JP2631007B2 - 電子放出素子及びその製造方法と、該素子を用いた画像形成装置 - Google Patents
電子放出素子及びその製造方法と、該素子を用いた画像形成装置Info
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- JP2631007B2 JP2631007B2 JP6743689A JP6743689A JP2631007B2 JP 2631007 B2 JP2631007 B2 JP 2631007B2 JP 6743689 A JP6743689 A JP 6743689A JP 6743689 A JP6743689 A JP 6743689A JP 2631007 B2 JP2631007 B2 JP 2631007B2
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- H01J2201/30—Cold cathodes
- H01J2201/316—Cold cathodes having an electric field parallel to the surface thereof, e.g. thin film cathodes
- H01J2201/3165—Surface conduction emission type cathodes
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- Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 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。
いた画像形成装置に関する。
［従来の技術］ 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.Electron.Phys.）第10巻、1290〜1296頁、
1965年］ これは、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、一般には表面伝導形電子放出素子と呼
ばれている。
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.Electron.Phys.）第10巻、1290〜1296頁、
1965年］ これは、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、一般には表面伝導形電子放出素子と呼
ばれている。
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.Dittmer:“Thin Solid Films"）,9巻,31
7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.Fonstad:“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，（1983年）］などが報告さ
れている。
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.Dittmer:“Thin Solid Films"）,9巻,31
7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.Fonstad:“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，（1983年）］などが報告さ
れている。
これらの表面伝導形電子放出素子の典型的な素子構成
を第１図に示す。同図において、１及び２は電気的接続
を得るための電極、３は電子放出材料で形成される薄
膜、４は基板、５は電子放出部を示す。
を第１図に示す。同図において、１及び２は電気的接続
を得るための電極、３は電子放出材料で形成される薄
膜、４は基板、５は電子放出部を示す。
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処
理によって電子放出部を形成する。即ち、前記電極１と
電極２の間に電圧を印加する事により、薄膜３に通電
し、これにより発生するジュール熱で薄膜３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を形成することにより電子放出機能
を得ている。
電子放出を行う前に予めフォーミングと呼ばれる通電処
理によって電子放出部を形成する。即ち、前記電極１と
電極２の間に電圧を印加する事により、薄膜３に通電
し、これにより発生するジュール熱で薄膜３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を形成することにより電子放出機能
を得ている。
なお、電気的に高抵抗状態とは、薄膜３の一部に0.5
μｍ〜５μｍの亀裂を有し、且つ亀裂内が所謂島構造を
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４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。
μｍ〜５μｍの亀裂を有し、且つ亀裂内が所謂島構造を
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４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。
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1,2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放出せしめるものであ
る。
に電極1,2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放出せしめるものであ
る。
しかしながら、上記の様な従来の通電によるフォーミ
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。
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。
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
ため、基板が破壊しやすくマルチ化が難しい。
ため、基板が破壊しやすくマルチ化が難しい。
３）島の材料が金、銀、SnO2、ITO等に限定され仕事関
係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。
係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。
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。
素子は、素子構造が簡単であると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。
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，特願昭63−110480号に於いて電極間に
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第２図に示す。
昭63−107570号，特願昭63−110480号に於いて電極間に
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第２図に示す。
同図において、11及び12は電極,13は微粒子膜,14は電
子放出部,15は基板である。
子放出部,15は基板である。
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。
げられる。
１）微粒子膜13に非常に少ない電流を流すことで電子放
出部14を形成できるので素子劣化のない素子が作成で
き、さらに電極の形状を任意に設計できる。
出部14を形成できるので素子劣化のない素子が作成で
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。
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15や電極の材料の選択性が
広がる。
広がる。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、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、第２図に示す如く、電極間
の微粒子膜13内に電子放出部14が形成され、該電子放出
部14が電子の放出位置となっているが、実際には、電子
放出部14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。
形電子放出素子においては、第２図に示す如く、電極間
の微粒子膜13内に電子放出部14が形成され、該電子放出
部14が電子の放出位置となっているが、実際には、電子
放出部14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。
第２図に於いて、電子放出部は直線的に描かれている
が、実際には電極11及び12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
実効的な長さが設計できなかった。
が、実際には電極11及び12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
実効的な長さが設計できなかった。
一般に、電極11と電極12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
ることは不可能であった。
あるが、電極間が広くなる程電子放出部の位置を制御す
ることは不可能であった。
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。
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。
面状電子源の有効な応用として、特開昭56−28445号
にあるような、面状の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発光輝度が異なり表示ムラを生
じていた。
にあるような、面状の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発光輝度が異なり表示ムラを生
じていた。
また、上述した通電を施す従来の電子放出素子に於い
ては、通電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。
ては、通電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。
［課題を解決するための手段及び作用］ 上述の問題点を解決するために成された本発明の構成
は以下の通りである。
は以下の通りである。
即ち、本発明の第一は、平坦な基板上の電極間に、電
子放出部を含む導電性膜を配置した電子放出素子におい
て、前記平坦な基板上の電極間に高低差による段差部が
形成されており、前記導電性膜は導電性の微粒子膜であ
って該段差部を跨ぐように配置されており、前記導電性
膜の電子放出部は該段差部の位置に形成されていること
を特徴とする電子放出素子である。
子放出部を含む導電性膜を配置した電子放出素子におい
て、前記平坦な基板上の電極間に高低差による段差部が
形成されており、前記導電性膜は導電性の微粒子膜であ
って該段差部を跨ぐように配置されており、前記導電性
膜の電子放出部は該段差部の位置に形成されていること
を特徴とする電子放出素子である。
上記本発明の第一は、さらにその特徴として、 前記微粒子膜に含まれる微粒子が、数十Å〜数μｍの
範囲の粒径を有する微粒子であること、 前記微粒子膜が、Pb,Pd,Ag,Au,Ti,Sn,PbO,PdO,SnO2か
ら選ばれる材料により構成されること、 前記電子放出部が、前記導電性膜の局所的な破壊、変
形あるいは変質部であること、を含む。
範囲の粒径を有する微粒子であること、 前記微粒子膜が、Pb,Pd,Ag,Au,Ti,Sn,PbO,PdO,SnO2か
ら選ばれる材料により構成されること、 前記電子放出部が、前記導電性膜の局所的な破壊、変
形あるいは変質部であること、を含む。
また、本発明の第二は、真空容器内に少なくとも上記
本発明の第一の電子放出素子を複数並べた電子源と、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
画像形成部材とを有することを特徴とする画像形成装置
である。
本発明の第一の電子放出素子を複数並べた電子源と、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
画像形成部材とを有することを特徴とする画像形成装置
である。
また、本発明の第三は、平坦な基板上の電極間に、電
子放出部を含む導電性膜を配置した電子放出素子の製造
方法において、前記平坦な基板上の電極間に高低差によ
る段差部を形成し、前記導電性膜として導電性の微粒子
膜を該段差部を跨ぐように配置して当該微粒子膜に通電
することにより、前記段差部の位置に電子放出部を形成
することを特徴とする電子放出素子の製造方法である。
子放出部を含む導電性膜を配置した電子放出素子の製造
方法において、前記平坦な基板上の電極間に高低差によ
る段差部を形成し、前記導電性膜として導電性の微粒子
膜を該段差部を跨ぐように配置して当該微粒子膜に通電
することにより、前記段差部の位置に電子放出部を形成
することを特徴とする電子放出素子の製造方法である。
上記本発明の第三は、さらにその特徴として、 前記微粒子膜に含まれる微粒子が、数十Å〜数μｍの
範囲の粒径を有する微粒子であること、 前記微粒子が、50Å〜150Åの範囲の粒径を有する微
粒子であること、 前記微粒子膜が、103〜108Ω／□の範囲のシート抵抗
値を有する膜であること、 前記微粒子膜が、Pb,Pd,Ag,Au,Ti,Sn,PbO,PdO,SnO2か
ら選ばれる材料により構成されること、 前記微粒子膜への通電が、前記微粒子膜に局所的な破
壊、変形あるいは変質部を形成する工程を含むこと、を
含む。
範囲の粒径を有する微粒子であること、 前記微粒子が、50Å〜150Åの範囲の粒径を有する微
粒子であること、 前記微粒子膜が、103〜108Ω／□の範囲のシート抵抗
値を有する膜であること、 前記微粒子膜が、Pb,Pd,Ag,Au,Ti,Sn,PbO,PdO,SnO2か
ら選ばれる材料により構成されること、 前記微粒子膜への通電が、前記微粒子膜に局所的な破
壊、変形あるいは変質部を形成する工程を含むこと、を
含む。
本発明に於ける微粒子膜は、粒径が数十Åから数μｍ
の導電性微粒子の膜であり、薄膜導電体としては導電性
微粒子膜やこれら導電性微粒子が分散されたカーボン薄
膜が挙げられる。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。
の導電性微粒子の膜であり、薄膜導電体としては導電性
微粒子膜やこれら導電性微粒子が分散されたカーボン薄
膜が挙げられる。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。
本発明の電子放出素子を製造する方法としては様々な
方法が考えられるが、その一例を第３図を参照して以下
に説明する。
方法が考えられるが、その一例を第３図を参照して以下
に説明する。
第３図は本発明の一実施態様を示す素子構成図であ
る。同図において、31は絶縁性基板,32は段差形成部材,
33と34は電極,35は微粒子膜,36は電子放出部,37は段差
である。
る。同図において、31は絶縁性基板,32は段差形成部材,
33と34は電極,35は微粒子膜,36は電子放出部,37は段差
である。
第３図で示す電子放出素子は第２図で示す電子放出素
子に対し電極間に段差37が在ることを特徴とする。電極
33と34の間隔は0.1μｍ〜100μｍが望ましく、一般には
0.5μｍ〜10μｍが実用的である。また、段差形成部材3
2は、ガラスやSnO2等の絶縁物質で形成され、その厚さ
は微粒子膜の種類にもよるが通常100Å〜数μｍが望ま
しく、一般には0.1μｍ〜１μｍが実用的である。
子に対し電極間に段差37が在ることを特徴とする。電極
33と34の間隔は0.1μｍ〜100μｍが望ましく、一般には
0.5μｍ〜10μｍが実用的である。また、段差形成部材3
2は、ガラスやSnO2等の絶縁物質で形成され、その厚さ
は微粒子膜の種類にもよるが通常100Å〜数μｍが望ま
しく、一般には0.1μｍ〜１μｍが実用的である。
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P
b,Ag,Au,Ti等の金属、PbO,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。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。
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P
b,Ag,Au,Ti等の金属、PbO,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。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。
以上のような段差37を跨ぐように配置された微粒子膜
35に通電処理を施すと、第３図に示すように段差部に沿
って電子放出部36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い。かかる電子放出
部は通電の方向や微粒子材料の種類、段差の厚さ等によ
って段差部の上側か下側あるいは側面のいずれかに形成
することができる。勿論、段差部が曲線であれば電子放
出部が段差に沿って曲線に形成されるものである。
35に通電処理を施すと、第３図に示すように段差部に沿
って電子放出部36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い。かかる電子放出
部は通電の方向や微粒子材料の種類、段差の厚さ等によ
って段差部の上側か下側あるいは側面のいずれかに形成
することができる。勿論、段差部が曲線であれば電子放
出部が段差に沿って曲線に形成されるものである。
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も構わない。
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も構わない。
かか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、段差
37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、発明者等は段差部近傍で温度分布或は電
界分布が不連続となり、それが原因で段差に沿って電子
放出部が形成されるものと推測している。よって、電極
間に段差部を設ける意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。
たような不連続な電子放出部が形成される。実際、段差
37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、発明者等は段差部近傍で温度分布或は電
界分布が不連続となり、それが原因で段差に沿って電子
放出部が形成されるものと推測している。よって、電極
間に段差部を設ける意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。
第５図〜第７図は、本発明の一実施態様を示す素子断
面図であるが段差の形状は上述のような階段状の他にも
第５図で示す凸形段差38、第６図に示す三角形段差39、
第７図に示す凹形段差40等様々なものが考えられ、上述
第３図の階段形状と同等な作用効果がある。つまり、段
差部近傍で温度分布或は電界分布が不連続な段差形状で
あれば同等な作用効果がある。
面図であるが段差の形状は上述のような階段状の他にも
第５図で示す凸形段差38、第６図に示す三角形段差39、
第７図に示す凹形段差40等様々なものが考えられ、上述
第３図の階段形状と同等な作用効果がある。つまり、段
差部近傍で温度分布或は電界分布が不連続な段差形状で
あれば同等な作用効果がある。
上述したように本発明の電子放出素子は、基板上の段
差部を跨ぐように微粒子膜が配置されており、その段差
部に沿って電子放出部が形成されるものであるため、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。
差部を跨ぐように微粒子膜が配置されており、その段差
部に沿って電子放出部が形成されるものであるため、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。
前述した複数の電子放出素子を設けた画像形成装置に
於いて、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、表示ムラがない良好な画像が
形成される。
於いて、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、表示ムラがない良好な画像が
形成される。
［実施例］ 以下に、本発明の実施例を詳述する。
実施例１ 第３図は、本実施例の素子構成図であり、第４図はそ
の製造方法を示した説明図である。
の製造方法を示した説明図である。
次に本実施例の電子放出素子の製造方法を概略的では
あるが説明する。
あるが説明する。
．絶縁性基板（石英基板）31を十分洗浄し通常良く用
いられる蒸着技術や液体コティング法等により絶縁体膜
32′を形成する。その材料としては、SiO2，ガラス，ア
ルミナ等の材料が好適であるが、本実施例ではSiO2を用
いた。厚さは実用的には0.1μｍ〜1.0μｍが望ましく本
実施例では0.2μｍに形成した。
いられる蒸着技術や液体コティング法等により絶縁体膜
32′を形成する。その材料としては、SiO2，ガラス，ア
ルミナ等の材料が好適であるが、本実施例ではSiO2を用
いた。厚さは実用的には0.1μｍ〜1.0μｍが望ましく本
実施例では0.2μｍに形成した。
．次に通常良く用いられるホトリソ・エッチング技術
により絶縁体膜32′をエッチングして段差形成部材32を
形成する、段差部の厚さは実質的に絶縁体膜32′の厚さ
である。
により絶縁体膜32′をエッチングして段差形成部材32を
形成する、段差部の厚さは実質的に絶縁体膜32′の厚さ
である。
．次に蒸着技術、ホトリソ・エッチング技術を用いて
電極33及び34を形成する。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。電極33と電
極34は段差37を挟むように形成され、その電極間隔は実
用的には0.5μｍ〜20μｍに形成されることが望まし
く、本実施例では５μｍギャップに形成した。
電極33及び34を形成する。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。電極33と電
極34は段差37を挟むように形成され、その電極間隔は実
用的には0.5μｍ〜20μｍに形成されることが望まし
く、本実施例では５μｍギャップに形成した。
．次に有機パラジウムを電極33と34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。
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300℃で１時間焼成し有
機パラジウムを分解し、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。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微粒子膜35を作成
した。微粒子膜の幅Ｗはどのような値のものでも構わな
いが本実施例では1mmとした。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60Å〜150Åであっ
たが本発明はこれに限るものではない。
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300℃で１時間焼成し有
機パラジウムを分解し、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。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微粒子膜35を作成
した。微粒子膜の幅Ｗはどのような値のものでも構わな
いが本実施例では1mmとした。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60Å〜150Åであっ
たが本発明はこれに限るものではない。
．次に段差形成部材32上にある電極33をマイナス側、
石英基板31上にある電極34をプラス側となるように電源
に接続し、微粒子膜35に通電処理を行った。その結果、
第３図に示すように段差37に沿って段差部材32上に電子
放出部36が形成できた。
石英基板31上にある電極34をプラス側となるように電源
に接続し、微粒子膜35に通電処理を行った。その結果、
第３図に示すように段差37に沿って段差部材32上に電子
放出部36が形成できた。
ここで通電処理前の微粒子膜の厚さは数十Åから200
Åが実用的であるがこれに限るものではない。なお、こ
のときの微粒子膜のシート抵抗は103〜108Ω／□程度で
ある。又、微粒子膜35の膜厚は段差37を含めて電極間で
ほぼ均一であると考えられる。
Åが実用的であるがこれに限るものではない。なお、こ
のときの微粒子膜のシート抵抗は103〜108Ω／□程度で
ある。又、微粒子膜35の膜厚は段差37を含めて電極間で
ほぼ均一であると考えられる。
本実施例に於ける通電処理に於いて、電流の流れる向
きを電極34側から電極33側にしたが、このように設定す
ることにより再現良く上述した位置に電子放出部を形成
できた。
きを電極34側から電極33側にしたが、このように設定す
ることにより再現良く上述した位置に電子放出部を形成
できた。
本実施例の電子放出素子を段差37を設けていない従来
の電子放出素子と比較したところ、電子放出量及び電子
放出効率に於いてほぼ同等の値が得られた。次に電子放
出部の形状を比較すると従来の素子は1mmの幅にわたっ
て大きく蛇行しているにもかかわらず、本実施例の電子
放出素子は段差に沿ってほぼ直線的に電子放出部が形成
できた。電子放出部の位置が正確に設定できることは、
応用を考えると非常に重要な意味がある。例えば、素子
から放出された電子を偏向及び変調するにあたって、そ
の正確な制御をする為には電子放出部の位置が正確に配
置されている必要がある。よって、本実施例の素子は実
用的には非常に有効な素子を提供するものである。
の電子放出素子と比較したところ、電子放出量及び電子
放出効率に於いてほぼ同等の値が得られた。次に電子放
出部の形状を比較すると従来の素子は1mmの幅にわたっ
て大きく蛇行しているにもかかわらず、本実施例の電子
放出素子は段差に沿ってほぼ直線的に電子放出部が形成
できた。電子放出部の位置が正確に設定できることは、
応用を考えると非常に重要な意味がある。例えば、素子
から放出された電子を偏向及び変調するにあたって、そ
の正確な制御をする為には電子放出部の位置が正確に配
置されている必要がある。よって、本実施例の素子は実
用的には非常に有効な素子を提供するものである。
また、段差の位置を変えることによりそれに伴って容
易に電子放出部を変えることができる。本実施例の電子
放出素子は位置設計が可能な表面伝導形電子放出素子を
提供するものである。
易に電子放出部を変えることができる。本実施例の電子
放出素子は位置設計が可能な表面伝導形電子放出素子を
提供するものである。
実施例２ 第８図は本実施例の素子構成図である。
本実施例は、実施例１とほぼ同等の形状を成すもので
あるが、微粒子膜35をガスデポジション法で作成したも
ので、段差37上の41は電子放出部である。
あるが、微粒子膜35をガスデポジション法で作成したも
ので、段差37上の41は電子放出部である。
次に本実施例の製造方法を説明する。
．実施例１−と同材質、同方法で作成する。本実施
例に於ける絶縁体膜32′の厚さは実用的には0.5μｍ〜
1.2μｍが望ましく、本実施例では0.25μｍに形成し
た。
例に於ける絶縁体膜32′の厚さは実用的には0.5μｍ〜
1.2μｍが望ましく、本実施例では0.25μｍに形成し
た。
．実施例１−と同一。
．実施例１−と同一。
、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33と34の上に配置し、ガスデポジション法で微
粒子膜35を作成した。その材質は、Au,Ag,Ti,Sn,Pb等の
金属またはその他のどのような導電性微粒子を用いたも
構わないが。本実施例ではPbを用いた。また、その粒径
は50Å〜150Åであったが本実施例はこれに限るもので
はない。
クを電極33と34の上に配置し、ガスデポジション法で微
粒子膜35を作成した。その材質は、Au,Ag,Ti,Sn,Pb等の
金属またはその他のどのような導電性微粒子を用いたも
構わないが。本実施例ではPbを用いた。また、その粒径
は50Å〜150Åであったが本実施例はこれに限るもので
はない。
．実施例１−と同一。
以上の工程に示すより、本実施例の電子放出部41は、
第８図に示すように段差37の側面に形成された。これ
は、ガスデポジション法による微粒子の作成法に基づく
ものと考えられる、本実施例ではガスデポジション法で
微粒子を基板とほぼ直角方向から吹付けている為に段差
部の側面で微粒子膜の厚さが薄く形成され、通電処理に
より段差37の側面に形成されたものと推測する。
第８図に示すように段差37の側面に形成された。これ
は、ガスデポジション法による微粒子の作成法に基づく
ものと考えられる、本実施例ではガスデポジション法で
微粒子を基板とほぼ直角方向から吹付けている為に段差
部の側面で微粒子膜の厚さが薄く形成され、通電処理に
より段差37の側面に形成されたものと推測する。
本実施例は、実施例１と同様な検討をした結果、同等
な効果があった。
な効果があった。
実施例３ 第９図は、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33と電極34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。
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33と電極34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。
同図において、51はグリッド電極,52は電子通過孔,53
はガラス板、54は蛍光体,55はアルミニューム材からな
るメタルバック,56はフェースプレート,57は蛍光体の輝
点である。
はガラス板、54は蛍光体,55はアルミニューム材からな
るメタルバック,56はフェースプレート,57は蛍光体の輝
点である。
本実施例において、グリッド電極51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52は電子放出部36のほぼ鉛直上に設け
られ、グリッド電極51を信号電極、線電子源群を走査電
極として、XYマトリクス駆動を行い画像を形成するもの
である。
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52は電子放出部36のほぼ鉛直上に設け
られ、グリッド電極51を信号電極、線電子源群を走査電
極として、XYマトリクス駆動を行い画像を形成するもの
である。
フェースプレート56は透明なガラス板53の上に蛍光体
54が一様に塗布され、さらにその上にメタルバックを設
けたものである。
54が一様に塗布され、さらにその上にメタルバックを設
けたものである。
本実施例の画像形成装置に於いて、電極33と電極34に
14Vの電圧を印加することにより各電子放出部36から電
子を放出させ、グリッド電圧51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54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。
14Vの電圧を印加することにより各電子放出部36から電
子を放出させ、グリッド電圧51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54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。
本実施例において、段差部37のない同様な画像形成装
置と比較検討したところ次のような結果を得た。
置と比較検討したところ次のような結果を得た。
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。
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。
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。
それに比べ段差部のない装置は、輝点の形状と輝点の
ピッチが場所によって異っていた。
ピッチが場所によって異っていた。
このことから本実施例は、カラー画像、高精細画像を
得るのに効果がある。
得るのに効果がある。
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、蛍光体の他のレジスト
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。
きたが、画像形成部材としては、蛍光体の他のレジスト
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。
［発明の効果］ 以上説明したように、微粒子膜が基板上の段差部を跨
ぐように配置され、その段差部に沿って電子放出部が形
成されている本発明の電子放出素子、あるいはそれを複
数配置した電子源を用いて構成した本発明の画像形成装
置は、以下のような効果がある。
ぐように配置され、その段差部に沿って電子放出部が形
成されている本発明の電子放出素子、あるいはそれを複
数配置した電子源を用いて構成した本発明の画像形成装
置は、以下のような効果がある。
1.電子放出量や電子放出効率等の電子放出特性が制御で
きるだけでなく、素子間で特性のばらつきの少ない素子
製造が可能になった。
きるだけでなく、素子間で特性のばらつきの少ない素子
製造が可能になった。
2.画像形成装置として均一な発光輝度の画像表示が得ら
れる。
れる。
3.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よ
うになった。
として蛍光体の輝点形状が均一な画像表示が得られるよ
うになった。
4.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簡易になる効果が
ある。
として変調電極の形状設計や制御系が簡易になる効果が
ある。
第１図は、従来の通電加熱によって作成された電子放出
素子の構成図である。 第２図は、従来の微粒子膜及び微粒子を含む薄膜導電体
を通電処理することにより作成された電子放出素子の構
成図である。 第３図は、本発明の実施例１に於ける電子放出素子の構
成図である。 第４図は、本発明の実施例１に於ける電子放出素子の製
造方法を示した説明図である。 第５〜７図は、本発明の他の実施態様を示す素子段差部
の断面図である。 第８図は、実施例２に於ける電子放出素子の構成図であ
る。 第９図は、実施例３に於ける画像形成装置の構成図であ
る。 1,2,11,12,33,34……電極、51……グリッド電極 ３……薄膜、52……電子通過孔 4,15……基板、53……ガラス体 5,14,36,41……電子放出部、54……蛍光体 13,35……微粒子膜、55……メタルバック 31……絶縁性基板（石英基板）、56……フェースプレー
ト 32……段差形成部材、57……蛍光体の輝点 32′……絶縁体膜 37,38,39,40……段差
素子の構成図である。 第２図は、従来の微粒子膜及び微粒子を含む薄膜導電体
を通電処理することにより作成された電子放出素子の構
成図である。 第３図は、本発明の実施例１に於ける電子放出素子の構
成図である。 第４図は、本発明の実施例１に於ける電子放出素子の製
造方法を示した説明図である。 第５〜７図は、本発明の他の実施態様を示す素子段差部
の断面図である。 第８図は、実施例２に於ける電子放出素子の構成図であ
る。 第９図は、実施例３に於ける画像形成装置の構成図であ
る。 1,2,11,12,33,34……電極、51……グリッド電極 ３……薄膜、52……電子通過孔 4,15……基板、53……ガラス体 5,14,36,41……電子放出部、54……蛍光体 13,35……微粒子膜、55……メタルバック 31……絶縁性基板（石英基板）、56……フェースプレー
ト 32……段差形成部材、57……蛍光体の輝点 32′……絶縁体膜 37,38,39,40……段差
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 小野 治人 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 (56)参考文献 特開 平１−279557（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−184230（ＪＰ，Ａ) 特公 昭44−27852（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭45−23846（ＪＰ，Ｂ１) 特公 平６−87392（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (11)
- 【請求項１】平坦な基板上の電極間に、電子放出部を含
む導電性膜を配置した電子放出素子において、前記平坦
な基板上の電極間に高低差による段差部が形成されてお
り、前記導電性膜は導電性の微粒子膜であって該段差部
を跨ぐように配置されており、前記導電性膜の電子放出
部は該段差部の位置に形成されていることを特徴とする
電子放出素子。 - 【請求項２】前記微粒子膜に含まれる微粒子は、数十Å
〜数μｍの範囲の粒径を有する微粒子であることを特徴
とする請求項１に記載の電子放出素子。 - 【請求項３】前記微粒子膜は、Pb,Pd,Ag,Au,Ti,Sn,PbO,
PdO,SnO2から選ばれる材料により構成されることを特徴
とする請求項１又は２に記載の電子放出素子。 - 【請求項４】前記電子放出部は、前記導電性膜の局所的
な破壊、変形あるいは変質部であることを特徴とする請
求項１〜３のいずれかに記載の電子放出素子。 - 【請求項５】真空容器内に少なくとも請求項１〜４のい
ずれかに記載の電子放出素子を複数並べた電子源と、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
画像形成部材とを有することを特徴とする画像形成装
置。 - 【請求項６】平坦な基板上の電極間に、電子放出部を含
む導電性膜を配置した電子放出素子の製造方法におい
て、前記平坦な基板上の電極間に高低差による段差部を
形成し、前記導電性膜として導電性の微粒子膜を該段差
部を跨ぐように配置して当該微粒子膜に通電することに
より、前記段差部の位置に電子放出部を形成することを
特徴とする電子放出素子の製造方法。 - 【請求項７】前記微粒子膜に含まれる微粒子は、数十Å
〜数μｍの範囲の粒径を有する微粒子であることを特徴
とする請求項６に記載の電子放出素子。 - 【請求項８】前記微粒子は、50Å〜150Åの範囲の粒径
を有する微粒子であることを特徴とする請求項７に記載
の電子放出素子の製造方法。 - 【請求項９】前記微粒子膜は、103〜108Ω／□の範囲の
シート抵抗値を有する膜であることを特徴とする請求項
６〜８のいずれかに記載の電子放出素子の製造方法。 - 【請求項１０】前記微粒子膜は、Pb,Pd,Ag,Au,Ti,Sn,Pb
O,PdO,SnO2から選ばれる材料により構成されることを特
徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の電子放出素子
の製造方法。 - 【請求項１１】前記微粒子膜への通電は、前記微粒子膜
に局所的な破壊、変形あるいは変質部を形成する工程を
含むことを特徴とする請求項６〜10のいずれかに記載の
電子放出素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6743689A JP2631007B2 (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 電子放出素子及びその製造方法と、該素子を用いた画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6743689A JP2631007B2 (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 電子放出素子及びその製造方法と、該素子を用いた画像形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02247940A JPH02247940A (ja) | 1990-10-03 |
| JP2631007B2 true JP2631007B2 (ja) | 1997-07-16 |
Family
ID=13344871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6743689A Expired - Fee Related JP2631007B2 (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 電子放出素子及びその製造方法と、該素子を用いた画像形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2631007B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2949639B2 (ja) | 1990-08-10 | 1999-09-20 | キヤノン株式会社 | 電子放出素子、電子源、画像形成装置及び、それらの製造方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69520126T2 (de) * | 1994-09-22 | 2001-08-02 | Canon K.K., Tokio/Tokyo | Elektronen emittierende Einrichtung und Herstellungsverfahren |
| JP3241613B2 (ja) * | 1995-10-12 | 2001-12-25 | キヤノン株式会社 | 電子放出素子、電子源および画像形成装置の製造方法 |
| JP4920925B2 (ja) | 2005-07-25 | 2012-04-18 | キヤノン株式会社 | 電子放出素子及びそれを用いた電子源並びに画像表示装置および情報表示再生装置とそれらの製造方法 |
| JP2008027853A (ja) | 2006-07-25 | 2008-02-07 | Canon Inc | 電子放出素子、電子源および画像表示装置、並びに、それらの製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0797473B2 (ja) * | 1986-09-09 | 1995-10-18 | キヤノン株式会社 | 電子放出素子 |
-
1989
- 1989-03-22 JP JP6743689A patent/JP2631007B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2949639B2 (ja) | 1990-08-10 | 1999-09-20 | キヤノン株式会社 | 電子放出素子、電子源、画像形成装置及び、それらの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02247940A (ja) | 1990-10-03 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |