JP2961523B2 - 電子放出素子、電子源及び画像形成装置 - Google Patents
電子放出素子、電子源及び画像形成装置Info
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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
ある表面伝導形電子放出素子、該電子放出素子を複数備
える電子源及び、該電子源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
ある表面伝導形電子放出素子、該電子放出素子を複数備
える電子源及び、該電子源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 Ｓｏｌ
ｉｄ 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．Ｈａｒｔｗｅ
ｌｌ ａｎｄ Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ；”ＩＥＥＥ
Ｔｒａｎｓ．ＥＤ Ｃｏｎｆ．”）５１９頁，（１９７
５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 Ｓｏｌ
ｉｄ 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．Ｈａｒｔｗｅ
ｌｌ ａｎｄ Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ；”ＩＥＥＥ
Ｔｒａｎｓ．ＥＤ Ｃｏｎｆ．”）５１９頁，（１９７
５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７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７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。
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６３−１０７５７０号，特願昭６３−１１
０４８０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８に示す。
結果、特願昭６３−１０７５７０号，特願昭６３−１１
０４８０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８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９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、上記本
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８に示す如く、電極間の微粒子膜２４３内に電
子放出部２４５が形成され、該電子放出部２４５が電子
の放出位置になっているが、実際には、電子放出部２４
５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。
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８に示す如く、電極間の微粒子膜２４３内に電
子放出部２４５が形成され、該電子放出部２４５が電子
の放出位置になっているが、実際には、電子放出部２４
５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。
【００１８】図８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２４１及び２４２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。
れているが、実際には電極２４１及び２４２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。
【００１９】一般に、電極２４１と電極２４２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。
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。
【００２０】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。
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。
【００２１】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
異なり表示ムラを生じていた。
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
異なり表示ムラを生じていた。
【００２２】また、前述した図７に示したような従来の
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。
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。
【００２３】すなわち、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、該電子
放出素子を複数備える電子源及び、該電子源を用いた画
像形成装置を提供することにある。
上述のような問題点を解消し得る電子放出素子、該電子
放出素子を複数備える電子源及び、該電子源を用いた画
像形成装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】上記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。
された本発明の構成は、以下の通りである。
【００２５】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、微粒子膜を備える電子放
出素子において、少なくとも一方の電極は、他方の電極
側に突出して部分的に電極間隔を狭める複数の突起部を
有し、前記微粒子膜に、該突起部によって部分的に電極
間隔が狭められた箇所をつなげて連続する電子放出部が
形成されていることを特徴とする電子放出素子にある。
て設けられた一対の電極間に、微粒子膜を備える電子放
出素子において、少なくとも一方の電極は、他方の電極
側に突出して部分的に電極間隔を狭める複数の突起部を
有し、前記微粒子膜に、該突起部によって部分的に電極
間隔が狭められた箇所をつなげて連続する電子放出部が
形成されていることを特徴とする電子放出素子にある。
【００２６】また、本発明第２は、本発明第１の電子放
出素子を複数配置したことを特徴とする電子源にある。
出素子を複数配置したことを特徴とする電子源にある。
【００２７】さらに、本発明第３は、本発明第２の電子
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具備することを特徴とする画
像形成装置にある。
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具備することを特徴とする画
像形成装置にある。
【００２８】
【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。
【００２９】本発明に於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。
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。
【００３０】図１は本発明第１の一実施態様を示す素子
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は微粒子膜である。
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は微粒子膜である。
【００３１】従来の電子放出素子は、電極３と４の間隔
Ｇが放出幅Ｗ全域にわたって一定であるが、本発明第１
では、電極間にさらに電界集中を起こしやすい部分を予
め設けておくことで、微粒子膜５に形状の定まった電子
放出部６が形成される。電極３と４の間隔は、通常の電
子放出素子の場合は、０．１μｍ〜１００μｍが望まし
く、一般には０．５μｍ〜２０μｍが実用的であるが、
上記の様にして電界集中部位を設ければ１０μｍ〜１０
０μｍの範囲が実用的となる。
Ｇが放出幅Ｗ全域にわたって一定であるが、本発明第１
では、電極間にさらに電界集中を起こしやすい部分を予
め設けておくことで、微粒子膜５に形状の定まった電子
放出部６が形成される。電極３と４の間隔は、通常の電
子放出素子の場合は、０．１μｍ〜１００μｍが望まし
く、一般には０．５μｍ〜２０μｍが実用的であるが、
上記の様にして電界集中部位を設ければ１０μｍ〜１０
０μｍの範囲が実用的となる。
【００３２】また、上記電界集中部位の形成方法として
は、図２に示されるように相対向する電極３，４の一部
に、電極間隔をさらに狭めるような突起部（突出した電
極）１０１を予め作り込むことが最も容易である。この
電界集中部に沿って電子放出部６が形成されるため、本
発明第１に於いて突起部１０１間の距離ｇと突起部１０
１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。
は、図２に示されるように相対向する電極３，４の一部
に、電極間隔をさらに狭めるような突起部（突出した電
極）１０１を予め作り込むことが最も容易である。この
電界集中部に沿って電子放出部６が形成されるため、本
発明第１に於いて突起部１０１間の距離ｇと突起部１０
１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。
【００３３】また、電極間隔を部分的に狭める突起部１
０１を複数設けておくことで、複数の突起部１０１のそ
れぞれによって電極間隔が狭められた箇所をつなげて連
続して電子放出部６が形成され、ほぼ電子放出部６の形
状・位置を規定できる。なお、突起部１０１のピッチＰ
と電極３，４の間隔Ｇとの関係はＰ＜Ｇが望ましい。
０１を複数設けておくことで、複数の突起部１０１のそ
れぞれによって電極間隔が狭められた箇所をつなげて連
続して電子放出部６が形成され、ほぼ電子放出部６の形
状・位置を規定できる。なお、突起部１０１のピッチＰ
と電極３，４の間隔Ｇとの関係はＰ＜Ｇが望ましい。
【００３４】以上のように、電極間がさらに狭くなるよ
うな電極の突起を複数設けることで電子放出部の形状及
び位置を設計でき、従来例のように電子放出部が不規則
に蛇行することはなくなる。
うな電極の突起を複数設けることで電子放出部の形状及
び位置を設計でき、従来例のように電子放出部が不規則
に蛇行することはなくなる。
【００３５】通電処理の方法は、微粒子膜に通電するこ
と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、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。
と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、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。
【００３６】かかる通電処理時に微粒子膜の構造が変わ
り、上述したような電子放出部が形成される。本発明第
１に於いて実際、突起部１０１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、本発明者等
は突起部１０１で温度分布或いは電界分布が不連続とな
り、それが原因で突起部に沿って電子放出部が形成され
るものと推測している。
り、上述したような電子放出部が形成される。本発明第
１に於いて実際、突起部１０１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、本発明者等
は突起部１０１で温度分布或いは電界分布が不連続とな
り、それが原因で突起部に沿って電子放出部が形成され
るものと推測している。
【００３７】従って、本発明第１に於いて、前記突出し
た電極の形状によって電子放出部の形態が変化し、例え
ば図２に示したように、複数の突起部を直線状に設ける
ことにより、電子放出部も直線状に形成され、電子放出
部の位置と形状を制御した電子放出素子が容易に実現で
きる。
た電極の形状によって電子放出部の形態が変化し、例え
ば図２に示したように、複数の突起部を直線状に設ける
ことにより、電子放出部も直線状に形成され、電子放出
部の位置と形状を制御した電子放出素子が容易に実現で
きる。
【００３８】このように本発明第１の電子放出素子にお
いては、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。
いては、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。
【００３９】次に、本発明第１の電子放出素子を複数配
置した電子源及び、かかる電子源を用いた画像形成装置
の概略構成例を図６に示す。
置した電子源及び、かかる電子源を用いた画像形成装置
の概略構成例を図６に示す。
【００４０】同図において、８１は絶縁性基板、８２，
８３は電極、８４は微粒子膜、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。
【００４１】本面状電子源は、図１に示した本発明第１
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。
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。
【００４２】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。
【００４３】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。
【００４４】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。
【００４５】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
明の電子放出素子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
明の電子放出素子はこれら装置へも好適に利用すること
ができる。
【００４６】本発明の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。
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。
【００４７】
【実施例】以下に、本発明を実施例を用いて更に詳述す
る。
る。
【００４８】実施例１ 本実施例では以下に述べる様にして、図３に示されるよ
うな電子放出素子を作製した。尚、図３は素子の部分拡
大図であり、全体図は図１と同様である。
うな電子放出素子を作製した。尚、図３は素子の部分拡
大図であり、全体図は図１と同様である。
【００４９】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３，４を形
成した。用いた電極材料はＴｉ〜５０Å，Ｎｉ〜９５０
Åであり、同図に示したように、電極幅は３００μｍ、
電極３，４間の距離は１０μｍである。また電極３，４
に付加された突起部１０１間の距離を２μｍ，突起部１
０１の幅を５μｍ，突起部１０１のピッチを１０μｍと
して形成した。
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３，４を形
成した。用いた電極材料はＴｉ〜５０Å，Ｎｉ〜９５０
Åであり、同図に示したように、電極幅は３００μｍ、
電極３，４間の距離は１０μｍである。また電極３，４
に付加された突起部１０１間の距離を２μｍ，突起部１
０１の幅を５μｍ，突起部１０１のピッチを１０μｍと
して形成した。
【００５０】次に、で形成した電極基板上に、全面
にわたってＣｒ薄膜〜１０００Åを真空蒸着により形成
した後、微粒子膜５を設ける部分のＣｒ薄膜のみをエッ
チング除去した。
にわたってＣｒ薄膜〜１０００Åを真空蒸着により形成
した後、微粒子膜５を設ける部分のＣｒ薄膜のみをエッ
チング除去した。
【００５１】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３０
０℃，１０分間の焼成を行い、電極３，４間にＰｄ微粒
子から成る膜厚のほぼ均一な微粒子膜５を形成した。
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３０
０℃，１０分間の焼成を行い、電極３，４間にＰｄ微粒
子から成る膜厚のほぼ均一な微粒子膜５を形成した。
【００５２】最後に、で形成したＣｒ薄膜を全てエ
ッチング除去して電子放出素子を完成した。
ッチング除去して電子放出素子を完成した。
【００５３】以上の様にして得られた電子放出素子の電
極３をプラス側、電極４をアース側となるように電源を
接続し、微粒子膜５に通電処理を行った。その結果、図
３に示したように、電極３，４に付加した突起部１０１
によって電極間隔が狭められた箇所をつなげて直線状に
電子放出部６が形成された。
極３をプラス側、電極４をアース側となるように電源を
接続し、微粒子膜５に通電処理を行った。その結果、図
３に示したように、電極３，４に付加した突起部１０１
によって電極間隔が狭められた箇所をつなげて直線状に
電子放出部６が形成された。
【００５４】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１０3 〜１
０8Ω／□程度である。
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１０3 〜１
０8Ω／□程度である。
【００５５】本実施例では、通電処理に於いて電流の流
れる向きを電極３側から電極４側にしたが、本実施例に
於いては電流の流れる向きに関係なく、再現性良く上述
した位置に電子放出部を形成できた。
れる向きを電極３側から電極４側にしたが、本実施例に
於いては電流の流れる向きに関係なく、再現性良く上述
した位置に電子放出部を形成できた。
【００５６】比較例 比較例として、図４に示されるような電子放出素子を作
製した。尚、図４は素子の部分拡大図であり、全体図は
図１と同様である。本比較例では、電極３，４の幅は実
施例１と同様に３００μｍであるが、突起部１０１を設
けないため、電極間隔が１０μｍで一定である。
製した。尚、図４は素子の部分拡大図であり、全体図は
図１と同様である。本比較例では、電極３，４の幅は実
施例１と同様に３００μｍであるが、突起部１０１を設
けないため、電極間隔が１０μｍで一定である。
【００５７】本素子を実施例１と同様、電極３をプラス
側、電極４をアース側として通電処理を行ったところ、
図４に模式的に示しているように、１０μｍの電極間で
大幅に蛇行した電子放出部が形成された。
側、電極４をアース側として通電処理を行ったところ、
図４に模式的に示しているように、１０μｍの電極間で
大幅に蛇行した電子放出部が形成された。
【００５８】また、同様にして形成した他の素子に、同
様にして通電処理を行っても電子放出部の形状に再現性
は無く、各素子間の電子放出量にばらつきが生じた。
様にして通電処理を行っても電子放出部の形状に再現性
は無く、各素子間の電子放出量にばらつきが生じた。
【００５９】実施例２ 本実施例では図５に示される様な電子放出素子を作製し
た。尚、図５は素子の部分拡大図であり、全体図は図１
と同様である。
た。尚、図５は素子の部分拡大図であり、全体図は図１
と同様である。
【００６０】本実施例は、実施例１と同様に、電極３，
４に突起部１０１を対向するように設けた構成である
が、電極３，４の間隔を１００μｍまで拡大した構成と
なっている。また、突起部１０１のピッチを５０μｍ〜
１ｍｍまで種々変化させた（図５はそのうちの１つを示
している）。
４に突起部１０１を対向するように設けた構成である
が、電極３，４の間隔を１００μｍまで拡大した構成と
なっている。また、突起部１０１のピッチを５０μｍ〜
１ｍｍまで種々変化させた（図５はそのうちの１つを示
している）。
【００６１】次に本実施例の電子放出素子の製造方法を
説明する。
説明する。
【００６２】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３，４を形
成した。用いた電極材料はＴｉ〜５０Å，Ｎｉ〜９５０
Åであり、同図に示したように、電極幅は３００μｍ、
電極３，４間の距離は１００μｍである。また電極３，
４に付加された突起部１０１間の距離を２μｍ，突起部
１０１の幅を５μｍ，突起部１０１のピッチを５０μｍ
〜１ｍｍとして形成した。
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３，４を形
成した。用いた電極材料はＴｉ〜５０Å，Ｎｉ〜９５０
Åであり、同図に示したように、電極幅は３００μｍ、
電極３，４間の距離は１００μｍである。また電極３，
４に付加された突起部１０１間の距離を２μｍ，突起部
１０１の幅を５μｍ，突起部１０１のピッチを５０μｍ
〜１ｍｍとして形成した。
【００６３】次にで得られた基板の所定の位置に微
粒子膜５を形成するために、金属マスクを電極３，４上
に配置し、ガスデポジション法で微粒子膜５を作製し
た。材質はＡｕ，Ａｇ，Ｔｉ，Ｓｎ，Ｐｄ等の金属ある
いはその他の導電性材料を用いることも可能であるが、
実施例１と同様Ｐｄを用いた。
粒子膜５を形成するために、金属マスクを電極３，４上
に配置し、ガスデポジション法で微粒子膜５を作製し
た。材質はＡｕ，Ａｇ，Ｔｉ，Ｓｎ，Ｐｄ等の金属ある
いはその他の導電性材料を用いることも可能であるが、
実施例１と同様Ｐｄを用いた。
【００６４】こうして得られた素子を実施例１と同様に
通電処理を行い、電子放出部６の形態を観察したとこ
ろ、突起部１０１のピッチが２００μｍ程度までは、ほ
ぼ直線状の電子放出部が得られるが、２００μｍを超え
ると図５に示したように突起間で、やや蛇行がみられ
た。また、蛇行と同時に、放出幅の増大も現れた。
通電処理を行い、電子放出部６の形態を観察したとこ
ろ、突起部１０１のピッチが２００μｍ程度までは、ほ
ぼ直線状の電子放出部が得られるが、２００μｍを超え
ると図５に示したように突起間で、やや蛇行がみられ
た。また、蛇行と同時に、放出幅の増大も現れた。
【００６５】しかし、特性的には特に著しい劣化はな
く、電極３，４の間隔が１００μｍまでは応用可能であ
ることが判った。
く、電極３，４の間隔が１００μｍまでは応用可能であ
ることが判った。
【００６６】実施例３ 本実施例では、図３に示したような実施例１の電子放出
素子を複数個配置して面状電子源を形成し、これを用い
て図６に示すような画像形成装置を作製した。
素子を複数個配置して面状電子源を形成し、これを用い
て図６に示すような画像形成装置を作製した。
【００６７】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、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。本画像形成装置は、真空度１×１０-5Ｔｏｒｒ〜１
×１０-7Ｔｏｒｒの真空容器内に形成されている。
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、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。本画像形成装置は、真空度１×１０-5Ｔｏｒｒ〜１
×１０-7Ｔｏｒｒの真空容器内に形成されている。
【００６８】本実施例の画像形成装置では、次のような
結果が得られた。 １．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．各電子放出部の位置が正確に定まっているので蛍光
体の輝点９３もほぼ同一な形状で規則正しい配列であっ
た。
結果が得られた。 １．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．各電子放出部の位置が正確に定まっているので蛍光
体の輝点９３もほぼ同一な形状で規則正しい配列であっ
た。
【００６９】一方、電子放出素子の一対の電極に突起部
を設けない従来の電子源を用いた画像形成装置では、輝
点の形状と輝点のピッチが場所によって異なっていた。
このことから本実施例は、カラー画像、高精細画像を得
るのに好適である。
を設けない従来の電子源を用いた画像形成装置では、輝
点の形状と輝点のピッチが場所によって異なっていた。
このことから本実施例は、カラー画像、高精細画像を得
るのに好適である。
【００７０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば電
子放出部の形状及び位置を設計することができ、次のよ
うな効果がある。
子放出部の形状及び位置を設計することができ、次のよ
うな効果がある。
【００７１】１．電子放出量や電子放出効率等の電子特
性が制御でき、さらに素子間で特性のバラツキの少ない
素子製造が可能となる。
性が制御でき、さらに素子間で特性のバラツキの少ない
素子製造が可能となる。
【００７２】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。
画像表示が得られる。
【００７３】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。
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。
【００７４】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。
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。
【図１】本発明第１の電子放出素子の特徴を説明するた
めの全体構成図である。
めの全体構成図である。
【図２】本発明第１の電子放出素子の特徴を説明するた
めの部分拡大図である。
めの部分拡大図である。
【図３】本発明第１の電子放出素子の一例を示す部分拡
大図である。
大図である。
【図４】比較例で作製した電子放出素子の電子放出部の
拡大図である。
拡大図である。
【図５】本発明第１の電子放出素子の別の例を示す部分
拡大図である。
拡大図である。
【図６】図３の電子放出素子を複数個用いて作製した画
像形成装置の概略構成図である。
像形成装置の概略構成図である。
【図７】従来の電子放出素子の構成図である。
【図８】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従来の電子放出素子の構成
図である。
理することにより作製された従来の電子放出素子の構成
図である。
【図９】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 １０１ 突起部（突出した電極）
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１−296531（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 1/30,9/02 H01J 31/12,29/04
Claims (5)
- 【請求項１】 基板上に対向して設けられた一対の電極
間に、微粒子膜を備える電子放出素子において、 少なくとも一方の電極は、他方の電極側に突出して部分
的に電極間隔を狭める複数の突起部を有し、前記微粒子
膜に、該突起部によって部分的に電極間隔が狭められた
箇所をつなげて連続する電子放出部が形成されているこ
とを特徴とする電子放出素子。 - 【請求項２】 前記電極の突起部の形状が、矩形若しく
は台形状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】 表面伝導形電子放出素子であることを特
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】 基板上に、請求項１〜３のいずれかに記
載の電子放出素子を複数配置したことを特徴とする電子
源。 - 【請求項５】 請求項４に記載の電子源と、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
部材とを具備することを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15420597A 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15420597A 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 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18572692A Division 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1055747A JPH1055747A (ja) | 1998-02-24 |
| JP2961523B2 true JP2961523B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=15579149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15420597A Expired - Fee Related 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2961523B2 (ja) |
-
1997
- 1997-06-12 JP JP15420597A patent/JP2961523B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1055747A (ja) | 1998-02-24 |
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