、その真空装置
には排気ポンプ176および不図示の真空計等の真空装
置に必要な機器が具備されており、所望の真空下で本素
子の測定評価を行な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Hを4m
m、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1×10-8Torrとした。
て、その電子放出特性を図16の構成の測定評価装置に
より測定した。本電子放出素子およびアノード電極17
4は真空装置175内に設置されており、その真空装置
には排気ポンプ176および不図示の真空計等の真空装
置に必要な機器が具備されており、所望の真空下で本素
子の測定評価を行な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Hを4m
m、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1×10-8Torrとした。
【0118】以上のような測定評価装置を用いて、本電
子放出素子の電極2および3の間に素子電圧を印加し、
その時に流れる素子電流Ifおよび放出電流Ieを測定
したところ、図24に示したような電流−電圧特性が得
られた。本素子では、素子電圧7V程度から急激に放出
電流Ieが増加し、素子電圧14Vでは素子電流Ifが
2.0mA、放出電流Ieが3.0μAとなった。
子放出素子の電極2および3の間に素子電圧を印加し、
その時に流れる素子電流Ifおよび放出電流Ieを測定
したところ、図24に示したような電流−電圧特性が得
られた。本素子では、素子電圧7V程度から急激に放出
電流Ieが増加し、素子電圧14Vでは素子電流Ifが
2.0mA、放出電流Ieが3.0μAとなった。
【0119】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。
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。
【0120】[実施例5]ガラス基板の疎水化処理剤と
して、ジメチルジクロロシランを用いた以外は実施例4
とまったく同様にして液滴を付与し、実施例4と同様に
して電子放出素子を作製した。その結果、同じく液滴の
ドット形状は所望の位置以外に拡がることなく安定し、
再現性も良好であり、素子間の膜厚のバラツキも小さか
った。
して、ジメチルジクロロシランを用いた以外は実施例4
とまったく同様にして液滴を付与し、実施例4と同様に
して電子放出素子を作製した。その結果、同じく液滴の
ドット形状は所望の位置以外に拡がることなく安定し、
再現性も良好であり、素子間の膜厚のバラツキも小さか
った。
【0121】[実施例6]16行16列の256個素子
電極とマトリクス状配線とを形成した基板(図8)の各
対向電極に対して、それぞれ実施例4と同様にして液滴
をバブルジェット方式のインクジェット装置(キヤノン
(株)製バブルジェットプリンタヘッドBC−01を使
用)により、疎水化処理した基板に付与し、焼成したの
ち、実施例4と同様にしてフォーミング、活性化処理を
行ない電子源基板とした。この電子源に、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9に示すような画像形成装置を作成した。
電極とマトリクス状配線とを形成した基板(図8)の各
対向電極に対して、それぞれ実施例4と同様にして液滴
をバブルジェット方式のインクジェット装置(キヤノン
(株)製バブルジェットプリンタヘッドBC−01を使
用)により、疎水化処理した基板に付与し、焼成したの
ち、実施例4と同様にしてフォーミング、活性化処理を
行ない電子源基板とした。この電子源に、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9に示すような画像形成装置を作成した。
【0122】このようにして作成された画像形成装置で
は、液滴のドット形状は所望の位置以外に拡がることな
く安定しているため、電子放出特性が均一になり、輝度
むら等の欠陥の少ない良好な画像を再現性良く得ること
ができた。また、導電性膜を形成するためのパターニン
グ等が不要なため、製造工程を簡略化でき、コストを抑
えることができた。
は、液滴のドット形状は所望の位置以外に拡がることな
く安定しているため、電子放出特性が均一になり、輝度
むら等の欠陥の少ない良好な画像を再現性良く得ること
ができた。また、導電性膜を形成するためのパターニン
グ等が不要なため、製造工程を簡略化でき、コストを抑
えることができた。
【0123】[参考例1]素子電極を作製した基板を、
純水超音波洗浄および80℃温水洗浄して引き上げ乾燥
した後、ジメチルジエトキシシランによる処理を行なわ
ず、洗浄後すぐに用いること以外は実施例4と全く同様
にしてインクの液滴を基板上に付与することで10素子
作製した。
純水超音波洗浄および80℃温水洗浄して引き上げ乾燥
した後、ジメチルジエトキシシランによる処理を行なわ
ず、洗浄後すぐに用いること以外は実施例4と全く同様
にしてインクの液滴を基板上に付与することで10素子
作製した。
【0124】上記インクの付与時、所望の位置以外にも
液滴が拡がり焼成後の膜厚を原子間力顕微鏡で測定した
結果、10素子の膜厚を平均すると4nmであり、実施
例4の1/2以下であった。また、10素子の膜厚のバ
ラツキは35%であった。また抵抗値も増加していた。
これらの結果を実施例4の結果と併せて表1に示す。
液滴が拡がり焼成後の膜厚を原子間力顕微鏡で測定した
結果、10素子の膜厚を平均すると4nmであり、実施
例4の1/2以下であった。また、10素子の膜厚のバ
ラツキは35%であった。また抵抗値も増加していた。
これらの結果を実施例4の結果と併せて表1に示す。
【0125】
【表1】 このように基板の被膜形成面を疎水化処理することによ
り、液滴の拡がりを抑制し、液滴と基板の被膜形成面と
の接触角を20°〜50°に制御し、膜厚バラツキの小
さい安定性、再現性の良い導電性膜を作製することがで
きる。
り、液滴の拡がりを抑制し、液滴と基板の被膜形成面と
の接触角を20°〜50°に制御し、膜厚バラツキの小
さい安定性、再現性の良い導電性膜を作製することがで
きる。
【0126】[実施例7]電子放出素子として図4に示
すタイプの電子放出素子を作成した。図13を用いて、
本実施例の電子放出素子の作成方法を述べる。基体1と
して石英ガラス基体を用い、これを有機溶剤により充分
に洗浄後、基体面上にPtからなる素子電極2,3を形
成した(図13(a))。素子電極間隔Lは20μmと
し、素子電極長さWを500μm、その厚さdを100
0Åとした。
すタイプの電子放出素子を作成した。図13を用いて、
本実施例の電子放出素子の作成方法を述べる。基体1と
して石英ガラス基体を用い、これを有機溶剤により充分
に洗浄後、基体面上にPtからなる素子電極2,3を形
成した(図13(a))。素子電極間隔Lは20μmと
し、素子電極長さWを500μm、その厚さdを100
0Åとした。
【0127】次に、電極2,3を形成したガラス基板
を、下記化学式で表わされるトリメチルエトキシシラン
で疎水化処理した。
を、下記化学式で表わされるトリメチルエトキシシラン
で疎水化処理した。
【0128】
【化1】 素子電極を作製した基板を、純水超音波洗浄および80
℃温水洗浄して引き上げ乾燥した後、トリメチルエトキ
シシランの蒸気をガラス板材の被膜形成面に付着させ
た。具体的には、トリメチルエトキシシランの蒸気を飽
和させた容器内に基板を設置し、室温(約22℃)で8
時間放置した後取り出した。引き続き、形成された被膜
の安定性を高めるために110℃、10分間の加熱処理
を行なった。この加熱により、トリメチルエトキシシラ
ンにおけるSiと、ガラス表面におけるSiとが(Si
−O−Si)の形態で結合(シロキサン結合)し、ガラ
ス表面の被膜形成面にはアルキルシランが強固に固着す
る。以上の方法によりガラス表面に疎水基としてトリメ
チルエトキシシラン由来のメチル基を有する撥水性を備
えた被膜が形成される。なお、本加熱処理は短時間で基
板とシランカップリング剤の結合を安定的なものとする
ために行なっており、液滴とガラス面の接触角を安定化
する効果があるが、常温下でも一日程度の放置で安定的
な結合を形成することが可能である。また、所望の接触
角の条件を満たす範囲であれば、加熱処理を行なわない
で液滴の付与工程を行なうことも可能である。
℃温水洗浄して引き上げ乾燥した後、トリメチルエトキ
シシランの蒸気をガラス板材の被膜形成面に付着させ
た。具体的には、トリメチルエトキシシランの蒸気を飽
和させた容器内に基板を設置し、室温(約22℃)で8
時間放置した後取り出した。引き続き、形成された被膜
の安定性を高めるために110℃、10分間の加熱処理
を行なった。この加熱により、トリメチルエトキシシラ
ンにおけるSiと、ガラス表面におけるSiとが(Si
−O−Si)の形態で結合(シロキサン結合)し、ガラ
ス表面の被膜形成面にはアルキルシランが強固に固着す
る。以上の方法によりガラス表面に疎水基としてトリメ
チルエトキシシラン由来のメチル基を有する撥水性を備
えた被膜が形成される。なお、本加熱処理は短時間で基
板とシランカップリング剤の結合を安定的なものとする
ために行なっており、液滴とガラス面の接触角を安定化
する効果があるが、常温下でも一日程度の放置で安定的
な結合を形成することが可能である。また、所望の接触
角の条件を満たす範囲であれば、加熱処理を行なわない
で液滴の付与工程を行なうことも可能である。
【0129】この被膜の形成過程では次のような反応が
進行していると考えられる。つまり、図17に示すよう
に、トリメチルエトキシシランにおける加水分解基であ
るエトキシ基が大気中の水分またはガラスの吸着水によ
って加水分解されて、トリメチルエトキシシラン側にシ
ラノール基(−SiOH)が生成する。そして、ガラス
基板の被膜形成面側のシラノール基との間で脱水縮合が
起き、図18に示すようにトリメチルエトキシシランに
おけるSiとガラス基板の被膜形成面におけるSiとが
シロキサン結合する。一つのみの加水分解基を有するシ
ランカップリング剤であるために、シランカップリング
剤同士で重合した場合は基板と結合するためのシラノー
ル基を失う為、完全な或いは不完全なシラン単層を容易
にガラス表面上に形成し、接触角が高くなりすぎること
もなく、20°〜50゜の範囲に容易に制御することが
できる。また、素子電極表面にはトリメチルエトキシシ
ランが加水分解し生成したシラノール基と結合できる部
位を有さず、さらに一つのみの加水分解基しかもたない
シランカップリング剤であるため、シランカップリング
剤同士が、重合しても3量体以上にはならないため化学
結合を作らないで付着するものはほとんどなく素子電極
上にはシラン層は形成されないと考えられる。しかしな
がら、素子電極上は水による洗浄等により表面が親水化
された場合でも、素子電極表面そのものでも、通常は表
面の水分が飛ぶと共にごく短時間のうちに液滴の接触角
は20°〜50゜の範囲内の値となるため、シランカッ
プリング剤の層が形成されていなくても実用上ほとんど
問題ない。
進行していると考えられる。つまり、図17に示すよう
に、トリメチルエトキシシランにおける加水分解基であ
るエトキシ基が大気中の水分またはガラスの吸着水によ
って加水分解されて、トリメチルエトキシシラン側にシ
ラノール基(−SiOH)が生成する。そして、ガラス
基板の被膜形成面側のシラノール基との間で脱水縮合が
起き、図18に示すようにトリメチルエトキシシランに
おけるSiとガラス基板の被膜形成面におけるSiとが
シロキサン結合する。一つのみの加水分解基を有するシ
ランカップリング剤であるために、シランカップリング
剤同士で重合した場合は基板と結合するためのシラノー
ル基を失う為、完全な或いは不完全なシラン単層を容易
にガラス表面上に形成し、接触角が高くなりすぎること
もなく、20°〜50゜の範囲に容易に制御することが
できる。また、素子電極表面にはトリメチルエトキシシ
ランが加水分解し生成したシラノール基と結合できる部
位を有さず、さらに一つのみの加水分解基しかもたない
シランカップリング剤であるため、シランカップリング
剤同士が、重合しても3量体以上にはならないため化学
結合を作らないで付着するものはほとんどなく素子電極
上にはシラン層は形成されないと考えられる。しかしな
がら、素子電極上は水による洗浄等により表面が親水化
された場合でも、素子電極表面そのものでも、通常は表
面の水分が飛ぶと共にごく短時間のうちに液滴の接触角
は20°〜50゜の範囲内の値となるため、シランカッ
プリング剤の層が形成されていなくても実用上ほとんど
問題ない。
【0130】次に本実施例では導電性薄膜形成材料とし
てポリビニルアルコールを重量濃度0.05%、2−プ
ロパノールを重量濃度15%、エチレングリコールを重
量濃度1%溶解した水溶液に、テトラモノエタノールア
ミン−パラジウム酢酸(Pd(NH2CH2CH2OH)4
(CH3COO)2)をパラジウム重量濃度が約0.15
%となるように溶解させた水溶液を用いた。
てポリビニルアルコールを重量濃度0.05%、2−プ
ロパノールを重量濃度15%、エチレングリコールを重
量濃度1%溶解した水溶液に、テトラモノエタノールア
ミン−パラジウム酢酸(Pd(NH2CH2CH2OH)4
(CH3COO)2)をパラジウム重量濃度が約0.15
%となるように溶解させた水溶液を用いた。
【0131】上記の水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(キヤノン(株)製バブルジェッ
トプリンタヘッドBC−01を使用)によって電極2,
3を形成した石英基体の上に電極2,3にまたがるよう
に4回同個所に付与した(図13(b))。この時、基
板上での液滴の形状は、拡がることはなく、安定性、再
現性とも良好であった。次に350℃で20分間焼成し
て導電性薄膜4を形成した(図13(c))。この時作
成した素子数は10素子であり、それぞれの膜厚を原子
間力顕微鏡で測定した結果、平均15nmであり、10
素子間のバラツキは5%であった。また、ドット径は平
均90μmであり、10素子間のバラツキは3%であっ
た。さらに、素子電極間の抵抗は平均2.6kΩであ
り、10素子間のバラツキは±100Ωであった。ま
た、液滴とガラス表面との初期接触角は接触角測定器
(協和界面科学、CA−X)によって測定したところ4
0°であった。
のインクジェット装置(キヤノン(株)製バブルジェッ
トプリンタヘッドBC−01を使用)によって電極2,
3を形成した石英基体の上に電極2,3にまたがるよう
に4回同個所に付与した(図13(b))。この時、基
板上での液滴の形状は、拡がることはなく、安定性、再
現性とも良好であった。次に350℃で20分間焼成し
て導電性薄膜4を形成した(図13(c))。この時作
成した素子数は10素子であり、それぞれの膜厚を原子
間力顕微鏡で測定した結果、平均15nmであり、10
素子間のバラツキは5%であった。また、ドット径は平
均90μmであり、10素子間のバラツキは3%であっ
た。さらに、素子電極間の抵抗は平均2.6kΩであ
り、10素子間のバラツキは±100Ωであった。ま
た、液滴とガラス表面との初期接触角は接触角測定器
(協和界面科学、CA−X)によって測定したところ4
0°であった。
【0132】以上のようにして作成された素子に実施例
4と同様のフォーミング処理および活性化処理を行なっ
た。以上のようにして作成された素子について、その電
子放出特性を図16の構成の測定評価装置により実施例
4と同じ条件にて測定した。この結果、実施例7の電子
放出特性は、上記同様に作成し、同様の条件にて測定さ
れた10素子の平均値で素子電流Ifが2mA±0.0
5mA、放出電流Ieが3μA±0.05μAであっ
た。
4と同様のフォーミング処理および活性化処理を行なっ
た。以上のようにして作成された素子について、その電
子放出特性を図16の構成の測定評価装置により実施例
4と同じ条件にて測定した。この結果、実施例7の電子
放出特性は、上記同様に作成し、同様の条件にて測定さ
れた10素子の平均値で素子電流Ifが2mA±0.0
5mA、放出電流Ieが3μA±0.05μAであっ
た。
【0133】[参考例2]素子電極を作製した基板を、
純水超音波洗浄および80℃温水洗浄して引き上げ乾燥
した後、トリメチルエトキシシランによる処理を行なわ
ず、洗浄後すぐに用いること以外は実施例7と全く同様
にして素子電極間隔にバブルジェット方式のインクジェ
ット装置(キヤノン(株)製バブルジェットプリンタヘ
ッドBC−01を使用)によって電極2,3を形成した
石英基体の上に電極2、3にまたがるように4回同個所
に付与し10素子作製した。
純水超音波洗浄および80℃温水洗浄して引き上げ乾燥
した後、トリメチルエトキシシランによる処理を行なわ
ず、洗浄後すぐに用いること以外は実施例7と全く同様
にして素子電極間隔にバブルジェット方式のインクジェ
ット装置(キヤノン(株)製バブルジェットプリンタヘ
ッドBC−01を使用)によって電極2,3を形成した
石英基体の上に電極2、3にまたがるように4回同個所
に付与し10素子作製した。
【0134】この時、液滴は素子電極間のガラス表面
で、所望の位置以外にも液滴が拡がった。また、焼成後
の膜厚を原子間力顕微鏡で測定した結果、10素子の膜
厚を平均すると4nmであり、実施例7の1/2以下で
あった。また、10素子の膜厚のバラツキは38%であ
った。さらに素子電極間の抵抗は平均13kΩであり、
10素子間の膜厚のバラツキは±5kΩであった。液滴
とガラス表面との初期接触角は接触角測定器(協和界面
科学、CA−X)によって測定したところ、7°であっ
た。これらの結果を実施例7の結果と併せて表2に示
す。
で、所望の位置以外にも液滴が拡がった。また、焼成後
の膜厚を原子間力顕微鏡で測定した結果、10素子の膜
厚を平均すると4nmであり、実施例7の1/2以下で
あった。また、10素子の膜厚のバラツキは38%であ
った。さらに素子電極間の抵抗は平均13kΩであり、
10素子間の膜厚のバラツキは±5kΩであった。液滴
とガラス表面との初期接触角は接触角測定器(協和界面
科学、CA−X)によって測定したところ、7°であっ
た。これらの結果を実施例7の結果と併せて表2に示
す。
【0135】
【表2】
【0136】このように基板のガラス表面を疎水化処理
することにより、液滴と基板のガラス表面との接触角を
20°〜50°に制御でき、ガラス表面と素子電極との
表面エネルギーの差を縮め液滴の拡がりを抑制し、膜厚
バラツキの小さい安定性、再現性のよい導電性薄膜を作
製することができる。
することにより、液滴と基板のガラス表面との接触角を
20°〜50°に制御でき、ガラス表面と素子電極との
表面エネルギーの差を縮め液滴の拡がりを抑制し、膜厚
バラツキの小さい安定性、再現性のよい導電性薄膜を作
製することができる。
【0137】[実施例8]本実施例では電極2、3を形
成したガラス基板の疎水化処理をトリメチルエトキシシ
ランに代えて、下記化学式で表わされるトリメチルクロ
ロシランで行なったこと以外は実施例7と同様にして図
4の電子放出素子を作製した。その結果、加水分解基が
塩素であるためにより反応性は高く、その疎水化処理は
実施例7よりも短い時間で済んだ。また、液滴のドット
形状は同じく所望の位置以外に拡がることなく安定し、
再現性も良好であり、素子間の膜厚のバラツキ、ドット
径のバラツキも小さかった。
成したガラス基板の疎水化処理をトリメチルエトキシシ
ランに代えて、下記化学式で表わされるトリメチルクロ
ロシランで行なったこと以外は実施例7と同様にして図
4の電子放出素子を作製した。その結果、加水分解基が
塩素であるためにより反応性は高く、その疎水化処理は
実施例7よりも短い時間で済んだ。また、液滴のドット
形状は同じく所望の位置以外に拡がることなく安定し、
再現性も良好であり、素子間の膜厚のバラツキ、ドット
径のバラツキも小さかった。
【0138】
【化2】
【0139】[実施例9]電子放出素子として図4に示
すタイプの電子放出素子を作成した。図13を用いて、
本実施例の電子放出素子の作成方法を述べる。基体1と
して石英ガラス基体を用い、これを有機溶剤により充分
に洗浄後、基体面上にPtからなる素子電極2、3を形
成した。(図13(a))。素子電極間隔Lは20μm
とし、素子電極長さWを500μm、その厚さdを10
00Åとした。
すタイプの電子放出素子を作成した。図13を用いて、
本実施例の電子放出素子の作成方法を述べる。基体1と
して石英ガラス基体を用い、これを有機溶剤により充分
に洗浄後、基体面上にPtからなる素子電極2、3を形
成した。(図13(a))。素子電極間隔Lは20μm
とし、素子電極長さWを500μm、その厚さdを10
00Åとした。
【0140】次に電極2、3を形成したガラス基板を、
下記化学式で表わされる3−アミノプロピルジメチルエ
トキシシランで疎水化処理した。
下記化学式で表わされる3−アミノプロピルジメチルエ
トキシシランで疎水化処理した。
【0141】
【化3】 素子電極を作成した基板を、純水超音波洗浄および80
℃温水洗浄して引き上げ乾燥した後、3−アミノプロピ
ルジメチルエトキシシランの蒸気をガラス板材の被膜形
成面に付着させた。具体的には、3−アミノプロピルジ
メチルエトキシシランの蒸気を飽和させた容器内に基板
を設置し、室温(22℃)で1時間放置した後取り出し
た。引き続き、形成された被膜の安定性を高めるため
に、110℃、10分間の加熱処理を行なった。この加
熱により、3−アミノプロピルジメチルエトキシシラン
におけるSiと、ガラス板材におけるSiと、ガラス板
材の被膜形成面におけるSiとが(Si−O−Si)の
形態で結合(シロキサン結合)し、ガラス表面の被膜形
成面にはアミノアルキルシランが強固に固着して、撥水
性を備えた安定なシラン層が形成される。
℃温水洗浄して引き上げ乾燥した後、3−アミノプロピ
ルジメチルエトキシシランの蒸気をガラス板材の被膜形
成面に付着させた。具体的には、3−アミノプロピルジ
メチルエトキシシランの蒸気を飽和させた容器内に基板
を設置し、室温(22℃)で1時間放置した後取り出し
た。引き続き、形成された被膜の安定性を高めるため
に、110℃、10分間の加熱処理を行なった。この加
熱により、3−アミノプロピルジメチルエトキシシラン
におけるSiと、ガラス板材におけるSiと、ガラス板
材の被膜形成面におけるSiとが(Si−O−Si)の
形態で結合(シロキサン結合)し、ガラス表面の被膜形
成面にはアミノアルキルシランが強固に固着して、撥水
性を備えた安定なシラン層が形成される。
【0142】このシラン層の形成過程では次のような反
応が進行していると考えられる。つまり、図19に示す
ように、3−アミノプロピルジメチルエトキシシランに
おける加水分解基であるエトキシ基が大気中の水分また
は基体の吸着水によって加水分解されて、3−アミノプ
ロピルジメチルエトキシシラン側にシラノール基(−S
iOH)が生成する。そして、ガラス基板側のシラノー
ル基との間で脱水縮合が起き、図20に示すように3−
アミノプロピルジメチルエトキシシランにおけるSiと
ガラス基板の被膜6形成面におけるSiとがシロキサン
結合する。
応が進行していると考えられる。つまり、図19に示す
ように、3−アミノプロピルジメチルエトキシシランに
おける加水分解基であるエトキシ基が大気中の水分また
は基体の吸着水によって加水分解されて、3−アミノプ
ロピルジメチルエトキシシラン側にシラノール基(−S
iOH)が生成する。そして、ガラス基板側のシラノー
ル基との間で脱水縮合が起き、図20に示すように3−
アミノプロピルジメチルエトキシシランにおけるSiと
ガラス基板の被膜6形成面におけるSiとがシロキサン
結合する。
【0143】次に本実施例では導電性薄膜形成材料とし
てポリビニルアルコールを重量濃度0.05%、2−プ
ロパノールを重量濃度15%、エチレングリコールを重
量濃度1%溶解した水溶液に、テトラモノエタノールア
ミン−パラジウム酢酸(Pd(NH2CH2CH2OH)4
(CH3COO)2 )をパラジウム重量濃度が約0.1
5%となるように溶解させた水溶液インクを用いた。
てポリビニルアルコールを重量濃度0.05%、2−プ
ロパノールを重量濃度15%、エチレングリコールを重
量濃度1%溶解した水溶液に、テトラモノエタノールア
ミン−パラジウム酢酸(Pd(NH2CH2CH2OH)4
(CH3COO)2 )をパラジウム重量濃度が約0.1
5%となるように溶解させた水溶液インクを用いた。
【0144】上記の水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(キヤノン(株)製バブルジェッ
トプリンタヘッドBC−01を使用)によって電極2、
3を形成した石英基体の上に電極2、3にまたがるよう
に4回同個所に付与した(図13(b))。
のインクジェット装置(キヤノン(株)製バブルジェッ
トプリンタヘッドBC−01を使用)によって電極2、
3を形成した石英基体の上に電極2、3にまたがるよう
に4回同個所に付与した(図13(b))。
【0145】この時、基板上での液滴の形状は、拡がる
ことはなく、安定性、再現性とも良好であった。次に3
50℃で20分間焼成して導電性薄膜4を形成した(図
13(c))。この時作製した素子数は10素子であ
り、それぞれの膜厚を原子間力顕微鏡で測定した結果、
平均15nmであり、10素子間のバラツキは5%であ
った。また、液滴とガラス表面との初期接触角は接触角
測定器(協和界面科学、CA−X)によって測定したと
ころ、38°であった。
ことはなく、安定性、再現性とも良好であった。次に3
50℃で20分間焼成して導電性薄膜4を形成した(図
13(c))。この時作製した素子数は10素子であ
り、それぞれの膜厚を原子間力顕微鏡で測定した結果、
平均15nmであり、10素子間のバラツキは5%であ
った。また、液滴とガラス表面との初期接触角は接触角
測定器(協和界面科学、CA−X)によって測定したと
ころ、38°であった。
【0146】以上のようにして作成された素子に実施例
4と同様のフォーミング処理および活性化処理を行なっ
た。以上のように作成された電子放出素子について、そ
の電子放出特性を図16に示された評価装置により実施
例4と同じ条件にて測定した。この結果、実施例1の電
子放出特性は、作成した10素子の平均値で、素子電流
Ifが2mA±0.04mA、放出電流Ieが3μA±
0.04μAであった。
4と同様のフォーミング処理および活性化処理を行なっ
た。以上のように作成された電子放出素子について、そ
の電子放出特性を図16に示された評価装置により実施
例4と同じ条件にて測定した。この結果、実施例1の電
子放出特性は、作成した10素子の平均値で、素子電流
Ifが2mA±0.04mA、放出電流Ieが3μA±
0.04μAであった。
【0147】[参考例3]素子電極を作製した基板を、
純水超音波洗浄および80℃温水洗浄して引き上げ乾燥
した後、3−アミノプロピルジメチルエトキシシランに
よる処理を行なわず、洗浄後すぐに用いること以外は実
施例9と全く同様にして素子電極間にバブルジェット方
式のインクジェット装置(キヤノン(株)製バブルジェ
ットプリンタヘッドBC−01を使用)によって電極
2、3を形成した石英基体の上に電極2、3にまたがる
ように実施例9と同様のインクを4回同個所に付与し、
以降の工程は実施例9と同様に行ない10素子作製し
た。
純水超音波洗浄および80℃温水洗浄して引き上げ乾燥
した後、3−アミノプロピルジメチルエトキシシランに
よる処理を行なわず、洗浄後すぐに用いること以外は実
施例9と全く同様にして素子電極間にバブルジェット方
式のインクジェット装置(キヤノン(株)製バブルジェ
ットプリンタヘッドBC−01を使用)によって電極
2、3を形成した石英基体の上に電極2、3にまたがる
ように実施例9と同様のインクを4回同個所に付与し、
以降の工程は実施例9と同様に行ない10素子作製し
た。
【0148】上記インクの付与時に、その液滴は素子電
極間のガラス表面で、所望の位置以外にも液滴が拡がっ
た。また、焼成後の膜厚を原子間力顕微鏡で測定した結
果、10素子の膜厚を平均すると4nmであり、実施例
9の1/2以下であった。また、10素子間の膜厚のバ
ラツキは30%であった。さらに、素子電極間の抵抗は
平均16kΩであり、10素子間のバラツキは±7kΩ
であった。液滴とガラス表面との初期接触角は接触角測
定器(協和界面科学、CA−X)によって測定したとこ
ろ、5°であった。これらの結果を実施例9の結果と併
せて表3に示す。
極間のガラス表面で、所望の位置以外にも液滴が拡がっ
た。また、焼成後の膜厚を原子間力顕微鏡で測定した結
果、10素子の膜厚を平均すると4nmであり、実施例
9の1/2以下であった。また、10素子間の膜厚のバ
ラツキは30%であった。さらに、素子電極間の抵抗は
平均16kΩであり、10素子間のバラツキは±7kΩ
であった。液滴とガラス表面との初期接触角は接触角測
定器(協和界面科学、CA−X)によって測定したとこ
ろ、5°であった。これらの結果を実施例9の結果と併
せて表3に示す。
【0149】
【表3】
【0150】このように基板を疎水化処理することによ
り、液滴の接触する面と液滴との接触角を20°〜50
°に制御でき、液滴の拡がりを抑制し、膜厚、抵抗のバ
ラツキの小さい安定性、再現性の良い導電性薄膜を作製
することができる。また、本実施例の導電性薄膜を構成
する主たる金属はパラジウムであり、シラン層内に存在
する電子供与性官能基であるアミノ基と導電性薄膜中の
パラジウムとの相互作用により参考例に比べ密着性の高
い導電性薄膜が形成される。
り、液滴の接触する面と液滴との接触角を20°〜50
°に制御でき、液滴の拡がりを抑制し、膜厚、抵抗のバ
ラツキの小さい安定性、再現性の良い導電性薄膜を作製
することができる。また、本実施例の導電性薄膜を構成
する主たる金属はパラジウムであり、シラン層内に存在
する電子供与性官能基であるアミノ基と導電性薄膜中の
パラジウムとの相互作用により参考例に比べ密着性の高
い導電性薄膜が形成される。
【0151】さらに、電気的な耐熱温度が高まると考え
られる。なぜなら、シラン層内に存在する電子供与性官
能基であるアミノ基と導電性薄膜中のパラジウムとの相
互作用により、導電性薄膜の疑集と思われる現象によっ
て急激に電気抵抗値が高くなることが抑制されると考え
られるからである。なお、「電気的な耐熱温度」とは、
導電性薄膜の疑集が進行し導通がとれなくなる温度を指
す。
られる。なぜなら、シラン層内に存在する電子供与性官
能基であるアミノ基と導電性薄膜中のパラジウムとの相
互作用により、導電性薄膜の疑集と思われる現象によっ
て急激に電気抵抗値が高くなることが抑制されると考え
られるからである。なお、「電気的な耐熱温度」とは、
導電性薄膜の疑集が進行し導通がとれなくなる温度を指
す。
【0152】[実施例10]本実施例では、電極2、3
を形成したガラス基板の疎水化処理を、下記化学式で表
わされるエトキシジメチルビニルシランで行なったこと
以外は実施例9と同様にして図4の電子放出素子を作製
した。液滴のドット形状は同じく所望の位置以外に拡が
ることなく安定し、再現性も良好であり、素子間の膜厚
のバラツキ、抵抗のバラツキも小さかった。
を形成したガラス基板の疎水化処理を、下記化学式で表
わされるエトキシジメチルビニルシランで行なったこと
以外は実施例9と同様にして図4の電子放出素子を作製
した。液滴のドット形状は同じく所望の位置以外に拡が
ることなく安定し、再現性も良好であり、素子間の膜厚
のバラツキ、抵抗のバラツキも小さかった。
【0153】
【化4】
【0154】[実施例11]本実施例の電子放出素子の
構成は図4の電子放出素子と同様である。以下、本実施
例の製造方法について図13を用いて説明する。 工程−1 清浄化した青板ガラス基板1上に、素子電極のパターン
をホトレジスト形成し、真空蒸着法により厚さ500Å
のPtを堆積した。ホトレジストパターンを有機溶剤で
溶解し、堆積膜をリフトオフし、素子電極間隔Lは20
ミクロンとした素子電極2、3を形成した(図13
(a))。さらに純水で浄水した。
構成は図4の電子放出素子と同様である。以下、本実施
例の製造方法について図13を用いて説明する。 工程−1 清浄化した青板ガラス基板1上に、素子電極のパターン
をホトレジスト形成し、真空蒸着法により厚さ500Å
のPtを堆積した。ホトレジストパターンを有機溶剤で
溶解し、堆積膜をリフトオフし、素子電極間隔Lは20
ミクロンとした素子電極2、3を形成した(図13
(a))。さらに純水で浄水した。
【0155】工程−2 素子電極2、3を形成した基板1を温水洗浄した後、有
機金属含有水溶液の液滴を基板に適量付与し、接触角計
で接触角を測定した。
機金属含有水溶液の液滴を基板に適量付与し、接触角計
で接触角を測定した。
【0156】工程−3 工程−2で作成した基板を、チャンバーに設置し、チャ
ンバー内を大気圧下、窒素によって置換した後、有機物
ガスを導入し放置した。有機物は、Di−2−ethy
lhexyl phthalteを113〜122℃で
精製し低沸点物質および高沸点物質を除いたものを該チ
ャンバーに設けられたアンプルにいれ、これを100℃
で加熱し、その飽和蒸気圧である2×10-8Torrを
該チャンバー内に導入した。10分後、有機物ガスの導
入を停止し、窒素ガスで置換し、放置した。有機物導入
中および有機物の導入をやめ、窒素置換以降、工程−2
と同様に、適宜基板1を取り出し、接触角を測定した。
ンバー内を大気圧下、窒素によって置換した後、有機物
ガスを導入し放置した。有機物は、Di−2−ethy
lhexyl phthalteを113〜122℃で
精製し低沸点物質および高沸点物質を除いたものを該チ
ャンバーに設けられたアンプルにいれ、これを100℃
で加熱し、その飽和蒸気圧である2×10-8Torrを
該チャンバー内に導入した。10分後、有機物ガスの導
入を停止し、窒素ガスで置換し、放置した。有機物導入
中および有機物の導入をやめ、窒素置換以降、工程−2
と同様に、適宜基板1を取り出し、接触角を測定した。
【0157】工程−4 Pd有機金属化合物の水溶液(Pd0.15wt%、I
PA15wt%、エチレングリコール1wt%、ポリビ
ニルアルコール(PVA)0.05wt%の水溶液)の
液滴をバブルジェット法と呼ばれるインクジェット法に
よって、工程−1で形成した素子電極および素子電極間
に4回塗布した(図13(b))。 工程−5 工程−4で作成した試料を350℃で大気中で焼成し
た。こうして焼成されたPdOからなる微粒子構造の導
電性薄膜4を作成した。以上の工程により基板1上に、
素子電極2,3、導電性薄膜4等を形成した(図13
(c))。以上の素子を10素子作成し、工程2、3で
の接触角の測定、工程5での導電性薄膜の抵抗の測定を
行なった結果を表4に示す。
PA15wt%、エチレングリコール1wt%、ポリビ
ニルアルコール(PVA)0.05wt%の水溶液)の
液滴をバブルジェット法と呼ばれるインクジェット法に
よって、工程−1で形成した素子電極および素子電極間
に4回塗布した(図13(b))。 工程−5 工程−4で作成した試料を350℃で大気中で焼成し
た。こうして焼成されたPdOからなる微粒子構造の導
電性薄膜4を作成した。以上の工程により基板1上に、
素子電極2,3、導電性薄膜4等を形成した(図13
(c))。以上の素子を10素子作成し、工程2、3で
の接触角の測定、工程5での導電性薄膜の抵抗の測定を
行なった結果を表4に示す。
【0158】[参考例4]実施例11と工程1、工程2
を同様に行ない、工程3においては、工程2で作成した
基板を、シリカゲルを乾燥剤としたデシケーター中で、
数日、放置した。工程−2と同様に4時間ごとに接触角
を測定した。また工程4以降は実施例11と同様に行な
った。以上の素子を10素子作成した。
を同様に行ない、工程3においては、工程2で作成した
基板を、シリカゲルを乾燥剤としたデシケーター中で、
数日、放置した。工程−2と同様に4時間ごとに接触角
を測定した。また工程4以降は実施例11と同様に行な
った。以上の素子を10素子作成した。
【0159】[参考例5]実施例11の工程3を省略
し、それ以外は実施例11と同様に行なった。以上の素
子を10素子作成した。以上の結果を表4に示す。
し、それ以外は実施例11と同様に行なった。以上の素
子を10素子作成した。以上の結果を表4に示す。
【0160】
【表4】
【0161】以上の結果から以下のことが示された。工
程−2においては濡性が高く親水面が形成されている。
工程−3においては、実施例11、参考例4のいずれも
撥水面を有機物雰囲気下での放置時間とともに形成し飽
和傾向であるが、実施例11は、数分レベルで接触角が
飽和に達するのに対し、参考例4は、接触角の飽和時間
として24時間以上を要する。実施例11、参考例4の
接触角のばらつきは小さいが、参考例5はばらつきが大
きいことがわかる。これは、形態観察によれば、実施例
11、参考例4が、均一性の高い円形の導電性膜の形態
であるが、一方、参考例5は、種々の形態であり工程3
を行なわなかったため濡性が高いことによると思われ
る。
程−2においては濡性が高く親水面が形成されている。
工程−3においては、実施例11、参考例4のいずれも
撥水面を有機物雰囲気下での放置時間とともに形成し飽
和傾向であるが、実施例11は、数分レベルで接触角が
飽和に達するのに対し、参考例4は、接触角の飽和時間
として24時間以上を要する。実施例11、参考例4の
接触角のばらつきは小さいが、参考例5はばらつきが大
きいことがわかる。これは、形態観察によれば、実施例
11、参考例4が、均一性の高い円形の導電性膜の形態
であるが、一方、参考例5は、種々の形態であり工程3
を行なわなかったため濡性が高いことによると思われ
る。
【0162】以上の様に、基板を温水洗浄することで親
水面が形成され、基板の表面エネルギーの調整工程で
は、表面エネルギーのばらつきが減少し、有機金属含有
水溶液のインクジェット法で液滴として付与した際の形
状が安定した結果、導電性薄膜の抵抗値もばらつきの少
ないものとなったと考えられる。また、参考例4におい
ては、微量に存在する有機物が本実施例と同様に長時間
をかけて付着し、撥水面を形成したと考えられる。
水面が形成され、基板の表面エネルギーの調整工程で
は、表面エネルギーのばらつきが減少し、有機金属含有
水溶液のインクジェット法で液滴として付与した際の形
状が安定した結果、導電性薄膜の抵抗値もばらつきの少
ないものとなったと考えられる。また、参考例4におい
ては、微量に存在する有機物が本実施例と同様に長時間
をかけて付着し、撥水面を形成したと考えられる。
【0163】以上の素子に、実施例4と同様のフォーミ
ング処理および活性化処理を行なった。
ング処理および活性化処理を行なった。
【0164】以上のように、作成された電子放出素子に
ついて、その電子放出特性を図16の評価装置により、
実施例4と同じ条件にて測定した。
ついて、その電子放出特性を図16の評価装置により、
実施例4と同じ条件にて測定した。
【0165】実施例11の電子放出素子の特性は、10
素子の平均値で、素子電流がIfが2.0mA±0.0
3mA、放出電流Ieが3.0μA±0.03μAであ
った。一方、参考例4に対応した素子は、実施例11と
同様にばらつきの少ないものであった。他方、参考例5
の電子放出素子の特性は、10素子の平均値で、素子電
流Ifが0.29mA±0.2mA、放出電流Ieが
0.7μA±0.05μAであった。この結果、実施例
11、参考例4の電子放出特性は参考例5に比べ、ばら
つきが少なく、良好な特性であることがわかった。以上
の様に、基板の表面エネルギーの調整工程を有機物のガ
ス雰囲気下で行なうことで、導電性膜の形態が制御され
た結果、電子放出素子の特性のばらつきの低下にも寄与
することがわかった。
素子の平均値で、素子電流がIfが2.0mA±0.0
3mA、放出電流Ieが3.0μA±0.03μAであ
った。一方、参考例4に対応した素子は、実施例11と
同様にばらつきの少ないものであった。他方、参考例5
の電子放出素子の特性は、10素子の平均値で、素子電
流Ifが0.29mA±0.2mA、放出電流Ieが
0.7μA±0.05μAであった。この結果、実施例
11、参考例4の電子放出特性は参考例5に比べ、ばら
つきが少なく、良好な特性であることがわかった。以上
の様に、基板の表面エネルギーの調整工程を有機物のガ
ス雰囲気下で行なうことで、導電性膜の形態が制御され
た結果、電子放出素子の特性のばらつきの低下にも寄与
することがわかった。
【0166】[実施例12]本実施例は図21の電子放
出素子の作成方法に関するもので、基板の表面エネルギ
ーを調整後、基板が長期大気中で放置された際、接触角
が好適な接触角20°〜50°よりずれを発生した場合
の基板の再処理の実施例である。以下順を追って説明す
る。なお、実施例11と同様に、以下の工程により10
素子を作成した。
出素子の作成方法に関するもので、基板の表面エネルギ
ーを調整後、基板が長期大気中で放置された際、接触角
が好適な接触角20°〜50°よりずれを発生した場合
の基板の再処理の実施例である。以下順を追って説明す
る。なお、実施例11と同様に、以下の工程により10
素子を作成した。
【0167】工程−1 清浄化した青板ガラス1上に厚さ0.2ミクロンの酸化
チタン6をスパッタ法で形成した基板1上に、素子電極
のパターンをホトレジスト形成し、真空蒸着法により厚
さ500ÅのPtを堆積した。ホトレジストパターンを
有機溶剤で溶解し、堆積膜をリフトオフし、素子電極間
隔Lは30ミクロンとした素子電極2、3を形成した。
チタン6をスパッタ法で形成した基板1上に、素子電極
のパターンをホトレジスト形成し、真空蒸着法により厚
さ500ÅのPtを堆積した。ホトレジストパターンを
有機溶剤で溶解し、堆積膜をリフトオフし、素子電極間
隔Lは30ミクロンとした素子電極2、3を形成した。
【0168】工程−2 更に、純水で洗浄した後、素子電極2、3を形成した基
板1にハロゲンランプで紫外光を5分間照射した後、有
機金属含有水溶液の液滴を基板に適量付与し、接触角計
で接触角を測定した。
板1にハロゲンランプで紫外光を5分間照射した後、有
機金属含有水溶液の液滴を基板に適量付与し、接触角計
で接触角を測定した。
【0169】工程−3 工程−2で作成した基板をチャンバーに設置し、チャン
バー内を真空排気後、実施例11と同様に、Di−2−
ethylhexyl phthalteの精製物を該
チャンバーに設けられたアンプルにいれ、これを100
℃で加熱し、その飽和蒸気圧である2×10-8Torr
を該チャンバー内に導入した。10分後、有機物ガスの
導入を停止し、排気後、基板を大気中に取り出し、70
日間大気中に放置した。工程−2と同様に、接触角を測
定した。接触角は45°±8°であった。10素子の中
で、接触角が20°〜50°の範囲外の素子が存在した
ため、上記工程2および工程3の有機物ガスへの暴露を
再び行ない、以後下記工程を行なった。
バー内を真空排気後、実施例11と同様に、Di−2−
ethylhexyl phthalteの精製物を該
チャンバーに設けられたアンプルにいれ、これを100
℃で加熱し、その飽和蒸気圧である2×10-8Torr
を該チャンバー内に導入した。10分後、有機物ガスの
導入を停止し、排気後、基板を大気中に取り出し、70
日間大気中に放置した。工程−2と同様に、接触角を測
定した。接触角は45°±8°であった。10素子の中
で、接触角が20°〜50°の範囲外の素子が存在した
ため、上記工程2および工程3の有機物ガスへの暴露を
再び行ない、以後下記工程を行なった。
【0170】工程−4 Pd有機金属化合物の水溶液(Pd0.15wt%,I
PA15wt%、エチレングリコール1wt%,ポリビ
ニルアルコール(PVA)0.05wt%の水溶液の液
滴をバブルジェット法と呼ばれるインクジェット法によ
って、素子電極および素子電極間に4回塗布した。
PA15wt%、エチレングリコール1wt%,ポリビ
ニルアルコール(PVA)0.05wt%の水溶液の液
滴をバブルジェット法と呼ばれるインクジェット法によ
って、素子電極および素子電極間に4回塗布した。
【0171】工程−5 工程−4で作成した試料を、350℃で大気中で焼成し
た。こうして形成されたPdOからなる微粒子構造の導
電性薄膜を形成した。以上の工程により基板1上に、素
子電極2、3、導電性薄膜4等を形成した。以後、実施
例4と同様のフォーミング処理および活性化処理を行な
った。以上のように作成された電子放出素子について、
その電子放出特性を図16の評価装置により、実施例4
と同じ条件にて測定した。
た。こうして形成されたPdOからなる微粒子構造の導
電性薄膜を形成した。以上の工程により基板1上に、素
子電極2、3、導電性薄膜4等を形成した。以後、実施
例4と同様のフォーミング処理および活性化処理を行な
った。以上のように作成された電子放出素子について、
その電子放出特性を図16の評価装置により、実施例4
と同じ条件にて測定した。
【0172】以下の表5に結果を示す。表5に示される
様に、実施例12は、基板の接触角が大幅に適正値より
ずれたのにもかかわらず、工程−2、3を繰り返すこと
で、実施例11と同様の結果が得られた。以上により、
基板の表面エネルギーが、有機金属含有水溶液を付与す
る工程前でなんらかの原因で、基準値より工程許容値を
越えた場合、光を照射して基体の表面エネルギーを低下
し初期化する工程、前記基体の表面エネルギーを調整す
る工程を繰り返し行ない、以降の製造工程を行なうこと
で、均一性が高く、良好な電子放出特性の電子放出素子
が得られるため、部止りが高く安価な電子放出素子が製
造できる。
様に、実施例12は、基板の接触角が大幅に適正値より
ずれたのにもかかわらず、工程−2、3を繰り返すこと
で、実施例11と同様の結果が得られた。以上により、
基板の表面エネルギーが、有機金属含有水溶液を付与す
る工程前でなんらかの原因で、基準値より工程許容値を
越えた場合、光を照射して基体の表面エネルギーを低下
し初期化する工程、前記基体の表面エネルギーを調整す
る工程を繰り返し行ない、以降の製造工程を行なうこと
で、均一性が高く、良好な電子放出特性の電子放出素子
が得られるため、部止りが高く安価な電子放出素子が製
造できる。
【0173】
【表5】
【0174】[実施例13]本実施例の電子放出素子の
構成は、図21の電子放出素子と同様である。
構成は、図21の電子放出素子と同様である。
【0175】以下、本実施例の製造方法について説明す
る。
る。
【0176】工程−a 清浄化した青板ガラス1上に厚さ200Åの酸化チタン
6をスパッタ法で形成した基板1上に、素子電極のパタ
ーンをホトレジスト(RD−2000N,日立化成社
製)形成し、真空蒸着法により厚さ500ÅのPtを堆
積した。ホトレジストパターンを有機溶剤で溶解し、堆
積膜をリフトオフし、素子電極間隔Lは20ミクロンと
した素子電極2、3を形成した。
6をスパッタ法で形成した基板1上に、素子電極のパタ
ーンをホトレジスト(RD−2000N,日立化成社
製)形成し、真空蒸着法により厚さ500ÅのPtを堆
積した。ホトレジストパターンを有機溶剤で溶解し、堆
積膜をリフトオフし、素子電極間隔Lは20ミクロンと
した素子電極2、3を形成した。
【0177】工程−b 素子電極2、3を形成した基板1を純水で洗浄した後、
ハロゲンランプで紫外光を5分間照射した後、有機金属
含有水溶液の液滴を基板隅の4点に適量付与し、接触角
計で接触角を測定した。
ハロゲンランプで紫外光を5分間照射した後、有機金属
含有水溶液の液滴を基板隅の4点に適量付与し、接触角
計で接触角を測定した。
【0178】工程−c 工程−bで作成した基板をシリカゲルを乾燥剤としたデ
シケータ中で、数日、放置した。工程−bと同様に、8
時間ごとに接触角を測定した。
シケータ中で、数日、放置した。工程−bと同様に、8
時間ごとに接触角を測定した。
【0179】工程−d 酸化パラジウム−モノエタノールアミン(Pd0.15
wt%)、イソプロピルアルコール15wt%、エチレ
ングリコール1wt%、ポリビニルアルコール0.05
wt%の水溶液の液滴をバブルジェット法と呼ばれるイ
ンクジェット法によって、上記工程−cの基板の素子電
極および素子電極間に4回塗布した。
wt%)、イソプロピルアルコール15wt%、エチレ
ングリコール1wt%、ポリビニルアルコール0.05
wt%の水溶液の液滴をバブルジェット法と呼ばれるイ
ンクジェット法によって、上記工程−cの基板の素子電
極および素子電極間に4回塗布した。
【0180】工程−e 工程−dで作成した試料を、350℃で大気中で焼成し
た。こうして形成されたPdOからなる微粒子構造の導
電性薄膜を形成した。以上の工程により基板1上に、素
子電極2、3、導電性薄膜4等を形成した。以上の工程
にて10個の素子を作成した。
た。こうして形成されたPdOからなる微粒子構造の導
電性薄膜を形成した。以上の工程により基板1上に、素
子電極2、3、導電性薄膜4等を形成した。以上の工程
にて10個の素子を作成した。
【0181】[参考例6]工程−bの紫外光照射は行な
わず、他の工程は、実施例13と同様の工程で電子放出
素子の導電性薄膜を形成した。工程−bでは、接触角の
測定のみは行なった。以上の素子を10素子作成した。
わず、他の工程は、実施例13と同様の工程で電子放出
素子の導電性薄膜を形成した。工程−bでは、接触角の
測定のみは行なった。以上の素子を10素子作成した。
【0182】[参考例7]工程−aの一部の変更と工程
−bを行なった以外は実施例13と同様の工程で電子放
出素子の導電性薄膜を形成した。工程−aにおいては、
清浄化した青板ガラス1上に酸化チタンにかわって、厚
さ0.5ミクロンのSiOx をスパッタ法で形成した以
外は、同様に行なった。以上の10素子を作成した。実
施例13、参考例6、7の工程途中の接触角、抵抗等の
測定結果を表6に示す。なお、表の結果は、いずれも1
0素子の平均値である。
−bを行なった以外は実施例13と同様の工程で電子放
出素子の導電性薄膜を形成した。工程−aにおいては、
清浄化した青板ガラス1上に酸化チタンにかわって、厚
さ0.5ミクロンのSiOx をスパッタ法で形成した以
外は、同様に行なった。以上の10素子を作成した。実
施例13、参考例6、7の工程途中の接触角、抵抗等の
測定結果を表6に示す。なお、表の結果は、いずれも1
0素子の平均値である。
【0183】
【表6】
【0184】表6より以下のことが示された。工程−b
においては、実施例13では、酸化チタン層の表面は、
ハロゲンを光源とする光の照射で、濡性が高く接触角の
測定が不可である親水面が形成されている。一方、参考
例6、7では、親水面であるが、ばらつきのある表面エ
ネルギーである。工程−cにおいては、いずれも撥水面
を放置時間とともに形成し飽和傾向であるが、実施例1
3の接触角のばらつきは小さいのに対し、参考例6、7
ともばらつきがやや大きいことがわかる。これは基板の
表面エネルギーの初期化する工程に依存していると推定
される。工程−eにおいては、抵抗値のばらつきが、実
施例13は小さいが、参考例6、7はばらつきが大きい
様であった。これもまた、基板の表面エネルギーの初期
化する工程に依存して、インクジェット法で付与された
液滴の安定性が影響され、形状のばらつきに対応してい
ると推定される。
においては、実施例13では、酸化チタン層の表面は、
ハロゲンを光源とする光の照射で、濡性が高く接触角の
測定が不可である親水面が形成されている。一方、参考
例6、7では、親水面であるが、ばらつきのある表面エ
ネルギーである。工程−cにおいては、いずれも撥水面
を放置時間とともに形成し飽和傾向であるが、実施例1
3の接触角のばらつきは小さいのに対し、参考例6、7
ともばらつきがやや大きいことがわかる。これは基板の
表面エネルギーの初期化する工程に依存していると推定
される。工程−eにおいては、抵抗値のばらつきが、実
施例13は小さいが、参考例6、7はばらつきが大きい
様であった。これもまた、基板の表面エネルギーの初期
化する工程に依存して、インクジェット法で付与された
液滴の安定性が影響され、形状のばらつきに対応してい
ると推定される。
【0185】以上の様に、酸化チタン層を基板に積層
し、光照射することで、親水面が形成され、基板の表面
エネルギーが初期化されることで、表面エネルギーの調
整工程での表面エネルギーのばらつきが減少し、有機金
属含有水溶液のインクジェット法で液滴として付与した
際の形状が安定した結果、導電性薄膜の抵抗値もばらつ
きの少ないものとなったと考えられる。
し、光照射することで、親水面が形成され、基板の表面
エネルギーが初期化されることで、表面エネルギーの調
整工程での表面エネルギーのばらつきが減少し、有機金
属含有水溶液のインクジェット法で液滴として付与した
際の形状が安定した結果、導電性薄膜の抵抗値もばらつ
きの少ないものとなったと考えられる。
【0186】以後、実施例4と同様のフォーミング処理
および活性化処理を行なった。以上のように作成された
電子放出素子について、その電子放出特性を図16の評
価装置により、実施例4と同じ条件にて測定した。
および活性化処理を行なった。以上のように作成された
電子放出素子について、その電子放出特性を図16の評
価装置により、実施例4と同じ条件にて測定した。
【0187】実施例13の電子放出素子の特性は、10
素子の平均値で、素子電流Ifが2mA±0.04m
A、放出電流Ieが3μA±0.05μAであった。一
方、参考例7の電子放出素子の特性は、10素子の平均
値で、素子電流Ifが1.8mA±0.1mA、放出電
流Ieが2.7μA±0.09μAであった。また、素
子電流If、放出電流Ieとも、素子電圧に対して、非
線形特性を示し、明確な閾値を有していた。
素子の平均値で、素子電流Ifが2mA±0.04m
A、放出電流Ieが3μA±0.05μAであった。一
方、参考例7の電子放出素子の特性は、10素子の平均
値で、素子電流Ifが1.8mA±0.1mA、放出電
流Ieが2.7μA±0.09μAであった。また、素
子電流If、放出電流Ieとも、素子電圧に対して、非
線形特性を示し、明確な閾値を有していた。
【0188】この結果、実施例13の電子放出特性は、
参考例7に比べ、ばらつきが少なく、良好な特性である
ことがわかった。また、一定時間駆動後、電子放出特性
の測定を行なったところ、実施例13は、参考例7に比
べ、素子電流If、放出電流Ieとも減少が少なかっ
た。
参考例7に比べ、ばらつきが少なく、良好な特性である
ことがわかった。また、一定時間駆動後、電子放出特性
の測定を行なったところ、実施例13は、参考例7に比
べ、素子電流If、放出電流Ieとも減少が少なかっ
た。
【0189】以上の様に、基板の表面エネルギーの初期
化工程を行なうことで、電子放出素子の特性のばらつき
の低下にも寄与することがわかった。駆動時の安定性に
ついては、酸化チタン層を基板に積層したので、導電性
薄膜と基板の密着性が増加した結果と考えられる。
化工程を行なうことで、電子放出素子の特性のばらつき
の低下にも寄与することがわかった。駆動時の安定性に
ついては、酸化チタン層を基板に積層したので、導電性
薄膜と基板の密着性が増加した結果と考えられる。
【0190】[実施例14]本実施例は、実施例13の
工程−cで基板を長期大気中で放置し、接触角が、好適
な接触角20°〜50°よりずれを発生した場合の基板
の再処理の実施例である。以下順を追って説明する。実
施例13の工程−a、b、cをおこなった基板を作成
し、70日間大気中に放置した。その後、実施例13と
同様に接触角を測定したところ、接触角は、増加し、1
0素子の平均が40°±12°となった。本実施例で
は、次に、実施例13の工程−b、工程−cを再び行な
い、以降実施例13の工程−d,e、およびフォーミン
グ処理と活性化処理を行なった。
工程−cで基板を長期大気中で放置し、接触角が、好適
な接触角20°〜50°よりずれを発生した場合の基板
の再処理の実施例である。以下順を追って説明する。実
施例13の工程−a、b、cをおこなった基板を作成
し、70日間大気中に放置した。その後、実施例13と
同様に接触角を測定したところ、接触角は、増加し、1
0素子の平均が40°±12°となった。本実施例で
は、次に、実施例13の工程−b、工程−cを再び行な
い、以降実施例13の工程−d,e、およびフォーミン
グ処理と活性化処理を行なった。
【0191】[参考例8]実施例14と同様に、実施例
13の工程−a、b、cを行なった基板を作成し、70
日間大気中に放置した。その後、実施例13と同様に接
触角を測定したところ、接触角は、40°±12°であ
った。その後、実施例13の工程−d,eおよびフォー
ミング処理と活性化処理を行なった。
13の工程−a、b、cを行なった基板を作成し、70
日間大気中に放置した。その後、実施例13と同様に接
触角を測定したところ、接触角は、40°±12°であ
った。その後、実施例13の工程−d,eおよびフォー
ミング処理と活性化処理を行なった。
【0192】表7に結果を示す。表7に示される様に、
実施例14は、基板の接触角が大幅に適正値よりずれた
のにもかかわらず、工程b、cを繰り返すことで実施例
13と同様の結果が得られた。一方、参考例8では、基
板の接触角が大幅に適正値よりずれにより、電子放出特
性の悪化とばらつきの増加を生じたと推定される。
実施例14は、基板の接触角が大幅に適正値よりずれた
のにもかかわらず、工程b、cを繰り返すことで実施例
13と同様の結果が得られた。一方、参考例8では、基
板の接触角が大幅に適正値よりずれにより、電子放出特
性の悪化とばらつきの増加を生じたと推定される。
【0193】以上により、基板の表面エネルギーが、有
機金属含有水溶液を付与する工程前でなんらかの原因
で、基準値より工程許容値を超えた場合、光を照射して
基体の表面エネルギーを低下し初期化する工程、前記基
体の表面エネルギーを調整する工程を繰り返し行ない、
以降の製造工程を行なうことで、均一性が高く、良好な
電子放出特性の電子放出素子が得られるため、部止りが
高く安価な電子放出素子が製造できる。
機金属含有水溶液を付与する工程前でなんらかの原因
で、基準値より工程許容値を超えた場合、光を照射して
基体の表面エネルギーを低下し初期化する工程、前記基
体の表面エネルギーを調整する工程を繰り返し行ない、
以降の製造工程を行なうことで、均一性が高く、良好な
電子放出特性の電子放出素子が得られるため、部止りが
高く安価な電子放出素子が製造できる。
【0194】
【表7】
【0195】[実施例15]本実施例は、画像形成装置
を作成した例である。電子源の一部の平面図を図22
(a)に示す。また、一部の素子の断面図を図22
(b)に示す。図において、91は基体、98は図9の
D0xm に対応する行方向配線、99はD0yn に対応する
列方向配線、94は導電性薄膜、92、93は素子電
極、97は層間絶縁層である。本実施例の画像形成装置
は図9と同様であるが、リアプレートとして基体91を
用いた。
を作成した例である。電子源の一部の平面図を図22
(a)に示す。また、一部の素子の断面図を図22
(b)に示す。図において、91は基体、98は図9の
D0xm に対応する行方向配線、99はD0yn に対応する
列方向配線、94は導電性薄膜、92、93は素子電
極、97は層間絶縁層である。本実施例の画像形成装置
は図9と同様であるが、リアプレートとして基体91を
用いた。
【0196】次に、製造方法を工程順に従って具体的に
説明する。 工程−1:清浄化した青板ガラス基体1上に素子電極9
2,93をオフセット印刷法によって作成した。素子電
極間隔Lは20μm、素子電極の幅Wを125μmとし
た。
説明する。 工程−1:清浄化した青板ガラス基体1上に素子電極9
2,93をオフセット印刷法によって作成した。素子電
極間隔Lは20μm、素子電極の幅Wを125μmとし
た。
【0197】工程−2:列配線99をスクリーン印刷法
で作成した。次に厚さ10μmの層間絶縁層97をスク
リーン印刷法により作成した。さらに行配線98を印刷
した。
で作成した。次に厚さ10μmの層間絶縁層97をスク
リーン印刷法により作成した。さらに行配線98を印刷
した。
【0198】工程−3:次に、上記の素子電極、配線、
層間絶縁層が形成された基体を、実施例7で用いたトリ
メチルエトキシシラン((CH3)3SiOCH2CH3)
にて、疎水化処理を行なった。この疎水化処理は実施例
7と同様の方法にて行なわれた。
層間絶縁層が形成された基体を、実施例7で用いたトリ
メチルエトキシシラン((CH3)3SiOCH2CH3)
にて、疎水化処理を行なった。この疎水化処理は実施例
7と同様の方法にて行なわれた。
【0199】工程−4:ポリビニルアルコールを重量濃
度0.05%、2−プロパノールを重量濃度15%、エ
チレングリコールを重量濃度1%を溶解した水溶液に、
テトラモノエタノールアミン−パラジウム酢酸(Pd
(NH2CH2CH2OH)4 (CH3COO)2 )をパラ
ジウム重量濃度が約0.15%となるように溶解させた
水溶液(インク)の液滴をバブルジェット方式のインク
ジェット装置(キヤノン(株)製バブルジェットプリン
タヘッドBC−01を使用)によってそれぞれの素子電
極2、3間の上記基体面に素子電極2、3にまたがるよ
うに4回同個所に付与し、これを焼成して素子電極間に
またがる導電性膜94を形成した。
度0.05%、2−プロパノールを重量濃度15%、エ
チレングリコールを重量濃度1%を溶解した水溶液に、
テトラモノエタノールアミン−パラジウム酢酸(Pd
(NH2CH2CH2OH)4 (CH3COO)2 )をパラ
ジウム重量濃度が約0.15%となるように溶解させた
水溶液(インク)の液滴をバブルジェット方式のインク
ジェット装置(キヤノン(株)製バブルジェットプリン
タヘッドBC−01を使用)によってそれぞれの素子電
極2、3間の上記基体面に素子電極2、3にまたがるよ
うに4回同個所に付与し、これを焼成して素子電極間に
またがる導電性膜94を形成した。
【0200】工程5:次にフェースプレートを形成し
た。フェースプレートは、ガラス基体の内面に蛍光体が
配置された蛍光膜とメタルバックが形成されて構成とし
た。蛍光体の配列は、三原色蛍光体の各蛍光体間ブラッ
クストライプを設けた。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を用
いた。これらは、いずれもスクリーン印刷法によって形
成した。
た。フェースプレートは、ガラス基体の内面に蛍光体が
配置された蛍光膜とメタルバックが形成されて構成とし
た。蛍光体の配列は、三原色蛍光体の各蛍光体間ブラッ
クストライプを設けた。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を用
いた。これらは、いずれもスクリーン印刷法によって形
成した。
【0201】工程−6:工程1〜4で形成した基体をリ
アプレートとして、支持枠を介してフェースプレートを
封着した。支持枠には予め通排気に使用される排気管を
接着した。
アプレートとして、支持枠を介してフェースプレートを
封着した。支持枠には予め通排気に使用される排気管を
接着した。
【0202】工程−7:10-7Torrまで排気後、各
配線Dx0m 、Dy0n より各素子に電圧を供給できる製
造装置で、ライン毎にフォーミング処理を行なった。フ
ォーミング処理の条件は、実施例7と同様である。
配線Dx0m 、Dy0n より各素子に電圧を供給できる製
造装置で、ライン毎にフォーミング処理を行なった。フ
ォーミング処理の条件は、実施例7と同様である。
【0203】工程−8:10-7Torrまで排気後、ア
セトンを10-3Torrまで排気管から導入し、各配線
Dx0m 、Dy0n より各素子に電圧を供給できる製造装
置で、線順走査を実施例7と同様のパルス電圧が各素子
に印加されるように電圧を印加し、活性化工程を行なっ
た。各ライン25分間の電圧印加されたとき、各ライン
とも素子電流が平均で3mAになったとき、活性化工程
を終了した。
セトンを10-3Torrまで排気管から導入し、各配線
Dx0m 、Dy0n より各素子に電圧を供給できる製造装
置で、線順走査を実施例7と同様のパルス電圧が各素子
に印加されるように電圧を印加し、活性化工程を行なっ
た。各ライン25分間の電圧印加されたとき、各ライン
とも素子電流が平均で3mAになったとき、活性化工程
を終了した。
【0204】工程9:続いて、排気管より排気を充分に
行なった後、250℃で3時間容器全体を加熱しながら
排気した。最後にゲッタをフラッシュし、排気管を封止
した。
行なった後、250℃で3時間容器全体を加熱しながら
排気した。最後にゲッタをフラッシュし、排気管を封止
した。
【0205】以上のようにして作成した単純マトリクス
配列の電子源を用いて構成した画像形成装置に、NTS
C方式のテレビ信号に基づいた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11を用いて説
明する。
配列の電子源を用いて構成した画像形成装置に、NTS
C方式のテレビ信号に基づいた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11を用いて説
明する。
【0206】図11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
フトレジスタである。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。なお、本実施例では、m=
150,n=450とした。
ル、102は走査回路、103は制御回路、104はシ
フトレジスタである。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。なお、本実施例では、m=
150,n=450とした。
【0207】表示パネル101は、端子Dox1〜Do
xm、端子Doy1〜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Dox1〜
Doxmには、表示パネル内に設けられている電子源、
即ち、M行N列の行列状にマトリクス配線された電子放
出素子群を一行(N素子)ずつ順次駆動するための走査
信号が印加される。
xm、端子Doy1〜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Dox1〜
Doxmには、表示パネル内に設けられている電子源、
即ち、M行N列の行列状にマトリクス配線された電子放
出素子群を一行(N素子)ずつ順次駆動するための走査
信号が印加される。
【0208】端子Dy1〜Dynには、前記走査信号に
より選択された一行の電子放出素子の各素子の出力電子
ビームを制御する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10kVの直
流電圧が供給されるが、これは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。
より選択された一行の電子放出素子の各素子の出力電子
ビームを制御する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10kVの直
流電圧が供給されるが、これは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。
【0209】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たもので(図
中、S1〜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の出力電圧と0V(グラ
ンドレベル)のいずれか一方を選択し、表示パネル10
1の端子Dox1〜Doxmと電気的に接続される。S
1〜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であ
り、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。
は、内部にM個のスイッチング素子を備えたもので(図
中、S1〜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の出力電圧と0V(グラ
ンドレベル)のいずれか一方を選択し、表示パネル10
1の端子Dox1〜Doxmと電気的に接続される。S
1〜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であ
り、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。
【0210】直流電圧源Vxは、本例の場合には電子放
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。
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。
【0211】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する。制御回路103は、同期
信号分離回路106より送られる同期信号Tsyncに
基づいて、各部に対してTscanおよびTsftおよ
びTmryの各制御信号を発生する。
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する。制御回路103は、同期
信号分離回路106より送られる同期信号Tsyncに
基づいて、各部に対してTscanおよびTsftおよ
びTmryの各制御信号を発生する。
【0212】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成るが、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を便宜上DATA信号
と表した。該DATA信号はシフトレジスタ104に入
力される。
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成るが、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を便宜上DATA信号
と表した。該DATA信号はシフトレジスタ104に入
力される。
【0213】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に基づいて
動作する(即ち、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、Id
1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。
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に基づいて
動作する(即ち、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、Id
1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。
【0214】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に従
って適宜Id1〜Idnの内容を記憶する。記憶された
内容は、Id’1〜Id’nとして出力され、変調信号
発生器107に入力される。
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に従
って適宜Id1〜Idnの内容を記憶する。記憶された
内容は、Id’1〜Id’nとして出力され、変調信号
発生器107に入力される。
【0215】変調信号発生器107は、画像データI
d’1〜Id’nの各々に応じて電子放出素子の各々を
適切に駆動変調するための信号源であり、その出力信号
は、端子Doy1〜Doynを通じて表示パネル101
内の電子放出素子に印加される。
d’1〜Id’nの各々に応じて電子放出素子の各々を
適切に駆動変調するための信号源であり、その出力信号
は、端子Doy1〜Doynを通じて表示パネル101
内の電子放出素子に印加される。
【0216】ここでは、パルス幅変調方式によって変調
を行なった。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。
を行なった。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。
【0217】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良いからである。
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良いからである。
【0218】このような駆動回路により、表示パネルの
各電子放出素子に、容器外端子Dox1〜Doxm、D
oy1〜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。
各電子放出素子に、容器外端子Dox1〜Doxm、D
oy1〜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。
【0219】高圧端子Hvを介してメタルバック65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。以上のような工程によって、輝度のバラツキが少な
く安定な画像形成装置を再現性良く製造することができ
る。
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。以上のような工程によって、輝度のバラツキが少な
く安定な画像形成装置を再現性良く製造することができ
る。
【0220】[実施例16]本実施例では、実施例15
の工程3における疎水化処理をトリメチルエトキシシラ
ンに代えて、トリメチルクロロシランを用いて行なった
以外は、実施例15と同様にして画像形成装置を作成し
た。本実施例においても輝度のバラツキが少なく安定な
画像形成装置を再現性良く製造することができる。
の工程3における疎水化処理をトリメチルエトキシシラ
ンに代えて、トリメチルクロロシランを用いて行なった
以外は、実施例15と同様にして画像形成装置を作成し
た。本実施例においても輝度のバラツキが少なく安定な
画像形成装置を再現性良く製造することができる。
【0221】[実施例17]本実施例では、実施例15
の工程3における疎水化処理をトリメチルエトキシシラ
ンに代えて、3−アミノプロピルジメチルエトキシシラ
ンを用い、実施例9と同様の方法により、行なった以外
は、実施例15と同様にして画像形成装置を作成した。
本実施例においても輝度のバラツキが少なく安定な画像
形成装置を再現性良く製造することができる。
の工程3における疎水化処理をトリメチルエトキシシラ
ンに代えて、3−アミノプロピルジメチルエトキシシラ
ンを用い、実施例9と同様の方法により、行なった以外
は、実施例15と同様にして画像形成装置を作成した。
本実施例においても輝度のバラツキが少なく安定な画像
形成装置を再現性良く製造することができる。
【0222】[実施例18]本実施例では、実施例15
の工程3における疎水化処理をトリメチルエトキシシラ
ンに代えて、エトキシジメチルビニルシランを用い、実
施例10と同様の方法により行なった以外は、実施例1
5と同様にして画像形成装置を作成した。本実施例にお
いても輝度のバラツキが少なく安定な画像形成装置を再
現性良く製造することができる。
の工程3における疎水化処理をトリメチルエトキシシラ
ンに代えて、エトキシジメチルビニルシランを用い、実
施例10と同様の方法により行なった以外は、実施例1
5と同様にして画像形成装置を作成した。本実施例にお
いても輝度のバラツキが少なく安定な画像形成装置を再
現性良く製造することができる。
【0223】[実施例19]本実施例の画像形成装置
は、図22に示される電子源を用いた図9と同様の画像
形成装置であるが、以下の方法により作成される。
は、図22に示される電子源を用いた図9と同様の画像
形成装置であるが、以下の方法により作成される。
【0224】工程−1:清浄化した青板ガラス上に厚さ
0.1ミクロンの酸化チタン膜をスパッタ法で形成した
基板91上に、素子電極92、93をオフセット印刷法
によって作成した。素子電極間隔Lは20μm、素子電
極の幅Wを125μmとした。
0.1ミクロンの酸化チタン膜をスパッタ法で形成した
基板91上に、素子電極92、93をオフセット印刷法
によって作成した。素子電極間隔Lは20μm、素子電
極の幅Wを125μmとした。
【0225】工程−2:次に、列方向配線99、層間絶
縁層97、行方向配線98をスクリーン印刷法により作
成した。
縁層97、行方向配線98をスクリーン印刷法により作
成した。
【0226】工程−3:こうして作成した行、列配線、
素子電極を形成した基板を純水で洗浄後、乾燥した。
素子電極を形成した基板を純水で洗浄後、乾燥した。
【0227】工程−4:基板91にハロゲンランプで紫
外光を5分間照射した後、基板端部の接触角のモニター
部で、有機金属含有水溶液の液滴を基板に適量付与し、
接触角計で接触角を測定した。
外光を5分間照射した後、基板端部の接触角のモニター
部で、有機金属含有水溶液の液滴を基板に適量付与し、
接触角計で接触角を測定した。
【0228】工程−5:工程−4で作成した基板を、チ
ャンバーに設置し、チャンバー内を大気圧下、窒素によ
って、置換した後、実施例11と同様にガスを導入し放
置した。工程−6に基板を投入する直前に接触角を測定
した。測定した接触角が、45°以上、30°未満の場
合は、工程−4に戻り、再び初期化を行ないさらに工程
−5を行なった。
ャンバーに設置し、チャンバー内を大気圧下、窒素によ
って、置換した後、実施例11と同様にガスを導入し放
置した。工程−6に基板を投入する直前に接触角を測定
した。測定した接触角が、45°以上、30°未満の場
合は、工程−4に戻り、再び初期化を行ないさらに工程
−5を行なった。
【0229】工程−6:Pd有機金属化合物の水溶液
(Pd0.15wt%、IPA15wt%、エチレング
リコール1wt%、ポリビニルアルコール0.05wt
%の水溶液)の液滴をピエゾジェット法と呼ばれるイン
クジェット法によって、各素子電極および素子電極間に
3回、同一箇所に付与し、これを焼成して素子電極間に
またがる導電性膜を形成した。各素子電極間の抵抗を測
定した。所望の抵抗値であることを確認し、以後、実施
例15の工程5〜9を行なって、画像形成装置を作成し
た。実施例15で用いた駆動回路により、表示パネルの
各電子放出素子に、容器外端子Dox1〜Doxm、D
oy1〜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。
(Pd0.15wt%、IPA15wt%、エチレング
リコール1wt%、ポリビニルアルコール0.05wt
%の水溶液)の液滴をピエゾジェット法と呼ばれるイン
クジェット法によって、各素子電極および素子電極間に
3回、同一箇所に付与し、これを焼成して素子電極間に
またがる導電性膜を形成した。各素子電極間の抵抗を測
定した。所望の抵抗値であることを確認し、以後、実施
例15の工程5〜9を行なって、画像形成装置を作成し
た。実施例15で用いた駆動回路により、表示パネルの
各電子放出素子に、容器外端子Dox1〜Doxm、D
oy1〜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。
【0230】高圧端子Hvを介してメタルバック65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。以上のような工程によって、輝度のバラツキが少な
く安定な画像形成装置を再現性良く製造することができ
る。
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。以上のような工程によって、輝度のバラツキが少な
く安定な画像形成装置を再現性良く製造することができ
る。
【0231】[実施例20]本実施例の画像形成装置
は、図22に示される電子源を用いた図9と同様の画像
形成装置であるが、以下の方法により作成される。
は、図22に示される電子源を用いた図9と同様の画像
形成装置であるが、以下の方法により作成される。
【0232】工程−1:清浄化した青板ガラス上に厚さ
0.1ミクロンの酸化チタン膜をスパッタ法で形成した
基板91上に、素子電極92、93をオフセット印刷法
によって作成した。素子電極間隔Lは20μm、素子電
極の幅Wを125μmとした。
0.1ミクロンの酸化チタン膜をスパッタ法で形成した
基板91上に、素子電極92、93をオフセット印刷法
によって作成した。素子電極間隔Lは20μm、素子電
極の幅Wを125μmとした。
【0233】工程−2:列配線99をスクリーン印刷法
で作成した。次に、厚さ1.0μmの層間絶縁層97を
スクリーン印刷法により作成した。さらに、行配線98
を印刷した。
で作成した。次に、厚さ1.0μmの層間絶縁層97を
スクリーン印刷法により作成した。さらに、行配線98
を印刷した。
【0234】工程−3:こうして作成した行、列配線、
素子電極を形成した基板を純水で洗浄後、乾燥した。
素子電極を形成した基板を純水で洗浄後、乾燥した。
【0235】工程−4:基板91上にハロゲンランプで
紫外光を5分間照射した後、基板端部の接触角のモニタ
ー部で、有機金属含有水溶液の液滴を基板に適量付与
し、接触角計で接触角を測定した。
紫外光を5分間照射した後、基板端部の接触角のモニタ
ー部で、有機金属含有水溶液の液滴を基板に適量付与
し、接触角計で接触角を測定した。
【0236】工程−5:工程−4で作成した基板を、シ
リカゲルを乾燥剤としたデシケータ中で、3日放置し
た。工程−6に基板を投入する直前に接触角を測定し
た。測定した接触角が、45°以上、30°未満の場合
は、工程−4に戻り、再び初期化を行なった。
リカゲルを乾燥剤としたデシケータ中で、3日放置し
た。工程−6に基板を投入する直前に接触角を測定し
た。測定した接触角が、45°以上、30°未満の場合
は、工程−4に戻り、再び初期化を行なった。
【0237】工程−6:酢酸パラジウム−モノエタノー
ルアミン(Pd0.15wt%)、イソプロピルアルコ
ール15wt%、エチレングリコール0.8wt%、ポ
リビニルアルコール0.05wt%の水溶液の液滴をピ
エゾジェット法と呼ばれるインクジェット法によって、
各素子電極および素子電極間に5回、同一箇所に付与
し、これを焼成して素子電極間にまたがる導電性膜を形
成した。各素子電極間の抵抗を測定した。所望の抵抗値
であることを確認し、以後、実施例15の工程5〜9を
行なって画像形成装置を作成した。実施例15で用いた
駆動回路により、表示パネルの各電子放出素子に、容器
外端子Dox1〜Doxm、Doy1〜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。
ルアミン(Pd0.15wt%)、イソプロピルアルコ
ール15wt%、エチレングリコール0.8wt%、ポ
リビニルアルコール0.05wt%の水溶液の液滴をピ
エゾジェット法と呼ばれるインクジェット法によって、
各素子電極および素子電極間に5回、同一箇所に付与
し、これを焼成して素子電極間にまたがる導電性膜を形
成した。各素子電極間の抵抗を測定した。所望の抵抗値
であることを確認し、以後、実施例15の工程5〜9を
行なって画像形成装置を作成した。実施例15で用いた
駆動回路により、表示パネルの各電子放出素子に、容器
外端子Dox1〜Doxm、Doy1〜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。
【0238】高圧端子Hvを介してメタルバック65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。
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。
【0239】以上のような工程によって、輝度のバラツ
キが少なく安定な画像形成装置を再現性良く製造するこ
とができる。また、以上の実施例19、20において
は、さらに、歩留まりの向上が図れる。
キが少なく安定な画像形成装置を再現性良く製造するこ
とができる。また、以上の実施例19、20において
は、さらに、歩留まりの向上が図れる。
【0240】
【発明の効果】本発明によれば、基板面に所望の部材の
構成材料を含む液体の液滴を付与する工程に先立って、
付与される該液滴の該基板面との接触角が20°〜50
°の範囲内となるように該基板の表面処理を施すことに
より、より高精細なパターンニングが可能になる。特
に、プリント基板として大面積の基板に多数の電子放出
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を成膜と同
時にパターニングを行なうことが可能となり、生産コス
ト低減につながる。さらに、均一性が高く良好な電気特
性の電子放出素子が作成できる。したがって、本発明の
表面伝導型電子放出素子を用いた電子源基板および画像
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
た画像形成装置が実現できる。
構成材料を含む液体の液滴を付与する工程に先立って、
付与される該液滴の該基板面との接触角が20°〜50
°の範囲内となるように該基板の表面処理を施すことに
より、より高精細なパターンニングが可能になる。特
に、プリント基板として大面積の基板に多数の電子放出
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を成膜と同
時にパターニングを行なうことが可能となり、生産コス
ト低減につながる。さらに、均一性が高く良好な電気特
性の電子放出素子が作成できる。したがって、本発明の
表面伝導型電子放出素子を用いた電子源基板および画像
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
た画像形成装置が実現できる。
【図1】 本発明の一実施例に係る導電性薄膜形成方法
を示す概略斜視図である。
を示す概略斜視図である。
【図2】 本発明の実施例で用いたインクの表面張力を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図3】 本発明の実施例で用いたインクの接触角を示
すグラフである。
すグラフである。
【図4】 本発明が適用される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。
の構成を示す模式的平面図および断面図である。
【図5】 本発明に用いられるインクジェットの一例を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図6】 本発明に用いられるインクジェットの他の例
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図7】 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。
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8】 本発明が適用されるマトリクス配置型の電子
源基板を示す模式図である。
源基板を示す模式図である。
【図9】 本発明が適用される画像形成装置のマトリク
ス配線式表示パネルを示す模式図である。
ス配線式表示パネルを示す模式図である。
【図10】 画像形成装置に用いられる蛍光膜の一例を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図11】 本発明の方法により作成された画像形成装
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。
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12】 本発明が適用されるはしご型配線による電
子源基板を示す模式図である。
子源基板を示す模式図である。
【図13】 本発明の製造方法を説明する図である。
【図14】 本発明の製造方法における疎水化処理を説
明する図である。
明する図である。
【図15】 本発明の製造方法における疎水化処理を説
明する図である。
明する図である。
【図16】 電子放出素子の放出特性を評価する装置を
説明する図である。
説明する図である。
【図17】 本発明の製造方法における疎水化処理を説
明する図である。
明する図である。
【図18】 本発明の製造方法における疎水化処理を説
明する図である。
明する図である。
【図19】 本発明の製造方法における疎水化処理を説
明する図である。
明する図である。
【図20】 本発明の製造方法における疎水化処理を説
明する図である。
明する図である。
【図21】 本発明が適用される別の表面伝導型電子放
出素子の構成を示す模式的平面図および断面図である。
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22】 本発明が適用される電子源の構成を示す模
式図である。
式図である。
【図23】 従来の電子放出素子を説明する図である。
【図24】 本発明の実施例4で製造された電子放出素
子の電流−電圧特性図である。
子の電流−電圧特性図である。
1:基板、2,3:素子電極、4:導電性薄膜、5:電
子放出部、10:インクジェットヘッド、12: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、8
1: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、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、110:電子源基板、111:電子放出素子、1
12(Dx1〜Dx10 ):共通配線、221:基板、22
2:熱発生部、223:支持板、224:液流路、22
5:第1ノズル、226:第2ノズル、227:インク
流路間隔壁、228,229:インク液室、2210,
2211:インク液の供給口、2212:天井板、23
1:第1ノズル、232:第2ノズル、233:円筒型
ピエゾ、234:フィルター、235,236:インク
液供給チューブ、237:電気信号入力端子、Vx,V
a:直流電圧源、Hv:高圧端子。
子放出部、10:インクジェットヘッド、12: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、8
1: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、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、110:電子源基板、111:電子放出素子、1
12(Dx1〜Dx10 ):共通配線、221:基板、22
2:熱発生部、223:支持板、224:液流路、22
5:第1ノズル、226:第2ノズル、227:インク
流路間隔壁、228,229:インク液室、2210,
2211:インク液の供給口、2212:天井板、23
1:第1ノズル、232:第2ノズル、233:円筒型
ピエゾ、234:フィルター、235,236:インク
液供給チューブ、237:電気信号入力端子、Vx,V
a:直流電圧源、Hv:高圧端子。
フロントページの続き (72)発明者 重岡 和也 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 山野辺 正人 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 手島 隆行 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 吉岡 利文 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内
Claims (26)
- 【請求項1】 基板面に所望の部材を形成するために、
該部材の構成材料を含む液体の液滴を該基板面に付与す
る工程を有するプリント基板の製造方法において、前記
液滴を該基板面に付与する工程に先立って、付与される
該液滴の該基板面との接触角が20°〜50°の範囲内
となるように該基板の表面処理を施す工程を有すること
を特徴とするプリント基板の製造方法。 - 【請求項2】 前記基板は、該基板とは異種材料よりな
る部材が配置された基板であって、前記基板の表面処理
を施す工程は、付与される該液滴の該基板面との接触角
および該液滴の該異種材料よりなる部材との接触角がい
ずれも20゜〜50°の範囲内となるように該基板面お
よび異種材料よりなる部材面の表面処理を施す工程であ
る請求項1に記載のプリント基板の製造方法。 - 【請求項3】 前記基板の表面処理を施す工程に先立っ
て、該基板表面の洗浄工程を有する請求項1に記載のプ
リント基板の製造方法。 - 【請求項4】 前記基板の表面処理を施す工程に先立っ
て、該基板表面に光を照射する工程を有する請求項1に
記載のプリント基板の製造方法。 - 【請求項5】 前記基板の表面処理を施す工程に先立っ
て、該基板表面および該異種材料よりなる部材表面を洗
浄する工程を有する請求項2に記載のプリント基板の製
造方法。 - 【請求項6】 前記基板の表面処理を施す工程は、該基
板表面を有機物質の存在下に曝露する工程を有する請求
項1に記載のプリント基板の製造方法。 - 【請求項7】 前記基板の表面処理を施す工程は、該基
板表面および該異種材料からなる部材表面を有機物質の
存在下に曝露する工程を有する請求項2に記載のプリン
ト基板の製造方法。 - 【請求項8】 前記液滴を該基板面に付与する工程は、
該液滴を該基板面の複数箇所に付与する工程である請求
項1または2に記載のプリント基板の製造方法。 - 【請求項9】 前記液体の表面張力が、30dyne/
cm〜50dyne/cmの範囲内にある請求項1また
は2に記載のプリント基板の製造方法。 - 【請求項10】 前記液滴を該基板面に付与する工程
は、該液滴をインクジェット方式により該基板面に付与
する工程である請求項1または2に記載のプリント基板
の製造方法。 - 【請求項11】 前記インクジェット方式は、インクに
熱的エネルギーを与えることによりインクを吐出させる
方式である請求項10に記載のプリント基板の製造方
法。 - 【請求項12】 前記インクジェット方式は、インクに
機械的エネルギーを与えることによりインクを吐出させ
る方式である請求項10に記載のプリント基板の製造方
法。 - 【請求項13】 電極間に、電子放出部を有する導電性
膜を備える電子放出素子の製造方法において、前記電子
放出部が形成される導電性膜の形成工程が、一対の電極
が配置された基板の該電極間に該導電性膜の構成材料を
含む液体の液滴を付与する工程と、該液滴を付与する工
程に先立って、該液滴の該基板面との接触角が20゜〜
50゜の範囲内となるように該基板の表面処理を施す工
程を有することを特徴とする電子放出素子の製造方法。 - 【請求項14】 前記基板の表面処理を施す工程は、該
液滴の該基板面との接触角および該液滴の該電極面との
接触角がいずれも20゜〜50゜の範囲内となるように
該基板面および該電極面の表面処理を施す工程である請
求項13に記載の電子放出素子の製造方法。 - 【請求項15】 前記基板の表面処理を施す工程に先立
って、該基板表面に光を照射する工程を有する請求項1
3に記載の電子放出素子の製造方法。 - 【請求項16】 前記基板の表面処理を施す工程に先立
って、該基板表面を洗浄する工程を有する請求項13に
記載の電子放出素子の製造方法。 - 【請求項17】 前記基板の表面処理を施す工程に先立
って、該基板表面および該電極表面を洗浄する工程を有
する請求項14に記載の電子放出素子の製造方法。 - 【請求項18】 前記基板の表面処理を施す工程は、該
基板表面を有機物質の存在下に曝露する工程を有する請
求項13に記載の電子放出素子の製造方法。 - 【請求項19】 前記基板の表面処理を施す工程は、該
基板表面および前記電極表面を有機物質の存在下に曝露
する工程を有する請求項14に記載の電子放出素子の製
造方法。 - 【請求項20】 前記液体の表面張力が、30dyne
/cm〜50dyne/cmの範囲内にある請求項13
または14に記載の電子放出素子の製造方法。 - 【請求項21】 前記液滴を該基板面に付与する工程
は、該液滴をインクジェット方式により該基板面に付与
する工程である請求項13または14に記載の電子放出
素子の製造方法。 - 【請求項22】 前記インクジェット方式は、インクに
熱的エネルギーを与えることによりインクを吐出させる
方式である請求項21に記載の電子放出素子の製造方
法。 - 【請求項23】 前記インクジェット方式は、インクに
機械的エネルギーを与えることによりインクを吐出させ
る方式である請求項21に記載の電子放出素子の製造方
法。 - 【請求項24】 前記電子放出素子は、表面伝導型電子
放出素子である請求項13〜23のいずれかに記載の電
子放出素子の製造方法。 - 【請求項25】 電極間に、電子放出部を有する導電性
膜を備える電子放出素子の複数が基板上に配置されてい
る電子源の製造方法において、前記電子放出素子の各々
を請求項13〜24のいずれかの方法にて製造すること
を特徴とする電子源の製造方法。 - 【請求項26】 電極間に、電子放出部を有する導電性
膜を備える電子放出素子の複数が基板上に配置されてい
る電子源と、該電子源からの電子の照射により画像を形
成する画像形成部材とを有する画像形成装置の製造方法
において、前記電子放出素子の各々を請求項13〜24
のいずれかの方法にて製造することを特徴とする画像形
成装置の製造方法。
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JP9-85546 | 1997-03-21 | ||
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JPH10326559A true JPH10326559A (ja) | 1998-12-08 |
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EP (2) | EP0865931B1 (ja) |
JP (1) | JPH10326559A (ja) |
KR (1) | KR100375279B1 (ja) |
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