(57)【要約】【課題】電圧印加装置及び電子源の製造装置の小型化と操作性の簡易化、電子源製造スピードと量産性の向上、及び電圧印加手段（プローブ）の導通性能の向上を図り、電子放出特性の優れる電子源の製造の提供と画像品位の優れた画像形成装置を提供する。【解決手段】電子源の製造装置で用いる電圧印加装置は、導電体とこれに接続された電極配線１１１とが形成されている基板１１０への電圧印加を可能にするプローブユニット７１２を備える。プローブユニット７１２は、基板１１０上の電極配線１１１に接触して導電体に電圧印加を行うためのプローブ３００と、これを保持するプローブホルダ７１１とを有する。プローブ３００は、線材を編んだメッシュ状シートに導電性材料を付着してなり、その導電性材料の表面が微細な突起形状、表面に近づくにつれて断面の面積が小さくなる形状、又は平坦な形状に形成される。【選択図】　図９
2004146152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた導電体に接続され、該基板上に形成されている電極配線への電圧印加を可能にする電圧印加手段を有する電圧印加装置において、
前記電圧印加手段は、線材を編んで構成されたメッシュ状シートと、このメッシュ状シートを成す該線材の表面を覆って付着された導電性材料とを有し、該基板と該メッシュ状シートとの間で該導電性材料の表面を該電極配線に接触させた状態で該導電性材料を介して該電極配線への電圧印加を行うことを特徴とする電圧印加装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面伝導型電子放出素子を用いた電子源の製造装置等に適している電圧印加手段（プローブ）を有する電圧印加装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子源を構成する電子放出素子は、熱電子放出素子と冷陰極電子放出素子の２種類のものに大別され、このうちの冷陰極電子放出素子には、電界放出型、金属／絶縁層／金属型や、表面伝導型等の各型の電子放出素子が知られている。
【０００３】
表面伝導型電子放出素子は、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面伝導型電子放出素子の基本的な構成及び製造方法などの技術は、例えば特許文献１、２などに開示されている。
【０００４】
上記の表面伝導型電子放出素子は、基板上に、対向する一対の素子電極と、該一対の素子電極に接続されその一部に電子放出部を有する導電性膜とを有してなることを特徴とするものである。このうち、導電性膜には、その一部に、亀裂が形成され、この亀裂の端部には、炭素または炭素化合物の少なくとも一方を主成分とする堆積膜が形成されている。
【０００５】
このような表面伝導型電子放出素子を基板上に複数個配置し、各電子放出素子を配線で結ぶことにより、複数個の表面伝導型電子放出素子を備える電子源を作成することができる。また、この電子源と蛍光体とを組み合わせることにより、画像形成装置の表示パネルを形成することができる。
【０００６】
上記表面伝導型電子放出素子を備えた電子源、及びその電子源を蛍光体と組み合わせた構造をもつ画像形成装置のパネルの製造方法については、従来、次の２つのものが知られている。
【０００７】
即ち、第１の製造方法としては、まず、基板上に、導電性膜及び該導電性膜に接続された一対の素子電極からなる複数の素子と、該複数の素子を接続した配線とが形成された電子源基板を作成する。次に、作成した電子源基板全体を真空チャンバ内に設置する。次に、真空チャンバ内を排気した後、外部端子を通じて上記各素子に電圧を印加し各素子の導電性膜に亀裂を形成する。更に、該真空チャンバ内に有機物質を含む気体を導入し、有機物質の存在する雰囲気下で前記各素子に再び外部端子を通じて電圧を印加し、該亀裂近傍に炭素あるいは炭素化合物を堆積させる。
【０００８】
一方、第２の製造方法としては、まず、基板上に、導電性膜及び該導電性膜に接続された一対の素子電極からなる複数の素子と、該複数の素子を接続した配線とが形成された電子源基板を作成する。次に、作成した電子源基板と蛍光体が配置された基板とを支持枠を挟んで接合して画像形成装置のパネルを作成する。その後、該パネル内をパネルの排気管を通じて排気し、パネルの外部端子を通じて上記各素子に電圧を印加し各素子の導電性膜に亀裂を形成する。更に、該パネル内に該排気管を通じて有機物質を含む気体を導入し、有機物質の存在する雰囲気下で前記各素子に再び外部端子を通じて電圧を印加し、該亀裂近傍に炭素あるいは炭素化合物を堆積させる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−２３５２５５号公報
【特許文献２】
特開平８−１７１８４９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来例の電子源を製造する第１の製造方法では、とりわけ、電子源基板が大きくなるに従い、より大型の真空チャンバ及び高真空対応の排気装置が必要になり、従って電子源基板上の各素子に電圧を印加することにより、導電性膜に亀裂を形成したり、該亀裂近傍に炭素又は炭素化合物を堆積させたりする電圧印加手段（プローブ）を備えた電圧印加装置や、その電圧印加装置を用いた電子源の製造装置自体の大型化を招き、操作も複雑になるといった不都合があった。
【００１１】
また、上述した従来例の電子源と蛍光体を組み合わせた構造の画像形成装置のパネルを製造する第２の製造方法では、画像形成装置のパネル内空間からの排気及び該パネル内空間への有機物質を含む気体の導入に長時間を要し、従って製造スピードが遅く量産性が悪くなるといった不都合があった。
【００１２】
本発明は、このような従来の事情を背景になされたもので、電圧印加プローブの導通性能を向上させ、小型化と操作性の簡易化が可能な電圧印加装置及び電子源の製造装置を提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、製造スピードが向上し量産性に適した電子源の製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
さらに、本発明は、電子放出特性の優れた電子源を製造し得る電子源の製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、基板上に設けられた導電体に接続され、該基板上に形成されている電極配線への電圧印加を可能にする電圧印加手段を有する電圧印加装置において、前記電圧印加手段は、線材を編んだメッシュ状シートに導電性材料を付着してなることを特徴とし、該電極配線に電圧を印加し、該電極配線に接続して設けられた電子源に処理を施したり、電極配線や該電子源の断線、短絡、及び抵抗値を測定する手段等に適用できる。
【００１６】
また、本発明に係る前記導電性材料の表面は、微細な突起形状であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明に係る前記導電性材料の表面は、表面に近づくにつれて、断面の面積が小さくなる先端の形状であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明に係る前記導電性材料の表面は、平坦な形状であることが好ましい。
【００１９】
また、本発明に係る前記メッシュ状シートは、化学繊維、金属繊維、天然繊維、無機繊維を編んだものが好ましい。
【００２０】
また、本発明に係る前記導電性材料は、電気鍍金法、無電解鍍金法、真空蒸着法、電解鍍金法を使用して付着しても良い。
【００２１】
また、本発明に係る電子源の製造装置は、導電体が形成された基板を支持する支持体と、気体の導入口及び気体の排気口を有し、前記基板面の一部の領域を覆う容器と、前記気体の導入口に接続され、前記容器内に気体を導入する手段と、前記気体の排気口に接続され、前記容器内を排気する手段と、前記導電体に電圧を印加する手段と、を備えることを特徴としてもよい。
【００２２】
また、本発明に係る電子源の製造装置は、上記電子源の製造装置において、前記電圧印加手段が、線材を編んだメッシュ状シートに導電性材料を付着してなる構造を備えていても良い。
【００２３】
また、本発明に係る電子源の製造装置は、上記の電子源の製造装置において、前記導電性材料の表面が、微細な突起形状である構造を備えていても良い。
【００２４】
また、本発明に係る電子源の製造装置は、上記の電子源の製造装置において、前記導電性材料の表面が、表面に近づくにつれて、断面の面積が小さくなる先端の形状である構造を備えていても良い。
【００２５】
また、本発明に係る電子源の製造装置は、上記の電子源の製造装置において、前記導電性材料の表面が、平坦な形状である構造を備えていても良い。
【００２６】
また、本発明に係る電子源の製造装置は、上記の電子源の製造装置において、前記メッシュ状シートが、化学繊維、金属繊維、天然繊維、無機繊維を編んだ構造を備えていても良い。
【００２７】
また、本発明に係る電子源の製造装置は、上記の電子源の製造装置において、前記導電性材料は、電気鍍金法、無電解鍍金法、真空蒸着法、電解鍍金法を使用して付着させた構造を備えていても良い。
【００２８】
本発明について以下に更に詳述する。
【００２９】
本発明に係る電子源の製造装置は、具体的には、予め導電体が形成された基板を支持するための支持体と、該支持体にて支持された該基板上を覆う容器とを具備する。ここで、該容器は、該基板表面の一部の領域を覆うものであり、これにより該基板上の導電体に接続され該基板上に形成されている配線の一部分が該容器外に露出された状態で該基板上に気密な空間を形成し得る。
【００３０】
また、該容器には、気体の導入口と気体の排気口が設けられており、これら導入口及び排気口にはそれぞれ該容器内に気体を導入するための手段及び該容器内の気体を排出するための手段が接続されている。これにより該容器内を所望の雰囲気に設定することができる。
【００３１】
また、前記導電体が予め形成された基板とは、電気的処理を施すことで該導電体に電子放出部を形成し電子源となす基板である。よって、本発明に係る製造装置は、更に、電気的処理を施すための手段、例えば、該導電体に電圧を印加する手段を具備してもよい。
【００３２】
以上の製造装置にあっては、上述のいずれかの電圧印加装置を備えることによって、小型化が達成され、上記電気的処理における電源との電気的接続などの操作性の簡易化が達成されるほか、上記容器の大きさや形状などの設計の自由度が増し、容器内への気体の導入、容器外への気体の排出を短時間で行うことが可能となる。
【００３３】
また、本発明に係る電子源の製造方法は、まず、導電体と該導電体に接続された配線とが予め形成された基板を支持体上に配置し、前記配線の一部分を除き前記基板上の導電体を容器で覆う。これにより、該基板上に形成されている配線の一部分が該容器外に露出された状態で、前記導電体は、該基板上に形成された気密な空間内に配置されることとなる。
【００３４】
次に、前記容器内を所望の雰囲気とし、前記容器外に露出された一部分の配線を通じて前記導電体に電気的処理、例えば、前記導電体への電圧の印加がなされる。ここで、前記所望の雰囲気とは、例えば、減圧された雰囲気、あるいは、特定の気体が存在する雰囲気である。
【００３５】
また、前記電気的処理は、前記導電体に電子放出部を形成し電子源となす処理である。また、上記電気的処理は、異なる雰囲気下にて複数回なされる場合もある。例えば、前記配線の一部分を除き前記基板上の導電体を容器で覆い、まず、前記容器内を第１の雰囲気として上記電気的処理を行う工程と、次に、前記容器内を第２の雰囲気として上記電気的処理を行う工程とがなされ、以上により前記導電体に良好な電子放出部が形成され電子源が製造される。
【００３６】
ここで、上記第１及び第２の雰囲気は、好ましくは、後述する通り、第１の雰囲気が減圧された雰囲気であり、第２の雰囲気が炭素化合物などの特定の気体が存在する雰囲気である。
【００３７】
以上の製造方法にあっては、上述のような電圧印加装置を備える電子源の製造装置を用いることにより、上記電気的処理における電源との電気的接続などは容易に行うことが可能となる。また、上記容器の大きさや形状などの設計の自由度が増すので容器内への気体の導入、容器外への気体の排出を短時間で行うことができ、製造スピードが向上する他、製造される電子源の電子放出特性の再現性、とりわけ複数の電子放出部を有する電子源における電子放出特性の均一性が向上する。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３９】
図１及び図２は、本発明の第１の実施形態に係る電子源の製造装置を説明するもので、図１は、電子源の製造装置の断面図と配管等の接続図、図２は、その製造装置を用いて製造される電子源の電子源基板の周辺部分を詳細に示す斜視図である。
【００４０】
図１及び図２において、製造される表面伝導型電子放出素子を用いた電子源を構成する要素として、６は表面伝導型電子放出素子となる導電体、７はＸ方向配線、８はＹ方向配線、１０は電子源基板をそれぞれ示す。
【００４１】
また、この電子源の製造装置を構成する要素として、１１は電子源基板１０を支持する支持体、１２は真空容器、１５は真空容器１２内への気体の導入口、１６は排気口、１８は支持体１１と真空容器１２との間に配置されるシール部材、１９は真空容器１２内に配置される拡散板、２０は支持体１１内に設けられるヒータ、３３は拡散板１９の開口部、４１は熱伝導部材をそれぞれ示す。
【００４２】
また、２１は容器に入っている水素または有機物質ガス、２２は容器に入っているキャリアガス、２３は水分除去フィルタ、２４はガス流量制御装置、２５ａ〜２５ｆはバルブ、２６は真空ポンプ、２７は真空計、２８は配管をそれぞれ示す。
【００４３】
さらに、３０は電子源基板１０の取り出し配線、３２（３２ａ、３２ｂ）は電源及び電流制御系からなる駆動ドライバ、３１（３１ａ、３１ｂ）は電子源基板１０の取り出し配線３０と駆動ドライバ３２とを接続するための配線、４６は昇降軸、４７は支持体１１を昇降させる昇降駆動ユニット、４８は昇降駆動ユニット４７による支持体１１の昇降を制御する昇降制御装置をそれぞれ示す。
【００４４】
このうち、支持体１１は、電子源基板１０を所定位置で保持して固定するもので、真空チャッキング機構、静電チャッキング機構、若しくは固定冶具などにより、機械的に電子源基板１０を固定する機構を有する。この支持体１１には、その内部にヒータ２０が設けられる。このヒータ２０により、必要に応じて熱伝導部材４１を介して電子源基板１０が加熱される。
【００４５】
熱伝導部材４１は、支持体１１上に設置され、電子源基板１０を保持して固定する機構の障害にならないように、支持体１１と電子源基板１０の間で挟持されるか、あるいは、支持体１１に埋め込まれるように設置されていてもよい。
【００４６】
この熱伝導部材４１は、電子源基板１０の反り、うねりを吸収し、電子源基板１０への電気的処理工程における発熱を、確実に支持体１１へ伝え、放熱することができ、電子源基板１０のクラックや、破損の発生を防ぐことができ、歩留まりの向上に寄与できる。
【００４７】
また、熱伝導部材４１は、シリコングリスや、シリコンオイル、ジェル状物質等の粘性液状物質を使用して形成することができる。粘性液状物質である熱伝導部材４１が支持体１１上を移動する弊害がある場合は、支持体１１は、粘性液状物質が所定の位置及び領域、すなわち、少なくとも電子源基板１０の導電体６を形成する領域下で滞留するように、その領域に合わせて、滞留機構を設置してあってもよい。これは、例えば、Ｏリングや、あるいは、耐熱性の袋に粘性液状物質を入れ、密閉した熱伝導部材とした構成とすることができる。とくにＯリングなどを設置して粘性液状物質を滞留させる場合、熱伝導部材４１は、電子源基板１０と支持体１１との間に空気層ができて正しく接しないのを回避するため、空気抜けの通孔や、電子源基板１０の設置後に粘性液状物質を電子源基板１０と支持体１１の間に注入する方法を採用して構成することができる。
【００４８】
熱伝導部材４１は、弾性部材であってもよい。弾性部材は、その材料として、テフロン（登録商標）樹脂などの合成樹脂材料、シリコンゴム等のゴム材料、アルミナなどのセラミック材料、銅やアルミニウムの金属材料等を使用して構成することができる。これらは、シート状、あるいは、分割されたシート状で使用されていてもよい。あるいは、円柱状、角柱状等の柱状、電子源基板１０の配線に合わせたＸ方向、あるいは、Ｙ方向に伸びた線状、円錐状などの突起状、球体や、ラグビーボール状（楕円球状体）などの球状体、あるいは、球状体表面に突起が形成されている形状の球状体などが支持体１１上に設置されていてもよい。
【００４９】
上記電子源の製造装置では、電気的処理工程における発熱を素早く、確実に放熱することにより、温度分布による導入ガスの濃度分布の低減、基板熱分布が影響する電子放出素子の不均一性の低減に寄与することができ、均一性に優れた電子源の製造が可能となる。
【００５０】
真空容器１２は、ガラスやステンレス鋼製の容器であり、容器からの放出ガスの少ない材料からなるものが好ましい。真空容器１２は、電子源基板１０に対し位置決めして配置され、電子源基板１０の取り出し配線部を除き、導電体６が形成された領域を覆い、かつ、少なくとも、１．３３×１０−１Ｐａ（１×１０−３Ｔｏｒｒ）から大気圧までの圧力範囲に耐えられる構造のものである。
【００５１】
シール部材１８は、電子源基板１０と真空容器１２との気密性を保持するためのものであり、Ｏリングやゴム性シートなどが用いられる。
【００５２】
有機物質ガス２１には、後述する電子放出素子の活性化に用いられる有機物質、または、有機物質を窒素、ヘリウム、アルゴンなどで希釈した混合気体が用いられる。また、後述するフォーミングの通電処理を行う際には、導電性膜への亀裂形成を促進するための気体、例えば、還元性を有する水素ガス等を真空容器１２内に導入することも可能である。このように他の工程で気体を導入する際には、その気体導入系は、導入配管、バルブ２５ｅを用いて、真空容器１２を配管２８に接続すれば、使用することができる。
【００５３】
上記電子放出素子の活性化に用いられる有機物質としては、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などを挙げることができる。より具体的には、メタン、エタン、プロパンなどのＣｎＨ２ｎ＋２で表される飽和炭化水素、エチレン、プロピレンなどの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、エタノール、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、アセトニトリル等が使用できる。
【００５４】
有機物質ガス２１には、常温で気体の有機物質の場合、その有機物質をそのまま使用することができ、常温で液体又は固体の有機物質の場合は、その有機物質を容器内で蒸発または昇華させるか、或いはこれを希釈ガスと混合させるか等の方法により使用することができる。
【００５５】
キャリアガス２２には、窒素またはアルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスが用いられる。
【００５６】
有機物質ガス２１と、キャリアガス２２とは、一定の割合で混合されて、真空容器１２内に導入される。両者の流量及び混合比は、ガス流量制御装置２４によって制御される。ガス流量制御装置２４は、マスフローコントローラ及び電磁弁等から構成される。これらの混合ガスは、必要に応じて配管２８の周囲に設けられた図示しないヒータによって適当な温度に加熱された後、導入口１５より、真空容器１２内に導入される。混合ガスの加熱温度は、電子源基板１０の温度と同等にすることが好ましい。
【００５７】
なお、配管２８の分岐管の途中に、水分除去フィルタ２３を設けて、導入ガス中の水分を除去することがより好ましい。水分除去フィルタ２３は、シリカゲル、モレキュラーシーブ、水酸化マグネシウム等の吸湿材を用いて構成することができる。
【００５８】
真空容器１２に導入された混合ガスは、排気口１６を通じて、真空ポンプ２６にて一定の排気速度で排気され、これにより真空容器１２内の混合ガスの圧力が一定に保持される。本実施形態で用いられる真空ポンプ２６は、ドライポンプ、ダイヤフラムポンプ、スクロールポンプ等、低真空用ポンプであり、オイルフリーポンプが好ましく用いられる。
【００５９】
上記混合気体の圧力は、活性化に用いる有機物質の種類にもよるが、本実施形態では、活性化工程の時間の短縮や均一性の向上の点で、混合気体を構成する気体分子の平均自由行程λが真空容器１２の内側のサイズに比べて十分小さくなる程度の圧力以上であることが好ましい。この圧力は、いわゆる粘性流領域であり、数百Ｐａ（数Ｔｏｒｒ）から大気圧までの範囲の圧力である。
【００６０】
また、真空容器１２の気体導入口１５と電子源基板１０との間に拡散板１９を設けると、混合気体の流れが制御され、電子源基板１０の全面に均一に有機物質が供給されるため、電子放出素子の均一性が向上し、好ましい。
【００６１】
電子源基板１０の取り出し配線３０は、真空容器１２の外部にあり、ＴＡＢ配線や後述の図９に示すプローブユニット７１２などを用いて配線３１と接続し、駆動ドライバ３２に接続する。
【００６２】
従って、第１の実施形態によれば、後述する実施形態及び実施例においても同様であるが、真空容器１２は、電子源基板１０上の導電体６のみを覆えばよいため、装置の小型化が可能である。また、電子源基板１０の配線部が真空容器１２外に有るため、電子源基板１０と電気的処理を行うための電源装置（駆動ドライバ３２）との電気的接続は容易に行うことができる。
【００６３】
以上説明したように、第１の実施形態に係る製造装置によれば、真空容器１２内に有機物質を含む混合ガスを流した状態で、駆動ドライバ３２を用い、配線３１を通じて基板１０上の各電子放出素子となる導電体６にパルス電圧を印加することにより、電子放出素子６の活性化を行うことができる。
【００６４】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る電子源の製造装置を示す概略断面図と配管等の接続図を示す。第２の実施形態に係る電子源の製造装置は、上述した第１の実施形態と比べ、粘性液状物質が所定の領域で滞留するように、Ｏリングと、粘性液状物質導入口に連通する導入管４５とを備えた点が相違し、その他の構成要素は共通であるためその説明を省略する。この場合、粘性液状物質は、支持体１１及び電子源基板１０間で挟持し、かつ温度制御を行いながら循環させる機構が付与されれば、それらはヒータ２０に替わり、電子源基板１０の加熱手段、あるいは、冷却手段となる。また、目的温度に対する温度調節が行える、例えば、循環型温度調節装置と液状媒体などからなる機構を付与することができる。
【００６５】
次に、上記第１及び第２の実施形態に係る電子源の製造装置を用いた製造方法の具体例を詳述する。
【００６６】
図４は、上記製造装置で得られる電子源と、蛍光体等の画像形成部材とを組み合わせた構造の画像形成装置の概略図を示す。図４において、画像形成装置６８を構成する要素として、６は電子放出素子、６１は電子源基板１０を固定したリヤプレート、６２は支持枠、６６はガラス基板６３、メタルバック６４及び蛍光体６５からなるフェースプレート、６７は高圧端子をそれぞれ示す。
【００６７】
上記構成の画像形成装置６８によれば、各電子放出素子６に、Ｘ方向の容器外端子Ｄｘ１、Ｄｘ２、…、Ｄｘｍ、及びＹ方向の容器外端子Ｄｙ１、Ｄｙ２、…、Ｄｙｎを通じて、走査信号及び変調信号を図示しない信号発生手段によりそれぞれ印加することによって、電子を放出させ、高圧端子６７を通じて、メタルバック６４、あるいは、図示しない透明電極に５ｋＶの高圧を印加し、電子ビームを加速し、蛍光体６５に衝突させて励起し、発光させることで画像を表示することができる。
【００６８】
なお、電子源基板１０自体がリヤプレートを兼ねて、１枚基板で構成される場合もある。また、走査信号配線は、例えば、容器外端子Ｄｘ１等に近い電子放出素子６と遠い電子放出素子６との間で印加電圧降下の影響の無い素子数であれば、図８で示すような、片側走査配線で構わないが、素子数が多く、電圧降下の影響がある場合には、配線幅を広くするか、配線厚を厚くするか、あるいは、両側から電圧を印加する手法等を採ることができる。
【００６９】
以上説明した電子源の製造装置を構成する要素の内、本発明の特徴部分は、特に電圧印加手段（プローブ）に関する。特に、本実施形態では、基板１０上に形成されている配線に対して、プローブ先端が電極配線に接触しなくなる場合が生じるという課題を解決し、その導通性能を向上させるため、電圧印加手段が、線材を編んだメッシュ状シートに導電性材料を付着してなる構造をもつように構成したことを特徴とする。
【００７０】
例えば、導電性材料は、電気鍍金法、無電解鍍金法、真空蒸着法、電解鍍金法を使用して付着させた構造であり、その導電性材料の表面は、微細な突起形状、又は表面に近づくにつれて断面の面積が小さくなる先端の形状、或いは平坦な形状を有する。また、メッシュ状シートは、化学繊維、金属繊維、天然繊維、無機繊維を編んだ構造を有する。
【００７１】
以下、本発明の実施例１〜３を説明する。ただし、本発明は、これらの実施例によって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］
実施例１は、基板上に設けられた電極配線の導電体に電圧を印加せしめる電圧印加手段、及び電圧印加装置の例と、断線や、短絡、抵抗値を測定する例を説明するものである。
【００７２】
図９は、実施例１に係る電圧印加装置を説明するもので、図１０（ａ）は、測定対象である基板を示す図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の断面図である。図１１は、線材を編んだメッシュ状シートに導電性材料を付着してなる電圧印加手段（プローブ）を説明するための断面図である。
【００７３】
図９、図１０、及び図１１において、３００は線材を編んだメッシュ状シートに導電性材料を付着してなる電圧印加手段（プローブ）、３０２はナイロン繊維を編んだメッシュシート、３０１は下地にＮｉを施し、Ａｕを無電解鍍金にて付着させた導電性材料、３０３はその導電性材料３０１の表面をそれぞれ示す。導電性材料３０１の表面３０３は、図１１に示すように、ブラスト加工により、微細な突起形状に形成されている。
【００７４】
また、１１０は基板、１１１は基板１１０上に配置された電極配線、７１２はプローブユニットであって、プローブ３００を保持するためのプローブホルダ７１１及びプローブ３００とで構成され、電極配線１１１と接触して電圧を印加せしめる。
【００７５】
また、１２０はプローブユニット７１２を位置決め制御するためのモータステージであり、１２１はモータステージ１２０の制御を行うステージ制御装置、１２２はモータステージ１２０とステージ制御装置１２１とを接続するケーブル、１２５は基板１１０を支持する支持体、１２６は電源及び電流制御系を備えていて、断線や、短絡、抵抗値を測定するためのドライバ、１２７はプローブユニット７１２とドライバ１２６とを接続するケーブルである。
【００７６】
ここで、基板１１０は、ソーダライムガラス製であって、表面に電極配線１１１を、真空蒸着法によってＣｒ下地にＡＬを施し作成した。この場合、図１０（ｂ）に示すように、電極配線１１１のＡＬ表面は、平滑に形成されている。
【００７７】
作成した基板１１０は、図９に示す電圧印加装置の支持体１２５上に固定した。そして、モータステージ１２０及びステージ制御装置１２１を用いて、基板１１０に対してプローブユニット７１２の位置決めを行った。
【００７８】
次に、基板１００上における表面が平滑に形成された電極配線１１１に対し、プローブ３００の表面に施された微細な突起形状３０３を接触させ、その状態でケーブル１２７を介しドライバ１２６を用いて電圧を印加し、これにより、断線や、短絡、抵抗値を測定した。
【００７９】
その結果、本実施例１によれば、プローブ３００の先端が電極配線１１１に接触しなくなる場合がなく、また、接触抵抗のばらつきが少なく、導通性能が安定し、良好な電圧印加が実現されることを確認できた。これに加えて、断線や、短絡、及び抵抗値の良好な測定が実現されることも確認できた。
［実施例２］
実施例２は、静電チャックを使わない場合の電子源の製造装置を用いて、表面伝導型電子放出素子（図５及び図６参照）を複数備える電子源（図４及び図７参照）を製造する例を説明するものである。尚、図４〜図７において、６は電子放出素子、１０は電子源基板、２及び３は素子電極、４は導電性膜、２９は炭素膜、５は炭素膜２９の間隙即ち電子放出部であり、Ｇは導電性膜４の間隙であり、３０は取り出し配線である。
【００８０】
図１２、図１３、及び図１４は、実施例２に係る電子源の製造装置を説明するものである。図１２は、全体を示す断面図、図１３は、電子源基板１０上に形成された配線のみを示す図で、図１３（ａ）がその上面図、図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）がその断面図、図１４は、本実施例２で用いる、線材を編んだメッシュ状シートに導電性材料を付着してなる電圧印加手段（プローブ）を説明するための断面図をそれぞれ示す。
【００８１】
図１２、図１３、及び図１４において、４００は線材を編んだメッシュ状シートに導電性材料を付着してなる電圧印加手段（プローブ）、４０２はポリイミド繊維を編んだメッシュシート、４０１は下地にＣｕを施し、Ａｕを電気鍍金法にて付着させた導電性材料、４０３はその導電性材料４０１の表面をそれぞれ示す。ここで、導電性材料４０２の表面４０３は、図１４に示すように、研削加工により、微細な平坦な形状に形成されている。
【００８２】
また、１０は電子源基板、１１は支持体、１２は真空容器、１５は気体の導入口、１６は排気口、１８はシール部材、１９は拡散板、２０はヒータ、２１は容器に入っている水素または有機物質ガス、２２は容器に入っているキャリアガス、２３は水分除去フィルタ、２４はガス流量制御装置、２５ａ〜２５ｆはバルブ、２６は真空ポンプ、２７は真空計、２８は配管、３０は取り出し配線、３２（３２ａ，３２ｂ）は電源及び電流制御系からなる駆動ドライバ、３３は拡散板１９の開口部、４１は熱伝導部材、７１４はプローブユニットであって、プローブ４００とこれを保持するためのプローブホルダ７１３とで構成され、電子源基板１０の取り出し配線３０と接触して電圧を印加せしめる。
【００８３】
また、３１（３１ａ、３１ｂ）はプローブユニット７１４（７１４ａ、７１４ｂ）と駆動ドライバ３２（３２ａ、３２ｂ）とを接続するためのケーブルである。
【００８４】
さらに、１０４（１０４ａ、１０４ｂ）は電子源基板１０の取り出し配線３０と接触して電圧を印加するプローブユニット７１４を保持し、プローブユニット７１２を位置決め制御するためのモータステージであり、１０２（１０２ａ、１０２ｂ）はモータステージ１０４の制御を行うステージ制御装置、１０１（１０１ａ、１０１ｂ）はモータステージ１０４とステージ制御装置１０２とを接続するケーブルである。
【００８５】
ここで、基板１０はソーダライムガラス製であって、図５〜図８に示す素子電極２及び３は、ガラス基板１０上にオフセット印刷法によりＰｔペーストを印刷し、加熱焼成して形成した。また、図７及び図８に示されるＸ方向配線７（２４０本）及びＹ方向配線８（７２０本）は、スクリーン印刷法により、Ａｇペーストを印刷し、加熱焼成することにより形成し、Ｘ方向配線７とＹ方向配線８の交差部の絶縁層９は、スクリーン印刷法により、絶縁性ペーストを印刷し、加熱焼成して形成した。
【００８６】
この場合、電子源基板１０の取り出し配線３０のＡｇペーストの表面は、図１３（ｂ）及び（ｃ）の断面図に示す様な半円形に形成されている。
【００８７】
次に、酸化パラジウムからなる図８に示す導電性膜４は、素子電極２，３間にバブルジェット（登録商標）方式の噴射装置を用いて、パラジウム錯体溶液を滴下し、加熱して形成した。以上のようにして、一対の素子電極２、３及び導電性膜４からなる複数の導電体６がＸ方向配線７及びＹ方向配線８にてマトリクス配線された電子源基板１０を作成した。
【００８８】
作成した電子源基板１０は、図２に示す電子源の製造装置の支持体１１上に固定した。支持体１１と電子源基板１０との間には、熱伝導部材４１が挟持される。
【００８９】
次に、シリコーンゴム製のシール部材１８を介してステンレス鋼製の真空容器１２を、取り出し配線３０が該真空容器１２の外に出るようにして、図２に示すように、電子源基板１０上に設置した。
【００９０】
排気口１６側のバルブ２５ｆを開け、真空容器１２内を真空ポンプ２６（ここではスクロールポンプ）で１．３３×１０−１Ｐａ（１×１０−３Ｔｏｒｒ）程度に排気した後、排気装置の配管や、電子源基板１０に付着していると考えられる水分を除去するため、図示しない配管用のヒータと電子源基板１０用のヒータ２０を用いて、昇温させ、数時間保持してから、室温まで徐冷した。
【００９１】
基板１０の温度が室温に戻った後、図４に示す電子源基板１０の取出し配線３０に、図１２及び図１４に示すプローブユニット７１４を接触させて、ケーブル３１を介し駆動ドライバ３２を用いて、Ｘ方向配線７及びＹ方向配線８を通じて、各電子放出素子６の素子電極２、３間に電圧を印加し、導電性膜４をフォーミング処理し、図６に示す間隙Ｇを導電性膜４に形成した。
【００９２】
これにより、プローブユニット７１４の先端部が電子源基板１０の取出し配線３０に接触しなくなる場合がなく、また、接触抵抗のばらつきが少なく、導通性能が安定することから、良好な電圧印加を実現することができ、製造歩留まりが向上し且つ良好なフォーミング処理を実施することができた。
【００９３】
続いて、同装置を用いて活性化処理を行った。
【００９４】
この活性化処理に際し、気体供給用のバルブ２５ａ乃至２５ｄ及び気体の導入口１５側のバルブ２５ｅを開け、有機物質ガス２１とキャリアガス２２との混合気体を真空容器１２内に導入した。有機物質ガス２１には、エチレン混合窒素ガスを用い、キャリアガス２２には、窒素ガスを用いた。排気口１６側の真空計２７の圧力を見ながら、バルブ２５ｆの開閉度を調整し、真空容器１２内の圧力が１３３×１０２Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）となるようにした。
【００９５】
有機物質ガス２１を導入後、Ｘ方向配線７及びＹ方向配線８を通じて各電子放出素子６の両電極２、３間に電圧を印加して活性化処理を行った。なお、活性化は、Ｙ方向配線８全部及び、Ｘ方向配線７の非選択ラインを共通としてＧｎｄ（接地電位）に接続し、１ラインずつパルス電圧を順次印加する方法で行い、上記方法を繰り返すことにより、Ｘ方向の全ラインに付いて活性化処理を行った。
【００９６】
これにより、この活性化処理でも、前述のフォーミング処理時と同様に、プローブユニット７１４の先端が電子源基板１０の取出し配線３０に接触しなくなる場合がなく、また、接触抵抗のばらつきが少なく、導通性能が安定することから、良好な電圧印加を実現することができた。
【００９７】
上記活性化処理の終了時の素子電流Ｉｆ（電子放出素子の素子電極間に流れる電流）を各Ｘ方向配線７毎に測定し、比較したところ、その配線毎の素子電流Ｉｆ値はそのバラツキが少なく、また、製造歩留まりが向上し且つ良好な活性化処理が行われたことを確認できた。
【００９８】
上記活性化処理が終了した電子放出素子６には、図５及び図６に示すように間隙５を隔てて炭素膜２９が形成された。
【００９９】
また、上記活性化処理時に、図示しない差動排気装置付きのマススペクトラム測定装置を使用して、排気口１６側のガス分析を行ったところ、上記混合ガスの導入と同時に、窒素及びエチレンのマスＮｏ．２８とエチレンのフラグメントのマスＮｏ．２６が瞬間的に増加して飽和し、両者の値は活性化処理中一定であった。
【０１００】
実施例２と同様の図８に示す電子源基板１０を、図４の概略図に示すような画像形成装置６８の、リヤプレート６１上に固定した後、電子源基板１０の５ｍｍ上方に、フェースプレート６６を、支持枠６２及び図示しない排気管及びゲッタ材料を介して配置し、フリットガラスを用いてアルゴン雰囲気中で封着を行い、図４に示すような画像形成装置６８の形態を作成した上記のフォーミング処理工程、及び活性化処理工程を行う場合に比べて、実施例２では、製造工程に要する時間を短縮することができ、電子源の各電子放出素子６の特性の均一性が向上する。
【０１０１】
また、基板サイズが大きくなった場合の基板１０の反りは、歩留まりの低下や、特性のバラツキを招き易いが、実施例２による熱伝導部材４１の設置により、歩留まりの向上と特性のバラツキ低減を実現することができた。
［実施例３］
図１５及び図１６は、本発明の実施例３を説明するものである。図１５は、本実施例で用いる、線材を編んだメッシュ状シートに導電性材料を付着してなる電圧印加手段（プローブ）を説明するための断面図、図１６は、実施例２と同様に、電子源基板１０上に形成された配線のみを示す図で、図１６（ａ）はその上面図、図１６（ｂ）及び（ｃ）はその断面図をそれぞれ示す。
【０１０２】
図１５及び図１６において、５００は線材を編んだメッシュ状シートに導電性材料を付着してなる電圧印加手段（プローブ）、５０２はガラス無機繊維を編んだメッシュシート、５０１は下地にＣｒを施し、Ｃｕ及びＡｕを電気鍍金法にて付着させた導電性材料、５０３はその導電性材料５０１の表面をそれぞれ示す。ここで、導電性材料５０１の表面５０３は、図１５に示すように、プレス加工により、表面に近づくにつれて、その断面の面積が小さくなる先端を有する形状に形成されている。
【０１０３】
基板１０は、ソーダライムガラス製であって、図５〜図８に示す素子電極２及び３は、ガラス基板１０上にオフセット印刷法によりＰｔペーストを印刷し、加熱焼成して形成した。また、図７及び図８に示されるＸ方向配線７（２４０本）及びＹ方向配線８（７２０本）は、フォトリソ法により形成し、Ｘ方向配線７とＹ方向配線８の交差部の絶縁層９は、スクリーン印刷法により、絶縁性ペーストを印刷し、加熱焼成して形成した。
【０１０４】
この場合、電子源基板１０の取り出し配線３０の表面形状は、図１６（ｂ）及び（ｃ）の断面図に示す様な凹形に形成された。
【０１０５】
上述したプローブ５００及び電子源基板１０を、実施例２に記載した製造方法及び製造装置を用い、電子源及び画像形成装置を作成した。
【０１０６】
この場合も、実施例２と同様の効果が得られた。尚、上述の実施例１〜３に記載の具体例に限らず、メッシュ状シートについては、化学繊維、金属繊維、天然繊維、無機遷移などを適宜使用可能であるし、またシートに付着させる導電性材料の付着方法に関しては、上記方法に限らず、電気鍍金法、無電解鍍金法、真空蒸着法、電解鍍金法等が可能である。
【０１０７】
本発明の様々な例と実施例が示され記載されたが、本発明の趣旨とその範囲は、本願明細書中の特定の説明と図に限定されるのではなく、本願特許請求の範囲に全て述べられた種々の修正と変更に及ぶものである。
【０１０８】
本発明の実施態様の例を以下に列挙する。
【０１０９】
実施態様１に係る電圧印加装置は、基板上に設けられた導電体に接続され、該基板上に形成されている電極配線への電圧印加を可能にする電圧印加手段を有する電圧印加装置において、前記電圧印加手段は、線材を編んで構成されたメッシュ状シートと、このメッシュ状シートを成す該線材の表面を覆って付着された導電性材料とを有し、該基板と該メッシュ状シートとの間で該導電性材料の表面を該電極配線に接触させた状態で該導電性材料を介して該電極配線への電圧印加を行うことを特徴とする。
【０１１０】
実施態様２に係る電圧印加装置は、実施態様１に記載の電圧印加装置において、前記導電性材料の表面が微細な突起形状であることを特徴とする。
【０１１１】
実施態様３に係る電圧印加装置は、実施態様１に記載の電圧印加装置において、前記導電性材料の表面が表面に近づくにつれて、断面の面積が小さくなる先端の形状であることを特徴とする。
【０１１２】
実施態様４に係る電圧印加装置は、実施態様１に記載の電圧印加装置において、前記導電性材料の表面が平坦な形状であることを特徴とする。
【０１１３】
実施態様５に係る電圧印加装置は、実施態様１〜４のいずれかに記載した電圧印加装置において、前記メッシュ状シートは、化学繊維、金属繊維、天然繊維、無機繊維を編んだメッシュシートであることを特徴とする。
【０１１４】
実施態様６に係る電圧印加装置は、実施態様１〜５のいずれかに記載した電圧印加装置において、前記導電性材料は、電気鍍金法、無電解鍍金法、真空蒸着法、電解鍍金法を使用して付着されたことを特徴とする。
【０１１５】
実施態様７に係る電子源の製造装置は、前記基板が電子源基板であり、該電子源基板上に設けられた導電体を電圧印加対象とし、気体の導入口及び気体の排気口を含み、前記電子源基板の一部の領域を覆う容器を有する電子源の製造装置において、実施態様１〜６のいずれかに記載の電圧印加装置を備えることを特徴とする。
【０１１６】
実施態様８に係る電子源の製造方法は、実施態様７に記載の電子源の製造装置を用いて製造することを特徴とする。
【０１１７】
【発明の効果】
本発明によれば、小型化と操作性の簡易化が可能な電圧印加装置及びこれを用いた電子源の製造装置を提供することができる。また、本発明によれば、製造スピードが向上し量産性に適した電子源の製造装置及びその製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、電子放出特性の優れた電子源を製造し得る電子源の製造装置及びその製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、画像品位の優れた画像形成装置を提供することができる。さらに、本発明によれば、電圧印加プローブの導通性能の向上に高い効果をもたらし、電子源の製造工程中の不良を低減させる電圧印加装置及び電子源の製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電子源の製造装置の構成を示す断面図と配管等の接続図である。
【図２】電子源基板の周辺部分の詳細を示す一部破断斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る電子源の製造装置の構成を示す断面図と配管等の接続図である。
【図４】本発明の第１及び第２の実施形態に係る電子源の製造装置で得られる画像形成装置の構成を示す一部破断斜視図である。
【図５】本発明の第１及び第２の実施形態に係る電子源の製造装置で得られる電子源を構成する電子放出素子を示す平面図である。
【図６】図５中のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図７】本発明の第１及び第２の実施形態に係る電子源の製造装置で得られる電子源の例を示す平面図である。
【図８】本発明の第１及び第２の実施形態に係る電子源の製造装置を用いた電子源の製造方法を説明する平面図である。
【図９】本発明の第１及び第２の実施形態に係る電圧印加装置の構成を示す断面図である。
【図１０】（ａ）は、本発明の実施例１に係る基板の平面図、（ｂ）は、その断面図である。
【図１１】実施例１に係る電圧印加手段（プローブ）を説明する断面図である。
【図１２】実施例２に係る電子源の製造装置の構成を示す断面図と配管等の接続図である。
【図１３】（ａ）は、実施例２に係る基板の平面図、（ｂ）及び（ｃ）は、その断面図である。
【図１４】実施例２に係る電圧印加手段（プローブ）を説明する断面図である。
【図１５】実施例３に係る電圧印加手段（プローブ）を説明する断面図である。
【図１６】（ａ）は、実施例３に係る基板の平面図、（ｂ）及び（ｃ）は、その断面図である。
【符号の説明】
２、３　素子電極
４　導電性膜
５　電子放出部
６　電子放出素子（導電体）
７　Ｘ方向配線
８　Ｙ方向配線
９　絶縁層（炭素膜）
１０　電子源基板
１１　支持体
１２　真空容器
１５　気体の導入口
１６　排気口
１８　シール部材
１９　拡散板
２０　ヒータ
２１　有機物質ガス
２２　キャリアガス
２３　水分除去フィルタ
２４　ガス流量制御装置
２５（２５ａ〜２５ｆ）　バルブ
２６　真空ポンプ
２７　真空計
２８　配管
２９　炭素膜
３０　取り出し配線
３１（３１ａ、３１ｂ）　電子源基板の取り出し配線と駆動ドライバとの接続用の配線（ケーブル）
３２（３２ａ、３２ｂ）　駆動ドライバ（電源、電流測定装置、及び電流−電圧制御系装置からなる）
３３　拡散板の開口部
４１　熱伝導部材
４５　導入管
６１　電子源基板を固定したリヤプレート
６２　支持枠
６３　ガラス基板
６４　メタルバック
６５　蛍光体
６６　フェースプレート
６７　高圧端子
６８　画像形成装置
１０１（１０１ａ、１０１ｂ）　ケーブル
１０２（１０２ａ、１０２ｂ）　ステージ制御装置
１０４（１０４ａ、１０４ｂ）　プローブユニット保持・位置決め制御用のモータステージ
１１０　基板（実施例１）
１１１　電極配線（実施例１）
１２０　プローブユニット位置決め制御用のモータステージ
１２１　ステージ制御装置
１２２　ケーブル
１２５　支持体
１２６　ドライバ
１２７　ケーブル
３００　実施例１の電圧印加手段（プローブ）
３０１　導電性材料（実施例１）
３０２　メッシュシート（実施例１）
３０３　導電性材料の表面（実施例１）
４００　実施例２の電圧印加手段（プローブ）
４０１　導電性材料（実施例２）
４０２　メッシュシート（実施例２）
４０３　導電性材料の表面（実施例２）
５００　実施例３の電圧印加手段（プローブ）
５０１　導電性材料（実施例２）
５０２　メッシュシート（実施例２）
５０３　導電性材料の表面（実施例２）
７１１　プローブホルダ
７１２　プローブユニット
７１３　プローブホルダ
７１４　プローブユニット
【図１】
2004146152.tif 000003
【図２】
2004146152.tif 000004
【図３】
2004146152.tif 000005
【図４】
2004146152.tif 000006
【図５】
2004146152.tif 000007
【図６】
2004146152.tif 000008
【図７】
2004146152.tif 000009
【図８】
2004146152.tif 000010
【図９】
2004146152.tif 000011
【図１０】
2004146152.tif 000012
【図１１】
2004146152.tif 000013
【図１２】
2004146152.tif 000014
【図１３】
2004146152.tif 000015
【図１４】
2004146152.tif 000016
【図１５】
2004146152.tif 000017
【図１６】
2004146152.tif 000018