JPH01292727A

JPH01292727A - 電子放出装置

Info

Publication number: JPH01292727A
Application number: JP63121865A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Sakano; 坂野　嘉和; Tetsuya Kaneko; 哲也金子; Ichiro Nomura; 一郎野村; Toshihiko Takeda; 俊彦武田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-05-20
Filing date: 1988-05-20
Publication date: 1989-11-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、表面伝導形放出素子を使用してマルチに電子
放出を行わせる電子放出装置に関する。

［開示の概要］本明細書及び図面は、長軸及び短軸を有する楕円断面状
に電子を放出する表面伝導形放出素子を使用し、マルチ
に電子放出を行わせる電子放出装置において、楕円断面
の長軸が平行な向きで表面伝導形放出素子の電子放出部
を配置することにより、ライン方向に均一な点電子源を
高密度に配置可能にする技術を開示するものである。

［従来の技術］従来より、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「ラジオ・エンジニアリング・エレクトロ
ン・フィジイックス（Ｒａｄｉｏ　Ｅｎｇ。

Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、　Ｐｈｔｇ、）Ｊ　１９８５年刊、
第１０巻１２９０〜１２９８頁に記載されたエリンソン
（Ｍ、　１．ＥＩｉｎｓｏｎ）等による冷陰極素子が知
られている。

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放出素子と呼ばれて
いる。

この表面伝導形放出素子としては、前記エリンソン等に
より開発された５ｎＯｚ　（Ｓｂ）薄膜を用いたものや
、「スイン・ソリッド・フィルムス（丁ｈｉｎＳｏｌｉ
ｄ　Ｆｉｌｍｓ）４１９７２年刊第９巻３１７頁にディ
ト−Ｆ　−（Ｇ、　Ｄｉｔｔｓｅｒ）により発表された
Ａｕ薄膜によるものや、「アイ・イー・イー・イー接摺
（ＩＥＥＥＴｒａｎ＋、ＥＤ　Ｃｏｎｆ、）　Ｊ　１９
７５年版５１８頁でハートウェル（Ｍ、　Ｈａｒｔｗｅ
ｌｌ）及びフォンスタッド（Ｃ，Ｇ。

Ｆｏｎｓｔａｄ）共著になる１丁０薄膜によるものや、
「真空Ｊ　１９８３年刊第２８巻第１号２２頁に荒木久
他で発表されたカーボン薄膜によるものなどが報告され
ている。

これらの表面伝導形放出素子の典型的な素子構成を第９
図に示す、第９図において、ｌ及び２は電気的接続を得
る為の電極、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放出素子に於ては、電子放出
を行なう前にあらかじ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
ｌ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。

さらに、上記素子の電子放出の放射特性、すなわち放出
された電子の広がる面積を目視で測定できる様に上記素
子上に、蛍光体の塗布された基板を用いており、図中６
は蛍光体基板、７は放出電子により発光した発光部であ
る。

上記素子の電子放出の放射特性は、上記素子から数膳履
程度離れた空間に、蛍光体基板６を配置し、数百■から
数千Ｖの電圧を印加し、前記電極ｌと電極２の間に駆動
電圧を印加し、電子放出させると、発光部７は蛍光体基
板６上に第９図に示す如く、Ｗ（幅）よりＬ（長さ）の
方が細長い形の広がりを示す。

前記放射特性は上記素子を含む表面伝導形放出素子の固
有の特性である。

従来、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７を
得るには、第１０図に示す如く、発光部７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
。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記従来例では、表面伝導形放出素子の
電子放出が図中左右に細長く放射し、かつ上記素子の配
置が素子の電子放出部がライン状で直線的になるように
構成されているため、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、発光部の間隔の広い、す
なわち電子源の間隔の非常に広い１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ので１表面伝導形放出素子は、
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。

また、上記従来の欠点を改善する為に素子形状を検討し
、発光部りを小さくする為に薄膜３のＷの小さい素子を
作成したが、薄膜３のＷ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。

本発明は、このような課題に鑑みて創案されたもので、
ライン方向に均一な点電子源を高密度に配置可能な電子
放出装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明において、上記の課題を解決するために講じられ
た手段は、長軸及び短軸を有する楕円断面状に電子を放
出する表面伝導形放出素子を規則正しいライン状かつマ
ルチに構成した電子放出装置であって、楕円断面の長軸
が平行な向きで表面伝導形放出素子の電子放出部を配置
した電子放出装置とするものである。

［作　用］本発明では、表面伝導形放出素子を用い、規則正しくマ
ルチに上記素子をライン状に配置した電子放出装置にお
いて、上記素子を配置する場合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出
来るライン状の電子放出源を可能にしたものである。

［実施例］以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は、本発明に用いた表面伝導形放出素子を示す平
面図である。同図に於いて、ｌ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
は絶縁性を有する基板、５は電子放出部である０本実施
例に用いた放出素子は、同図に示す如く、絶縁性基板４
として石英基板を用い、洗浄された石英基板４上に、電
子放出材料としてＩｎ２Ｏ３を用いた膜厚１０００Ａの
薄ｒ！Ｊ３を成膜し、（他の電子放出材料として５ｎ０
２．　ＰｂＯ等の金属酸化物、Ａｕ、　Ａｇ等の金属、
カーボン、その他の各種半導体などがある）次いで、フ
ォトリソグラフィー技術により電子放出部５が形成され
る部分として文＝　０．３＋ｓ■　、　ｗ　＝　０．１
ｍｍのネック部分を有する電子放出材料の薄膜３を形成
する。

次いで、前記薄膜３に形成される電子放出部５と電気的
接続を得る電極ｌ及び２に旧を用いてマスク蒸着により
、膜厚１５００Ａを形成する。（電極１．２となる導電
性材料としては、他にＰｔ、　Ａｕ。

Ｃｕ、＾ｐなどの通常の金属材料がある。）前記電極１
と電極２の間に、３０Ｖ程度の電圧を印加することによ
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、変形もしくは変質させ、電気的に
高抵抗な状態にした、電子放出部５を形成する。

第２図は、上記素子の電子放出の放射特性を示す説明図
である。同図に於いて６は蛍光体基板、７は発光部であ
る。蛍光体基板６は、透明なガラス基板に、青板ガラス
を用い、洗浄した後、透明電極ＩＴＯ（１１１２０３：
　５ｎ０２＝　９５　：　５　）を蒸着により１０００
Ａ形成し、電子により発光する蛍光体を塗布して形成し
たものである。

前記、第１図で説明した表面伝導形放出素子と蛍光体基
板６を用い、Ｌ記素子の電子放出領域を測定する。蛍光
体基板６を上記素子上の空間に配置し、１００ＯＶの電
圧を印加し、上記素子に駆動電圧１６Ｖを印加し、電子
放出させ、電子放出領域を蛍光体基板６の蛍光体の発光
した発光部７の面積を測定したところ、第２図に示す如
く、Ｗ（幅）が約２．０ｍｍ　、　Ｌ　（長さ）が約４
．０ｍｍの発光部７を得ることができた。

第３図は上記素子を用い、ライン状に規則正しくマルチ
に配置された表面伝導形放出素子を示した説明図で、第
４図は蛍光体基板６上にマルチの点発光部７を配置した
状態を示した説明図である。第３図に於いて、電極１を
共通電極、電極２を個別電極としく電極１が個別電極、
電極２が共通電極でもかまわない）、上記素子の発光部
７のＷが約２．０ｇｍであるから素子間隔を２．５層重
とし、発光部７が重なり合わないように上記素子と同じ
構成の素子を８素子、電子放出部５が平行になるよう、
ライン状に規則正しく配置・構成した。

上記の通り配置した結果、上記ｌ素子の駆動条件と同じ
条件で８素子を同時に電子放出させ蛍光体を発光させた
ところ、第４図に示す如く、発光部７がＷ＝約２．０膳
■、Ｌ＝約４．０ｍｍ　、発光部７の間隔が約２．５ｍ
ｍの、発光間隔の狭い２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出来た。

第５図は、本発明の別な一実施例を示す表面伝導形放出
素子の平面図である。

第５図に於いて、絶縁性の基板４に、石英基板を用い、
電極１．２に膜厚１０００ＡのＸｉをＥＢ蒸着により成
膜しフォトリソグラフィー技術により、電子放出部５と
なるｕ＝３０Ｈ，ｗ＝５ｐｍの形状を有する電極部を形
成する０次いで、電極１．２の間へ、電子放出材料とな
る微粒子８に、１次粒径８０〜２００Ａの５ｎ０２分散
液（Ｓｎ０２：　１　ｇ　、溶剤ＭＩＥＫ／シクロヘキ
サノン＝３／１　　：　１０００ｃｃ、ブチラール：１
ｇ）を用い、スピンコード法により塗布し、２５０℃で
加熱処理し、形成する。

上記のごとく形成された表面伝導形放出素子と蛍光体基
板６を用い、蛍光体基板６を上記素子上の空間に配置し
、１００ＯＶの電圧を印加し２上記素子に駆動電圧１４
Ｖを印加し、電子放出させ、電子放出領域を蛍光体基板
６の蛍光体の発光した発光部７の面積を測定したところ
、第６図に示す如く、Ｗ＝約０．５ｍｍ　、　Ｌ＝＝約
０．８層−の発光部７を得ることができた。

第７図に於いて電極ｌを共通電極、電極２を個別電極と
しく電極ｌが個別電極、電極２が共通電極でもかまわな
い、）、上記素子の発光部７のＷが約０．５■であるか
ら素子間隔を０．８１−とし１発光部７がかさなり合わ
ないように上記素子と同じ構成の素子を１０素子、電子
放出部５が平行になるよう、ライン状に規則正しく配置
、構成した。

上記の通り配置した結果、上記ｌ素子の駆動条件と同じ
条件で１０素子を同時に電子放出させ、蛍光体を発光さ
せたところ、第８図に示す如く、発光部７がＷ；約０．
５鳳１．Ｌ＝約０．８ｍｍ　、発光部７の間隔が約０．
８１層の前記実施例よりもさらに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
を得ることが出来た。

尚、さらに、電子放出部５の文を短かくｗを狭くするこ
とにより、発光部７のＷ、Ｌを小さくすることが可能と
なり、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出来る。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、表面伝導形放出
素子の配置を上記素子の電子放出部の長軸を平行に配置
するように構成することにより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
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の平面図、第２図はその電子
放出特性図、第３図及び第４図は実施例による装置構成
の説明図、第５図は本発明の別な一実施例の平面図、第
６図はその電子放出特性図、第７図及び第８図は別な実
施例による構成図、第９図及び第１０図は従来例の平面
図及び電子放出特性図である。１．２・・・電極、　３・・・薄膜、　４・・・基板。５・・・電子放出部、６・・・蛍光体基板、７・・・発
光部、　　８・・・微粒子

Claims

【特許請求の範囲】

（１）長軸及び短軸を有する楕円断面状に電子を放出す
る表面伝導形放出素子を規則正しいライン状かつマルチ
に構成した電子放出装置であって、楕円断面の長軸が平
行な向きで表面伝導形放出素子の電子放出部を配置する
ことを特徴とする電子放出装置。