JP2946140B2 - 電子放出素子、電子源及び画像形成装置の製造方法 - Google Patents
電子放出素子、電子源及び画像形成装置の製造方法Info
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- JP2946140B2 JP2946140B2 JP18572692A JP18572692A JP2946140B2 JP 2946140 B2 JP2946140 B2 JP 2946140B2 JP 18572692 A JP18572692 A JP 18572692A JP 18572692 A JP18572692 A JP 18572692A JP 2946140 B2 JP2946140 B2 JP 2946140B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
- 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
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子放出源として用
いられる電子放出素子、詳しくは冷陰極型素子の一つで
ある表面伝導形放出素子及びその製造方法並びに該素子
を用いた画像形成装置に関する。
いられる電子放出素子、詳しくは冷陰極型素子の一つで
ある表面伝導形放出素子及びその製造方法並びに該素子
を用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、簡単な構造で電子の放出が得られ
る素子としては、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．Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ 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。
る素子としては、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．Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ 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。
【０００３】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
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 Ｓｏｌｉ
ｄ Ｆｉｌｍｓ”），９巻 ３１７頁，（１９７２
年）］、ＩＴＯ薄膜によるもの［エム ハートウェル
アンド ジーシーフォンスタッド ”アイイーイーイー
トランス”イーディーコンファレンス（Ｍ．Ｈａｒｔｗ
ｅｌｌ ａｎｄ Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ；”ＩＥＥＥ
Ｔｒａｎｓ．ＥＤ Ｃｏｎｆ．”）５１９頁，（１９
７５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。
記エリンソン等により開発されたＳｎＯ2 （Ｓｂ）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 Ｓｏｌｉ
ｄ Ｆｉｌｍｓ”），９巻 ３１７頁，（１９７２
年）］、ＩＴＯ薄膜によるもの［エム ハートウェル
アンド ジーシーフォンスタッド ”アイイーイーイー
トランス”イーディーコンファレンス（Ｍ．Ｈａｒｔｗ
ｅｌｌ ａｎｄ Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ；”ＩＥＥＥ
Ｔｒａｎｓ．ＥＤ Ｃｏｎｆ．”）５１９頁，（１９
７５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。
【０００４】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４に示す。同図において２３１および２
３２は電気的接続を得るための電極、２３３は電子放出
材料で形成される薄膜、２３４は基板、２３５は電子放
出部を示す。
な素子構成を図４に示す。同図において２３１および２
３２は電気的接続を得るための電極、２３３は電子放出
材料で形成される薄膜、２３４は基板、２３５は電子放
出部を示す。
【０００５】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２３１と電極２３２の間に電圧を印加する事によ
り、薄膜２３３に通電し、これにより発生するジュール
熱で薄膜２３３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２３５を形
成することにより電子放出機能を得ている。
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２３１と電極２３２の間に電圧を印加する事によ
り、薄膜２３３に通電し、これにより発生するジュール
熱で薄膜２３３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２３５を形
成することにより電子放出機能を得ている。
【０００６】なお、電気的に高抵抗状態とは、薄膜２３
３の一部に、０．５〜５μｍの亀裂を有し、かつ亀裂内
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２３４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。
３の一部に、０．５〜５μｍの亀裂を有し、かつ亀裂内
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２３４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。
【０００７】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２３１，２３２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。
抗不連続膜に電極２３１，２３２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。
【０００８】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素子には次のような問題点があっ
た。 １）フォーミング工程の際に生じるジュール熱が大きい
為、基盤が破壊しやすくマルチ化が難しい。 ２）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。 ３）島の材料が金、銀、ＳｎＯ2 、ＩＴＯ等に限定さ
れ、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。
によるフォーミング素子には次のような問題点があっ
た。 １）フォーミング工程の際に生じるジュール熱が大きい
為、基盤が破壊しやすくマルチ化が難しい。 ２）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。 ３）島の材料が金、銀、ＳｎＯ2 、ＩＴＯ等に限定さ
れ、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。
【０００９】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。
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。
【００１０】本発明者等は上記問題点を鑑みて検討した
結果、特願昭６３−１１０４８０号（特開平１−２８１
６４６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
子の構成図を図５に示す。
結果、特願昭６３−１１０４８０号（特開平１−２８１
６４６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
子の構成図を図５に示す。
【００１１】同図において、２４１及び２４２は電極、
２４３は微粒子膜、２４５は電子放出部、２４４は基板
である。
２４３は微粒子膜、２４５は電子放出部、２４４は基板
である。
【００１２】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２４３に非常に少ない電流を流すことで電
子放出部２４５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。 ３）素子の構成材である基板２４４や電極の材料の選択
性が広がる。
なことが挙げられる。 １）微粒子膜２４３に非常に少ない電流を流すことで電
子放出部２４５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。 ３）素子の構成材である基板２４４や電極の材料の選択
性が広がる。
【００１３】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。
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。
【００１４】図６は従来のディスプレイ装置の概要を示
すものである。２５１は基板、２５２は支持体、２５３
は素子配線電極、２５４は電子放出部、２５５は電子通
過孔、２５６は変調電極、２５７はガラス板、２５８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。２５９は蛍光体の輝点である。
すものである。２５１は基板、２５２は支持体、２５３
は素子配線電極、２５４は電子放出部、２５５は電子通
過孔、２５６は変調電極、２５７はガラス板、２５８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。２５９は蛍光体の輝点である。
【００１５】ここで、電子放出部２５４は薄膜技術によ
り形成され、ガラス基板２５１とは接触することがない
中空構造を成すものである。素子配線電極２５３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２５２は絶縁体材料もしくは導電体
材料で形成されている。
り形成され、ガラス基板２５１とは接触することがない
中空構造を成すものである。素子配線電極２５３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２５２は絶縁体材料もしくは導電体
材料で形成されている。
【００１６】上記電子線ディスプレイ装置は、素子配線
電極２５３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２５６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２５
８に衝突させるものである。また、素子配線電極２５３
と変調電極２５６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２５８上に画像表示を行うもので
ある。
電極２５３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２５６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２５
８に衝突させるものである。また、素子配線電極２５３
と変調電極２５６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２５８上に画像表示を行うもので
ある。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の電子放出素子においては、フォーミングに要す
るパワーが比較的大きい為、電子放出部や基板が劣化し
たり破損し易く、電子放出特性や電子放出部の位置の再
現性に乏しく、これを制御することは困難であった。
た従来の電子放出素子においては、フォーミングに要す
るパワーが比較的大きい為、電子放出部や基板が劣化し
たり破損し易く、電子放出特性や電子放出部の位置の再
現性に乏しく、これを制御することは困難であった。
【００１８】特に、電子放出素子を基板上に多数配列し
た電子源では、各電子放出素子の特性がバラツキ、これ
を用いた画像形成装置では輝点の形状や輝度にバラツキ
が発生し、均一な画像が得られない問題があった。
た電子源では、各電子放出素子の特性がバラツキ、これ
を用いた画像形成装置では輝点の形状や輝度にバラツキ
が発生し、均一な画像が得られない問題があった。
【００１９】本発明の目的は、上述のような問題点を解
消し得る電子放出素子、電子源及び画像形成装置の製造
方法を提供することにある。
消し得る電子放出素子、電子源及び画像形成装置の製造
方法を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべく
成された本発明の構成は、以下の通りである。
成された本発明の構成は、以下の通りである。
【００２１】すなわち、本発明第１は、基板上に対向し
て設けられた一対の電極間に、電子放出部が形成された
薄膜導電体を有する電子放出素子の製造方法において、
該電子放出部を形成する際に、還元雰囲気下で該薄膜導
電体に通電処理を施すことを特徴とする電子放出素子の
製造方法にある。また、本発明第２は、基板上に電子放
出素子を複数配置した電子源の製造方法において、該電
子放出素子を上記本発明第１の方法にて製造することを
特徴とする電子源の製造方法にある。
て設けられた一対の電極間に、電子放出部が形成された
薄膜導電体を有する電子放出素子の製造方法において、
該電子放出部を形成する際に、還元雰囲気下で該薄膜導
電体に通電処理を施すことを特徴とする電子放出素子の
製造方法にある。また、本発明第２は、基板上に電子放
出素子を複数配置した電子源の製造方法において、該電
子放出素子を上記本発明第１の方法にて製造することを
特徴とする電子源の製造方法にある。
【００２１】また、本発明第２は、基板上に電子放出素
子を複数配置した電子源の製造方法において、該電子放
出素子を上記本発明第１の方法にて製造することを特徴
とする電子源の製造方法にある。
子を複数配置した電子源の製造方法において、該電子放
出素子を上記本発明第１の方法にて製造することを特徴
とする電子源の製造方法にある。
【００２２】さらに、本発明第３は、基板上に電子放出
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有す
る画像形成装置の製造方法において、該電子源を上記本
発明第２の方法にて 製造することを特徴とする画像形成
装置の製造方法にある。
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有す
る画像形成装置の製造方法において、該電子源を上記本
発明第２の方法にて 製造することを特徴とする画像形成
装置の製造方法にある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成要素及び作用
について詳述する。
について詳述する。
【００２４】図１は、本発明に係る電子放出素子の一例
を示す素子構成図である。同図において、１は絶縁性基
板、３と４は電極、５は薄膜導電体であるところの微粒
子膜、６は電子放出部である。
を示す素子構成図である。同図において、１は絶縁性基
板、３と４は電極、５は薄膜導電体であるところの微粒
子膜、６は電子放出部である。
【００２５】微粒子膜５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、ＰｄＯ，ＳｎＯ 2 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。
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、ＰｄＯ，ＳｎＯ 2 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。
【００２６】本発明の製造方法は、薄膜導電体であると
ころの上記微粒子膜に通電処理を施す際に、還元雰囲気
下で行うことにより、導電性微粒子を還元せしめ、電子
放出部を形成するものである。
ころの上記微粒子膜に通電処理を施す際に、還元雰囲気
下で行うことにより、導電性微粒子を還元せしめ、電子
放出部を形成するものである。
【００２７】本発明において、還元雰囲気下で通電処理
することにより、導電性微粒子の一部が還元され、還元
部に実質的に電圧が印加され、亀裂が発生する。従っ
て、従来通電処理時に消費された消費電力に比べ、低パ
ワー、または短時間での通電処理が可能となる。従っ
て、本方法の他になんらかの方法で微粒子膜の還元を促
すことができれば、同等な効果が得られるものと期待で
きる。本発明でいう還元雰囲気とはＨ2 、酸化窒素、一
酸化炭素等のガス、或いは、これらのガスとＮ2 等の不
活性ガスを混合させたガスのことをいう。
することにより、導電性微粒子の一部が還元され、還元
部に実質的に電圧が印加され、亀裂が発生する。従っ
て、従来通電処理時に消費された消費電力に比べ、低パ
ワー、または短時間での通電処理が可能となる。従っ
て、本方法の他になんらかの方法で微粒子膜の還元を促
すことができれば、同等な効果が得られるものと期待で
きる。本発明でいう還元雰囲気とはＨ2 、酸化窒素、一
酸化炭素等のガス、或いは、これらのガスとＮ2 等の不
活性ガスを混合させたガスのことをいう。
【００２８】次に、本発明に係る電子放出素子を複数配
置した電子源及び、該電子源を用いた画像形成装置の概
略構成例を図３に示す。
置した電子源及び、該電子源を用いた画像形成装置の概
略構成例を図３に示す。
【００２９】同図において、８１は絶縁性基板、８２，
８３は電極、８４は薄膜導電体であるところの微粒子
膜、８５は電子放出部であり、これらにより面状電子源
８６が形成されている。
８３は電極、８４は薄膜導電体であるところの微粒子
膜、８５は電子放出部であり、これらにより面状電子源
８６が形成されている。
【００３０】本面状電子源は、図１に示した本発明の電
子放出素子を複数配置したもので、特に電極８２と電極
８３の間に電子放出素子を並列に配置した線電子源を数
本基板に規則正しく設けたものである。
子放出素子を複数配置したもので、特に電極８２と電極
８３の間に電子放出素子を並列に配置した線電子源を数
本基板に規則正しく設けたものである。
【００３１】また、８７はグリッド電極、８８は電極通
過孔、８９はガラス基板、９０は画像形成部材であると
ころの蛍光体、９１はアルミニウム材からなるメタルバ
ック、９２はフェースプレート、９３は蛍光体の輝点で
ある。
過孔、８９はガラス基板、９０は画像形成部材であると
ころの蛍光体、９１はアルミニウム材からなるメタルバ
ック、９２はフェースプレート、９３は蛍光体の輝点で
ある。
【００３２】フェースプレート９２は透明なガラス板８
９の上に蛍光体９０が一様に塗布され、さらにその上に
メタルバック９１を設けたものである。
９の上に蛍光体９０が一様に塗布され、さらにその上に
メタルバック９１を設けたものである。
【００３３】グリッド電極８７は複数のライン電極群か
らなり、面状電子源８６の電極群と直角方向に配置され
る。電子通過孔８８は電子放出部８５のほぼ鉛直上に設
けられ、グリッド電極８７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。
らなり、面状電子源８６の電極群と直角方向に配置され
る。電子通過孔８８は電子放出部８５のほぼ鉛直上に設
けられ、グリッド電極８７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。
【００３４】以上、画像形成装置について説明してきた
が、電子ビーム応用装置としては他にも記録装置，記憶
装置，電子ビーム猫画装置等の様々な装置があり、本発
明の製造方法はこれら装置へも好適に利用することがで
きる。
が、電子ビーム応用装置としては他にも記録装置，記憶
装置，電子ビーム猫画装置等の様々な装置があり、本発
明の製造方法はこれら装置へも好適に利用することがで
きる。
【００３５】画像形成装置に用いる画像形成部材は、電
子放出素子から放出された電子線の照射によって発光，
変色，帯電，変質或いは変形等を起こす材料より形成さ
れたものであれば、いかなるものであっても良いが、そ
の一例として蛍光体，レジスト材料等が挙げられる。と
りわけ、画像形成部材として蛍光体が用いられる場合に
は、形成される画像は発光（蛍光）画像である。
子放出素子から放出された電子線の照射によって発光，
変色，帯電，変質或いは変形等を起こす材料より形成さ
れたものであれば、いかなるものであっても良いが、そ
の一例として蛍光体，レジスト材料等が挙げられる。と
りわけ、画像形成部材として蛍光体が用いられる場合に
は、形成される画像は発光（蛍光）画像である。
【００３６】
【実施例】以下に、本発明を実施例を用いて更に詳述す
る。
る。
【００３７】実施例１ 本実施例では図１に示されるような構成の電子放出素子
を作製した。本実施例における電子放出素子の製造方法
を図２を用いて説明する。
を作製した。本実施例における電子放出素子の製造方法
を図２を用いて説明する。
【００３８】絶縁性基板（石英基板）１を十分洗浄し
通常良く用いられる蒸着技術ホトリソ・エッチング技術
を用いて電極３及び４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。
この電極間隔（Ｗ）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。
通常良く用いられる蒸着技術ホトリソ・エッチング技術
を用いて電極３及び４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。
この電極間隔（Ｗ）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。
【００３９】次にＩＴＯ膜をガスデポジション法で電
極３と４の間に蒸着した。ＩＴＯ膜を蒸着したくないと
ころにはテープ又はレジスト膜を設け、その後ＩＴＯ膜
を蒸着した。ＩＴＯ膜の幅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。
極３と４の間に蒸着した。ＩＴＯ膜を蒸着したくないと
ころにはテープ又はレジスト膜を設け、その後ＩＴＯ膜
を蒸着した。ＩＴＯ膜の幅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。
【００４０】次に電極３をマイナス側、電極４をプラ
ス側となるように電源に接続し、上記のＩＴＯ膜からな
る微粒子膜５に通電処理を行った。この時の雰囲気はＡ
ｒガス中にＨ 2 ガスの濃度を５％混合し行った。従来、
大気中もしくは真空中でのフォーミングに１０Ｊのジュ
ール熱を発していたが、本方法ではその４０％の４Ｊで
あった。この通電処理により電子放出部６が形成され
た。
ス側となるように電源に接続し、上記のＩＴＯ膜からな
る微粒子膜５に通電処理を行った。この時の雰囲気はＡ
ｒガス中にＨ 2 ガスの濃度を５％混合し行った。従来、
大気中もしくは真空中でのフォーミングに１０Ｊのジュ
ール熱を発していたが、本方法ではその４０％の４Ｊで
あった。この通電処理により電子放出部６が形成され
た。
【００４１】本実施例ではＩＴＯの微粒子膜からなる薄
膜を用いたが金、銀、ＳｎＯ 2 等の材料からなる金属微
粒子薄膜でもよく、これに限るものでない。また、本実
施例では微粒子膜の成膜方法にガスデポジションを用い
たがスパッタ、ＥＢ 法等でもよく、これに限るものでは
ない。
膜を用いたが金、銀、ＳｎＯ 2 等の材料からなる金属微
粒子薄膜でもよく、これに限るものでない。また、本実
施例では微粒子膜の成膜方法にガスデポジションを用い
たがスパッタ、ＥＢ 法等でもよく、これに限るものでは
ない。
【００４２】本実施例の電子放出素子を大気中もしくは
真空中で通電処理する従来の電子放出素子と比較したと
ころ、電子放出効率に於いてはほぼ同等の値が得られ
た。また、本実施例の電子放出素子は従来の素子にみら
れたような基板割れはなくなっており、さらには電極間
中央部にほぼ直線的に電子放出部を形成できた。このよ
うな電子放出部を作成できることは素子の再現性向上に
つながるものである。
真空中で通電処理する従来の電子放出素子と比較したと
ころ、電子放出効率に於いてはほぼ同等の値が得られ
た。また、本実施例の電子放出素子は従来の素子にみら
れたような基板割れはなくなっており、さらには電極間
中央部にほぼ直線的に電子放出部を形成できた。このよ
うな電子放出部を作成できることは素子の再現性向上に
つながるものである。
【００４３】実施例２ 本実施例の電子放出素子は、実施例１とほぼ同じ形状を
成すものであるが、導電性薄膜（微粒子膜）をＳｎＯ 2
を用いて作製したものである。以下、本実施例の製造方
法を説明する。
成すものであるが、導電性薄膜（微粒子膜）をＳｎＯ 2
を用いて作製したものである。以下、本実施例の製造方
法を説明する。
【００４４】実施例１−と同材質、同方法で作製す
る。
る。
【００４５】次にＳｎＯ 2 膜を所定の位置に形成する
為に金属マスクを電極の上に配置し、ガスデポジション
法でＳｎＯ 2 膜を形成した。なお、この薄膜の膜厚は３
００〜５００Åであった。
為に金属マスクを電極の上に配置し、ガスデポジション
法でＳｎＯ 2 膜を形成した。なお、この薄膜の膜厚は３
００〜５００Åであった。
【００４６】次に一方の電極をマイナス側、他方の電
極をプラス側となるように電源に接続し薄膜導電体に通
電処理を行った。この時の雰囲気は真空中でＨ 2 ガスを
５ＳＣＣＭ流して行った。
極をプラス側となるように電源に接続し薄膜導電体に通
電処理を行った。この時の雰囲気は真空中でＨ 2 ガスを
５ＳＣＣＭ流して行った。
【００４７】その結果、従来フォーミング時に２０Ｊの
ジュール熱を発していたもので５Ｊでのフォーミングが
可能となり、電子放出部が形成された。
ジュール熱を発していたもので５Ｊでのフォーミングが
可能となり、電子放出部が形成された。
【００４８】本実施例の電子放出素子について、実施例
１と同様に電子放出特性、電子放出部の形状及び、基板
割れ等を観察した結果、実施例１と同等な効果があ っ
た。
１と同様に電子放出特性、電子放出部の形状及び、基板
割れ等を観察した結果、実施例１と同等な効果があ っ
た。
【００４９】実施例３ 本実施例の電子放出素子は、実施例１とほぼ同じ形状を
成すものであるが、パラジウムと酸化パラジウムの混合
した微粒子膜を用いて作製したものである。以下、本実
施例の製造方法を説明する。
成すものであるが、パラジウムと酸化パラジウムの混合
した微粒子膜を用いて作製したものである。以下、本実
施例の製造方法を説明する。
【００５０】絶縁性基板（石英基板）を十分洗浄し通
常良く用いられる蒸着技術ホトリソ・エッチング技術を
用いて電極を形成する。本実施例では電極の材料にＮｉ
金属を用いて形成し、電極間隔は５μｍギャップに形成
した。
常良く用いられる蒸着技術ホトリソ・エッチング技術を
用いて電極を形成する。本実施例では電極の材料にＮｉ
金属を用いて形成し、電極間隔は５μｍギャップに形成
した。
【００５１】次に有機パラジウムを電極間に分散塗布
する。有機パラジウムは奥野製薬（株）ＣＣＰ−４２３
０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ッピング法またはスピナ
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。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
子膜を１ｍｍ幅で形成した。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１０〜１５０Åであっ
た。
する。有機パラジウムは奥野製薬（株）ＣＣＰ−４２３
０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ッピング法またはスピナ
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。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
子膜を１ｍｍ幅で形成した。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１０〜１５０Åであっ
た。
【００５２】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、このときの微粒子膜のシート抵抗は１０ 3 〜１
０ 10 Ω／□程度である。又、微粒子膜の膜厚は電極間で
ほぼ均一であると考えられる。
Åから２００Åが実用的であるがこれに限るものではな
い。尚、このときの微粒子膜のシート抵抗は１０ 3 〜１
０ 10 Ω／□程度である。又、微粒子膜の膜厚は電極間で
ほぼ均一であると考えられる。
【００５３】次に一方の電極をマイナス側、反対側の
電極をプラス側となるように電源に接続し微粒子膜に通
電しフォーミング処理を行った。この時の雰囲気は真空
中でＨ 2 ガスを２ＳＣＣＭ流して行った。その結果、従
来はフォーミング処理に１ｓｅｃの時間を要したのに比
べ、本方法では１００ｍｓｅｃの短時間でフォーミング
を完了し、電子放出部が形成された。
電極をプラス側となるように電源に接続し微粒子膜に通
電しフォーミング処理を行った。この時の雰囲気は真空
中でＨ 2 ガスを２ＳＣＣＭ流して行った。その結果、従
来はフォーミング処理に１ｓｅｃの時間を要したのに比
べ、本方法では１００ｍｓｅｃの短時間でフォーミング
を完了し、電子放出部が形成された。
【００５４】また、本実施例の電子放出素子はほぼ電極
間中央部に電子放出部が再現性よく形成された。
間中央部に電子放出部が再現性よく形成された。
【００５５】実施例４ 本実施例では、図４に示したような素子構成において、
還元雰囲気下で通電処理を行い電子放出部を形成した。
還元雰囲気下で通電処理を行い電子放出部を形成した。
【００５６】本実施例における電子放出材料で形成され
る薄膜は酸化鉛と鉛の混合物である。電極２３１，２３
２間に電源を接続し、薄膜２３３に通電加熱を行った。
この時の雰囲気はＮ 2 ガス中にＨ 2 ガスの濃度を１％混
合し行った。
る薄膜は酸化鉛と鉛の混合物である。電極２３１，２３
２間に電源を接続し、薄膜２３３に通電加熱を行った。
この時の雰囲気はＮ 2 ガス中にＨ 2 ガスの濃度を１％混
合し行った。
【００５７】これにより、従来、大気中もしくは真空中
で通電処理した場合には膜がはがれたり、電子放出部の
位置が制御できないため、電気特性の良い素子を作製で
きなかったのに対し、本方法によると電子放出位置が電
極間のほぼ中央に、ほぼ直線状に一定の幅で形成され、
電気特性の良い素子を作製する事が可能であった。
で通電処理した場合には膜がはがれたり、電子放出部の
位置が制御できないため、電気特性の良い素子を作製で
きなかったのに対し、本方法によると電子放出位置が電
極間のほぼ中央に、ほぼ直線状に一定の幅で形成され、
電気特性の良い素子を作製する事が可能であった。
【００５８】実施例５ 本実施例は実施例４と同様に図４に示したような素子に
対して還元雰囲気下で通電処理を行ったものである。
対して還元雰囲気下で通電処理を行ったものである。
【００５９】本実施例における電子放出材料で形成され
る薄膜はＳｎＯ 2 である。
る薄膜はＳｎＯ 2 である。
【００６０】電極の一方をマイナス側、反対側電極をプ
ラス側となるように電源に接続し、ＳｎＯ 2 薄膜２３３
に通電しフォーミング処理を行った。この時の雰囲気は
真空中にＨ 2 ガスの濃度を１％混合し行った。
ラス側となるように電源に接続し、ＳｎＯ 2 薄膜２３３
に通電しフォーミング処理を行った。この時の雰囲気は
真空中にＨ 2 ガスの濃度を１％混合し行った。
【００６１】従来の方法では、フォーミング処理の際に
生じるジュール熱のため、 基板割れなどが起きていた
が、本方法によればそのようなことなく、再現性良く素
子を形成することが可能となった。
生じるジュール熱のため、 基板割れなどが起きていた
が、本方法によればそのようなことなく、再現性良く素
子を形成することが可能となった。
【００６２】実施例６ 本実施例では、実施例３の電子放出素子を複数個配置し
て面状電子源を形成し、図３に示したような画像形成装
置を作製した。
て面状電子源を形成し、図３に示したような画像形成装
置を作製した。
【００６３】本実施例の画像形成装置に於いて、電極８
２と電極８３に１４Ｖの電圧を印加することにより各電
子放出部８５から電子を放出させ、グリッド電極８７に
適当な電圧を印加することにより電子を引きだし、メタ
ルバック９１に５００〜５０００Ｖの電圧を印加して画
像形成部材であるところの蛍光体９０に電子を衝突させ
た。
２と電極８３に１４Ｖの電圧を印加することにより各電
子放出部８５から電子を放出させ、グリッド電極８７に
適当な電圧を印加することにより電子を引きだし、メタ
ルバック９１に５００〜５０００Ｖの電圧を印加して画
像形成部材であるところの蛍光体９０に電子を衝突させ
た。
【００６４】本画像形成装置は、電子放出部の形成時は
実施例３で述べたような還元雰囲気で行うが、フォーミ
ング後は真空度１×１０ -5 Ｔｏｒｒ〜１×１０ -7 Ｔｏｒ
ｒの環境下に置かれている。
実施例３で述べたような還元雰囲気で行うが、フォーミ
ング後は真空度１×１０ -5 Ｔｏｒｒ〜１×１０ -7 Ｔｏｒ
ｒの環境下に置かれている。
【００６５】このようなマルチ素子を作成する際に、従
来行われていたように大気中もしくは真空中で通電処理
を行った場合、高フォーミング電圧が必要となり、その
ために多くの熱が発生し基板の割れが発生するなど再現
性のよい素子を多く作製することはできず、輝点の形状
と輝点の明るさが場所によって異なっていた。本方法に
よる画像形成装置は、従来法による画像形成装置と比較
して次のような効果を得た。 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。 ２．本実施例は各電子放出部の位置がほぼ正確に定まっ
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。
来行われていたように大気中もしくは真空中で通電処理
を行った場合、高フォーミング電圧が必要となり、その
ために多くの熱が発生し基板の割れが発生するなど再現
性のよい素子を多く作製することはできず、輝点の形状
と輝点の明るさが場所によって異なっていた。本方法に
よる画像形成装置は、従来法による画像形成装置と比較
して次のような効果を得た。 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。 ２．本実施例は各電子放出部の位置がほぼ正確に定まっ
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。
【００６６】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好適で ある。
精細画像を得るのに好適で ある。
【００６７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下の効果を奏する。 １．低パワーで通電処理（フォーミング処理）が出来る
ため、基板の破壊のない電子放出素子及びマルチな電子
源の製造が可能となった。 ２．電子放出特性にバラツキのない電子放出素子及びマ
ルチな電子源の製造が可能となった。 ３．電子放出部を再現性良くほぼ一定の位置に形成で
き、画像形成装置として蛍光体の輝度形状、明るさの均
一な画像表示が得られる。
以下の効果を奏する。 １．低パワーで通電処理（フォーミング処理）が出来る
ため、基板の破壊のない電子放出素子及びマルチな電子
源の製造が可能となった。 ２．電子放出特性にバラツキのない電子放出素子及びマ
ルチな電子源の製造が可能となった。 ３．電子放出部を再現性良くほぼ一定の位置に形成で
き、画像形成装置として蛍光体の輝度形状、明るさの均
一な画像表示が得られる。
【図１】本発明の製造方法により作製した電子放出素子
の一例を示す概略構成図である。
の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１の電子放出素子の製造方法を説明するため
の図である。
の図である。
【図３】本発明の製造方法により作製した画像表示装置
の概略構成図である。
の概略構成図である。
【図４】従来の電子放出素子の構成図である。
【図５】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製された電子放出素子の構成
図である。
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６】従来のディスプレイ装置の概略構成図である。
１ 絶縁性基板 ３，４ 電極 ５ 微粒子膜６ 電子放出部 ８１ 絶縁性基板 ８２，８３ 電極 ８４ 微粒子膜 ８５ 電子放出部 ８６ 面状電子源 ８７ グリッド電極 ８８ 電子通過孔 ８９ ガラス板 ９０ 蛍光体 ９１ メタルバック ９２ フェースプレート ９３ 蛍光体の輝点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 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 (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 野間 敬 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５−101769（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−19658（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 9/02,1/30
Claims (4)
- 【請求項１】基板上に対向して設けられた一対の電極間
に、電子放出部が形成された薄膜導電体を有する電子放
出素子の製造方法において、 該電子放出部を形成する際に、還元雰囲気下で該薄膜導
電体に通電処理を施すことを特徴とする電子放出素子の
製造方法。 - 【請求項２】 前記通電処理を、水素ガス若しくは一酸
化炭素ガス、又はこれらのガスと不活性ガスの混合ガス
の雰囲気下で行うことを特徴とする請求項１に記載の電
子放出素子の製造方法。 - 【請求項３】 基板上に電子放出素子を複数配置した電
子源の製造方法において、該電子放出素子を請求項１又
は２に記載の方法にて製造することを特徴とする電子源
の製造方法。 - 【請求項４】 基板上に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有する画像形成装置の製造
方法において、該電子源を請求項３に記載の方法にて製
造することを特徴とする画像形成装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18572692A JP2946140B2 (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | 電子放出素子、電子源及び画像形成装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18572692A JP2946140B2 (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | 電子放出素子、電子源及び画像形成装置の製造方法 |
Related Child Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15420597A Division JP2961523B2 (ja) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | 電子放出素子、電子源及び画像形成装置 |
| JP9154206A Division JPH1055748A (ja) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | 電子放出素子、電子源及び画像形成装置 |
| JP15420797A Division JP2961524B2 (ja) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | 電子放出素子、電子源及び画像形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0612997A JPH0612997A (ja) | 1994-01-21 |
| JP2946140B2 true JP2946140B2 (ja) | 1999-09-06 |
Family
ID=16175785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18572692A Expired - Fee Related JP2946140B2 (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | 電子放出素子、電子源及び画像形成装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2946140B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
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|---|---|---|---|---|
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| DE69532690T2 (de) * | 1994-09-22 | 2005-01-13 | Canon K.K. | Verfahren zur Herstellung einer Elektronen-emittierenden Einrichtung sowie einer Elektronenquelle und eines Bilderzeugungsgerätes mit derartigen Elektronen-emittierenden Einrichtungen |
| CA2171688C (en) * | 1995-03-13 | 2001-11-20 | Hisaaki Kawade | Electron-emitting device and electron source and image-forming apparatus using the same as well as method of manufacturing the same |
| CN1115708C (zh) | 1996-04-26 | 2003-07-23 | 佳能株式会社 | 电子发射器件、电子源和图像形成装置的制造方法 |
| DE69909538T2 (de) | 1998-02-16 | 2004-05-13 | Canon K.K. | Verfahren zur Herstellung einer elektronenemittierenden Vorrichtung, einer Elektronenquelle und eines Bilderzeugungsgeräts |
| JP3088102B1 (ja) * | 1998-05-01 | 2000-09-18 | キヤノン株式会社 | 電子源及び画像形成装置の製造方法 |
| US6878028B1 (en) | 1998-05-01 | 2005-04-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of fabricating electron source and image forming apparatus |
| JP2000306496A (ja) | 1999-02-17 | 2000-11-02 | Canon Inc | 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 |
| JP3902998B2 (ja) | 2001-10-26 | 2007-04-11 | キヤノン株式会社 | 電子源及び画像形成装置の製造方法 |
-
1992
- 1992-06-22 JP JP18572692A patent/JP2946140B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH0612997A (ja) | 1994-01-21 |
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