JP2000243231A

JP2000243231A - 電子源基板およびそれを用いた画像形成装置

Info

Publication number: JP2000243231A
Application number: JP4552899A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Shibata; 雅章柴田; Masabumi Kiyougaku; 正文教學; Kazuya Miyazaki; 和也宮崎; Tomoko Maruyama; 朋子丸山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-23
Filing date: 1999-02-23
Publication date: 2000-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】高性能な電子源基板を提供し、平面型の大面
積画像形成装置において良好な画像を長時間にわたり保
持する。【解決手段】基体上に、一対の素子電極および間隙部
を有する導電性薄膜からなる電子放出素子を複数配置し
てなる電子源基板であって、基体のナトリウム含有率を
２％以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子を用
いた電子源基板、該電子源基板を用いた画像形成装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子を利用した画像形成
装置として、冷陰極電子放出素子を多数形成した電子源
基板と、透明電極および蛍光体を具備した陽極基板とを
平行に対向させ、真空に排気した平面型の電子線表示パ
ネルが知られている。このような画像形成装置におい
て、電界放出型電子放出素子を用いたものは、例えば、
［Ｉ．Ｂｒｏｄｉｅ，”Ａｄｖａｎｃｅｄｔｅｃｈｎ
ｏｌｏｇｙ：ｆｌａｔｃｏｌｄ−ｃａｔｈｏｄｅＣ
ＲＴｓ”，ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ，
１／８９，１７（１９８９）］に開示されたものがあ
る。また、表面伝導型電子放出素子を用いたものは、例
えば、Ｕ．Ｓ．Ｐ．５０６６８８３号等に開示されてい
る。平面型の電子線表示パネルは、現在広く用いられて
いる陰極線管（ｃａｔｈｏｄｅｒａｙｔｕｂｅ：Ｃ
ＲＴ）表示装置に比べ、軽量化、大画面化を図ることが
でき、また、液晶を利用した平面型表示パネルやプラズ
マ・ディスプレイ、エレクトロルミネッセント・ディス
プレイ等の他の平面型表示パネルに比べて、より高輝
度、高品質な画像を提供することができる。特に、表面
伝導型電子放出素子は構成が単純で製造も容易であり、
電界放出型電子放出素子のようにフォトリソグラフィ技
術を駆使した複雑な製造工程を経ることなく、大面積に
わたって多数素子を配列形成した電子源基板を作製でき
る利点がある。図１４および図１５は、特開平０６−３
４２６３６号公報において開示された、表面伝導型電子
放出素子を用いた電子源基板の一例を示したものであ
る。図１４は電子源の一部の平面図を示している。ここ
で７は上配線、６下配線、８１表面伝導型電子放出素
子、８は層間絶縁層である。図１５は、図１４における
表面伝導形電子放出素子８１を取り出した斜視図であ
る。図１５中、９１は基板、２，３は素子電極、４は電
子放出部を有する導電性薄膜、５は電子放出部であり、
素子電極２，３はそれぞれ下配線６，上配線７に接続さ
れ、下配線６と上配線７は層間絶縁層８によって電気的
に絶縁されている。ここで、マトリクス状に配置された
上配線７と下配線６にそれぞれ走査信号、情報信号とし
て所定の電圧を順次印加することで、マトリクスの交点
に位置する所定の電子放出素子を選択的に駆動できる。

【０００３】このようなマトリクス配置された電子源基
板は、比較的簡単なフォトリソグラフィ技術を用いるこ
とによって作製できるが、より大きな基板を形成する場
合は、印刷技術を用いるのが好ましい。特に、走査信号
を印加する上配線については、１ラインに接続された素
子数が多くなるほど配線を流れる電流量が増加するた
め、配線抵抗による電圧降下が生じるので、配線は厚膜
で形成して抵抗をできるだけ小さくするのが好ましい。
特開平０８−１８０７９７号公報等には、配線および層
間絶縁層をスクリーン印刷法により形成する製造方法が
開示されている。その他の部材についても、例えば、特
開平０９−１７３３３号公報等には、素子電極をオフセ
ット印刷法等により形成する製造方法が開示されてお
り、導電性薄膜においては、インクジェット法により形
成する製造方法が特開平０９−６９３３４号公報等に開
示されている。これらの印刷技術を用いることで、大面
積の電子源基板を容易に製造することができる。

【０００４】次に、表面伝導型電子放出素子について説
明する。表面伝導型電子放出素子は基板上に形成された
小面積の導電性薄膜に、膜面に並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、ＳｎＯ₂ 薄膜を用
いたもの［Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎ
ｇ．ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，１２９０，
（１９６５）］、Ａｕ薄膜によるもの［Ｇ．Ｄｉｔｍｍ
ｅｒ，ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ，９，３１
７（１９７２）］、図１３に示すようなＩｎ₂ Ｏ₃ ／Ｓ
ｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌａｎｄ
Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔｅｄ，ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．
ＥＤＣｏｎｆ．，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、２
２頁（１９８３）］等が報告されているが、例えば、特
開平０２−５６８２２号公報において、酸化パラジウム
等の金属微粒子膜を用いた表面伝導型電子放出素子を開
示している。

【０００５】表面伝導型電子放出素子を作製するにあた
っては、通常、導電性薄膜にフォーミングと呼ばれる通
電処理によって電子放出部を形成するのが一般的であ
る。フォーミングとは導電性薄膜の両端に直流電圧ある
いは非常にゆっくりとした昇電圧、例えば１Ｖ／分程度
を印加通電し、導電性薄膜を局所的に破壊、変形もしく
は変質せしめ、間隙を形成する処理である。なお、フォ
ーミング処理を施した後、導電性薄膜に電圧を印加し、
素子に電流を流すことにより、間隙近傍から電子を放出
せしめるものである。このとき、電子の放出する部位を
電子放出部と呼ぶ。

【０００６】さらに、例えば特開平７−２３５２５５号
公報に開示されているように、フォーミングを終えた素
子に対して活性化処理と呼ばれる処理を施し、より良好
な電子放出を得ることができる。活性化工程は、有機物
質のガスを含有する雰囲気下で、フォーミング処理同
様、素子にパルス電圧の印加を繰り返すことで行うこと
ができ、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，放出電
流Ｉｅが、著しく増加するようになる。

【０００７】このような処理を経て作製された表面伝導
型電子放出素子は、例えばフラットパネルディスプレイ
等の画像形成装置に適用可能な電子源として十分な電子
放出特性を有する。

【０００８】従って、上述のように、印刷技術を用い
て、表面伝導型電子放出素子からなる大面積の電子源基
板を作製することによって、大面積の画像形成装置、例
えば大画面フラットパネルディスプレイを実現すること
ができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、十分な
電子放出量と寿命、安定性を有する電子放出素子を大面
積の電子源基板に形成する場合、以下に述べるような問
題がある。

【００１０】数十インチの大面積の画像形成装置用の電
子源基板として、例えば、石英からなる基板を用いる
と、画像形成装置に用いる部材の熱膨張係数を揃えるた
め、電子源基板以外に用いるガラス部材も石英を用いる
必要があり、その結果、コストが高くなり、大量生産に
適さなくなる。また、石英を封着するための実用的なフ
リットガラスがないなど、特別なプロセスを選択する必
要がある。そこで、コストを下げることを前提として考
えると、ソーダライムガラス（青板ガラス）などのアル
カリ含有ガラスを用いるのが好ましい。しかしながら、
表面伝導型電子放出素子は、その電子放出部が基板表面
に接して形成されるために、素子形成時の熱工程、ある
いは素子を駆動した際の熱がアルカリ含有ガラス表面に
も伝わり、アルカリ金属の中でも特に、ナトリウム金属
やナトリウム化合物の析出が生じやすい。素子近傍でナ
トリウムが析出すると、その一部が導電性薄膜中に含有
されることにより導電性薄膜の電気的性質を変えてしま
うので、フォーミング工程等の素子形成プロセスの不安
定化や、電子放出特性の変動や劣化の原因となる。

【００１１】また、ソーダライムガラス基板の表面にコ
ート層を設けてナトリウムの析出を防止することも考え
られるが、基板中のナトリウム含有率が多いとコート層
とガラス基体との濃度差によりナトリウムがコート層中
に拡散してしまう危険があった。

【００１２】本発明は、上述した課題、すなわち、ソー
ダライムガラス基板からのナトリウム金属やナトリウム
化合物の析出により、導電性薄膜の電気的性質が変化
し、フォーミング工程等の素子形成プロセスの不安定化
や、電子放出特性の変動や劣化を生じるという問題を解
決するために成されたものであり、高性能な電子源基板
を提供し、ひいては良好な画像を長時間にわたり保持し
得る平面型の大面積画像形成装置を提供することを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の電子源基
板は、ガラス基体と、該ガラス基体上に形成された、一
対の素子電極と間隙部を有する導電性薄膜からなる電子
放出素子を複数配置した電子源基板であって、該ガラス
基体のナトリウム含有率が２％以下であることを特徴と
する。

【００１４】また、上記間隙部を有する導電性薄膜とし
て、ＰｄないしＰｄＯ、あるいはそれらの混合物を主成
分とする薄膜が好ましく用いられ、該導電性薄膜のナト
リウム含有率を０．１％以下とするのが望ましい。

【００１５】更には、上記電子放出素子としては、表面
伝導型電子放出素子が好ましく用いられ、上記電子放出
部には、炭素あるいは炭素化合物、あるいはそれらを主
成分とする堆積物を有するものを好ましく用いることが
できる。

【００１６】さらに、本発明は、上記電子放出素子を基
板上に複数個配置して、入力信号に応じて電子を放出す
る電子源基板、基板上に複数の電子放出素子を複数個並
列に配置し、個々の素子の両端を金属配線に接続した電
子放出素子の行を複数もち、更に、変調手段を有する電
子源基板、基板に、互いに電気的に絶縁されたｍ本のＸ
方向金属配線とｎ本のＹ方向金属配線とに、該電子放出
素子の一対の素子電極とを接続した電子放出素子を複数
個配列した電子源基板に好ましく適用される。

【００１７】さらに、本発明は、画像形成部材と上記電
子源基板より構成された、入力信号にもとづいて画像を
形成する画像形成装置をも含む。

【００１８】本発明は、電子源基板として、ナトリウム
含有量の少ない基板を用いることで、ナトリウム金属や
ナトリウム化合物の析出を抑え、電子放出素子の導電性
薄膜中へのナトリウムの混入を防ぐことができるので、
フォーミングや活性化の工程での不安定性が低減され、
安定で再現性の良い電子源基板を作製することができ
る。また、電子放出素子の駆動中の発熱によるナトリウ
ムの更なる析出も防止できるため、長時間にわたり、安
定で良好な電子放出特性を得ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】（電子放出素子の説明）本発明の
電子源基板について説明する前に、本発明の電子源基板
に使用可能な個々の電子放出素子の一般的な構造および
特性について、図８〜１１を用いて説明する。

【００２０】図８の（ａ），（ｂ）は、それぞれ、基本
的な表面伝導型電子放出素子の構成を示す平面図および
断面図である。図８において１は基体、２，３は素子電
極、４は導電性薄膜、５は間隙部である。

【００２１】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、素子の応用形態等によって適宜設計
され、例えば、テレビジョン等の表示装置では、画面サ
イズに対応した画素サイズが設計され、とりわけ、高品
位テレビでは画素サイズが小さく高精細さが要求され
る。そのため、電子放出素子のサイズが限定されたなか
で十分な輝度を得るためには、十分な放出電流が得られ
るように設計される。

【００２２】素子電極間隔Ｌは、数十ｎｍより数百μｍ
あり、素子電極の製造方法の基本となるフォトリソグラ
フィー技術、即ち、露光機の性能とエッチング方法等、
および、素子電極間に印加する電圧により設定される
が、好ましくは、数μｍより数十μｍである。

【００２３】素子電極長さＷおよび素子電極２，３の膜
厚ｄは、電極の抵抗値、前述したＸＹ配線との結線、多
数配置された電子源の配置上の問題より適宜設計され、
通常は、素子電極２，３の長さＷは数μｍから数百μｍ
であり、素子電極２，３の膜厚ｄは数ｎｍり数μｍであ
る。

【００２４】電子放出素子の製造方法としては様々な方
法が考えられるが、その一例を図９に示す。以下、順を
おって電子放出素子の製造方法を図８および９に基づい
て説明する。

【００２５】１）基体１を洗剤、純水および有機溶剤に
より十分に洗浄後、素子電極材料を真空蒸着法、スパッ
タ法等により堆積後、フォトリソグラフィー技術により
素子電極２，３を形成する（図９（ａ））。

【００２６】２）基体１上に設けられた素子電極２と素
子電極３との間に、有機金属溶液を塗布して乾燥するこ
とにより、有機金属膜を形成する。この後、有機金属膜
を加熱焼成処理し、リフトオフ、エッチング等によりパ
ターニングし、導電性薄膜４を形成する（図９
（ｂ））。

【００２７】３）つづいて、後述するフォーミング処理
を、素子電極２，３間に電圧を不図示の電源によりパル
ス状電圧あるいは、昇電圧の印加により行うと、導電性
薄膜４の部位に構造の変化した間隙部５が形成される
（図９（ｃ））。この通電処理により導電性薄膜４に形
成された間隙部５の近傍から電子放出が生じる。フォー
ミング処理以降の電気的処理は、図１０に示す測定評価
装置内で行う。以下に測定評価装置を説明する。

【００２８】本発明に適用可能な電子放出素子の一般的
な基本特性について図１０、図１１を用いて説明する。

【００２９】図１０に示した測定評価装置により測定さ
れた放出電流Ｉｅおよび素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの
典型的な例を図１１に示す。なお、放出電流Ｉｅは素子
電流Ｉｆに比べて著しく小さいので、図１１は任意単位
で示されており、いずれもリニアスケールである。図１
１からも明らかなように、本例の電子放出素子は放出電
流Ｉｅに対する三つの性質を有する。

【００３０】まず第１に、本例の素子はある電圧（しき
い値電圧と呼ぶ、図５のＶｔｈ）以上の素子電圧を印加
すると急激に放出電流Ｉｅが増加し、一方しきい値電圧
Ｖｔｈ以下では放出電流Ｉｅがほとんど検出されない。
すなわち、放出電流Ｉｅに対する明確なしきい値電圧Ｖ
ｔｈを持った非線形素子である。

【００３１】第２に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに依
存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御でき
る。

【００３２】第３に、アノード電極３４に捕捉される放
出電荷は、素子電圧Ｖｆを印加する時間に依存する。つ
まり、アノード電極３４に捕捉される電荷量は、素子電
圧Ｖｆを印加する時間により制御できる。

【００３３】以上のような表面伝導型電子放出素子の特
性を用いると、入力信号に応じて電子放出特性を容易に
制御できることになる。さらに、本発明の電子源基板に
おいては、基体１のナトリウム含有量を２％以下として
いるため、各電子放出素子は長時間にわたって安定かつ
高輝度な電子放出特性を有し多方面への応用が期待でき
る。

【００３４】（電子源基板の説明）以下、図面を参照し
ながら本発明を説明する。図１は、本発明の電子源基板
の一例を示す概略構成図（平面図）で、電子源基板の一
部のみを示している。また、図２（ａ）は、図１に示し
た電子源基板の一つの電子放出素子を拡大した鳥瞰図で
ある。図２（ｂ）には、図２（ａ）におけるＡ−Ａ’断
面図を示した。

【００３５】図１、２および３において、１は基体、
２，３は素子電極、４は導電性薄膜、５は間隙部、６，
７はそれぞれ素子電極２，３に接続された配線、８は配
線６と７を電気的に絶縁するための層間絶縁層である。
なお、配線６，７はそれぞれ、図１中の座標に照らし
て、Ｙ方向配線，Ｘ方向配線と呼び、また絶縁層８との
位置関係により、それぞれ下配線，上配線と呼ぶことが
ある。

【００３６】本発明において、基体１としては、例え
ば、ナトリウム等の不純物を減少したガラス、青板ガラ
ス、アルミナ等のセラミックス等が用いられるが、好ま
しくは、ナトリウム含有比率の少ないガラス基板が用い
られる。また、これらの基板にスパッタ法等によりＳｉ
Ｏ₂ を積層した積層体を用いてもよい。

【００３７】ナトリウム含有比率の少ないガラス基板と
は、アルカリ金属元素を実質上含まない無アルカリガラ
ス、アルカリ金属元素の含有率が低いガラス、アルカリ
金属元素を多く含むがナトリウムの含有比率が少なく、
カリウム、ルビジウム、セシウム等を含むガラスを言
う。詳しくは後述するが、これらのガラス基板のナトリ
ウム含有量は２％以下である。

【００３８】ここで、ナトリウム含有量の少ないガラス
として石英ガラスが知られているが上述したように、石
英ガラスは、画像表示装置を作製する際に封着するため
のガラスフリットが高温になり、コストが高くなるため
大面積の画像表示装置には適さない。

【００３９】対向する素子電極２，３の材料としては、
以後の熱処理工程を経ても安定した導電性を有するもの
が好ましく、例えばＡｕ，Ｐｔ，Ｐｄ等の貴金属或はそ
の合金を主成分とする金属薄膜が用いられる。

【００４０】素子電極２，３の膜厚は、数十ｎｍ程度と
すると十分な導電性を有しかつ導電性薄膜４のステップ
カバレージが良好となり好ましい。

【００４１】なお、上記貴金属薄膜を基体１上に形成す
る場合、十分な密着強度が得られない場合がある。その
時は、素子電極２，３と基体１の密着性を上げるために
ＴｉやＣｒ等の卑金属材料を下引きとして形成してもよ
い。

【００４２】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が好ましく用
いられる。

【００４３】導電性薄膜４の熱的安定性は電子放出特性
および寿命を支配する重要なパラメータであるため、導
電性薄膜４の材料としてより高融点な材料を用いるのが
望ましい。しかしながら、通常、導電性薄膜４の融点が
高いほど後述する通電フォーミングが困難となり、間隙
部５形成のためにより大きな電力が必要となる。さら
に、その結果得られる電子放出部は、電子放出し得る印
加電圧（しきい値電圧）が上昇するという問題が生じる
場合がある。

【００４４】従って、導電性薄膜４の材料は、適度に高
い融点を有し、比較的低いフォーミング電力で良好な電
子放出特性を有する間隙部５が形成可能な材料・形態の
ものを選ぶのがよい。

【００４５】また、導電性薄膜４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フォーミング条件等を考慮して設定
されるが、良好な電子放出特性を得るためには、数ｎｍ
程度の微粒子で構成された数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の微粒
子膜が好ましく用いられる。

【００４６】上述の条件に対し、ＰｄＯは、有機パラジ
ウム化合物の大気中焼成により容易に薄膜形成できるこ
と、半導体であるため比較的電気伝導度が低くフォーミ
ングに有する電力が低いこと、間隙部５形成時あるいは
その後、容易に還元して金属パラジウムとすることがで
きるので膜抵抗を低減し得ること、等から導電性薄膜４
に好適な材料として用いることができる。

【００４７】さて、このＰｄＯ微粒子膜の耐久性は、電
子放出素子として用いるのに十分なものであるが、ナト
リウムがＰｄＯ微粒子膜中に混入することによって、電
気特性が不安定となる。

【００４８】ＰｄＯ微粒子膜にナトリウムが混入した場
合、如何なる理由で上述の問題が発生するかは、必ずし
も明確ではない。しかしながら、膜中にナトリウムが
０．１％を超える量含有されると、電気抵抗は最大で一
桁程度下がり、後述するフォーミング工程、あるいは活
性化工程が極めて不安定なものとなる。さらには、上述
のように、還元により膜抵抗を低減させようとした場
合、極めて長い還元時間を要するようになる。

【００４９】さて、基体１にナトリウムが含有されてい
る場合、後に述べる電子源基板の形成工程中の熱工程に
おいて、基板表面にナトリウムが析出する。基板表面に
析出したナトリウムが０．１％を超えて導電性薄膜４に
混入すると、上述の問題が発生する。また、素子を駆動
した際の発熱により、ナトリウムがさらに析出してくる
場合がある。この場合も、導電性薄膜４中にナトリウム
が０．１％を超えて含まれるようになると、導電性薄膜
４の電気特性が変動し、不安定化や劣化を引き起こすこ
とになる。

【００５０】従って、本発明における基体１に含有でき
る最大のナトリウム含有量は、フォーミング工程、活性
化工程、および駆動時においても、導電性薄膜４に含有
されるナトリウムの濃度が０．１％を超えない量に制限
される。

【００５１】予備検討として、ＳｉＯ₂ −Ｎａ₂ Ｏ二成
分ガラスにおいてナトリウム含有量を種々変えた基板を
用意し、後述する加熱工程を経た上でＰｄＯ微粒子膜中
のナトリウム混入量を二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）
で測定したところ、ＰｄＯ微粒子膜中のナトリウム混入
量が０．１％を超えないためのには、基体中のナトリウ
ム含有量の最大値は２％以下であることがわかった。
尚、本明細書において含有量を％で示す時は、この二次
イオン質量分析で測定した含有量で示している。

【００５２】間隙部５は、導電性薄膜４の一部に形成さ
れた亀裂であり、この間隙部５近傍より電子が放出され
る。その間隙内部に数ｎｍより数十ｎｍの粒径の導電性
微粒子、すなわち、ＰｄＯやＰｄＯが還元して生じたＰ
ｄ金属の微粒子を多数個有する場合もあり、導電性薄膜
４の膜厚および後述する通電処理条件等の製法に依存し
ている。また、前記導電性微粒子は、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と同様のものであ
る。また、間隙部５の一部、更には、間隙部５の近傍の
導電性薄膜４には、後述する活性化工程を経ることによ
り、炭素および炭素化合物を有する。この炭素および炭
素化合物の役割については、電子放出部を構成する物質
として電子放出特性を支配するものと推察されている。

【００５３】配線６，７は、図１に示すように、複数の
電子放出素子に給電するためのものである。

【００５４】ｍ本のＸ方向配線７はＤＸ１、ＤＸ２、・
・・ＤＸｍ、ｎのＹ方向配線６はＤＹ１、ＤＹ２、・・
・ＤＹｎからなり、それぞれ、多数の電子放出素子にほ
ぼ均等な電圧が供給されるように、材料、膜厚、配線幅
等が設計される。これらｍ本のＸ方向配線７とｎ本のＹ
方向配線７の間には、層間絶縁層８が設置され、電気的
に分離されて、マトリクス配線を構成する（このｍ，ｎ
は共に正の整数）。

【００５５】層間絶縁層８の形状、材料、膜厚、製法
は、配線６と配線７の交差部の電位差に耐え得るように
適宜設定できるが、配線６，７と同様、印刷法により形
成できるものが好ましく、ガラスペーストを印刷して得
られるガラスの厚膜層が用いられる。

【００５６】図１に示した構成、すなわちマトリクス配
置の構成において、Ｘ方向配線７には、Ｘ方向に配列し
た電子放出素子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、Ｙ方向配線６
には、Ｙ方向に配列した電子放出素子の各列を入力信号
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。

【００５７】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、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。

【００５８】一方、この他に、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、この配線と直交する方向で、該電子放出素
子の上方に配した制御電極により、電子放出素子からの
電子を制御駆動するはしご状配置のもの等があるが、本
発明は、特にこれらの配置によって限定されるものでは
ない。

【００５９】さて、本発明の電子源基板の製造方法とし
ては様々な方法が考えられるが、その一例を図３および
４に示す。以下、順をおって電子源基板の製造方法を図
１、２、３および図４に基づいて説明する。

【００６０】１）ナトリウム含有量が２％以下であるガ
ラス基体１を洗剤、純水および有機溶剤により十分に洗
浄後、素子電極材料を、真空蒸着法、スパッタ法等によ
り堆積し、フォトリソグラフィ技術により素子電極２，
３を形成する（図３（ａ））。素子電極２，３の形成
は、オフセット印刷等の印刷技術を用い、有機金属系ペ
ーストを塗布後、焼成することによって形成することも
できる。

【００６１】２）素子電極２，３を形成した基体１に、
スクリーン印刷法により導電性ペーストのパターンを形
成し、該導電性ペーストのパターンを焼成することで金
属から成る下配線６を形成する（図３（ｂ））。

【００６２】３）さらに、下配線６の所望の位置、すな
わち、以後の工程で形成する上配線７と交差する位置
に、層間絶縁層８を形成する（図３（ｃ））。層間絶縁
層８についても、スクリーン印刷法によりガラスペース
トのパターンを形成し、該ガラスペーストのパターンを
焼成することで形成できる。なお、層間絶縁層８に十分
な絶縁性を付与するために膜厚を厚くしたい場合は、上
記印刷・焼成を所望の回数繰り返すこともできる。

【００６３】４）つづいて、下配線６上に形成された層
間絶縁層８上で交差するように、上配線７を形成する
（図４（ａ））。上配線７も、下配線６同様に、導電性
ペーストのパターンを形成し、該導電性ペーストのパタ
ーンを焼成することで形成できる。

【００６４】５）上記基体１上に設けられた素子電極２
と素子電極３との間に、有機パラジウム化合物の溶液を
塗布して乾燥することにより、有機パラジウム化合物か
らなる膜を形成する。この後、有機パラジウム化合物膜
を加熱焼成処理し、リフトオフ、エッチング等によりパ
ターニングし、ＰｄＯ微粒子からなる導電性薄膜４を形
成する（図４（ｂ））。なお、ここでは、有機金属溶液
の塗布法により説明したが、これに限るものでなく、真
空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、分散塗布法、ディッ
ピング法、スピンナー法、インクジェット法等によって
形成される場合もある。

【００６５】６）つづいて、フォーミングと呼ばれる通
電処理を、素子電極２，３間、すなわち配線６，７間に
電圧を不図示の電源によりパルス状電圧あるいは、昇電
圧の印加により行うと、導電性薄膜４の部位に構造の変
化した間隙部５が形成される（図４（ｃ））。この通電
処理により導電性薄膜４を局所的に破壊、変形もしくは
変質せしめ、亀裂構造の形成された部位近傍から電子放
出が生じる。

【００６６】フォーミング処理は、パルス波高値が定電
圧のパルスを印加する場合とパルス波高値を増加させな
がら、電圧パルスを印加する場合とがある。

【００６７】まず、パルス波高値が定電圧のパルスを印
加する場合の電圧波形を図５の（ａ）に示す。図５の
（ａ）中、Ｔ１およびＴ２は電圧波形のパルス幅とパル
ス間隔であり、Ｔ１を１ｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃ、Ｔ２を
１０μｓｅｃ〜１００ｍｓｅｃとし、三角波の波高値
（フォーミング時のピーク電圧）は適宜選択する。

【００６８】次に、パルス波高値を増加させながら、電
圧パルスを印加する場合の電圧波形を、図５の（ｂ）に
示す。図５の（ｂ）中、Ｔ１およびＴ２は電圧波形のパ
ルス幅とパルス間隔であり、Ｔ１を１ｓｅｃ〜１０ｍｓ
ｅｃ、Ｔ２を１０μｓｅｃ〜１００ｍｓｅｃとし、三角
波の波高値（フォーミング時のピーク電圧）は、例えば
０．１Ｖステップ程度づつ、増加させる。

【００６９】なお、フォーミング処理は、フォーミング
用パルスの間に、導電性薄膜４を局所的に破壊、変形し
ない程度の電圧例えば０．１Ｖ程度のパルス電圧を挿入
して素子電流を測定し、その電流が所定の値以下に減少
したところで終了する。

【００７０】７）次に、フォーミングが終了した素子に
適宜活性化処理を施す。活性化処理の工程は、有機物質
を含有する雰囲気下で、上記フォーミング処理同様、パ
ルス電圧を印加することによって行うが、この雰囲気
は、電子源基板を真空容器内に配し、適当な有機物質を
導入することによって得られる。なお、後述する画像形
成装置のように、電子源基板を用いて真空外囲器を形成
する場合は、その真空外囲器内に有機物質を導入するこ
とで活性化処理を行なうことができる。

【００７１】活性化工程における、印加電圧の電圧波形
の一例を図１２に示す。同図において、Ｔ１およびＴ２
は夫々電圧波形のパルス幅とパルス間隔である。

【００７２】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、ニトリル類、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出来、具体的には、メタ
ン、エタン、プロパン等Ｃ_n Ｈ_2n+2で表される飽和炭化
水素、エチレン、プロピレン等Ｃ_n Ｈ_2n等の組成式で表
される不飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、メタノー
ル、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、ベンゾニトリル、アセトニト
リル、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等が使用できる。

【００７３】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，放出電流Ｉｅが、著しく変化するように
なる。活性化工程の終了判定は、素子電流Ｉｆおよび／
または放出電流Ｉｅを測定しながら適宜行う。なおパル
ス幅、パルス間隔、パルス波高値等は適宜設定される。

【００７４】炭素および炭素化合物とは、例えばグラフ
ァイト（いわいるＨＯＰＧ、ＰＧ、ＧＣを包含する；Ｈ
ＯＰＧはほぼ完全なグラファイトの結晶構造、ＰＧは結
晶粒が２０ｎｍ程度で結晶構造がやや乱れたもの、ＧＣ
は結晶粒が２ｎｍ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
ァスカーボンおよび、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）である。

【００７５】８）こうして作製した電子源基板に、好ま
しくは、安定化工程を行う。この工程は、活性化処理時
に導入した有機物質の残留物を排気する工程である。真
空容器内の圧力は、１〜３×１０^-7Ｔｏｒｒ以下が好ま
しく、さらに１×１０^-8Ｔｏｒｒ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、電子源
基板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、８０〜２５０℃、好ま
しくは１５０℃以上でできるだけ長時間行なうのが望ま
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、電子源基板の構成等の諸条件により適宜
選ばれる条件により行う。

【００７６】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、圧力自体は多少上昇しても十分安定な特
性を維持することが出来る。

【００７７】このような真空雰囲気を採用することによ
り、新たな炭素あるいは炭素化合物の堆積を抑制でき、
結果として素子電流Ｉｆ，放出電流Ｉｅが安定する。（画像形成装置の説明）以上が、本発明における電子源
基板の製造工程であるが、該電子源基板を用いて画像形
成装置を構成した例を、図６と図７用いて以下に説明す
る。図６は、画像形成装置の基本構成図であり、図７は
蛍光膜である。

【００７８】図６において、６１は電子放出素子を複数
配した電子源基板、６２は電子源基板６１を固定したリ
アプレート、６７はガラス基板６４の内面に蛍光膜６５
とメタルバック６６等が形成されたフェースプレートで
ある。６３は支持枠であり、リアプレート６２、支持枠
６３およびフェースプレート６７をフリットガラス等を
塗布し、大気中あるいは、窒素中で加熱焼成すること
で、封着して、外囲器６９を構成する。ここで、フリッ
トガラスは、基板の熱膨張率にあわせたものを用いる
と、剥がれや基板の変形、割れ等を生じにくくなるため
好ましい。

【００７９】外囲器６９は、上述の如く、フェースプレ
ート６７、支持枠６３、リアプレート６２で構成した
が、リアプレート６２は主に基板６１の強度を補強する
目的で設けられるため、基板６１自体で十分な強度を持
つ場合は別体のリアプレート６２は不要であり、基板６
１に直接支持枠６３を封着し、フェースプレート６７、
支持枠６３、基板６１で外囲器６９を構成しても良い。

【００８０】一方、フェースプレート６７、リアプレー
ト６２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６９を構成することもできる。

【００８１】図７は、蛍光膜である。蛍光膜６５は、モ
ノクロームの場合は蛍光体のみから成るが、カラーの蛍
光膜の場合は、蛍光体の配列によりブラックストライプ
あるいはブラックマトリクス等と呼ばれる黒色導電材７
１と蛍光体７２とで構成される。ブラックストライプ、
ブラックマトリクスが設けられる目的は、カラー表示の
場合必要となる３原色蛍光体の、各蛍光体７２間の塗り
分け部を黒くすることで混色等を目立たなくすること
と、蛍光膜６５における外光反射によるコントラストの
低下を抑制することにある。ブラックストライプ等の黒
色導電材７１の材料としては、通常良く用いられている
黒鉛を主成分とする材料だけでなく、導電性があり、光
の透過および反射が少ない材料であればこれに限るもの
ではない。

【００８２】ガラス基板６４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、沈澱法、印刷法等
が用いられる。

【００８３】また、蛍光膜６５の内面側には通常メタル
バック６６が設けられる。メタルバック６６の目的は、
蛍光体７２の発光のうち内面側への光をフェースプレー
ト６７側へ鏡面反射させ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６９内で発生した負イオンの衝
突によるダメージからの蛍光体７２の保護等である。メ
タルバック６６は、蛍光膜６５作製後、蛍光膜６５の内
面側表面の平滑化処理（通常フィルミングと呼ばれる）
を行い、その後Ａｌを真空蒸着等を用いて堆積させるこ
とで作製できる。

【００８４】フェースプレート６７には、更に蛍光膜６
５の導電性を高めるため、蛍光膜６５の外面側に透明電
極（不図示）を設けてもよい。

【００８５】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体と電子放出素子とを対応させなくてはいけないた
め、十分な位置合わせを行なう必要がある。外囲器６９
は、不図示の排気管を通じ、１×１０^-7Ｔｏｒｒ程度の
真空度にした後、封止がおこなわれる。また、外囲器６
９の封止後の真空度を維持するために、ゲッター処理を
行なう場合もある。これは、外囲器６９の封止を行う直
前あるいは封止後に、抵抗加熱あるいは高周波加熱等の
加熱法により、外囲器６９内の所定の位置（不図示）に
配置されたゲッターを加熱し、蒸着膜を形成する処理で
ある。ゲッターは通常Ｂａ等が主成分であり、該蒸着膜
の吸着作用により、たとえば１×１０^-5ないしは１×１
０^-7Ｔｏｒｒの真空度を維持するものである。

【００８６】以上により完成した本発明の画像表示装置
において、各電子放出素子に容器外端子Ｄｏｘ１ないし
Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ電圧を印加す
ることにより電子放出させ、高圧端子６８を通じ、メタ
ルバック６６あるいは透明電極（不図示）に数ｋＶ以上
の高圧を印加し、電子ビームを加速し、蛍光膜６５に衝
突させ、励起・発光させることで画像を表示するもので
ある。

【００８７】なお、以上述べた構成は、表示等に用いら
れる好適な画像形成装置を作製する上で必要な概略構成
であり、例えば各部材の材料等、詳細な部分は上述内容
に限られるものではなく、画像表示装置の用途に適する
よう適宜選択する。

【００８８】

【実施例】以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳し
く説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の目的が達成される範囲内での各要素
の置換や設計変更がなされたものをも包含する。（実施例１）本実施例にかかわる基本的な電子源基板の
構成は、図１および図２と同様である。本実施例におけ
る電子源基板の製造法は、図３および４に示している。
以下、図１〜４を用いて、本発明に関わる画像形成装置
の基本的な構成および製造法を説明する。

【００８９】図３，４は簡便のため、一個の電子放出素
子近傍の製造工程を拡大して示しているが、本実施例
は、多数の電子放出素子を単純マトリクス配置した電子
源基板の例である。

【００９０】工程−ａ清浄化した無アルカリガラス（コーニング社製＃１７３
７）基体１に、スパッタ法により厚さ５ｎｍのＴｉ、厚
さ５０ｎｍのＰｔを順次堆積する。その後、素子電極
２、３のパターンをフォトレジストで形成し、ドライエ
ッチング処理によって素子電極２、３のパターン以外の
Ｐｔ／Ｔｉ堆積層を除去し、最後にフォトレジストパタ
ーンを除去して、素子電極２、３を形成する（図３
（ａ））。

【００９１】工程−ｂ素子電極２、３を形成した基体１に、スクリーン印刷に
より、配線６のパターンをＡｇペーストを用いて形成
し、乾燥後、５００℃で焼成し、Ａｇからなる所望の形
状の配線６を形成する（図３（ｂ））。

【００９２】工程−ｃ次に層間絶縁層８のパターンを、スクリーン印刷によ
り、ガラスペーストを用いて形成し、乾燥後、５００℃
で焼成する。十分な絶縁性を得るために、再度、ガラス
ペーストを印刷、乾燥、焼成を繰り返して、ガラスから
なる所望の形状の層間絶縁層８を形成する（図３
（ｃ））。

【００９３】工程−ｄ層間絶縁層８を形成した部位において下配線６交差する
ように、上配線７のパターンを、スクリーン印刷によ
り、Ａｇペーストを用いて形成し、乾燥後、５００℃で
焼成し、Ａｇからなる所望の形状の上配線７を形成する
（図４（ａ））。

【００９４】以上の工程ａ〜ｄにより、素子電極２，３
が配線６，７によってマトリクス状に結線された、基板
が形成できる。

【００９５】工程−ｅ次に、導電性薄膜４を素子電極２，３のギャップ間にま
たがるように形成する。導電性薄膜４の形成は、有機パ
ラジウム溶液をインクジェット法により所望の位置に塗
布し、３５０℃で３０分間の加熱焼成処理をする（図４
（ｂ））。こうしてＰｄＯを主成分とする微粒子からな
り、膜厚は約１０ｎｍの導電性薄膜４を得る。

【００９６】以上の工程ａ〜ｅにより基体１上に下配線
６、層間絶縁層８、上配線７、素子電極２，３および導
電性薄膜４を形成し、電子源基板を作製した。

【００９７】以下に、本実施例の電子源基板を用いて、
画像形成装置を構成した例を、図６と図１を用いて説明
する。以上のようにして作製した電子源基板６１をリア
プレート６２上に固定した後、電子源基板６１の５ｍｍ
上方に、フェースプレート６７（ガラス基板６４の内面
に蛍光膜６５とメタルバック６６が形成されて構成され
る）を支持枠６３を介し配置し、フェースプレート６
７、支持枠６３、リアプレート６２の接合部にフリット
ガラスを塗布し、大気中で３８０℃で３０分焼成するこ
とで封着した。またリアプレート６２への電子源基板６
１の固定もフリットガラスで行った。

【００９８】蛍光膜６５は、モノクロームの場合は蛍光
体のみからなるが、本実施例では蛍光体はストライプ形
状を採用し、先にブラックストライプを形成し、その間
隙部に各色蛍光体を塗布し、蛍光膜６５を作製した。ブ
ラックストライプの材料として通常良く用いられている
黒鉛を主成分とする材料を用いた。ガラス基板６４に蛍
光体を塗布する方法はスラリー法を用いた。

【００９９】また、蛍光膜６５の内面側には通常メタル
バック６６が設けられる。メタルバックは、蛍光膜６５
作製後、蛍光膜６５の内面側表面の平滑化処理（通常フ
ィルミングと呼ばれる）を行い、その後、Ａｌを真空蒸
着することで作製した。

【０１００】フェースプレート６７には、更に蛍光膜６
５の導伝性を高めるため、蛍光膜６５の外面側に透明電
極（不図示）が設けられる場合もあるが、本実施例で
は、メタルバック６６のみで十分な導伝性が得られたの
で省略した。前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体と電子放出素子とを対応させなくてはいけないた
め、十分な位置合わせを行った。

【０１０１】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管（図示せず）を通じ真空ポンプにて排気
し、十分な真空度に達した後、容器外端子Ｄｏｘ１ない
しＤｏｘｍとＤｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ素子電極
２、３に電圧を印加し、導電性薄膜４をフォーミング処
理した。フォーミング処理の電圧波形は図５の（ｂ）と
同様である。

【０１０２】本実施例ではＴ１を１ｍｓｅｃ、Ｔ２を１
０ｍｓｅｃとし、約１×１０^-5Ｔｏｒｒの真空雰囲気下
で行った。

【０１０３】その後、一旦、真空ポンプにて排気しなが
ら、ガラス容器全体を２００℃で２時間加熱した。この
とき、ＰｄＯを主成分とする導電性薄膜４は熱還元さ
れ、Ｐｄを主成分とする膜となった。

【０１０４】次に、パネル内の圧力が１０^-8Ｔｏｒｒ台
に達するまで排気を続けた後、パネルの排気管より、全
圧が１×１０^-6Ｔｏｒｒとなるように有機物質をパネル
内に導入し、維持した。容器外端子Ｄｏｘ１ないしＤｏ
ｘｍとＤｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ素子電極２，３間
に、１５Ｖの波高値のパルス電圧を印加し、活性化処理
を行った。

【０１０５】このように、フォーミング、活性化処理を
行ない、図４（ｃ）に示すような間隙部５を形成した。
次に１０^-6Ｔｏｒｒ程度の圧力まで排気し、不図示の排
気管をガスバーナーで熱することで溶着し外囲器６９の
封止を行った。

【０１０６】最後に封止後の圧力を維持するために、高
周波加熱法でゲッター処理を行った。

【０１０７】以上のように完成した本発明の画像表示装
置において、各電子放出素子には、容器外端子Ｄｏｘ１
ないしＤｏｘｍ，Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ、走査
信号および変調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞ
れ印加することにより、電子放出させ、高圧端子６８を
通じ、メタルバック６６あるいは透明電極（不図示）に
５ｋＶ以上の高圧を印加し、電子ビームを加速し、蛍光
膜６５に衝突させ、励起・発光させることで画像を表示
した。

【０１０８】本実施例における画像表示装置は、テレビ
ジョンとして十分満足できる輝度（約１５０ｆＬ）で良
好な画像を長時間にわたって安定に表示することができ
た。

【０１０９】（実施例２）本実施例にかかわる基本的な
電子源基板の構成も、実施例１と同様である。工程−ａ清浄化したカリウムガラス（以下の酸化物の形で含まれ
る各元素の含有量が各々、ＳｉＯ₂ ：６９％、Ａｌ₂ Ｏ
₃ ：１％、Ｋ₂ Ｏ：１８％、ＭｇＯ：４％、ＣａＯ：８
％）基体１上に、スパッタ法により厚さ５ｎｍのＴｉ、
厚さ５０ｎｍのＰｔを順次堆積する。その後、素子電極
２，３のパターンをフォトレジストで形成し、ドライエ
ッチング処理によって素子電極２，３のパターン以外の
Ｐｔ／Ｔｉ堆積層を除去し、最後にフォトレジストパタ
ーンを除去して、素子電極２，３を形成する。

【０１１０】工程−ｂ素子電極２，３を形成した基体１に、スクリーン印刷に
より、配線６のパターンをＡｇペーストを用いて形成
し、乾燥後、５００℃で焼成し、Ａｇからなる所望の形
状の配線６を形成する。

【０１１１】工程−ｃ次に層間絶縁層８のパターンを、スクリーン印刷によ
り、ガラスペーストを用いて形成し、乾燥後、５００℃
で焼成する。十分な絶縁性を得るために、再度、ガラス
ペーストを印刷、乾燥、焼成を繰り返して、ガラスから
なる所望の形状の層間絶縁層８を形成する。

【０１１２】工程−ｄ層間絶縁層８を形成した部位において下配線６と交差す
るように、上配線７のパターンを、スクリーン印刷によ
り、Ａｇペーストを用いて形成し、乾燥後、５００℃で
焼成し、Ａｇからなる所望の形状の上配線７を形成す
る。以上の工程により、素子電極２，３が配線６，７に
よってマトリクス状に結線された、基板が形成できる。

【０１１３】工程−ｅ次に、導電性薄膜４を素子電極２，３のギャップ間にま
たがるように形成する。導電性薄膜４の形成は、有機パ
ラジウム溶液をインクジェット法により所望の位置に塗
布し、３５０℃で３０分間の加熱焼成処理をする。こう
してＰｄＯを主成分とする微粒子からなり、膜厚は約１
０ｎｍの導電性薄膜４を得る。以上の工程により、基体
１上に下配線６、層間絶縁層８、上配線７、素子電極
２，３および導電性薄膜４を形成し、電子源基板を作製
した。

【０１１４】以後、実施例１と同様に、本実施例の電子
源基板を用いて画像形成装置を構成したところ、本実施
例における画像表示装置においても、テレビジョンとし
て十分満足できる輝度で良好な画像を長時間にわたって
安定に表示することができた。

【０１１５】（実施例３）本実施例にかかわる基本的な
電子源基板の構成も、実施例１および２と同様である。工程−ａ清浄化したセシウムガラス（以下の酸化物の形で含まれ
る各元素の含有量が各々、ＳｉＯ₂ ：７０％、Ａｌ₂ Ｏ
₃ ：１％、Ｃｓ₂ Ｏ：１５％、ＭｇＯ：４％、ＣａＯ：
１０％）基体１上に、スパッタ法により厚さ５ｎｍのＴ
ｉ、厚さ５０ｎｍのＰｔを順次堆積する。その後、素子
電極２，３のパターンをフォトレジストで形成し、ドラ
イエッチング処理によって素子電極２，３のパターン以
外のＰｔ／Ｔｉ堆積層を除去し、最後にフォトレジスト
パターンを除去して、素子電極２，３を形成する。

【０１１６】工程−ｂ素子電極２，３を形成した基体１に、スクリーン印刷に
より、配線６のパターンをＡｇペーストを用いて形成
し、乾燥後、５００℃で焼成し、Ａｇからなる所望の形
状の配線６を形成する。

【０１１７】工程−ｃ次に層間絶縁層８のパターンを、スクリーン印刷によ
り、ガラスペーストを用いて形成し、乾燥後、５００℃
で焼成する。十分な絶縁性を得るために、再度、ガラス
ペーストを印刷、乾燥、焼成を繰り返して、ガラスから
なる所望の形状の層間絶縁層８を形成する。

【０１１８】工程−ｄ層間絶縁層８を形成した部位において下配線６と交差す
るように、上配線７のパターンを、スクリーン印刷によ
り、Ａｇペーストを用いて形成し、乾燥後、５００℃で
焼成し、Ａｇからなる所望の形状の上配線７を形成す
る。以上の工程により、素子電極２，３が配線６，７に
よってマトリクス状に結線された、基板が形成できる。

【０１１９】工程−ｅ次に、導電性薄膜４を素子電極２，３のギャップ間にま
たがるように形成する。導電性薄膜４の形成は、有機パ
ラジウム溶液をインクジェット法により所望の位置に塗
布し、３５０℃で３０分間の加熱焼成処理をする。こう
してＰｄＯを主成分とする微粒子からなり、膜厚は約１
０ｎｍの導電性薄膜４を得る。

【０１２０】以上の工程により基体１上に下配線６、層
間絶縁層８、上配線７、素子電極２，３および導電性薄
膜４を形成し、電子源基板を作製した。

【０１２１】以後、実施例１、２と同様に、本実施例の
電子源基板を用いて画像形成装置を構成したところ、本
実施例における画像表示装置においても、テレビジョン
として十分満足できる輝度で良好な画像を長時間にわた
って安定に表示することができた。

【０１２２】（実施例４）本実施例では、基体中のアル
カリ金属をカリウム１８％から、ナトリウム２％とカリ
ウム１６％に変更したガラス基体を用いる以外は、実施
例２と同様の工程を行なったものである。工程−ａ〜ｅ清浄化したナトリウム／カリウム含有ガラス（以下の酸
化物の形で含まれる各元素の含有量が各々、ＳｉＯ₂ ：
６９％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ：１％、Ｎａ₂ Ｏ：２％、Ｋ₂ Ｏ：
１６％、ＭｇＯ：４％、ＣａＯ：８％）基体１をもちい
て、実施例３と同様の工程を行ない、基体１上に配線
６、層間絶縁層８、上配線７、素子電極２，３および導
電性薄膜４を形成し、電子源基板を作製した。

【０１２３】実施例１と同様に、封着を行った後、完成
したガラス容器内の雰囲気を排気管（図示せず）を通じ
真空ポンプにて排気し、十分な真空度に達した後、容器
外端子Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍとＤｏｙ１ないしＤｏｙ
ｎとを通じ素子電極２，３に電圧を印加し、導電性薄膜
４をフォーミング処理した。このとき、フォーミングの
起こる電圧値に多少のバラツキがあったが、特に問題に
なる程度ではなかった。

【０１２４】その後、一旦、真空ポンプにて排気しなが
ら、ガラス容器全体を２００℃で２時間加熱したが、Ｐ
ｄＯを主成分とする導電性薄膜４が十分に熱還元されな
かったので、さらに８時間の加熱を行なったところ、熱
還元が進みＰｄを主成分とする膜となった。

【０１２５】次に、パネル内の圧力が１０^-8Ｔｏｒｒ台
の達するまで排気を続けた後、パネルの排気管より、全
圧が１×１０^-6Ｔｏｒｒとなるように有機物質をパネル
内に導入し、維持した。容器外端子Ｄｏｘ１ないしＤｏ
ｘｍとＤｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ素子電極２，３間
に、１５Ｖの波高値のパルス電圧を印加し、活性化処理
を行った。

【０１２６】このように、フォーミング、活性化処理を
行ない、間隙部５を形成した。

【０１２７】以後、実施例１〜３と同様に、本実施例の
電子源基板を用いて画像形成装置を構成したところ、本
実施例における画像表示装置においても、テレビジョン
として十分満足できる輝度で良好な画像を長時間にわた
って安定に表示することができた。

【０１２８】（比較例１）本比較例では、基体中のアル
カリ金属をカリウム１８％から、ナトリウム３％とカリ
ウム１５％に変更したガラス基体を用いる以外は、実施
例４と同様の工程を行なったものである。

【０１２９】工程−ａ〜ｅ清浄化したナトリウム／カリウム含有ガラス（以下の酸
化物の形で含まれる各元素の含有量が各々、ＳｉＯ₂ ：
６９％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ：１％、Ｎａ₂ Ｏ：３％、Ｋ₂ Ｏ：
１５％、ＭｇＯ：４％、ＣａＯ：８％）基体１をもちい
て、実施例４と同様の工程を行ない、基体１上に配線
６、層間絶縁層８、上配線７素子電極２、３導電性薄膜
４を形成し、電子源基板を作製した。

【０１３０】実施例１と同様に、封着を行った後、完成
したガラス容器内の雰囲気を排気管（図示せず）を通じ
真空ポンプにて排気し、十分な真空度に達した後、容器
外端子Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍとＤｏｙ１ないしＤｏｙ
ｎとを通じ素子電極２，３に電圧を印加し、導電性薄膜
４をフォーミング処理した。このとき、フォーミングの
起こる電圧値にかなりのバラツキがあり、一部フォーミ
ングのできない素子も存在した。

【０１３１】その後、一旦、真空ポンプにて排気しなが
ら、ガラス容器全体を２００℃で１０時間加熱したが、
ＰｄＯを主成分とする導電性薄膜４は十分に熱還元され
なかった。

【０１３２】次に、パネル内の圧力が１０^-8Ｔｏｒｒ台
の達するまで排気を続けた後、パネルの排気管より、全
圧が１×１０^-6Ｔｏｒｒとなるように有機物質をパネル
内に導入し、維持した。容器外端子Ｄｏｘ１ないしＤｏ
ｘｍとＤｏｙ１ないしＤｏｙｎとを通じ素子電極２，３
間に、１５Ｖの波高値のパルス電圧を印加し、活性化処
理を行った。このように、フォーミング、活性化処理を
行ない、間隙部５を形成した。

【０１３３】以後、実施例１〜４と同様に、本実施例の
電子源基板を用いて画像形成装置を構成したところ、本
比較例における画像表示装置においては、多少暗い印象
で、バラツキが多いためにざらざらとした画像となっ
た。

【０１３４】比較例２本比較例では、基体１として、ソーダライムガラス基体
（ナトリウム１７％）を用いる以外は、実施例１〜４と
同様の工程を行なったものである。工程−ａ〜ｅ清浄化したソーダライムガラス（以下の酸化物の形で含
まれる各元素の含有量が各々、ＳｉＯ₂ ：７０％、Ａｌ
₂ Ｏ₃ ：１％、Ｎａ₂ Ｏ：１７％、ＭｇＯ：４％、Ｃａ
Ｏ：８％）基体１をもちいて、実施例１〜４と同様の工
程を行ない、基体１上に下配線６、層間絶縁層８、上配
線７、素子電極２，３および導電性薄膜４を形成し、電
子源基板を作製した。

【０１３５】実施例１と同様に、封着を行った後、完成
したガラス容器内の雰囲気を排気管（図示せず）を通じ
真空ポンプにて排気し、十分な真空度に達した後、容器
外端子Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍとＤｏｙ１ないしＤｏｙ
ｎとを通じ素子電極２，３に電圧を印加し、導電性薄膜
４をフォーミング処理した。このとき、フォーミングの
起こる電圧値にかなりのバラツキがあり、フォーミング
のできない素子も多数存在した。

【０１３６】その後、一旦、真空ポンプにて排気しなが
ら、ガラス容器全体を２００℃で１０時間加熱したが、
ＰｄＯを主成分とする導電性薄膜４は十分に熱還元され
なかった。

【０１３７】次に、パネル内の圧力が１０^-8Ｔｏｒｒ台
に達するまで排気を続けた後、パネルの排気管より、全
圧が１×１０^-6Ｔｏｒｒとなるように有機物質をパネル
内に導入し、維持した。容器外端子Ｄｏｘ１ないしＤｏ
ｘｍとＤｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ素子電極２，３間
に、１５Ｖの波高値のパルス電圧を印加し、活性化処理
を行った。このとき、最終的に得られる電流値の大きな
バラツキが観測された。

【０１３８】このように、フォーミング、活性化処理を
行ない、間隙部５を形成した。

【０１３９】以後、実施例１〜４と同様に、本実施例の
電子源基板を用いて画像形成装置を構成したところ、本
比較例における画像表示装置においては、バラツキが多
いために非常に見にくい画像となった。

【０１４０】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、ナ
トリウム含有量の少ない基体を用いて電子源基板を構成
することにより、高性能な電子源基板が実現できる。さ
らにそれを用いて、良好な画像を長時間にわたり保持し
得る大画面の平面型の画像形成装置、例えば、カラーフ
ラットテレビが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子源基板の一例を示す平面図であ
る。

【図２】（ａ）は、本発明の電子源基板の電子放出素
子近傍の鳥瞰図であり、（ｂ）は、本発明の電子源基板
の電子放出素子近傍の断面図である。

【図３】本発明に係る電子源基板の基本的な製造方法
を説明するための図である。

【図４】本発明に係る電子源基板の基本的な製造方法
を説明するための図である。

【図５】本発明に係るフォーミング処理における電圧
波形の一例を示す図である。

【図６】本発明に係る画像形成装置の基本構成を示す
図である。

【図７】図６の画像形成装置に用いられる蛍光膜を示
す図である。

【図８】基本的な表面伝導型電子放出素子の構成を示
す図である。

【図９】表面伝導型電子放出素子の基本的な製造方法
を説明するための図である。

【図１０】表面伝導型電子放出素子の特性評価に用い
る測定評価装置の図である。

【図１１】表面伝導型電子放出素子の放出電流、素子
電流および素子電圧の関係の典型例を示す図である。

【図１２】本発明に好適な活性化パルスの形状であ
る。

【図１３】従来の表面伝導電子放出素子の構成を示す
図である。

【図１４】従来の電子源基板の構成を示す平面図であ
る。

【図１５】従来の電子源基板の構成を示す鳥瞰図であ
る。

【符号の説明】

１：基体、２，３：素子電極、４：導電性薄膜、５：電
子放出部、６，７：配線、８：層間絶縁層、３０：素子
電極２，３間の導電性薄膜を流れる素子電流Ｉｆを測定
するための電流計、３１：電子放出素子に素子電圧Ｖｆ
を印加するための電源、３２：素子の電子放出部より放
出される放出電流Ｉｅを測定するための電流計、３３：
アノード電極３４に電圧を印加するための高圧電源、３
４：アノード電極、６１：電子源基板、６２：リアプレ
ート、６３：外枠、６４：フェースプレート基板、６
５：蛍光膜、６６：メタルバック、６７：フェースプレ
ート、６８：高圧端子、６９：真空外囲器、７１：黒色
導電体、７２：蛍光体、８１：電子放出素子、９１：基
板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮崎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)発明者丸山朋子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Ｆターム(参考） 4G059 AA08 AC11 DA03 5C031 DD09 DD17 5C036 EF01 EF06 EF09 EG02 EG12 EH26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体上に、一対の素子電極および間隙部
を有する導電性薄膜からなる電子放出素子を複数配置し
てなる電子源基板であって、該基体のナトリウム含有率
が２％以下であることを特徴とする電子源基板。
【請求項２】前記基体がガラス基体であることを特徴
とする請求項１に記載の電子源基板。
【請求項３】前記導電性薄膜は、Ｐｄ、ＰｄＯあるい
はそれらの混合物を主成分とすることを特徴とする請求
項１または２に記載の電子源基板。
【請求項４】前記導電性薄膜のナトリウム含有率が
０．１％以下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源基板。
【請求項５】前記ガラス基体は、アルカリ金属元素を
実質的に含有しない無アルカリガラス、アルカリ金属元
素の含有率が低いガラスまたはアルカリ金属元素を多く
含みナトリウムの含有比率が少ないガラスであることを
特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の電子源基
板。
【請求項６】前記ガラス基体が石英ガラスを含まない
ガラスである請求項２〜５に記載の電子源基板。
【請求項７】前記アルカリ金属元素を多く含みナトリ
ウムの含有比率が少ないガラスが、カリウム、ルビジウ
ムまたはセシウムを含むことを特徴とする請求項６に記
載の電子源基板。
【請求項８】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１〜７のいずれか
に記載の電子源基板。
【請求項９】前記電子放出部には、炭素あるいは炭素
化合物、あるいはそれらを主成分とする堆積物を有する
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の電子
源基板。
【請求項１０】各々の前記電子放出素子の両端にある
素子電極を金属配線に接続し、入力信号に応じて電子を
放出することを特徴とする請求項１から９のいずれかに
記載の電子源基板。
【請求項１１】前記電子放出素子を複数個並列に配置
した電子放出素子の行を複数もち、更に、前記入力信号
を変調するための変調手段を有することを特徴とする請
求項１０に記載の電子源基板。
【請求項１２】互いに電気的に絶縁されたｍ本のＸ方
向金属配線とｎ本のＹ方向金属配線との各交差部位にお
いて、前記電子放出素子の一対の素子電極を前記Ｘ方向
金属配線およびＹ方向金属配線に各々接続し、電子放出
素子をマトリクス状に配列したことを特徴とする請求項
１１に記載の電子源基板。
【請求項１３】入力信号に基づいて、画像を形成する
装置であって、少なくとも、画像形成部材と請求項１か
ら１２のいずれかに記載の電子源基板より構成されたこ
とを特徴とする画像形成装置。