KR100785385B1 - 전자 방출 소자 및 전자 방출 소자의 제조 방법, 표시 장치및 전자 기기 - Google Patents

전자 방출 소자 및 전자 방출 소자의 제조 방법, 표시 장치및 전자 기기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자 방출 소자의 제조를 용이하게 행할 수 있는 전자 방출 소자 및 전자 방출 소자의 제조 방법, 표시 장치 및 전자 기기를 제공하는 것을 과제로 한다.
도전성막(85)을 형성하는 재료를 함유하는 기능액(80)을, 토출 헤드(15)로부터 액적(63)으로서 상기 소자 전극(81, 82) 사이에 토출하는 액적 토출 공정과, 액적을 건조시키는 건조 공정과, 한 쌍의 소자 전극(81, 82) 사이에 통전 처리하여 전자 방출부(87)를 형성하는 전자 방출부 형성 공정을 갖고, 액적 토출 공정에서 액적(63)에 의해 형성된 액막(83)은 전자 방출부 형성 공정에서 줄 열(Joule heat)의 발생에 의해 전자 방출부(87)가 형성되기 쉽도록 수축부(84)를 갖는 형상으로 형성된다.
전자 방출 소자, 소자 전극, 액막, 도전성막, 수축부

Description

전자 방출 소자 및 전자 방출 소자의 제조 방법, 표시 장치 및 전자 기기{ELECTRON EMITTER, MANUFACTURING METHOD THEREOF, DISPLAY, AND ELECTRONIC APPARATUS}
도 1은 액적 토출 장치의 구성을 나타낸 사시도.
도 2는 액적 토출 장치의 전기 제어 블록도.
도 3의 (a)는 액적 토출 헤드의 구성을 나타낸 사시도, 도 3의 (b)는 측단면도.
도 4는 액적 토출 장치의 동작을 나타낸 플로차트.
도 5의 (a)는 제 1 실시예에서의 전자 방출 소자의 평면도, 도 5의 (b)는 측단면도.
도 6은 전기 광학 장치의 일례로서의 SED(표면 전계 디스플레이)를 나타낸 측단면도.
도 7은 전자 기기의 일례로서의 텔레비전 수상기를 나타낸 사시도.
도 8은 제 1 실시예에서의 전자 방출 소자의 제조 과정을 모식적으로 나타낸 단면도.
도 9의 (a)는 제 2 실시예에서의 전자 방출 소자의 평면도, 도 9의 (b)는 측단면도.
도 10은 제 2 실시예에서의 전자 방출 소자의 제조 과정을 모식적으로 나타낸 단면도.
도 11의 (a)는 제 3 실시예에서의 전자 방출 소자의 평면도, 도 11의 (b)는 측단면도.
도 12는 제 3 실시예에서의 전자 방출 소자의 제조 과정을 모식적으로 나타낸 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 액적 토출 장치 15 : 토출 헤드
32 : 기판 63 : 액적
70, 71 : 기능액 80 : 전자 방출 소자
81, 82 : 소자 전극 83, 83a, 83b, 83c, 83d : 액막
84 : 액막의 수축부 85 : 도전성막
86 : 도전성막의 수축부 87 : 전자 방출부
88 : 표면 처리로서의 친액 처리 영역 90 : 전기 광학 장치로서의 SED
100 : 전자 기기로서의 텔레비전 수상기
본 발명은 전자 방출 소자 및 전자 방출 소자의 제조 방법, 표시 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
종래 전자 방출 소자의 제조 방법에 있어서, 통전(通電) 처리에 의해 소자 전극 사이에 형성된 도전성막에 전자 방출부를 형성하는 것이 일반적이다. 그러나, 통전 처리에 의해 전자 방출부가 도전성막의 어느 부분에 형성되는지에 대해서는 제어가 곤란했다. 전자 방출부가 형성되는 위치가 전자 방출 소자마다 변화하게 되면, 방출 전류가 달라지기 때문에 화상의 휘도 불균일 등의 결점이 발생하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 특허문헌 1에 기재된 전자 방출 소자의 제조 방법은, 서로 다른 2종류의 기능액을 사용하여 도전성막의 두꺼운 개소와 얇은 개소를 형성하거나 재질(材質)을 다르게 하여, 비교적 고(高)저항 측의 막 내에서 통전 처리했을 때에 전류 밀도가 높아지고, 전자 방출부가 형성되게 하고 있다.
[특허문헌 1] 일본국 공개특허 평10-69850호 공보
그러나, 상기 전자 방출 소자의 제조 방법은 서로 다른 특성의 기능액을 액적 토출하여 도전성막을 형성하기 때문에, 서로 다른 기능액마다의 토출 조건 제한이 부과되거나, 복수 방울 토출할 경우에 잠상부(潛像部)를 형성하기 위해 한 방울마다 건조시킬 필요가 있는 등 제조 공정이 증가한다는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은, 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 전자 방출 소자의 제조를 용이하게 행할 수 있는 전자 방출 소자 및 전자 방출 소자의 제조 방법을 제공함에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 기판 위에 형성된 한 쌍의 소자 전극과, 상기 소자 전극의 양쪽에 접속된 도전성막과, 상기 도전성막의 일부에 형성된 전자 방출부를 갖는 전자 방출 소자의 제조 방법으로서, 도전성막을 형성하는 재료를 함유하는 기능액을, 액적 토출 장치에 의해 기판의 피(被)토출면 위에 액적을 토출하여 도전성막의 형성 영역 내의 적어도 일부에 액상체를 부착시키는 액적 토출 공정과, 도전성막으로 하기 위해 액상체를 건조시키는 건조 공정과, 한 쌍의 소자 전극 사이에 통전(通電) 처리하여 도전성막에 전자 방출부를 형성하는 전자 방출부 형성 공정을 갖고, 액적 토출 공정은, 건조 공정에 따라 도전성막으로 한 경우에 전자 방출부의 형성 개소(箇所)에서 상대적으로 막 두께가 얇아지는 잠상부를 형성시키는 수축부를 갖는 액체 형상으로 액상체를 형성하는 것을 요지로 한다.
또한, 한 쌍의 소자 전극에 접속된 도전성막 중 전자 방출부를 포함하는 일부가 수축부를 갖는 액적 형상인 것이 좋으며, 그 일부를 제외한 다른 부분을 갖는 액적과 함께 건조시킬 수도 있고, 각각 별도로 건조시킬 수도 있다. 또한, 수축부를 갖는 액적은 한 방울만으로 형성할 수도 있고, 복수 방울에 의해 형성할 수도 있다. 또한, 피토출면에는 액적 형상이 수축부를 갖도록 필요에 따라 표면 처리 등의 형상 유도 수단을 설치하는 것도 가능하다.
또한, 건조 공정은 액적 중에 함유되는 용매 등의 액상 원인으로 되는 성분을 제거하는 건조를 포함하는 공정을 가리키며, 액적이 건조에 의해 막 형상으로 고화(固化)된 후에 필요에 따라 실행되는 소성(소성 공정)을 포함할 수도 있다. 여기서, 건조는 자연 건조일 수도 있고, 열을 외부로부터 가하거나 액적의 내부에 열을 발생시키는 건조일 수도 있다.
이것에 의하면, 피토출면 위에 기능액이 토출되면, 수축부를 갖는 액적이 형성된다. 이 액적이 건조에 의해 도전성막으로 되면, 액적에 있던 수축부에 상당하는 개소의 대략 선형 수축부(잠상부)가 형성된다. 그 후, 통전 처리를 행하였을 때 도전성막의 수축부에 줄 열(Joule heat)이 발생하여 파단(破斷)됨으로써, 전자 방출부가 형성된다. 따라서, 전자 방출 소자를 형성할 때에 필요한 액적의 건조 횟수를 적게 하는 것이 가능해진다.
본 발명의 전자 방출 소자의 제조 방법의 액적 토출 공정은 피토출면에 대한 액적의 접촉면 형상이 전자 방출부의 단부(端部)에 상당하는 개소에서 수축된 면 형상으로 되도록 액적을 형성하는 공정이고, 건조 공정은 액적을 건조시킴으로써 액적의 수축부에 상당하는 개소에 전자 방출부가 형성되기 쉽게 하는 잠상부를 형성하는 공정일 수도 있다.
이것에 의하면, 전자 방출부가 형성되는 위치를 포함하는 피토출면 위의 영역에는 액적이 전자 방출부에 상당하는 개소에 수축부를 갖는 접촉면 형상으로 되도록 형성된다. 이 때, 액적은 높이 방향에서도 접촉면에서의 수축부에 상당하는 개소에서 수축되고, 액적은 전자 방출부에 상당하는 개소에서 입체적으로 수축된다. 특히 높이 방향의 수축은 액적과 피접촉면의 습윤성이 그다지 좋지 않을 경우(즉 액적의 피접촉면에 대한 접촉각이 비교적 클 경우)에 커지기 때문에, 이 경우에 이 입체적인 수축의 크기가 보다 현저해진다. 또한, 잠상부는 수축부에 상당하는 결정된 1개소에 생기기 때문에, 전자 방출부는 1개의 결정된 개소에 형성된다.
본 발명의 전자 방출 소자의 제조 방법의 액적 토출 공정은, 피토출면에 대 한 액적의 접촉면 형상이 전자 방출부의 단부에 상당하는 개소에서 수축된 면 형상으로 되도록 액적을 유도하는 표면 처리가 실시된 피토출면에 기능액을 토출할 수도 있다.
이것에 의하면, 기판 위의 토출 위치에 수축 형상의 표면 처리를 실시함으로써, 액적을 토출했을 때에 액적이 표면 처리에 의해 유도되기 때문에, 용이하게 수축 형상을 형성할 수 있다.
본 발명의 전자 방출 소자의 제조 방법의 액적 토출 공정은, 잠상부에 상당하는 개소에서는 액적의 토출 간격을 넓게 함으로써 수축부를 형성할 수도 있다.
이것에 의하면, 잠상부에 상당하는 개소에는, 토출 간격을 넓게 하여 액적을 토출함으로써 액적 사이의 거리를 넓게 설정할 수 있기 때문에, 액적의 접촉부에 수축부를 형성할 수 있다.
본 발명의 전자 방출 소자의 제조 방법의 액적 토출 공정은, 도전성막을 형성하는 재료를 서로 반발하는 용매에 함유하는 각 기능액을 기판 위의 서로 다른 위치에 토출하여 결합시킴으로써 상기 서로 다른 기능액의 계면부에 수축부를 형성할 수도 있다.
이것에 의하면, 서로 다른 용매를 함유하는 기능액이 기판 위의 서로 다른 위치에 토출됨으로써 기판 위에 형성된 서로 다른 기능액으로 이루어지는 복수 종류의 액상체는 서로 반발하고, 모두 정상부로부터 낮아진 끝 부분에서 계면을 사이에 두어 접촉한다. 즉, 복수 종류의 액상체가 계면을 사이에 두어 접촉한 접촉 개소를 따라 수축부는 생긴다. 따라서, 용이하게 수축부를 형성할 수 있다. 또한, 여기서의 용매는 액체의 분산매를 포함하는 개념이다. 따라서, 기능액은 도전성막의 재료가 용매에 분산되어 있으면 되고, 용해되어 있는 것은 필수적이지 않다. 물론, 기능액은 도전성막의 재료가 용매에 용해된 형태로 포함하는 것일 수도 있다.
본 발명의 전자 방출 소자는 상기 기재된 전자 방출 소자의 제조 방법에 의해 제조된 것을 요지로 한다.
이것에 의하면, 상기 제조 방법에 의해 제조된 전자 방출 소자는 도전성막에 수축부를 갖고, 용이하게 전자 방출부를 형성할 수 있다.
본 발명의 표시 장치는 상기 기재된 전자 방출 소자를 구비한 것을 요지로 한다.
이것에 의하면, 전기 광학 장치는 신뢰성이 높은 전자 방출 소자를 구비할 수 있다. 이 경우, 전기 광학 장치는 예를 들어 SED(표면 전계 디스플레이) 등이 이것에 해당된다.
본 발명의 전자 기기는 상기 기재된 전기 광학 장치를 탑재한 것을 요지로 한다.
이것에 의하면, 전자 기기는 신뢰성이 높은 전기 광학 장치를 탑재할 수 있다. 이 경우, 전자 기기는 예를 들어 상기 SED를 탑재한 텔레비전 수상기, 퍼스널 컴퓨터 이외에, 각종 전자 제품이 이것에 해당된다.
이하, 본 발명을 구체화한 제 1 내지 제 3 실시예에 대해서 설명한다.
[제 1 실시예]
먼저, 액적 토출 장치에 대해서 설명한다. 도 1은 액적 토출 장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
액적 토출 장치(10)는 기판(32)의 소정 위치에 대하여 기능액(70)을 액적(63)으로서 토출하여 부착시키기 위한 장치이다. 기판(32)은 전자 방출 소자(80)가 복수개 형성되는 대형 기판이다.
도 1에 있어서, 액적 토출 장치(10)는 토출 헤드(15)를 구비한 캐리지(18)와, 토출 헤드(15)의 위치를 제어하는 헤드 위치 제어 장치(11)와, 기판(32)을 소정 위치에 흡착(吸着)하는 흡착 테이블(19)과, 흡착 테이블(19)에 탑재 배치된 기판(32)의 위치를 보정시키는 기판 위치 제어 장치(12)와, 토출 헤드(15)에 대하여 기판(32)을 주(主)주사 이동시키는 주주사 구동 장치(13)와, 기판(32)에 대하여 토출 헤드(15)를 부(副)주사 이동시키는 부주사 구동 장치(14)와, 기판(32)을 액적 토출 장치(10) 내의 소정의 작업 위치에 공급하는 기판 공급 장치(16)와, 액적 토출 장치(10)의 전반적인 제어를 담당하는 컨트롤 장치(17)로 구성되어 있다.
헤드 위치 제어 장치(11), 기판 위치 제어 장치(12), 주주사 구동 장치(13), 부주사 구동 장치(14)의 각 장치는 베이스(30) 위에 설치된다. 또한, 이들 장치는 필요에 따라 커버(31)에 의해 덮여 있다.
기판 공급 장치(16)는 기판(32)을 수용하는 기판 수용부(20)와, 기판(32)을 반송하는 로봇(21)을 갖고 있다. 로봇(21)은 플로어(floor), 지면 등과 같은 설치면에 배치되는 베이스 테이블(22)과, 베이스 테이블(22)에 대하여 승강 이동하는 승강축(23)과, 승강축(23)을 중심으로 하여 회전하는 제 1 암(24)과, 제 1 암(24) 에 대하여 회전하는 제 2 암(25)과, 제 2 암(25)의 선단(先端) 하면에 설치된 흡착 패드(26)를 갖는다. 흡착 패드(26)는 에어(air) 흡인력에 의해 기판(32)을 흡착할 수 있다.
부주사 구동 장치(14)에 의해 구동되어 이동하는 토출 헤드(15)의 궤도 하에서 주주사 구동 장치(13)의 한쪽 옆 위치에 캡핑 장치(45) 및 클리닝 장치(46)가 배치된다. 또한, 다른쪽 옆 위치에 전자 저울(47)이 배치되어 있다. 클리닝 장치(46)는 토출 헤드(15)를 세정하기 위한 장치이다. 전자 저울(47)은 토출 헤드(15)에 설치된 도 3에서 설명한 노즐(50)로부터 토출되는 기능액의 액적 중량을 측정하는 기기이다. 그리고, 캡핑 장치(45)는 토출 헤드(15)가 대기 상태에 있을 때 노즐(50)의 건조 및 막힘을 방지하기 위한 장치이다.
토출 헤드(15)의 근방에는 그 토출 헤드(15)와 일체로 이동하는 헤드용 카메라(48)가 배치되어 있다. 또한, 베이스(30) 위에 설치된 지지 장치(도시 생략)에 의해 지지된 기판용 카메라(49)가 기판(32)을 촬영할 수 있는 위치에 배치된다.
컨트롤 장치(17)는 프로세서를 수용한 컴퓨터 본체부(27)와, 입력 장치로서의 키보드(28)와, 표시 장치로서의 CRT 등의 디스플레이(29)를 갖는다.
도 2는 액적 토출 장치(10)의 전기 제어 블록도이다. 도 2에 있어서, 프로세서로서 각종 연산 처리를 행하는 CPU(연산 처리 장치)(40)와, 각종 정보를 기억하는 메모리(41)를 갖는다.
헤드 위치 제어 장치(11), 기판 위치 제어 장치(12), 주주사 구동 장치(13), 부주사 구동 장치(14), 토출 헤드(15)를 구동하는 헤드 구동 회로(42)의 각 기기는 입출력 인터페이스(43) 및 버스(44)를 통하여 CPU(40) 및 메모리(41)에 접속되어 있다. 또한, 기판 공급 장치(16), 입력 장치(28), 디스플레이(29), 전자 저울(47), 클리닝 장치(46) 및 캡핑 장치(45)의 각 기기도 입출력 인터페이스(43) 및 버스(44)를 통하여 CPU(40) 및 메모리(41)에 접속되어 있다.
메모리(41)는 RAM, ROM 등과 같은 반도체 메모리나, 하드디스크, Cd-ROM과 같은 외부 기억 장치를 포함하는 개념이며, 기능적으로는 액적 토출 장치(10)의 동작의 제어 순서가 기술(記述)된 프로그램 소프트웨어를 기억하는 기억 영역이나, 기판(32) 내에서의 토출 위치를 좌표 데이터로서 기억하기 위한 기억 영역이나, 부주사 방향(Y)으로의 기판(32)의 부주사 이동량을 기억하기 위한 기억 영역이나, CPU(40)를 위한 작업 영역이나 임시 파일 등으로서 기능하는 기억 영역이나 그 이외의 각종 기억 영역이 설정된다.
CPU(40)는 메모리(41) 내에 기억된 프로그램 소프트웨어에 따라 기판(32) 표면의 소정 위치에 기능액을 액적 토출하기 위한 제어를 행하는 것이며, 구체적인 기능 실현부로서, 클리닝 처리를 실현하기 위한 연산을 행하는 클리닝 연산부(401)와, 캡핑 처리를 실현하기 위한 캡핑 연산부(402)와, 전자 저울(47)을 이용한 중량 측정을 실현하기 위한 연산을 행하는 중량 측정 연산부(403)와, 토출 헤드(15)에 의해 기능액을 토출하기 위한 연산을 행하는 토출 연산부(406)를 갖는다.
토출 연산부(406)를 상세하게 분할하면, 토출 헤드(15)를 액적 토출을 위한 초기 위치에 세트하기 위한 토출 개시 위치 연산부(407)와, 기판(32)을 주주사 방향(X)으로 소정의 주주사량 이동시키기 위한 제어를 연산하는 주주사 제어 연산부 (408)와, 토출 헤드(15)를 부주사 방향(Y)으로 소정의 부주사량 이동시키기 위한 제어를 연산하는 부주사 제어 연산부(409)와, 토출 헤드(15) 내의 복수의 노즐 중 어느쪽을 작동시켜 기능액을 토출하는지를 제어하기 위한 연산을 행하는 노즐 토출 제어 연산부(410) 등과 같은 각종 기능 연산부를 갖는다.
또한, 본 실시예에서는 상기 각 기능이 CPU(40)를 이용하여 프로그램 소프트웨어에 의해 실현되는 것으로 했지만, 상기 각 기능을 CPU를 이용하지 않는 단독 전자 회로에 의해 실현할 수 있을 경우에는, 그러한 전자 회로를 이용하는 것도 가능하다.
다음으로, 액적 토출 장치(10)에 구비된 토출 헤드(15)에 대해서 설명한다. 도 3의 (a)는 토출 헤드(15)의 일부 파단된 사시도이고, 도 3의 (b)는 토출 헤드(15)의 일부를 나타낸 측단면도이다.
도 3의 (a)에 있어서, 토출 헤드(15)는 예를 들어 스테인리스제의 노즐 플레이트(51)와, 그것의 대향면에 진동판(52)과, 그들을 서로 접합하는 복수의 구획 부재(53)를 갖는다. 노즐 플레이트(51)와 진동판(52) 사이에는 구획 부재(53)에 의해 복수의 기능액실(54)과 기능액 저장부(55)가 형성되어 있다. 복수의 기능액실(54)과 기능액 저장부(55)는 통로(58)를 통과하여 서로 연통(連通過)하고 있다. 기능액실(54)은 구획 부재(53)에 의해 구획되며, 균등한 간격으로 배열되어 형성되어 있다.
진동판(52)의 적소(適所)에는 기능액 공급 구멍(56)이 형성되며, 이 기능액 공급 구멍(56)에 관로(管路)(64)를 통하여 기능액(70)을 저장하는 공급 탱크(57)가 접속된다. 공급 탱크(57)는 기능액을 기능액 공급 구멍(56)에 공급한다. 공급된 기능액(70)은 기능액 저장부(55)에 충만되고, 또한 통로(58)를 통과하여 기능액실(54)에 충만된다.
노즐 플레이트(51)에는 기능액실(54)로부터 기능액(70)을 제트(jet) 상태로 분사(噴射)하기 위한 노즐(50)이 설치되어 있다. 또한, 진동판(52)의 기능액실(54)을 형성하는 면의 이면(裏面)에는 상기 기능액실(54)에 대응시켜 기능액 가압체(59)가 부착되어 있다. 이 기능액 가압체(59)는, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 압전 소자재(60)와 이것을 사이에 삽입하는 한 쌍의 전극(61a 및 61b)을 갖는다. 압전 소자재(60)는 전극(61a 및 61b)으로의 통전에 의해 화살표 A로 나타낸 외측으로 돌출되도록 휨 변형하고, 이것에 의해 기능액실(54)의 용적이 증대한다. 그리하면, 증대된 용량분에 상당하는 기능액(70)이 기능액 저장부(55)로부터 통로(58)를 통과하여 기능액실(54)에 유입된다.
다음으로, 압전 소자재(60)로의 통전을 해제하면, 상기 압전 소자재(60)와 진동판(52)은 모두 원래의 형상으로 되돌아간다. 이것에 의해, 기능액실(54)도 원래의 용적으로 되돌아가기 때문에 기능액실(54) 내부에 있는 기능액(70)의 압력이 상승하고, 노즐(50)로부터 기판(32)을 향하여 기능액(70)이 액적(63)으로 되어 분사된다. 또한, 노즐(50)의 주변부에는, 액적(63)의 비행 구부러짐이나 노즐(50)의 구멍 막힘 등을 방지하기 위해, 예를 들어 Ni―테트라플루오로에틸렌 공석(共析) 도금층으로 이루어지는 발(撥)기능액층(62)이 설치되어 있다.
다음으로, 도 4를 이용하여 액적 토출 장치(10)의 기본 동작을 설명한다. 먼저, 오퍼레이터에 의한 전원 투입에 의해 액적 토출 장치(10)가 작동하면, 초기 설정이 실행된다(스텝 S1). 구체적으로는, 캐리지(18)나 기판 공급 장치(16)나 컨트롤 장치(17) 등이 미리 결정된 초기 상태로 세트된다.
다음으로, 중량 측정 타이밍이 도래하면(스텝 S2에서 YES), 토출 헤드(15)를 부주사 구동 장치(14)에 의해 전자 저울(47) 부분까지 이동시키고(스텝 S3), 노즐(50)로부터 토출되는 기능액(70)의 액적(63) 양을 전자 저울(47)을 이용하여 측정시킨다(스텝 S4). 그리고, 각각의 노즐(50)의 기능액(70)의 토출 특성에 맞추어, 각 노즐(50)에 대응하는 압전 소자재(60)에 인가하는 전압을 조절시킨다(스텝 S5).
다음으로, 클리닝 타이밍이 도래하면(스텝 S6에서 YES), 토출 헤드(15)를 부주사 구동 장치(14)에 의해 클리닝 장치(46) 부분까지 이동시키고(스텝 S7), 그 클리닝 장치(46)에 의해 토출 헤드(15)를 클리닝시킨다(스텝 S8).
중량 측정 타이밍이나 클리닝 타이밍이 도래하지 않을 경우(스텝 S2 및 S6에서 NO), 또는 그들의 처리가 종료된 경우에는, 스텝 S1로부터 스텝 S9로 이행한다. 스텝 S9에서, 기판 공급 장치(16)에 의해 기판(32)이 공급된다.
다음으로, 기판용 카메라(49)에 의해 기판(32)을 관찰하면서 기판 위치 제어 장치(12)에 있는 θ모터의 출력축을 회전시킴으로써 흡착 테이블(19)에 고정된 기판(32)의 위치 결정을 행한다(스텝 S10). 헤드용 카메라(48)에 의해 토출 헤드(15)의 위치 맞춤을 행하고, 토출을 개시하는 위치를 연산에 의해 결정하며(스텝 S11), 주주사 구동 장치(13) 및 부주사 구동 장치(14)를 적절히 작동시켜 토출 헤드(15)를 토출 개시 위치로 이동시킨다(스텝 S12).
다음으로, X방향으로의 주주사가 개시되고, 동시에 기능액(70)의 토출을 개시시킨다(스텝 S13). 구체적으로는, 주주사 구동 장치(13)를 작동시킴으로써 기판(32)이 주주사 방향(X)으로 일정한 속도에 의해 직선적으로 주사 이동하고, 그 이동 도중에 노즐(50)이 토출 위치에 도달했을 때에, 노즐 토출 제어 연산부(410)에 의해 연산된 기능액 토출 신호에 의거하여 그 노즐(50)로부터 액적(63)을 토출시킨다.
1회의 주주사가 종료되면, 부주사 구동 장치(14)에 의해 구동된 부주사 방향(Y)으로 미리 결정된 부주사 방향(Y) 성분만큼 토출 헤드(15)를 이동시킨다(스텝 S14). 다음으로, 주주사 및 잉크 토출이 반복적으로 실행된다(스텝 S15에서 NO, 스텝 S13으로 이행).
이상과 같은 토출 헤드(15)에 의한 기능액(70)의 토출 작업이 기판(32)의 전체 영역에 대하여 완료되면(스텝 S15에서 YES), 기판(32)이 외부로 배출된다(스텝 S16). 그 후, 오퍼레이터에 의해 처리 종료의 지시가 이루어지지 않는 한(스텝 S17에서 NO), 스텝 S2로 되돌아가 다른 기판(32)에 대한 기능액(70)의 토출 작업을 반복적으로 행한다.
오퍼레이터로부터 작업 종료의 지시가 있으면(스텝 S17에서 YES), 토출 헤드(15)는 부주사 구동 장치(14)에 의해 캡핑 장치(45) 부분까지 반송시키고, 그 캡핑 장치(45)에 의해 토출 헤드(15)에 대하여 캡핑한다(스텝 S18).
다음으로, 본 실시예에서의 전자 방출 소자(80)의 구성에 대해서 도 5를 이용하여 설명한다. 도 5의 (a)는 전자 방출 소자(80)의 평면도이고, 도 5의 (b)는 단면도이다.
도 5의 (a)에 있어서, 기판(32)에 한 쌍의 소자 전극(81, 82)과, 도전성막(85)을 갖고 있다. 도전성막(85)에는, 소자 전극(81, 82)의 대향하는 방향과 직교하는 방향으로 거의 곧게 횡단하는 수축부(86)를 갖고, 상기 수축부(86)에 전자 방출부(87)가 형성되어 있다.
기판(32)으로서는, 석영유리, Na 등의 불순물 함유량을 감소시킨 유리, 청판유리, 청판유리에 스퍼터링법 등에 의해 형성한 Si02을 적층한 유리 등, 알루미나 등의 세라믹스, 및 Si 기판 등을 사용할 수 있다.
소자 전극(81, 82)으로서는, 일반적인 도체 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어 Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, Pd 등의 금속 또는 합금 등을 사용할 수 있다.
도전성막(85)으로서는, Pd, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W, Pb 등의 금속, PdO, SnO2, In2O3, PbO, Sb2O3 등의 금속산화물 등을 사용할 수 있다.
도 5의 (b)에 있어서, 도전성막(85)에는, 도전성막(85)의 두께가 다른 부분보다도 얇은 개소로서 수축부(86)가 형성되고, 수축부(86)의 개소에 전자 방출부(87)가 형성되어 있다.
도 6은 상기 전자 방출 소자(80)를 구비한 표시 장치의 일례로서의 SED(표면 전계 디스플레이)(90)의 일부 단면도이다. 도 6에 있어서, 전기 광학 장치(90)는 복수개의 전자 방출 소자(80)를 갖는 기판(32)을 고정시키는 리어(rear) 플레이트(91)와 페이스(face) 플레이트(92)를 갖는다. 리어 플레이트(91)와 페이스 플레이트(92)는 스페이서(도시 생략)를 통하여 밀봉하여 구성되어 있다. 페이스 플레이트(92)는 유리 기판(93)과 형광막(94)과 메탈백(metal back)(95) 등을 갖는다.
도 7은 상기 전기 광학 장치로서의 SED(90)를 탑재한 전자 기기의 일례로서의 텔레비전 수상기(100)를 나타낸 사시도이다. 도 7에 있어서, 텔레비전 수상기(100)의 디스플레이부(101)에는 SED(90)가 일체로 구성되어 있다. 전자 기기는 예를 들어 퍼스널 컴퓨터 이외에 각종 전자 제품을 들 수 있다.
또한, 상기 표시 장치 이외의, 전자 파동성을 이용하여 고체로부터 방출하는 전자빔의 개수, 방출 방향, 전자 밀도 분포, 휘도를 제어하는 것을 특징으로 하는 코히어런트(coherent) 전자원 및 상기 코히어런트 전자원을 적용한, 코히어런트 전자빔 집속 장치, 전자선 홀로그래피 장치, 단색화형 전자총, 전자 현미경, 다수개 코히어런트 전자빔 작성 장치, 전자빔 노광 장치 등의 전자원으로서 이용할 수도 있다.
다음으로, 전자 방출 소자(80)의 제조 방법에 대해서 도 8을 이용하여 설명한다.
도 8의 (a-1)에 있어서, 기판(32)을 순수(純水) 및 유기 용제 등을 사용하여 세정한 후에, 소자 전극(81, 82)을 형성한다. 소자 전극(81, 82)의 형성 방법으로서는, 도전체 재료의 페이스트를 인쇄법에 의해 원하는 형상으로 한 후, 이것을 가열 처리하는 방법이나 도전체 재료를 함유하는 기능액(70)을 액적 토출 장치(10)에 의해 기판에 토출한 후에 가열 처리하는 방법이나 진공 증착, 스퍼터링법 등에 의해 소자 전극재를 퇴적한 후, 포토리소그래피법을 이용하여 소정 형상의 전극을 형성하는 방법 등을 채용할 수 있다. 그 후, 도 8의 (a-2)에 나타낸 바와 같이, 다음 공정에서 기능액(70)을 토출하는 소정 위치에 원하는 형상의 친액성을 갖는 표면 처리를 실시한다. 표면 처리는 예를 들어 친액성을 갖는 영역이 수축 형상을 갖도록 표면 처리를 행한다. 부호 88은 표면 처리를 행하여 형성된 친액 처리 영역의 형상을 나타내고 있다.
또한, 친액 처리 영역(88)은 친액 처리 영역(88) 이외의 영역이 발액성을 가질 경우에 실행되며, 예를 들어 친액 처리 영역(88) 이외의 영역도 친액성을 가질 경우에는, 친액 처리 영역(88) 이외의 영역에 발액 처리를 행할 수도 있다. 또한, 액적(63)을 기판(32)에 토출했을 때에, 후술하는 수축부(84)를 형성할 경우에는, 친액 처리 등의 표면 처리를 생략할 수도 있다.
도 8의 (b)에 있어서, 액적 토출 장치(10)의 토출 헤드(15)로부터 친액 처리 영역(88)을 향하여 기능액(70)을 액적(63)으로서 토출한다. 기능액(70)으로서는, 물 또는 용제에 상술한 금속 등의 도전성 재료 등을 분산시킨 것이 사용된다.
도 8의 (c-1) 및 (c-2)에 있어서, 기판(32)에 액적(63)이 토출되면 액상체로서의 액막(83)이 형성된다. 액막(83)은 액적(63)이 기판(32)의 친액 처리 영역(88)에 도달하면 기판(32)에 실시된 친액 처리된 형상에 따라 형성된다. 즉, 친액 처리 영역(88)의 형상이 수축 형상을 갖고 있기 때문에, 액막(83)은 기판(32)의 표면에 친액 처리 영역(88)을 계면으로 하고, 수축부를 갖는 계면을 갖도록 부착한 다. 이 때문에, 액막(83)은 계면의 수축부에 상당하는 개소에서 소자 전극(81, 82)의 대향하는 방향과 직교하는 방향으로 횡단하는 입체적인 수축부(84)를 형성한다. 즉, 수축부(84)는 평면으로부터 볼 때뿐만 아니라, 단면으로부터 볼 때에도 형성된다.
도 8의 (d-1) 및 (d-2)에 있어서, 가열 및 소성하여 도전성막(85)을 형성한다. 가열함으로써 액막(83) 중의 용매분이 증발하고, 도전성막(85)의 재료분이 고화되어 도전성막(85)을 형성한다. 이 때, 액막(83)의 수축부(84)는 가열 처리에 의해 도전성막(85)의 고화된 수축부(86)로 되고, 상기 수축부(86)가 후술하는 전자 방출부(87)가 형성되기 쉬운 부분 즉 잠상부로 된다.
도 8의 (e)에 있어서, 통전 처리를 행한다. 통전 처리는 한 쌍의 소자 전극(81, 82) 사이에 전압을 인가하고, 도전성막(85)에 전류를 흐르게 함으로써 행한다. 소자 전극(81, 82) 사이에 전압을 인가하여 전류를 흐르게 하면, 도전성막(85)의 수축부(86)에 전자 방출부(87)가 형성된다. 이것은, 수축부(86)가 도전성막(85)에서 막 두께가 가장 얇고, 또한 폭(한 쌍의 소자 전극(81, 82)이 대향하는 방향으로 직교하는 방향에서의 폭)이 가장 좁은 개소이기 때문에 수축부(86)에서 통전 단면적이 가장 작아지는 것에 기인한다. 통전 처리 시에는 통전 단면적이 가장 작은 수축부(86)가 줄 열의 발생에 의해 국소적으로 고온으로 되어, 도전성막(85)의 재료인 금속 등이 수축부(86)에서 용융되거나 한다. 통전 처리에 의하면 도전성막(85)의 국소부에 파괴, 변형 또는 변질 등의 구조가 변화된 부위에 나노미터(㎚) 오더의 갭이 형성된다. 또한, 나노미터(㎚) 오더의 갭은 수축부(86)에서의 금속 용융 후의 냉각 과정에서의 열수축에 의해 형성되는 경우도 있다.
상기 공정이 종료되면, 전기적 특성 검사 등의 소정의 공정을 거쳐 전자 방출 소자(80)가 완성된다.
따라서, 제 1 실시예의 전자 방출 소자의 제조 방법에 의하면 이하에 나타낸 효과가 있다.
(1) 기판(32) 위에 액적(63)을 토출하여 형성된 액막(83)은 수축부(84)를 갖는 형상으로 형성된다. 액막(83)은 건조에 의해 도전성막(85)으로 되기 때문에, 액막(83)의 상태에서 형성된 수축부(84)는 건조 후에서 도전성막(85)의 일부에 수축부(84)를 형성한다. 도전성막(85)에 수축부(86)가 형성됨으로써, 통전 처리를 행하였을 때 도전성막에 줄 열이 발생하고, 그 후의 열수축 등에 의해 수축부(86)에 전자 방출부(87)가 형성된다. 따라서, 수축부(86)를 형성함으로써, 전자 방출부(87)의 형성 개소를 용이하게 제어할 수 있다.
(2) 액막(83)의 수축부(84)는, 액막(83)을 건조시키면 그 수축부(84)에 상당하는 개소에 잠상부(87)가 생기고, 또한 잠상부는 수축부(84)에 상당하는 1개소(수축부가 복수인 경우에도 건조시켰을 때에 통전 단면적이 가장 작아지는 1개소)에 결정된다. 이 때문에, 종래 방법과 같이, 도트의 막 두께를 다르게 하기 위해 도전성막을 구성하는 2개의 도트 중 한쪽 도트의 액적을 토출할 때마다 건조 공정을 넣거나, 도전성막과 소자 전극의 막 두께 비를 크게 하는 등 소자 구조상의 제한이 부과되지 않게 된다. 따라서, 단순한 액적 토출 조건을 이용하여 전자 방출 소자(80)를 제조할 수 있다.
(3) 수축부(84)는 액막(83) 형상 중에서 다른 부분보다도 폭이 좁기 때문에, 통전 처리에 있어서, 건조 처리에 의해 형성된 수축부(86)에 줄 열의 발생에 의해 전자 방출부(87)를 형성할 수 있다.
(4) 수축부(84)는 액막(83) 형상 중에서 다른 부분보다도 액막(83)의 두께가 얇기 때문에, 통전 처리에 있어서, 건조 처리에 의해 형성된 수축부(86)에 줄 열의 발생에 의해 전자 방출부(87)를 형성할 수 있다.
(5) 기판(32) 위에 미리 수축 형상의 표면 처리를 실시함으로써, 액적(63)을 토출했을 때에 표면 처리된 수축 형상에 따라 수축부(84)를 갖는 액막(83) 형상을 형성하기 때문에, 수축부(84)를 갖는 도전성막(85)을 용이하게 형성할 수 있다.
(6) 액적(63)은 기판(32)의 표면 처리에 의해 확장 습윤되어 액막(83)을 형성하기 때문에, 어느 1개소에 액적(63)을 토출하는 것이 좋다. 따라서, 토출 헤드(15)의 구동 제어를 간략화할 수 있다.
[제 2 실시예]
다음으로, 제 2 실시예에 대해서 설명한다. 또한, 액적 토출 장치(10)의 구성 및 전기 제어 블록도, 토출 헤드(15)의 구성은 제 1 실시예와 동일하므로 설명을 생략한다. 또한, 전기 광학 장치(90), 전자 기기(100)에 대해서도 제 1 실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.
본 실시예에서의 전자 방출 소자(80)의 구성에 대해서 도 9를 이용하여 설명한다. 도 9의 (a)는 전자 방출 소자(80)의 평면도이고, 도 9의 (b)는 단면도이다.
도 9의 (a)에 있어서, 기판(32)에 한 쌍의 소자 전극(81, 82)과 도전성막 (85)을 갖고 있다. 도전성막(85)의 평면시(平面視)에 수축부(86)를 갖고, 상기 수축부(86)에 전자 방출부(87)가 형성되어 있다.
기판(32)으로서는, 석영유리, Na 등의 불순물 함유량을 감소시킨 유리, 청판유리, 청판유리에 스퍼터링법 등에 의해 형성한 Si02을 적층한 유리 등, 알루미나 등의 세라믹스, 및 Si 기판 등을 사용할 수 있다.
소자 전극(81, 82)으로서는, 일반적인 도체 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어 Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, Pd 등의 금속 또는 합금 등을 사용할 수 있다.
도전성막(85)으로서는, Pd, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W, Pb 등의 금속, PdO, SnO2, In2O3, PbO, Sb2O3 등의 금속산화물 등을 사용할 수 있다.
도 9의 (b)에 있어서, 도전성막(85)에는 도전성막(85)의 두께가 다른 부분보다도 얇은 수축부(86)가 형성되고, 수축부(86)의 개소에 전자 방출부(87)가 형성되어 있다.
다음으로, 전자 방출 소자(80)의 제조 방법에 대해서 도 10을 이용하여 설명한다.
도 10의 (a)에 있어서, 기판(32)을 순수 및 유기 용제 등을 사용하여 세정한 후에, 소자 전극(81, 82)을 형성한다. 소자 전극(81, 82)의 형성 방법으로서는, 도전체 재료의 페이스트를 인쇄법에 의해 원하는 형상으로 한 후, 이것을 가열 처 리하는 방법이나 도전체 재료를 함유하는 기능액(70)을 액적 토출 장치(10)에 의해 기판에 토출한 후에 가열 처리하는 방법이나 진공 증착, 스퍼터링법 등에 의해 소자 전극재를 퇴적한 후, 포토리소그래피법을 이용하여 소정 형상의 전극을 형성하는 방법 등을 채용할 수 있다.
도 10의 (b-1) 및 (b-2)에 있어서, 액적 토출 장치(10)의 토출 헤드(15)로부터 기판(32)의 소정 위치에 기능액(70)을 액적(63)으로서 토출한다. 기능액(70)으로서는, 물 또는 용제에 상술한 금속 등의 도전성 재료 등이 분산된 것이 사용된다. 기판(32) 위에 토출된 액적(63)에 의해 기판(32) 위에는 액막(83a)이 형성된다. 액막(83a)을 형성하기 위한 토출 헤드 위치를 제 1 토출 헤드 위치로 한다.
도 10의 (c-1) 및 (c-2)에 있어서, 도 10의 (b-1)의 제 1 토출 헤드 위치로부터 토출 피치 거리 a만큼 이동한 제 2 토출 헤드 위치로부터 액적(63)을 토출하여, 액막(83b)을 형성한다.
도 10의 (d-1) 및 (d-2)에 있어서, 도 10의 (c-1)의 제 2 토출 헤드 위치로부터 피치 거리 b만큼 이동한 제 3 토출 헤드 위치로부터 액적(63)을 토출하여, 액막(83c)을 형성한다. 여기서, 피치 거리 b는 피치 거리 a보다도 긴 거리로 규정되어 있다. 토출 피치 거리 b는 토출 피치 거리 a에 비하여 길기 때문에, 액막(83b)과 액막(83c)의 중첩 부분이 작아, 액막(83b)과 액막(83c)의 접촉 부분에 수축부(84)를 형성한다.
도 10의 (e-1) 및 (e-2)에 있어서, 도 10의 (d-1)의 제 3 토출 헤드 위치로부터 피치 거리 a만큼 이동한 제 4 토출 헤드 위치로부터 액적(63)을 토출하여, 액 막(83d)을 형성한다. 상기 액적(63)의 토출에 의해 액막(83a∼83d)이 형성되고, 액막(83)이 형성된다.
도 10의 (f)에 있어서, 가열 및 소성하여 도전성막(85)을 형성한다. 가열함으로써 액막(83) 중의 용매분이 증발하고, 도전성막(85)의 재료분이 고화되어 도전성막(85)을 형성한다. 이 때, 액막(83)의 수축부(84)는 가열 처리에 의해 도전성막(85)의 고화된 수축부(86)로 되고, 상기 수축부(86)가 후술하는 전자 방출부(87)가 형성되기 쉬운 부분 즉 잠상부로 된다.
도 10의 (g)에 있어서, 통전 처리를 행한다. 통전 처리는 한 쌍의 소자 전극(81, 82) 사이에 전압을 인가하고, 도전성막(85)에 전류를 흐르게 함으로써 행한다. 소자 전극(81, 82) 사이에 전압을 인가하여 전류를 흐르게 하면, 도전성막(85)의 수축부(86)에 전자 방출부(87)가 형성된다. 통전 처리에 의하면 도전성막(85)의 국소부에 파괴, 변형 또는 변질 등의 구조가 변화된 부위가 형성된다. 상기 부위가 전자 방출부(87)를 구성한다. 도 10의 (g)에 있어서는, 도전성막(85)의 얇은 부분의 수축부(86)에 전자 방출부(87)가 형성된다.
상기 공정이 종료되면, 전기적 특성 검사 등의 소정의 공정을 거쳐 전자 방출 소자(80)가 완성된다.
따라서, 제 2 실시예의 전자 방출 소자의 제조 방법에 의하면, 상기 제 1 실시예에서의 효과 (1), (2), (3), (4)가 동일하게 얻어지는 것 이외에, 이하에 나타낸 효과가 있다.
(1) 제 2 토출 헤드 위치와 제 3 토출 헤드 위치를 넓힘으로써 액막(83b)과 액막(83c)의 간격이 넓어지고, 양 액막(83b, 83c)의 중첩 부분을 적게 함으로써 수축부(84)를 형성할 수 있기 때문에, 통전 단면적을 작게 하여 전자 방출부(87)를 용이하게 형성할 수 있다.
[제 3 실시예]
다음으로, 제 3 실시예에 대해서 설명한다. 또한, 액적 토출 장치(10)의 구성 및 전기 제어 블록도, 토출 헤드(15)의 구성은 제 1 실시예와 동일하므로 설명을 생략한다. 또한 전기 광학 장치(90), 전자 기기(100)에 대해서도 제 1 실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.
본 실시예에서의 전자 방출 소자(80)의 구성에 대해서 도 11을 이용하여 설명한다. 도 11의 (a)는 전자 방출 소자(80)의 평면도이고, 도 11의 (b)는 단면도이다.
도 11의 (a)에 있어서, 기판(32)에 한 쌍의 소자 전극(81, 82)과 도전성막(85)을 갖고 있다. 도전성막(85)의 평면시에 수축부(86)를 갖고, 상기 수축부(86)에 전자 방출부(87)가 형성되어 있다.
기판(32)으로서는, 석영유리, Na 등의 불순물 함유량을 감소시킨 유리, 청판유리, 청판유리에 스퍼터링법 등에 의해 형성한 Si02을 적층한 유리 등, 알루미나 등의 세라믹스, 및 Si 기판 등을 사용할 수 있다.
소자 전극(81, 82)으로서는, 일반적인 도체 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어 Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, Pd 등의 금속 또는 합금 등을 사용할 수 있다.
도전성막(85)으로서는, Pd, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W, Pb 등의 금속, PdO, SnO2, In2O3, PbO, Sb2O3 등의 금속산화물 등을 사용할 수 있다.
도 11의 (b)에 있어서, 도전성막(85)에는 도전성막(85)의 두께가 다른 부분보다도 얇은 수축부(86)가 형성되고, 수축부(86)의 개소에 전자 방출부(87)가 형성되어 있다.
다음으로, 전자 방출 소자(80)의 제조 방법에 대해서 도 12를 이용하여 설명한다.
도 12의 (a)에 있어서, 기판(32)을 순수 및 유기 용제 등을 사용하여 세정한 후에, 소자 전극(81, 82)을 형성한다. 소자 전극(81, 82)의 형성 방법으로서는, 도전체 재료의 페이스트를 인쇄법에 의해 원하는 형상으로 한 후, 이것을 가열 처리하는 방법이나 도전체 재료를 함유하는 기능액(70)을 액적 토출 장치(10)에 의해 기판에 토출한 후에 가열 처리하는 방법이나 진공 증착, 스퍼터링법 등에 의해 소자 전극재를 퇴적한 후, 포토리소그래피법을 이용하여 소정 형상의 전극을 형성하는 방법 등을 채용할 수 있다.
도 12의 (b-1) 및 (b-2)에 있어서, 액적 토출 장치(10)의 토출 헤드(15)로부터 기판(32)의 소정 위치에 기능액(70)을 액적(63)으로서 토출하여, 액막(83a)을 형성한다. 액막(83a)의 재료로 되는 기능액(70)으로서는, 물 또는 용제에 상술한 금속 등의 도전성 재료가 분산된 것이 사용된다. 액막(83a)을 형성하기 위한 토출 헤드 위치를 제 1 토출 헤드 위치로 한다.
도 12의 (c-1) 및 (c-2)에 있어서, 도 12의 (b-1)의 제 1 토출 위치로부터 떨어진 제 2 토출 위치로부터 액적(63)을 토출하여 액막(83b)을 형성한다. 액막(83b)의 재료로 되는 기능액(71)으로서는, 액막(83a)의 기능액(70)의 용매와 서로 용해되지 않고 반발하는 용매에 금속 등의 도전성 재료가 분산된 기능액(71)을 사용한다. 이것에 의해, 액막(83b)이 도 12의 (b-1)의 액막(83a)과 서로 용해되지 않고 반발하도록 할 수 있다. 따라서, 액막(83a)과 액막(83b)의 접촉부에 수축부(84)가 형성된다. 또한, 액막(83a)과 액막(83b)을 각각 형성하기 위해 사용되는 2종류의 기능액(70, 71)은 서로의 용매(물 또는 용제)가 서로 용해되지 않고 반발하는 조합이라면 적절히 선택할 수 있다.
본 실시예에서는, 2종류의 기능액(70, 71)으로서, 물을 용매로 하는 기능액과, 물과 서로 용해되지 않고 반발하는 유기 용제를 용매로 하는 기능액을 채용하고 있다. 극성 용매인 물과 서로 용해되지 않고 반발하는 유기 용제로서는, 무극성 용매(소수성 용매)인 유기 용제를 사용할 수 있으며, 휘발성, 비점(沸點), 안전성 등을 고려하여 적절한 것을 선택할 수 있다. 특히 비점이 60℃∼200℃의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 또한, 물과 서로 용해되지 않고 반발하는 소수성 용매로서 유성 용매(기름)를 사용할 수도 있다. 유성 용매의 경우는, 건조시키기 어려운 것이라면 소성하여 제거한다. 이 경우, 환원 분위기 중에서 소성하거나 하여 유성 용매를 탄화(炭化)하여 탄소로서 도전성막 중에 잔존시키거나, 산화 분위기( 예를 들어 대기 분위기) 중에서 소성하거나 하여 유성 용매의 탄화 후의 탄소를 산화시켜 산화탄소(CO나 CO2)로서 기화시켜 제거할 수 있다. 무극성 용매(소수성 용매)인 유기 용제로서는, 예를 들어 벤젠, 헥산, 시클로헥산, 사염화탄소 등을 들 수 있다. 또한, 유성 용매로서는, 예를 들어 등유, 아이소퍼(Isopar) 등의 석유계 지방족탄화수소, n-헥산, n-펜탄 등의 지방족탄화수소, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소, 실리콘유, 올리브유, 유동파라핀, 세바신산 부틸 등을 들 수 있다.
도 12의 (d)에 있어서, 가열 및 소성하여 도전성막(85)을 형성한다. 가열함으로써 액막(83a, 83b) 중의 용매분이 휘발하고, 도전성막(85)의 재료분이 고화되어 도전성막(85)을 형성한다. 이 때, 수축부(84)는 가열 처리에 의해 도전성막(85)의 고화된 수축부(86)로 되고, 상기 수축부(86)가 후술하는 전자 방출부(87)가 형성되기 쉬운 부분 즉 잠상부로 된다.
도 12의 (e)에 있어서, 통전 처리를 행한다. 통전 처리는 한 쌍의 소자 전극(81, 82) 사이에 전압을 인가하고, 도전성막(85)에 전류를 흐르게 함으로써 행한다. 소자 전극(81, 82) 사이에 전압을 인가하여 전류를 흐르게 하면, 도전성막(85)의 수축부(84)에 전자 방출부(87)가 형성된다. 통전 처리에 의하면 도전성막(85)의 국소부에 파괴, 변형 또는 변질 등의 구조가 변화된 부위가 형성된다. 상기 부위가 전자 방출부(87)를 구성한다. 도 12의 (e)에 있어서는, 도전성막(85)의 얇은 부분의 수축부(86)에 전자 방출부(87)가 형성된다.
상기 공정이 종료되면, 전기적 특성 검사 등의 소정의 공정을 거쳐 전자 방 출 소자(80)가 완성된다.
따라서, 제 3 실시예의 전자 방출 소자의 제조 방법에 의하면, 상기 제 1 실시예에서의 효과 (1), (2), (3), (4)가 동일하게 얻어지는 것 이외에, 이하에 나타낸 효과가 있다.
(1) 서로 다른 용매를 함유하는 기능액(70)을 액적 토출하여, 액막(83a)과 액막(83b)을 형성함으로써, 액막(83a, 83b)끼리가 서로 반발하고, 모두 정상부로부터 낮아진 끝 부분에서 계면을 사이에 두어 접촉한다. 따라서, 계면을 사이에 두어 접촉한 접촉 개소를 따라 수축부(84)를 형성할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않아, 아래와 같이 실시할 수도 있다.
(변형예 1) 도 10에 있어서, 서로 다른 토출 피치 위치에서 차례로 액적(63)을 토출했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어 제 1 내지 제 4 토출 피치 위치에 대응한 복수의 노즐(50)을 갖는 토출 헤드(15)를 사용하여 4방울 중 복수 방울을 동시에 토출할 수도 있다. 이 경우에도, 토출 피치 거리에 따라 액적(63)이 토출되기 때문에, 액막(83)의 상태에서 수축부(84)를 형성할 수 있다.
(변형예 2) 도 10에 있어서, 액막(83)을 형성한 후에 건조 및 소성 처리를 행하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어 제 1 토출 피치 위치와 제 4 토출 피치 위치에서 액적(63)을 토출하여 액막(83a, 83d)을 형성한 후에 건조 처리를 행하고, 그 후에 제 2 토출 피치 위치와 제 3 토출 피치 위치에서 액적(63)을 토출하여 액막(83b, 83c)을 형성할 수도 있다. 이 경우에도, 액막(83b)과 액막(83c)의 각 형성 공정 사이에 건조 처리가 들어가지 않기 때문에, 종래 방법에 비하여 건조 처리의 횟수를 적게 억제할 수 있다.
(변형예 3) 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 있어서, 각각 동일한 기능액(70)을 사용하여 토출했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어 액적(63)의 토출 위치에 따라 서로 다른 재료를 함유하는 기능액(70)을 토출할 수도 있다. 이 경우에도, 액적(63)의 액막 계면에서 접촉하기 때문에, 수축부(84)를 형성할 수 있다.
(변형예 4) 상기 각 실시예에서는 2개의 도트를 단부에서 결합시킨 수축 형상의 도전성막으로 했지만, 도전성막의 형상은 각 실시예에 한정되지 않는다. 예를 들어 전자 방출부를 사이에 두어 그 안과 밖에 대치하는 원형과 둥근 고리 형상의 2개의 영역을 갖는 형상으로 도전성막을 형성할 수도 있다. 이 경우, 예를 들어 제 3 실시예에서 사용한 기능액(70, 71)을 사용하며, 한쪽 기능액(70(71))을 토출하여 기판 위에 평면으로부터 보아 둥근 고리 형상의 액막(액상체)을 형성하고, 그 후, 다른쪽 기능액(71(70))을 토출하여 둥근 고리 형상의 액막 내측에 평면으로부터 보아 원형의 액막(액상체)을 형성한다. 양 액막의 경계에는 평면으로부터 보아 원형의 수축부가 형성되기 때문에, 이것을 건조 또는 소성하면 동심원 형상의 수축부(잠상부)를 1개 갖는 도전성막이 형성된다.
이상 본 발명에 의하면, 전자 방출 소자의 제조를 용이하게 행할 수 있는 전자 방출 소자 및 전자 방출 소자의 제조 방법을 제공할 수 있다.

Claims (8)

  1. 기판 위에 형성된 한 쌍의 소자 전극과, 상기 소자 전극의 양쪽에 접속된 도전성막과, 상기 도전성막의 일부에 형성된 전자 방출부를 갖는 전자 방출 소자의 제조 방법으로서,
    상기 도전성막을 형성하는 재료를 함유하는 기능액을, 액적 토출 장치에 의해 상기 기판의 피(被)토출면 위에 액적을 토출하여 상기 도전성막의 형성 영역 내의 적어도 일부에 액상체를 부착시키는 액적 토출 공정과,
    상기 도전성막으로 하기 위해 상기 액상체를 건조시키는 건조 공정과,
    상기 한 쌍의 소자 전극 사이에 통전(通電) 처리하여 상기 도전성막에 전자 방출부를 형성하는 전자 방출부 형성 공정을 갖고,
    상기 액적 토출 공정은, 상기 건조 공정을 수반하여 상기 도전성막으로 한 경우에 상기 전자 방출부의 형성 개소(箇所)에서 상대적으로 막 두께가 얇아지는 잠상부(潛像部)를 형성시키는 수축부를 갖는 액체 형상으로 상기 액상체를 형성하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액적 토출 공정은, 상기 피토출면에 대한 상기 액적의 접촉면 형상이 상기 전자 방출부의 단부(端部)에 상당하는 개소에서 수축된 면 형상으로 되도록 상기 액적을 형성하는 공정이고,
    상기 건조 공정은, 상기 액적을 상기 건조시킴으로써 상기 액적의 수축부에 상당하는 개소에 상기 전자 방출부가 형성되기 쉽게 하는 상기 잠상부를 형성하는 공정인 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 액적 토출 공정은, 상기 피토출면에 대한 상기 액적의 접촉면 형상이 상기 전자 방출부의 단부에 상당하는 개소에서 수축된 면 형상으로 되도록 상기 액적을 유도하는 화학적 표면 처리가 실시된 상기 피토출면에 상기 기능액을 토출하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 액적 토출 공정은, 상기 잠상부에 상당하는 개소에서는 상기 액적의 토출 간격을 넓게 함으로써 상기 수축부를 형성하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 액적 토출 공정은, 상기 도전성막을 형성하는 재료를 서로 반발하는 용매에 함유하는 각 기능액을 상기 기판 위의 서로 다른 위치에 토출하여 결합시킴으로써 상기 서로 다른 기능액의 계면부에 상기 수축부를 형성하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 기재된 전자 방출 소자의 제조 방법에 의해 제조된 전자 방출 소자.
  7. 제 6 항에 기재된 전자 방출 소자를 구비한 표시 장치.
  8. 제 7 항에 기재된 표시 장치를 탑재한 전자 기기.
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