JPH11283494A - 電子放出素子及び電子源及び画像形成装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 均一で、良好な電子放出特性をもつ電子放出
素子を、歩留まり良く、安価に製造できる電子放出素子
の製造方法及びこれを用いた電子源及び画像形成装置の
製造方法を提供する。 【解決手段】 基体１上に一対の電極２，３と電子放出
部５を有する導電性薄膜４を有する電子放出素子の製造
方法において、前記基体表面に酸化チタン層を形成する
工程；前記基体に光を照射して該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；前記基体に有機金属含有溶液を付与する
工程；前記基体に付与された前記有機金属含有溶液を熱
分解し前記導電性薄膜４を形成する工程；を有すること
を特徴とする電子放出素子の製造方法。

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、及
び該電子放出素子を用いた電子源、及び該電子源を用い
た画像形成装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子放出素子としては、大別
して熱電子放出素子と冷陰極電子放出素子を用いた２種
類のものが知られている。冷陰極電子放出素子には電界
放出型（以下、「ＦＥ型」という。）、金属／絶縁層／
金属型（以下、「ＭＩＭ型」という。）や、表面伝導型
電子放出素子等がある。

【０００３】ＦＥ型の例としては、Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋｅ＆
Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ、“Ｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏ
ｎ”、Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ、８．８９（１９５６）あるいはＣ．Ａ．Ｓ
ｐｉｎｄｔ，“ＰＨＹＳＩＣＡＬ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅ
ｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓ
ｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｌｙｂｄ
ｅｎｉｕｍ ｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．，４７，５２４８（１９７６）等に開示されたもの
が知られている。

【０００４】ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ．Ｍｅａ
ｄ、“Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｕｎｎｅｌ−Ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ”、Ｊ．Ａｐｐｌｙ．Ｐ
ｈｙｓ．、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型の例としては、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ、Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ．Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎ Ｐｙｓ．、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、Ａｕ薄膜によるもの
［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉ
ｌｍｓ”、９、３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／Ｓ
ｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎｄ
Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．
ＥＤ Ｃｏｎｆ．”、５１９（１９７５）］、カーボン
薄膜によるもの［荒木久 他：真空、第２６巻、第１
号、２２頁（１９８３）］等が報告されている。

【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１
４に模式的に示す。同図において１は基板、２、３は素
子電極である。４は導電性薄膜であり、Ｈ型形状のパタ
ーンに、スパッタで形成された金属酸化物薄膜等からな
り、後述の通電フォーミングと呼ばれる通電処理により
電子放出部５が形成される。尚、図中の素子電極間隔Ｌ
は、０．５〜１ｍｍ、Ｗ′は、０．１ｍｍで設定されて
いる。

【０００８】従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、電子放出を行う前に導電性薄膜４を予め通電
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、通電フォーミン
グとは前記導電性薄膜４両端に直流電圧あるいは非常に
ゆっくりとした昇電圧、例えば１Ｖ／分程度を印加通電
し、導電性薄膜を局所的に破壊、変形もしくは変質せし
め、電気的に高抵抗な状態にした電子放出部５を形成す
ることである。尚、電子放出部５は導電性薄膜４の一部
に亀裂が発生しその亀裂付近から電子放出が行われる。
前記通電フォーミング処理をした表面伝導型電子放出素
子は、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】上述の表面伝導型放出素子は、構造が単純
で製造も容易であることから、大面積にわたり多数素子
を配列形成できる利点がある。そこで、この特徴を生か
せるようないろいろな応用が研究されている。例えば、
荷電ビーム源、表示装置等があげられる。

【００１０】多数の表面伝導型放出素子を配列形成した
例としては、後述する様に、梯型配置と呼ぶ、並列に表
面伝導型電子放出素子を配列し、個々の素子の両端を、
配線（共通配線とも呼ぶ）でそれぞれ結線した行を、多
数行配列した電子源があげられる（例えば、特開昭６０
−０３１３３２、特開平１−２８３７４９、１−２５７
５５２等）。また、特に表示装置等の画像形成装置にお
いては、近年、液晶を用いた平板型表示装置が、ＣＲＴ
に替わって、普及してきたが、自発光型でないため、バ
ックライトを持たなければならない等の問題点があり、
自発光型の表示装置の開発が、望まれてきた。自発光型
表示装置としては、表面伝導型放出素子を多数配置した
電子源と電子源より放出された電子によって、可視光を
発光せしめる蛍光体とを組み合わせた表示装置である画
像形成装置が、あげられる（例えば、米国特許第５０６
６８８３号）。

【００１１】尚、従来、多数の表面伝導型電子放出素子
より構成された電子源より、電子放出をし、蛍光体の発
光をさせる素子の選択は、上述の、多数の表面伝導型電
子放出素子を、並列に配置し結線した配線（行方向配線
と呼ぶ）と、行配線と直交する方向に（列方向と呼ぶ）
該電子源と蛍光体間の空間に設置された制御電極（グリ
ッドと呼ぶ）と、列方向配線への適当な駆動信号による
ものである（例えば、本出願人の特開平１−２８３７４
９号公報等）。

【００１２】本出願人は、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、真空
を用いたスパッタ法や蒸着法によらず、導電性薄膜を形
成する方法を提案している。その一例は、有機金属含有
溶液をスピンナーによって基体上に塗布後、所望の形状
にパターニングし、有機金属を熱分解し導電性薄膜を得
る電子放出素子の製造方法である。さらに、特開平０８
−１７１８５０号公報においては、前記導電性薄膜を所
望の形状にパターニングする工程において、リソグラフ
ィー法を用いず、バブルジェット法やピエゾジェット法
等の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
する製造方法を提案している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、有機金
属含有溶液を基体に付与し、有機金属を熱分解し導電性
薄膜を得る電子放出素子の製造方法において、基体の表
面エネルギーと有機金属含有溶液の表面エネルギーが、
所望のものでないと、基体に付与された有機金属含有溶
液が、スピンナーで塗布した場合は、均一な膜厚が得ら
れないという問題や、インクジェット法によって液滴を
付与した場合は、所望の形状が得られないという問題が
あった。

【００１４】こうして形成された導電性薄膜を用いた電
子放出素子は、この導電性薄膜に電子放出部を形成する
工程等に影響を与え、電子放出特性を再現よく形成する
上で、問題であった。

【００１５】また、前記電子放出素子を複数配置した電
子源では、電子放出特性のばらつきとなり問題であっ
た。

【００１６】また、前記電子源と蛍光体等の画像形成部
材とを対向して配置し構成した画像形成装置において
も、電子放出特性のばらつきは、画像品位の低下に結び
付き問題であった。

【００１７】［発明の目的］本発明の目的は、このよう
な電子放出素子を形成する基体表面の表面エネルギーを
均一化することにより、特性が均一で再現性の良い電子
放出素子を歩留まり良く安価に製造する方法を実現する
ことにある。

【００１８】また、本発明は、電子放出素子を複数個配
置した電子源において、均一性と、特性の良好な電子源
の製造方法、及び、この電子源と画像形成部材を備えた
画像形成装置において、均一性が高く良好な表示品位の
画像形成装置の製造方法を提供することを目的としてい
る。

【００１９】

【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、基体上に一対の電極と電子放出部が形成さ
れた導電性薄膜を有する電子放出素子の製造方法であっ
て、以下の工程を有することを特徴とし、その工程は、
前記基体表面に酸化チタン層を形成する工程；前記基体
に光を照射して該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；
前記基体に有機金属含有溶液を付与する工程；前記基体
に付与された前記有機金属溶液を熱分解し前記導電性薄
膜を形成する工程；であることを特徴とする。

【００２０】また、前記電子放出素子は、表面伝導型電
子放出素子であることを特徴とする。

【００２１】また、前記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における前記光は、紫外光
あるいは可視光を含む紫外光であり、好ましくは、紫外
光であり、光を照射することで、前記基体の表面エネル
ギーは低下し、初期化され、表面エネルギーが親水面と
なる。

【００２２】前記基体の表面エネルギーを調整する工程
は、前記基体に付与される有機金属含有溶液の組成に応
じて設定されるが、基体の表面エネルギーが、撥水面と
されることが好ましい。

【００２３】また、前記基体に有機金属含有溶液を付与
する工程は、スピンナー等による塗布法、インクジェッ
ト法が、用いられるが、バブルジェット方式あるいはピ
エゾジェット方式のインクジェット方式が好ましくは用
いられる。

【００２４】また、本発明の電子放出素子の製造方法
は、酸化チタン層が積層された基体上に一対の電極と電
子放出部を有する導電性薄膜を有する電子放出素子にお
いて、以下の工程を有することを特徴とし、その工程
は、前記基体の表面エネルギーを調整する工程の後、前
記基体の表面エネルギーを測定検査し、該測定値が所定
の基準値の範囲外であった場合は、前記基体の表面エネ
ルギーを低下し初期化する工程、及び前記表面エネルギ
ーを調整する工程を再度行なう再処理工程；を有するこ
とを特徴とする。

【００２５】また、前記基体の表面エネルギーを測定検
査する工程では、前記有機金属含有溶液と前記基体との
接触角の測定が好ましくは用いられる。

【００２６】更に、本発明は、前記電子放出素子を、前
記基体上に複数配置した電子源、及び前記電子源と画像
形成部材を有する基体を対向して配置した画像形成装置
の製造方法をも包含する。

【００２７】［作用］本発明の電子放出素子の製造方法
においては、酸化チタン層が積層された基体上に一対の
電極と電子放出部を有する導電性薄膜を有し、前記基体
の表面エネルギーを調整する工程に先立ち、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を行な
い、一定の親水面の表面エネルギーの表面を基体上に形
成するので、前記基体の表面エネルギーを調整する工程
での表面エネルギーのばらつきが大幅に減少する。この
ため、基体に付与された有機金属含有溶液が、スピンナ
ーで塗布した場合は、均一性の高い膜厚が得られる様に
なり、インクジェット法によって液滴を付与した場合
は、所望の形状が得られる様になる。

【００２８】また、更には、酸化チタン層が、基体上に
積層されているので、導電性薄膜と基体との密着性が改
善されるので安定な電子放出特性が得られる様になる。

【００２９】以上の様に、従来技術の課題が解決され、
良好な電子放出特性を有する電子放出素子の製造方法、
及び均一性が高く良好な複数の電子放出素子を配置した
電子源の製造方法、さらには、均一性が高く良好な表示
品位の前記電子源と蛍光体等の画像形成部材を対向して
構成した画像形成装置の製造方法が提供できる。

【００３０】また、本発明の製造方法においては、前記
基体に有機金属含有溶液を付与する工程に先立ち、前記
基体の表面エネルギーを測定検査する工程、前記基体の
表面エネルギーと前記基体の表面エネルギーの基準値と
を比較する工程、前記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より再処理する工程、あるい
は、前記基体に有機金属含有溶液を付与する工程を行う
ので、基体の表面エネルギーが、基体内、基体間でばら
ついたとき、簡単に表面エネルギーを初期化し、再調整
でき、基体表面エネルギーがばらつかず、歩留まりの向
上ができる。従って、歩留まりが高く安価な電子放出素
子、電子源及び画像形成装置の製造方法を提供できる。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明の表面伝導型電子放出素子
の基本的構成について説明する。

【００３２】図１は、本発明の表面伝導型電子放出素子
の構成を示す模式図であり、図１（ａ）は断面模式図、
図１（ｂ）は平面図である。また、図２は、本発明の表
面伝導型電子放出素子の別の構成例の断面模式図（ａ）
及び平面図（ｂ）である。

【００３３】図１において、１は基板、２と３は素子電
極、４は導電性薄膜、５は電子放出部、６は酸化チタン
層である。

【００３４】基板１としては、石英ガラス、Ｎａ等の不
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
ス基板及びアルミナ等のセラミックス及びＳｉ基板等を
用いることができる。これらの基板１には、酸化チタン
層が積層されている。酸化チタン層の膜厚は、好ましく
は、３０ｎｍ以上３００ｎｍが用いられる。

【００３５】対向する素子電極２，３の材料としては、
一般的な導体材料を用いることができる。これは例え
ば、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，
Ｃｕ，Ｐｄ等の金属或は合金及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，Ｒ
ｕＯ₂ ，Ｐｄ−Ａｇ等の金属或は金属酸化物とガラス等
から構成される印刷導体、Ｉｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ 等の透
明導電体及びポリシリコン等の半導体導体材料等から適
宜選択することができる。

【００３６】図１４に示した、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
は数千オングストロームから数百マイクロメートルの範
囲とすることができ、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数マイクロメートルから数十マ
イクロメートルの範囲とすることができる。

【００３７】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、数マイクロメートルから数百マイク
ロメートルの範囲とすることができる。素子電極２，３
の膜厚ｄは、数百オングストロームから数マイクロメー
トルの範囲とすることができる。

【００３８】尚、図１，図２に示した構成だけでなく、
基板１上に、導電性薄膜４、対向する素子電極２，３の
順に積層した構成とすることもできる。

【００３９】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間の抵抗値及び後述するフォ
ーミング条件等を考慮して適宜設定されるが、通常は、
数オングストロームから数千オングストロームの範囲と
するのが好ましく、より好ましくは１０オングストロー
ムより５００オングストロームの範囲とするのが良い。
その抵抗値は、Ｒｓが１０² から１０⁷ Ω／□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）とおいたときに表わさ
れる量である。

【００４０】導電性薄膜４を構成する材料は、Ｐｄ，Ｐ
ｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属の中から適宜
選択される。これら金属は、導電性薄膜材料有機金属化
合物を形成し、詳しくは後述する。

【００４１】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、数オングストロームから数千オ
ングストロームの範囲、好ましくは、１ｎｍから２００
ｎｍの範囲である。

【００４２】電子放出部５は、導電性薄膜４の一部に形
成された高抵抗の亀裂により構成され、導電性薄膜４の
膜厚、膜質、材料及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。炭素及び炭素化合物とは、例えばグラフ
ァイト（いわゆるＨＯＰＧ¹⁾，ＰＧ²⁾，ＧＣ³⁾（¹⁾ＨＯ
ＰＧ：Ｈｉｇｈ Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｐｙｒｏｌｙｔｉ
ｃ Ｇｒａｐｈｉｔｅ，²⁾ＰＧ：Ｐｙｒｏｌｉｔｉｃ
Ｇｒａｐｈｉｔｅ熱分解炭素，³⁾ＧＣ：Ｇｌａｓｓｙ
Ｃａｒｂｏｎ無定形炭素）を包含する、ＨＯＰＧはほぼ
完全なグラファイトの結晶構造、ＰＧは結晶粒が２００
オングストローム程度で結晶構造がやや乱れたもの、Ｇ
Ｃは結晶粒が２０オングストローム程度になり結晶構造
の乱れがさらに大きくなったものを指す。）、非晶質カ
ーボン（アモルファスカーボン及び、アモルファスカー
ボンと前記グラファイトの微結晶の混合物を指す）であ
り、その膜厚は、５００Å以下の範囲とするのが好まし
く、３００Å以下の範囲とすることがより好ましい。

【００４３】［電子放出素子の第１の製造方法］上述の
表面伝導型電子放出素子の製造方法としては様々な方法
があるが、本発明の第１の製造方法を図３に模式的に示
す。

【００４４】以下、図１，２及び図３を参照しながら本
発明の第一の製造方法の一例について説明する。図３に
おいても、図１，２に示した部位と同じ部位には図１，
２に付した符号と同一の符号を付している。

【００４５】（工程−１：酸化チタン膜、素子電極の形
成工程）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する。その上に、素
子電極２，３を作成した。素子電極を形成した基板を純
水で洗浄後、乾燥する。

【００４６】（工程−２：基体の表面エネルギーを初期
化する工程（光照射工程））基板１にハロゲンランプで
紫外光を数分間から数十分照射する。本工程で、基板の
表面エネルギーは、親水面となる。尚、基板１に照射す
る光は、可視光、紫外光あるいは両者を含むものが用い
られるが、紫外光が、好ましくは、用いられる。

【００４７】（工程−３：基体の表面エネルギーを調整
する工程）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中で、基板の表面エネルギーが飽
和し、接触角が一定となるまで放置する。この接触角
は、親水面（≒０）より３０°〜４０°に変化して飽和
する。

【００４８】放置時間は、２４時間以上でほぼ飽和す
る。本工程では、基板の表面状態は、撥水面と変化す
る。

【００４９】（工程−４：有機金属含有水溶液を基体に
付与する工程）有機金属含有水溶液の液滴をバブルジェ
ット法や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付与する。な
お、有機金属含有水溶液の基体への付与法は、スピンナ
ーを用いた塗布法によっても良いが、この場合は、所望
の導電性薄膜の形態を得るため、パターニング工程が必
要となる。

【００５０】（工程−５：有機金属含有溶液を熱分解し
て導電性薄膜を形成する工程）工程−４で基体に付与さ
れた有機金属含有溶液は、基体を、焼成炉やホットプレ
ート上で、大気中等の雰囲気で熱分解され、金属あるい
は金属酸化物となる。こうして、微粒子形態の導電性薄
膜が作成される。

【００５１】（工程−６：通電フォーミング工程）つづ
いて、フォーミング工程を施す。このフォーミング工程
は、パルス状の電圧を素子電極２，３に印加通電するこ
とで、導電性薄膜４に、構造の変化した電子放出部５が
形成する。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
位で、亀裂が形成される。

【００５２】（工程−７：活性化工程）フォーミングを
終えた素子には活性化工程と呼ばれる処理を施す。活性
化工程とは、この工程により、素子電流Ｉｆ、放出電流
Ｉｅが、著しく変化する工程である。

【００５３】活性化工程は、有機物質のガスを含有する
雰囲気下で、パルスの印加を繰り返すことで行うことが
できる。この雰囲気は、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。適
当な有機物質としては、アルカン、アルケン、アルキン
の脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、アルコール
類、アルデヒド類、ケトン類、アミン類、フェノール、
カルボン、スルホン酸等の有機酸類等を挙げることがで
きる。この処理により、雰囲気中に存在する有機物質か
ら、通電フォーミング工程で形成した亀裂の内側にあら
たに炭素あるいは炭素化合物からなる亀裂を形成する。

【００５４】（工程−８：安定化工程）このような工程
を経て得られた電子放出素子は、安定化工程を行うこと
が好ましい。この工程は、真空容器内の有機物質を排気
する工程である。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。

【００５５】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。このときの加熱条件は、１５０〜３００℃で数時間
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
条件により適宜選ばれる条件により行う。真空容器内の
圧力は極力低くすることが必要で、１〜３×１０^-7Ｔｏ
ｒｒ以下が好ましく、さらに１×１０^-8Ｔｏｒｒ以下が
特に好ましい。

【００５６】安定化工程を行った後の、駆動時の雰囲気
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、有機物質が十分除去
されていれば、真空度自体は多少低下しても十分安定な
特性を維持することが出来る。

【００５７】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、
素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが、安定する。

【００５８】［電子放出素子の第２の製造方法］次に本
発明の電子放出素子の第２の製造方法の一例を説明す
る。本発明の第２の製造方法は、電子放出素子を形成す
る基体の表面エネルギーが、基体に付与する有機金属を
含有する溶液に適した表面エネルギーより、かい離した
場合に、容易に前記基体の表面エネルギーを初期化し、
再度、最適な表面エネルギーに再調整することで、より
均一な導電性膜を形成し、ばらつきの少ない電子放出素
子およびその製造における歩留まりを向上するものであ
る。以下にその製造方法を、図４を用いて説明する。図
４は、本発明の第２の製造方法のフロー図である。

【００５９】（工程−１：酸化チタン膜、素子電極の形
成工程）第１の製造方法の工程−１と同じ。

【００６０】（工程−２：基体の表面エネルギーを初期
化する工程）第１の製造方法の工程−２と同じ。

【００６１】（工程−３：基体の表面エネルギーを調整
する工程）第１の製造方法の工程−３と同じ。

【００６２】（工程−４：前記基体の表面エネルギーを
測定検査する工程）基体の表面状態を、接触角計で接触
角を測定することにより検査する。なお、接触角測定に
用いる液体は、導電性薄膜の材料である有機金属含有水
溶液や、有機金属含有水溶液から有機金属成分を除いた
水溶液や純水等を用いることができる。

【００６３】（工程−５：基体の表面エネルギーの測定
値を基準値と比較する工程）本工程において、基体の表
面エネルギーの基準値の範囲と工程−４において測定さ
れた基体の表面エネルギーの測定値が、基準値の範囲か
ら逸脱した場合は、工程−２から再処理される。一方、
範囲内であれば、次の工程に移行する。

【００６４】尚、基体の表面エネルギーの基準値の範囲
とは、特に、液滴として有機金属含有溶液を付与した場
合は、有機金属含有溶液の組成に応じて、形状の制御の
際、適正な形状を維持できる様に、その範囲が設定され
る。その結果、ばらつきの少ない導電性膜が最終的に形
成できる。本実施形態の表面エネルギーの基準値とし
て、撥水面を基準値とすることができる。また、基体表
面と液滴との好適な接触角は、後述する実施例のよう
に、３０°〜４０°を、基準値の範囲とすることもでき
る。この範囲の接触角であれば、インクジェットで付与
された液滴は、電子放出素子の導電性膜の形態として好
適な形態を供与できる。

【００６５】（工程−６：有機金属含有水溶液を基体に
付与する工程）第１の製造方法の工程−４と同じ。

【００６６】（工程−７：有機金属含有溶液を熱分解
し、導電性薄膜を形成する工程）第１の製造方法の工程
−５と同じ。

【００６７】（工程−８：通電フォーミング工程）第１
の製造方法の工程−６と同じ。

【００６８】（工程−９：活性化工程）第１の製造方法
の工程−７と同じ。

【００６９】（工程−１０：安定化工程）第１の製造方
法の工程−８と同じ。

【００７０】上記本発明の電子放出素子の構成、第１の
製造方法および第２の製造方法は、電子放出素子を基体
上に複数個形成した電子源にも適用できる。複数の電子
放出素子の基体上の配列方法は、実施例で説明する単純
マトリクス以外の配列方法もあり、これに限るものでな
い。

【００７１】［画像形成装置の製造方法］次に、本発明
の画像形成装置の構成、及び製造方法を、図５を用い
て、説明する。図５は、本発明の画像形成装置の一例で
ある。

【００７２】図５において、５７は、前記本発明の電子
放出素子を複数配した電子源基板、５１は電子源基板５
７を固定したリアプレート、５６はガラス基板５３の内
面に蛍光膜５４とメタルバック５５等が形成されたフェ
ースプレートである。５２は支持枠であり、該支持枠５
２には、リアプレート５１、フェースプレート５６がフ
リットガラス等を用いて接続されている。これらにより
構成される外囲器は、例えば大気中、あるいは窒素中
で、４００〜５００℃の温度範囲で１０分間以上焼成す
ることで、封着して構成される。

【００７３】５９は、本発明の電子放出素子である。５
８，５０は、前記本発明の電子放出素子の一対の素子電
極と接続された行方向配線、及び列方向配線である。

【００７４】外囲器は、上述の如く、フェースプレート
５６、支持枠５２、リアプレート５１で構成される。リ
アプレート５１は主に基板５７の強度を補強する目的で
設けられるため、基板５７自体で十分な強度を持つ場合
は別体のリアプレート５１は不要とすることができる。
即ち、基板５７に、直接、支持枠５２を封着し、フェー
スプレート５６、支持枠５２及び基板５７で外囲器を構
成しても良い。一方、フェースプレート５６、リアプレ
ート５１間に、スペーサーとよばれる不図示の支持体を
設置することにより、大気圧に対して十分な強度をもつ
外囲器を構成することもできる。

【００７５】蛍光膜５４は、モノクロームの場合は蛍光
体のみから構成することができる。カラーの蛍光膜の場
合は、蛍光体の配列によりブラックストライプあるいは
ブラックマトリクスなどと呼ばれる黒色導電材と蛍光体
とから構成することができる。

【００７６】フェースプレート５６には、更に蛍光膜５
４の導電性を高めるため、蛍光膜５４の外面側に透明電
極（不図示）を設けてもよい。

【００７７】次に本発明の画像形成装置の製造方法の一
例について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の
画像形成装置の製造工程フロー図である。

【００７８】（工程−１：基体、素子電極、配線等の形
成工程）素子電極を第１の製造方法の工程−１と同様の
方法で作成する。また、行、列配線は、スクリーン印刷
法や公知のフォトリソとスパッタ法等の導体の作成法に
より形成する。

【００７９】（工程−２：基体の表面エネルギーを初期
化する工程）第１の製造方法の工程−２と同じ。

【００８０】（工程−３：基体の表面エネルギーを調整
する工程）第１の製造方法の工程−３と同じ。

【００８１】（工程−４：前記基体の表面エネルギーを
測定検査する工程）第２の製造方法の工程−４と同様で
あるが、画像形成装置の場合は、基板の大面積化を考慮
し、画像表示領域外の基板上に接触角の測定点を数点以
上設け、その分布も考慮する必要がある。

【００８２】（工程−５：基体の表面エネルギーの測定
値を基準値と比較する工程）第２の製造方法の工程−５
と同様に、基準となる基板の表面エネルギーの範囲を越
えた場合は、工程−２より行う。

【００８３】（工程−６：有機金属含有水溶液を基体に
付与する工程）第１の製造方法の工程−４と同じ。

【００８４】（工程−７：有機金属含有溶液を熱分解
し、導電性薄膜を形成する工程）第１の製造方法の工程
−５と同じ。

【００８５】（工程−８：通電フォーミング工程）工程
−７を終えた基板を真空チャンバーに配置し、次に、真
空チャンバー内を充分に排気する。その後、第１の製造
方法の工程−６と同様の処理を施す。

【００８６】（工程−９：活性化工程）真空チャンバー
に前述した有機ガスを導入し、第１の製造方法の工程−
７と同様の処理を施す。

【００８７】（工程−１０：封着工程）前記フェイスプ
レートと支持枠とリアプレートをフリットを介して接着
し、外囲器を形成する。

【００８８】（工程−１１：安定化工程）前記外囲器を
不図示の排気管より充分に排気し、第１の製造方法の工
程−８と同様の安定化工程を施す、最後に、ゲッタをフ
ラッシュする。

【００８９】以上の様な本発明の画像形成装置の製造方
法は、これに、限るわけでなく、後述の実施例の様に、
外囲器を形成した後に工程−８（通電フォーミング工
程）以降を行っても良く、工程順、工程もこれに限るも
のでない。また、本発明の画像形成装置は、ここにあげ
たものだけでなく、従来技術であげた本出願人の例をも
包含できる。

【００９０】

【実施例】以下、本発明の電子放出素子、電子源、及び
画像形成装置の製造方法の実施例を、図面を用いて詳細
に説明する。

【００９１】（実施例１）本発明にかかわる基本的な表
面伝導型電子放出素子の構成は、図２の電子放出素子と
同様である。図７は、図２と同様の電子放出素子を１０
個配置した基板である。尚、図１と同一の符号を用いた
ものは、同一のものを示す。

【００９２】図２及び図７を用いて本発明に関わる電子
放出素子の製造法で基板の表面エネルギーの調整方法を
説明する。

【００９３】以下、順を追って製造方法の説明を図２及
び図７に基づいて説明する。

【００９４】（工程−ａ：酸化チタン膜、素子電極の形
成工程）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（ＲＤ−２０００Ｎ
−４１日立化成社製）で形成し、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。更
に、純水で洗浄した。

【００９５】（工程−ｂ：表面エネルギーの初期化工程
（光照射工程））素子電極２，３を形成した基板１に、
ハロゲンランプ（２００Ｗ）で紫外光を５分間照射した
後、後述する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。

【００９６】（工程−ｃ：表面エネルギーの調整工程
（乾燥工程））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に数日間放置した。工程−
ｂと同様に、８時間ごとに接触角を測定した。

【００９７】（工程−ｄ：有機金属含有溶液の付与工
程）有機金属含有溶液として、酢酸パラジウム−モノエ
タノールアミン０．２％、イソプロピルアルコール１５
％、エチレングリコール１％、ポリビニルアルコール
０．０５％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−ａで形成した素
子電極および素子電極間に４回塗布した。

【００９８】（工程−ｅ：導電性薄膜の形成工程）工程
−ｄで作成した試料を、４１０℃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４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。

【００９９】次に、工程−ｅを終えた本実施例の基板
を、図８の真空処理装置に設置した。真空ポンプにて排
気し、１０^-8Ｔｏｒｒの真空度に達した後、導電性薄膜
の抵抗を測定するために、電源より、各素子の素子電極
２，３間にそれぞれ、０．１Ｖのパルス状の電圧を印加
し、各素子電極間に流れる電流を測定した。尚、パルス
の電圧波形は、パルス幅０．１ｍｓｅｃとパルス間隔１
０ｍｓｅｃとし、測定は１０回繰り返し測定し、その平
均値より抵抗値を求めた。

【０１００】ここで、図８の真空処理装置について説明
する。図８は、真空処理装置の一例を示す模式図であ
り、この真空処理装置は、フォーミング工程、活性化工
程、安定化工程を行えるだけでなく、測定評価装置とし
ての機能をも兼ね備えている。図８においても、図１に
示した部位と同じ部位には図１に付した符号と同一の符
号を付している。

【０１０１】図８において、８５は真空容器であり、８
６は排気ポンプである。真空容器８５内には電子放出素
子が配されている。即ち、１は電子放出素子を構成する
基体であり、２及び３は素子電極、４は導電性薄膜、５
は電子放出部である。８１は、電子放出素子に素子電圧
Ｖｆを印加するための電源、８０は素子電極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、８４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である。８３はアノ
ード電極８４に電圧を印加するための高圧電源、８２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。一例として、アノード電極の
電圧を１ｋＶ〜１０ｋＶの範囲とし、アノード電極と電
子放出素子との距離Ｈを２ｍｍ〜８ｍｍの範囲として測
定を行うことができる。また、８７は、活性化工程を行
う際に使用する有機ガス発生源である。

【０１０２】真空容器８５内には、不図示の真空計等の
真空雰囲気下での測定に必要な機器が設けられていて、
所望の真空雰囲気下での測定評価を行えるようになって
いる。排気ポンプ８６は、ターボポンプ、ドライポンプ
からなるイオンポンプ等からなる超高真空装置系とによ
り構成した。ここに示した電子源基板を配した真空処理
装置の全体は、不図示のヒーターにより３５０℃まで加
熱できる。

【０１０３】（比較例１）実施例１の工程−ｂ（表面エ
ネルギーの初期化工程（光照射工程））の光照射を行わ
ず、他の工程は、実施例１と同様の工程で電子放出素子
の導電性薄膜を形成した。接触角の測定のみ、前述の工
程−ｂと同様に行った。

【０１０４】（比較例２）実施例１の工程−ａ（酸化チ
タン膜、素子電極の形成工程）において、本比較例２で
は、清浄化した青板ガラス１上に、酸化チタンに代わっ
て、厚さ０．５ミクロンのＳｉＯ_X をスパッタ法で形成
した以外は、同様に行った。

【０１０５】以下、工程−ｂ（表面エネルギーの初期化
工程（光照射工程））を実行し、実施例１と同様の工程
で電子放出素子の導電性薄膜を形成した。

【０１０６】このような実施例１、比較例１、比較例２
において、それぞれの工程により、図７に示すような基
板を各１０枚づつ作成した。

【０１０７】表１に、実施例１、比較例１，２の工程途
中の接触角、抵抗等の測定結果を示す。尚、表の結果
は、いずれも１０基板の平均値である。表１より以下の
ことが示された。

【０１０８】表１に示されるように、工程−ｂ（表面エ
ネルギーの初期化工程（光照射工程））においては、実
施例１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、比較例１，２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。

【０１０９】また、工程−ｃ（表面エネルギーの調整工
程（乾燥工程））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の接触角
のばらつきは小さいが、比較例１，２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
を初期化する工程に依存していると推定される。

【０１１０】また、工程−ｅ（導電性薄膜の形成工程）
においては、抵抗値のばらつきが、実施例１は小さい
が、比較例１，２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を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。

【０１１１】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（工程−ｃ）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。な
お、親水性と撥水性の判断は、接触角で行なった。

【０１１２】

【表１】 （実施例２）本実施例は、実施例１の工程−ｅ（導電性
薄膜の形成工程）以降の、更に、いくつかの工程を行い
電子放出素子を作成した例である。尚、比較例２につい
ても、実施例１と同様の工程を行った。以下に工程−ｅ
（導電性薄膜の形成工程）以降の工程を順を追って説明
する。なお、図２と同様の素子を作成した。

【０１１３】（工程−ｆ：通電フォーミング工程）つづ
いて、図８の真空処理装置内で、フォーミング工程を施
した。素子電極２，３間に、通電を行うと、導電性薄膜
４の部位に、亀裂が形成された。通電フォーミングの電
圧波形は、パルス波形で、パルス波高値を０Ｖから０．
１Ｖステップで増加させる電圧パルスを印加した。電圧
波形のパルス幅とパルス間隔はそれぞれ１ｍｓｅｃ、１
０ｍｓｅｃとした矩形波とした。通電フォーミング処理
の終了は、導電性薄膜の抵抗値が１Ｍオーム以上とし
た。

【０１１４】図９に本実施例で用いたフォーミング電圧
波形を示す。尚、素子電極２，３において、一方の電極
を低電位として、他方を、高電位側として、電圧は印加
される。

【０１１５】（工程−ｇ：活性化工程）フォーミングを
終えた素子には活性化工程と呼ばれる処理を行った。活
性化工程とは、フォーミングで形成した高抵抗部に炭素
および炭素化合物を形成することで、素子電流Ｉｆ、放
出電流Ｉｅが、著しく変化する工程である。

【０１１６】活性化工程は、アセトンガスを測定装置に
１０^-3Ｔｏｒｒ導入し、パルス波高値１５Ｖ、パルス幅
１ｍｓｅｃ、パルス間隔１０ｍｓｅｃとした矩形波のパ
ルスの印加を２０分繰り返した。

【０１１７】図１０に活性工程で用いたパルス電圧波形
を示す。本実施例では、素子電極２，３に対して、交互
に低、高電位がパルス間隔毎に入れ替わる様に印加し
た。

【０１１８】（工程−ｈ：安定化工程）つづいて、安定
化工程を行った。安定化工程は、真空容器内の雰囲気等
に存在する有機ガスを排気し、炭素あるいは炭素化合物
の堆積を抑制し、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅを安定さ
せる工程である。真空容器全体を２５０℃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
排気した。このとき、真空度は、１×１０^-8Ｔｏｒｒで
あった。

【０１１９】その後、この真空度で、電子放出素子の特
性を測定した。実施例、比較例共、図７の基板を各１０
基板づつ、上記工程を行って作成した。

【０１２０】実施例２の電子放出素子の特性は、１０基
板の平均値で、素子電流Ｉｆ２ｍＡ±０．０５ｍＡ、放
出電流ＩｅμＡ±０．０６μＡであった。一方、比較例
２の電子放出素子の特性は、１０素子の平均値で、素子
電流Ｉｆ１．８ｍＡ±０．１ｍＡ、放出電流Ｉｅ２．５
μＡ±０．１μＡ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。

【０１２１】この結果、実施例２（酸化チタン層、光照
射あり）の電子放出特性は、比較例２（酸化シリコン
層、光照射あり）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ったところ、実施例２は、比較例２
に比べ、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅとも減少が少なか
った。

【０１２２】以上の様に、基板の表面エネルギーの初期
化工程（光照射工程）を行うことで、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。

【０１２３】また、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。

【０１２４】（実施例３）本実施例は、実施例１の工程
−ｃ（表面エネルギーの調整工程（乾燥工程））で、基
板を長期大気中で放置し、接触角が好適な接触角３０°
〜４０°よりずれを発生した場合の基板の再処理実験の
実施例である。以下順を追って説明する。

【０１２５】実施例１の工程−ａ，ｂ，ｃを行った基板
を作成し、５日間大気中に放置した。その後、実施例１
と同様に接触角を測定したところ、接触角は、４５°に
増加した。接触角が、本実施例における基準値としての
好適な接触角３０°〜４０°の範囲外となったため、再
処理として、実施例１の工程−ｂ（表面エネルギーの初
期化工程（光照射工程））と工程−ｃ（表面エネルギー
の調整工程（乾燥工程））を再び行い、以降実施例１の
工程−ｄ，ｅ、及び実施例２の工程ｆ，ｇ，ｈを行っ
た。

【０１２６】（比較例３）実施例３と同様に、実施例１
の工程−ａ，ｂ，ｃを行った基板を作成し、５日間大気
中に放置した。その後、実施例１と同様に接触角を測定
したところ、接触角は、４８°であった。本比較例で
は、基準値との比較及び再処理としての工程−ｂ，ｃを
行なわず、その後、実施例１の工程−ｄ，ｅ、及び実施
例２の工程ｆ，ｇ，ｈを行った。

【０１２７】表２に結果を示す。表２に示される様に、
実施例３は、基板の接触角が大幅に適正値よりずれたに
もかかわらず、工程−ｂ（表面エネルギーの初期化工程
（光照射工程））と、工程−ｃ（表面エネルギーの調整
工程（乾燥工程））を繰り返すことで実施例１，２と同
様の結果が得られた。一方、比較例３では、基板の接触
角が大幅に適正値よりずれたままであるため、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。

【０１２８】以上より、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、及び前記基
体の表面エネルギーを調整する工程を繰り返し行い、以
降の製造工程を行うことで、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、歩留まりが高
く安価な電子放出素子が製造できる。

【０１２９】

【表２】 （実施例４：画像形成装置の作成）本実施例は、実施例
３に基づいて作成された工程フローの図１１によって、
画像形成装置を作成した例である。尚、図１１の工程フ
ロー図においては、本発明に関わりの深い電子源基板に
ついてのみ、詳細に記述した。

【０１３０】また、電子源の一部の平面図を図１２
（ａ）に示す。また、模式的断面図を図１２（ｂ）に示
す。図１２において、１２１は基板、１２８はＤｘｎに
対応する行方向配線、１２９はＤｙｎに対応する列方向
配線、１２４は導電性膜、１２２，１２３は素子電極、
１２７は層間絶縁層である。本実施例の画像形成装置
は、図５と同様であるが、リアプレートとして基板１２
１を用いた。

【０１３１】また、図１３は、ＮＴＳＣ方式のテレビ信
号に基づいたテレビジョン表示を行う為の駆動回路の構
成例である。

【０１３２】次に、本実施例の画像形成装置の製造方法
を、工程順に具体的に説明する。

【０１３３】（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１２１上に素子電極１２２，１２３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。

【０１３４】（工程−２）列配線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１２７を
スクリーン印刷法により作成した。更に、行配線を印刷
した。

【０１３５】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。

【０１３６】（工程−３：表面エネルギーの初期化工
程）基板１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。

【０１３７】（工程−４：表面エネルギーの調整工程）
工程−３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日間放置した。工程−５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、４
５°以上３０°未満の場合は、工程−３にもどり、再び
初期化を行った。

【０１３８】（工程−５）有機金属含有溶液として、酢
酸パラジウム−モノエタノールアミン０．２％、イソプ
ロピルアルコール１５％、エチレングリコール０．８
％、ポリビニルアルコール０．５％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
た。各素子の抵抗を測定した。

【０１３９】（工程−６）次にフェースプレートを形成
した。フェースプレートは、ガラス基板の内面に蛍光体
が配置された蛍光膜とメタルバックが形成された構成と
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。

【０１４０】（工程−７）工程−１〜５で形成した基板
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。

【０１４１】（工程−８）１０^-7Ｔｏｒｒまで排気後、
各配線ＤＸｎ，ＤＹｍより各素子に電圧を供給できる製
造装置で、ライン毎に、フォーミングを行った。フォー
ミングの条件は、実施例２と同様である。

【０１４２】（工程−９）１０^-7Ｔｏｒｒまで排気後、
アセトンを１０^-3Ｔｏｒｒとなるまで排気管から導入
し、各配線ＤＸｎ，ＤＹｍ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２と同様のパルス電
圧が各素子に印加される様に電圧を印加し、活性化工程
を行った。各ラインに、２５分間、電圧印加して各ライ
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。

【０１４３】（工程−１０）つづいて、排気管より排気
を十分に行った後、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。

【０１４４】以上の様にして作成した単純マトリクス配
置の電子源を用いて構成した画像形成装置を作成した。

【０１４５】次に、この作成した画像形成装置によっ
て、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づいたテレビジョン
表示を行う為の駆動回路の構成例について、図１３を用
いて説明する。

【０１４６】図１３において、１３１は画像表示パネ
ル、１３２は走査回路、１３３は制御回路、１３４はシ
フトレジスタである。１３５はラインメモリ、１３６は
同期信号分離回路、１３７は変調信号発生器、Ｖｘおよ
びＶａは直流電圧源である。尚、本実施例では、ｍ＝１
５０、ｎ＝４５０表示パネル１３１は、端子Ｄｏｘ１乃
至Ｄｏｘｍ、端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎ、及び高圧端子
Ｈｖを介して外部の電気回路と接続している。端子Ｄｏ
ｘ１乃至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）ずつ順次駆動する為
の走査信号が印加される。

【０１４７】端子Ｄｙ１乃至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為の変調信号が印加される。高圧端
子Ｈｖには、直流電圧源Ｖａより、例えば１０ｋ［Ｖ］
の直流電圧が供給されるが、これは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
ルギーを付与する為の加速電圧である。

【０１４８】走査回路１３２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乃至Ｓｍで模式的に示している）ある。各スイ
ッチング素子は、直流電圧源Ｖｘの出力電圧もしくは０
［Ｖ］（グランドレベル）のいずれか一方を選択し、表
示パネル１３１の端子Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍと電気的に
接続される。Ｓ１乃至Ｓｍの各スイッチング素子は、制
御回路１３３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。

【０１４９】直流電圧源Ｖｘは、本例の場合には電子放
出素子の特性（電子放出閾値電圧）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閾値電圧以
下となるような一定電圧を出力するように設定されてい
る。

【０１５０】制御回路１３３は、外部より入力する画像
信号に基づいて適切な表示が行われるように各部の動作
を整合させる機能を有する。制御回路１３３は、同期信
号分離回路１３６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。

【０１５１】同期信号分離回路１３６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、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１３６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は便宜上ＤＡＴＡ信号と表
した。該ＤＡＴＡ信号はシフトレジスタ１３４に入力さ
れる。

【０１５２】シフトレジスタ１３４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１３３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
１３４のシフトクロックであるということもでき
る。）。シリアル／パラレル変換された画像１ライン分
（電子放出素子Ｎ素子分の駆動データに相当）のデータ
は、Ｉｄ１乃至ＩｄｎのＮ個の並列信号として前記シフ
トレジスタ１３４より出力される。

【０１５３】ラインメモリ１３５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１３３より送られる制御信号Ｔｍｒｙに従
って適宜Ｉｄ１乃至Ｉｄｎの内容を記憶する。記憶され
た内容は、Ｉ′ｄ１乃至Ｉ′ｄｎとして出力され、変調
信号発生器１３７に入力される。

【０１５４】変調信号発生器１３７は、画像データＩ′
ｄ１乃至Ｉ′ｄｎ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為の信号源であり、その出力信号
は、端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを通じて表示パネル１３
１内の電子放出素子に印加される。

【０１５５】ここでは、パルス幅変調方式によって変調
を行った。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１３７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。

【０１５６】シフトレジスタ１３４やラインメモリ１３
５は、デジタル信号式のものもアナログ信号式のものも
採用できる。画像信号のシリアル／パラレル変換や記憶
が所定の速度で行われれば良いからである。

【０１５７】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乃至Ｄｏｘｍ、
Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを介して電圧を印加することによ
り、電子放出が生ずる。高圧端子Ｈｖを介してメタルバ
ック５９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、蛍光膜に衝突し、発光が生じて画像が形
成される。

【０１５８】以上の様な工程で、形成された画像形成装
置は、ＮＴＳＣ信号の入力によって、輝度ばらつきが少
なく、安定な画像形成装置が再現性良く、歩留まりが高
く製造することができた。

【０１５９】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、電子放出素子を形成する基体に、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を行ない、一
定の親水面の表面エネルギーの表面を基体上に形成する
ため、次工程の基体の表面エネルギーを調整する工程で
の表面エネルギーのばらつきが大幅に減少する。このた
め、基体に付与された有機金属含有溶液が、スピンナー
で塗布した場合は、均一性の高い膜厚が得られる様にな
り、インクジェット法によって液滴を付与した場合は、
所望の形状が得られる様になる。

【０１６０】また、更には、酸化チタン層が、基体上に
積層されているので、導電性薄膜と基体との密着性が改
善されるため、安定な電子放出特性が得られる様にな
る。

【０１６１】従って、良好な電子放出特性を有する電子
放出素子、及び均一性が高く良好な複数の電子放出素子
を配置した電子源、さらには、均一性が高く良好な表示
品位の前記電子源と蛍光体等の画像形成部材を対向して
構成した画像形成装置の製造方法を提供できる。

【０１６２】また、基体に有機金属含有溶液を付与する
工程に先立ち、前記基体の表面エネルギーを測定検査
し、測定値が基準値の範囲外であった場合には、前記光
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
程より再処理する工程、を行なうため、基体の表面エネ
ルギーが、基体内、基体間でばらついた場合でも、簡単
に表面エネルギーを初期化し、再調整でき、基体表面エ
ネルギーがばらつかず、歩留まりの向上ができる。従っ
て、歩留まりが高く安価な電子放出素子、電子源及び画
像形成装置の製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子放出素子の概略構成を示す図であ
る。

【図２】本発明の電子放出素子の他の概略構成を示す図
である。

【図３】本発明の第１の製造方法を示す図である。

【図４】本発明の第２の製造方法を示す工程フロー図で
ある。

【図５】本発明の画像形成装置の一例を示す斜視図であ
る。

【図６】本発明の画像形成装置の製造方法のを示す工程
フロー図である。

【図７】実施例１で用いた電子放出素子のテスト基板の
模式的平面図である。

【図８】実施例１で用いた真空処理装置の模式的構成図
である。

【図９】実施例２で用いた通電フォーミング電圧波形図
である。

【図１０】実施例２の活性化工程で用いたパルス電圧波
形図である。

【図１１】実施例４の工程フロー図である。

【図１２】実施例４の電子源の一部の平面図及び断面図
である。

【図１３】実施例４のテレビジョン表示を行う為の駆動
回路の構成を示すブロック図である。

【図１４】従来の電子放出素子を説明する模式的平面図
である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 素子電極 ３ 素子電極 ４ 導電性薄膜 ５ 電子放出部 ６ 酸化チタン層 ５８ 電子放出素子 ５１ リアプレート ５２ 支持枠 ５３ ガラス基板 ５４ 蛍光膜 ５５ メタルバック ５６ フェースプレート ５７ 電子放出素子を複数配した電子源基板 ５０，５８ Ｘ方向配線及びＹ方向配線 １２１ 基板 １２２，１２３ 素子電極 １２４ 導電性膜 １２７ 層間絶縁層 １２８ Ｄｘｎに対応する行方向配線 １２９ Ｄｙｎに対応する列方向配線 １３１ 画像表示パネル １３２ 走査回路 １３３ 制御回路 １３４ シフトレジスタ １３５ ラインメモリ １３６ 同期信号分離回路 １３７ 変調信号発生器

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体上に一対の電極と電子放出部を形成
   した導電性薄膜を有する電子放出素子の製造方法におい
   て、 前記基体表面に酸化チタン層を形成する工程；前記基体
   に光を照射して該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；
   前記基体に有機金属含有溶液を付与する工程；前記有機
   金属含有溶液を熱分解して前記導電性薄膜を形成する工
   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】 前記光は、紫外光あるいは可視光を含む
   紫外光であることを特徴とする請求項１記載の電子放出
   素子の製造方法。
3. 【請求項３】 前記基体の表面エネルギーを低下し初期
   化する工程は、前記基体表面を親水面とすることを特徴
   とする請求項１又は２記載の電子放出素子の製造方法。
4. 【請求項４】 前記基体の表面エネルギーを調整する工
   程は、前記基体表面を撥水面とする工程であることを特
   徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電子放出素子
   の製造方法。
5. 【請求項５】 前記基体に有機金属含有溶液を付与する
   工程は、インクジェット法で行なわれることを特徴とす
   る請求項１〜４のいずれかに記載の電子放出素子の製造
   方法。
6. 【請求項６】 前記インクジェット法は、バブルジェッ
   ト方式あるいはピエゾジェット方式であることを特徴と
   する請求項５記載の電子放出素子の製造方法。
7. 【請求項７】 前記有機金属含有溶液は、水溶液である
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電子
   放出素子の製造方法。
8. 【請求項８】 前記基体の表面エネルギーを調整する工
   程の後、前記基体の表面エネルギーを測定検査し、該測
   定値が所定の基準値の範囲外の場合は、前記表面エネル
   ギーを低下し初期化する工程、及び表面エネルギーを調
   整する工程を再度行なう再処理工程を有することを特徴
   とする請求項１〜７のいずれかに記載の電子放出素子の
   製造方法。
9. 【請求項９】 前記基体の表面エネルギーを測定検査す
   る工程は、前記有機金属含有溶液と前記基体表面との接
   触角を測定することを特徴とする請求項８記載の電子放
   出素子の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記基体の表面エネルギーの基準値
    は、撥水面であることを特徴とする請求項８又は９記載
    の電子放出素子の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記電子放出素子は、表面伝導型電子
    放出素子であることを特徴とする請求項１〜１０のいず
    れかに記載の電子放出素子の製造方法。
12. 【請求項１２】 電子放出素子が基体上に複数配置され
    ている電子源の製造方法において、 前記電子放出素子が、請求項１〜１１のいずれかに記載
    の電子放出素子の製造方法により製造されることを特徴
    とする電子源の製造方法。
13. 【請求項１３】 基体上に複数配置されている電子放出
    素子が、互いに直交する行配線と列配線の交点近傍にお
    いて、一対の電極を接続されていることを特徴とする請
    求項１２記載の電子源の製造方法。
14. 【請求項１４】 電子源を有する基体と該電子源から放
    出される電子により画像を形成する画像形成部材とを具
    備した画像形成装置の製造方法において、 前記電子源が、請求項１２又は１３記載の電子源の製造
    方法により製造されることを特徴とする画像形成装置の
    製造方法。