画像表示装置
【課題】電子放出効率等の優れた電子放出素子を用い、高性能な表示パネルを実現する。
【解決手段】電子源基板８３上の電子放出素子の導電性薄膜は、Ｓｐ３結合性窒化ホウ素の微粒子膜、もしくは、Ｓｐ３結合性窒化ホウ素の表面が微小突起形状を有する薄膜からなり、極めて良好な電子放出特性を持つ。電子源基板８３上に、内面に蛍光体が塗布された保護基板８６が配置されてシール部材８７により封止される。電子源基板８３と保護基板８６の間のギャップ８８は真空機密状態にされ、あるいは、不活性ガスを封入される。
【解決手段】電子源基板８３上の電子放出素子の導電性薄膜は、Ｓｐ３結合性窒化ホウ素の微粒子膜、もしくは、Ｓｐ３結合性窒化ホウ素の表面が微小突起形状を有する薄膜からなり、極めて良好な電子放出特性を持つ。電子源基板８３上に、内面に蛍光体が塗布された保護基板８６が配置されてシール部材８７により封止される。電子源基板８３と保護基板８６の間のギャップ８８は真空機密状態にされ、あるいは、不活性ガスを封入される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に係り、特に、新規な材料からなる表面伝導型電子放出素子を用いた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子放出素子として熱電子源と冷陰極電子源の２種類が知られている。冷陰極電子源には電界放出型（以下、ＦＥ型という）、金属／絶縁層／金属型（以下、ＭＩＭ型という）や表面伝導型の電子放出素子等がある。
【０００３】
表面伝導型の電子放出素子は、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り、ＳｎＯ2薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜を用いたもの，Ｉｎ2Ｏ3／ＳｎＯ2薄膜を用いたもの、カーボン薄膜を用いたもの等が知られている。
【０００４】
これらの表面伝導型電子放出素子の典型的な素子構成を図２０に示す。図２０において、１は基板、２と３は素子電極、４は導電性薄膜である。導電性薄膜４は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、通常、通電フォーミングと呼ばれる通電処理により導電性薄膜４の一部に電子放出部５が形成される。図中の素子電極２，３間の間隔Ｌ１は例えば約０.５〜１ｍｍ、Ｗ１は例えば約０.１ｍｍである。
【０００５】
通電フォーミングとは導電性薄膜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（例えば１Ｖ／分程度）を印加通電し、導電性薄膜４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を形成する処理である。通電フォーミング処理をした表面伝導型電子放出素子の素子電極２，３間に電圧を印加し導電性薄膜４に電流を流すことにより電子放出部５より電子を放出させることができる。
【０００６】
上述したような表面伝導型電子放出素子は、構造が単純で製造も容易であることから、大面積にわたって多数の素子を配列形成できる利点がある。そこで、この特徴を活かした荷電ビーム源、表示装置等の応用研究がなされている。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、後述するように、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あげられる（例えば特許文献１，２，３参照）。
【０００７】
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、表面伝導型電子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ものがあげられる（例えば特許文献１，２，３参照）。
【０００８】
従来、表面伝導型電子放出素子の製造方法は、真空成膜と半導体プロセスにおけるフォトリソグラフィ・エッチング法を多用するものであった。このような方法は、大面積にわたって素子を形成するには、工程数も多く、電子源基板の生産コストが高いといった問題がある。
【０００９】
この問題を解決するために、本発明者は、表面伝導型電子放出素子の導電性薄膜の材料を含有した溶液の滴を、インクジェット液滴付与手段と同様の手段を利用して基板に噴射付与することにより導電性薄膜を形成する方法を提案している（特許文献３参照、インクジェット液滴付与手段については例えば特許文献４，５，６等参照）。この方法では、表面伝導型電子放出素子の導電性薄膜を真空成膜法とフォトリソグラフィ・エッチング法によって形成する方法に比べ、歩留まり良くかつ低コストで導電性薄膜を形成することができる。
【００１０】
【特許文献１】特開平１−２８３７４９号公報
【特許文献２】特開平２−２５７５５２号公報
【特許文献３】特許第３６００２３２号公報明細書
【特許文献４】米国特許第３５９６２７５号明細書
【特許文献５】米国特許第３７４７１２０号明細書
【特許文献６】特許第３３１２８９４号公報
【特許文献７】米国特許第５７２９２５７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、新規な材料及び構成の電子放出素子を用いた画像表示装置を提供することにあり、また、かかる画像表示装置において蛍光体を発光させるための電子放出の高効率化、安定化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の発明は、基板上に形成された導電性薄膜と、該導電性薄膜に通電して該薄膜から電子放出を行わせるための電極と、
前記導電性薄膜から放出される電子により発光させられる蛍光体とを有し、
前記導電性記薄膜は、Ｓｐ３結合性窒化ホウ素の微粒子膜、もしくは、表面に微小突起形状を有するＳｐ３結合性窒化ホウ素の薄膜からなることを特徴とする画像表示装置である。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明に係る画像表示装置であって、前記導電性薄膜から放出される電子により発光させられる前記蛍光体の領域にカバー部材を設けたことを特徴とする画像表示装置である。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明に係る画像表示装置であって、前記導電性薄膜から放出される電子により発光させられる前記蛍光体の領域に不活性ガスを配したことを特徴とする画像表示装置である。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の発明に係る画像表示装置であって、前記導電性薄膜から放出される電子により発光させられる前記蛍光体の領域を真空気密状態にしたことを特徴とする画像表示装置である。
【発明の効果】
【００１６】
（１）請求項１乃至４に係る画像表示装置においては、電子を放出する電性記薄膜として、Ｓｐ３結合性窒化ホウ素の微粒子膜、もしくは、Ｓｐ３結合性窒化ホウ素の表面に微小突起形状を有する薄膜が用いられ、かかる薄膜は電子放出効率を飛躍的に高めることができるととも大電流密度の電子放出が可能であり、さらに、弱い真空度もしくは大気圧の環境でも安定かつ効率的な電子放出が可能であるため、省電力で高輝度の画像表示が可能である。（２）請求項２に係る画像表示装置においては、発光させられる蛍光体の領域にカバー部材を設けることによって、蛍光体を発光させるための電子放出を安定化し、安定した画像表示が可能である。
（３）請求項３に係る画像表示装置においては、発光させられる蛍光体の領域に不活性ガスを配することによって、蛍光体を発光させるための電子放出が高効率かつ安定に行われるようになり、効率的かつ安定した画像表示が可能である。
（４）請求項４に係る画像表示装置においては、発光させられる蛍光体の領域を真空気密状態にすることによって、蛍光体を発光させるための電子放出が高効率かつ安定に行われるようになり、効率的かつ安定した画像表示が可能である、等々の効果を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を用い詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る電子源基板の基本的な構成を説明するための模式図である。図１（Ａ）は模式的な平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の模式的なＢ−Ｂ線断面図である。
【００１９】
図１において、１は基板であり、その上に表面伝導型電子放出素子（以下、電子放出素子と略記する）が形成される。電子放出素子は、素子電極２，３と導電性薄膜４から構成される。そして、導電性薄膜４５の一部に電子放出部５が形成される。
【００２０】
図１においては、電子放出素子は１個のみ示されているが、画像表示装置等に用いられる電子源基板としては通常、基板１上に多数の電子放出素子が配列される。
【００２１】
図１に示した電子放出素子は次のような手順で作成される。まず、図２（Ａ）に示すように基板１に素子電極２，３が形成される。次に図２（Ｂ）に示すように素子電極２，３に跨るように導電性薄膜４が形成される。次に例えば通電フォーミング処理によって、図２（Ｃ）に示すように導電性薄膜４の一部に電子放出部５が形成される。
【００２２】
なお、基板１上に導電性薄膜４、素子電極２，３を、この順に形成した構成としてもよい。要するに電子放出部５に電子放出がなされるように電界を作用させる構成であれば、どのような電極構成であってもよい。例えば１対の素子電極を平面状に配置しないで３次元立体構造とすることも可能である。
【００２３】
本発明に係る電子源基板の最も大きな特徴は、電子放出素子の導電性薄膜４として、Ｓｐ３結合性窒化ホウ素（Ｓｐ３−ｂｏｎｄｅｄ ５Ｈ−ＢＮ）の微粒子膜、もしくはＳｐ３結合性窒化ホウ素の表面に微小突起形状を有する薄膜を用いることであるが、その詳細は後述する。
【００２４】
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、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。
【００２５】
素子電極２，３の材料としては、一般的な導電材料を用いることができ、例えば、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属あるいは合金，Ｐｄ，Ａｓ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ2，Ｐｄ−Ａｇ等の金属あるいは金属酸化物とガラス等から構成される印刷導体、Ｉｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2等の透明導電体、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。
【００２６】
素子電極２，３間の間隔Ｌは、好ましくは数千Åないし数百μｍの範囲であり、より好ましくは素子電極２，３間に印加する電圧等を考慮して１μｍないし２００μｍの範囲である。素子電極２，３の長さＷは、電極の抵抗値および電子放出特性を考慮して、数μｍないし数百μｍであり、また、素子電極２，３の膜厚ｄは、１００Åないし１μｍの範囲である。
【００２７】
導電性薄膜４としては、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特に好ましい。あるいは、薄膜であると同時にその表面が微小突起形状となるのが好ましい。そして、その微粒子あるいは微小突起部から電子放出がなされる。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、その微細構造として、微粒子が個々に分散配置した状態のみならず、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、全体として島状を形成している場合も含む）をとっているものである。微粒子の粒径は、数Åないし１μｍであり、好ましくは１０Åないし２００Åである。
【００２８】
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の通電フォーミング条件等によって適宜設定されるが、好ましくは、数Åないし数千Åであり、特に好ましくは１０Åないし５００Åである。またその抵抗値は、Ｒsが１０の２乗ないし１０の７乗Ωの値である。なお、Ｒsは厚さがｔ、幅がｗで長さが１の薄膜の抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒs（１／ｗ）とおい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で表される。なお、通電フォーミング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を用いても良い。
【００２９】
導電性薄膜４を構成する材料としては、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ，ＳｎＯ2，Ｉｎ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｓｂ2Ｏ3等の酸化物、ＨｆＢ2，ＺｒＢ2，ＬａＢ6，ＣｅＢ6，ＹＢ4，ＧｄＢ4等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＢＮ，ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボン等の中から適宜選択可能であるが、本発明においては、前述のようにＳｐ３結合性窒化ホウ素（Ｓｐ３−ｂｏｎｄｅｄ
５Ｈ−ＢＮ）が用いられる。Ｓｐ３結合性窒化ホウ素は、特に空気中における電子放出特性にも優れ、電子放出素子の導電性薄膜４の材料として極めて好ましい。
【００３０】
本発明の好ましい態様によれば、導電性薄膜４の材料であるＳｐ３結合性窒化ホウ素の微細な微粒子が分散された溶液の液滴を、インクジェット原理によって成膜部位に噴射付与することによって、微粒子膜である導電性薄膜４が形成される。
【００３１】
図３は、このような導電性薄膜形成方法を示す模式的な平面図である。対向する素子電極２、３間にＳｐ３結合性窒化ホウ素の微粒子を含有した溶液の滴を噴射付着させることにより導電性薄膜４となるドットパターン４４を形成した例を示している。なお、素子電極２、３間の距離（ギャップ）は例えば約３μｍであり、ドットパターン４４の直径は例えば約１２μｍである。
【００３２】
前述のように、本発明においては、Ｓｐ３結合性窒化ホウ素（Ｓｐ３−ｂｏｎｄｅｄ ５Ｈ−ＢＮ）を、空気中における電子放出特性にも優れるため、電子放出素子の導電性薄膜４の最も好ましい材料として使用する。ここで、この材料について説明する。
【００３３】
発明者らは、優れた電子放出特性を示す材料を探索中に、特定の条件下で製作した窒化ホウ素の中に、これを膜状に生成した場合に電界電子放出特性に優れた表面形状を呈するものを生成できることを見出した。
【００３４】
すなわち、窒化ホウ素を気相からの反応によって基板上に生成堆積する場合、基板近傍にエネルギの高い紫外光を照射すると基板上に窒化ホウ素が膜状に形成され、かつ、その膜表面上に、先端が尖った状態を呈した形状の窒化ホウ素が適宜間隔を置いて光方向に自己組織的に生成、成長すること、そしてその得られた膜は、これに電界をかけると容易に電子を放出し、しかもこれまでのこの種材料から考えると破格といってもいい大電流密度を保ちながら、材料の劣化、損傷、脱落のない極めて安定した状態、性能を維持し得る極めて優れた電子放出材料であることを見出した。
【００３５】
この材料が、電界電子放出特性に優れた表面形状が気相からの反応によって自己造形的に形成されるためには、紫外光の照射が必要である。このことは、後述の材料生成の詳細な条件で明らかにする。その理由については現段階では必ずしも定かではないものの、現時点では次のように考えることができる。
【００３６】
すなわち、自己組織化による表面形態形成は、いわゆる「チューリング構造」として把握され、前駆体物質の表面拡散と表面化学反応とが競合するある種の条件において出現する。ここでは、紫外光照射がその両者の光化学的促進に関わり、初期核の規則的な分布に影響していると考えられる。紫外光照射により表面での成長反応が促進されるが、これは光強度に反応速度が比例することを意味する。初期核が半球形であると仮定すると、頂点付近では光強度が大きく、成長が促進されるのに対して、周縁部分では光強度が弱まり成長が遅れる。これが先端の尖った表面形成物の形成要因の一つであると考えられる。何れにしても紫外光照射が極めて重要な働きをなしており、これが重要なポイントであることは否定できない。
【００３７】
以下に、この材料の生成方法についてより詳細に説明する。図４に示す構造のＣＶＤ反応容器は、本発明の電子放出素子の導電性薄膜４の材料して好適に使用される電子放出特性の優れたＳｐ３結合性窒化ホウ素膜体（Ｓｐ３−ｂｏｎｄｅｄ ５Ｈ−ＢＮ）を得る気相反応を実施するのに使用されたものである。
【００３８】
図４において、反応容器４５は、反応ガス及びその希釈ガスを導入するためのガス導入口４６と、導入された反応ガス等を容器外へ排気するためのガス流出口４７とを備え、このガス流出口４７が真空ポンプに接続され、内部は大気圧以下に減圧維持されている。反応容器４５内のガスの流路には窒化ホウ素が析出する基板６が設けられ、この基板６に面した反応容器の壁体の一部には光学窓４８が取り付けられ、この窓を介して基板にエキシマ紫外レーザー（図中の矢印）が照射される。
【００３９】
反応容器４５に導入された反応ガスは、基板６の表面において照射される紫外光によって励起され、反応ガス中の窒素源とホウ素源とが気相反応し、基板６上に、一般式：ＢＮで示され、５Ｈ型多形構造を有してなるＳｐ３結合性窒化ホウ素（Ｓｐ３−ｂｏｎｄｅｄ ５Ｈ−ＢＮ）が生成析出し、膜状に成長する。
【００４０】
その場合の反応容器４５内の圧力は、０．００１〜７６０Ｔｏｒｒの広い範囲において実施可能である。また、反応空間に設置された基板６の温度は、室温〜１３００℃の広い範囲で実施可能であるが、目的とする反応生成物をより高純度で得るためには、圧力は低く、また高温度で実施した方が好ましい。
【００４１】
なお、基板表面ないしその近傍空間領域に対して紫外光を照射して励起する際、プラズマを併せて照射するのもよい方法である。図４において、プラズマトーチ４９は、この態様を示すものであり、反応ガス及びプラズマが基板６に向けて照射されるよう、反応ガス導入口４６と、プラズマトーチ４９とが基板６に向けて一体に設定されている。
【００４２】
以下にさらに具体的な条件に基づいて説明する。ただし、以下に開示する条件は、あくまでも本発明に好適に適用されるＳｐ３結合性窒化ホウ素膜体（Ｓｐ３−ｂｏｎｄｅｄ ５Ｈ−ＢＮ）を理解するための一助として開示するものであって、この条件のみによって本発明が限定されるものではないことはいうまでもない。
【００４３】
＜生成条件例１＞
アルゴン流量２ＳＬＭ、水素流量５０ｓｃｃｍの混合希釈ガス流中にジボラン流量１０ｓｃｃｍ及び、アンモニア流量２０ｓｃｃｍを導入し、同時にポンプにより排気することで圧力３０Ｔｏｒｒに保った雰囲気中にて、加熱により８００℃に保持したシリコン基板上に、エキシマレーザー紫外光を照射した（図４参照）。６０分の合成時間により、所望の薄膜を得た。薄膜生成物をＸ線回折法により同定した結果、この試料の結晶系は六方晶であり、Ｓｐ３結合による５Ｈ型多形構造で、格子定数は、ａ＝２．５２Å、ｃ＝１０．５Åであった。
【００４４】
走査型電子顕微鏡像によって観察した結果、この薄膜は電界集中の生じやすい先端の尖った円錐状の突起構造物（０．００１μｍ〜数μｍの長さ）に覆われた特異な表面形状が自己造形的に形成されていることが観察された。
【００４５】
この薄膜の電界電子放出特性を調べるため、径１ｍｍの円柱状の金属電極を表面から３０μｍ離して真空中で薄膜−電極間に電圧を印可し、電子放出量を測定した結果、電界強度１５−２０（Ｖ／μｍ）において、電流密度の増大が見られ、２０（Ｖ／μｍ）において、測定用高圧電源の限界電流値（１．３Ａ／ｃｍ２相当）にて飽和していることが明らかとなった。
【００４６】
また、この時の電流値の時間変化を調べたところ、約１５分の間、電流値に多少の揺動が認められたが、ほぼ平均的な電流値が維持され、材料劣化による電流値の減少は見られず、安定な材料であることが確認された。さらに、この評価を空気中において行ってもほぼ同等の特性を示した。また、薄膜を微細な粒子状（０．０００５μｍ〜１μｍ）に粉砕し、それをペースト状にして塗膜、乾燥後その性能を評価したが、やはり同等の性能が得られた。
【００４７】
＜生成比較例１＞
比較のため、紫外光の照射以外は生成条件例１の条件と同様の条件で同時に作製した薄膜で、紫外光の照射されなかった部分の電界電子放出特性を調べた。その結果、電子放出開始の閾値電界強度が４２（Ｖ／μｍ）となり、紫外光照射を行って作製した生成条件例１の場合の１５（Ｖ／μｍ）に比べて大幅に高くなっていることがわかった。また、この部分は、走査型電子顕微鏡で観察したところ、電界電子放出による薄膜の損傷・剥離が見られた。一方、紫外光照射下で成長した突起状表面形状を示す部分には、電界電子放出実験の後、このような損傷は見出されなかった。
【００４８】
＜生成条件例２＞
アルゴン流量２ＳＬＭ、水素流量５０ｓｃｃｍの混合希釈ガス流中にジボラン流量１０ｓｃｃｍ及び、アンモニア流量２０ｓｃｃｍを導入し、同時にポンプにより排気することで圧力３０Ｔｏｒｒに保った雰囲気中にて、出力８００ｗ、周波数１３．５６ＭＨｚのＲＦプラズマを発生し、加熱により９００℃に保持したシリコン基板上に、エキシマレーザー紫外光を照射した（図４参照）。
【００４９】
６０分の合成時間により、薄膜生成物を得た。この生成物を生成条件例１と同様の方法で同定した結果、結晶系は六方晶であり、Ｓｐ３結合による５Ｈ型多形構造で、格子定数は、ａ＝２．５Å、ｃ＝１０．４Åであった。
【００５０】
走査型電子顕微鏡像によって観察した結果、この薄膜は電界集中の生じやすい先端の尖った円錐状の突起構造物（０．００１μｍ〜数μｍの長さ）に覆われた特異な表面形状が自己造形的に形成されていることが観察された。
【００５１】
この薄膜の電界電子放出特性を調べるため、径１ｍｍの円柱状の金属電極を表面から４０μｍ離して真空中で薄膜−電極間に電圧を印可し、電子放出量を測定した。その結果は、電界強度１８−２２（Ｖ／μｍ）において、電流密度の増大が見られ、２２（Ｖ／μｍ）において、測定用高圧電源の限界電流値（１．３Ａ／ｃｍ２相当）にて飽和していることが明らかとなった。また、空気中評価あるいは微細な粒子状評価も同様な結果が得られた。すなわち、生成条件例１と同様、安定な材料が得られたことが確認された。
【００５２】
以上述べたとおり、本発明の電子放出素子の導電性薄膜４として好適に使用される電子放出特性の優れたＳｐ３結合性窒化ホウ素膜体（Ｓｐ３−ｂｏｎｄｅｄ ５Ｈ−ＢＮ）は、電界電子放出特性に優れた表面形状、すなわち、先端の尖った状態を呈した形状が自己造形的に形成されてなる特異な構成を有してなるものである。
【００５３】
次に、以上に述べたような本発明に係る電子放出素子をマトリクス配列した電子源基板を製造するための装置について説明する。
【００５４】
図５は、電子源基板の製造装置の一例を示す概略斜視図である。図中、１１は噴射ヘッドを含む吐出ヘッドユニット、１２はキャリッジ、１３は基板保持台、１４は平面型表面伝導型電子放出素子群（以下、電子放出素子群）が形成される基板である。また、１５は電子放出素子の導電性薄膜の材料を含有する溶液を吐出ヘッドユニット１１の噴射ヘッドへ供給するための溶液供給チューブ、１６は噴射ヘッドの駆動信号を供給する信号供給ケーブル、１７は噴射ヘッドの溶液供給と駆動を制御する噴射ヘッドコントロールボックスである。１８はキャリッジ１２のＸ方向走査のためのＸ方向スキャンモータ、１９はキャリッジ１２のＹ方向走査のためのＹ方向スキャンモータである。２０は指令・データ入力、装置全体の制御や装置状態の監視等のためのコンピュータ、２１はＸ，Ｙ方向スキャンモータ１８，１９等の制御を行うコントロールボックスである。また、２２（２２Ｘ１，２２Ｙ１，２２Ｘ２，２２Ｙ２）は基板１４を基板保持台１３に位置決めし保持するための位置決め／保持手段である。
【００５５】
この製造装置は、基板保持台１３に位置決め保持された（固定された）基板１４の前面を、吐出ヘッドユニット１１がキャリッジ走査により移動し、吐出ヘッドユニット１１の噴射ヘッドより導電性薄膜材料を含有する溶液の液滴を基板１４に噴射付与する構成である。噴射ヘッドは、任意の液滴を定量吐出できるものであれば如何なる構成のものでもよいが、特に数１０ｎｇ程度の液滴を形成できるインクジェット方式のものが望ましい。インクジェット方式としては、圧電素子を用いたピエゾジェット方式、ヒータの熱エネルギを利用して気泡を発生させるバブルインクジェット方式、あるいは荷電制御方式（連続流方式）等いずれのものでも構わない。
【００５６】
図６は、電子源基板製造装置の別の例を説明するための概略構成図である。この製造装置では、噴射ヘッドを含む吐出ヘッドユニット３０を固定し、ＸＹ方向走査機構３７により基板１４を任意の位置に移動させ、吐出ヘッドユニット３０の噴射ヘッドより電子放出素子の導電性薄膜の材料を含有した溶液の液滴を基板１４の表面に噴射付着させることにより、電子放出素子の導電性薄膜を形成する。図７は吐出ヘッドユニット３０の概略拡大図である。
【００５７】
図６及び図７において、吐出ヘッドユニット３０は、ヘッドアライメント制御機構３１、検出光学系３２、噴射ヘッド３３、ヘッドアライメント微動機構３４からなる。３５は制御コンピュータ、３６は画像識別機構、３８は位置検出機構、３９は位置補正制御機構、４０はヘッド駆動・制御機構、４１は検出光学系３２の光軸、４２は噴射ヘッド３３より噴射される液滴、４３は液滴着弾位置である。２，３は電子放出素子の素子電極である。
【００５８】
吐出ヘッドユニット３０の噴射ヘッド３３としては、図６に示した例の場合と同様に、インクジェット方式のものが望ましく、圧電素子を用いたピエゾジェット方式、ヒータの熱エネルギを利用して気泡を発生させるバブルインクジェット方式、あるいは荷電制御方式（連続流方式）等いずれのものでも構わない。
【００５９】
検出光学系３２は、基板１４上の画像情報を取り込むもので、液滴４２を吐出させる噴射ヘッド３３に近接し、検出光学系３２の光軸４１および焦点位置と、噴射ヘッド３３による液滴４２の着弾位置４３とが一致するよう配置されている。検出光学系３２と噴射ヘッド３３との位置関係は、ヘッドアライメント微動機構３４とヘッドアライメント制御機構３１により精密に調整できるようになっている。検出光学系３２は例えばＣＣＤカメラとレンズから構成される。
【００６０】
画像識別機構３６は、検出光学系３２で取り込まれた画像情報を２値化し、２値化した特定コントラスト部分の重心位置を算出する機能を有するものである。具体的には、例えば（株）キーエンス製の高精度画像認識装置ＶＸ−４２１０を画像識別機構３６として用いることができる。画像識別機構３６によって得られた情報に基板１４上における位置情報を与える手段が位置検出機構３８である。これには、ＸＹ方向走査機構３７に設けられたリニアエンコーダ等の測長器を利用することができる。また、画像識別機構３６により得られた情報と位置検出機構３８により得られた基板１４上での位置情報をもとに、ＸＹ方向走査機構３７の位置補正を行うのが位置補正制御機構３９である。また、ヘッド駆動・制御機構４０によって噴射ヘッド３３が駆動され、液滴が基板１４上に噴射される。これまで述べた各制御機構は、制御コンピュータ３５により集中制御される。
【００６１】
なお、以上の説明は、吐出ヘッドユニット３０は固定で、基板１４がＸＹ方向走査機構３７により任意の位置に移動することで吐出ヘッドユニット３０と基板１４との相対移動を実現しているが、図５に示した例のように、基板１４を固定とし、吐出ヘッドユニット３０がＸＹ方向に走査するような構成としてもよいことはいうまでもない。特に２００ｍｍ×２００ｍｍ程度の中画面から２０００ｍｍ×２０００ｍｍあるいはそれ以上の大画面の画像表示装置用の電子源基板の製造に適用する場合には、基板１４を固定とし吐出ヘッドユニット３０をＸ，Ｙの２方向に走査するようにし、溶液の液滴の噴射付与を、このような直交する２方向に順次行うようにする構成としたほうがよい。
【００６２】
基板サイズが２００ｍｍ×２００ｍｍ程度以下の場合には、液滴付与のための吐出ヘッドユニットを２００ｍｍの範囲をカバーできるラージアレイマルチノズルタイプとし、吐出ヘッドユニットと基板の相対移動を直交する２方向（Ｘ方向，Ｙ方向）に行うことなく、１方向のみ（例えばＸ方向のみ）に相対移動させることも可能であり、また量産性も高くすることができるが、基板サイズが２００ｍｍ×２００ｍｍ以上の場合には、そのような２００ｍｍの範囲をカバーできるラージアレイマルチノズルタイプの吐出ヘッドユニットを製作することは技術的／コスト的に実現困難であり、上述のごとく吐出ヘッドユニット３０を直交するＸ，Ｙ２方向に走査するようにし、溶液の液滴の付与をこのような直交する２方向に順次行うようにする構成としたほうがよい。
【００６３】
液滴４２の材料には、先に述べた導電性薄膜となる元素あるいは化合物を含有する水溶液、有機溶剤等を用いることができる。例えば、導電性薄膜となる元素あるい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−ジエタノール錯体（ＰＡ−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、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）等のアミン酸系錯体を含んだ水溶液、さらには酢酸パラジウム・ビス・ジ・プロピルアミン錯体の酢酸ブチル溶液等が挙げられる。
【００６４】
そして、本発明においては、好ましくは前述したような条件で生成されたＳｐ３結合性窒化ホウ素の微粒子を分散した溶液の液滴４２をインクジェット原理によって空中を飛翔させ、基板上に液滴を付与することにより、図３に模式的に示したように電子放出素子の導電性薄膜（ドットパターン４４）を形成することができる。
【００６５】
こうした液滴４２を吐出ヘッドユニット３０の噴射ヘッド３３により所望の素子電極部に付与する際には、付与すべき位置を検出光学系３２と画像識別機構３６とで計測し、その計測データ、噴射ヘッド３３の吐出口面と基板１４の距離、両者の相対移動速度に基づいて補正座標を生成し、この補正座標通りに基板１４と噴射ヘッド３３とを相対移動せしめながら液滴を噴射付与することになる。
【００６６】
図８に、図５又は図６に示す製造装置において使用可能な噴射ヘッドの一例を図８に示す。ここに示す噴射ヘッドはマルチノズルで効率的なドット形成が可能である。
【００６７】
図８において、（Ａ）は組み立てられた噴射ヘッドの斜視図、（Ｂ）は噴射ヘッドの分解斜視図、（Ｃ）は（Ｂ）に示した蓋基板の内面側を示す斜視図である。
【００６８】
ここに示す噴射ヘッド５０はノズル数が４個の例である。５１は発熱体基板、５２は蓋基板である。発熱体基板５１は、シリコン基板５３上にウエハプロセスによって個別電極５４、共通電極５５、エネルギ作用部である発熱体５６が形成されたものである。蓋基板５２は、導電性薄膜となる元素あるいは化合物を含有する溶液を導入するための溶液流入口５７、流入した溶液を収容する共通液室を形成するための凹部領域６０、この凹部領域６０と連通した溝５９が形成されたものである。
【００６９】
このような発熱体基板５１と蓋基板５２とを図８（Ａ）に示すように接合させることにより、前記共通液室が形成されるとともに、この共通液室に連通した流路が前記溝５９により形成される。この流路の途中に発熱体５６が位置し、また、流路の端部は溶液の液滴を吐出させるためのノズル５８となる。
【００７０】
このようなマルチノズル型の噴射ヘッドを用いると効率的に電子放出素子を形成することができる。この例では４ノズルの噴射ヘッドであるが、必ずしも４ノズルに限定されるものではなく、ノズル数が多ければ多いほど電子放出素子の形成が効率的になることはいうまでもない。ただし、単純に多くすればよいということではなく、多くすれば噴射ヘッドも高価になり、また噴射ノズルの目詰まりが起きる確率も高くなるので、それらも考慮し装置全体のバランス（装置コストと電子放出素子の製造効率のバランス）を考えてノズル数が決められる。
【００７１】
また、ノズル数だけではなく、ノズル列配列長さ（噴射ヘッドの有効噴射幅）についても、同様の考慮が必要である。すなわち、単純にノズル列配列長さ（噴射ヘッドの有効噴射幅）を大きくすればよいということではなく、これも装置全体のバランス（装置コストと電子放出素子の製造効率のバランス）を考えて決められる。
【００７２】
より具体的な数値を挙げると、図８に示した４ノズルのノズル列配列長さ（噴射ヘッドの有効噴射幅、言い換えるならば、両端のノズル間距離）は約１２７μｍ、各ノズル間距離は約４２.３μｍである。この例は、いわゆるインクジェットプリンタでいうところの６００ｄｐｉ（ｄｏｔｐｅｒ ｉｎｃｈ）相当のノズル配列密度である。
【００７３】
また、図３に示したような１つのドット径を約１２μｍとなるようにした場合、噴射ヘッドのノズル径を例えば１０μｍ、発熱体サイズを例えば１０μｍ×３５μｍ（抵抗値１０１Ω）とし、駆動電圧を１０.５Ｖ、パルス幅を３μｓ、駆動周波数を１６ｋＨｚとして駆動することができる。この場合の１滴形成のエネルギは約３.３μＪ、液滴の噴射速度は約８ｍ／ｓであった。ただし、以上の溶液および噴射の条件は１例であり、この条件にのみ限定されるものではない。
【００７４】
図８に示した噴射ヘッドは、いわゆるサーマルインクジェット（バブルジェット）として知られる熱エネルギーを利用する方式のものであるが、ＰＺＴ等の圧電素子を利用するピエゾ方式の噴射ヘッドを利用するのも良い方法である。
【００７５】
以上に述べたように、本発明の好ましい態様によれば、基板上の１対の素子電極間に、インクジェットの原理によりＳｐ３結合性窒化ホウ素微粒子を含有する溶液の液滴を噴射付与することにより電子放出素子の導電性薄膜４（図１，図２，図３参照）が形成されるが、このような材料を含有する溶液の液滴を噴射付与した後に、次に述べるようなフォーミング処理によって導電性薄膜４の一部に電子放出部５を形成する。
【００７６】
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，材料等、あるいはフォーミング処理条件等に依存したものとなる。電子放出部５の内部には、１０００Å以下の粒径の微粒子を含む場合もある。この微粒子は、導電性薄膜４を構成する材料の元素を含有するものとなる。
【００７７】
この導電性薄膜４に施す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。すなわち、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変化した部位が形成され、この部位が電子放出部５となる。
【００７８】
図９に、通電フォーミング処理のために素子電極間に印加される電圧波形の例を示す。電圧波形は特にパルス波形が好ましい。そして、図９（Ａ）に示すようにパルス波高値が一定の電圧パルスを連続的に印加する方法と、図９（Ｂ）に示すようにパルス波高値を徐々に増加させた電圧パルスを印加する方法とがある。
【００７９】
図９（Ａ）におけるＴ１及びＴ２はそれぞれ電圧波形のパルス幅とパルス間隔であり、Ｔ１を１μｓ〜１０ｍｓ、Ｔ２を１０μｓ〜１００ｍｓとし、三角波の波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）を電子放出素子の形態に応じて適宜選択する。このような条件のもと、例えば、数秒ないし数十分間電圧を印加する。また、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用いても良い。
【００８０】
図９（Ｂ）におけるＴ１及びＴ２はそれぞれ電圧波形のパルス幅とパルス間隔であり、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０.１Ｖステップ程度ずつ増加させることができる。
【００８１】
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０.１Ｖ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に通電フォーミングを終了させる。
【００８２】
通電フォーミングを終了した電子放出素子に対し、さらに活性化工程と呼ぶ処理を施すことが望ましい。活性化処理を施すことにより、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが著しく変化する。
【００８３】
活性化工程は、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うことができる。上記の雰囲気は、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。
【００８４】
上記の有機物質としては、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，カルボン酸，スルホン酸等の有機酸類等が好ましく、具体的には、メタン，エタン，プロパンなどＣnＨ2n+2で表される飽和炭化水素，エチレン，プロピレンなどＣnＨ2n等の組成式で表される不飽和炭化水素，ベンゼン，トルエン，メタノール，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，プロピオン酸等を使用できる。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，放出電流Ｉｅが著しく変化する。活性化工程の終了判定は、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。
【００８５】
ここで、炭素あるいは炭素化合物とは、グラファイト（単結晶，多結晶の両者を指す），非晶質カーボン（非晶質カーボン及び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、より好ましくは３００Å以下である。
【００８６】
活性化処理後の電子放出素子に対し、さらに安定化処理を行うことが好ましい。この処理は、真空容器内の有機物質の分圧が１×１０-8Ｔｏｒｒ以下、望ましくは１×１０-10Ｔｏｒｒ以下で行うのが良い。真空容器内の圧力は、１０-6〜１０-7Ｔｏｒｒ以下が好ましく、特に１×１０-8Ｔｏｒｒ以下が好ましい。真空容器を排気する真空排気装置としては、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できる。さらに真空容器内を排気するときには、真空容器全体を過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変化する。
【００８７】
なお、上記有機物質の分圧は、質量分析装置により質量数が１０〜２００の炭素と水素を主成分とする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られる。安定化工程を経た後、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できる。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，放出電流Ｉｅが安定する。
【００８８】
以上においては、新規な窒化ホウ素の微粒子を含有した溶液を液体噴射原理で噴射付与することにより導電性薄膜を形成する方法について説明したが、必ずしも、そのような微粒子を利用しなければいけないということではない。このような液体噴射原理を利用すれば、どのような大きさあるいは立体物のような基材に対しても、電子放出素子の導電性薄膜として新規な窒化ホウ素含有薄膜を形成できるという利点がある。しかし、そのような製造上の制約がない場合には、例えば、図４を用いて説明したプロセスで形成された薄膜、すなわちＳｐ３結合性窒化ホウ素の薄膜を、そのまま電子放出素子の導電性薄膜として利用してもよいことはいうまでもない。この場合は、所望のパターン形状とするためのフォトリソグラフィー、エンチング等の技術も併用される。
【００８９】
次に、本発明に係る画像表示装置について述べる。本発明に係る画像表示装置の一形態は、上述したように本発明に係る電子源基板に対向させて、蛍光体を搭載したフェースプレートを配置した構成の表示パネルである。電子源基板上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が、その１つはいわゆる「単純マトリックス配置」であり、もう１つはいわゆる「梯子状配置」である。いずれの素子配列であっても、本発明に係る電子源基板は電子放出効率が極めて優れているため、省電力・高輝度の表示パネルを実現可能である。
【００９０】
まず、単純マトリックス配置の電子源基板と、それを用いた表示パネルについて説明する。
【００９１】
図１０は、単純マトリックス配置の電子源基板の一例を示す模式図である。図中、１０は電子源基板、１４は基板、６１はＸ方向配線、６２はＹ方向配線、６３は電子放出素子、６４は結線である。Ｘ方向配線６１はＤＸ１，ＤＸ２，・・・ＤＸｍのｍ本の配線からなり、Ｙ方向配線６２はＤＹ１，ＤＹ２，・・・ＤＹｎのｎ本の配線よりなる。これらの配線は、多数の電子放出素子６３にほぼ均等な電圧が供給されるように、材料，膜厚，配線幅が適宜設定される。これらｍ本のＸ方向配線６１とｎ本のＹ方向配線６２の間は不図示の層間絶縁層により電気的に分離され、マトリックス配線を構成する（なお、上記ｍ，ｎは共に正の整数である）。
【００９２】
不図示の層間絶縁層は、Ｘ方向配線６１を形成した基板１４の全面域または一部の所望の領域に形成される。Ｘ方向配線６１とＹ方向配線６２はそれぞれ外部端子として引き出される。電子放出素子６３の素子電極（不図示）がｍ本のＸ方向配線６１及びｎ本のＹ方向配線６２と結線６４によって電気的に接続されている。Ｘ方向配線６１とＹ方向配線６２を構成する材料、結線６４を構成する材料、及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良い。これらの材料は、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も含めて素子電極ということもできる。
【００９３】
この表示パネルの駆動時には、Ｘ方向配線６１は、Ｘ方向に並ぶ電子放出素子６３の行を入力信号に応じて走査する走査信号を印加するための走査信号発生手段と電気的に接続される。一方、Ｙ方向配線６２は、Ｙ方向に並ぶ電子放出素子６３の各列を入力信号に応じて変調する変調信号を印加するための変調信号発生手段と電気的に接続される。各電子放出素子６３には、一方の素子電極に印加される走査信号と他方の素子電極に印加される変調信号の差電圧が駆動電圧として供給されるものである。このような構成により、単純なマトリックス配線だけで個々の電子放出素子の選択駆動が可能になる。
【００９４】
図１１は、上に述べたような単純マトリックス配置の電子源基板を用いた表示パネルの一例を示す一部を破断した概略斜視図である。図中、１０は上述の単純マトリックス配置の電子源基板、７１は電子源基板１０を固定したリアプレート、７２は支持枠、７６はフェースプレートである。このフェースプレート７６は、ガラス基板７３の内面に蛍光膜７４とメタルバック７５等が形成されたものである。フェースプレート７６、リアプレート７１、支持枠７２及びフェースプレート７６は、フリットガラス等を塗布し、大気中あるいは窒素中において４００〜５００℃で１０分以上焼成することにより封着して外囲器７８を構成する。また、６３は電子放出素子、６１，６２はそれぞれ電子放出素子の一対の素子電極と接続されたＸ方向配線及びＹ方向配線である。
【００９５】
上述のように、フェースプレート７６、支持枠７２及びリアプレート７１で外囲器７８を構成したが、リアプレート７１は主に電子源基板１０の強度補強の目的で設けられるものである。電子源基板１０が十分な強度を持つ場合は、リアプレート７１を省き、電子源基板１０に直接的に支持枠７１を封着し、フェースプレート７６、支持枠７２及び電子源基板１０にて外囲器７８を構成することも可能である。また、フェースプレート７６とリアプレート７１の間に、スペーサとよばれる耐大気圧支持部材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７８を構成することもできる。
【００９６】
図１２は、蛍光膜７４の模式図である。図１２（Ａ）はブラックストライプタイプの蛍光膜７４の例を示し、図１２（Ｂ）はブラックマトリックスタイプの蛍光膜７４の例を示す。図１２において、８１は黒色導電材、８２は蛍光体である。蛍光膜７４は、モノクローム表示の場合は蛍光体のみからなるが、カラー表示の場合は、図示のようにブラックストライプあるいはブラックマトリックスなどと呼ばれる黒色導電材８１と蛍光体８２とで構成される。カラー表示の場合に、黒色導電材８１のブラックストライプ又はブラックマトリックスを設ける目的は、必要となる三原色の各蛍光体８２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７４における外光反射によるコントラストの低下を抑制することである。黒色導電材８１としては、黒鉛を主成分とする材料が用いられることが多いが、これに限定されるわけではなく、導電性があり、光の透過及び反射が少ない他の材料を用いることもできる。
【００９７】
このようなマトリックス化された蛍光体８２のストライプの方向、あるいはマトリックスの互いに直交する２方向と、電子放出素子６３のマトリックスの互いに直交する２方向とがそれぞれ互いに平行になるようにし、かつ各電子放出素子６３に対応した蛍光体８２が一致するように位置決めされる。したがって、このような構成の表示パネルは、非常に高画質な画像表示が可能となる。
【００９８】
ガラス基板７３に蛍光体を塗布する方法としては、モノクローム、カラーのいずれの場合にも、沈澱法や印刷法が用いられる。また、蛍光膜７４（図１１）の内面側には通常、メタルバック７５が設けられる。このメタルバック７５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７６側へ鏡面反射することにより輝度を向上させ、また、電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作用し、さらに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等の役割を有する。メタルバック７５は、蛍光膜７４を作製後、蛍光膜７４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を真空蒸着等で堆積することで作製できる。また、フェースプレート７６には、さらに、蛍光膜７４の導電性を高めるための透明電極（不図示）を蛍光膜７４の外面側に設けてもよい。
【００９９】
前述の外囲器７８を作成するための封着を行う際、カラーの場合は各色蛍光体８２と電子放出素子６３とを対応させるために十分な位置合わせを行う必要がある。この十分な位置合わせを行うために、前述のように、電子放出素子６３に対向する位置に蛍光体８２を配置するとともに、電子放出素子６３と蛍光体８２のそれぞれのマトリックスの互いに直交する２方向がそれぞれ互いに平行となるようにしている。このような構成の高精度な表示パネルを得るためには、蛍光体基板についても電子源基板と同様な位置決め手法をとることが望ましい。
【０１００】
図１１に示した表示パネルは、具体的には以下のようにして製造される。外囲器７８は前述の安定化工程と同様に、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７８の封止後の真空度を維持するためにゲッター処理を行う場合もある。これは、外囲器７８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７８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、蒸着膜の吸着作用により、例えば１×１０-5Ｔｏｒｒないし１×１０-7Ｔｏｒｒの真空度を維持するものである。
【０１０１】
ただし、本発明に係る電子放出素子の導電性薄膜の材料として用いられるＳｐ３結合性窒化ホウ素材料は、空気中においても良好な電子放出を行うことができるので、必ずしもそのような真空度を維持する必要はない。例えば、１０-1Ｔｏｒｒ程度の弱い真空度、あるいは大気圧でも、電子放出と発光は可能である。
【０１０２】
蛍光体を塗布する他の方法として、例えば、溶液を微細なチューブの先から直接付与するディスペンサによって、対象物に接触付与して蛍光体を形成する方法もある。
【０１０３】
より好ましくは、蛍光体の形成に、以上に述べたインクジェット原理が適用される。例えば、赤色発光の蛍光体としては、Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ、ＹＶＯ4：Ｅｕ、Ｇｄ2Ｏ3：Ｅｕ、（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ3：Ｅｕ、ＹＢＯ3：Ｅｕなど、緑色発光の蛍光体としては、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ、ＢａＡｌ12Ｏ19：Ｍｎ、ＢａＭｇＡｌ16Ｏ26：Ｅｕ、Ｍｎなど、青色発光の蛍光体としては、ＣａＷＯ4：Ｐｂ、Ｙ2ＳｉＯ5：Ｃｅ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕなどが好適に使用できる材料であり、これらの微粒子（大きさ０．０５μｍ〜１μｍ）を、２〜２０重量％、エチルアルコール、ジエチレングリコール等の混合溶液に分散し、これを前述のようなインクジェット原理により噴射付与することにより、所望の場所に選択的に塗布できる。なお、有機ポリマからなるバインダー成分を溶媒中に混合してもよいが、塗布した後、乾燥工程で溶媒（揮発成分）を除去し、さらに焼成工程でバインダー成分を熱分解して除去することが必要である。
【０１０４】
このようなインクジェット原理を利用すると、所望の場所に選択的に、しかも非接触で蛍光体材料を塗布できるので、上記のようなガラス基板７３のみならず、放出される電子が衝突する種々の場所に蛍光体を付与できる。例えば電子放出素子そのものに蛍光体を付与することも簡単にできる。また、その領域が立体的な形状であっても、非接触で噴射付与できるので、複雑な形状であっても何ら支障なく蛍光体を形成できる。
【０１０５】
なお、上記サイズの蛍光体を使用する場合には、噴射ヘッドのノズル径は２０〜３０μｍのものを使用すればノズルの目詰まりが生じることなく良好に噴射付与できる。それよりも小さいノズル（ノズル径２〜１０μｍのもの）を使用してより微細な発光領域となる蛍光体付与を行う場合には、使用する蛍光体も１〜２０ｎｍといったナノメーターオーダーのナノ粒子蛍光体を使用すれば目詰まりすることなく良好に噴射付与できる。
【０１０６】
このようなナノ粒子蛍光体としては、例えば水とアルコールとの混合溶媒を用いたソルボサーマル法によって合成できるLaPO4:Ce、Tbナノ蛍光体、グリコサーマル法によって合成できるY3Al5O12:Ce3+（YAG:Ce3+）、ZnGa2O4:Mn2+などの酸化物ナノ蛍光体、ポリオール法によって合成できるMg-Al-O系ナノ蛍光体、エタノール溶媒の超臨界ソルボサーマル法によって合成できるZn2SiO4:Mn2+ナノ蛍光体、ZnS:Mn2+ナノクリスタルを含む逆ミセル溶液にテトラエトキシシランとアンモニア水を添加して得られるZnS:Mn2+/SiO2コア／シェル型ナノ粒子、ポリアクリル酸やメルカプトエタノールなどを修飾したZnS:Mn2+ナノ蛍光体などを使用すればよい。
【０１０７】
図１３に、電子源基板１０上の電子放出素子の寸法と配列ピッチの例を模式的に示す。図中の各矩形で示された部分は、それぞれが図３に模式的に示した電子放出素子の露出領域２００であり、そのサイズは３５μｍ×７μｍである。各電子放出素子の露出領域２００を囲む余白として図示された部分は、ポリイミド系感光性樹脂層によって形成された障壁部２０１であり、その幅は７μｍ、高さは５μｍである。換言すれば、この障壁部２０１によって各電子放出素子の露出領域２００が画成されている。障壁部２０１は、電子放出素子に直接、赤色（Ｒ、Red）、緑色（Ｇ、Green）、青色（Ｂ、Blue）に発光する蛍光体材料を付与した場合に、隣り合う蛍光体材料が相互に接触あるいは混合しないようにするためである。したがって、図１１に示したような、電子源基板に蛍光体を塗布した透明基板を対向配置するような構成の表示パネルの場合には、このような障壁部２０１はなくてもよい。ただし、かかる構成の表示パネルにおいても、電子源基板と透明基板の間を一定距離だけ離間させる場合には、その離間距離に対応した高さの障壁部を設けたほうがよい。
【０１０８】
図１３に示したような電子源基板に対応した蛍光体の配列ピッチと寸法の例を図１４に模式的に示す。図１４中の各矩形で表された部分は蛍光体領域２１０であり、３５μｍ×７μｍのサイズである。各蛍光体領域２１０は図１３に示した電子放出素子の露出領域２００と１対１に対応している。
【０１０９】
隣接した３つの蛍光体領域２１０（破線２１１で囲んだ領域１、領域２、領域３）の組は１つの絵素（ピクセル）を構成するもので、全体として略正方形となる。そして、各絵素を構成する３つの蛍光体領域２１０には、赤色（Ｒ、Red）、緑色（Ｇ、Green）、青色（Ｂ、Blue）に発光する蛍光体材料がそれぞれ付与される（図１３に示した連続した３つの電子放出素子の組が１つの絵素を表示させるために作用する）。そして、ピクセルを構成する３つの蛍光体領域の組（及び３つの電子放出素子の組）が、上下方向及び左右方向ともほぼ同じ密度でマトリックスをなすように配列できるため、高品質の画像表示が可能となる。
【０１１０】
なお、図１３と及び図１４に示した例では、電子放出素子及び蛍光体領域は縦長であったが、これを横長形状とすることも可能である。また、ピクセルを構成する３つの蛍光体領域に、赤色、緑色、青色をどのように割り当てるかは任意に選ぶことができる。
【０１１１】
図１５は、以上に説明したような単純マトリックス配置の電子源基板を用いて構成した表示パネルを、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づき駆動するための駆動系の一例を示す概略ブロック図である。図１５において、９１は表示パネル、９２は走査回路、９３は制御回路、９４はシフトレジスタ、９５はラインメモリ、９６は同期信号分離回路、９７は変調信号発生器、Ｖｘ及びＶａは直流電圧源である。
【０１１２】
表示パネル９１は端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ、端子Ｄｏｙ１〜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。このうち端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍには、表示パネル９１内の電子源基板上のＭ行Ｎ列のマトリックス配線された電子放出素子群を一行（Ｎ素子）ずつ順次駆動してゆくための走査信号が印加される。一方、端子Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎには前記走査信号により選択された一行の各電子放出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。また、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より出力される電子ビームに蛍光体を励起するのに十分なエネルギを付与するための加速電圧である。
【０１１３】
走査回路９２は、内部にＭ個のスイッチング素子（図中、Ｓ１〜Ｓｍで模式的に示す）を有し、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０Ｖ（グランドレベル）のいずれか一方を選択し、表示パネル９１の端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍと電気的に接続するものである。Ｓ１〜Ｓｍの各スイッチング素子は、制御回路９３が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに基づいて動作するものであるが、実際には例えば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実現される。なお、前記直流電圧源Ｖｘ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に設定されている。
【０１１４】
制御回路９３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働きをもつものである。この後説明する同期信号分離回路９６より送られる同期信号Ｔｓｙｎｃに基づいて、各部に対してＴｓｃａｎ、Ｔｓｆｔ及びＴｍｒｙの各制御信号を発生する。
【０１１５】
同期信号分離回路９６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映像信号成分とを分離するための回路であり、周波数分離（フィルタ）回路を用いて構成される。同期信号分離回路９６により分離された同期信号は、良く知られるように垂直同期信号と水平同期信号よりなるが、ここでは説明の便宜上Ｔｓｙｎｃ信号として図示した。一方、前記テレビ信号から分離された映像信号成分を便宜上ＤＡＴＡ信号と表すが、同信号はシフトレジスタ９４に入力される。
【０１１６】
シフトレジスタ９４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あり、制御回路９３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づいて動作する。すなわち制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジスタ９４のシフトクロックであると言い換えても良い。シリアル／パラレル変換された画像１ライン分（電子放出素子Ｎ個分の駆動データに相当する）のデータはＩｄ１〜ＩｄｎのＮ個の並列信号としてシフトレジスタ９４より出力される。
【０１１７】
ラインメモリ９５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９３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。記憶した内容は、Ｉｄ′１〜Ｉｄ′ｎとして出力され変調信号発生器９７に入力する。
【０１１８】
変調信号発生器９７は、前記画像データＩｄ１〜Ｉｄｎ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９１内の電子放出素子に印加される。
【０１１９】
前述したように、本発明に係る電子放出素子は、放出電流Ｉｅに対して以下の基本特性を有している。すなわち、前述したように電子放出には明確なしきい値電圧Ｖｔｈがあり、Ｖｔｈ以上の電圧を印加された時のみ電子放出が生じる。また、電子放出しきい値以上の電圧に対しては素子への印加電圧の変化に応じて放出電流も変化していく。なお、電子放出素子の材料や構成，製造方法を変えることにより電子放出しきい値電圧Ｖｔｈの値や印加電圧に対する放出電流の変化の度合いが変わる場合もあるが、いずれにしても以下のようなことがいえる。
【０１２０】
すなわち、電子放出素子にパルス状の電圧を印加する場合、例えば電子放出しきい値以下の電圧を印加しても電子放出は生じないが、電子放出しきい値以上の電圧を印加する場合には電子ビームが出力される。その際、第一にはパルスの波高値Ｖｍを変化させることにより出力電子ビームの強度を制御することが可能であり、第二には、パルスの幅Ｐｗを変化させることにより出力される電子ビームの電荷の総量を制御することが可能である。
【０１２１】
したがって、入力信号に応じて電子放出素子を変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅変調方式等があげられ、電圧変調方式を実施するには、変調信号発生器９７として、一定の長さの電圧パルスを発生するが、入力されるデータに応じて適宜パルスの波高値を変調するような電圧変調方式の回路を用いる。またパルス幅変調方式を実施するには、変調信号発生器９７としては、一定の波高値の電圧パルスを発生するが、入力されるデータに応じて適宜電圧パルスの幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路を用いる。
【０１２２】
シフトレジスタ９４やラインメモリ９５は、デジタル信号式のものであってもアナログ信号式のものであっても差し支えなく、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よい。デジタル信号式のものを用いる場合には、同期信号分離回路９６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化する必要があるが、これは同期信号分離回路９６の出力部にＡ／Ｄ変換器を備えれば可能である。また、これと関連してラインメモリ９５の出力信号がデジタル信号かアナログ信号かにより、変調信号発生器９７に用いられる回路が若干異なったものとなる。
【０１２３】
まずデジタル信号の場合について述べる。電圧変調方式において、変調信号発生器９７には、例えばよく知られるＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路などを付け加えればよい。またパルス幅変調方式の場合、変調信号発生器９７は、例えば高速の発振器、発振器が出力する波数を計数する計数器（カウンタ）、及び計数器の出力値とラインメモリ９５の出力値を比較する比較器（コンパレータ）を組み合わせた回路を用いることにより構成できる。必要に応じて比較器の出力するパルス幅変調された変調信号を電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅器を付け加えてもよい。
【０１２４】
次にアナログ信号の場合について述べる。電圧変調方式においては、変調信号発生器９７には、例えばよく知られるオペアンプなどを用いた増幅回路を用いればよく、必要に応じてレベルシフト回路などを付け加えてもよい。パルス幅変調方式の場合には、例えばよく知られた電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を用いればよく、必要に応じて電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅器を付け加えてもよい。
【０１２５】
以上のような構成において、表示パネル９１の各電子放出素子には、容器外端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ，Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じ、電圧を印加することにより、電子放出させるとともに、高圧端子Ｈｖを通じ、メタルバック７５あるいは透明電極（不図示）に高圧を印加して電子ビームを加速し、蛍光膜７４に衝突させ、励起・発光させることで画像を表示することができる。
【０１２６】
入力信号例は、ＮＴＳＣ方式のものに限定されるものでなく、ＰＡＬ，ＳＥＣＡＭ方式などの諸方式のものでもよい。また、走査線数の多い、例えばＭＵＳＥ方式をはじめとする高品位ＴＶ方式のテレビ信号でもよい。
【０１２７】
次に、梯子状配置の電子源基板とそれを用いた表示パネルの例について説明する。
【０１２８】
図１６は、梯子状配置の電子源基板の一例を示す模式図である。図中、１０は電子源基板であり、基板１４上に多数の電子放出素子６３が梯子状に配置されている。Ｘ方向に並列に配列された複数の電子放出素子６３（素子行と呼ぶ）の素子電極は共通配線９８（Ｄｘ１〜Ｄｘ１０）に接続されている。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印加し、電子ビームを放出させない素子行には電子放出しきい値以下の電圧を印加すればよい。なお、各素子行間の共通配線、例えばＤｘ２とＤｘ３を同一配線とするようにしても良い。
【０１２９】
図１７は、図１６の示したような梯子型配置の電子源基板を用いた表示パネルの一例を示す一部破断した概略斜視図である。図中、１００は各素子行間の共通配線を同一配線とした電子源基板、１０１はグリッド電極、１０２は電子が通過するための開口、１０３はＤｏｘ１，Ｄｏｘ２，・・・Ｄｏｘｍよりなる容器外端子、１０４はグリッド電極１０１と接続されたＧ１，Ｇ２，・・・Ｇｎからなる容器外端子である。その他、図１１または図１６と同様の機能を有する部分には同一符号を付してある。図１１に示した表示パネルとの違いは、電子源基板１００とフェースプレート７６の間にグリッド電極１０１を備えていることである。
【０１３０】
グリッド電極１０１は、電子放出素子から放出された電子ビームを変調するためのものであり、梯子型配置の素子行と直交して設けられたストライプ状の電極に、電子ビームを通過させるため各素子に対応して１個ずつ円形の開口１０２が設けられている。なお、グリッドの形状や設置位置は図１６に示したものに限定されるものではない。例えば、開口としてメッシュ状に多数の通過口を設けることもでき、グリッドを電子放出素子の周囲や近傍に設けることもできる。また、容器外端子１０３，１０４は、不図示の制御回路と電気的に接続される。
【０１３１】
この表示パネルの場合、素子行を１列ずつ順次駆動（走査）し、これに同期してグリッド電極列に画像１ライン分の変調信号を同時に印加する。これにより、各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像を１ラインずつ表示することができる。このような表示パネルは、テレビジョン受像機用の表示装置，テレビ会議システム用の表示装置、コンピュータ用の表示装置として用いることができ、さらに、電子写真方式のプリンタにおいて感光体性ドラム等に静電潜像を書き込むための手段としても用いることができる。
【０１３２】
本発明に係る表示パネル（画像表示装置）の特徴について、図１８及び図１９を用いさらに説明する。図１８は表示パネルをその表示面に垂直に切断した断面構造を示す模式的断面図であり、図１９はこの表示パネルの組立方法を説明するための模式的な断面図である。
【０１３３】
図１８において、８３は以上に説明したような電子源基板、８４はケース底板、８５はケース枠、８６はカバー部材として作用する保護基板、８７はシール部材、８８は電子源基板８３と保護基板８６との間のギャップである。
【０１３４】
このような表示パネルは例えば図１９に示すような順序で組み立てられる。まず、（ａ）に示すように、ケース底板８４とケース枠８５よりなる電子源基板収納用のケースが組み立てられる。
【０１３５】
このケースに、（ｂ）に示すように、電子放出素子が数千行×数千列〜数万行×数万列のオーダーのマトリクスに配列された電子源基板８３が収納される。
【０１３６】
次に、（ｃ）に示すように、電子源基板８３の電子放出素子配列面に近接して、カバー部材としての保護基板８６が取り付けられる。
【０１３７】
最後に、（ｄ）に示すように、シール部材８７によって、ケース内部が密封、封止される。この際に、電子源基板８３と保護基板８５の間のギャップ８８内は、良好な電子放出を長時間安定して行うために、好ましくは１×１０−１〜１×１０−８Ｔｏｒｒの真空気密状態に保たれる。より好ましくは、電子放出効率を上げるとともに電子放出素子の劣化のない安定電子放出状態を保つために、ギャップ８８内を１×１０−３〜１×１０−８Ｔｏｒｒ程度の真空度を維持するのがよい。
【０１３８】
また、ギャップ８８の距離は小さいほうが好ましく、大きくても保護基板８６の厚さ以下とすべきである。このようにする必要があるのは、ギャップ８８内部が真空状態であるため、大気圧によって保護基板８６が変形し、最悪の場合には保護基板８６大気圧によって破損することもあるためである。具体的には、保護基板８６の厚さは０．５〜１０ｍｍとされ、ギャップ８８をそれ以下とすれば、上記のような真空状態にしても保護基板８６が破損したりすることはない。なお、より好ましくは、ギャップ８８はほとんどない状態にするのがよい。すなわち、電子源基板８３と保護基板８６とを密着状態にするのもよい方法であり、かかる態様も本発明に含まれる。
【０１３９】
また、保護基板８６は一般に前述のガラス基板７３と同様に内面に蛍光体を塗布したものであり、発光した光を透過させる透光性材料からなる。その材料としては、コーニング社製パイレックスガラスなどが好適に用いられ、あるいは、耐衝撃性も考慮して日本板硝子株式会社製化学強化ガラスＦＬ３．２などが好適に用いられる。
【０１４０】
また、蛍光体材料を保護基板８６の内面に塗布するのではなく、蛍光体材料を電子源基板８３上の電子放出素子に直接付与するような構成とすることもでき、かかる構成も本発明に包含される。このように電子放出素子に蛍光体材料を直接付与する場合においても、その領域を保護し、あるいは上記のような真空気密状態を維持するために、保護基板８６は設けられ、その材料として同様なガラス材料が用いられる。
【０１４１】
なお、電子源基板８３と保護基板８６とを密着状態、あるいはそれに近い状態にするような場合においては、保護基板８６の材料として、ＰＥＴ材料のようなプラスチック基板を使用することも可能である。また密着状態またはそれに近い状態と場合に、保護基板８６のようなカバー部材ではなく、各電子放出素子及びそれに対応して付与された蛍光体材料の上から、酸化ケイ素等の透光性かつ封止性をもつ材料によって保護してもよい。あるいはエポキシ系の透光性樹脂材料の溶液、ＵＶ硬化型の樹脂材料を付与し、その後硬化させたり、樹脂シートをラミネートしたりして保護してもよい。またこれらの保護は、各電子放出素子および蛍光体材料を組み合わせたユニットごとに行ってもよい。あるいは、それらを搭載してなる電子源基板８３および蛍光体材料の全面に保護材料を付与して保護をするようにしてもよい。このような態様も本発明に含まれる。
【０１４２】
他の好ましい構成として、電子源基板８３と保護基板８６の間のギャップ８８の領域に窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを注入して密封状態とすることもでき、これにより高い電子放出効率を得られ、また、電子放出素子の劣化のない安定した電子放出を実現することができる。かかる態様も本発明に包含される。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】本発明に係る電子源基板上の平面型表面伝導型電子放出素子の構成を説明するための模式的な平面図及び断面図である。
【図２】図１に示す平面型表面伝導型電子放出素子の製造方法を説明するための模式な断面図である。
【図３】Ｓｐ３結合性窒化ホウ素膜体の生成方法を説明するための模式図である。
【図４】電子放出素子の導電性薄膜を１滴の液滴で形成する例を説明するための模式図である。
【図５】本発明に係る電子源基板の製造に適用可能な製造装置の一例を示す概略斜視図である。
【図６】本発明に係る電子源基板の製造に適用可能な製造装置の他の例を説明するための模式的構成図である。
【図７】図６中の吐出ヘッドユニットの要部概略構成図である。
【図８】本発明に係る電子放出素子の導電性薄膜の形成に使用される噴射ヘッドの一例を説明するための斜視図及び分解斜視図である。
【図９】通電フォーミング処理のための電圧波形の例を示す図である波形図である。
【図１０】単純マトリックス配置型の電子源基板の一例を示す模式図である。
【図１１】単純マトリックス配置型の電子源基板を用いた表示パネルの一例を説明するための一部破断概略斜視図である。
【図１２】表示パネルに用いられる蛍光膜の構成例を示す模式図である。
【図１３】本発明に係る電子源基板上の電子放出素子の配列ピッチ及びサイズの例を示す模式図である。
【図１４】図１３に対応した蛍光体の配列ピッチ及びサイズの例を示す模式図である。
【図１５】図１１に示した表示パネルの駆動系の一例を示すブロック図である。
【図１６】梯子状配置型の電子源基板の一例を示す模式図である。
【図１７】梯子状配置型の電子源基板を用いた表示パネルの一例を説明するための一部破断概略斜視図である。
【図１８】本発明に係る表示パネルの構成を説明するための模式的断面図である。
【図１９】図１８に示した表示パネルの組立方法を説明する模式的断面図である。
【図２０】従来の電子放出素子の一例を示す模式的平面図である。
【符号の説明】
【０１４４】
１ 基板
２，３ 素子電極
４ 導電性薄膜
５ 電子放出部
１０ 電子源基板
１１ 吐出ヘッドユニット
１２ キャリッジ
１３ 基板保持台
１４ 基板
１５ 溶液供給チューブ
１６ 信号供給ケーブル
１７ 噴射ヘッドコントロールボックス
１８ Ｘ方向スキャンモータ
１９ Ｙ方向スキャンモータ
２０ コンピュータ
２１ コントロールボックス
２２（２２Ｘ１，２２Ｙ１，２２Ｘ２，２２Ｙ２） 基板位置決め／保持手段
３０ 吐出ヘッドユニット
３１ ヘッドアライメント制御機構
３２ 検出光学系
３３ 噴射ヘッド
３４ ヘッドアライメント微動機構
３５ 制御コンピュータ
３６ 画像識別機構
３７ ＸＹ方向走査機構
３８ 位置検出機構
３９ 位置補正制御機構
４０ ヘッド駆動・制御機構
４１ 光軸
４２ 液滴
４３ 液滴着弾位置
４４ 噴射した液滴によるドットパターン
４５ 反応容器（反応炉）
４６ ガス導入口
４７ ガス流出口
４８ 光学窓
４９ プラズマトーチ
５０ 噴射ヘッド
５１ 発熱体基板
５２ 蓋基板
５３ シリコン基板
５４ 個別電極
５５ 共通電極
５６ 発熱体
５７ 溶液流入口
５８ ノズル
５９ 溝部
６０ 凹部領域
６１ Ｘ方向配線
６２ Ｙ方向配線
６３ 表面伝導型電子放出素子
６４ 結線
７１ リアプレート
７２ 支持枠
７３ ガラス基板
７４ 蛍光膜
７５ メタルバック
７６ フェースプレート
７８ 外囲器
８１ 黒色導電材
８２ 蛍光体
９１ 表示パネル
９２ 走査回路
９３ 制御回路
９４ シフトレジスタ
９５ ラインメモリ
９６ 同期信号分離回路
９７ 変調信号発生器
９８ 共通配線
１００ 電子源基板
１０１ グリッド電極
１０２ 開口
１０３，１０４ 容器外端子
Ｖｘ，Ｖａ 直流電圧源
８３ 電子源基板
８４ ケース底板
８５ ケース枠
８６ 保護基板（カバー部材）
８７ シール部材
８８ ギャップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に係り、特に、新規な材料からなる表面伝導型電子放出素子を用いた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子放出素子として熱電子源と冷陰極電子源の２種類が知られている。冷陰極電子源には電界放出型（以下、ＦＥ型という）、金属／絶縁層／金属型（以下、ＭＩＭ型という）や表面伝導型の電子放出素子等がある。
【０００３】
表面伝導型の電子放出素子は、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り、ＳｎＯ2薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜を用いたもの，Ｉｎ2Ｏ3／ＳｎＯ2薄膜を用いたもの、カーボン薄膜を用いたもの等が知られている。
【０００４】
これらの表面伝導型電子放出素子の典型的な素子構成を図２０に示す。図２０において、１は基板、２と３は素子電極、４は導電性薄膜である。導電性薄膜４は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、通常、通電フォーミングと呼ばれる通電処理により導電性薄膜４の一部に電子放出部５が形成される。図中の素子電極２，３間の間隔Ｌ１は例えば約０.５〜１ｍｍ、Ｗ１は例えば約０.１ｍｍである。
【０００５】
通電フォーミングとは導電性薄膜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（例えば１Ｖ／分程度）を印加通電し、導電性薄膜４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を形成する処理である。通電フォーミング処理をした表面伝導型電子放出素子の素子電極２，３間に電圧を印加し導電性薄膜４に電流を流すことにより電子放出部５より電子を放出させることができる。
【０００６】
上述したような表面伝導型電子放出素子は、構造が単純で製造も容易であることから、大面積にわたって多数の素子を配列形成できる利点がある。そこで、この特徴を活かした荷電ビーム源、表示装置等の応用研究がなされている。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、後述するように、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あげられる（例えば特許文献１，２，３参照）。
【０００７】
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、表面伝導型電子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ものがあげられる（例えば特許文献１，２，３参照）。
【０００８】
従来、表面伝導型電子放出素子の製造方法は、真空成膜と半導体プロセスにおけるフォトリソグラフィ・エッチング法を多用するものであった。このような方法は、大面積にわたって素子を形成するには、工程数も多く、電子源基板の生産コストが高いといった問題がある。
【０００９】
この問題を解決するために、本発明者は、表面伝導型電子放出素子の導電性薄膜の材料を含有した溶液の滴を、インクジェット液滴付与手段と同様の手段を利用して基板に噴射付与することにより導電性薄膜を形成する方法を提案している（特許文献３参照、インクジェット液滴付与手段については例えば特許文献４，５，６等参照）。この方法では、表面伝導型電子放出素子の導電性薄膜を真空成膜法とフォトリソグラフィ・エッチング法によって形成する方法に比べ、歩留まり良くかつ低コストで導電性薄膜を形成することができる。
【００１０】
【特許文献１】特開平１−２８３７４９号公報
【特許文献２】特開平２−２５７５５２号公報
【特許文献３】特許第３６００２３２号公報明細書
【特許文献４】米国特許第３５９６２７５号明細書
【特許文献５】米国特許第３７４７１２０号明細書
【特許文献６】特許第３３１２８９４号公報
【特許文献７】米国特許第５７２９２５７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、新規な材料及び構成の電子放出素子を用いた画像表示装置を提供することにあり、また、かかる画像表示装置において蛍光体を発光させるための電子放出の高効率化、安定化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の発明は、基板上に形成された導電性薄膜と、該導電性薄膜に通電して該薄膜から電子放出を行わせるための電極と、
前記導電性薄膜から放出される電子により発光させられる蛍光体とを有し、
前記導電性記薄膜は、Ｓｐ３結合性窒化ホウ素の微粒子膜、もしくは、表面に微小突起形状を有するＳｐ３結合性窒化ホウ素の薄膜からなることを特徴とする画像表示装置である。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明に係る画像表示装置であって、前記導電性薄膜から放出される電子により発光させられる前記蛍光体の領域にカバー部材を設けたことを特徴とする画像表示装置である。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明に係る画像表示装置であって、前記導電性薄膜から放出される電子により発光させられる前記蛍光体の領域に不活性ガスを配したことを特徴とする画像表示装置である。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の発明に係る画像表示装置であって、前記導電性薄膜から放出される電子により発光させられる前記蛍光体の領域を真空気密状態にしたことを特徴とする画像表示装置である。
【発明の効果】
【００１６】
（１）請求項１乃至４に係る画像表示装置においては、電子を放出する電性記薄膜として、Ｓｐ３結合性窒化ホウ素の微粒子膜、もしくは、Ｓｐ３結合性窒化ホウ素の表面に微小突起形状を有する薄膜が用いられ、かかる薄膜は電子放出効率を飛躍的に高めることができるととも大電流密度の電子放出が可能であり、さらに、弱い真空度もしくは大気圧の環境でも安定かつ効率的な電子放出が可能であるため、省電力で高輝度の画像表示が可能である。（２）請求項２に係る画像表示装置においては、発光させられる蛍光体の領域にカバー部材を設けることによって、蛍光体を発光させるための電子放出を安定化し、安定した画像表示が可能である。
（３）請求項３に係る画像表示装置においては、発光させられる蛍光体の領域に不活性ガスを配することによって、蛍光体を発光させるための電子放出が高効率かつ安定に行われるようになり、効率的かつ安定した画像表示が可能である。
（４）請求項４に係る画像表示装置においては、発光させられる蛍光体の領域を真空気密状態にすることによって、蛍光体を発光させるための電子放出が高効率かつ安定に行われるようになり、効率的かつ安定した画像表示が可能である、等々の効果を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を用い詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る電子源基板の基本的な構成を説明するための模式図である。図１（Ａ）は模式的な平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の模式的なＢ−Ｂ線断面図である。
【００１９】
図１において、１は基板であり、その上に表面伝導型電子放出素子（以下、電子放出素子と略記する）が形成される。電子放出素子は、素子電極２，３と導電性薄膜４から構成される。そして、導電性薄膜４５の一部に電子放出部５が形成される。
【００２０】
図１においては、電子放出素子は１個のみ示されているが、画像表示装置等に用いられる電子源基板としては通常、基板１上に多数の電子放出素子が配列される。
【００２１】
図１に示した電子放出素子は次のような手順で作成される。まず、図２（Ａ）に示すように基板１に素子電極２，３が形成される。次に図２（Ｂ）に示すように素子電極２，３に跨るように導電性薄膜４が形成される。次に例えば通電フォーミング処理によって、図２（Ｃ）に示すように導電性薄膜４の一部に電子放出部５が形成される。
【００２２】
なお、基板１上に導電性薄膜４、素子電極２，３を、この順に形成した構成としてもよい。要するに電子放出部５に電子放出がなされるように電界を作用させる構成であれば、どのような電極構成であってもよい。例えば１対の素子電極を平面状に配置しないで３次元立体構造とすることも可能である。
【００２３】
本発明に係る電子源基板の最も大きな特徴は、電子放出素子の導電性薄膜４として、Ｓｐ３結合性窒化ホウ素（Ｓｐ３−ｂｏｎｄｅｄ ５Ｈ−ＢＮ）の微粒子膜、もしくはＳｐ３結合性窒化ホウ素の表面に微小突起形状を有する薄膜を用いることであるが、その詳細は後述する。
【００２４】
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、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。
【００２５】
素子電極２，３の材料としては、一般的な導電材料を用いることができ、例えば、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属あるいは合金，Ｐｄ，Ａｓ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ2，Ｐｄ−Ａｇ等の金属あるいは金属酸化物とガラス等から構成される印刷導体、Ｉｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2等の透明導電体、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。
【００２６】
素子電極２，３間の間隔Ｌは、好ましくは数千Åないし数百μｍの範囲であり、より好ましくは素子電極２，３間に印加する電圧等を考慮して１μｍないし２００μｍの範囲である。素子電極２，３の長さＷは、電極の抵抗値および電子放出特性を考慮して、数μｍないし数百μｍであり、また、素子電極２，３の膜厚ｄは、１００Åないし１μｍの範囲である。
【００２７】
導電性薄膜４としては、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特に好ましい。あるいは、薄膜であると同時にその表面が微小突起形状となるのが好ましい。そして、その微粒子あるいは微小突起部から電子放出がなされる。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、その微細構造として、微粒子が個々に分散配置した状態のみならず、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、全体として島状を形成している場合も含む）をとっているものである。微粒子の粒径は、数Åないし１μｍであり、好ましくは１０Åないし２００Åである。
【００２８】
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の通電フォーミング条件等によって適宜設定されるが、好ましくは、数Åないし数千Åであり、特に好ましくは１０Åないし５００Åである。またその抵抗値は、Ｒsが１０の２乗ないし１０の７乗Ωの値である。なお、Ｒsは厚さがｔ、幅がｗで長さが１の薄膜の抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒs（１／ｗ）とおい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で表される。なお、通電フォーミング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を用いても良い。
【００２９】
導電性薄膜４を構成する材料としては、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ，ＳｎＯ2，Ｉｎ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｓｂ2Ｏ3等の酸化物、ＨｆＢ2，ＺｒＢ2，ＬａＢ6，ＣｅＢ6，ＹＢ4，ＧｄＢ4等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＢＮ，ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボン等の中から適宜選択可能であるが、本発明においては、前述のようにＳｐ３結合性窒化ホウ素（Ｓｐ３−ｂｏｎｄｅｄ
５Ｈ−ＢＮ）が用いられる。Ｓｐ３結合性窒化ホウ素は、特に空気中における電子放出特性にも優れ、電子放出素子の導電性薄膜４の材料として極めて好ましい。
【００３０】
本発明の好ましい態様によれば、導電性薄膜４の材料であるＳｐ３結合性窒化ホウ素の微細な微粒子が分散された溶液の液滴を、インクジェット原理によって成膜部位に噴射付与することによって、微粒子膜である導電性薄膜４が形成される。
【００３１】
図３は、このような導電性薄膜形成方法を示す模式的な平面図である。対向する素子電極２、３間にＳｐ３結合性窒化ホウ素の微粒子を含有した溶液の滴を噴射付着させることにより導電性薄膜４となるドットパターン４４を形成した例を示している。なお、素子電極２、３間の距離（ギャップ）は例えば約３μｍであり、ドットパターン４４の直径は例えば約１２μｍである。
【００３２】
前述のように、本発明においては、Ｓｐ３結合性窒化ホウ素（Ｓｐ３−ｂｏｎｄｅｄ ５Ｈ−ＢＮ）を、空気中における電子放出特性にも優れるため、電子放出素子の導電性薄膜４の最も好ましい材料として使用する。ここで、この材料について説明する。
【００３３】
発明者らは、優れた電子放出特性を示す材料を探索中に、特定の条件下で製作した窒化ホウ素の中に、これを膜状に生成した場合に電界電子放出特性に優れた表面形状を呈するものを生成できることを見出した。
【００３４】
すなわち、窒化ホウ素を気相からの反応によって基板上に生成堆積する場合、基板近傍にエネルギの高い紫外光を照射すると基板上に窒化ホウ素が膜状に形成され、かつ、その膜表面上に、先端が尖った状態を呈した形状の窒化ホウ素が適宜間隔を置いて光方向に自己組織的に生成、成長すること、そしてその得られた膜は、これに電界をかけると容易に電子を放出し、しかもこれまでのこの種材料から考えると破格といってもいい大電流密度を保ちながら、材料の劣化、損傷、脱落のない極めて安定した状態、性能を維持し得る極めて優れた電子放出材料であることを見出した。
【００３５】
この材料が、電界電子放出特性に優れた表面形状が気相からの反応によって自己造形的に形成されるためには、紫外光の照射が必要である。このことは、後述の材料生成の詳細な条件で明らかにする。その理由については現段階では必ずしも定かではないものの、現時点では次のように考えることができる。
【００３６】
すなわち、自己組織化による表面形態形成は、いわゆる「チューリング構造」として把握され、前駆体物質の表面拡散と表面化学反応とが競合するある種の条件において出現する。ここでは、紫外光照射がその両者の光化学的促進に関わり、初期核の規則的な分布に影響していると考えられる。紫外光照射により表面での成長反応が促進されるが、これは光強度に反応速度が比例することを意味する。初期核が半球形であると仮定すると、頂点付近では光強度が大きく、成長が促進されるのに対して、周縁部分では光強度が弱まり成長が遅れる。これが先端の尖った表面形成物の形成要因の一つであると考えられる。何れにしても紫外光照射が極めて重要な働きをなしており、これが重要なポイントであることは否定できない。
【００３７】
以下に、この材料の生成方法についてより詳細に説明する。図４に示す構造のＣＶＤ反応容器は、本発明の電子放出素子の導電性薄膜４の材料して好適に使用される電子放出特性の優れたＳｐ３結合性窒化ホウ素膜体（Ｓｐ３−ｂｏｎｄｅｄ ５Ｈ−ＢＮ）を得る気相反応を実施するのに使用されたものである。
【００３８】
図４において、反応容器４５は、反応ガス及びその希釈ガスを導入するためのガス導入口４６と、導入された反応ガス等を容器外へ排気するためのガス流出口４７とを備え、このガス流出口４７が真空ポンプに接続され、内部は大気圧以下に減圧維持されている。反応容器４５内のガスの流路には窒化ホウ素が析出する基板６が設けられ、この基板６に面した反応容器の壁体の一部には光学窓４８が取り付けられ、この窓を介して基板にエキシマ紫外レーザー（図中の矢印）が照射される。
【００３９】
反応容器４５に導入された反応ガスは、基板６の表面において照射される紫外光によって励起され、反応ガス中の窒素源とホウ素源とが気相反応し、基板６上に、一般式：ＢＮで示され、５Ｈ型多形構造を有してなるＳｐ３結合性窒化ホウ素（Ｓｐ３−ｂｏｎｄｅｄ ５Ｈ−ＢＮ）が生成析出し、膜状に成長する。
【００４０】
その場合の反応容器４５内の圧力は、０．００１〜７６０Ｔｏｒｒの広い範囲において実施可能である。また、反応空間に設置された基板６の温度は、室温〜１３００℃の広い範囲で実施可能であるが、目的とする反応生成物をより高純度で得るためには、圧力は低く、また高温度で実施した方が好ましい。
【００４１】
なお、基板表面ないしその近傍空間領域に対して紫外光を照射して励起する際、プラズマを併せて照射するのもよい方法である。図４において、プラズマトーチ４９は、この態様を示すものであり、反応ガス及びプラズマが基板６に向けて照射されるよう、反応ガス導入口４６と、プラズマトーチ４９とが基板６に向けて一体に設定されている。
【００４２】
以下にさらに具体的な条件に基づいて説明する。ただし、以下に開示する条件は、あくまでも本発明に好適に適用されるＳｐ３結合性窒化ホウ素膜体（Ｓｐ３−ｂｏｎｄｅｄ ５Ｈ−ＢＮ）を理解するための一助として開示するものであって、この条件のみによって本発明が限定されるものではないことはいうまでもない。
【００４３】
＜生成条件例１＞
アルゴン流量２ＳＬＭ、水素流量５０ｓｃｃｍの混合希釈ガス流中にジボラン流量１０ｓｃｃｍ及び、アンモニア流量２０ｓｃｃｍを導入し、同時にポンプにより排気することで圧力３０Ｔｏｒｒに保った雰囲気中にて、加熱により８００℃に保持したシリコン基板上に、エキシマレーザー紫外光を照射した（図４参照）。６０分の合成時間により、所望の薄膜を得た。薄膜生成物をＸ線回折法により同定した結果、この試料の結晶系は六方晶であり、Ｓｐ３結合による５Ｈ型多形構造で、格子定数は、ａ＝２．５２Å、ｃ＝１０．５Åであった。
【００４４】
走査型電子顕微鏡像によって観察した結果、この薄膜は電界集中の生じやすい先端の尖った円錐状の突起構造物（０．００１μｍ〜数μｍの長さ）に覆われた特異な表面形状が自己造形的に形成されていることが観察された。
【００４５】
この薄膜の電界電子放出特性を調べるため、径１ｍｍの円柱状の金属電極を表面から３０μｍ離して真空中で薄膜−電極間に電圧を印可し、電子放出量を測定した結果、電界強度１５−２０（Ｖ／μｍ）において、電流密度の増大が見られ、２０（Ｖ／μｍ）において、測定用高圧電源の限界電流値（１．３Ａ／ｃｍ２相当）にて飽和していることが明らかとなった。
【００４６】
また、この時の電流値の時間変化を調べたところ、約１５分の間、電流値に多少の揺動が認められたが、ほぼ平均的な電流値が維持され、材料劣化による電流値の減少は見られず、安定な材料であることが確認された。さらに、この評価を空気中において行ってもほぼ同等の特性を示した。また、薄膜を微細な粒子状（０．０００５μｍ〜１μｍ）に粉砕し、それをペースト状にして塗膜、乾燥後その性能を評価したが、やはり同等の性能が得られた。
【００４７】
＜生成比較例１＞
比較のため、紫外光の照射以外は生成条件例１の条件と同様の条件で同時に作製した薄膜で、紫外光の照射されなかった部分の電界電子放出特性を調べた。その結果、電子放出開始の閾値電界強度が４２（Ｖ／μｍ）となり、紫外光照射を行って作製した生成条件例１の場合の１５（Ｖ／μｍ）に比べて大幅に高くなっていることがわかった。また、この部分は、走査型電子顕微鏡で観察したところ、電界電子放出による薄膜の損傷・剥離が見られた。一方、紫外光照射下で成長した突起状表面形状を示す部分には、電界電子放出実験の後、このような損傷は見出されなかった。
【００４８】
＜生成条件例２＞
アルゴン流量２ＳＬＭ、水素流量５０ｓｃｃｍの混合希釈ガス流中にジボラン流量１０ｓｃｃｍ及び、アンモニア流量２０ｓｃｃｍを導入し、同時にポンプにより排気することで圧力３０Ｔｏｒｒに保った雰囲気中にて、出力８００ｗ、周波数１３．５６ＭＨｚのＲＦプラズマを発生し、加熱により９００℃に保持したシリコン基板上に、エキシマレーザー紫外光を照射した（図４参照）。
【００４９】
６０分の合成時間により、薄膜生成物を得た。この生成物を生成条件例１と同様の方法で同定した結果、結晶系は六方晶であり、Ｓｐ３結合による５Ｈ型多形構造で、格子定数は、ａ＝２．５Å、ｃ＝１０．４Åであった。
【００５０】
走査型電子顕微鏡像によって観察した結果、この薄膜は電界集中の生じやすい先端の尖った円錐状の突起構造物（０．００１μｍ〜数μｍの長さ）に覆われた特異な表面形状が自己造形的に形成されていることが観察された。
【００５１】
この薄膜の電界電子放出特性を調べるため、径１ｍｍの円柱状の金属電極を表面から４０μｍ離して真空中で薄膜−電極間に電圧を印可し、電子放出量を測定した。その結果は、電界強度１８−２２（Ｖ／μｍ）において、電流密度の増大が見られ、２２（Ｖ／μｍ）において、測定用高圧電源の限界電流値（１．３Ａ／ｃｍ２相当）にて飽和していることが明らかとなった。また、空気中評価あるいは微細な粒子状評価も同様な結果が得られた。すなわち、生成条件例１と同様、安定な材料が得られたことが確認された。
【００５２】
以上述べたとおり、本発明の電子放出素子の導電性薄膜４として好適に使用される電子放出特性の優れたＳｐ３結合性窒化ホウ素膜体（Ｓｐ３−ｂｏｎｄｅｄ ５Ｈ−ＢＮ）は、電界電子放出特性に優れた表面形状、すなわち、先端の尖った状態を呈した形状が自己造形的に形成されてなる特異な構成を有してなるものである。
【００５３】
次に、以上に述べたような本発明に係る電子放出素子をマトリクス配列した電子源基板を製造するための装置について説明する。
【００５４】
図５は、電子源基板の製造装置の一例を示す概略斜視図である。図中、１１は噴射ヘッドを含む吐出ヘッドユニット、１２はキャリッジ、１３は基板保持台、１４は平面型表面伝導型電子放出素子群（以下、電子放出素子群）が形成される基板である。また、１５は電子放出素子の導電性薄膜の材料を含有する溶液を吐出ヘッドユニット１１の噴射ヘッドへ供給するための溶液供給チューブ、１６は噴射ヘッドの駆動信号を供給する信号供給ケーブル、１７は噴射ヘッドの溶液供給と駆動を制御する噴射ヘッドコントロールボックスである。１８はキャリッジ１２のＸ方向走査のためのＸ方向スキャンモータ、１９はキャリッジ１２のＹ方向走査のためのＹ方向スキャンモータである。２０は指令・データ入力、装置全体の制御や装置状態の監視等のためのコンピュータ、２１はＸ，Ｙ方向スキャンモータ１８，１９等の制御を行うコントロールボックスである。また、２２（２２Ｘ１，２２Ｙ１，２２Ｘ２，２２Ｙ２）は基板１４を基板保持台１３に位置決めし保持するための位置決め／保持手段である。
【００５５】
この製造装置は、基板保持台１３に位置決め保持された（固定された）基板１４の前面を、吐出ヘッドユニット１１がキャリッジ走査により移動し、吐出ヘッドユニット１１の噴射ヘッドより導電性薄膜材料を含有する溶液の液滴を基板１４に噴射付与する構成である。噴射ヘッドは、任意の液滴を定量吐出できるものであれば如何なる構成のものでもよいが、特に数１０ｎｇ程度の液滴を形成できるインクジェット方式のものが望ましい。インクジェット方式としては、圧電素子を用いたピエゾジェット方式、ヒータの熱エネルギを利用して気泡を発生させるバブルインクジェット方式、あるいは荷電制御方式（連続流方式）等いずれのものでも構わない。
【００５６】
図６は、電子源基板製造装置の別の例を説明するための概略構成図である。この製造装置では、噴射ヘッドを含む吐出ヘッドユニット３０を固定し、ＸＹ方向走査機構３７により基板１４を任意の位置に移動させ、吐出ヘッドユニット３０の噴射ヘッドより電子放出素子の導電性薄膜の材料を含有した溶液の液滴を基板１４の表面に噴射付着させることにより、電子放出素子の導電性薄膜を形成する。図７は吐出ヘッドユニット３０の概略拡大図である。
【００５７】
図６及び図７において、吐出ヘッドユニット３０は、ヘッドアライメント制御機構３１、検出光学系３２、噴射ヘッド３３、ヘッドアライメント微動機構３４からなる。３５は制御コンピュータ、３６は画像識別機構、３８は位置検出機構、３９は位置補正制御機構、４０はヘッド駆動・制御機構、４１は検出光学系３２の光軸、４２は噴射ヘッド３３より噴射される液滴、４３は液滴着弾位置である。２，３は電子放出素子の素子電極である。
【００５８】
吐出ヘッドユニット３０の噴射ヘッド３３としては、図６に示した例の場合と同様に、インクジェット方式のものが望ましく、圧電素子を用いたピエゾジェット方式、ヒータの熱エネルギを利用して気泡を発生させるバブルインクジェット方式、あるいは荷電制御方式（連続流方式）等いずれのものでも構わない。
【００５９】
検出光学系３２は、基板１４上の画像情報を取り込むもので、液滴４２を吐出させる噴射ヘッド３３に近接し、検出光学系３２の光軸４１および焦点位置と、噴射ヘッド３３による液滴４２の着弾位置４３とが一致するよう配置されている。検出光学系３２と噴射ヘッド３３との位置関係は、ヘッドアライメント微動機構３４とヘッドアライメント制御機構３１により精密に調整できるようになっている。検出光学系３２は例えばＣＣＤカメラとレンズから構成される。
【００６０】
画像識別機構３６は、検出光学系３２で取り込まれた画像情報を２値化し、２値化した特定コントラスト部分の重心位置を算出する機能を有するものである。具体的には、例えば（株）キーエンス製の高精度画像認識装置ＶＸ−４２１０を画像識別機構３６として用いることができる。画像識別機構３６によって得られた情報に基板１４上における位置情報を与える手段が位置検出機構３８である。これには、ＸＹ方向走査機構３７に設けられたリニアエンコーダ等の測長器を利用することができる。また、画像識別機構３６により得られた情報と位置検出機構３８により得られた基板１４上での位置情報をもとに、ＸＹ方向走査機構３７の位置補正を行うのが位置補正制御機構３９である。また、ヘッド駆動・制御機構４０によって噴射ヘッド３３が駆動され、液滴が基板１４上に噴射される。これまで述べた各制御機構は、制御コンピュータ３５により集中制御される。
【００６１】
なお、以上の説明は、吐出ヘッドユニット３０は固定で、基板１４がＸＹ方向走査機構３７により任意の位置に移動することで吐出ヘッドユニット３０と基板１４との相対移動を実現しているが、図５に示した例のように、基板１４を固定とし、吐出ヘッドユニット３０がＸＹ方向に走査するような構成としてもよいことはいうまでもない。特に２００ｍｍ×２００ｍｍ程度の中画面から２０００ｍｍ×２０００ｍｍあるいはそれ以上の大画面の画像表示装置用の電子源基板の製造に適用する場合には、基板１４を固定とし吐出ヘッドユニット３０をＸ，Ｙの２方向に走査するようにし、溶液の液滴の噴射付与を、このような直交する２方向に順次行うようにする構成としたほうがよい。
【００６２】
基板サイズが２００ｍｍ×２００ｍｍ程度以下の場合には、液滴付与のための吐出ヘッドユニットを２００ｍｍの範囲をカバーできるラージアレイマルチノズルタイプとし、吐出ヘッドユニットと基板の相対移動を直交する２方向（Ｘ方向，Ｙ方向）に行うことなく、１方向のみ（例えばＸ方向のみ）に相対移動させることも可能であり、また量産性も高くすることができるが、基板サイズが２００ｍｍ×２００ｍｍ以上の場合には、そのような２００ｍｍの範囲をカバーできるラージアレイマルチノズルタイプの吐出ヘッドユニットを製作することは技術的／コスト的に実現困難であり、上述のごとく吐出ヘッドユニット３０を直交するＸ，Ｙ２方向に走査するようにし、溶液の液滴の付与をこのような直交する２方向に順次行うようにする構成としたほうがよい。
【００６３】
液滴４２の材料には、先に述べた導電性薄膜となる元素あるいは化合物を含有する水溶液、有機溶剤等を用いることができる。例えば、導電性薄膜となる元素あるい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−ジエタノール錯体（ＰＡ−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、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）等のアミン酸系錯体を含んだ水溶液、さらには酢酸パラジウム・ビス・ジ・プロピルアミン錯体の酢酸ブチル溶液等が挙げられる。
【００６４】
そして、本発明においては、好ましくは前述したような条件で生成されたＳｐ３結合性窒化ホウ素の微粒子を分散した溶液の液滴４２をインクジェット原理によって空中を飛翔させ、基板上に液滴を付与することにより、図３に模式的に示したように電子放出素子の導電性薄膜（ドットパターン４４）を形成することができる。
【００６５】
こうした液滴４２を吐出ヘッドユニット３０の噴射ヘッド３３により所望の素子電極部に付与する際には、付与すべき位置を検出光学系３２と画像識別機構３６とで計測し、その計測データ、噴射ヘッド３３の吐出口面と基板１４の距離、両者の相対移動速度に基づいて補正座標を生成し、この補正座標通りに基板１４と噴射ヘッド３３とを相対移動せしめながら液滴を噴射付与することになる。
【００６６】
図８に、図５又は図６に示す製造装置において使用可能な噴射ヘッドの一例を図８に示す。ここに示す噴射ヘッドはマルチノズルで効率的なドット形成が可能である。
【００６７】
図８において、（Ａ）は組み立てられた噴射ヘッドの斜視図、（Ｂ）は噴射ヘッドの分解斜視図、（Ｃ）は（Ｂ）に示した蓋基板の内面側を示す斜視図である。
【００６８】
ここに示す噴射ヘッド５０はノズル数が４個の例である。５１は発熱体基板、５２は蓋基板である。発熱体基板５１は、シリコン基板５３上にウエハプロセスによって個別電極５４、共通電極５５、エネルギ作用部である発熱体５６が形成されたものである。蓋基板５２は、導電性薄膜となる元素あるいは化合物を含有する溶液を導入するための溶液流入口５７、流入した溶液を収容する共通液室を形成するための凹部領域６０、この凹部領域６０と連通した溝５９が形成されたものである。
【００６９】
このような発熱体基板５１と蓋基板５２とを図８（Ａ）に示すように接合させることにより、前記共通液室が形成されるとともに、この共通液室に連通した流路が前記溝５９により形成される。この流路の途中に発熱体５６が位置し、また、流路の端部は溶液の液滴を吐出させるためのノズル５８となる。
【００７０】
このようなマルチノズル型の噴射ヘッドを用いると効率的に電子放出素子を形成することができる。この例では４ノズルの噴射ヘッドであるが、必ずしも４ノズルに限定されるものではなく、ノズル数が多ければ多いほど電子放出素子の形成が効率的になることはいうまでもない。ただし、単純に多くすればよいということではなく、多くすれば噴射ヘッドも高価になり、また噴射ノズルの目詰まりが起きる確率も高くなるので、それらも考慮し装置全体のバランス（装置コストと電子放出素子の製造効率のバランス）を考えてノズル数が決められる。
【００７１】
また、ノズル数だけではなく、ノズル列配列長さ（噴射ヘッドの有効噴射幅）についても、同様の考慮が必要である。すなわち、単純にノズル列配列長さ（噴射ヘッドの有効噴射幅）を大きくすればよいということではなく、これも装置全体のバランス（装置コストと電子放出素子の製造効率のバランス）を考えて決められる。
【００７２】
より具体的な数値を挙げると、図８に示した４ノズルのノズル列配列長さ（噴射ヘッドの有効噴射幅、言い換えるならば、両端のノズル間距離）は約１２７μｍ、各ノズル間距離は約４２.３μｍである。この例は、いわゆるインクジェットプリンタでいうところの６００ｄｐｉ（ｄｏｔｐｅｒ ｉｎｃｈ）相当のノズル配列密度である。
【００７３】
また、図３に示したような１つのドット径を約１２μｍとなるようにした場合、噴射ヘッドのノズル径を例えば１０μｍ、発熱体サイズを例えば１０μｍ×３５μｍ（抵抗値１０１Ω）とし、駆動電圧を１０.５Ｖ、パルス幅を３μｓ、駆動周波数を１６ｋＨｚとして駆動することができる。この場合の１滴形成のエネルギは約３.３μＪ、液滴の噴射速度は約８ｍ／ｓであった。ただし、以上の溶液および噴射の条件は１例であり、この条件にのみ限定されるものではない。
【００７４】
図８に示した噴射ヘッドは、いわゆるサーマルインクジェット（バブルジェット）として知られる熱エネルギーを利用する方式のものであるが、ＰＺＴ等の圧電素子を利用するピエゾ方式の噴射ヘッドを利用するのも良い方法である。
【００７５】
以上に述べたように、本発明の好ましい態様によれば、基板上の１対の素子電極間に、インクジェットの原理によりＳｐ３結合性窒化ホウ素微粒子を含有する溶液の液滴を噴射付与することにより電子放出素子の導電性薄膜４（図１，図２，図３参照）が形成されるが、このような材料を含有する溶液の液滴を噴射付与した後に、次に述べるようなフォーミング処理によって導電性薄膜４の一部に電子放出部５を形成する。
【００７６】
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，材料等、あるいはフォーミング処理条件等に依存したものとなる。電子放出部５の内部には、１０００Å以下の粒径の微粒子を含む場合もある。この微粒子は、導電性薄膜４を構成する材料の元素を含有するものとなる。
【００７７】
この導電性薄膜４に施す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。すなわち、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変化した部位が形成され、この部位が電子放出部５となる。
【００７８】
図９に、通電フォーミング処理のために素子電極間に印加される電圧波形の例を示す。電圧波形は特にパルス波形が好ましい。そして、図９（Ａ）に示すようにパルス波高値が一定の電圧パルスを連続的に印加する方法と、図９（Ｂ）に示すようにパルス波高値を徐々に増加させた電圧パルスを印加する方法とがある。
【００７９】
図９（Ａ）におけるＴ１及びＴ２はそれぞれ電圧波形のパルス幅とパルス間隔であり、Ｔ１を１μｓ〜１０ｍｓ、Ｔ２を１０μｓ〜１００ｍｓとし、三角波の波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）を電子放出素子の形態に応じて適宜選択する。このような条件のもと、例えば、数秒ないし数十分間電圧を印加する。また、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用いても良い。
【００８０】
図９（Ｂ）におけるＴ１及びＴ２はそれぞれ電圧波形のパルス幅とパルス間隔であり、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０.１Ｖステップ程度ずつ増加させることができる。
【００８１】
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０.１Ｖ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に通電フォーミングを終了させる。
【００８２】
通電フォーミングを終了した電子放出素子に対し、さらに活性化工程と呼ぶ処理を施すことが望ましい。活性化処理を施すことにより、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが著しく変化する。
【００８３】
活性化工程は、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うことができる。上記の雰囲気は、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。
【００８４】
上記の有機物質としては、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，カルボン酸，スルホン酸等の有機酸類等が好ましく、具体的には、メタン，エタン，プロパンなどＣnＨ2n+2で表される飽和炭化水素，エチレン，プロピレンなどＣnＨ2n等の組成式で表される不飽和炭化水素，ベンゼン，トルエン，メタノール，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，プロピオン酸等を使用できる。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，放出電流Ｉｅが著しく変化する。活性化工程の終了判定は、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。
【００８５】
ここで、炭素あるいは炭素化合物とは、グラファイト（単結晶，多結晶の両者を指す），非晶質カーボン（非晶質カーボン及び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、より好ましくは３００Å以下である。
【００８６】
活性化処理後の電子放出素子に対し、さらに安定化処理を行うことが好ましい。この処理は、真空容器内の有機物質の分圧が１×１０-8Ｔｏｒｒ以下、望ましくは１×１０-10Ｔｏｒｒ以下で行うのが良い。真空容器内の圧力は、１０-6〜１０-7Ｔｏｒｒ以下が好ましく、特に１×１０-8Ｔｏｒｒ以下が好ましい。真空容器を排気する真空排気装置としては、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できる。さらに真空容器内を排気するときには、真空容器全体を過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変化する。
【００８７】
なお、上記有機物質の分圧は、質量分析装置により質量数が１０〜２００の炭素と水素を主成分とする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られる。安定化工程を経た後、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できる。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，放出電流Ｉｅが安定する。
【００８８】
以上においては、新規な窒化ホウ素の微粒子を含有した溶液を液体噴射原理で噴射付与することにより導電性薄膜を形成する方法について説明したが、必ずしも、そのような微粒子を利用しなければいけないということではない。このような液体噴射原理を利用すれば、どのような大きさあるいは立体物のような基材に対しても、電子放出素子の導電性薄膜として新規な窒化ホウ素含有薄膜を形成できるという利点がある。しかし、そのような製造上の制約がない場合には、例えば、図４を用いて説明したプロセスで形成された薄膜、すなわちＳｐ３結合性窒化ホウ素の薄膜を、そのまま電子放出素子の導電性薄膜として利用してもよいことはいうまでもない。この場合は、所望のパターン形状とするためのフォトリソグラフィー、エンチング等の技術も併用される。
【００８９】
次に、本発明に係る画像表示装置について述べる。本発明に係る画像表示装置の一形態は、上述したように本発明に係る電子源基板に対向させて、蛍光体を搭載したフェースプレートを配置した構成の表示パネルである。電子源基板上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が、その１つはいわゆる「単純マトリックス配置」であり、もう１つはいわゆる「梯子状配置」である。いずれの素子配列であっても、本発明に係る電子源基板は電子放出効率が極めて優れているため、省電力・高輝度の表示パネルを実現可能である。
【００９０】
まず、単純マトリックス配置の電子源基板と、それを用いた表示パネルについて説明する。
【００９１】
図１０は、単純マトリックス配置の電子源基板の一例を示す模式図である。図中、１０は電子源基板、１４は基板、６１はＸ方向配線、６２はＹ方向配線、６３は電子放出素子、６４は結線である。Ｘ方向配線６１はＤＸ１，ＤＸ２，・・・ＤＸｍのｍ本の配線からなり、Ｙ方向配線６２はＤＹ１，ＤＹ２，・・・ＤＹｎのｎ本の配線よりなる。これらの配線は、多数の電子放出素子６３にほぼ均等な電圧が供給されるように、材料，膜厚，配線幅が適宜設定される。これらｍ本のＸ方向配線６１とｎ本のＹ方向配線６２の間は不図示の層間絶縁層により電気的に分離され、マトリックス配線を構成する（なお、上記ｍ，ｎは共に正の整数である）。
【００９２】
不図示の層間絶縁層は、Ｘ方向配線６１を形成した基板１４の全面域または一部の所望の領域に形成される。Ｘ方向配線６１とＹ方向配線６２はそれぞれ外部端子として引き出される。電子放出素子６３の素子電極（不図示）がｍ本のＸ方向配線６１及びｎ本のＹ方向配線６２と結線６４によって電気的に接続されている。Ｘ方向配線６１とＹ方向配線６２を構成する材料、結線６４を構成する材料、及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良い。これらの材料は、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も含めて素子電極ということもできる。
【００９３】
この表示パネルの駆動時には、Ｘ方向配線６１は、Ｘ方向に並ぶ電子放出素子６３の行を入力信号に応じて走査する走査信号を印加するための走査信号発生手段と電気的に接続される。一方、Ｙ方向配線６２は、Ｙ方向に並ぶ電子放出素子６３の各列を入力信号に応じて変調する変調信号を印加するための変調信号発生手段と電気的に接続される。各電子放出素子６３には、一方の素子電極に印加される走査信号と他方の素子電極に印加される変調信号の差電圧が駆動電圧として供給されるものである。このような構成により、単純なマトリックス配線だけで個々の電子放出素子の選択駆動が可能になる。
【００９４】
図１１は、上に述べたような単純マトリックス配置の電子源基板を用いた表示パネルの一例を示す一部を破断した概略斜視図である。図中、１０は上述の単純マトリックス配置の電子源基板、７１は電子源基板１０を固定したリアプレート、７２は支持枠、７６はフェースプレートである。このフェースプレート７６は、ガラス基板７３の内面に蛍光膜７４とメタルバック７５等が形成されたものである。フェースプレート７６、リアプレート７１、支持枠７２及びフェースプレート７６は、フリットガラス等を塗布し、大気中あるいは窒素中において４００〜５００℃で１０分以上焼成することにより封着して外囲器７８を構成する。また、６３は電子放出素子、６１，６２はそれぞれ電子放出素子の一対の素子電極と接続されたＸ方向配線及びＹ方向配線である。
【００９５】
上述のように、フェースプレート７６、支持枠７２及びリアプレート７１で外囲器７８を構成したが、リアプレート７１は主に電子源基板１０の強度補強の目的で設けられるものである。電子源基板１０が十分な強度を持つ場合は、リアプレート７１を省き、電子源基板１０に直接的に支持枠７１を封着し、フェースプレート７６、支持枠７２及び電子源基板１０にて外囲器７８を構成することも可能である。また、フェースプレート７６とリアプレート７１の間に、スペーサとよばれる耐大気圧支持部材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７８を構成することもできる。
【００９６】
図１２は、蛍光膜７４の模式図である。図１２（Ａ）はブラックストライプタイプの蛍光膜７４の例を示し、図１２（Ｂ）はブラックマトリックスタイプの蛍光膜７４の例を示す。図１２において、８１は黒色導電材、８２は蛍光体である。蛍光膜７４は、モノクローム表示の場合は蛍光体のみからなるが、カラー表示の場合は、図示のようにブラックストライプあるいはブラックマトリックスなどと呼ばれる黒色導電材８１と蛍光体８２とで構成される。カラー表示の場合に、黒色導電材８１のブラックストライプ又はブラックマトリックスを設ける目的は、必要となる三原色の各蛍光体８２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７４における外光反射によるコントラストの低下を抑制することである。黒色導電材８１としては、黒鉛を主成分とする材料が用いられることが多いが、これに限定されるわけではなく、導電性があり、光の透過及び反射が少ない他の材料を用いることもできる。
【００９７】
このようなマトリックス化された蛍光体８２のストライプの方向、あるいはマトリックスの互いに直交する２方向と、電子放出素子６３のマトリックスの互いに直交する２方向とがそれぞれ互いに平行になるようにし、かつ各電子放出素子６３に対応した蛍光体８２が一致するように位置決めされる。したがって、このような構成の表示パネルは、非常に高画質な画像表示が可能となる。
【００９８】
ガラス基板７３に蛍光体を塗布する方法としては、モノクローム、カラーのいずれの場合にも、沈澱法や印刷法が用いられる。また、蛍光膜７４（図１１）の内面側には通常、メタルバック７５が設けられる。このメタルバック７５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７６側へ鏡面反射することにより輝度を向上させ、また、電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作用し、さらに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等の役割を有する。メタルバック７５は、蛍光膜７４を作製後、蛍光膜７４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を真空蒸着等で堆積することで作製できる。また、フェースプレート７６には、さらに、蛍光膜７４の導電性を高めるための透明電極（不図示）を蛍光膜７４の外面側に設けてもよい。
【００９９】
前述の外囲器７８を作成するための封着を行う際、カラーの場合は各色蛍光体８２と電子放出素子６３とを対応させるために十分な位置合わせを行う必要がある。この十分な位置合わせを行うために、前述のように、電子放出素子６３に対向する位置に蛍光体８２を配置するとともに、電子放出素子６３と蛍光体８２のそれぞれのマトリックスの互いに直交する２方向がそれぞれ互いに平行となるようにしている。このような構成の高精度な表示パネルを得るためには、蛍光体基板についても電子源基板と同様な位置決め手法をとることが望ましい。
【０１００】
図１１に示した表示パネルは、具体的には以下のようにして製造される。外囲器７８は前述の安定化工程と同様に、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７８の封止後の真空度を維持するためにゲッター処理を行う場合もある。これは、外囲器７８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７８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、蒸着膜の吸着作用により、例えば１×１０-5Ｔｏｒｒないし１×１０-7Ｔｏｒｒの真空度を維持するものである。
【０１０１】
ただし、本発明に係る電子放出素子の導電性薄膜の材料として用いられるＳｐ３結合性窒化ホウ素材料は、空気中においても良好な電子放出を行うことができるので、必ずしもそのような真空度を維持する必要はない。例えば、１０-1Ｔｏｒｒ程度の弱い真空度、あるいは大気圧でも、電子放出と発光は可能である。
【０１０２】
蛍光体を塗布する他の方法として、例えば、溶液を微細なチューブの先から直接付与するディスペンサによって、対象物に接触付与して蛍光体を形成する方法もある。
【０１０３】
より好ましくは、蛍光体の形成に、以上に述べたインクジェット原理が適用される。例えば、赤色発光の蛍光体としては、Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ、ＹＶＯ4：Ｅｕ、Ｇｄ2Ｏ3：Ｅｕ、（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ3：Ｅｕ、ＹＢＯ3：Ｅｕなど、緑色発光の蛍光体としては、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ、ＢａＡｌ12Ｏ19：Ｍｎ、ＢａＭｇＡｌ16Ｏ26：Ｅｕ、Ｍｎなど、青色発光の蛍光体としては、ＣａＷＯ4：Ｐｂ、Ｙ2ＳｉＯ5：Ｃｅ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕなどが好適に使用できる材料であり、これらの微粒子（大きさ０．０５μｍ〜１μｍ）を、２〜２０重量％、エチルアルコール、ジエチレングリコール等の混合溶液に分散し、これを前述のようなインクジェット原理により噴射付与することにより、所望の場所に選択的に塗布できる。なお、有機ポリマからなるバインダー成分を溶媒中に混合してもよいが、塗布した後、乾燥工程で溶媒（揮発成分）を除去し、さらに焼成工程でバインダー成分を熱分解して除去することが必要である。
【０１０４】
このようなインクジェット原理を利用すると、所望の場所に選択的に、しかも非接触で蛍光体材料を塗布できるので、上記のようなガラス基板７３のみならず、放出される電子が衝突する種々の場所に蛍光体を付与できる。例えば電子放出素子そのものに蛍光体を付与することも簡単にできる。また、その領域が立体的な形状であっても、非接触で噴射付与できるので、複雑な形状であっても何ら支障なく蛍光体を形成できる。
【０１０５】
なお、上記サイズの蛍光体を使用する場合には、噴射ヘッドのノズル径は２０〜３０μｍのものを使用すればノズルの目詰まりが生じることなく良好に噴射付与できる。それよりも小さいノズル（ノズル径２〜１０μｍのもの）を使用してより微細な発光領域となる蛍光体付与を行う場合には、使用する蛍光体も１〜２０ｎｍといったナノメーターオーダーのナノ粒子蛍光体を使用すれば目詰まりすることなく良好に噴射付与できる。
【０１０６】
このようなナノ粒子蛍光体としては、例えば水とアルコールとの混合溶媒を用いたソルボサーマル法によって合成できるLaPO4:Ce、Tbナノ蛍光体、グリコサーマル法によって合成できるY3Al5O12:Ce3+（YAG:Ce3+）、ZnGa2O4:Mn2+などの酸化物ナノ蛍光体、ポリオール法によって合成できるMg-Al-O系ナノ蛍光体、エタノール溶媒の超臨界ソルボサーマル法によって合成できるZn2SiO4:Mn2+ナノ蛍光体、ZnS:Mn2+ナノクリスタルを含む逆ミセル溶液にテトラエトキシシランとアンモニア水を添加して得られるZnS:Mn2+/SiO2コア／シェル型ナノ粒子、ポリアクリル酸やメルカプトエタノールなどを修飾したZnS:Mn2+ナノ蛍光体などを使用すればよい。
【０１０７】
図１３に、電子源基板１０上の電子放出素子の寸法と配列ピッチの例を模式的に示す。図中の各矩形で示された部分は、それぞれが図３に模式的に示した電子放出素子の露出領域２００であり、そのサイズは３５μｍ×７μｍである。各電子放出素子の露出領域２００を囲む余白として図示された部分は、ポリイミド系感光性樹脂層によって形成された障壁部２０１であり、その幅は７μｍ、高さは５μｍである。換言すれば、この障壁部２０１によって各電子放出素子の露出領域２００が画成されている。障壁部２０１は、電子放出素子に直接、赤色（Ｒ、Red）、緑色（Ｇ、Green）、青色（Ｂ、Blue）に発光する蛍光体材料を付与した場合に、隣り合う蛍光体材料が相互に接触あるいは混合しないようにするためである。したがって、図１１に示したような、電子源基板に蛍光体を塗布した透明基板を対向配置するような構成の表示パネルの場合には、このような障壁部２０１はなくてもよい。ただし、かかる構成の表示パネルにおいても、電子源基板と透明基板の間を一定距離だけ離間させる場合には、その離間距離に対応した高さの障壁部を設けたほうがよい。
【０１０８】
図１３に示したような電子源基板に対応した蛍光体の配列ピッチと寸法の例を図１４に模式的に示す。図１４中の各矩形で表された部分は蛍光体領域２１０であり、３５μｍ×７μｍのサイズである。各蛍光体領域２１０は図１３に示した電子放出素子の露出領域２００と１対１に対応している。
【０１０９】
隣接した３つの蛍光体領域２１０（破線２１１で囲んだ領域１、領域２、領域３）の組は１つの絵素（ピクセル）を構成するもので、全体として略正方形となる。そして、各絵素を構成する３つの蛍光体領域２１０には、赤色（Ｒ、Red）、緑色（Ｇ、Green）、青色（Ｂ、Blue）に発光する蛍光体材料がそれぞれ付与される（図１３に示した連続した３つの電子放出素子の組が１つの絵素を表示させるために作用する）。そして、ピクセルを構成する３つの蛍光体領域の組（及び３つの電子放出素子の組）が、上下方向及び左右方向ともほぼ同じ密度でマトリックスをなすように配列できるため、高品質の画像表示が可能となる。
【０１１０】
なお、図１３と及び図１４に示した例では、電子放出素子及び蛍光体領域は縦長であったが、これを横長形状とすることも可能である。また、ピクセルを構成する３つの蛍光体領域に、赤色、緑色、青色をどのように割り当てるかは任意に選ぶことができる。
【０１１１】
図１５は、以上に説明したような単純マトリックス配置の電子源基板を用いて構成した表示パネルを、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づき駆動するための駆動系の一例を示す概略ブロック図である。図１５において、９１は表示パネル、９２は走査回路、９３は制御回路、９４はシフトレジスタ、９５はラインメモリ、９６は同期信号分離回路、９７は変調信号発生器、Ｖｘ及びＶａは直流電圧源である。
【０１１２】
表示パネル９１は端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ、端子Ｄｏｙ１〜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。このうち端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍには、表示パネル９１内の電子源基板上のＭ行Ｎ列のマトリックス配線された電子放出素子群を一行（Ｎ素子）ずつ順次駆動してゆくための走査信号が印加される。一方、端子Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎには前記走査信号により選択された一行の各電子放出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。また、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より出力される電子ビームに蛍光体を励起するのに十分なエネルギを付与するための加速電圧である。
【０１１３】
走査回路９２は、内部にＭ個のスイッチング素子（図中、Ｓ１〜Ｓｍで模式的に示す）を有し、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０Ｖ（グランドレベル）のいずれか一方を選択し、表示パネル９１の端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍと電気的に接続するものである。Ｓ１〜Ｓｍの各スイッチング素子は、制御回路９３が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに基づいて動作するものであるが、実際には例えば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実現される。なお、前記直流電圧源Ｖｘ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に設定されている。
【０１１４】
制御回路９３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働きをもつものである。この後説明する同期信号分離回路９６より送られる同期信号Ｔｓｙｎｃに基づいて、各部に対してＴｓｃａｎ、Ｔｓｆｔ及びＴｍｒｙの各制御信号を発生する。
【０１１５】
同期信号分離回路９６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映像信号成分とを分離するための回路であり、周波数分離（フィルタ）回路を用いて構成される。同期信号分離回路９６により分離された同期信号は、良く知られるように垂直同期信号と水平同期信号よりなるが、ここでは説明の便宜上Ｔｓｙｎｃ信号として図示した。一方、前記テレビ信号から分離された映像信号成分を便宜上ＤＡＴＡ信号と表すが、同信号はシフトレジスタ９４に入力される。
【０１１６】
シフトレジスタ９４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あり、制御回路９３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づいて動作する。すなわち制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジスタ９４のシフトクロックであると言い換えても良い。シリアル／パラレル変換された画像１ライン分（電子放出素子Ｎ個分の駆動データに相当する）のデータはＩｄ１〜ＩｄｎのＮ個の並列信号としてシフトレジスタ９４より出力される。
【０１１７】
ラインメモリ９５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９３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。記憶した内容は、Ｉｄ′１〜Ｉｄ′ｎとして出力され変調信号発生器９７に入力する。
【０１１８】
変調信号発生器９７は、前記画像データＩｄ１〜Ｉｄｎ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９１内の電子放出素子に印加される。
【０１１９】
前述したように、本発明に係る電子放出素子は、放出電流Ｉｅに対して以下の基本特性を有している。すなわち、前述したように電子放出には明確なしきい値電圧Ｖｔｈがあり、Ｖｔｈ以上の電圧を印加された時のみ電子放出が生じる。また、電子放出しきい値以上の電圧に対しては素子への印加電圧の変化に応じて放出電流も変化していく。なお、電子放出素子の材料や構成，製造方法を変えることにより電子放出しきい値電圧Ｖｔｈの値や印加電圧に対する放出電流の変化の度合いが変わる場合もあるが、いずれにしても以下のようなことがいえる。
【０１２０】
すなわち、電子放出素子にパルス状の電圧を印加する場合、例えば電子放出しきい値以下の電圧を印加しても電子放出は生じないが、電子放出しきい値以上の電圧を印加する場合には電子ビームが出力される。その際、第一にはパルスの波高値Ｖｍを変化させることにより出力電子ビームの強度を制御することが可能であり、第二には、パルスの幅Ｐｗを変化させることにより出力される電子ビームの電荷の総量を制御することが可能である。
【０１２１】
したがって、入力信号に応じて電子放出素子を変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅変調方式等があげられ、電圧変調方式を実施するには、変調信号発生器９７として、一定の長さの電圧パルスを発生するが、入力されるデータに応じて適宜パルスの波高値を変調するような電圧変調方式の回路を用いる。またパルス幅変調方式を実施するには、変調信号発生器９７としては、一定の波高値の電圧パルスを発生するが、入力されるデータに応じて適宜電圧パルスの幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路を用いる。
【０１２２】
シフトレジスタ９４やラインメモリ９５は、デジタル信号式のものであってもアナログ信号式のものであっても差し支えなく、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よい。デジタル信号式のものを用いる場合には、同期信号分離回路９６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化する必要があるが、これは同期信号分離回路９６の出力部にＡ／Ｄ変換器を備えれば可能である。また、これと関連してラインメモリ９５の出力信号がデジタル信号かアナログ信号かにより、変調信号発生器９７に用いられる回路が若干異なったものとなる。
【０１２３】
まずデジタル信号の場合について述べる。電圧変調方式において、変調信号発生器９７には、例えばよく知られるＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路などを付け加えればよい。またパルス幅変調方式の場合、変調信号発生器９７は、例えば高速の発振器、発振器が出力する波数を計数する計数器（カウンタ）、及び計数器の出力値とラインメモリ９５の出力値を比較する比較器（コンパレータ）を組み合わせた回路を用いることにより構成できる。必要に応じて比較器の出力するパルス幅変調された変調信号を電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅器を付け加えてもよい。
【０１２４】
次にアナログ信号の場合について述べる。電圧変調方式においては、変調信号発生器９７には、例えばよく知られるオペアンプなどを用いた増幅回路を用いればよく、必要に応じてレベルシフト回路などを付け加えてもよい。パルス幅変調方式の場合には、例えばよく知られた電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を用いればよく、必要に応じて電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅器を付け加えてもよい。
【０１２５】
以上のような構成において、表示パネル９１の各電子放出素子には、容器外端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ，Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じ、電圧を印加することにより、電子放出させるとともに、高圧端子Ｈｖを通じ、メタルバック７５あるいは透明電極（不図示）に高圧を印加して電子ビームを加速し、蛍光膜７４に衝突させ、励起・発光させることで画像を表示することができる。
【０１２６】
入力信号例は、ＮＴＳＣ方式のものに限定されるものでなく、ＰＡＬ，ＳＥＣＡＭ方式などの諸方式のものでもよい。また、走査線数の多い、例えばＭＵＳＥ方式をはじめとする高品位ＴＶ方式のテレビ信号でもよい。
【０１２７】
次に、梯子状配置の電子源基板とそれを用いた表示パネルの例について説明する。
【０１２８】
図１６は、梯子状配置の電子源基板の一例を示す模式図である。図中、１０は電子源基板であり、基板１４上に多数の電子放出素子６３が梯子状に配置されている。Ｘ方向に並列に配列された複数の電子放出素子６３（素子行と呼ぶ）の素子電極は共通配線９８（Ｄｘ１〜Ｄｘ１０）に接続されている。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印加し、電子ビームを放出させない素子行には電子放出しきい値以下の電圧を印加すればよい。なお、各素子行間の共通配線、例えばＤｘ２とＤｘ３を同一配線とするようにしても良い。
【０１２９】
図１７は、図１６の示したような梯子型配置の電子源基板を用いた表示パネルの一例を示す一部破断した概略斜視図である。図中、１００は各素子行間の共通配線を同一配線とした電子源基板、１０１はグリッド電極、１０２は電子が通過するための開口、１０３はＤｏｘ１，Ｄｏｘ２，・・・Ｄｏｘｍよりなる容器外端子、１０４はグリッド電極１０１と接続されたＧ１，Ｇ２，・・・Ｇｎからなる容器外端子である。その他、図１１または図１６と同様の機能を有する部分には同一符号を付してある。図１１に示した表示パネルとの違いは、電子源基板１００とフェースプレート７６の間にグリッド電極１０１を備えていることである。
【０１３０】
グリッド電極１０１は、電子放出素子から放出された電子ビームを変調するためのものであり、梯子型配置の素子行と直交して設けられたストライプ状の電極に、電子ビームを通過させるため各素子に対応して１個ずつ円形の開口１０２が設けられている。なお、グリッドの形状や設置位置は図１６に示したものに限定されるものではない。例えば、開口としてメッシュ状に多数の通過口を設けることもでき、グリッドを電子放出素子の周囲や近傍に設けることもできる。また、容器外端子１０３，１０４は、不図示の制御回路と電気的に接続される。
【０１３１】
この表示パネルの場合、素子行を１列ずつ順次駆動（走査）し、これに同期してグリッド電極列に画像１ライン分の変調信号を同時に印加する。これにより、各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像を１ラインずつ表示することができる。このような表示パネルは、テレビジョン受像機用の表示装置，テレビ会議システム用の表示装置、コンピュータ用の表示装置として用いることができ、さらに、電子写真方式のプリンタにおいて感光体性ドラム等に静電潜像を書き込むための手段としても用いることができる。
【０１３２】
本発明に係る表示パネル（画像表示装置）の特徴について、図１８及び図１９を用いさらに説明する。図１８は表示パネルをその表示面に垂直に切断した断面構造を示す模式的断面図であり、図１９はこの表示パネルの組立方法を説明するための模式的な断面図である。
【０１３３】
図１８において、８３は以上に説明したような電子源基板、８４はケース底板、８５はケース枠、８６はカバー部材として作用する保護基板、８７はシール部材、８８は電子源基板８３と保護基板８６との間のギャップである。
【０１３４】
このような表示パネルは例えば図１９に示すような順序で組み立てられる。まず、（ａ）に示すように、ケース底板８４とケース枠８５よりなる電子源基板収納用のケースが組み立てられる。
【０１３５】
このケースに、（ｂ）に示すように、電子放出素子が数千行×数千列〜数万行×数万列のオーダーのマトリクスに配列された電子源基板８３が収納される。
【０１３６】
次に、（ｃ）に示すように、電子源基板８３の電子放出素子配列面に近接して、カバー部材としての保護基板８６が取り付けられる。
【０１３７】
最後に、（ｄ）に示すように、シール部材８７によって、ケース内部が密封、封止される。この際に、電子源基板８３と保護基板８５の間のギャップ８８内は、良好な電子放出を長時間安定して行うために、好ましくは１×１０−１〜１×１０−８Ｔｏｒｒの真空気密状態に保たれる。より好ましくは、電子放出効率を上げるとともに電子放出素子の劣化のない安定電子放出状態を保つために、ギャップ８８内を１×１０−３〜１×１０−８Ｔｏｒｒ程度の真空度を維持するのがよい。
【０１３８】
また、ギャップ８８の距離は小さいほうが好ましく、大きくても保護基板８６の厚さ以下とすべきである。このようにする必要があるのは、ギャップ８８内部が真空状態であるため、大気圧によって保護基板８６が変形し、最悪の場合には保護基板８６大気圧によって破損することもあるためである。具体的には、保護基板８６の厚さは０．５〜１０ｍｍとされ、ギャップ８８をそれ以下とすれば、上記のような真空状態にしても保護基板８６が破損したりすることはない。なお、より好ましくは、ギャップ８８はほとんどない状態にするのがよい。すなわち、電子源基板８３と保護基板８６とを密着状態にするのもよい方法であり、かかる態様も本発明に含まれる。
【０１３９】
また、保護基板８６は一般に前述のガラス基板７３と同様に内面に蛍光体を塗布したものであり、発光した光を透過させる透光性材料からなる。その材料としては、コーニング社製パイレックスガラスなどが好適に用いられ、あるいは、耐衝撃性も考慮して日本板硝子株式会社製化学強化ガラスＦＬ３．２などが好適に用いられる。
【０１４０】
また、蛍光体材料を保護基板８６の内面に塗布するのではなく、蛍光体材料を電子源基板８３上の電子放出素子に直接付与するような構成とすることもでき、かかる構成も本発明に包含される。このように電子放出素子に蛍光体材料を直接付与する場合においても、その領域を保護し、あるいは上記のような真空気密状態を維持するために、保護基板８６は設けられ、その材料として同様なガラス材料が用いられる。
【０１４１】
なお、電子源基板８３と保護基板８６とを密着状態、あるいはそれに近い状態にするような場合においては、保護基板８６の材料として、ＰＥＴ材料のようなプラスチック基板を使用することも可能である。また密着状態またはそれに近い状態と場合に、保護基板８６のようなカバー部材ではなく、各電子放出素子及びそれに対応して付与された蛍光体材料の上から、酸化ケイ素等の透光性かつ封止性をもつ材料によって保護してもよい。あるいはエポキシ系の透光性樹脂材料の溶液、ＵＶ硬化型の樹脂材料を付与し、その後硬化させたり、樹脂シートをラミネートしたりして保護してもよい。またこれらの保護は、各電子放出素子および蛍光体材料を組み合わせたユニットごとに行ってもよい。あるいは、それらを搭載してなる電子源基板８３および蛍光体材料の全面に保護材料を付与して保護をするようにしてもよい。このような態様も本発明に含まれる。
【０１４２】
他の好ましい構成として、電子源基板８３と保護基板８６の間のギャップ８８の領域に窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを注入して密封状態とすることもでき、これにより高い電子放出効率を得られ、また、電子放出素子の劣化のない安定した電子放出を実現することができる。かかる態様も本発明に包含される。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】本発明に係る電子源基板上の平面型表面伝導型電子放出素子の構成を説明するための模式的な平面図及び断面図である。
【図２】図１に示す平面型表面伝導型電子放出素子の製造方法を説明するための模式な断面図である。
【図３】Ｓｐ３結合性窒化ホウ素膜体の生成方法を説明するための模式図である。
【図４】電子放出素子の導電性薄膜を１滴の液滴で形成する例を説明するための模式図である。
【図５】本発明に係る電子源基板の製造に適用可能な製造装置の一例を示す概略斜視図である。
【図６】本発明に係る電子源基板の製造に適用可能な製造装置の他の例を説明するための模式的構成図である。
【図７】図６中の吐出ヘッドユニットの要部概略構成図である。
【図８】本発明に係る電子放出素子の導電性薄膜の形成に使用される噴射ヘッドの一例を説明するための斜視図及び分解斜視図である。
【図９】通電フォーミング処理のための電圧波形の例を示す図である波形図である。
【図１０】単純マトリックス配置型の電子源基板の一例を示す模式図である。
【図１１】単純マトリックス配置型の電子源基板を用いた表示パネルの一例を説明するための一部破断概略斜視図である。
【図１２】表示パネルに用いられる蛍光膜の構成例を示す模式図である。
【図１３】本発明に係る電子源基板上の電子放出素子の配列ピッチ及びサイズの例を示す模式図である。
【図１４】図１３に対応した蛍光体の配列ピッチ及びサイズの例を示す模式図である。
【図１５】図１１に示した表示パネルの駆動系の一例を示すブロック図である。
【図１６】梯子状配置型の電子源基板の一例を示す模式図である。
【図１７】梯子状配置型の電子源基板を用いた表示パネルの一例を説明するための一部破断概略斜視図である。
【図１８】本発明に係る表示パネルの構成を説明するための模式的断面図である。
【図１９】図１８に示した表示パネルの組立方法を説明する模式的断面図である。
【図２０】従来の電子放出素子の一例を示す模式的平面図である。
【符号の説明】
【０１４４】
１ 基板
２，３ 素子電極
４ 導電性薄膜
５ 電子放出部
１０ 電子源基板
１１ 吐出ヘッドユニット
１２ キャリッジ
１３ 基板保持台
１４ 基板
１５ 溶液供給チューブ
１６ 信号供給ケーブル
１７ 噴射ヘッドコントロールボックス
１８ Ｘ方向スキャンモータ
１９ Ｙ方向スキャンモータ
２０ コンピュータ
２１ コントロールボックス
２２（２２Ｘ１，２２Ｙ１，２２Ｘ２，２２Ｙ２） 基板位置決め／保持手段
３０ 吐出ヘッドユニット
３１ ヘッドアライメント制御機構
３２ 検出光学系
３３ 噴射ヘッド
３４ ヘッドアライメント微動機構
３５ 制御コンピュータ
３６ 画像識別機構
３７ ＸＹ方向走査機構
３８ 位置検出機構
３９ 位置補正制御機構
４０ ヘッド駆動・制御機構
４１ 光軸
４２ 液滴
４３ 液滴着弾位置
４４ 噴射した液滴によるドットパターン
４５ 反応容器（反応炉）
４６ ガス導入口
４７ ガス流出口
４８ 光学窓
４９ プラズマトーチ
５０ 噴射ヘッド
５１ 発熱体基板
５２ 蓋基板
５３ シリコン基板
５４ 個別電極
５５ 共通電極
５６ 発熱体
５７ 溶液流入口
５８ ノズル
５９ 溝部
６０ 凹部領域
６１ Ｘ方向配線
６２ Ｙ方向配線
６３ 表面伝導型電子放出素子
６４ 結線
７１ リアプレート
７２ 支持枠
７３ ガラス基板
７４ 蛍光膜
７５ メタルバック
７６ フェースプレート
７８ 外囲器
８１ 黒色導電材
８２ 蛍光体
９１ 表示パネル
９２ 走査回路
９３ 制御回路
９４ シフトレジスタ
９５ ラインメモリ
９６ 同期信号分離回路
９７ 変調信号発生器
９８ 共通配線
１００ 電子源基板
１０１ グリッド電極
１０２ 開口
１０３，１０４ 容器外端子
Ｖｘ，Ｖａ 直流電圧源
８３ 電子源基板
８４ ケース底板
８５ ケース枠
８６ 保護基板（カバー部材）
８７ シール部材
８８ ギャップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された導電性薄膜と、該導電性薄膜に通電して該薄膜から電子放出を行わせるための電極と、
前記導電性薄膜から放出される電子により発光させられる蛍光体とを有し、
前記導電性記薄膜は、Ｓｐ３結合性窒化ホウ素の微粒子膜、もしくは、表面に微小突起形状を有するＳｐ３結合性窒化ホウ素の薄膜からなることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記導電性薄膜から放出される電子により発光させられる前記蛍光体の領域にカバー部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記導電性薄膜から放出される電子により発光させられる前記蛍光体の領域に不活性ガスを配したことを特徴とする請求項１又は２記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記導電性薄膜から放出される電子により発光させられる前記蛍光体の領域を真空気密状態にしたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像表示装置。
【請求項１】
基板上に形成された導電性薄膜と、該導電性薄膜に通電して該薄膜から電子放出を行わせるための電極と、
前記導電性薄膜から放出される電子により発光させられる蛍光体とを有し、
前記導電性記薄膜は、Ｓｐ３結合性窒化ホウ素の微粒子膜、もしくは、表面に微小突起形状を有するＳｐ３結合性窒化ホウ素の薄膜からなることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記導電性薄膜から放出される電子により発光させられる前記蛍光体の領域にカバー部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記導電性薄膜から放出される電子により発光させられる前記蛍光体の領域に不活性ガスを配したことを特徴とする請求項１又は２記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記導電性薄膜から放出される電子により発光させられる前記蛍光体の領域を真空気密状態にしたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００７−２４２４６７（Ｐ２００７−２４２４６７Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６４４４４（Ｐ２００６−６４４４４）
【出願日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．バブルジェット
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．バブルジェット
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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