JPH05101769A - 電子放出素子と該素子を用いた電子線発生装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特に、素子電流の変動率、放出電流の変動率
が極めて小さい電子放出素子及び電子線発生装置の提供
にある。さらには、電子放出効率が高く、長寿命の電子
放出素子及び電子線発生装置の提供にある。また、高コ
ントラストで鮮明な画像の得られる画像形成装置の提供
にあり、特に、発光画像の輝度ムラ、表示のちらつきの
極めて少ない画像形成装置の提供にある。 【構成】 基体上に設けられた電極間に電子放出部を有
する電子放出素子において、該電極間に領域Ａ及び領域
Ｂを有し、該電極の少なくとも一方に対し、該領域Ａが
該領域Ｂを介して並設されており、該領域Ａを構成する
主材料の導電率σ₁及び該領域Ｂを構成する主材料の導
電率σ₂がσ₁＞σ₂の関係を満たし、且つ、該領域Ａが
電子放出部であることを特徴とする電子放出素子、及び
該電子放出素子を用いた電子線発生装置と画像形成装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に、冷陰極型の電子
放出素子及び該電子放出素子を用いた電子線発生装置並
びに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、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．Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ 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、ＳｎＯ
₂（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 Ｆｉｌｍ
ｓ”）第９巻、３１７頁、１９７２年）、ＩＴＯ薄膜に
よるもの［エム ハートウエル 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．Ｈａｒｔｗｅｌｌａｎｄ Ｃ．Ｇ．Ｆ
ｏｎｓｔａｄ；“ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ＥＤ Ｃｏｎ
ｆ．”）５１９頁、１９８３年］等が報告されている。

【０００３】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２３に示す。同図において３２及び３３
は電気的接続を得るための電極、３５は電子放出材料で
形成される薄膜、３１は基板、３４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、電子放出を行な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３２と電極３３の間に電圧を印加する事により、
薄膜３５に通電し、これにより発生するジュール熱で薄
膜３５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３４を形成すること
により電子放出機能を得ている。尚、電気的に高抵抗な
状態とは、薄膜３５の一部に、０．５μｍ〜５μｍの長
さの亀裂を有し、かつ亀裂内がいわゆる島構造を有する
不連続状態膜を言う。島構造とは一般に数十オングスト
ロームから数ミクロンメーター径の微粒子が基板３１に
あり、各微粒子は空間的に不連続で電気的には連続な膜
をいう。従来、表面伝導形電子放出素子は上述の高抵抗
不連続膜に電極３２、３３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。

【０００４】また、本発明者らは、特開平１−２００５
３２号公報及び特開平２−５６８２２号公報において、
電極間に電子を放出せしめる微粒子を分散配置した新規
な表面伝導形電子放出素子を技術開示した。この電子放
出素子は、（１）高い電子放出効率が得られる。（２）
構造が簡単であるため、製造が容易である。（３）同一
基板上に多数の素子を配列形成できる。等の利点を有す
る素子である。これらの表面伝導形電子放出素子の典型
的な素子構成を図２４に示す。図２４において、３２及
び３３は電気的接続を得るための電極、３６は電子放出
せしめる微粒子が分散配置した電子放出部、３１は絶縁
性基板である。

【０００５】近年、上述した表面伝導形電子放出素子を
画像形成装置に用いようとする試みが成されている。そ
の例を図２５に示す。同図は上述した電子放出素子を多
数並べた画像形成装置を示すものである。ここで、４２
及び４３は電極、４４は電子放出部、４５はグリット電
極、４６は電子通過孔、４７は画像形成部材である。こ
の画像形成部材は例えば、蛍光体、レジスト材等、電子
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。また、この画像形成装置は、電極４２及び４
３の間に複数の電子放出部４４が線状に並べられた線状
電子源とグリット電極４５でＸＹマトリックス駆動を行
ない、画像形成部材４７に、情報信号に応じて電子を衝
突させることにより画像形成を行なう装置である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上述べた従来の表面
伝導形電子放出素子は、１０^-5〜１０^-9ｔｏｒｒ程度の
真空環境下で、好ましい電子放出特性を示すものである
が、真空度が低下するにつれて、２５〜４０％程度もの
放出電流の変動を生じるものであった。また、このよう
な放出電流の変動が余りにも極端に生じる場合には、特
に、上記画像形成装置においては大きな影響をもたら
し、例えば、図２５の画像形成装置において画像形成部
材が蛍光体であるような電子線ディスプレー装置におい
ては、（１）各電子放出素子からの電子放出量が変動す
るため、蛍光体の輝度ムラが生じる。（２）蛍光体の各
輝点の光放出量が変動するため、表示にちらつきを生じ
るなどの問題点を生じるものであった。

【０００７】そこで本発明の目的は、とりわけ、放出電
流の変動率が極めて小さい電子放出素子及び電子線発生
装置の提供にある。さらに、本発明の目的は、電子放出
効率が高く、長寿命の電子放出素子及び電子線発生装置
の提供にある。また、本発明の他の目的は、高コントラ
ストで鮮明な画像の得られる画像形成装置の提供にあ
り、特に、蛍光画像の輝度ムラ、表示のちらつきの極め
て少ない画像形成装置の提供にある。

【０００８】

【問題点を解決するための手段】上記目的は以下の本発
明によって達成される。即ち、本発明は、基体上に設け
られた電極間に電子放出部を有する電子放出素子におい
て、該電極間に領域Ａ及び領域Ｂを有し、該電極の少な
くとも一方に対して、該領域Ａが該領域Ｂを介して並設
されており、該領域Ａを構成する主材料の導電率σ₁及
び該領域Ｂを構成する主材料の導電率σ₂がσ₁＞σ₂の
関係を満たし、且つ、該領域Ａが電子放出部であること
を特徴とする電子放出素子である。さらに本発明は、上
記電子放出素子の複数と、該電子放出素子から放出され
る電子線を情報信号に応じて変調する変調手段とを有す
る電子線発生装置である。さらに本発明は、上記電子放
出素子の複数と、該電子放出素子から放出される電子線
を情報信号に応じて変調する変調手段と、電子線の照射
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
装置である。

【０００９】以下に、まず本発明の電子放出素子につい
て詳述する。まず、本発明の電子放出素子の主たる特徴
部分について、図１（平面図）及び図２（図１のＡ−Ａ
断面図）を用いて説明する。同図において、１は絶縁性
基体、２及び３は電極、４は領域Ａ、５は領域Ｂを示
す。上記領域Ａと上記領域Ｂとは異種の材料を主体とし
て構成されるが、本発明において、かかる異種材料とは
その導電率が互いに異なっており、領域Ａを構成する主
材料の導電率σ₁と領域Ｂを構成する主材料の導電率σ₂
とはσ₁＞σ₂なる関係（ａ）を満たしていなければなら
ない。更に本発明の電子放出素子においては、上記関係
（ａ）の異種の材料よりなる領域が互いに一定の配置関
係をもって電極間に設けられていることもまた必要とさ
れる。すなわち、図１及び図２から明らかな様に、電極
２及び３に対して、上記領域Ａは上記領域Ｂを介して並
設されていなければならない。或は、特にこの領域Ａと
領域Ｂとの配置に関し、図３に示すごとき態様であって
も本発明に含まれる。図３に示される態様では、領域Ａ
は電極２に対しては領域Ｂを介して並設されているが、
電極３に対しては直接接触するように配置されている。
すなわち、本発明の電子放出素子における領域Ａと領域
Ｂとの上記配置関係は、一対の電極のうち少なくとも一
方の電極に対して領域Ａが非接触となる様に、領域Ｂを
介して配置されていれば良い。また、図４に示すごとき
態様であっても本発明に含まれる。すなわち、一対の電
極と領域Ａと領域Ｂとが積層されていても良く、かかる
積層順序においても、一対の電極のうち少なくとも一方
の電極に対して、領域Ａが領域Ｂを介して積層されてい
れば良い。更に、本発明の電子放出素子は、電極２及び
３の間に電圧を印加することにより、上記領域Ａ及び上
記領域Ｂに電流（素子電流）が流れ、上記領域Ａ（図
１、図２、図３及び図４の４）より電子放出する素子で
ある。尚、図１、図２及び図３に示した電子放出素子は
本発明の一実施態様例に過ぎず、後述する実施例からも
明らかである様に、本発明の電子放出素子はかかる態様
例に限定されるものではない。本発明の電子放出素子
は、以上の構成を採ることにより、後に詳述するよう
に、とりわけ、素子電流及び放出電流の変動率を極めて
小さくすることができ、更には、電子放出効率が高く、
長寿命の電子放出素子とすることができる。

【００１０】上述した本発明の電子放出素子の更に好ま
しい態様について以下に説明する。本発明の電子放出素
子がσ₁＞σ₂且つ１０²≦（σ₁・Ｓ₂）／（σ₂・Ｓ₁）
≦１０⁷（但し、Ｓ₁は領域Ａの面積、Ｓ₂は領域Ｂの面
積を示す）の関係（ｂ）を満たしていること、あるい
は、σ₁＞σ₂且つ１≦（σ₁・Ｗ₂）／（σ₂・Ｗ₁）≦１
０⁹（但し、Ｗ₁は領域Ａの幅、Ｗ₂は領域Ｂの幅を示
す）の関係（ｃ）を満たしていることは、上記素子電流
及び放出電流の変動率をより一層低下させ得るという点
で特に好まし態様である。特に、上記（ｂ）或は上記
（ｃ）の関係を満たす電子放出素子を後述する電子線発
生装置及び画像形成装置に適用した場合、複数の電子放
出素子間（或は複数の電子放出部間）での電子放出特性
（素子電流及び放出電流の変動率、電子放出効率等）が
極めて均一となるため、各電子線間での放出ムラが無
く、画像形成にあっても、極めてコントラストの高く、
高精細な画像が形成できる。また、上記関係（ｂ）にお
いて面積Ｓ₁、Ｓ₂、は、Ｓ₁＜Ｓ₂であることが望まし
く、上記関係（ｃ）において、領域Ａの幅Ｗ₁は０．０
１ミクロンメータから１０ミクロンメータ、領域Ｂの幅
Ｗ₂は０．１ミクロンメータから１０ミリメータとされ
るのが好ましい。

【００１１】本発明の電子放出素子において、上述の各
パラメータの設定にあたっては、まず、電極間に配置さ
れる領域Ａ及び領域Ｂの構成材料が選定される。本発明
の電子放出素子の上記領域Ａ及び領域Ｂは導電性膜より
なる。特に、導電性を有する微粒子を主体に構成された
膜（以下、微粒子膜という）であることが望ましく、こ
の場合、その微粒子の粒径が１０オングストロームから
１０ミクロンメータの範囲にあることは、該素子を低駆
動電圧にて効率良く駆動し得るという点では特に好まし
い態様である。即ち、特に、該粒径が大きすぎると連続
薄膜のごとく作用するため、とりわけ領域Ｂにおいて
は、該領域が大きな抵抗体として作用して、結果として
素子の駆動電圧が高くなってしまう。また、上記微粒子
膜は微粒子のみから構成される膜に限られず、例えば、
上記微粒子を分散したカーボン膜の様に、微粒子が他の
媒体に分散された薄膜であっても、上記微粒子を主体に
形成された膜であれば構わない。上記領域Ａ及び領域Ｂ
は、上述の如くσ₁＞σ₂なる関係を満たす材料を適宜選
択し、電極間に形成されるものであるが、好ましくは、
１０⁴Ω^-1ｍ^-1≦σ₂＜σ₁となるように上記材料を選択
することが望ましい。上記領域Ａを構成する好適な材料
は、その導電率が１Ω^-1ｍ^-1〜１０⁸Ω^-1ｍ^-1の範囲に
ある導電性材料であり、中でも特に好適に用いられる材
料の具体例を挙げるならば、Ｐｄ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，
Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ
等の金属、ＰｄＯ，ＳｎＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃等の酸化物導電
体等である。一方、上記領域Ｂを構成する好適な材料
は、その導電率が１０^-4Ω^-1ｍ^-1〜１０⁶Ω^-1ｍ^-1の範
囲にある導電性材料であり、中でも特に好適に用いられ
る材料の具体例を挙げるならば、ＺｒＢ₂，ＨｆＢ₂，Ｌ
ａＢ₆，ＣｅＢ₆，ＹＢ₄，ＧｄＢ₄，等の硼化物、Ｔｉ
Ｃ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化
物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｎｂ，Ｍｏ，
Ｒｈ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａ
ｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｐ
ｂ，Ｐｄ，Ｃｓ，Ｂａ等の金属、Ｉｎ₂Ｏ₃，ＳｎＯ₂，
Ｓｂ₂Ｏ₃，ＰｄＯ，ＰｂＯ等の金属酸化物、Ｓｉ，Ｇｅ
等の半導体、カーボン、ＡｇＭｇ，ＮｉＣｕ，ＰｂＳｎ
等である。

【００１２】また、本発明の電子放出素子において、領
域Ａと領域Ｂとを構成する主材料とし、上記具体例の中
から特に、領域Ａを金属を主体に構成し、前記領域Ｂを
該金属の酸化物または窒化物を主体に構成することは、
酸化還元、窒化還元作用を容易に行うことができるの
で、基体上に該作用を利用し、任意に領域Ａもしくは領
域Ｂを精度よく形成でき、素子間の特性のバラツキの少
ない電子放出素子が得られるので好ましい。例えば、以
下の表１、表２に示される組合せで使用される。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【表２】

【００１５】本発明の電子放出素子の領域Ａ及び領域Ｂ
は、上述の導電性材料を電極間に、例えば、ガスデポジ
ション法、分散塗布法、ディッピング法、スピナー法等
によって形成される。上記導電性材料の導電率はその材
料固有の物理定数を用いれば良く、電極間の幅、長さ、
複数の領域の面積は、作成時に任意に設計せしめる。ま
た、一対の電極間に電気的に接続された上記導電率の異
なる領域Ａ及びＢの材料種および、該領域の幅等は作成
された素子から、電極間を電子線回折、Ｘ線回折等の分
析法により材料種を同定でき、また、電極間の幅は、電
極間を走査型オージエ等の分析法により、複数の領域の
電極間に位置する幅を用いれば良く、電極間の複数の領
域の面積は、前記電極間幅と電極間長さの積を用いれば
良い。

【００１６】本発明の電子放出素子のその他の構成要件
について、まず、基体は通常、絶縁性基板が用いられ、
例えば、青板ガラス、白板ガラス、石英ガラス等のガラ
ス基板が使用される。電極は該電極間に配置された上記
領域Ａ及びＢに所望の電圧を印加するためのものであ
り、充分低抵抗な材料であれば特に限定されないが、通
常、金属薄膜で形成される。該電極を基体上に形成する
にあたっては、通常良く用いられる薄膜成膜技術とフォ
トリソグラフィー技術により所望の間隔で形成され、厚
さは８ミクロンメートル以下、とりわけ、１ミクロンメ
ートル以下に形成されるのが好ましい。また本発明の電
子放出素子は、前記領域Ａが、前記電極間に複数設けら
れている態様、例えば図１４、図１５に示す態様も含
む。

【００１７】上述の如き本発明の電子放出素子は、先述
した従来の電子放出素子に比べ、とりわけ、放出電流の
変動率が極めて小さいという優位性を有する。その理由
については、いまだ充分には解明されてはいないが、本
発明者等によれば次のようなことが主たる理由であると
考えられる。すなわち、従来の電子放出素子において、
放出電流の変動率が大きくなる原因は、１）．電極間に
配置された前記島状不連続膜あるいは前記微粒子分散膜
の構造が、該素子に電圧を印加することにより変化し、
素子電流（Ｉｆ）が変動する。この素子電流の変動に伴
い放出電流（Ｉｅ）もまた変動する。２）．前記島、微
粒子からなる電子放出部にガラス分子等が吸着あるいは
脱着することにより仕事関数が変化し、放出電流（Ｉ
ｅ）が変動する。３）．電子放出部近傍で形成されたイ
オン化ガスが電子放出部に衝突することにより放出電流
（Ｉｅ）が変動する。本発明者等は上記原因の中でも
１）に着目し、とりわけ、素子電流Ｉｆの変動を抑える
ことにより放出電流Ｉｅの変動も大きく改善され得るこ
とを知検し、電子放出素子の電極間に配置される膜の性
状について鋭意研究の結果、上述の本発明に至った。ま
た、本発明者等は上記１）の素子電流（Ｉｆ）の変動に
ついて更に考察してみるに、Ｉｆの変動量は、素子の
駆動時間数に伴って徐々に大きくなる傾向があること、
電極間隔を狭くしていくほど大きくなる傾向があるこ
と、駆動電圧の大きい素子ほど大きくなる傾向がある
ことも知検した。すなわち、本発明において素子電流の
変動を極めて少なくできるということは、素子寿命も一
層改善され、また、電極間隔を一層狭く採れるため電子
放出部より高精細な配置が得られることとなり、一層高
精細で鮮明な画像の得られる画像形成装置を提供するこ
とができることも知検した。

【００１８】即ち、本発明において、とりわけ、上記関
係（ａ）を満たし且つ領域Ａ及び領域Ｂの上記配置関係
を満たすことは、少なくとも一方の電極と電子放出部で
ある領域Ａとの間に、充分制御された適切な高抵抗な部
位が形成され、該電極間に電圧を印加した際に、該領域
Ａにパルス的な電流（ラッシュカレント）が流れること
なく安定的に電圧が印加され、かかる電圧による領域Ａ
を構成する膜構造の変化も極めて少なくなる。とりわ
け、かかる領域Ａの膜構造の変化の極めて少ないこと
が、電極間への安定な電圧印加を可能にし、よって、素
子電流を安定化し、放出電流の急激な変化がなくなり、
該変動率が大幅に低減する結果となる。更に、本発明に
おいて上記関係（ｂ）或は（ｃ）をも満たすことは、該
素子の上記領域Ｂが、素子電流の伝導をより一層安定化
する抵抗（安定化抵抗）を示し、放出電流が安定化する
様に作用する。

【００１９】ここで、上述の素子電流、放出電流につい
て、その測定評価装置の概略構成図（図５）を用いて説
明する。図５においては、１は絶縁性基板、２及び３は
電極、４は領域Ａ（電子放出部）、５は領域Ｂ、６は素
子に電圧を印加するための電源、７は素子電流Ｉｆを測
定するための電流計、８は素子より発生する放出電流Ｉ
ｅを測定するためのアノード電極、９はアノード電極８
に電圧を印加するための高圧電源、１０は放出電流を測
定するための電流計である。ここで、上記素子電流と
は、電流計７によって測定される電流量であり、また、
上記放出電流とは電流計１０により測定される電流量で
ある。電子放出素子の上記素子電流、放出電流の測定に
あたっては、素子電極２、３に電源６と電流計７とを接
続し、該電子放出素子の上方に電源９と電流計１０とを
接続したアノード電極８を配置し、真空度１×１０^-5ｔ
ｏｒｒの環境下で該測定を行う。測定結果から、放出電
流及び素子電流の変動量は、以下の式で定義される変動
率［％］をもって表される。即ち、放出電流の変動率Ｘ
はＸ＝（△Ｉｅ／Ｉｅ）×１００［％］、素子電流の変
動率ＹはＹ＝（△Ｉｆ／Ｉｆ）×１００［％］、（但
し、△Ｉｅ及び△Ｉｆは、図６に示す様にそれぞれ１Ｈ
ｚ以上の放出電流の変動量及び素子電流の変動量を表
す）。また、上述の測定結果から、本発明の電子放出素
子は、放出電流の変動率が１５％以下である電子放出素
子、或は、素子電流の変動率が１０％以下である電子放
出素子であると定義することができる。

【００２０】次に、以下で本発明の電子線発生装置及び
画像形成装置について詳述する。本発明の電子線発生装
置及び画像形成装置は、上述した電子放出素子を用いた
ことを主たる特徴とするものである。まず、本発明の電
子線発生装置は、上記電子放出素子の複数と、該電子放
出素子から放出される電子線を情報信号に応じて変調す
る変調手段とを有するものである。その一実施態様例を
図７、８、９及び１０を用いて説明する。図７、８、９
及び１０において、１は絶縁性基板、２、３は電極、４
は領域Ａ（電子放出部）、５は領域Ｂ、１１は変調手段
を示す。図７、８、９に示す態様は、電子放出部である
Ａを一対の電極間に複数有する線電子放出素子が、該基
板面上に複数並設されており、上記変調手段として複数
のグリット電極（変調電極）１１が、該複数の線電子放
出素子に対して、行列配置（ＸＹマトリクス状配置）さ
れている。該グリット電極は、図７では該電子放出素子
の電子放出面上方空間内に配置されており、図８では該
電子放出素子と同一基板面に並設されており、図９では
該電子放出素子と基板を介して積層されている。また、
図１０に示す態様は、単一の電子放出部（領域Ａ）を有
する電子放出素子の複数が行列配置され、各素子が信号
配線電極１２と走査配線電極１３により同図の様に接続
配線された、一般に単純マトリクス構成と呼ばれる態様
であり、この信号配線電極１２と走査配線電極１３とが
上記変調手段として作用する。以上例示した本発明の電
子線発生装置の駆動方法は、図７、８、９においては、
まず、１ラインの線電子放出素子の電極２、３に１０Ｖ
〜１４Ｖの電圧パルスを印加して、複数の電子放出部よ
り電子線を放出させる。放出された電子線は、該グリッ
ト電極群１１に、情報信号に対応して＋２０Ｖ〜−５０
Ｖの電圧を印加することによりオン−オフが制御され、
該１ライン分の情報信号に対応する電子線放出が得られ
る。かかる動作を上記ラインの隣の線電子放出素子に対
し順次行うことにより、一画面分の電子線放出が行われ
る。また、図１０においては、まず、１ライン上の複数
の電子放出素子に対し走査配線電極１３により０Ｖｏｒ
７Ｖの電圧パルスを印加し、次に、情報信号に対応して
信号配線電極群１２に７Ｖｏｒ１４Ｖの電圧パルスを印
加することで、１ライン分の情報信号に対応する電子線
放出が得られる。かかる動作を上記ラインの隣のライン
に対して順次行うことにより、一画面分の電子線放出が
行われる。

【００２１】次に、本発明の画像形成装置について説明
する。本発明の画像形成装置は上記電子線発生装置の電
子線放出側に画像形成部材が配置された構成を有する。
該画像形成部材としては、蛍光体等の発光体、レジスト
材等、電子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。図１１に本発明の画像形成装置の
一例を示す。同図において、１４はリアプレート（ただ
し、前記絶縁性基体１を兼用しても良い）、１１は変調
手段（図９のグリット電極で示したが、図７、８のグリ
ット電極あるいは図１０の変調手段であっても構わな
い）、２及び３は電極、４は電子放出部（領域Ａ）、５
は領域Ｂ、１８はフェースプレート、１７はガラス板、
１５は透明電極、１６は蛍光体である。以上の本発明の
画像形成装置の駆動方法は、まず、画像形成部材（図１
１においては、透明電極１５）に５００Ｖ〜１０ｋＶの
電圧を印加し、次に、上記電子線発生装置と同様の駆動
方法を行うことで、該画像形成部材に情報信号に応じた
画像が形成される（図１１においては、蛍光画像が表示
される）。また、上記画像形成装置において、画像形成
部材が発光体（例えば、蛍光体）の場合、一画素につい
てかかる発光体をレッド、グリーン、ブルーの三原色発
光体とすることによって、フルカラーの表示画像が得ら
れる。また、以上述べた電子線発生装置及び画像形成装
置は、通常は、真空度が１０^-4〜１０^-9ｔｏｒｒで駆動
される。

【００２２】

【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明を更に詳述す
る。

【００２３】（実施例１）本実施例の電子放出素子の平
面図を図１に示し、図１のＡ−Ａ断面図を図２に示し
た。図１及び図２において、１は絶縁性基体、２及び３
は電極、４は領域Ａ、５は領域Ｂを示す。以上の本実施
例の電子放出素子は、以下の様に作成された。

【００２４】．絶縁性基体１として石英基板を用い、
これを有機溶剤により充分に洗浄後、該基体１面上に、
電極１、２を形成した（図１２のａ）。電極の材料とし
て、Ｎｉ金属を該いた。電極間隔Ｗは５００ミクロンメ
ータとし、電極の長さＬを３００ミクロンメータ、その
厚さを１０００オングストロームとした。．次に、図
１２のｂに示す様に、所望の位置にディッピング法によ
り、有機パラジウム（奥野製薬（株）製、ｃｃｐ−４２
３０）を塗布した後、３００℃で加熱処理をして、酸化
パラジウム（Ｐｄ０）微粒子（粒径：１０オングストロ
ーム〜１５０オングストローム）からなる微粒子膜５
（領域Ｂ）を形成した。ここで、該領域Ｂの幅Ｗ₂₁及び
Ｗ₂₂はそれぞれ２４９ミクロンメータとした。また、上
記酸化パラジウムの導電率（σ₂）は１００Ω^-1ｍ^-1で
ある。．次に図１２のｃに示される様に、上記微粒子
膜５（領域Ｂ）の間に、酸化スズ（ＳｎＯ₂）分散液
（ＳｎＯ₂：１ｇ、ＭＥＫ／シクロヘキサノン＝３／１
溶剤：１０００ｃｃ、ブラチール：１ｇ）を上記と同
様に塗布、加熱処理して、酸化スズ微粒子（粒径：１０
０オングストローム〜１０００オングストローム）から
なる微粒子膜４（領域Ａ）を形成した。ここで、該領域
Ａの幅Ｗ₁は２ミクロンメータとした。また、上記酸化
スズの導伝率（σ₁）は２５００Ω^-1ｍ^-1である。以上
の〜の工程により作成された本実施例の素子は、σ
₂（＝１００Ω^-1ｍ^-1）＜σ₁（＝２５００Ω^-1ｍ^-1）で
あり、（σ₁・Ｗ₂）／（σ₂・Ｗ₁）＝（σ₁・Ｓ₂）／
（σ₂・Ｓ₁）＝６２２５。該素子を１×１０^-5ｔｏｒｒ
の真空下にて、電極２及び３の間に電圧１４Ｖを印加し
たところ、上記領域Ａより電子が放出するのが確認され
た。

【００２５】（実施例２）本実施例の電子放出素子の平
面図を図３に示した。図３においても、１は絶縁性基
体、２及び３は電極、４は領域Ａ、５は領域Ｂを示す。
以上の本実施例の電子放出素子も、実施例１と同様の方
法にて作成され、よってσ₁＞σ₂の関係を満たし、（σ
₁・Ｗ₂）／（σ₂・Ｗ₁）＝（σ₁・Ｓ₂）／（σ₂，Ｓ₁）
＝６２２５。該素子を１×１０^-5ｔｏｒｒの真空下に
て、電極２及び３の間に電圧１４Ｖを印加したところ、
上記領域Ａより電子が放出するのが確認された。

【００２６】（実施例３）本実施例の電子放出素子を以
下の様に作成した。

【００２７】絶縁性基体１面上に所望の位置にガスデ
ポジション法により酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）微粒子
（粒径：２０Å〜２００Å）からなる微粒子膜５（領域
Ｂ）を膜さ４５μｍ形成した。ここで上記酸化インジウ
ムの導電率（σ₂）は１×１０³ｖ／ｍである。 次に上記酸化インジウム微粒子膜５上にと同じ方法
で銀（Ａｇ）微粒子（粒径：２０Å〜２５０Å）からな
る微粒子膜４（領域Ａ）膜さ１０μｍ形成した。ここで
上記銀の導伝率（σ₁）は６×１０⁷ｖ／ｍである。 次にと同様に銀微粒子膜４上に酸化インジウム微粒
子膜５（領域Ｂ）を膜さ４５μｍ形成し、次いで斜方蒸
着により電極１、２を形成した。ここで、電極の長さＬ
を５００μｍとした。

【００２８】以上の〜の工程により作成された本実
施例の素子は微粒子膜４（領域Ａ）と微粒子膜５（領域
Ｂ）からなる段差側面により電子放出するもので、上記
微粒子膜の厚さが電極間の各領域の幅となる。すなわ
ち、領域Ａの幅（Ｗ₁）は１０μｍ、領域Ｂの幅（Ｗ₂₁
及びＷ₂₂）は４５μｍとなる。以上の如く本実施例の素
子はσ₁（＝６×１０⁷Ω^-1ｍ^-1）＞σ₂（＝１×１０³Ω
^-1ｍ^-1）であり、（σ₁・Ｗ₂）／（σ₂・Ｗ₁）＝（σ₁
・Ｓ₂）／（σ₂・Ｓ₁）＝５．４×１０⁵。該素子を１×
１０^-5ｔｏｒｒの真空下にて、電極２及び３の間に電圧
１４Ｖを印加したところ、上記領域Ａより電子が放出す
るのが確認された。

【００２９】（実施例４）本実施例の電子放出素子は、
図１及び２において、微粒子膜４（領域Ａ）をＰｄ（粒
径：１０オングストローム〜１００オングストローム）
微粒子にて形成し、微粒子膜５（領域Ｂ）をＳｎＯ
₂（粒径：１００オングストローム〜１０００オングス
トローム）微粒子にて形成した以外は、実施例１と同様
に作成された。ここで、上記Ｐｄの導電率（σ₁）は７
×１０⁶Ω^-1ｍ^-1、上記ＳｎＯ₂の導電率（σ₂）は２．
５×１０³Ω^-1ｍ^-1であり、本発明の素子はσ₁＞σ₂の
関係を満たし、（σ₁・Ｗ₂）／（σ₂・Ｗ₁）＝（σ₁・
Ｓ₂）／（σ₂・Ｓ₁）＝６．９７×１０⁵。上記工程によ
り作成された本実施例の素子を１×１０^-5ｔｏｒｒの真
空下にて、電極２及び３の間に電圧１４Ｖを印加したと
ころ、上記領域Ａより電子が放出するのが確認された。

【００３０】（実施例５）本実施例の電子放出素子の平
面図を図１３に示した。図１３においても、１は絶縁性
基体、２及び３は電極、４は領域Ａ、５は領域Ｂを示
す。以上の本実施例の電子放出素子も、実施例１と同様
の方法で作成された。即ち、．実施例１と同様に、絶
縁性基体１面上に電極１、２を形成した。但し、本実施
例では電極間隔Ｗを４００ミクロンメータとした。．
次に所望の位置にガスデポジション法より、ＺｒＢ₂微
粒子（粒径：２０オングストローム〜２５０オングスト
ローム）からなる微粒子膜５（領域Ｂ）を形成した。こ
こで、該領域Ｂの幅Ｗ₂₁及びＷ₂₂はそれぞれ２４９ミク
ロンメータとし、長さＬ₂は３００ミクロンメータとし
た。また、上記ＺｒＢ₂の導電率（σ₂）は、１×１０³
Ω^-1ｍ^-1である。．次に、上記微粒子膜５（領域Ｂ）
の間に、Ｐｔ微粒子（粒径：１０オングストローム〜２
００オングストローム）からなる微粒子膜４（領域Ａ）
を形成した。ここで、該領域Ａの幅Ｗ₁は１ミクロンメ
ータとし、長さＬ₁を１５０ミクロンメータとした。ま
た、上記Ｐｔの導電率（σ₁）は９．１×１０^-6Ω^-1ｍ
^-1である。以上の〜の工程により作成された本実施
例の素子は、σ₁（＝９．１×１０⁶Ω^-1ｍ^-1）＞σ
₂（＝１×１０³Ω^-1ｍ^-1）であり（σ₁・Ｗ₂）／（σ₂
・Ｗ₁）＝２．２７×１０⁶、（σ₁・Ｓ₂）／（σ₂・
Ｓ₁）＝４．５３×１０⁶。上記工程により作成された本
実施例の素子を１×１０^-5ｔｏｒｒの真空下にて、電極
２及び３の間に電圧１４Ｖを印加したところ、上記領域
Ａより電子が放出するのが確認された。

【００３１】（実施例６）本実施例の電子放出素子の平
面図を図１４に示した。図１４においても、１は絶縁性
基体、２及び３は電極、４は領域Ａ、５は領域Ｂを示
す。以上の本実施例の電子放出素子は、領域Ａを電極２
及び３の長さＬ方向に分割し設け、Ｌを５００ミクロン
メータとし、Ｌ₁、Ｌ₂をいずれも１５０ミクロンメータ
とし、Ｗを１００ミクロンメータ、Ｗ₁を１０ミクロン
メータ、Ｗ₂₁及びＷ₂₂を４５ミクロンメータとした以外
は実施例３と同様に作成した。以上の素子はσ₁＞σ₂の
関係を満たし、（σ₁・Ｗ₂）／（σ₂・Ｗ₁）＝２．２５
×１０²、（σ₁・Ｓ₂）／（σ₂・Ｓ₁）＝３．９２×１
０²。該素子を１×１０^-5ｔｏｒｒの真空下にて、電極
２及び３の間に電圧１４Ｖを印加したところ、上記複数
の領域Ａより電子が放出するのが確認された。

【００３２】（実施例７）本実施例の電子放出素子の平
面図を図１５に示した。図１５においても、１は絶縁性
基体、２及び３は電極、４は領域Ａ、５は領域Ｂを示
す。以上の本実施例の電子放出素子は、領域Ａを電極
２、３の長さＬ方向に７個設け、Ｌを１５００ミクロン
メータＬ₁〜Ｌ₇をいずれも１００ミクロンメータとし、
領域Ｂの幅Ｗ₂₁，Ｗ₂₂をいずれも２００ミクロンメー
タ、領域Ａの幅Ｗ₁を、２ミクロンメータとした以外は
実施例１と同様に作成した。以上の素子はσ₁＞σ₂の関
係を満たし、（σ₁・Ｗ₂）／（σ₂・Ｗ₁）＝５．０×１
０³、（σ₁・Ｓ₂）／（σ₂・Ｓ₁）＝９．３７×１０³。
該素子を１×１０^-5ｔｏｒｒの真空下にて該素子を１×
１０^-5ｔｏｒｒの真空下にて、電極２及び３の間に電圧
１４Ｖを印加したところ、上記複数の領域Ａより電子が
放出するのが確認された。

【００３３】（実施例８）本実施例の電子放出素子は、
図４において、微粒子膜４（領域Ａ）をＡｕ（粒径：３
０オングストローム〜２５０オングストローム）微粒子
にて形成し、微粒子膜５（領域Ｂ）をＨｆＢ₂（粒径：
３０オングストローム〜３００オングストローム）微粒
子にて形成し、領域Ａの幅Ｗ₁を０．０５ミクロンメー
タ、領域Ｂの幅Ｗ₂（Ｗ₂₁＋Ｗ₂₂）を０．３ミクロンメ
ータとした以外は、実施例３と同様に作成された。ここ
で、上記Ａｕの導電率（σ₁）は４．４×１０⁷Ω
^-1ｍ^-1、上記ＨｆＢ₂の導電率（σ₂）は１×１０³Ω^-1
ｍ^-1であり、本発明の素子はσ₁＞σ₂の関係を満たし、
（σ₁・Ｗ₂）／（σ₂・Ｗ₁）＝（σ₁・Ｓ₂）／（σ₂・
Ｓ₁）＝２．６４×１０⁵。上記工程により作成された本
実施例の素子を１×１０^-5ｔｏｒｒの真空下にて、電極
２及び３の間に電圧１４Ｖを印加したところ、上記領域
Ａより電子が放出するのが確認された。

【００３４】（実施例９）本実施例の電子放出素子を以
下の様に作成した。．実施例１と同様に、絶縁性基体
１面上に電極１、２を形成した（図１７のａ）。但し、
本実施例では電極間隔Ｗを４ミクロンメータ、電極の長
さＬを５０ミクロンメータとした。．次に、図１７の
ｂに示す様に、所望の位置にスピナー法により、有機パ
ラジウム（奥野製薬（株）製、ｃｃｐ−４２３０）を塗
布した後、２５０℃で加熱処理をして、酸化パラジウム
（ＰｄＯ）微粒子（粒径：１０オングストローム〜１５
０オングストローム）を主体とする微粒子膜５（領域
Ｂ）を形成した。ここで、上記酸化パラジウムの導電率
（σ₂）は１００Ω^-1ｍ^-1である。．次に図１７のｃ
に示される様に、上記微粒子膜５（領域Ｂ）に対して、
真空中で電子線を照射（２４）して微粒子膜５の所望の
位置を還元することで、Ｐｂ微粒子からなる微粒子膜４
（領域Ａ）を形成した。ここで、上記領域Ａの幅Ｗ₁は
０．１ミクロンメータ、上記Ｐｄ微粒子の粒径は、５オ
ングストローム〜１００オングストローム、上記Ｐｄの
導電率σ₁は７．７×１０⁶Ω^-1ｍ^-1である。尚、上記電
子線の照射は真空中で行ったが、上記領域Ｂを形成する
金属酸化物が還元されれば良く、よって、還元雰囲気中
で行っても良い。また、電子線の他、赤外光、レーザー
光等を用いても良い。以上の〜の工程により作成さ
れた本実施例の素子は、σ₁（７．７×１０⁶Ω^-1ｍ^-1）
＞σ₂（＝１００Ω^-1ｍ^-1）であり、（σ₁・Ｗ₂）／
（σ₂・Ｗ₁）＝（σ₁・Ｓ₂）／（σ₂・Ｓ₁）＝３．０×
１０⁶。上記工程により作成された該素子を１×１０^-5
ｔｏｒｒの真空下にて、電極２及び３の間に電圧１４Ｖ
を印加したところ、上記領域Ａより電子が放出するのが
確認された。

【００３５】（実施例１０）本実施例の電子放出素子を
以下の様に作成した。．実施例９と同様に、絶縁性基
体１面上に電極１、２を形成した（図１８のａ）。但
し、本実施例では電極間隔Ｗを１０ミクロンメータ、電
極の長さＬを２００ミクロンメータとした。．次に、
図１８のｂに示す様に、所望の位置にガスデポジション
法により、鉄（Ｆｅ）微粒子（粒径：３０オングストロ
ーム〜１５０オングストローム）からなる微粒子膜４
（領域Ａ）を形成した。ここで、上記鉄の導電率
（σ₁）は１．０３×１０⁷Ω^-1ｍ^-1である。．次に図
１８のｃに示される様に、上記微粒子膜４（領域Ａ）に
対して、大気中で赤外線を照射（２４）して微粒子膜４
の所望の位置を酸化することで、酸化鉄（Ｆｅ₃Ｏ₄）微
粒子からなる微粒子膜５（領域Ｂ）を形成した。ここ
で、上記領域Ａの幅Ｗ₁は２ミクロンメータ、上記酸化
鉄微粒子の粒径は、５０オングストローム〜３００オン
グストローム、上記領域Ｂの幅Ｗ₂は８ミクロンメー
タ、上記酸化鉄の導電率σ₂は１×１０⁴Ω^-1ｍ^-1であ
る。以上の〜の工程により作成された本実施例の素
子は、σ₁（＝１．０３×１０⁷Ω^-1ｍ^-1）＞σ₂（＝１
×１０⁴Ω^-1ｍ^-1）であり、（σ₁・Ｗ₂）／（σ₂・
Ｗ₁）＝（σ₁・Ｓ₂）／（σ₂・Ｓ₁）＝４．１×１０³。
該素子を１×１０^-5ｔｏｒｒの真空下にて、電極２及び
３の間に電圧１４Ｖを印加したところ、上記領域Ａより
電子が放出するのが確認された。

【００３６】（実施例１１）本実施例の電子放出素子の
断面図を図１６に示した。図１６においても、１は絶縁
性基体、２及び３は電極、４は領域Ａ、５は領域Ｂを示
す。また、２３は段差形成層でＳｉＯ₂よりなる。以上
の本実施例の電子放出素子は、以下の様に作成された。

【００３７】絶縁性基体１として石英基板を用い、こ
れを有機溶剤により充分に洗浄後、該基板１面上に、Ｓ
ｉＯ₂からなる段差形成層２３を形成し、次にて斜方蒸
着により電極２、３を形成した。

【００３８】次にＳｉＯ₂２３の側端面に、ガスデポ
ジション法により酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）微粒子
（粒径：２０オングストローム〜２００オングストロー
ム）からなる微粒子膜５（領域Ｂ）を形成した。ここで
上記酸化インジウムの導電率（σ₂）は１×１０³Ω^-1ｍ
^-1である。

【００３９】次に、上記微粒子膜５（領域Ｂ）に対し
て、実施例９と同様に真空中で電子線を照射して微粒子
膜５の所望の位置を還元することでＩｎ微粒子からなる
微粒子膜４（領域Ａ）を形成した。ここで上記領域Ａの
幅は０．１μｍ、上記Ｉｎ微粒子の粒径は１０〜１２０
Å、上記Ｉｎの導電率σ₁は１．２×１０⁷ν／ｍであ
る。

【００４０】上記〜の工程により作成された本実施
例の素子は、σ₁（＝１．２×１０⁷Ω^-1ｍ^-1）＞σ
₂（＝１×１０³Ω^-1ｍ^-1）であり、（σ₁・Ｗ₂）／（σ
₂・Ｗ₁）＝（σ₁・Ｓ₂）／（σ₂・Ｓ₁）＝１．０８×１
０⁵。該素子を１×１０^-5ｔｏｒｒの真空下にて、電極
２及び３の間に電圧１４Ｖを印加したところ、上記領域
Ａより電子が放出するのが確認された。

【００４１】（実施例１２）本実施例の電子放出素子
を、微粒子膜４（領域Ａ）に亜鉛（Ｚｎ）微粒子（粒
径：５０オングストローム〜３００オングストローム）
を用いた以外は上記実施例１０と同様に作成した。酸化
亜鉛（ＺｎＯ）微粒子（粒径：１００オングストローム
〜４５０オングストローム）からなる幅８ミクロンメー
タの微粒子膜５（領域Ｂ）が形成された。上記亜鉛の導
電率（σ₁）は１．０３×１０⁷Ω^-1ｍ^-1、上記酸化亜鉛
の導電率（σ₂）は１．０６×１０^-2Ω^-1ｍ^-1であり、
σ₁＞σ₂を満たし、（σ₁・Ｗ₂）／（σ₂・Ｗ₁）＝（σ
₁・Ｓ₂）／（σ₂・Ｓ₁）＝４．８６×１０⁸。該素子を
１×１０^-5ｔｏｒｒの真空下にて、電極２及び３の間に
電圧１４Ｖを印加したところ、上記領域Ａより電子が放
出するのが確認された。

【００４２】（実施例１３）本実施例の電子放出素子を
以下の様に作成した。．実施例９と同様に、絶縁性基
体１面上に電極１、２を形成した（図１８のａ）。但
し、本実施例では電極間隔Ｗを２００ミクロンメータ、
電極の長さＬを３００ミクロンメータとした。．次
に、図１８のｂに示す様に、所望の位置に図１９に示す
装置を用いてガスデポジション法により微粒子膜４及び
５を形成した。即ち、上記で作成した電極付きの基体
を微粒子堆積室２６にセットし、真空排気系により１×
１０^-6ｔｏｒｒ以下の真空になるまで排気した後、Ａｒ
＋Ｎ₂ガスをＡｒを３０ｓｃｃｍ、Ｎ₂１０ｓｃｃｍの割
合で微粒子生成室２５に導入した。このとき微粒子生成
室の圧力は６×１０^-2ｔｏｒｒ，微粒子堆積室の圧力は
１×１０^-4ｔｏｒｒとなり２ケタの真空度の差を生じ
た。また、ノズル２７の口径は４ミリメータ、ノズル２
７と基体１間距離は１５０ミリメータ、堆積マスク２８
と基体１間距離は２ミリメータ、堆積マスク２８の開口
部２９の幅を１０ミクロンメータとした。次に、スパッ
タ法により、クロム（Ｃｒ）微粒子をスパッタさせて、
Ｎ₂ガスとの反応により窒化クロム（ＣｒＮ）微粒子を
生成し、基体１上に堆積させる。この時、堆積マスク２
８の開口部２９を電極２の端面から移動させながら、電
極２の端から１８０ミクロンメータ（領域Ｂの幅とな
る）まで堆積させる。次に、導入したＡｒ＋Ｎ₂ガス
をＡｒガス（４５ｓｃｃｍ）のみ導入し、クロム（Ｃ
ｒ）微粒子を残りの２０ミクロンメータ（領域Ａの幅と
なる）堆積させた。

【００４３】上記〜の工程により作成された本実施
例の素子は、上記Ｃｒの導電率（σ₁）が７．７６×１
０⁶Ω^-1ｍ^-1、上記ＣｒＮの導電率（σ₂）が１．５６×
１０⁵Ω^-1ｍ^-1）であり、σ₁＞σ₂を満たし、（σ₁・Ｗ
₂）／（σ₂・Ｗ₁）＝（σ₁・Ｓ₂）／（σ₂・Ｓ₁）＝
４．４８×１０²。また、上記Ｃｒ微粒子は粒径が５０
オングストローム〜１００オングストロームであり、上
記ＣｒＮ微粒子は粒径が８０オングストロームから１５
０オングストロームであった。該素子を１×１０^-5ｔｏ
ｒｒの真空下にて、電極２及び３の間に電圧１４Ｖを印
加したところ、上記領域Ａより電子が放出するのが確認
された。

【００４４】（実施例１４）本実施例の電子放出素子を
実施例１３と同様に作成した。但し、微粒子膜４（領域
Ａ）をタンタル（Ｔａ）微粒子（粒径：２００オングス
トローム〜２５０オングストローム）にて形成し、微粒
子膜５（領域Ｂ）を上記実施例１３と同様の方法で、タ
ンタル微粒子を窒化させることにより、窒化タンタル
（ＴａＮ）微粒子（粒径：２８０オングストローム〜３
５０オングストローム）にて形成した。本実施例の素子
は、上記Ｔａの導電率（σ₁）が７．４１×１０⁶Ω^-1ｍ
^-1、上記ＴａＮの導電率（σ₂）が５．０５×１０⁵Ω^-1
ｍ^-1であり、σ₁＞σ₂を満たし、（σ₁・Ｗ₂）／（σ₂
・Ｗ₁）＝（σ₁・Ｓ₂）／（σ₂・Ｓ₁）＝１．３２×１
０²。該素子を１×１０^-5ｔｏｒｒの真空下にて、電極
２及び３の間に電圧１４Ｖを印加したところ、上記領域
Ａより電子が放出するのが確認された。

【００４５】（比較例１）比較用の電子放出素子を以下
の様に作成した。

【００４６】絶縁性基体１面上に電極１、２を形成し
た。電極間隔Ｗは５μｍとし電極の長さＬを３００μ
ｍ、その厚さを１０００Åとした。

【００４７】次にスピナー法により酸化スズ（ＳｎＯ
₂）分散液（ＳｎＯ₂：１ｇ，ＭＥＫ／シクロヘキサノン
＝３／１溶剤：１０００ｃｃ、ブチラール：１ｇ）を塗
布し、加熱処理して、酸化スズ微粒子（粒径：１００Å
〜１０００Å）からなる微粒子膜を形成した。

【００４８】該素子を１×１０^-5ｔｏｒｒの真空下に
て、電極２及び３の間に電圧１４Ｖを印加したところ、
該電極間領域より電子が放出するのが確認された。

【００４９】（比較例２）比較用の電子放出素子を以下
の様に作成した。

【００５０】絶縁性基体１面上に電極１、２を形成し
た。電極間隔Ｗは４μｍとし電極の長さＬを３００μ
ｍ、その厚さを１０００Åとした。 次にスピンナー法により、有機ペラジウム（奥野製薬
（株）製、ｃｃｐ−４２３０）を塗布した後、３００℃
で加熱処理をして、酸化パラジウム（ｐｄｏ）微粒子
（粒径：１０Å〜１５０Å）からなる微粒子膜を形成し
た。

【００５１】該素子を１×１０^-5ｔｏｒｒの真空下に
て、電極２及び３の間に電圧１４Ｖを印加したところ、
該電極間領域より電子が放出するのが確認された。

【００５２】以上の実施例１〜１４及び、比較例１、２
の電子放出素子に関し、図５に示す測定評価装置を用い
て、１）素子電圧、２）素子電流、３）放出電流、４）
素子電流の変動率、５）放出電流の変動率の測定を行な
った。その結果を表３、表４に示す。

【００５３】

【表３】

【００５４】

【表４】

【００５５】以上の様に、本発明の電子放出素子は従来
の電子放出素子に比べ、とりわけ、素子電流の変動率及
び放出電流の変動率が極めて小さい素子であった。更
に、本発明の電子放出素子は、電子放出効率に優れ、長
寿命の電子放出素子であった。

【００５６】（実施例１５）上記実施例９の電子放出素
子を直線状に複数配置し、図２０に示す様な電子線発生
装置を作成した。図２０において、１は絶縁性基体（リ
アプレート）、２及び３は（配線）電極、４は領域Ａ
（電子放出部）、５は領域Ｂ、Ｇ₁〜Ｇ_Lは変調手段（グ
リッド電極）である。絶縁性基体１と変調手段１１との
間隔は１０μｍとした。以上の電子線発生装置を次の方
法にて駆動した。即ち、該装置を真空度１０^-5ｔｏｒｒ
の環境下に配置し、まず、（配線）電極２、３間に１４
Ｖの電圧パルスを印加し、次に、情報信号に応じて変調
手段１１に＋２０Ｖの電圧を印加した。その結果、複数
の領域Ａから該情報信号に応じた電子線の放出が得られ
た。上記実施例１と同様の方法で、本実施例の電子線発
生装置の上記駆動により放出された各電子線について、
その放出電流の変動率について測定したところ、いずれ
の電子線もその変動率が極めて小さく、均一な値を示し
た。しかも、いずれの電子線もその放出量が極めて均一
であり、本装置は長寿命を呈した。

【００５７】（実施例１６）上記実施例９の電子放出素
子を直線状に複数配列した線電子放出素子を、図７に示
す様に複数併設した電子線発生装置を作成した。絶縁性
基体１と変調手段１１との間隔は１０μｍ、各線電子放
出素子の間隔は１ｍｍとした。以上の電子線発生装置を
次の方法にて駆動した。即ち、該装置を真空度１０^-5ｔ
ｏｒｒの環境下に配置し、まず、（配線）電極２、３間
に１４Ｖの電圧パルスを印加し、次に、変調手段１１に
情報信号に応じた電圧を印加した。即ち、０Ｖ以下で電
子線をオフ制御でき、＋２０Ｖ以上でオン制御できた。
また、＋２０Ｖ〜０Ｖの間で電子線の電子量を連続的に
変化し得た。その結果、（配線）電極２、３間の複数の
領域Ａから該１ライン分の情報信号に応じた電子線の放
出が得られた。以上の動作を隣接する線電子放出素子に
対し順次行うことにより、全情報信号に応じた電子線の
放出が得られた。上記実施例１と同様の方法で、本実施
例の電子線発生装置の上記駆動により放出された各電子
線について、その放出電流の変動率について測定したと
ころ、いずれの電子線もその変動率が極めて小さく、均
一な値を示した。しかも、いずれの電子線もその放出量
が極めて均一であり、本装置は長寿命を呈した。

【００５８】（実施例１７）図８に示す様に、変調手段
（グリット電極）１１を絶縁性基体１の面上に配設した
ことを除いて、上記実施例１６と同様の電子線発生装置
を作成した。該装置の駆動も上記実施例１６と同様に行
い、情報信号に応じた電子線の放出が得られた。但し、
本装置においては、変調手段に印加される電圧として、
−３０Ｖ以下で電子線をオフ制御でき＋２０Ｖ以上でオ
ン制御できた。また、−３０Ｖ〜＋２０Ｖの間で、電子
線の電子量を連続的に変化し得た。本実施例の電子線発
生装置の上記駆動により放出された各電子線について、
その放出電流の変動率について測定したところ、いずれ
の電子線もその変動率が極めて小さく、均一な値を示し
た。しかも、いずれの電子線もその放出量が極めて均一
であり、本装置は長寿命を呈した。

【００５９】（実施例１８）図９に示す様に、変調手段
（グリット電極）１１を絶縁性基体１を介して、線電子
放出素子の電子放出面に対して反対側面に配設したこと
を除いて、上記実施例１６と同様の電子線発生装置を作
成した。該装置の駆動も上記実施例１６と同様に行い、
情報信号に応じた電子線の放出が得られた。但し、本装
置においては、変調手段に印加される電圧として、−２
５Ｖ以下で電子線をオフ制御でき＋３０Ｖ以上でオン制
御できた。また、−２５Ｖ〜＋３０Ｖの間で電子線の電
子量を連続的に変化し得た。本実施例の電子線発生装置
の上記駆動により放出された各電子線について、その放
出電流の変動率について測定したところ、いずれの電子
線もその変動率が極めて小さく、均一な値を示した。し
かも、いずれの電子線もその放出量が極めて均一であ
り、本装置は長寿命を呈した。

【００６０】（実施例１９）図２１に示す画像形成装置
を上記実施例１６の電子線発生装置を用いて作成した。
同図において、１８はフェースプレート、１７はガラス
板、１５は透明電極、１６は蛍光体である。フェースプ
レート１７とリアプレート１４との間隔は５ミリメータ
とした。以上の画像形成装置を以下の方法にて駆動し
た。フェースプレート１７及びリアプレート１４で構成
されるパネル容器内を真空度１０^-5ｔｏｒｒとし、蛍光
体面の電圧をＥＶ端子１９を通じて５ＫＶ〜１０ＫＶに
設定し、配線２０、２１を通じて、まず一対の配線電極
２、３に１４Ｖの電圧パルスを印加した。次に、情報信
号に対応して変調手段に配線２２を通じて電圧を印加す
ることにより該放出電子線のオン−オフを制御した。こ
こで、−２０Ｖ以下で電子線をオフ制御でき、０Ｖ以上
でオン制御できた。また、−２０Ｖ〜＋１０Ｖの間で電
子線の電子量を連続的に変化でき諧調表示も可能であっ
た。上記変調手段により放出された該情報信号に対応す
る電子線は、蛍光体１６に衝突し、蛍光体１６は情報信
号に応じて１ラインの表示を行った。以上の動作を隣の
線電子放出素子に対し順次行うことで、一画面の表示を
行うことができた。本実施例の画像形成装置により得ら
れた上記表示画像は、輝度ムラ、全体の表示のちらつき
が極めて少なく、高コントラストで鮮明な画像であっ
た。

【００６１】（実施例２０）図２２に示す画像形成装置
を上記実施例１７の電子線発生装置を用いて作成した。
上記実施例１９と同様に駆動し、蛍光体の発光画像を表
示した。但し、変調手段に印加する電圧として、−５０
Ｖ以下で電子線のオフ制御を行い、＋１０Ｖ以上で電子
線のオン制御を行った。又、−５０Ｖ〜＋１０Ｖの間で
電子線の電子量を連続的に変化でき諧調表示も可能であ
った。本実施例の画像形成装置により得られた上記表示
画像も、輝度ムラ、全体の表示のちらつきが極めて少な
く、高コントラストで鮮明な画像であった。

【００６２】（実施例２１）図１１に示す画像形成装置
を上記実施例１８の電子線発生装置を用いて作成した。
上記実施例１９と同様に駆動し、蛍光体の発光画像を表
示した。但し、変調手段に印加する電圧として、−４０
Ｖ以下で電子線のオフ制御を行い、＋１０Ｖ以上で電子
線のオン制御を行った。又、−４０Ｖ〜＋１０Ｖの間で
電子線の電子量を連続的に変化でき諧調表示も可能であ
った。本実施例の画像形成装置により得られた上記表示
画像も、輝度ムラ、全体の表示のちらつきが極めて少な
く、高コントラストで鮮明な画像であった。

【００６３】

【発明の効果】以上詳述した本発明の電子放出素子及び
電子線発生装置は、とりわけ、素子電流の変動率及び放
出電流の変動率が極めて小さい。更には、本発明の電子
放出素子及び電子線発生装置は、長寿命、高電子放出効
率の素子である。更に、本発明の電子線発生装置は、上
記電子放出特性のバラツキが各素子間（または各電子放
出部間）で極めて少ない装置であり、また、該電子線発
生装置を用いた本発明の画像形成装置は、上述の如く個
々の電子放出素子（又は電子放出部）が電子放出特性に
優れしかも互いに該特性のバラツキが少ないことによ
り、情報信号に忠実な高コントラストで鮮明な画像が得
られる装置である。とりわけ、画像形成部材として発光
体を有するディスプレー装置にあっては、発光画像の輝
度ムラ、表示のちらつきの極めて少ない装置である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子放出素子の実施態様例を示す概略
構成図（平面図）。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】本発明の電子放出素子の他の実施態様例を示す
概略構成図（平面図）。

【図４】本発明の電子放出素子の他の実施態様例を示す
概略構成図（断面図）。

【図５】電子放出素子の素子電流量及び放出電流量を測
定するための測定装置を示す概略構成図。

【図６】図５の測定装置を用いて得られた、素子電流及
び放出電流の測定データ。

【図７】本発明の電子線発生装置の実施態様例を示す概
略構成図（斜視図）。

【図８】本発明の電子線発生装置の他の実施態様例を示
す概略構成図（斜視図）。

【図９】本発明の電子線発生装置の他の実施態様例を示
す概略構成図（斜視図）。

【図１０】本発明の電子線発生装置の他の実施態様例を
示す概略構成図（斜視図）。

【図１１】本発明の画像形成装置の実施態様例を示す概
略構成図（斜視図）。

【図１２】本発明の電子放出素子の作成方法を説明する
ための図（断面図）。

【図１３】本発明の電子放出素子の他の実施態様例を示
す概略構成図（平面図）。

【図１４】本発明の電子放出素子の他の実施態様例を示
す概略構成図（平面図）。

【図１５】本発明の電子放出素子の他の実施態様例を示
す概略構成図（平面図）。

【図１６】本発明の電子放出素子の他の実施態様例を示
す概略構成図（断面図）。

【図１７】本発明の電子放出素子の他の作成方法を説明
するための図（断面図）。

【図１８】本発明の電子放出素子の他の作成方法を説明
するための図（断面図）。

【図１９】本発明の電子放出素子の作成に用いられる装
置の説明図。

【図２０】本発明の電子線発生装置の他の実施態様例を
示す概略構成図（斜視図）。

【図２１】本発明の画像形成装置の他の実施態様例を示
す概略構成図（斜視図）。

【図２２】本発明の画像形成装置の他の実施態様例を示
す概略構成図（斜視図）。

【図２３】従来の電子放出素子を示す概略構成図（平面
図）。

【図２４】従来の他の電子放出素子を示す概略構成図
（平面図）。

【図２５】従来の画像形成装置を示す概略構成図（斜視
図）。

【符号の説明】

１，３１，４１ 基体（絶縁性基体） ２，３，３２，３３，４２，４３ 素子電極 ４ 領域Ａ（電子放出部） ５ 領域Ｂ ６，９ 電源 ７，１０ 電流計 ８ アノード電極 １１ 変調手段 １２ 信号配線電極 １３ 走査配線電極 １４ リアプレート １５ 透明電極 １６ 蛍光体 １７ ガラス板 １８ フェースプレート １９ ＥＶ端子 ２０，２１ 素子配線 ２２ グリット電極配線 ２３ 段差形成層 ２４ 放射線照射装置 ２５ 微粒子生成室 ２６ 微粒子堆積室 ２７ ノズル ２８ 堆積マスク ２９ マスク開口部 ３０ スパッタ装置 ３４，４４ 電子放出部 ３５ 薄膜 ３６ 電子放出部材（微粒子） ４５ グリット電極 ４６ 電子通過孔 ４７ 画像形成部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上野 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 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

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体上に設けられた電極間に電子放出部
   を有する電子放出素子において、該電極間に領域Ａ及び
   領域Ｂを有し、該電極の少なくとも一方に対し、該領域
   Ａが該領域Ｂを介して並設されており、該領域Ａを構成
   する主材料の導電率σ₁及び該領域Ｂを構成する主材料
   の導電率σ₂がσ₁＞σ₂の関係を満たし、且つ該領域Ａ
   が電子放出部であることを特徴とする電子放出素子。
2. 【請求項２】 前記領域Ａの面積をＳ₁、前記領域Ｂの
   面積をＳ₂とするとき、１０²≦（σ₁・Ｓ₂）／（σ₂・
   Ｓ₁）≦１０⁷の関係を満たす請求項１に記載の電子放出
   素子。
3. 【請求項３】 前記領域Ａの幅をＷ₁、前記領域Ｂの幅
   をＷ₂とするとき、１≦（σ₁・Ｗ₂）／（σ₂・Ｗ₁）≦
   １０⁹の関係を満たす請求項１に記載の電子放出素子。
4. 【請求項４】 前記領域Ａ及びＢを構成する主材料が、
   粒径１０オングスロームから１０ミクロンメータの範囲
   にある微粒子である請求項１に記載の電子放出素子。
5. 【請求項５】 前記導電率σ₁が１〜１０⁸Ω^-1ｍ^-1の範
   囲であり、且つ、前記導電率σ₂が１０^-4〜１０⁶Ω^-1ｍ
   ^-1の範囲である請求項１に記載の電子放出素子。
6. 【請求項６】 前記領域Ａが金属を主体に構成され、前
   記領域Ｂが該金属の化合物を主体に構成されている請求
   項１に記載の電子放出素子。
7. 【請求項７】 前記領域Ａが金属を主体に構成され、前
   記領域Ｂが該金属の酸化物を主体に構成されている請求
   項１に記載の電子放出素子。
8. 【請求項８】 前記領域Ａが金属を主体に構成され、前
   記領域Ｂが該金属の窒化物を主体に構成されている請求
   項１に記載の電子放出素子。
9. 【請求項９】 前記領域ＡがＰｄ，Ｉｎ，Ｔｉ，Ｃｕ，
   Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｗ，Ｓｎ，Ｔａ，及びＰｂの中から
   選ばれる少なくとも一種の金属より構成され、前記領域
   Ｂが該金属の酸化物より構成されている請求項１に記載
   の電子放出素子。
10. 【請求項１０】 前記領域ＡがＣｒ，Ｔａ及びＮｉの中
    から選ばれる少なくとも一種の金属より構成され、前記
    領域Ｂが該金属の窒化物より構成されている請求項１に
    記載の電子放出素子。
11. 【請求項１１】 前記基体が、絶縁性材料よりなる請求
    項１に記載の電子放出素子。
12. 【請求項１２】 前記領域Ａが、前記電極間に複数設け
    られている請求項１に記載の電子放出素子。
13. 【請求項１３】 素子電流の変動率が１０％以下である
    請求項１に記載の電子放出素子。
14. 【請求項１４】 放出電流の変動率が１５％以下である
    請求項１に記載の電子放出素子。
15. 【請求項１５】 請求項１〜１４のいずれかに記載の電
    子放出素子の複数と、該電子放出素子から放出される電
    子線を情報信号に応じて変調する変調手段とを有する電
    子線発生装置。
16. 【請求項１６】 請求項１〜１４のいずれかに記載の電
    子放出素子の複数と、該電子放出素子から放出される電
    子線を情報信号に応じて変調する変調手段と、電子線の
    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。
17. 【請求項１７】 請求項１〜１４のいずれかに記載の電
    子放出素子の複数と、該電子放出素子から放出される電
    子線を情報信号に応じて変調する変調手段と、電子線の
    照射により発光する発光体とを有する画像形成装置。
18. 【請求項１８】 請求項１〜１４のいずれかに記載の電
    子放出素子の複数と、該電子放出素子から放出される電
    子線を情報信号に応じて変調する変調手段と、電子線の
    照射により発光するレッド、グリーン、ブルーの三原色
    発光体とを有する画像形成装置。