(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の電極を有し、前記第１の電極と前記第２の電極との間にカーボン膜を有する電子放出素子を配置した基板を備える電子源の製造方法であって、
前記第１及び第２の電極を配置した基板の一部又は全部を容器で覆い、前記容器に配置された気体導入口から炭素化合物からなる気体を前記容器内に導入し、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより前記カーボン膜を形成するに際して、
前記電圧の印加処理中における前記容器内の前記気体の平均分圧減少及び分圧分布が２０％以下となるように制御することを特徴とする電子源の製造方法。
【請求項２】
前記気体導入口から前記気体導入口に最も近い前記基板位置までのコンダクタンスをＣinとし、前記容器内を排気するための排気口に最も近い位置から前記気体導入口に最も近い前記基板位置までのコンダクタンスをＣxとし、前記排気口に接続した排気手段の有効排気速度をＳoutとし、前記気体導入口から炭素化合物からなる活性化ガスを導入し、前記電子放出素子に電圧を印加することによって消費される前記活性化ガスの消費速度をＳactとし、前記基板から前記排気口までのコンダクタンスをＣzとしたときに、
１／（５／Ｃx−１／Ｃz）≧Ｓout≧４Ｓact−Ｃin
の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の電子源の製造方法。
【請求項３】
前記電子源は、複数の電子放出素子を有しており、１素子あたりの活性化ガスの消費速度をＳact1とし、同時にカーボン膜を形成する工程を施す素子数をｎとしたときに、
１／（５／Ｃx−１／Ｃz）≧Ｓout≧４・ｎ・Ｓact1−Ｃin
の関係を満たすことを特徴とする請求項２に記載の電子源の製造方法。
【請求項４】
前記電子源は複数の電子放出素子を有し、前記第１の電極を複数共通に接続する複数のＸ方向配線と、第２の電極を複数共通に接続する複数のＹ方向配線とを有しており、
前記カーボン膜を形成する工程は、前記Ｘ方向配線及び／又は前記Ｙ方向配線を通じて前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加する工程であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子源の製造方法。
【請求項５】
前記カーボン膜を形成する工程は、隣り合う複数の前記Ｘ方向配線に連なる素子に前記カーボン膜を同時に形成する工程であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子源の製造方法。
【請求項６】
前記カーボン膜を形成する工程は、互いに隣り合うことのない複数の前記Ｘ方向配線に連なる素子に前記カーボン膜を同時に形成する工程であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子源の製造方法。
【請求項７】
第１及び第２の電極を有し、前記第１の電極と前記第２の電極との間にカーボン膜を有する電子放出素子を配置した基板を備えた電子源と、前記電子源と対向配置され、前記電子放出素子から放出した電子により画像形成を行なう画像形成部材とを具備する画像形成装置の製造方法であって、
前記電子源が、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法により製造されることを特徴とする画像形成装置の製造方法。
【請求項８】
予め第１及び第２の電極が形成された基板を支持するための支持体と、
前記支持体にて支持された前記基板上を覆う容器と、
電圧を印加する手段とを備え、
前記第１及び第２の電極を配置した基板の一部又は全部を前記容器で覆い、前記容器に配置された気体導入口から炭素化合物からなる気体を前記容器内に導入し、前記電圧印加手段により前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより前記カーボン膜を形成するに際して、
前記電圧の印加処理中における前記容器内の前記気体の平均分圧減少及び分圧分布が２０％以下となるように制御することを特徴とする電子源の製造装置。
【請求項９】
前記気体導入口から前記気体導入口に最も近い前記基板位置までのコンダクタンスをＣinとし、前記容器内を排気するための排気口に最も近い位置から前記気体導入口に最も近い前記基板位置までのコンダクタンスをＣxとし、前記排気口に接続した排気手段の有効排気速度をＳoutとし、前記気体導入口から炭素化合物からなる活性化ガスを導入し、前記電子放出素子に電圧を印加することによって消費される前記活性化ガスの消費速度をＳactとし、前記基板から前記排気口までのコンダクタンスをＣzとしたときに、
１／（５／Ｃx−１／Ｃz）≧Ｓout≧４Ｓact−Ｃin
の関係を満たすことを特徴とする請求項８に記載の電子源の製造装置。
【請求項１０】
前記電子源は、複数の電子放出素子を有しており、１素子あたりの活性化ガスの消費速度をＳact1とし、同時にカーボン膜を形成する工程を施す素子数をｎとしたときに、
１／（５／Ｃx−１／Ｃz）≧Ｓout≧４・ｎ・Ｓact1−Ｃin
の関係を満たすことを特徴とする請求項９に記載の電子源の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子源の製造装置、電子源及び画像形成装置の製造方法に関し、特に、表面伝導型電子放出素子を用いた平面型の画像形成装置を対象とする。
【０００２】
【従来の技術】
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。本出願人は新規な構成を有する表面伝導型電子放出素子とその応用に関し、多数の提案を行っている。その基本的な構成、製造方法などは、例えば特開平７−２３５２５５号公報、特開平８−１７１８４９号公報などに開示されている。
【０００３】
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薄膜とを有してなることを特徴とするものである。また、前記導電性膜の一部に亀裂が形成されている。
また、前記亀裂の端部には、炭素又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。
【０００４】
このような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製する事ができる。また、前記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。
【０００５】
従来、このような電子源のパネルの製造は以下のように行われていた、
【０００６】
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素子を複数と、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製する。次に、作製した電子源基盤全体を真空チャンバー内に設置する。次に、真空チャンバー内を排気した後、外部端子を通じで前記各素子の導電性膜に亀裂を形成する。更に、該真空チャンバー内に有機物質を含む気休を導入し、有機物質の存在する雰囲気内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。
【０００７】
また、第２の製造方法としては、まず、基板上に、導電性膜及び導電性膜に接続された一対の素子電極からなる素子を複数と、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製する。次に作製した電子源基板と蛍光体が配置された基板と支持枠を挟んで接合して画像形成装置のパネルを作製する。その後、該パネル内をパネルの排気管を通じて有機物質を含む気体を導入し、有機物貢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】
【発明が解決しようとする課題】
従来では、上記の製造方法が取られていたが、第１の製造方法は、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ー及び高真空対応の排気装置が必要になる。また、第２の製造方法は、画像形成装置のパネル内空間からの排気及び該パネル空間への有機物質を含む気体の導入に長時間を要する。
【０００９】
さらに、上記の製造方法では、活性化工程中活性化ガスが電子放出部を含む導電性膜に炭素あるいは炭素化合物を堆積するために消費される。従って、活性化中の活性化ガスの消費量と、パネルあるいはチャンバー中での活性化ガスの流量との関係が不適切な場合、活性化工程中にパネル内の活性化ガス分圧が時間とともに低下してしまう。活性化工程中の活性化ガスの圧力が異なると、活性化後の電子放出素子の特性にばらつきが生じる。具体的には、活性化速度や電子放出効率などに、活性化ガスの圧力依存性があるため、同一パネル内で、輝度のばらつきが生じる。
【００１０】
図１３に活性化ガス分圧と電子放出効率の関係を示す。横軸の活性化ガス分圧ばｌｏｇスケールである。本発明者らの測定によれば、活性化ガス分圧が元の分圧の０．８倍になると、電子放出効率は約１．１倍になり、従って、活性化の順番により、電子放出効率が異なってしまう。その結果、輝度ばらつきが数％以上になり、製品としての性能を満たすことができなくなる。
【００１１】
その一方で、活性化ガス流量が大きすぎると、真空容器内での分圧分布が大きくなり、導入部分近傍の分圧と排気部分近傍の分圧との差が大きくなって、前記活性化分圧の時間変化と同様に、輝度ばらつきの原因となる。
【００１２】
そこで本発明は、電子放出特性及び輝度均一性に優れた電子源を、製造速度を向上させ、高い量産性をもって作製する電子源の製造装置、電子源の製造方法、及び当該電子源を備えた画像形成装置の製造方法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】
本発明者らは、鋭意検討の結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【００１４】
本発明の電子源の製造方法は、第１及び第２の電極を有し、前記第１の電極と前記第２の電極との間にカーボン膜を有する電子放出素子を配置した基板を備える電子源の製造方法であって、前記第１及び第２の電極を配置した基板の一部又は全部を容器で覆い、前記容器に配置された気体導入口から炭素化合物からなる気体を前記容器内に導入し、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより前記カーボン膜を形成するに際して、前記電圧の印加処理中における前記容器内の前記気体の平均分圧減少及び分圧分布が２０％以下となるように制御することを特徴とする。
本発明の電子源の製造方法の一態様では、前記気体導入口から前記気体導入口に最も近い前記基板位置までのコンダクタンスをＣinとし、前記容器内を排気するための排気口に最も近い位置から前記気体導入口に最も近い前記基板位置までのコンダクタンスをＣxとし、前記排気口に接続した排気手段の有効排気速度をＳoutとし、前記気体導入口から炭素化合物からなる活性化ガスを導入し、前記電子放出素子に電圧を印加することによって消費される前記活性化ガスの消費速度をＳactとし、前記基板から前記排気口までのコンダクタンスをＣzとしたときに、
１／（５／Ｃx−１／Ｃz）≧Ｓout≧４Ｓact−Ｃin
の関係を満たすことを特徴とする。
【００１５】
本発明の電子源の製造方法の一態様では、前記電子源は、複数の電子放出素子を有しており、１素子あたりの活性化ガスの消費速度をＳact1とし、同時にカーボン膜を形成する工程を施す素子数をｎとしたときに、
１／（５／Ｃx−１／Ｃz）≧Ｓout≧４・ｎ・Ｓact1−Ｃin
の関係を満たす。
【００１６】
本発明の電子源の製造方法の一態様では、前記電子源は複数の電子放出素子を有し、前記第１の電極を複数共通に接続する複数のＸ方向配線と、第２の電極を複数共通に接続する複数のＹ方向配線とを有しており、前記カーボン膜を形成する工程は、前記Ｘ方向配線及び／又は前記Ｙ方向配線を通じて前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加する工程である。
【００１７】
本発明の電子源の製造方法の一態様では、前記カーボン膜を形成する工程は、隣り合う複数の前記Ｘ方向配線に連なる素子に前記カーボン膜を同時に形成する工程である。
【００１８】
本発明の電子源の製造方法の一態様では、前記カーボン膜を形成する工程は、互いに隣り合うことのない複数の前記Ｘ方向配線に連なる素子に前記カーボン膜を同時に形成する工程である。
【００１９】
本発明の画像形成装置の製造方法は、第１及び第２の電極を有し、前記第１の電極と前記第２の電極との間にカーボン膜を有する電子放出素子を配置した基板を備えた電子源と、前記電子源と対向配置され、前記電子放出素子から放出した電子により画像形成を行なう画像形成部材とを具備する画像形成装置の製造方法であって、前記第１及び第２の電極を配置した基板の一部又は全部を容器で覆い、前記容器に配置された気体導入口から炭素化合物からなる気体を前記容器内に導入し、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより前記カーボン膜を形成するに際して、前記電圧の印加処理中における前記容器内の前記気体の平均分圧減少及び分圧分布が２０％以下となるように制御することを特徴とする。
本発明の画像形成装置の製造方法の一態様では、前記気体導入口から前記気体導入口に最も近い前記基板位置までのコンダクタンスをＣinとし、前記容器内を排気するための排気口に最も近い位置から前記気体導入口に最も近い前記基板位置までのコンダクタンスをＣxとし、前記排気口に接続した排気手段の有効排気速度をＳoutとし、前記気体導入口から炭素化合物からなる活性化ガスを導入し、前記電子放出素子に電圧を印加することによって消費される前記活性化ガスの消費速度をＳactとし、前記基板から前記排気口までのコンダクタンスをＣzとしたときに、
１／（５／Ｃx−１／Ｃz）≧Ｓout≧４Ｓact−Ｃin
の関係を満たすことを特徴とする。
【００２０】
本発明の画像形成装置の製造方法の一態様では、前記電子源は、複数の電子放出素子を有しており、１素子あたりの活性化ガスの消費速度をＳact1とし、同時にカーボン膜を形成する工程を施す素子数をｎとしたときに、
１／（５／Ｃx−１／Ｃz）≧Ｓout≧４・ｎ・Ｓact1−Ｃin
の関係を満たす。
【００２１】
本発明の画像形成装置の製造方法の一態様では、前記電子源は複数の電子放出素子を有し、前記第１の電極を複数共通に接続する複数のＸ方向配線と、第２の電極を複数共通に接続する複数のＹ方向配線とを有しており、前記カーボン膜を形成する工程は、前記Ｘ方向配線及び／又は前記Ｙ方向配線を通じて前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加する工程である。
【００２２】
本発明の画像形成装置の製造方法の一態様では、前記カーボン膜を形成する工程は、隣り合う複数の前記Ｘ方向配線に連なる素子に前記カーボン膜を同時に形成する工程である。
【００２３】
本発明の画像形成装置の製造方法の一態様では、前記カーボン膜を形成する工程は、互いに隣り合うことのない複数の前記Ｘ方向配線に連なる素子に前記カーボン膜を同時に形成する工程である。
【００２４】
本発明の電子源の製造装置は、予め第１及び第２の電極が形成された基板を支持するための支持体と、前記支持体にて支持された前記基板上を覆う容器と、電圧を印加する手段とを備え、前記第１及び第２の電極を配置した基板の一部又は全部を前記容器で覆い、前記容器に配置された気体導入口から炭素化合物からなる気体を前記容器内に導入し、前記電圧印加手段により前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することにより前記カーボン膜を形成するに際して、前記電圧の印加処理中における前記容器内の前記気体の平均分圧減少及び分圧分布が２０％以下となるように制御することを特徴とする
本発明の電子源の製造方法の一態様では、前記気体導入口から前記気体導入口に最も近い前記基板位置までのコンダクタンスをＣinとし、前記容器内を排気するための排気口に最も近い位置から前記気体導入口に最も近い前記基板位置までのコンダクタンスをＣxとし、前記排気口に接続した排気手段の有効排気速度をＳoutとし、前記気体導入口から炭素化合物からなる活性化ガスを導入し、前記電子放出素子に電圧を印加することによって消費される前記活性化ガスの消費速度をＳactとし、前記基板から前記排気口までのコンダクタンスをＣzとしたときに、
１／（５／Ｃx−１／Ｃz）≧Ｓout≧４Ｓact−Ｃin
の関係を満たすことを特徴とする。
【００２５】
本発明の電子源の製造装置の一態様では、前記電子源は、複数の電子放出素子を有しており、１素子あたりの活性化ガスの消費速度をＳact1とし、同時にカーボン膜を形成する工程を施す素子数をｎとしたときに、
１／（５／Ｃx−１／Ｃz）≧Ｓout≧４・ｎ・Ｓact1−Ｃin
の関係を満たす。
【００２６】
本発明の電子源の製造装置の一態様では、前記電子源は複数の電子放出素子を有し、前記第１の電極を複数共通に接続する複数のＸ方向配線と、第２の電極を複数共通に接続する複数のＹ方向配線とを有しており、前記カーボン膜を形成する際に、前記Ｘ方向配線及び／又は前記Ｙ方向配線を通じて前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加する。
【００２７】
本発明の電子源の製造装置の一態様では、前記カーボン膜を形成する際に、隣り合う複数の前記Ｘ方向配線に連なる素子に前記カーボン膜を同時に形成する。
【００２８】
本発明の電子源の製造装置の一態様では、前記カーボン膜を形成する際に、互いに隣り合うことのない複数の前記Ｘ方向配線に連なる素子に前記カーボン膜を同時に形成する。
【００２９】
本発明の電子源の製造装置は、まず、予め導電体（第１及び第２の電極）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。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。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、本発明の製造装置は、さらに、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も具備する。以上の製造装置にあっては、小型化が達成され、前記電気的処理における電源と電気的接続などの操作性の簡易化が達成される他、前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なうことが可能となる。
【００３０】
また、本発明の製造方法は、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。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処理、例えば、前記導電体への電圧印加がなされる。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。また、前記電気的処理は、前記導電休に電子放出部を形成し電子源となす処理である。また、前記電気的処理は、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の雰囲気として前記電気的処理を行なう工程と、次に、前記容器内を第２の雰囲気として前記電気的処理を行なう工程とがなされ、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。ここで、前記第１及び第２の雰囲気は、後述するとおり、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気体が存在する雰囲気である。
【００３１】
第２の雰囲気である炭素化合物中で電気処理を行なった場合、処理中の真空容器内の炭素化合物などの気体の分圧の時間変化を抑制し、さらに、電子放出素子近傍の分圧分布を低減するために、例えば図１１に示した製造装置の排気側のコンダクタンスとポンプの排気速度の合成コンダクタンスである有効排気速度Ｓoutを、活性化中の活性化ガスの消費速度Ｓact、気体導入側から気休導入部分に最も近い基板位置までのコンダクタンスＣinと、気体導入部分に最も近い基板位置から排気部分に最も近い位置までのコンダクタンスをＣx、基板から排気部分までのコンダクタンスをＣzとして、
１／（５／Ｃx−１／Ｃz）≧Ｓout≧４Ｓact−Ｃin
の条件にすることにより、電気的処理中の平均分圧の減少を２０％以内にし、画像領域内の分圧分布を２０％以下にすることができる。
【００３２】
以上の製造方法にあっては、前記電気的処理における電源との電気的接続などを容易に行なうことが可能となる。また、前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なうことができ、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。
【００３３】
また、炭素化合物中での電気処理を行なった場合の容器内平均分圧の減少を２０％以内にし、画像領域内の分圧分布を２０％以下にすることができたため、輝度ばらつきを数％以内にすることが可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した好適な諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３５】
（第１の実施形態）
本実施形態は、本発明に係る製造装置を用いて、図６，図７に示す表面伝導型電子放出素子を複数備える図９に示す電子源を製造するものである。図１は本発明に係る電子源の製造装置を示しており、図１は断面図、図２は図１における電子源基板の周辺部分を示す斜視図である。
【００３６】
図１、図２において、６は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、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はヒーター、２１は水素又は有機物質ガス、２３は水分除去フィルタ、２４はガス流量制御装置、２５ａ〜ｆはハルブ、２６は真空ポンプ、２７ａは導入側に設けられた真空計、２７ｂは排気側に設けられた真空計、２８は配管、３０は取り出し配線、３２は電源及び電流制御系からなる駆動ドライバー、３１は電子源基板の取り出し配線３０と駆動ドライバーとを接続する配線、３３は拡散板１９の開口部、４１は熱伝導部材である。
【００３７】
図６〜図９において、２，３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、Ｇは導電性膜４の間隙である。ＳｉＯ2層を形成したガラス基板（サイズ：３５０ｍｍ×３００ｍｍ、厚さ：５ｍｍ）上にオフセット印刷法によりＰｔぺーストを印刷し、加熱焼成して、図７に示される厚み５０ｎｍの素子電極２，３を形成した。また、スクリーン印刷法により、Ａｇぺ一ストを印刷し、加熱焼成することにより、図８，図９に示されるＸ方向配線７とＹ方向配線８の交差部には、スクリーン印刷法により、絶縁性べ一ストを印刷し、加熱焼成して絶縁層９を形成した。
【００３８】
次に、素子電極２，３間に、バブルジェット方式の噴射装置を用いて、パラジウム錯体溶液を滴下し、３５０℃で３０分間酸化パラジウムからなる図８に示される導電性膜４を形成した。この導電性膜４の膜厚は２０ｎｍであった。以上のようにして、一対の素子電極２，３及び導電性膜４からなる導電体の複数が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を作製した。
【００３９】
作製した電子源基板１０を、図１，図２に示した製造装置の支持体１１上に固定した。支持体１１と電子源基板１０との間には、熱伝導性の弾性体４１が挟持される。
【００４０】
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製真空容器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。
【００４１】
排気口１６側のバルブ２５ｆをあけ、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ーと電子源基板１０用のヒーター２０を用いて、１２０℃まで昇温させ、２時間保持してから、室温まで徐冷した。
【００４２】
基板の温度が室温に戻った後、図２に示す配線３１を介して取り出し配線３０に接続された駆動ドライバー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、導電性膜をフォーミング処理し、図７，図９に示す間隙Ｇを導電性膜４に形成した。
【００４３】
続いて、活性化処理を行なった。図１に示す気体供給用のハルブ２５ａないし２５ｂ及び気体の導入口１５側のバルブ２５ｅをあけ、有機物質ガス２１を真空容器１２に導入した。有機ガス２１にはベンゾニトリルを用い、導入側の真空計２７ａの圧力を計測しながら、バルブ２５ｅの開閉度を調整し、真空容器内の圧力が４×１０-4Ｐａ（３×１０-6Ｔｏｒｒ）となるようにした。
【００４４】
活性化処理とは、活性化ガスを材料として、導電膜４の間隙Ｇ近傍に炭素膜を堆積する工程であるため、活性化中に活性化ガスが消費される。真空容器内を流れる活性化ガスの流量に比較して、この消費量が多ければ、活性化中に活性化ガス分圧が減少し、基板上における電子放出素子の活性化の順番により電子放出特性が異なってしまう。本発明者らの検討により、活性化中の活性化ガスの平均分圧減少及び分圧分布のいずれかが２０％異なると、効率（蛍光体に到達する電流１ｅ／素子電極間に流れる電流Ｉｆ）が１０％異なることがわかっている。これ以上活性化中の活性化ガスの平均分圧減少及び分圧分布の変化が大きくなると、輝度ばらつきが数％を超え、製品としての性能を満たさなくなってしまう。
【００４５】
また、その一方で、活性化ガスの流量が大きすぎると、基板の面内で分圧分布が生じてしまい、活性化ガス分圧の時間変化同様、輝度ばらつきの原因となってしまう。図１１に活性化ガスの流量と活性化ガス分圧の時間変化、面内の分圧分布の関係の模式図を示す。図１１に示したように、活性化ガス分圧の時間変化と面内の分圧分布とは逆の特性を示しており、導入排気の条件によっては、電子放出特性のばらつきが大きくなってしまう。
【００４６】
そこで、本実施形態では、活性化中の分圧減少量が２０％以下になるよう以下の条件で、活性化ガスの導入排気を行なった。
【００４７】
図１０に示した製造装置の排気側のコンダクタンスとポンプの排気速度の合成コンダクタンスである有効排気速度Ｓoutを、活性化中の活性化ガスの消費速度Ｓact、気体導入側から気体導入部分に最も近い基板位置までのコンダクタンスＣinと、気体導入部分に最も近い基板位置から排気部分に長も近い位置までのコンダクタンスをＣx、基板から排気部分までのコンダクタンスをＣzとして、
１／（５／Ｃx−１／Ｃz）≧Ｓout≧４Ｓact−Ｃin
の関係を満たせば、真空容器１２内における活性化ガスの平均分圧減少及び分圧分布を２０％以下にすることができる。
【００４８】
本発明者らの検討により、活性化ガスの消費速度Ｓａｃｔは本実施形態の条件では約０．４（ｌ／ｓ）であることがわかっている。また、本実施形態で用いた製造装置では導入側コンダクタンスＣinは約１（ｌ／ｓ）であった。本実施形態では、前記条件を考慮し、排気側の有効排気速度を０．６（ｌ／ｓ）とした。
【００４９】
有機物質ガスを導入した後、駆動ドライバー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の電極２，３間に電圧を印加して活性化処理を行なった。電圧は１０Ｖから１７Ｖまで昇圧するように制御し、活性化時間は３０分とした。なお、活性化はＹ方向全部及び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、Ｘ方向配線７の１０ラインを選択し、１ラインずつパルス電圧を順次印加する方法で行ない、前記方法を繰り返すことにより、Ｘ方向の全ラインについて活性化を行なった。前記方法を繰り返すことにより、Ｘ方向の全ラインについて活性化を行なった。
【００５０】
前記活性化処理が終了した電子放出素子には、図６，図７に示すように間隙５を経て炭素膜２９が形成された。
【００５１】
また、前記活性化処理時に、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用いて、排気口１６側のガス分析を行なったところ、前記ガスの導入とともに、ベンゾニトリルのマスＮｏ．１０３が増加して飽和し、その値の活性化処理中の減少量は２０％以下であった。
【００５２】
前記工程を終了した電子源基板１０は、ガラス枠及び蛍光体を配置したフェースプレートと位置合わせを行い、低融点ガラスを用いて封着し、真空外囲器を作製した。更に、前記外囲器を真空排気、ベーキング、封止工程などの工程を行い、画像形成装置を作製した。
【００５３】
図１２は、上記電子源と画像形成部材とを組み合わせることにより形成した画像形成装置の概略図である。図１２において、６９は電子放出素子、６９は電子源基板１０を固定したリアプレート、６２は支持体、６６はガラス基板６３、メタルバック６４および蛍光体６５からなるフェースプレート、６７は高圧端子、６８は画像形成装置である。
【００５４】
画像形成装置において、各電子放出素子に対して容器外端子Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜Ｄｙｎを通じ、走査信号およ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り電子を放出させる。そして、高圧端子６７を通じてメタルバック６５、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て蛍光体膜６４に衝突させることにより、励起、発光させることで画像を表示する。
【００５５】
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、走査信号配線はたとえば、Ｄｘ１の容器外端子に近い電子放出素子と遠い電子放出素子との間で印加電圧降下の影響の無い素子数であれば、片側走査配線でも差し支えない。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し、配線厚を厚くし、あるいは両側から電圧を印加する手法等をとることができる。
【００５６】
本実施形態を実施することによって、従来パネルに比べ特性の揃った良好な表面伝導型電子放出素子を形成でき、均一性が向上し、輝度ばらつきの小さい画像形成パネルを作製できた。
【００５７】
（第２の実施形態）
本実施形態では、真空容器１２内に、拡散板１９を設置した以外は実施形態１と同様の図１に示す装置を用い、実施形態１と同様にしてフォーミング処理による図７に示す導電性膜への間隙Ｇの形成及び活性化処理を実施し、電子源を作製した。
【００５８】
第１の実施形態における製造装置の電子源基板１０上に開口部３３を形成した拡散板１９を設置した。拡散板１９の開口部３３は中心部位（気体の導入口の中央部からの延長線と拡散板との交点）における開口部を直径１ｍｍの円形とし、同心円方向に５ｍｍ間隔に、また、円周方向には５。間隔で下式を満たすように形成した。また、気体の導入口の中心部から気体の導入口の中心部からの延長線と拡散板との交点までの距離は２０ｍｍとした。
Ｓd＝Ｓ0×［１＋（ｄ／Ｌ）2］1/2
但し、
ｄ：気体の導入口の中心部からの延長線と拡散板との交点からの距離
Ｌ：気体の導入口の中心部から、気体の導入口の中心部からの延長線と拡散板との交点までの距離
Ｓｄ：気体の導入口の中心部からの延長線と拡散板との交点からの距離ｄにおける開口面積
Ｓ０：気体の導入口の中心部からの延長線と拡散板との交点における開口面積
である。
【００５９】
基体の導入口からの距離に比例して開口面積が大きくなるように設定している。これにより、電子源基板表面により均一性良く活性化ガスを供給することができる。
【００６０】
フォーミング処理に続いて、活性化処理を行なった。図１に示す気体供給用のバルブ２５ａないし２５ｂ及び気体の導入口１５側のハルブ２５ｅをあけ、有機物質ガス２１を真空容器１２に導入した。有機ガス２１にはベンゾニトリルを用い、導入側の真空計２７ａの圧力をみながら、バルブ２５ｅの開閉度を調整し、圧力が４×１０-4Ｐａ（３×１０-6Ｔｏｒｒ）となるようにした。
【００６１】
そこで、本実施形態では、活性化中の分圧減少量が２０％以下になるように以下の条件で活性化ガスの導入排気を行なった。
【００６２】
図１０に示した装置の排気側のコンダクタンスとポンプの排気速度の合成コンダクタンスである有効排気速度Ｓoutを、活性化中の活性化ガスの消費速度Ｓact、気体導入側から気体導入部に最も近い基板位置までのコンダクタンスＣinと、気体導入部分に最も近い基板位置から排気部分に最も近い位置までのコンダクタンスをＣx、基板から排気部分までのコンダクタンスをＣzとして、
１／（５／Ｃx−１／Ｃz）≧Ｓout≧４Ｓact−Ｃin
の関係を満たせば、真空容器１２内活性化ガスの平均分圧減少及び分圧分布を２０％以下にすることができる。
【００６３】
本発明者らの検討により、活性化ガスの消費速度Ｓactは本実施形態の条件では約０．４（ｌ／ｓ）であることがわかっている。また、本実施形態で用いた製造装置では導入側コンダクタンスＣinは約１（ｌ／ｓ）であった。前記条件を考慮し、本実施形態では、第１の実施形態と同様に排気側の有効排気速度を０．６（ｌ／ｓ）とした。
【００６４】
本実施形態では更に、真空容器１２内に開口３３をもつ拡散板１９を設けたため、素子形成基板１０近傍での活性化ガス分圧がより均一になった。
【００６５】
本実施形態においても、活性化処理が終了した電子放出素子には、図６，図７に示すように間隙５を隔てて炭素膜２９が形成された。本実施形態により、第１の実施形態よりもさらに均一性に優れた活性化処理を行なうことができた。
【００６６】
（第３の実施形態）
本実施形態では、活性化処理の際に、１０ライン毎に行なっていた処理を２本同時に行ない１０本毎に行なった以外は第２の実施形態と同様の方法で電子源を作製した。
【００６７】
フォーミング処理に続いて、活性化処理を行なった。図１に示す気体供給用のバルブ２５ａないし２５ｂ及び気体の導入口１５側のバルブ２５ｅをあけ、有機物質ガス２１を真空容器１２に導入した。有機ガス２１にはベンゾニトリルを用い、導入側の真空計２７ａの圧力を計測しながら、ハルブ２５ｅの開閉度を調整し、圧力が４×１０-4Ｐａ（３×１０-6Ｔｏｒｒ）となるようにした。
【００６８】
そこで、本実施形態では、活性化中の分圧減少量及び分圧分布が、２０％以下になるよう以下の条件で、活性化ガスの導入排気を行なった。
【００６９】
図１０に示した装置の排気側のコンダクタンスとポンプの排気速度の合成コンダクタンスである有効排気速度Ｓoutを、気体導入側から気体導入部分に最も近い基板位置までのコンダクタンスＣinと、気体導入部分に最も近い基板位置から排気部分に最も近い位置までのコンダクタンスをＣx、基板から排気部分までのコンダクタンスをCzとして、１素子あたりの活性化ガスの消費速度をＳact1とすると、同時にカーボン膜を形成する工程を施す素子数をｎとしたときに、第１の実施形態で示した数式は、
１／（５／Ｃx−１／Ｃz）≧Ｓout≧４・ｎ・Ｓact−Ｃin
のように修正される。従って本実施形態では、第１の実施形態での活性化中（１０本おきに１０ラインを選択し、１ラインずつ１ｍｓのパルス電圧を順次印加）の活性化ガスの消費速度をＳactとすると、本実施形態の場合、その２倍の消費速度となるので、
１／（５／Ｃx−１／Ｃz）≧Ｓout≧８Ｓact−Ｃinの関係を満たせば、真空容器１２内の活性化ガスの平均分圧減少及び分圧分布を２０％以下にすることができる。
【００７０】
同時に活性化する素子数が増えるほど、消費速度は大きくなるので、分圧減少を同程度に抑制するためには、有効排気速度を大きくする必要がある。
【００７１】
本発明者らの検討により、活性化ガスの消費速度Ｓactは、第１の実施形態の条件では約０．４（ｌ／ｓ）であることがわかっている。また、本実施形態で用いた製造装置では導入側コンダクタンスＣinは約１（ｌ／ｓ）であった。従って、排気側の有効排気速度を２．２（ｌ／ｓ）以上にすることにより、活性化ガスの分圧減少を２０％以下にすることができる。本実施形態では、排気側の有効排気速度を２．２（ｌ／ｓ）とした。
【００７２】
有機物質ガス導入開始後、駆動ドライバー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の電極２，３間に電圧を印加して活性化処理を行なった。電圧は１０Ｖから１７Ｖまで昇圧するように制御し、活性化時間は３０分とした。なお、活性化はＹ方向全部及び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、Ｘ方向配線７を選択し、２ラインずつパルス電圧を図５のように順次印加し、前記方法を繰り返すことにより、Ｘ方向の全ラインについて活性化を行なった。
【００７３】
また、前記活性化処理時に、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用いて、排気口１６側のガス分析を行なったところ、前記ガスの導入とともに、ベンゾニトリルのマスＮｏ．１０３が増加して飽和し、第１の実施形態と同様に、その値の活性化処理中の減少量は２０％以下であった。これは有効排気速度を同時活性化素子数に応じて大きくしたため、同時活性化素子数が２倍になったにも係わらず、活性化中の分圧減少が２０％以下であったと考えられる。
【００７４】
また、同時活性化素子数を２倍としたため、活性化時間は第１の実施形態の場合の１／２となった。同様の方法で同時活性化素子数を増加させると同時に、排気速度を大きくすることにより、活性化に要する時間を更に短縮させることが可能になる。
【００７５】
（第４の実施形態）
本実施形態では、活性化処理の際に、全ライン／２（ライン）離れたライン２本同時に行なった以外は第３の実施形態と同様の方法で電子源を作製した。
【００７６】
フォーミング処理に続いて、活性化処理を行なった。図１に示す気体供給用のバルブ２５ａないし２５ｂ及び気体の導入口１５側のバルブ２５ｅをあけ、有機物質ガス２１を真空容器１２に導入した。有機ガス２１にはベンゾニトリルを用い、導入側の真空計２７ａの圧力を計測しながら、バルブ２５ｅの開閉度を調整し、圧力が４×１０-4Ｐａ（３×１０-6Ｔｏｒｒ）となるようにした。
【００７７】
そこで、本実施形態では、活性化中の分圧滅少量及び分圧分布が２０％以下になるよう以下の条件で活性化ガスの導入排気を行なった。
【００７８】
図１０に示した製造装置における排気側のコンダクタンスとポンプの排気速度の合成コンダクタンスである有効排気速度Ｓoutを、気体導入側から気体導入部分に最も近い基板位置までのコンダクタンスＣinと、気体導入部分に長も近い基板位置から排気部分に最も近い位置までのコンダクタンスをＣx、基板から携気部分までのコンダクタンスをＣzとして、第１の実施形態での活性化中（１０本おきに１０ラインを選択し、１ラインずつ１ｍｓのパルス電圧を順次印加）の活性化ガスの消費速度をＳactとすると、本実施形態の場合、その２倍の消費速度となるので、
１／（５／Ｃx−１／Ｃz）≧Ｓout≧８Ｓact−Ｃin
の関係を満たせば、真空容器１２内活性化ガスの平均分圧減少及び分圧分布を２０％以下にすることができる。同時に活性化する素子数が増えるほど、消費速度は大きくなるので、分圧減少を同程度に抑制するためには、有効排気速度を大きくする必要がある。
【００７９】
本実施形態では、第１の実施形態と同様に、活性化ガスの分圧減少及び分圧分布を２０％以内にすることを目標とした。
【００８０】
本発明者らの検討により、活性化ガスの消費速度Ｓactは第１の実施形態の条件では約０．４（ｌ／ｓ）であることがわかっている。また、本実施形態で用いた製造装置では導入側コンダクタンスＣinは約１（ｌ／ｓ）であった。従って、排気側の有効排気速度を２．２（ｌ／ｓ）以上にすることにより、活性化ガスの分圧減少を２％以下にすることができる。本実施形態では、第３の実施形態と同様に排気側の有効排気速度を２．２（ｌ／ｓ）とした。
【００８１】
有機物質ガス導入開始から約３０分後、駆動ドライバー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の電極２，３間に電圧を印加して活性化処理を行なった。電圧は１０Ｖから１７Ｖまで昇圧するように制御し、活性化時間を３０分とした。なお、活性化はＹ方向全部及び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、Ｘ方向配線７の２０ラインを図４のように選択し、２ラインずつ１ｍｓのパルス電圧を順次図４のように印加する方法で行ない、前記方法を繰り返すことにより、Ｘ方向の全ラインについて活性化を行なった。前記方法を繰り返すことにより、Ｘ方向の全ラインについて活性化を行なった。
【００８２】
また、前記活性化処理時に、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用いて、排気口１６側のガス分析を行なったところ、前記ガスの導入とともに、ベンゾニトリルのマスＮｏ．１０３が増加して飽和し、第１の実施形態と同様に、その値の活性化処理中の減少量は２０％以下であった。これは有効排気速度を同時活性化素子数に応じて大きくしたため、同時活性化素子数が２倍になったにも係わらず、活性化中の分圧減少が２０％以下であったと考えられる。
【００８３】
第３の実施形態と同様に、同時活性化素子数を２倍にしたため、活性化時間は実施形態１の場合の１／２の６時間となった。さらに、同時に活性化するライン間を、全ライン／２（ライン）離したため、第３の実施形態よりも更にばらつきが減少した。
【００８４】
同様の方法で、同時活性化素子数を増やすと同時に、排気速度を大きくすることにより、活性化に要する時間は更に短縮することが可能になる。
【００８５】
【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、及び輝度均一性の優れた電子源を製造しうる電子源の製造装置及び製造方法を提供することができる。さらに、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】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である。
【図２】図１における電子源基板の周辺部分を一部を破断して示す斜視図である。
【図３】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である。
【図４】第４の実施形態において、電子源への活性化中の電圧印加方法を示す模式図である。
【図５】本発明における電子源への活性化中の印加パルスの関係を示す模式図である。
【図６】本発明に係る電子放出素子の構成を示す平面図である。
【図７】本発明に係る電子放出素子の構成を示す断面図である。
【図８】本発明に係る電子源の製造過程を示す平面図である。
【図９】本発明に係る電子源を示す平面図である。
【図１０】本発明に係る電子源の製造装置のコンダクタンスを示す模式図である。
【図１１】本発明に係る電子源の活性化中の活性化ガス流量と活性化ガス分圧時間変化、分圧分布関係を示す特性図である。
【図１２】電子源と画像形成部材とを組み合わせることにより形成した画像形成装置の模式図である。
【図１３】電子源の活性化中の活性化ガス分圧と電子放出効率との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１：基板、２，３：素子電極、４：導電性薄膜、５：電子放出部、６：電子放出素子、７：Ｘ方向配線、８：Ｙ方向配線、９：艶縁層、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：ヒーター、２１：有機ガス物質、２２：キャリヤガス、２３：水分除去フィルター、２４：ガス流量制御装置、２５：ハルブ、２６：真空ポンプ、２７：真空計、２８：配管、３０：取り出し配線、３１：電子源基板の取り出し配線３０と駆動ドライバ３２とを接続する配線、３２：電源、電流測定装置及ぴ電流一電圧制御系装置からなる駆動ドライバ、３３：拡散板１９の開口部、４１：熱伝導部材
【図１】
0003793014.tif 000002
【図２】
0003793014.tif 000003
【図３】
0003793014.tif 000004
【図４】
0003793014.tif 000005
【図５】
0003793014.tif 000006
【図６】
0003793014.tif 000007
【図７】
0003793014.tif 000008
【図８】
0003793014.tif 000009
【図９】
0003793014.tif 000010
【図１０】
0003793014.tif 000011
【図１１】
0003793014.tif 000012
【図１２】
0003793014.tif 000013
【図１３】
0003793014.tif 000014