JPH0612997A - 電子放出素子及びその製造方法並びに該電子放出素子を用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子放出部の位置及び形状を制御した表面伝
導形電子放出素子及びこれを用いた画像形成装置を提供
する。 【構成】 絶縁性基板１上に電極３，４を形成し、さら
に一部膜厚の異なる段差部２を設けた微粒子膜５を形成
した電子放出素子。 【効果】 上記微粒子膜５に通電処理を施すと、段差部
２に沿って電子放出部６が直線状に形成される。このた
め段差部２の形状を任意に設計することで、電子放出量
や電子放出効率等を制御でき、画像形成装置に用いた場
合には蛍光体の輝度形状、明るさの均一な画像表示を得
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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。

【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。

【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。

【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２３に示す。同図において２３１および
２３２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
れる通電加熱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２３
５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。

【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。

【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。

【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。

【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６３−１７５７０号，特願昭６３−１１０
４８０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２４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。

【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。

【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。

【００１４】図２５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、２５
３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。

【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。

【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２４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２
４５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２４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。

【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。

【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。

【００２１】面状電子源の有効な応用として、特開昭５
６−２３４４５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、前述した通電加熱を施す従来の電子
放出素子においては、通電加熱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】さらに、前記従来型の表面伝導形放出素子
や通電加熱による熱電子源を電気的に直列に配置した場
合には、以下のような問題点があった。 １）直列接続された複数の電子放出部のうちの１ケ所の
みから電子放出させることはできない。 ２）直列接続によって各電子放出部で分圧されるため、
駆動電圧が高くなり、消費電力が増加する。 ３）電子放出部の電圧降下のため、素子に印加される電
圧にバラツキが生じ、電子放出量が均一にならない。

【００２４】即ち、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及びその製造
方法並びに該素子を用いた画像形成装置を提供すること
にある。

【００２５】

【課題を解決するための手段及び作用】上記課題のう
ち、電子放出部の形状及び位置を制御する為に本発明第
１で講じられた手段は、基板上に一対の電極と該一対の
電極を電気的に接続する微粒子膜とを有する電子放出素
子において、該微粒子膜は膜厚の異なる段差部を有し、
かつ該段差部近傍に電子放出部を形成している電子放出
素子であり、或いはまた、前記電極の一部が対向する電
極側に突出した電極であり、かつ少なくとも該突出した
電極と対向する電極との間に電子放出部を形成している
電子放出素子とするものである。

【００２６】また、前記従来型の複数の電子放出素子を
直列接続した際の課題を解決する為に本発明第２で講じ
られた手段は、基板上に少なくとも一対の電極と該一対
の電極を電気的に接続する微粒子膜とを有する電子放出
素子において、該微粒子膜は電気的に直列接続された複
数の電子放出部を形成し、該複数の電子放出部が異なる
電気特性、具体的には例えば異なる電子放出量を有する
電子放出素子とするものであり、更にはまた上記電子放
出素子の複数の電子放出部を、外部から電圧印加可能な
電極により直列接続したものである。

【００２７】また、前記従来型の電子放出部を形成する
際の通電加熱に要するパワーの低減の為に本発明第３で
講じられた手段は、基板上に少なくとも一対の電極と該
一対の電極を電気的に接続する微粒子膜とを有する電子
放出素子の製造方法において、該微粒子膜に通電処理を
施して電子放出部を形成する際に該通電処理を還元雰囲
気下で行うものである。

【００２８】以下、本発明の構成要素及び作用について
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。

【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、２は膜
厚の異なる段差部、３と４は電極、５は微粒子膜であ
る。

【００３１】本発明第１に於いて上記膜厚の異なる段差
部は、他の微粒子膜との差が微粒子１個分以上あれば良
く、２００Å〜１μｍが実用的で望ましい。また段差部
の位置や幅等は電子放出部を形成する電極間に位置すれ
ば、特に限定されない。

【００３２】以上のような一部膜厚の異なる部分を電極
間に有した微粒子膜に通電処理を施すと、図１に示すよ
うに膜厚の異なる部分に沿って電子放出部６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、微粒子膜の厚さ、形状等によって膜厚の異なる
部分の上側か下側あるいは右側か左側等、膜厚の異なる
段差部近傍に形成される。

【００３３】図９は本発明第１の他の実施態様を示す素
子構成図である。

【００３４】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、本実施例で
は、電子放出部を形成する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、形状の定まっ
た不連続な電子放出部が形成される。電極３と４の間隔
は、通常の電子放出素子の場合は、０．１μｍ〜１００
μｍ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１
０μｍ〜１００μｍの範囲が実用的となる。

【００３５】また、上記電界集中部位の形成方法として
は、図１０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。

【００３６】また、突起部１０１は、電子放出部１ケ所
につき、最低１ケ所設けておくことで、ほぼ電子放出部
を規定できるが、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。

【００３７】以上のように、電極間がさらに狭くなるよ
うな電極の突起を設けることで電子放出部が直線状に形
成され、上述従来例のような電子放出部が蛇行すること
はなくなる。

【００３８】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て
も構わない。

【００３９】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。
本発明第１に於いて実際、膜厚の異なる段差部２或いは
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、本発明者等は膜厚の異なる段
差部２或いは突起部１０１で温度分布或いは電界分布が
不連続となり、それが原因で段差部或いは突起部に沿っ
て電子放出部が形成されるものと推測している。よっ
て、上述した様な段差部或いは突起部を設ける以外に
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。

【００４０】従って、本発明第１に於いて、前記膜厚の
異なる段差部或いは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１或いは図１０に示した
ように、段差部或いは突起部の形状を直線状にすれば、
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。

【００４１】本発明第１の電子放出素子は、形状が定ま
った電子放出部と電子放出部を挟み電気的に接続された
微粒子膜と該電子放出部と該微粒子膜に電流を通電する
為の電極を設けるという素子構成であり、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。

【００４２】図１５は本発明第２の一実施態様を示す構
成図である。

【００４３】尚、同図には電子照射される蛍光体ターゲ
ットも示している。

【００４４】同図において、１５４は透明板１５１、透
明電極１５２、蛍光体１５３からなる蛍光体ターゲッ
ト、１５５は電子照射領域（発光部）である。

【００４５】本発明第２の電子放出素子は、複数個（図
１５では２個）の電子放出部を電気的に直列に接続して
構成され、１つの電子照射領域（発光部）１５５に対応
する。

【００４６】本発明第２に於いて、電極１，２の間隔
は、０．１μｍから１００μｍが望ましく、一般には
０．５μｍから２０μｍが実用的である。さらに、隣接
する電子放出部６の間隔Ｓは、０．５μｍから２ｍｍが
望ましく、一般には１μｍから１０００μｍが実用的で
ある。

【００４７】以上のような複数個の電子放出部に設けら
れた、電子放出材料からなる微粒子膜５の通電処理の方
法は、微粒子膜５を通電加熱により、その一部を高抵抗
化して電子放出を形成するものや、微粒子膜５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ても構わず、少なくとも
電子放出部の複数個分の回数以上前記処理を施すことに
より、全ての電子放出材料からなる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。

【００４８】また、前記通電処理を施した表面伝導形電
子放出素子に図１６に示されるような電極１６１により
駆動用の電圧を印加して、複数個の電子放出部のうち、
１ケ所のみから電子を放出させることが可能である。実
際どのようにして、１ケ所のみからの電子放出を可能に
しているのかは不明であるが、本発明者等は、先に提案
した図２４に示したような表面伝導形電子放出素子固有
の特性であるものと推測している。

【００４９】また、図１５及び図１６に示されるよう
に、本発明第２の表面伝導形電子放出素子による電子照
射領域（発光部）１５５は、その特性上Ｌ＞Ｗとなった
楕円形に近い形状となる。

【００５０】次に、本発明第２の特徴を図１６を用いて
説明する。同図において、１は絶縁性基板、３，４及び
１６１は電極、５は電子放出材料から成る微粒子膜、６
ａ，６ｂは電子放出部である。

【００５１】同図では、２つの電子放出部６ａ，６ｂが
直列接続されて電子放出素子を構成しており、さらに２
つの電子放出部間の電極１６１に外部から電圧印加が可
能である。上述のように、電極１６１を電位不定として
電極３，４に通電処理することで電子放出部が形成され
る。このとき、直列接続された２つの電子放出部のうち
のどちらか一方（例えば電子放出部６ｂ）に電界集中が
生じ、電子放出がはじまる。

【００５２】このとき、電子放出部６ａは低抵抗であ
り、放出部としてではなく、導体として働くことにな
る。

【００５３】また逆に、電子放出部６ａが放出部となる
場合には、電子放出部６ｂは導体としてのみ機能する。

【００５４】また、本素子駆動時に、あらかじめ電極４
と電極１６１をショートさせておき、その上で電極４を
アース電位、電極３を駆動電圧として電子放出させる
と、電子放出部６ａからのみ電子放出が生じる。この状
態で電極４と電極１６１をオープン状態としても電子放
出部は６ａ側に規定されたままとなり、電子放出が維持
され続ける。

【００５５】また上記とは逆に、電極３と電極１６１を
ショートさせて同様の駆動を行った場合には６ｂ側が電
子放出部として規定される。

【００５６】以上のように、電極１６１に外部から適当
な電圧を印加して駆動することで、直列接続された放出
部を選択的に駆動することが可能となる。

【００５７】さらに、本発明第２の主たる特徴であると
ころの、直列接続された電子放出部について述べる。

【００５８】本発明第２では、直列接続された電子放出
部を各々独立に駆動できる。この特性を生かして、複数
直列接続された電子放出部の電気特性を予め変えてお
き、必要に応じた放出部を駆動することによって、１素
子当りの電子放出量の制御をも可能にするものである。

【００５９】各電子放出部の特性を変える具体的手段と
しては、各放出部の幅を電極幅で変える、或いは微粒子
から成る不連続膜の幅で変える等の手法を用いれば良
い。

【００６０】次に、本発明第３の電子放出素子の製造方
法を説明する。

【００６１】本発明第３は、対向する電極間に微粒子を
含む薄膜導電体を設け、この薄膜導電体に通電処理を施
す際に、還元雰囲気下で行うことにより、薄膜導電体を
還元せしめ、電子放出部を形成するものである。

【００６２】上記通電処理の方法は、薄膜導電体を通電
加熱によりその一部を高抵抗化して電子放出を形成する
ものや、薄膜導電体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
用いても構わない。

【００６３】本発明第３に於いて、還元雰囲気下で通電
処理することにより、薄膜導電体の一部が還元され、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薄膜導電体の還元を
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。本発明第３でいう還元雰囲気とはＨ₂ 、酸化窒
素、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。

【００６４】次に、本発明第１，第２の電子放出素子を
複数配置した画像形成装置の概略構成例を図８に示す。

【００６５】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。

【００６６】本実施例の面状電子源は、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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】本実施例において、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８
５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。

【００７０】以上、本実施例は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。

【００７１】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。

【００７２】

【実施例】以下に、本発明を実施例を用いて更に詳述す
る。

【００７３】実施例１ 図１は、本実施例の素子構成図であり、図２はその製造
方法を示した説明図である。

【００７４】次に本実施例の電子放出素子の製造方法を
説明する。

【００７５】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１０μｍギャ
ップに形成した。

【００７６】次に有機パラジウムを電極３と４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。微粒子を分散したくないというと
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
定の位置に膜厚のほぼ均一な微粒子膜５を形成した。微
粒子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。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１０Å〜１５０Åであった。

【００７７】次にパラジウムの膜をさらに塗布し、上
記方法と同様な方法で上記微粒子膜の上の膜厚を厚くし
たいところのみに微粒子膜が形成されるようにパラジウ
ム膜を形成した。この場合、膜厚の厚い部分は電極間の
ほぼ中央部で幅は約２μｍとなるようにした。

【００７８】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、微粒子膜５に通電処理
を行った。その結果、図に示すように膜厚の厚い部分２
に沿って電子放出部６が形成された。

【００７９】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４から電極３側にしたが、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。

【００８０】本実施例の電子放出素子を微粒子膜の膜厚
の一定であ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ほぼ同等の値が得られた。つぎに電
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
の電子放出素子は膜厚の異なる部分によって形成されて
いる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
放出された電子の偏向及び変調する際に、その制御を正
確に行うことが可能となる。

【００８１】実施例２ 本実施例の素子構成を図３に示す。

【００８２】次に製造方法を説明する。

【００８３】実施例１−と同材質、同方法で形成す
る。

【００８４】実施例１−と同一。

【００８５】次にパラジウムの膜をさらに塗布し、
と同様な方法で微粒子膜の上の膜厚を厚くしたいところ
のみに微粒子膜が形成されるようにパラジウム膜を形成
した。この、膜厚の厚い部分は電極間のほぼ中央に幅
（Ｗ）２μｍ，長さ（Ｌ）２μｍ，間隔（Ｓ）２μｍ，
厚さ（Ｈ）２００Åの段差部にした。

【００８６】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
０¹⁰Ω／□程度である。

【００８７】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、微粒子膜５に通電処理
を行った。その結果、図３に示すように膜厚の厚い部分
２からなる段差の部分を含んで電子放出部６がほぼ直線
状に形成された。

【００８８】本実施例について、実施例１と同様な検討
をした結果、同等な効果があった。

【００８９】実施例３ 本実施例の素子構成を図４に示す。

【００９０】次に製造方法を説明する。

【００９１】実施例１−と同材質、同方法で形成す
る。

【００９２】実施例１−と同一。 ．次にパラジウムの膜をさらに塗布し、と同様な方
法で微粒子膜の上の膜厚を厚くしたいところのみに微粒
子膜が形成されるようにパラジウム膜を形成した。この
場合、膜厚の厚い部分は電極間隔の１／３程度となるよ
うにした。

【００９３】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、微粒子膜に通電処理を
行った。その結果、図４に示すように膜厚の厚い部分２
からなる段差部沿って電子放出部６が形成された。

【００９４】本実施例について、実施例１と同様な検討
をした結果、同等な効果があった。

【００９５】実施例４ 本実施例の素子構成を図５に示す。

【００９６】次に製造方法を説明する。

【００９７】実施例１−と同材質、同方法で形成す
る。

【００９８】実施例１−と同一。

【００９９】次にパラジウムの膜をさらに塗布し、
と同様な方法で微粒子膜の上の膜厚を薄くしたいところ
のみに微粒子膜が形成されないようにパラジウム膜を形
成した。この場合、膜厚の薄い部分５１は電極間のほぼ
中央ラインに幅（Ｗ）２μｍに形成されるようにした。

【０１００】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、微粒子膜５に通電処理
を行った。その結果、図５に示すように膜厚の薄い部分
からなる溝のなかでほぼ直線状に電子放出部６が形成さ
れた。

【０１０１】本実施例について、実施例１と同様な検討
をした結果、同等な効果があった。

【０１０２】実施例５ 本実施例の素子構成を図６に示す。

【０１０３】次に製造方法を説明する。

【０１０４】実施例１−と同材質、同方法で形成す
る。

【０１０５】実施例１−と同一。

【０１０６】次にパラジウムの膜をさらに塗布し、
と同様な方法で微粒子膜の上の膜厚を薄くしたいところ
のみに微粒子膜が形成されないようにパラジウム膜を形
成した。この場合、膜厚の薄い部分５１は電極間のほぼ
中央に幅（Ｗ）２μｍ，長さ（Ｌ）２μｍ，間隔（Ｓ）
２μｍ，厚さ（Ｈ）２００Åの段差部とした。

【０１０７】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、微粒子膜５に通電処理
を行った。その結果、図６に示すように膜厚の薄い部分
からなる溝のなかでほぼ直線状に電子放出部６が形成さ
れた。

【０１０８】本実施例について、実施例１と同様な検討
をした結果、同等な効果があった。

【０１０９】実施例６ 本実施例の素子構成を図７に示す。

【０１１０】本実施例は微粒子膜５をガスデポジション
法で作成したもので、微粒子膜のない部分７１の幅でほ
ぼ直線状に電子放出部６が形成されている。

【０１１１】次に製造方法を説明する。

【０１１２】実施例１−と同材質、同方法で形成す
る。

【０１１３】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、電極間に配置し、微粒子膜をガスデポ
ジション法で幅（Ｗ）２μｍ，長さ（Ｌ）２μｍ，間隔
（Ｓ）２μｍで微粒子膜のない段差部を有する微粒子膜
５を作成した。その材質は、Ａｕ，Ａｇ，Ｓｎ，Ｐｄ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て
も構わないが、本実施例ではＰｄを用いた。また、その
粒径は５０Å〜１５０Åであった。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、
微粒子膜５に通電処理を行った。その結果、図７に示す
ように微粒子膜のない部分７１の幅のなかで電子放出部
６が形成された。

【０１１４】本実施例について、実施例１と同様な検討
をした結果、同等な効果が得られた。また、微粒子膜の
ない部分７１の大きさを変える、すなわち直線的に形成
される電子放出部の大きさを制御する事によって電子放
出量を制御することができた。

【０１１５】実施例７ 本実施例では、図１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、図８に示したような画像形成装
置を作製した。

【０１１６】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に電子を衝突させると
共に、蛍光体５００〜５０００Ｖの電圧を印加した。本
画像形成装置は、当然ながら真空度１×１０^-5Ｔｏｒｒ
〜１×１０^-7Ｔｏｒｒの真空容器内に形成されている。

【０１１７】本実験において、微粒子膜の厚みが一定で
ある同様な画像形成装置と比較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。２．本実施例は各電子放出部の位置が正確に定まっ
ているので蛍光体の輝点９３もほぼ同一な形状で規則正
しい配列であった。

【０１１８】それに比べ微粒子膜の厚みが一定で段差部
のない従来の装置は、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。

【０１１９】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。

【０１２０】実施例８ 本実施例では以下に述べる様にして、図１１に示される
ような電子放出素子を作製した。尚、図１１は素子の部
分拡大図であり、全体図は図９と同様である。

【０１２１】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。

【０１２２】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。

【０１２３】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。

【０１２４】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。

【０１２５】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
１１に示したように、電極３，４に付加した突起部１０
１間に直線状に電子放出部６が形成された。

【０１２６】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。

【０１２７】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。

【０１２８】比較例 比較例として、図１２に示されるような電子放出素子を
作製した。尚、図１２は素子の部分拡大図であり、全体
図は図９と同様である。本比較例では、電極３，４の幅
は実施例８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。

【０１２９】本素子を実施例８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１２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。

【０１３０】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。

【０１３１】実施例９ 本実施例では図１３に示される様な電子放出素子を作製
した。尚、図１３は素子の部分拡大図であり、全体図は
図９と同様である。

【０１３２】本実施例は、実施例８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１３はそのうちの１つを
示している）。

【０１３３】次に本実施例の電子放出素子の製造方法を
説明する。

【０１３４】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。

【０１３５】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８と同様Ｐｄを用いた。

【０１３６】こうして得られた装置を実施例８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１３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。

【０１３７】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。

【０１３８】実施例１０ 本実施例では、図１１に示したような実施例８の電子放
出素子を複数個配置して、面状電子源を形成した以外は
実施例７と同様の画像形成装置を作製した。

【０１３９】本実施例の画像形成装置の概略構成を図１
４に示す。

【０１４０】本実施例の画像形成装置に於いても、実施
例７と同様に駆動実験を行ったところ、実施例７と同様
の結果が得られた。

【０１４１】実施例１１ 本実施例では以下に述べる様にして、図１７に示される
ような本発明第２の電子放出素子を作製した。尚、図１
７では基板を省略している。

【０１４２】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及び
１７１，１７２，１７３を形成した。各電極の幅（Ｗ）
は全て３００μｍ、電極３と１７１，電極１７１と１７
２，電極１７２と１７３，電極１７３と４の間隔は全て
２μｍである。また、電極３，４間に並列接続される全
ての電極（１７１，１７２，１７３）は外部から独立に
電圧印加可能とした。

【０１４３】次に、で形成した電極基板上に、微粒
子膜５を形成する部分のみを残して全面にＣｒ薄膜〜１
０００Åを真空蒸着により形成した。これは微粒子膜５
を形成するためのマスクとして用いるものであり、最終
的には除去されるものである。

【０１４４】次にまでで得られた基板に、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３００℃，
１０分間の焼成を行い、電極３，４間にＰｄ微粒子から
成る島状構造を有する不連続膜による微粒子膜５を形成
した。

【０１４５】ここで、各放出部の電気特性を変えるため
本実施例では電子放出材料からなる微粒子膜５の幅を変
えており、電子放出部６ａ幅は２８０μｍ，６ｂは２１
０μｍ，６ｃは１４０μｍ，６ｄは７０μｍである。

【０１４６】最後にの行程で蒸着したＣｒ薄膜をエ
ッチングにより除去して電子放出素子を完成した。

【０１４７】以上の様にして得られた電子放出素子を〜
１０^-6Ｔｏｒｒ程度の真空容器に入れ、電子放出部の鉛
直上方５ｍｍの位置に蛍光体基板を設け、以下の測定を
行った。

【０１４８】まず電極４をアース電位として、電極３に
＋１４Ｖの電圧を印加したところ、１回目の電圧印加で
電子放出部６ａから電子放出が確認された。

【０１４９】次に、一度印加電圧をゼロに戻した後、再
度、前回と同一方向に電圧を印加して測定したところ、
前回とは異なり、蛍光板の発光輝点によって、電子放出
部６ｃに対応した発光のみ確認され、電子放出部６ｃか
らのみ電子放出されていることがわかった。

【０１５０】その後電圧印加の方向等を変化させても、
同様の変化が生じ、直列接続された４ケ所の電子放出部
のうちの１ケ所から電子放出が生じ、複数放出部のどこ
か１ケ所がランダムに選択されていることが明らかにな
った。

【０１５１】また、電子放出中の素子の各電子放出部で
発生している電圧降下を測定したところ、印加電圧のほ
とんどが１ケ所の電子放出部にのみかかっており、残る
他の電子放出部は単なる導体として機能していることが
確認された。

【０１５２】次に、電極４及び１７３をアース電位、電
極３，１７１，１７２を＋１４Ｖとして電圧印加したと
ころ、電子放出部６ｃから電子放出が確認された。その
上で電極１７１，１７２，１７３の接続を切って、電位
不定としたが、電子放出の状態には変化なく、電子放出
部６ｃからの電子放出が続いた。

【０１５３】上記と同様の実験を６ａ，６ｂ，６ｄの各
電子放出部に対して行ったところ、各電子放出部を任意
に選んで駆動することが可能であった。また、各放出部
を駆動したときの電子放出量は、電子放出部６ａが〜５
００ｎＡ，電子放出部６ｂが〜３５０ｎ，電子放出部６
ｃが〜２００ｎＡ，電子放出部６ｄが〜１００ｎＡであ
り、ほぼ放出材料幅の比率に対応した放出電流が得られ
ることが確認できた。

【０１５４】本実施例で作製した電子放出素子では、外
部から印加する電圧が一定のままで任意の電子放出部を
選択的に駆動し、放出部幅に対応した階調変化をつけら
れることが示された。

【０１５５】実施例１２ 本実施例では、５ケ所の電子放出部を直列接続した図１
８に示されるような本発明第２の電子放出素子を作製し
た。尚、図１８では基板を省略している。

【０１５６】図中３，４は本素子を駆動するための電極
であり、５はＰｄ微粒子から成る電子放出材料、６ａ〜
６ｅは直列接続された電子放出部、１８１〜１８４は電
子放出部を直列接続している外部から電圧印加可能な電
極である。

【０１５７】本実施例で作製した素子の製造方法は、実
施例１１と同様である。しかし、本実施例では、各放出
部の特性を各々変えるために、各放出部に対応する電極
幅を電子放出部６ａについては３００μｍ，６ｂは２４
０μｍ，６ｃは１８０μｍ，６ｄは１２０μｍ，６ｅは
６０μｍとしている。また、電子放出部を形成する各電
極間隔は全て２μｍと一定である。

【０１５８】以上の様にして得られた電子放出素子を〜
１×１０^-6Ｔｏｒｒの真空容器に入れ、電極４をアース
電位、電極３を０〜１４Ｖ、電極１８１〜１８４を電位
不定として電子放出素子に通電を行った。すでに実施例
１１でも示したように、５ケ所の放出部が直列接続され
ているため、少なくとも５回以上の電圧印加を行うこと
で、直列５ケ所の放出部全てが電子放出機能を持つよう
になる。

【０１５９】次に、実施例１１と同様に、駆動させる電
子放出部の両側の電極と電極３，４に０Ｖ及び１４Ｖを
印加して電子放出を行った。例えば、電子放出部６ｃか
ら電子放出させるために、電極４及び１８３をアース電
位、電極３及び１８２を＋１４Ｖとして駆動を開始した
後、電極１８２，１８３の接続を切れば、電極３，４間
に電圧を印加している間は電子放出部６ｃからのみ電子
放出が得られる。

【０１６０】同様の操作を全放出部に対して行った結
果、任意の放出部を選択的に駆動することが可能であっ
た。

【０１６１】また、同一の駆動電圧（例えば電極３が＋
１４Ｖ、電極４がアース電位）での電子放出量は、電子
放出部６ａが〜６００ｎＡ，電子放出部６ｂが〜４５０
ｎＡ，電子放出部６ｃが〜３５０ｎＡ，電子放出部６ｄ
が〜２２０ｎＡ，電子放出部６ｅが〜１００ｎＡであっ
た。これは各電子放出部に対応する電極幅にほぼ比例し
ており、１素子中の任意の電子放出部を選択的に駆動す
ることで、放出量を段階的に変化させることが可能であ
った。

【０１６２】実施例１３ 本実施例では図１７に示したような実施例１１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１９に
示されるような画像形成装置を作製した。

【０１６３】本実施例では同図において不図示ではある
が、１つの蛍光体の輝点に対応する電子放出素子は、４
ケ所の直列接続された電子放出部から構成されており、
さらに各電子放出部間の電極は、実施例１１と同様、外
部から独立に電圧印加できるように配線した。

【０１６４】この４ケ所の電子放出部は各微粒子膜の幅
を変化させ、使用する電子放出部によって、放出される
電流量が変化する構成とした。従って、必要な電流量を
放出する電子放出部を選択的に駆動することによって、
輝点９３の階調表現が可能となった。

【０１６５】実施例１４ 本実施例では本発明第３の電子放出素子の製造方法によ
り図２０に示されるような構成の電子放出素子を作製し
た。

【０１６６】次に本実施例の電子放出素子の製造方法を
図２１を用いて概略的ではあるが説明する。

【０１６７】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、本実験例では５μｍギャ
ップに形成した。

【０１６８】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。

【０１６９】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、微粒子膜５に通電処理
を行った。この時の雰囲気はＡｒガス中にＨ₂ 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。

【０１７０】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、ＳｎＯ₂ 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。

【０１７１】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が形成できた。

【０１７２】このような電子放出部が作成できることは
素子の再現性向上につながっている。

【０１７３】実施例１５ 本実施例の電子放出素子は、実施例１４とほぼ同等の形
状を成すものであるが、導電性薄膜にＳｎＯ₂ を用いて
作製したものである。

【０１７４】次に本実施例の製造方法を説明する。

【０１７５】実施例１４−と同材質、同方法で作製
する。

【０１７６】次にＳｎＯ₂ 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ＳｎＯ₂ 膜を形成した。またこの薄膜の松圧は３０
０〜５００Åであった。

【０１７７】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Ｈ₂ ガスを
５ＳＣＣＭ流して行った。

【０１７８】その結果、従来、２０Ｊでフォーミングし
ていたもので５Ｊでのフォーミングが可能となった。こ
れにより電子放出部が形成された。

【０１７９】本実施例について、実施例１４と同様な検
討をした結果、同等な効果があった。

【０１８０】実施例１６ 本実施例の電子放出素子は、実施例１４，１５とほぼ同
等の形状を成すものであるが、導電性薄膜にパラジウム
と酸化パラジウムの混合した微粒子膜を用いて作成した
ものである。

【０１８１】次に本実施例の製造方法を説明する。

【０１８２】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。

【０１８３】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。

【０１８４】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
０¹⁰Ω／□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。

【０１８５】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
電処理を行った。この時の雰囲気は真空中でＨ₂ ガスを
２ＳＣＣＭ流して行った。その結果従来、通電処理に１
ｓｅｃの時間を要したのに比べ、本方法では１００ｍｓ
ｅｃの短時間で通電処理可能であった。これにより電子
放出部が形成された。

【０１８６】又、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。

【０１８７】実施例１７ 図２３は、従来の表面伝導型電子放出素子であるが、本
実施例はこの素子に対して通電処理を行ったものであ
る。

【０１８８】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。

【０１８９】電極２３１，２３２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Ｎ₂ ガ
ス中にＨ₂ ガスの濃度を１％混合し行った。

【０１９０】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。

【０１９１】実施例１８ 本実施例は実施例１７と同様に図２３に示したような素
子に対して通電処理を行ったものである。

【０１９２】本実施例における電子放出材料で形成され
る薄膜はＳｎＯ₂ である。

【０１９３】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、ＳｎＯ₂ 薄膜２３３
に通電加熱を行った。この時の雰囲気は真空中にＨ₂ ガ
スの濃度を１％混合し行った。

【０１９４】従来の方法では、通電加熱の際に生じるジ
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。

【０１９５】実施例１９ 本実施例では、実施例１６の電子放出素子を複数個配置
して面状電子源を形成し、実施例７と同様の画像形成装
置を作製した。

【０１９６】本実施例の画像形成装置の概略構成を図２
２に示す。

【０１９７】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に電子を衝突させると
共に、蛍光体に５００〜５０００Ｖの電圧を印加した。

【０１９８】本画像形成装置は、電子放出部の形成時は
実施例１６で述べたような還元雰囲気で行うが、フォー
ミング後は当然ながら真空度１×１０^-5Ｔｏｒｒ〜１×
１０^-7Ｔｏｒｒの環境下に置かれている。

【０１９９】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。

【０２００】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。

【０２０１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明第１によれ
ば形状が定まった電子放出部を形成することができ、電
子放出素子あるいは画像形成装置として次のような効果
がある。

【０２０２】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。

【０２０３】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。

【０２０４】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。

【０２０５】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。

【０２０６】また、本発明第２によれば、複数の電子放
出部を直列接続した電極を、外部から電圧印加可能と
し、さらに直列接続された各電子放出部の特性を予め変
えておくことで以下のような効果がある。

【０２０７】５．直列接続でありながら、１ケ所の電子
放出部のみの駆動が可能である。

【０２０８】６．直列接続された電子放出部の任意の１
ケ所を選択的に駆動できる。

【０２０９】７．各電子放出部の特性を変えておくこと
で、段階的に電子放出量を変化できる。

【０２１０】８．故障時のリペアが不要である。

【０２１１】９．長寿命化が可能である。

【０２１２】また、本発明第３で作製した電子放出素子
あるいはこれを用いた画像形成装置は次のような効果が
ある。

【０２１３】１０．低パワーで通電処理が出来るため、
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。

【０２１４】１１．再現性が向上し、素子間のバラツキ
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。

【０２１５】１２．電子放出部の位置がほぼ電極間中央
部に形成でき、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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１の電子放出素子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。

【図３】本発明第１の電子放出素子の一例を示す概略構
成図である。

【図４】本発明第１の電子放出素子の一例を示す概略構
成図である。

【図５】本発明第１の電子放出素子の一例を示す概略構
成図である。

【図６】本発明第１の電子放出素子の一例を示す概略構
成図である。

【図７】本発明第１の電子放出素子の一例を示す概略構
成図である。

【図８】図１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。

【図９】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。

【図１０】本発明第１の電子放出素子の特徴を説明する
ための電子放出部の構成図である。

【図１１】本発明第１の電子放出素子の一例を示す放出
部構成図である。

【図１２】比較例で作製した電子放出素子の放出部構成
図である。

【図１３】本発明第１の電子放出素子の一例を示す放出
部構成図である。

【図１４】図１１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。

【図１５】本発明第２の電子放出素子の特徴を説明する
ための図である。

【図１６】本発明第２の電子放出素子の特徴を説明する
ための図である。

【図１７】本発明第２の電子放出素子の一例を示す放出
部構成図である。

【図１８】本発明第２の電子放出素子の一例を示す放出
部構成図である。

【図１９】図１７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。

【図２０】本発明第３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。

【図２１】図２０の電子放出素子の製造方法を説明する
ための図である。

【図２２】従来形電子放出素子を用いた画像表示装置の
概略構成図である。

【図２３】従来の通電加熱によって作製された電子放出
素子の構成図である。

【図２４】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。

【符号の説明】

１ 絶縁性基板 ２ 段差部 ３，４ 電極 ５ 微粒子膜 ６，６ａ〜６ｅ 電子放出部 ５１ 膜厚の薄い部分 ７１ 微粒子膜の無い部分 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） １５１ 透明板 １５２ 透明電極 １５３ 蛍光体 １５４ 蛍光体ターゲット １５５ 電子照射領域（発光部） １７１〜１７３ 電極 １８１〜１８４ 電極

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年２月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１の電子放出素子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。

【図３】本発明第１の電子放出素子の一例を示す概略構
成図である。

【図４】本発明第１の電子放出素子の一例を示す概略構
成図である。

【図５】本発明第１の電子放出素子の一例を示す概略構
成図である。

【図６】本発明第１の電子放出素子の一例を示す概略構
成図である。

【図７】本発明第１の電子放出素子の一例を示す概略構
成図である。

【図８】図１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。

【図９】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。

【図１０】本発明第１の電子放出素子の特徴を説明する
ための電子放出部の構成図である。

【図１１】本発明第１の電子放出素子の一例を示す放出
部構成図である。

【図１２】比較例で作製した電子放出素子の放出部構成
図である。

【図１３】本発明第１の電子放出素子の一例を示す放出
部構成図である。

【図１４】図１１の電子放出素子を複数個用いて作製し
た画像形成措置の概略構成図である。

【図１５】本発明第２の電子放出素子の特徴を説明する
ための図である。

【図１６】本発明第２の電子放出素子の特徴を説明する
ための図である。

【図１７】本発明第２の電子放出素子の一例を示す放出
部構成図である。

【図１８】本発明第２の電子放出素子の一例を示す放出
部構成図である。

【図１９】図１７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。

【図２０】本発明第３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。

【図２１】図２０の電子放出素子の製造方法を説明する
ための図である。

【図２２】従来形電子放出素子を用いた画像表示装置の
概略構成図である。

【図２３】従来の通電加熱によって作製された電子放出
素子の構成図である。

【図２４】従来の微粒子膜及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。

【図２５】従来のディスプレイ装置の概略構成図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に一対の電極と該一対の電極を電
   気的に接続する微粒子膜とを有する電子放出素子におい
   て、該微粒子膜は膜厚の異なる段差部を有し、かつ該段
   差部近傍に電子放出部を形成していることを特徴とする
   電子放出素子。
2. 【請求項２】 基板上に一対の電極と該一対の電極を電
   気的に接続する微粒子膜とを有する電子放出素子におい
   て、前記電極の一部が対向する電極側に突出した電極で
   あり、かつ少なくとも該突出した電極と対向する電極と
   の間に電子放出部を形成していることを特徴とする電子
   放出素子。
3. 【請求項３】 基板上に一対の電極と該一対の電極を電
   気的に接続する微粒子膜を有する電子放出素子におい
   て、該微粒子膜は電気的に直列接続された複数の電子放
   出部を形成し、該複数の電子放出部が異なる電気特性を
   有することを特徴とする電子放出素子。
4. 【請求項４】 電子放出量に於いて異なる電気特性を有
   することを特徴とする請求項３記載の電子放出素子。
5. 【請求項５】 外部から電圧印加可能な電極により、複
   数の電子放出部が直列接続されていることを特徴とする
   請求項３又は４記載の電子放出素子。
6. 【請求項６】 基板上に一対の電極と該一対の電極を電
   気的に接続する微粒子膜を有する電子放出素子の製造方
   法において、該微粒子膜に通電処理を施して電子放出部
   を形成する際に、該通電処理を還元雰囲気下で行うこと
   を特徴とする電子放出素子の製造方法。
7. 【請求項７】 少なくとも請求項１〜５のいずれかに記
   載の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
   部材とを具備することを特徴とする画像形成装置。