JP2002367504A - 電子放出素子及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した電子放出特性を有する電子放出部を
マルチに配列し、表示むらのない画像形成装置を提供す
る。 【解決手段】 電極間に強電界を発生する電極突起を予
め設けておき、低電圧での通電処理により電子放出部を
形成した電子放出素子を複数配置した電子源と、該電子
源から放出された電子の照射により画像を形成する画像
形成部材とを組み合わせて画像形成装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷陰極型の電子放
出素子及び該素子を用いた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子線発生源としては、熱陰極からの熱
電子放出が用いられてきた。このような熱陰極を利用し
た電子放出は、加熱によるエネルギーロスが大きい点、
加熱手段の形成が必要である点、及び予備加熱にかなり
の時間を要する点や熱により系が不安定になり易いとい
う点で問題があった。

【０００３】そこで、加熱によらない電子放出素子の研
究が進められており、その中の一つに電界放出型の電子
放出素子がある。

【０００４】従来からの電界放出型陰極を用いた電子源
は数多く報告されている。図９は電界放出型冷陰極電子
源の一例を示す斜視図である。同図において９１はＳｉ
等の基板であり、９２は基板上に形成された円錐形状の
冷陰極、９３はＳｉＯ₂等の絶縁層、９４は絶縁層９３
を介して基板上に形成された、貫通孔９５を有する引き
出し電極である。同図に示したように、電界放出型電子
放出素子は冷陰極９２と引き出し電極９４を対向させ、
引き出し電極９４に高電圧を印加し電子を放出させるも
のであり、円錐状の冷陰極先端の曲率半径は０．５ミク
ロン以下の針状に形成されている。冷陰極９２と引き出
し電極９４の間に所定の電圧を印加した場合、陰極の先
端には１０⁸Ｖ／ｃｍ程度の強電界が発生し、電子放出
が生じるため、陰極先端部の微小面積に電流が集中す
る。そこで従来では冷陰極材料に熱的に安定なタングス
テン、モリブデン、タンタル、炭素等の熱的に安定な高
融点金属材料が使用されてきた。

【０００５】一方、従来、簡単な構造で電子の放出が得
られる素子として、例えばエム アイ エリンソン
（Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ）等によって発表された冷陰
極素子が知られている［ラジオ エンジニアリング エ
レクトロン フィジックス（Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ．Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．）第１０巻，１２９０〜１２
９６頁，１９６５年］。

【０００６】これは、基板上に形成された小面積の薄膜
に、膜内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、一般には表面伝導形電子放
出素子と呼ばれている。

【０００７】この表面伝導形電子放出素子としては、前
記エリンソン等により開発されたＳｎＯ₂（Ｓｂ）薄膜
を用いたもの、Ａｕ薄膜によるもの［ジー・ディトマー
“スイン ソリド フィルムス”（Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅ
ｒ：“Ｔｈｉｎ ＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ”），９巻 ３
１７頁，（１９７２年）］、ＩＴＯ薄膜によるもの［エ
ム ハートウェル アンド シージーフォンスタッド
“アイイーイーイートランス“イーディーコンファレン
（Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎｄ Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔ
ａｄ；“ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ＥＤ Ｃｏｎｆ．”）
５１９頁，（１９７５年）］、カーボン薄膜によるもの
［荒木久他：“真空”第２６巻，第１号，２２頁，（１
９８３年）］などが報告されている。

【０００８】これらの表面伝導形電子放出素子の典型的
な素子構成を図６に示す。同図において、７３及び７４
は電気的接続を得るための電極、７２は電子放出材料で
形成される薄膜、７１は基板、７５は電子放出部を示
す。

【０００９】従来、これらの表面伝導形電子放出素子に
おいては、電子放出を行う前に予めフォーミングと呼ば
れる通電加熱処理によって電子放出部を形成する。即
ち、前記電極７３と電極７４の間に電圧を印加する事に
より、薄膜７２に通電し、これにより発生するジュール
熱で薄膜７２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７５を形成
することにより電子放出機能を得ている。

【００１０】尚、電気的に高抵抗状態とは、薄膜７２の
一部に、０．５μｍ〜５μｍの亀裂を有し、且つ亀裂内
がいわゆる島構造を有する不連続状態膜をいう。島構造
とは一般に数十Åから数μｍ径の微粒子が基板７１にあ
り、各微粒子は空間的に不連続で電気的に連続な膜をい
う。

【００１１】従来、表面伝導形電子放出素子は上述高抵
抗不連続膜に電極７３，７４により電圧を印加し、素子
表面に電流を流すことにより、上述微粒子より電子を放
出せしめるものである。

【００１２】しかしながら、上記の様な従来の通電加熱
によるフォーミング処理によって製造された電子放出素
子には、次のような問題点があった。 １）電子放出部となる島構造の設計が不可能なため、素
子の改良が難しく、素子間のバラツキも生じやすい。 ２）フォーミング工程の際に生じるジュール熱が大きい
為、基盤が破壊し易くマルチ化が難しい。 ３）島の材料が金、銀、ＳｎＯ₂、ＩＴＯ等に限定され
た仕事関数の小さい材料が使えないため、大電流を得る
ことができない。

【００１３】以上のような問題点があるため、表面伝導
形電子放出素子は、素子構造が簡単であるという利点が
あるにもかかわらず、産業上積極的に応用されるには至
っていなかった。

【００１４】本発明者等は上記問題点を鑑みて検討した
結果、特願昭６３−１０７５７０号公報、特願昭６３−
１１０４８０号公報において電極間に微粒子膜を配置し
これに通電処理を施すことにより電子放出部を設ける新
規な表面伝導形電子放出素子を提案した。この新規な電
子放出素子の構成図を図７に示す。同図において、７６
は微粒子膜である。

【００１５】この電子放出素子の特徴としては次のよう
なことが挙げられる。 １）微粒子膜７６に非常に少ない電流を流すことで電子
放出部７５を形成できるので素子劣化のない素子が形成
でき、さらに電極の形状を任意に設計できる。 ２）微粒子膜を形成する微粒子自身が電子放出の構成材
となる為、微粒子の材料や形状等の設計が可能となり電
子放出特性を変えることができる。 ３）素子の構成材である基板７１や電極の材料の選択性
が広がる。

【００１６】また、従来より、面状に展開した複数の電
子放出素子とこの電子放出素子から放出された電子線の
照射を各々受ける蛍光体ターゲットとを各々相対向させ
た薄形の画像表示装置が存在する。これら電子線ディス
プレイ装置は、基本的に次のような構造からなる。

【００１７】図８は従来のディスプレイ装置の概要を示
すものである。８１は基板、８２は支持体、８３は配線
電極、８４は電子放出部、８５は電子通過孔、８６は変
調電極、８７はガラス板、８８は画像形成部材で、例え
ば蛍光体、レジスト材等電子が衝突することにより発
光，変色，帯電，変質等する部材から成る。８９は蛍光
体の輝点である。

【００１８】ここで、電子放出部８４は薄膜技術により
形成され、ガラス基板８１とは接触することがない中空
構造をなすものである。配線電極８３は電子放出部材と
同一の材料を用いて形成しても、別材料を用いても良
く、一般に融点が高く電気抵抗の小さいものが用いられ
る。支持体８２は絶縁体材料もしくは導電体材料で形成
されている。

【００１９】これら電子線ディスプレイ装置は、配線電
極８３に電圧を印加せしめ中空構造をなす電子放出部よ
り電子を放出させ、これら電子流を情報信号に応じて変
調する変調電極８６に電圧を印加することにより電子を
取り出し、取り出した電子を加速させ蛍光体８８に衝突
させるものである。また、配線電極８３と変調電極８６
でＸＹマトリックスを形成せしめ、画像形成部材たる蛍
光体８８上に画像表示を行うものである。

【００２０】一方、縦横等間隔で面状に複数の電子源を
展開した電子放出装置が知られている（特開昭５６−２
８４４５号公報）。しかしながら、残念なことに、上記
電子放出装置では、電子源としてコイル状ヒータ形式の
熱カソードを用いているため、電子放出効率が低く、し
かも構造が複雑化してしまい、装置の消費電力や製造コ
ストが莫大なものとなることから、実用化されるまでに
は至っていない。

【００２１】更には、この電子源から電子ビームの照射
を各々受ける蛍光体ターゲットとを各々相対向させた薄
形の画像形成装置を構成すると、構造が複雑なため１つ
のライン状電子源に対して複数画素もしくは１つの電子
源に対して１画素を形成する構造のみしか構成できない
ことから、電子源に欠陥が生ずると、 １）各電子源からの電子照射領域間に大きな隙間を生じ
る。 ２）各電子源からの電子照射領域間に過度の重複を生じ
る。 ３）各電子源からの電子放出量が異なり、場所によって
蛍光体の発光輝度が異なる、いわゆる表示むらを生じ
る。などの問題点がある。

【００２２】また、上述した通電加熱を施す従来の電子
放出素子においては、通電加熱に要するパワーが大きい
ため、電子放出部や基板の劣化が著しく、電子放出特性
や電子放出部の位置を制御することは不可能である。

【００２３】また、上述した熱カソードを複数個電気的
に直列に接続構成し、その両端に電圧を印加すると、 １）直列に２素子以上の複数個を構成したうちの１素子
のみを動作させることができない。 ２）印加電圧が分圧され、各素子を駆動する駆動電圧が
高くなり、消費電力が増大する。 ３）各素子の素子抵抗による電圧降下量が増大し、電子
放出量が異なり、場所によって蛍光体の発光輝度が異な
る、いわゆる表示むらを生じる。 などの問題がある。

【００２４】また、従来の通電加熱を施す上記素子をラ
イン状にマルチに配置した例では、上記素子の電子放出
部が直線的にライン状に規則正しく配置されていて、ラ
イン状に並んだ点発光の発光部を得るには、図１８に示
す如く、発光部１０８の間隔が非常に広い電子放出が点
発光のライン電子源を構成しているため、複数個の素子
をライン状に、規則正しくマルチに配置した場合、発光
部１０８の間隔の広い、即ち電子源の間隔の非常に広
い、点発光の電子源しか得られず、高密度に構成された
ライン状の電子源が得られないという欠点がある。

【００２５】また、上述した通電加熱を施す従来の電子
放出素子においては、通電加熱に要するパワーが大きい
ため、電子放出部や基板の劣化が著しく、電子放出特性
や電子放出部の位置を制御することは不可能であった。

【００２６】以上の問題点があるため、表面伝導形電子
放出素子は、素子構造が簡単でかつ、２つ以上の複数の
素子をライン状に配置することが容易であるにもかかわ
らず、産業分野として積極的に応用されるには至ってい
なかった。

【００２７】また、上記従来の欠点を改善する為に素子
形状を検討し、発光部の広がりを小さくする為に図６の
薄膜７２のＬ₁寸法の小さい素子を作製したが、薄膜７
２のＬ₁を小さくするとフォーミング工程時に電子放出
部に著しく欠陥が生じた。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】従来型の電界放出型電
子放出素子は図９に示したように陰極先端を微小な曲率
半径に加工する必要があり、一般的に陰極先端を電界研
磨したあとリモルディングによって形成していた。この
工程は多くの手間を要し煩雑であると共に、経験的な要
素が強く、再現性の点で問題であった。

【００２９】また、こうした電界放出型冷陰極では電子
放出させるために陰極と引き出し電極の間に１００Ｖ以
上の高電圧を印加する必要があり、駆動回路のＩＣ化が
困難であった。

【００３０】更に、陰極先端の曲率半径の僅かな変化が
電子放出特性に大きく影響を与え、放出電流の不安定
化、陰極先端の破壊を引き起こす等、製造上のネックと
なると共に、特殊用途を除いて一般的には実用には供さ
れていない。更にまた、陰極先端と引き出し電極との間
の距離及び位置関係が電子放出特性、特に放出電流の変
化に影響を与え、均一な放出電流を得るためには、数百
オングストローム以下の制御性が必要である。

【００３１】こうした製造上の困難さは電界放出型電子
放出素子の応用を著しく制限している。例えば今日、電
子線を用いた装置として、平面内に数百万個の電子放出
素子を配列し、蛍光体を塗布したフェースプレートに放
出された電子線を照射して画像を表示するディスプレイ
が考えられているが、前述したように電界放出型電子放
出素子の場合には数百万素子を数百オングストローム以
下の精度で均一に製造することは極めて困難であり、製
造時のバラツキはそのまま表示画像のバラツキ或いはム
ラとして現われるため、実用には至っていない。

【００３２】また、上述の電界放出型電子放出素子を複
数面状に展開した電子線描画装置が考えられているが、
電子線描画装置の場合はディスプレイに比べ更に高密度
且つ均一な電子放出素子が要求され、冷陰極先端と引き
出し電極に設けられた貫通孔との位置関係が極めて重要
となる。貫通孔の中心と陰極先端の位置ずれは放出電流
を桁違いに変化させると共に、電子線の射出方向を著し
く変化させ、微細パターン形成に必要な集束性の良い電
子線を得ることを困難にしている。

【００３３】一方、上記発明者等が先に提案した表面伝
導形電子放出素子においては、図７に示す如く、電極間
の微粒子膜７６内に電子放出部７５が形成され、該電子
放出部７５が電子の放出位置になっているが、実際に
は、電子放出部７５は０．０１μｍ〜０．５μｍの微細
な範囲から形成されており、その位置は、微粒子膜の形
成条件や通電処理の条件等によってばらつきが生じ、電
極間の所定の位置に正確に配置することが困難であっ
た。

【００３４】図７において、電子放出部は直線的に描か
れているが、実際には電極７４及び７３の間でかなり蛇
行しており、通電条件によりその形態はかなり変化し、
電子放出部の実効的な位置及び長さが設計できなかっ
た。

【００３５】一般に、電極７３と電極７４の間隔は０．
５μｍ〜５０μｍであるが、電極間が広くなる程電子放
出部の位置を制御することが難しかった。

【００３６】このような電子放出部の位置のばらつき
は、電子放出素子として応用する場合、電子放出量にば
らつきを生じ、特にこれらの素子を複数配置した面状電
子源として応用する場合には、場所によって電子放出量
が変わるという問題があった。

【００３７】面状電子源の有効な応用として、特開昭５
６−２８４４５号公報にあるような、面状に展開した複
数の電子源と、この電子源から電子ビームの照射を各々
受ける蛍光体ターゲットとを、各々相対向させた薄形の
画像形成装置があるが、この画像形成装置の電子源とし
て上記表面伝導形電子放出素子を応用すると、各素子の
電子放出量が異なる為、場所によって蛍光体の蛍光輝度
が異なり表示むらを生じていた。

【００３８】また、上述した通電加熱を施す従来の電子
放出素子においては、通電加熱に要するパワーが大きい
為電子放出部や基板の劣化が著しく、電子放出特性や電
子放出部の位置を制御することは不可能であった。

【００３９】即ち、本発明の目的とするところは、上述
のような問題点を解消し得る電子放出素子及び該素子を
用いた画像形成装置を提供することにある。

【００４０】また更に、前述の従来技術の問題点に鑑
み、本発明が解決しようとする点は、 ．電子放出部を高密度にライン状あるいは面状のマル
チに配列し得ると共に、その構造の複雑化を防止し、且
つ、安定した電子放出特性が得られるようにする点、 ．過度の電力消費を防止し、かつ、電子放出素子の寿
命の向上を図る点、 ．素子抵抗による電圧降下等がもたらす電子放出量の
ばらつきによって生じる、画像形成の際の表示むらを防
止する点、 等にあり、係る目的を達成した画像形成装置を提供する
ことにある。

【００４１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の、本発明の特徴とする構成は、下記の通りである。

【００４２】即ち本発明の第１は、基板上に、相対向す
る一対の電極と該電極間に微粒子からなる不連続膜とを
有する電子放出素子において、上記電極間に更に複数の
突出した電極を相対向するように設け、この複数の相対
向する突出した電極間を結ぶライン上に複数の微小電子
放出部を配置することを特徴とする電子放出素子であ
る。

【００４３】更に、本発明の第２は、真空容器内に、少
なくとも上記本発明第１の電子放出素子を複数配置した
電子源と、該電子源から放出された電子の照射により画
像を形成する画像形成部材とを設けたことを特徴とする
画像形成装置である。

【００４４】本発明の第１及び第２の基本的技術思想
は、相対向する電極間に形成された微粒子膜の中に、電
子放出部を一定の形状に形成するため、その一部に通電
処理時に電界集中しやすい部位を予め設けておき、更に
通電処理後、前記電界集中部位によって微小放出部に分
割されることによって前記課題を解決するものである。

【００４５】また、本発明の第３は、表面伝導形電子放
出素子と該表面伝導形電子放出素子から放出される電子
線の照射により画像を形成する画像形成部を有した画像
形成装置において、該表面伝導形電子放出素子の電子放
出部が複数であり、且つ、各電子放出部が電気的に直列
に接続されており、更に、該複数の電子放出部を有する
表面伝導形電子放出素子がライン状に、電気的に並列に
接続配置されている画像形成装置である。

【００４６】ここで、各電子放出部を電気的に直列に接
続する手段として、例えば図１０の微粒子膜１０３を積
層配置する方法が適用し得る。

【００４７】また、上記本発明第３の画像形成装置にお
いては、電子照射領域（発光部）１０８の長さＬ方向と
前記表面伝導形電子放出素子の電子放出部１０５の長さ
方向とを平行配置した形態も含む。

【００４８】さらに、本発明第３の画像形成装置は、電
子照射領域１０８の幅Ｗと、電子放出部１０５を複数個
有した表面伝導形電子放出素子（単位素子）の相隣接す
る電子放出部１０５の間隔Ｓと、該複数個の電子放出部
を有する表面伝導形電子放出素子をライン状に配列した
際の相隣接する間隔Ｐと、１素子（単位素子）中に直列
に接続された電子放出部１０５の個数ｎとが、Ｐ＞Ｗ＋
（２ｎ−２）Ｓの関係を満足するよう配置，構成されて
いる画像形成装置を含む（図１１参照）。

【００４９】本発明第３の画像形成装置の基本的技術思
想は、複数個（ｎ個）の電子放出部１０５を電気的に直
列に構成して、単位となる１つの電子放出素子を形成
し、これを１画素に対応させる様に設け、さらに、係る
電子放出素子を規則正しいライン状且つマルチに構成す
ることで、上述問題点を解決するものである。

【００５０】本発明の第４は、表面伝導形電子放出素子
と該表面伝導形電子放出素子から放出される電子線の照
射により画像を形成する画像形成部を有する画像形成装
置において、表面伝導形電子放出素子の電子放出部を複
数個電気的に直列に接続した電子源が複数並列に接続さ
れてライン状電子源を形成し、且つ、該ライン状電子源
がその長さ方向と直交する方向に配列されており、各ラ
イン状電子源における並列に接続される電子源のピッチ
Ｐ₂が、該ライン状電子源の長さ方向と直交する方向に
配列された相隣接するライン状電子源のピッチＰ₁より
大きい画像形成装置である（図１４参照）。

【００５１】本発明第４の画像形成装置においては、電
子照射領域１０８の幅Ｗ及び長さＬ、上記ピッチＰ₁及
びＰ₂、複数個直列に接続した電子放出部５の間隔Ｓ、
直列に接続された電子放出部５の個数ｎ、との間の関係
が、Ｐ₁＜Ｗ−（ｎ−１）Ｓ、且つ、Ｐ₂＜Ｌの関係を満
足するよう配置，構成されている画像形成装置を含む。

【００５２】即ち、本発明第４の画像形成装置の基本的
技術思想は、複数個の電子放出部５を電気的に直列に接
続して１つの電子源を形成し、１画素に対応させる様に
設け、更に、係る電子源を一列に並列に接続したライン
状電子源を、さらに面状に複数並列に設けることで、上
述問題点を解決するものである。

【００５３】

【発明の実施の形態】以下、第１の発明の構成要素及び
作用について詳述する。

【００５４】本発明における微粒子膜としては、粒径が
十数Åから数μｍの導電性微粒子の膜、あるいはこれら
導電性微粒子が分散されたカーボン薄膜等が挙げられ
る。その材料はＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ等の金属、Ｐｄ
Ｏ，ＳｎＯ₂等の酸化物導電体等導電性材料であればど
れを用いても構わない。そしてこれらの膜はガスデポジ
ション法や分散塗布法等により電極間に形成される。

【００５５】形状が定まった不連続な電子放出部の形成
方法としては様々な方法が考えられるが、その一例とし
ては次のようなものがある。

【００５６】図１は、本発明の一実施態様を示す素子構
成図である。

【００５７】同図において２１は絶縁性基板、２３と２
４は電極、２５は微粒子膜、２６は電子放出部である。

【００５８】従来の電子放出素子は、電極の間隔が放出
部幅全域にわたって一定であるが、本発明では、放出部
２６を形成する電極２３，２４間に、更に電界集中を起
こし易い突起２７をあらかじめ設けておくことで形状、
特性の定まった放出部を直線状に形成することができ
る。電極２３と２４の間隔は、通常の電子放出素子の場
合には０．１ミクロン〜１００ミクロンが望ましく、一
般には０．５ミクロン〜１０ミクロンが実用的である。
しかるに、上記範囲の素子では電極間に形成される電子
放出部は直線状には形成されず、電極間隔の１／２程度
の範囲でばらつき及び蛇行を生じてしまう。そこで、本
発明による突起部２７を電極間隔と同程度のピッチで配
置することで突起部２７を結ぶ直線状に微小放出部が均
一に形成されることになる。本発明における突起部を設
けた場合に適用できる電極の間隔は、５ミクロン以下で
あるがより高精度の放出部配置を要求される場合には１
ミクロン以下とする必要がある。１ミクロンの電極間隔
に１ミクロンピッチで突起部２７を設けた場合には突起
部間に形成される放出部はほぼ１００オングストローム
以下のばらつきの範囲で一直線に形成される。

【００５９】本発明における突起部２７の形状は三角形
を対向させる、或いは台形の短辺を対向させる等、さま
ざまな形状が可能であるが特にこれらに限定されるもの
ではない。

【００６０】電界集中部位の形成方法としては、図２に
示すように対向する電極の一部に電極間隔をさらに狭め
るような突起部２７を予め作り込むことが最も容易であ
る。また、突起２７と２７’とがつながっているものを
フォーミング時に焼切ってもよい。

【００６１】この電界集中部に沿って電子放出部が形成
されるため、突起間の距離ｇと突起の幅ｗの関係はｇ≦
ｗが望ましく、具体的にはｇは０．５μｍ〜５μｍが実
用的である。また、突起２７は放出部１ケ所につき最低
１ケ所設けておくことで、ほぼ放出部を規定できる。

【００６２】次に、電極間に有機金属を分散塗布し、そ
の後焼成することにより電極間に金属微粒子膜を形成す
る。金属微粒子膜の径は数十Å〜数μｍが好ましく、そ
の材料はＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ等の金属、ＰｄＯ，Ｓ
ｎＯ₂等の酸化物導電体等導電性材料であればどれを用
いても構わない。また、微粒子膜の形成方法は、通常良
く用いられるガスデポジション法等の超微粒子膜の形成
等いずれの方法を用いても構わない。

【００６３】以上のように、電極間がさらに狭くなるよ
うな電極の突起を設けることで、図２に示す様に電子放
出部２６が直線状に形成され、上述従来例のような電子
放出部が蛇行することはなくなる。

【００６４】通電処理の方法は、微粒子膜を通電加熱に
よりその一部を高抵抗化して電子放出部を形成するもの
や、微粒子膜に通電することによりその一部を低抵抗化
して電子放出部を形成するものがあるがいずれを用いて
も構わない。

【００６５】係る通電処理時に微粒子膜の構造が変わ
り、上述したような不連続な電子放出部が形成される。
実際、突起部２７がこの構造変化にどのような役割を果
たしているかは不明であるが、発明者等は突起部２７で
温度分布或は電界分布が不連続となり、それが原因で突
起に沿って電子放出部が形成されるものと推測してい
る。よって、電極間に突起２７を設ける以外にも温度と
電界が不連続となる部材を設ければ同等な効果が得られ
るものと期待できる。

【００６６】本発明第１の電子放出素子では、電界集中
を生ずる部分が通電処理によって放出部となり、次に該
放出部を中心として隣接する微粒子膜部分が電子放出部
化するというプロセスを経る。しかし、強電界を生ずる
突起部は、素子駆動時に過大な電界を発生し、突起部極
近傍が局所的に変形，変質し、電子放出機能を失う。そ
の後は突起部を除く電子放出部にほぼ均等に電界が発生
して電子放出する。また、上述のように線状に形成され
るべき放出部が突起部で分割され、微小放出部の並列接
続と同等の電子放出素子が通電処理によって容易に実現
される。

【００６７】本発明の電子放出素子は、形状が定まった
電子放出部と電子放出部を挟み電気的に接続された微粒
子膜と該電子放出部と該微粒子膜に電流を通電する為の
電極を設けるという素子構成であり、従来例と比較すれ
ば電子放出素子の形状と位置が正確に設計できるので、
電子放出特性の制御が可能であるばかりでなく素子の再
現性が得られるようになる。

【００６８】前述した複数の電子放出素子を設けた画像
形成装置において、本発明の電子放出素子を用いれば、
各素子の電子放出量が同等となる為、表示むらがない良
好な画像が形成される。

【００６９】図１０は第３の発明に係る表面伝導形電子
放出素子の一実施態様を示す構成図である。

【００７０】同図において１０１，１０２は電極、１０
３は微粒子膜からなる電子放出材料、１０４は絶縁性基
板、１０５は電子放出部、１０７は透明板，透明電極，
蛍光体からなる蛍光体ターゲット、１０８は電子照射領
域（発光部）である。

【００７１】尚、本発明における微粒子膜１０３として
は、粒径が十数オングストロームから数μｍの導電性微
粒子の膜、或いはこれら導電性微粒子が分散されたカー
ボン薄膜等が挙げられる。その材料はＰｄ，Ａｇ，Ａ
ｕ，Ｔｉ等の金属、ＰｄＯ，ＳｎＯ₂等の酸化物導電体
等導電性材料であればどれを用いても構わない。そして
これらの膜はガスデポジション法や分散塗布法等により
電極間に形成される。形状が定まった不連続な電子放出
部の形成方法としては様々な方法が考えられるが、その
一例としては次のようなものがある。

【００７２】本発明に係る電子放出素子は、図１０，図
１１ならびに図１３で示すように、２つ以上の複数個電
子放出部１０５を電気的に直列に構成して１つの電子放
出素子を構成し、該電子放出素子が１つの電子照射領域
（発光部）１０８に対応した構成を有するものである。
ここで、前記、電子放出部１０５となる電極１０１，１
０２の間隔は、０．１μｍから１００μｍが望ましく、
一般には０．５μｍから１０μｍが実用的である。更に
隣接する電子放出部１０５の間隔Ｓは、０．５μｍから
２ｍｍが望ましく、一般には、１μｍから１０００μｍ
が実用的である。

【００７３】以上のような、複数個の電子放出部１０５
に設けられた電子放出材料からなる微粒子膜１０３の通
電処理の方法は、微粒子膜１０３を通電加熱によりその
一部を高抵抗化して電子放出部を形成するものや、微粒
子膜１０３に通電することによりその一部を低抵抗化し
て電子放出部を形成するものがあるが、いずれを用いて
も構わず、少なくとも電子放出部の複数個分の回数以
上、前記処理を施こすことにより、全ての電子放出材料
からなる微粒子膜の構造が変わり、上述したような不連
続な電子放出部が形成される。

【００７４】次に、前記通電処理を施こした表面伝導形
電子放出素子に駆動用の電圧を印加すると、複数個の電
子放出部のうち、１ケ所の電子放出部１０５のみ電子を
放出する作用効果を得た。実際、どのようにして１ケ所
の電子放出部１０５のみを電子放出させるのかは不明で
あるが、発明者等は表面伝導形電子放出素子固有の特性
であるものと推測している。

【００７５】また、図１０に示されるように、表面伝導
形電子放出素子による電子照射領域（発光部）１０８
は、その特性上Ｌ＞Ｗとなった楕円形に近い形状とな
る。

【００７６】本発明第３の画像形成装置では、表面伝導
形電子放出素子を用い、規則正しくマルチに上記素子を
ライン状に配置した画像形成装置において、上記素子を
配置する場合の上記素子の電子放出部が、直線的でなく
平行に配置するように構成し、隣接する電子放出部１０
５の間隔Ｓの距離だけ、電子照射領域１０８がＷ方向に
対して移動することから、相隣接する間隔Ｐとの関係を
Ｐ＞Ｗ＋（２ｎ−２）Ｓに構成することにより、ライン
方向に均一な点電子源を高密度に得ることのできるライ
ン状の電子放出源を可能にしたものである。

【００７７】また、本発明第４の画像形成装置におい
て、Ｐ₂＞Ｐ₁としているのは、上記特性に合わせた電子
放出素子の配列状態を得るためのものである。即ち、相
隣接する電子照射領域１０８間の間隔を、Ｗ方向には小
さく、Ｌ方向には大きくなる働きをなす。また、隣接す
る電子放出部１０５の間隔Ｓの距離だけ電子照射領域１
０８が電子照射領域１０８のＷ方向に対して移動するこ
とから、Ｌ＞Ｐ₂、かつ、Ｗ−（ｎ−１）Ｓ＞Ｐ₁とする
ことは、各電子照射領域１０８を部分的に重複させて、
隙間を無くす働きをなすものである。

【００７８】尚、本発明第３、第４の画像形成装置にお
ける前記電子放出源から放出される電子源の照射により
画像を形成する画像形成部材は、前述同様該電子線によ
って発光，帯電，変質，或いは変形等を起こす材料によ
り形成されたものであれば、いかなるものであっても構
わない。

【００７９】

【実施例】以下、本発明の実施例について詳述する。

【００８０】（実施例１）以下に述べる様に、図２及び
図３に示した電子放出素子を作製した。 十分脱脂洗浄を行ったガラス基板上に、通常のフォト
リソグラフィ技術を用いてリフトオフ用レジストを形成
した後、真空蒸着によって電極２３，２４を形成した。
用いた電極材料はＴｉ５０Å，Ｎｉ９５０Åを積層した
構成であり、同図に示したように、放出部となる部分の
電極幅は３００μｍ，電極２３，２４間の距離は１μｍ
である。また電極２３，２４に付加された突起２７は同
図に示したように対向する三角形とし、頂点間の距離を
０．５μｍ，突起２７の幅を１μｍ，突起のピッチを１
μｍとして形成した。 次に、で形成した電極基板上に、全面にわたってＣ
ｒ薄膜１０００Åを真空蒸着により形成した後、微粒子
膜２５を設ける部分のＣｒ薄膜のみをエッチング除去し
た。 次にまでで得られた電極基板上に、有機パラジウム
化合物を含む有機溶媒（奥野製薬工業製キャタペースト
ＣＣＰ）を回転塗布した後、大気中３００℃，１０分間
の焼成を行い、電極２３，２４間にＰｄ微粒子から成る
不連続な微粒子膜２５を形成した。 最後に、で形成したＣｒ薄膜を全てエッチング除去
して図２に示した電子放出素子を完成した。

【００８１】こうして得られた電子放出素子の電極２３
をプラス側、電極２４をアース側となるように電源を接
続し、微粒子膜２５に直流４Ｖまでの通電処理を行っ
た。その結果、図２に示したように、電極２３，２４の
ほぼ中央に、直線状に放出部２６が形成された。

【００８２】さらに、本素子の駆動電圧を、電極２３を
プラス側、電極２４をアース側として＋１４Ｖまで上昇
させると、アース側，プラス側各々に設けられた対向す
る突起２７の間の微粒子膜に強電界が発生し、前述した
ように、４Ｖの電圧印加時に形成された突起間の放出部
が局所的に変質，変形して電子放出機能を失う。その結
果、図３に示したように、非放出部２８が形成され、そ
れまで直線状の放出部２６が、突起のピッチにほぼそろ
った微小放出部列に分割され、多くの放出部が並列接続
された電子放出素子が得られた。

【００８３】本素子では、１ケ所の放出素子が複数並列
接続された微小放出部の集合から成り立つため、何らか
の原因で放電等が生じても、微小放出部の一部が故障す
るだけで、装置全体の特性劣化は小さくおさえられる。
また、装置全体の放出電流の変動も小さくおさえられ
る。

【００８４】ここで通電処理前の微粒子膜の厚さは数十
Åから２００Åが実用的であるがこれに限るものではな
い。尚、この時の微粒子膜のシート抵抗は１０³〜１０⁸
Ω／□程度である。

【００８５】尚、微粒子膜２５の膜厚は、電子放出部規
定部材を含めて電極間でほぼ均一であると考えられる。

【００８６】本実施例では、通電処理において電流の流
れる向きを電極２３側から電極２４側にしたが、本実施
例においては電流の流れる向きに関係なく、再現良く上
述した位置に電子放出部を形成できる。

【００８７】（比較例）比較例として、図４に示した電
子放出素子を作製した。同図において２３，２４は電
極、２５は微粒子膜、２６が放出部である。電極２３，
２４の幅は実施例１と同様に３００μｍであるが、突起
２７を設けないため、電極間隔が１μｍ一定である。

【００８８】本素子を実施例１同様電極２３をプラス
側，電極２４をアース側として通電処理を行ったとこ
ろ、同図で模式的に示したように、１μｍ電極間で放出
部がほぼ２０００Åの幅で蛇行し、電気特性も図３に示
した放出素子に比べ劣化がみられた。特にＤＣで長時間
連続駆動した場合に、部分的に放電が発生して、次第に
放出電流が減少する傾向にあった。

【００８９】（実施例２）図５は、本実施例の画像形成
装置を示す構成図である。本実施例の面状電子源は、実
施例１の電子放出素子を複数配列したもので、とくに電
極５３と電極５４の間に電子放出素子を並列に配置した
線電子源を複数本基板に規則正しく設けたものである。

【００９０】同図において、５９はグリッド電極，６０
は電子通過孔，６３はガラス板，６２は蛍光体，６１は
アルミニウム材からなるメタルバック，６５はフェース
プレート，６４は蛍光体の輝点である。

【００９１】本実施例において、グリッド電極５９は複
数のライン電極群からなり、面状電子源の電極群と直角
方向に配置される。電子通過孔６０は電子放出部５６の
ほぼ鉛直上に設けられ、グリッド電極５９を信号電極、
線電子源群を走査電極として、ＸＹマトリックス駆動を
行い画像を形成するものである。

【００９２】フェースプレート６５は透明なガラス板６
３の上に蛍光体６２が一様に塗布され、更にその上にメ
タルバック６１を設けたものである。

【００９３】本実施例の画像形成装置において、電極５
３と電極５４に１４Ｖの電圧を印加することにより各電
子放出部５６から電子を放出させ、グリッド電極５９に
適当な電圧を印加することにより電子を引き出し蛍光体
６４に電子を衝突させた。本画像形成装置は、当然なが
ら真空度１×１０^-5Ｔｏｒｒ〜１×１０^-7Ｔｏｒｒの環
境下に置かれ、蛍光体に５００〜５０００Ｖの電圧を印
加した。

【００９４】本実施例の電子放出装置を用いた画像形成
装置では、以下の結果が得られた。 （１）．本実施例は各電子放出部から放出される電子量
が等しいので明るさが均一な表示画面が得られた。 （２）．本実施例は各電子放出部の位置が正確に定まっ
ているので蛍光体上の輝点もほぼ同一な形状で規則正し
い配列であった。

【００９５】以上、本実施例は画像形成装置についての
み説明してきたが、画像形成部材としては、蛍光体の他
にレジスト材や薄膜金属のような電子ビームが衝突する
ことにより状態が変化する全ての部材が含まれ、電子ビ
ーム応用装置としては、記録装置，記憶装置，電子ビー
ム描画装置等の様々な装置があり、本発明は電子放出素
子が複数配置された面状電子源を用いた画像形成装置で
あれば同等の効果がある。

【００９６】（実施例３）図１０は、本実施例の素子構
成図であり、図１１は規則正しくマルチに配置した、画
像形成装置の一部たる電子放出装置を示したものであ
る。また、図１２は本実施例により蛍光体を発光させた
状態を示す図である。

【００９７】先ず、図１０を用いて本実施例の表面伝導
形電子放出素子の製造方法及びその特性を説明する。

【００９８】．絶縁性基板１０４として石英基板を用
い、有機溶剤等により充分洗浄し、真空蒸着技術，フォ
トリソグラフィー技術により、電子放出部１０５を直列
で２ケ所有するよう電極１０１，１０２を形成した。電
極の材料としては、導電性を有するものであればどのよ
うなものであっても構わないが、本実施例ではＮｉ金属
を用いて形成した。

【００９９】この電子放出部１０５の間隔Ｓは、実用的
には１．０μｍから１０００μｍに形成されることが望
ましく、本実施例では１０μｍ間隔とし、また、電極間
隔は実用的には０．５μｍから２０μｍに形成されるこ
とが望ましく、本実施例では６μｍ間隔とし、膜厚は１
０００オングストロームとした。

【０１００】．次に、有機パラジウムを電極１０１，
１０２の間に分散塗布する。有機パラジウムは奥野製薬
（株）ＣＣＰ−４２３０を用いた。微粒子を分散したく
ないところにはテープ又はレジスト膜を設け、その後デ
ィッピング法又はスピナー法で有機パラジウムを塗布す
る。次にテープ又はレジスト膜を剥離することにより、
所定の位置に電子放出材料からなる微粒子膜１０３を形
成した。次に３００℃で１時間焼成して有機パラジウム
を分散し、パラジウムと酸化パラジウムの混合した微粒
子膜を形成する。このとき、パラジウムと酸化パラジウ
ムの微粒子の径は共に１０〜１５０オングストロームで
あったが本発明はこれに限るものではない。

【０１０１】．次に、電極１０１をマイナス側、電極
１０２をプラス側になるように電源に接続し、電子放出
材料からなる微粒子膜１０３に通電処理を２回行った。
その結果、電気的に直列に形成された２ケ所の電子放出
部５が形成できた。

【０１０２】ここで通電処理前の微粒子膜の厚さは数十
オングストロームから２００オングストロームが実用的
であるが、これに限るものではない。尚、このときの微
粒子膜のシ−ト抵抗は１０³〜１０¹⁰Ω／□程度であ
る。

【０１０３】本実施例では、通電処理において電流の流
れる向きを電極１０２から電極１０１側にしたが、電流
の流れる向きに関係なく、上述した位置に電子放出部１
０５を形成できる。

【０１０４】次に、透明板に青板ガラスを用い、洗浄し
た後、透明電極としてＩＴＯ（Ｉｎ ₂Ｏ₃：ＳｎＯ₂＝９
５：５）を蒸着により１０００オングストローム厚で付
着させ、更に、電子により発光する蛍光体を塗布し、蛍
光体ターゲット１０７を形成した。

【０１０５】上記のごとく形成された、表面伝導形電子
放出素子と蛍光体ターゲット１０７を用い、上記素子の
電極１０１，１０２間に駆動電圧１６Ｖを印加し、蛍光
体ターゲット１０７を上記素子から約５ｍｍの位置に配
置して、透明電極に１０００Ｖの電圧を印加した。上記
素子の電子照射領域（発光部）１０８を測定したとこ
ろ、幅Ｗ方向に約２ｍｍ、長さＬ方向に約４ｍｍの発光
を得た。

【０１０６】ついで、前記電子照射領域（発光部）１０
８の測定と同様に、２回目の電子照射領域（発光部）１
０８の測定を行ったところ、電子照射領域１０８のＷ方
向に対して約１０μｍずれた位置に、前記１回目の電子
照射領域１０８と同様に幅Ｗ方向に約２ｍｍ、長さＬ方
向に約４ｍｍの発光を得た。

【０１０７】上記特性は、上記表面伝導形電子放出素子
の固有の特性で複数個の電子放出部を電気的に直列に構
成して駆動させると、複数個の電子放出部のうち１放出
部のみ電子を放出し、さらに駆動回数を重ねると外部か
ら何ら影響を得ることなく、複数個のうち１放出部のみ
電子を放出し、その蛍光体ターゲット１０７上の電子照
射領域１０８が、複数個の電子放出部１０５の間隔Ｓだ
けずれる性質が認められた。

【０１０８】上記素子と同様の表面伝導形電子放出素子
を複数個用いて、図１１のごとくライン状に規則正しく
マルチに配置し、電極１０１を共通電極、電極１０２を
個別電極とし（電極１０１が個別電極、電極１０２が共
通電極でもかまわない。）、上記素子の電子照射領域１
０８の幅Ｗが約２．０ｍｍ、電子放出部１０５の間隔Ｓ
が１０μｍ、電子放出素子群中の電子放出部１０５の数
ｎが２、であることから相隣接する電子放出素子の間隔
Ｐを、Ｐ＞Ｗ＋（２ｎ−２）Ｓを満足するようにＰ＝
２．１ｍｍとし、電子照射領域１０８が重なり合わない
ように上記素子と同じ構成の素子を５素子（図１１中、
１素子不図示）、電子放出部１０５が平行になるよう、
ライン状に規則正しく配置，構成した。

【０１０９】上記の通り配置した結果、上記１素子の駆
動条件と同じ条件で５素子を同時に電子放出させ蛍光体
を発光させたところ、図１２に示す如く電子照射領域１
０８の幅Ｗ＝約２．０ｍｍ、長さＬ＝約４．０ｍｍ、電
子照射領域１０８の間隔が約２．１ｍｍの発光間隔の狭
い、点発光の可能な点電子源を直線上に配置したライン
状の電子源を得ることができた。

【０１１０】更に、１つの電子照射領域１０８に対し、
２つの電子放出素子から電子が放出されるところから、
約２倍の耐久性を得ることができた。

【０１１１】尚、電子放出部１０５を小さくすることが
できることから、より高密度な点電子源を直線上に配置
したライン状の電子源を得ることができる。

【０１１２】（実施例４）図１３は本実施例の素子構成
図である。本実施例で用いた表面伝導形電子放出素子は
実施例３とほぼ同等の特性を有するもので、３つの電子
放出部１０５を電気的に直列に接続し、電子放出部１０
５の間隔Ｓを１０μｍにしたものである。

【０１１３】また、本実施例の製造方法は、実施例３に
同じであるが、３つの電子放出部を有する素子に構成し
たことから、３回の通電処理により各素子の電子放出を
可能にした。

【０１１４】上記素子をＰ＞Ｗ＋（２ｎ−２）Ｓの関係
を満足しうるよう、素子間隔Ｐ＝２．２ｍｍとし、図１
３に示したように５素子（図１３中、１素子不図示）を
規則正しくライン状且つマルチに配置，構成した。

【０１１５】上記の通り配置した結果、上記１素子の駆
動条件と同じ条件で５素子を同時に電子放出させ、蛍光
体を発光させたところ、電子照射領域１０８が幅Ｗ＝約
２ｍｍ、長さＬ＝約４．０ｍｍ、電子照射領域１０８の
間隔が約２．２ｍｍの発光間隔の狭い、点発光の可能な
点電子源を直線上に配置したライン状の電子源を得るこ
とができ、さらに実施例３と同等な効果があった。

【０１１６】（実施例５）本実施例は、実施例３とほぼ
同等の形状を成すものであるが、電子放出材料からなる
微粒子膜１０３をガスデポジション法で形成したもので
ある（図示せず）。

【０１１７】次に、本実施例の製造方法を説明する。 ．実施例３−に同じ。 ．次に、微粒子膜を所定の位置に形成する為に金属マ
スクを電極１０１と１０２の間に配置し、ガスデポジシ
ョン法で微粒子膜１０３を形成した。その材質は、Ａ
ｕ，Ａｇ，Ｔｉ，Ｓｎ，Ｐｄ等の金属又はその他のどの
ような導電性微粒子を用いても構わないが、本実施例で
はＰｂを用いた。また、その粒径は５０〜１５０オング
ストロームであったが、本実施例はこれに限るものでは
ない。 ．実施例３−に同じ。

【０１１８】更に、実施例３と同様な方法で電子照射領
域を測定したところ、実施例３とほぼ同等な幅Ｗ方向に
約２ｍｍ、長さＬ方向に約４ｍｍの発光を得、実施例３
と同様に素子間隔Ｐ＝２．１ｍｍとし、５素子を規則正
しくライン状にマルチに配置構成し、１素子と同条件で
電子放出させ、蛍光体ターゲットを発光させたところ、
電子照射領域が幅Ｗ＝約２ｍｍ、長さＬ＝約４ｍｍ、電
子照射領域の間隔が約２．１ｍｍの発光間隔の狭い、点
発光の可能な点電子源を直線上に配置したライン状の電
子源を得ることができ、さらに実施例３と同等な効果が
あった。

【０１１９】（実施例６）本実施例では、実施例３と同
様の電子放出素子を用いて図１４に示すごとく、電子照
射領域１０８の幅Ｗ方向の素子間隔（ピッチ）をＰ₁、
電子照射領域１０８の長さＬ方向の素子間隔（ピッチ）
をＰ₂としたとき、素子間隔Ｐ₁，Ｐ₂の関係がＰ₁＜Ｐ₂
の関係となるよう素子を配置した。また、図１５に示す
ごとく、電子照射領域１０８が重なり合って面状の電子
放出が得られるよう、素子間隔Ｐ₁，Ｐ₂と電子照射領域
１０８のＷ，Ｌとの関係をＰ₁＜Ｗ，Ｐ₂＜Ｌとした。

【０１２０】また、直列に形成された電子放出素子のど
の電子放出部の位置から電子が放出されても、面状の電
子照射領域１０８が得られるように、素子間隔（ピッ
チ）Ｐ ₁と、電子放出部間隔Ｓと、電子放出部の個数ｎ
との関係を、Ｐ₁＜Ｗ−（ｎ−１）Ｓとした。

【０１２１】更に具体的に説明すると、電子照射領域１
０８については、前記の通りＷ＝２ｍｍ、Ｌ＝４ｍｍ、
電子放出部１０５の間隔Ｓは１０μｍであるため、Ｐ₂
＜Ｌ，Ｐ₁＜Ｗ−（ｎ−１）Ｓを満足するように、Ｐ₁＝
１．５ｍｍ、Ｐ₂＝３．４ｍｍとした。

【０１２２】上記の通り配置し、前記１素子の駆動条件
と同じ条件で蛍光体ターゲット１０７を発光させたとこ
ろ、図１５のごとく目視では各素子による発光領域を各
々識別不可能な、発光面積が約５ｍｍ×１０．８ｍｍの
面状発光状態を得ることができた。

【０１２３】更に、上記素子の安定性は、１素子では±
１５％の電子放出のバラツキがあるのに対して、面全体
では±１０％と、電子放出のバラツキが改善された。更
に、１つの電子照射領域１０８に対して２つの電子放出
部１０５から電子が放出されることから、約２倍の耐久
性を得ることができた。

【０１２４】また、表面伝導形電子放出素子を、Ｐ₁＜
Ｗ，Ｐ₂＜Ｌの条件下に配列することが困難な場合は、
蛍光体ターゲット１０７と素子の距離を広げることによ
り、Ｗ，Ｌを大きくし、面状に均一な電子放出を得るこ
とができた。

【０１２５】（実施例７）図１６は本実施例の素子構成
図である。本実施例で用いた表面伝導形電子放出素子
は、実施例６とほぼ同等の特性を有するもので、３つの
電子放出部１０５を電気的に直列に接続し、電子放出部
間隔Ｓを２００μｍにしたものである。

【０１２６】また、本実施例の製造方法は、実施例３に
同じであるが、３つの電子放出部を有する素子に構成し
たことから、３回の通電処理により各素子の電子放出を
可能にした。

【０１２７】上記素子をＰ₂＜Ｌ、Ｐ₁＜Ｗ−（ｎ−１）
Ｓの関係を満足しうるよう、素子間隔（ピッチ）Ｐ₁＝
１．２ｍｍ、Ｐ₂＝３．２ｍｍとし、図１６に示した様
に、３×３のマトリックスに配置して、１素子と同条件
で電子放出させ、蛍光体ターゲット１０７を発光させた
ところ、約４．４ｍｍ×１０．４ｍｍの面積で均一な、
目視では各素子による発光領域の識別が困難な面状の発
光状態を得ることができ、さらに実施例６と同等な効果
があった。

【０１２８】（実施例８）図１７は本実施例の素子構成
図である。本実施例は、実施例６とほぼ同等の形状を成
すものであるが、電子放出材料からなる微粒子膜１０３
をガスデポジション法で形成したものである。

【０１２９】次に、本実施例の製造方法を説明する。 ．実施例３−に同じ。 ．次に、微粒子膜を所定の位置に形成する為に金属マ
スクを電極１０１と１０２の間に配置し、ガスデポジシ
ョン法で微粒子膜１０３を形成した。その材質は、Ａ
ｕ，Ａｇ，Ｔｉ，Ｓｎ，Ｐｄ等の金属又はその他のどの
ような導電性微粒子を用いても構わないが、本実施例で
はＰｂを用いた。また、その粒径は５０〜１５０オング
ストロームであったが、本実施例はこれに限るものでは
ない。 ．実施例３−に同じ。

【０１３０】更に、実施例３と同様な方法で電子照射領
域を測定したところ、実施例３とほぼ同等な幅Ｗ方向に
約２ｍｍ、長さＬ方向に約４ｍｍの発光を得、実施例６
と同様に素子間隔Ｐ₁＝１．５ｍｍ、Ｐ₂＝３．４ｍｍと
し、図１７の様に４×３のマトリックスに配置して、１
素子と同条件で電子放出させ、蛍光体ターゲット１０７
を発光させたところ、約６．５ｍｍ×１０．８ｍｍの面
積で均一な、目視では各素子による発光領域の識別が困
難な面状の発光状態を得ることができ、さらに実施例６
と同等な効果があった。

【０１３１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の電子放出素
子は、電極間に強電界を発生する電極突起を予め設けて
おき、低電圧での通電処理を行い、その後、高電圧で駆
動し突起先端近傍の電子放出機能を消失させることで以
下の効果がある。 （１）電子放出量や放出効率等の電子放出特性が制御で
き、さらに素子間での特性のばらつきの少ない電子放出
素子が実現できる。 （２）ダメージによる特性劣化の少ない電子放出素子が
実現できる。 （３）放出電流の変動の少ない電子放出素子が実現でき
る。 （４）画像形成装置として均一な発光輝度の画像表示が
可能となる。 （５）電子放出部の位置が正確に定まるので、画像形成
装置として蛍光体の輝点形状が均一な画像表示が得られ
る。 （６）電子放出部の位置が正確に定まるので、画像形成
装置として変調電極の形状設計や制御系が容易となる。

【０１３２】本発明の画像形成装置において、表面伝導
形電子放出素子の電子放出部を複数個電気的に直列に接
続し、かつ、複数の電子放出部を有する表面伝導形電子
放出素子をライン状に電気的に並列に接続配置した際
の、相隣接する素子間隔Ｐ、電子照射領域の幅Ｗ、素子
個数ｎ、電子放出部間隔Ｓとの関係を、Ｐ＞Ｗ＋（２ｎ
−２）Ｓとした条件で素子を配置することにより、 （１）点電子源を直線上に配置したライン状の電子源
を、高密度に構成可能な電子放出装置を提供し得る。 （２）寿命の向上を図ることができる。

【０１３３】また、表面伝導形電子放出素子の電子放出
部を複数個電気的に直列に接続した電子源が複数並列に
接続されてライン状電子源を形成し、かつ、該ライン状
電子源がその長さ方向と直交する方向に配列されてお
り、各ライン状電子源における並列に接続される電子源
のピッチＰ₂と、該ライン状電子源の長さ方向と直交す
る方向に配列された相隣接するライン状電子源のピッチ
Ｐ₁との関係をＰ₁＜Ｐ₂とし、電子照射領域の幅Ｗ，長
さＬと、複数個直列に接続した電子放出部間隔Ｓと、電
子放出部の個数ｎとの関係を、Ｐ₁＜Ｗ−（ｎ−１）
Ｓ，Ｐ₂＜Ｌとした条件で素子を配置することにより、 （３）均一な面状の電子照射領域が得られる。 （４）面状の電子源として電子放出量の安定性が向上す
る。 （５）寿命の向上を図ることができる。といったような
効果が有る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子放出素子の構成図である。

【図２】本発明の電子放出素子の放出部の構成図であ
る。

【図３】実施例１で作製した電子放出素子の放出部構成
図である。

【図４】比較例で作製した電子放出素子の放出部構成図
である。

【図５】実施例２で作製した画像形成装置の説明図であ
る。

【図６】従来の通電加熱によって作製された電子放出素
子の構成図である。

【図７】従来の微粒子膜に通電処理することにより作製
された電子放出素子の構成図である。

【図８】従来形電子源を用いた画像形成装置の構成図で
ある。

【図９】従来の電界放出型電子放出素子の構成図であ
る。

【図１０】本発明に係る表面伝導形電子放出素子及び画
像形成部の構成を示した斜視図である。

【図１１】実施例３における素子の配列状態を示す平面
図である。

【図１２】実施例３における電子照射領域の説明図であ
る。

【図１３】実施例４における素子の配列状態を示す平面
図である。

【図１４】実施例６における素子の配列状態を示す平面
図である。

【図１５】実施例６における電子照射領域の説明図であ
る。

【図１６】実施例７における素子の配列状態を示す平面
図である。

【図１７】実施例８における素子の配列状態を示す平面
図である。

【図１８】従来の素子における電子照射領域の説明図で
ある。

【符号の説明】

２１ 絶縁性基板 ２３，２４ 電極 ２５ 微粒子膜 ２６ 電子放出部 ２７ 突起 ２８ 非放出部 ５１ 絶縁性基板 ５３，５４ 電極 ５５ 微粒子膜 ５６ 電子放出部 ５９ グリッド電極 ６０ 電子通過孔 ６１ メタルバック ６２ 蛍光体 ６３ ガラス板 ６４ 蛍光体の輝点 ６５ フェースプレート ７１ 基板 ７２ 薄膜 ７３，７４ 電極 ７５ 電子放出部 ７６ 微粒子膜 ８１ ガラス基板 ８２ 支持体 ８３ 素子配線電極 ８４ 電子放出部 ８５ 電子通過孔 ８６ 電極 ８７ ガラス板 ８８ 蛍光体 ８９ 蛍光体の輝点 ９０ 薄膜 ９１ Ｓｉ基板 ９２ 冷陰極 ９３ 絶縁層 ９４ 引き出し電極 ９５ 貫通孔 １０１，１０２ 電極 １０３ 微粒子膜 １０４ 基板 １０５ 電子放出部 １０６ 薄膜 １０７ 蛍光体ターゲット １０８ 発光部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武田 俊彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 高橋 理恵 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 坂野 嘉和 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 野村 一郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 金子 哲也 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 鱸 英俊 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 5C036 EE01 EE02 EE14 EE19 EF01 EF06 EF09 EG12 EH04 EH21 5C135 BB03 BB15 BB17 HH03 HH04 HH07 HH15

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、相対向する一対の電極と該電
   極間に微粒子から成る不連続膜とを有する電子放出素子
   において、上記電極間に更に複数の突出した電極を相対
   向するように設け、この複数の相対向する突出した電極
   間を結ぶライン上に電子放出部を配置することを特徴と
   する電子放出素子。
2. 【請求項２】 上記相対向する突出した電極間自体を非
   放出部とすることによって、電子放出部が微小放出部列
   に分割されてなることを特徴とする請求項１記載の電子
   放出素子。
3. 【請求項３】 真空容器内に、少なくとも請求項１記載
   の電子放出素子を複数配置した電子源と、該電子源から
   放出された電子の照射により画像を形成する画像形成部
   材とを設けたことを特徴とする画像形成装置。
4. 【請求項４】 表面伝導形電子放出素子と該表面伝導形
   電子放出素子から放出される電子線の照射により画像を
   形成する画像形成部を有した画像形成装置において、該
   表面伝導形電子放出素子の電子放出部が複数であり、且
   つ、各電子放出部が電気的に直列に接続されており、更
   に、該複数の電子放出部を有する表面伝導形電子放出素
   子がライン状に、電気的に並列に接続配置されているこ
   とを特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記画像形成部における電子照射領域の
   長さＬ方向と前記表面伝導形電子放出素子の電子放出部
   の長さ方向とを平行配置したことを特徴とする請求項４
   記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 画像形成部における電子照射領域の幅Ｗ
   と、電子放出部を複数個有した表面伝導形電子放出素子
   の相隣接する電子放出部の間隔Ｓと、該複数個の電子放
   出部を有する表面伝導形電子放出素子をライン状に配列
   した際の相隣接する間隔Ｐと、直列に接続された電子放
   出部の個数ｎとが、Ｐ＞Ｗ＋（２ｎ−２）Ｓの関係を満
   足することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 表面伝導形電子放出素子と該表面伝導形
   電子放出素子から放出される電子線の照射により画像を
   形成する画像形成部を有した画像形成装置において、表
   面伝導形電子放出素子の電子放出部を複数個電気的に直
   列に接続した電子源が複数並列に接続されてライン状電
   子源を形成し、且つ、該ライン状電子源がその長さ方向
   と直交する方向に配列されており、各ライン状電子源に
   おける並列に接続される電子源のピッチＰ₂が、該ライ
   ン状電子源の長さ方向と直交する方向に配列された相隣
   接するライン状電子源のピッチＰ₁より大きいことを特
   徴とする画像形成装置。
8. 【請求項８】 画像形成部における電子照射領域の幅Ｗ
   及び長さＬと、複数個直列に接続した相隣接する電子放
   出部の間隔Ｓと、該電子放出部の個数ｎと、前記ピッチ
   Ｐ₁及びピッチＰ₂との間の関係が、Ｐ₁＜Ｗ−（ｎ−
   １）Ｓ、かつ、Ｐ₂＜Ｌの関係を満足することを特徴と
   する請求項７記載の画像形成装置。