JPH06187900A - 電子放出素子、電子線発生装置及び画像形成装置 - Google Patents
電子放出素子、電子線発生装置及び画像形成装置Info
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- JPH06187900A JPH06187900A JP35491292A JP35491292A JPH06187900A JP H06187900 A JPH06187900 A JP H06187900A JP 35491292 A JP35491292 A JP 35491292A JP 35491292 A JP35491292 A JP 35491292A JP H06187900 A JPH06187900 A JP H06187900A
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- H—ELECTRICITY
- 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
Landscapes
- Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 画像形成装置の電子源として用いられる表面
伝導形電子放出素子を提供する。 【構成】 基体１上の電極２，３間に微粒子７が分散配
置された電子放出素子において、基体１表面に金属化合
物８が形成されており、微粒子７は、それを構成してい
る元素の一部と金属化合物８を構成している金属とを含
む中間化合物６を介して基体１上に配置されている。 【効果】 電子放出部を形成する微粒子と基体表面との
密着性が向上し、安定且つより多くの電子放出量が得ら
れると共に、素子ごとの均一性，再現性が改良される。
伝導形電子放出素子を提供する。 【構成】 基体１上の電極２，３間に微粒子７が分散配
置された電子放出素子において、基体１表面に金属化合
物８が形成されており、微粒子７は、それを構成してい
る元素の一部と金属化合物８を構成している金属とを含
む中間化合物６を介して基体１上に配置されている。 【効果】 電子放出部を形成する微粒子と基体表面との
密着性が向上し、安定且つより多くの電子放出量が得ら
れると共に、素子ごとの均一性，再現性が改良される。
Description
【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。
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
る現象を利用したもので、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 ハートウェル 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
コンファレンス（Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎｄ Ｃ．
Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ；“ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ＥＤ
Ｃｏｎｆ．”）５１９頁、１９７５年〕等が報告されて
いる。
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
る現象を利用したもので、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 ハートウェル 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
コンファレンス（Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎｄ Ｃ．
Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ；“ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ＥＤ
Ｃｏｎｆ．”）５１９頁、１９７５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６に示す。同図において６２及び６３は
電気的接続を得るための電極、６５は電子放出材料で形
成される薄膜、６１は基板、６４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６
２と電極６３の間に電圧を印加する事により、薄膜６５
に通電し、これにより発生するジュール熱で薄膜６５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６４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６５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６１上にあ
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６２、６３により電圧を印加し、素子表面
に電流を施すことにより、上述微粒子より電子を放出せ
しめるものである。
な素子構成を図６に示す。同図において６２及び６３は
電気的接続を得るための電極、６５は電子放出材料で形
成される薄膜、６１は基板、６４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６
２と電極６３の間に電圧を印加する事により、薄膜６５
に通電し、これにより発生するジュール熱で薄膜６５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６４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６５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６１上にあ
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６２、６３により電圧を印加し、素子表面
に電流を施すことにより、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１−２７９５４
２号公報において、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を放出せしめる電子放出
部を形成した新規な表面伝導形電子放出素子を技術開示
した。
２号公報において、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を放出せしめる電子放出
部を形成した新規な表面伝導形電子放出素子を技術開示
した。
【０００５】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。
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。
【０００６】こ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、２及び３は電気的
接続を得るための電極、４は電子放出材からなる微粒子
膜、５は通電処置により形成された電子放出部、１は絶
縁性基板である。
子構成を図７に示す。同図において、２及び３は電気的
接続を得るための電極、４は電子放出材からなる微粒子
膜、５は通電処置により形成された電子放出部、１は絶
縁性基板である。
【０００７】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８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、５２及
び５３は電極、５４は微粒子膜、５５は電子放出部、５
６はグリット電極、５７は電子通過孔、８１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５２及び５３の間に複数の電子放出部５５が線状に
並べられた線状電子源とグリット電極５６でＸＹマトリ
ックス駆動を行い、画像形成部材８１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う装置で
ある。
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８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、５２及
び５３は電極、５４は微粒子膜、５５は電子放出部、５
６はグリット電極、５７は電子通過孔、８１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５２及び５３の間に複数の電子放出部５５が線状に
並べられた線状電子源とグリット電極５６でＸＹマトリ
ックス駆動を行い、画像形成部材８１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う装置で
ある。
【０００８】
【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では、微粒子膜が直接絶縁性基板上
に形成されており、この場合、基板と微粒子との密着性
が問題となる。通常、表面伝導形電子放出素子では、電
極間に印加する電圧が大きくなるに従い、電子放出量が
増加する。ところが、従来の素子においては、基板と微
粒子の密着性が十分確保されておらず、印加電圧が大き
くなっていくに従い、微粒子膜が不安定になって、電子
放出量のゆらぎが生じたり、極端な場合には、微粒子膜
が破壊してしまうという問題が有った。
伝導形電子放出素子では、微粒子膜が直接絶縁性基板上
に形成されており、この場合、基板と微粒子との密着性
が問題となる。通常、表面伝導形電子放出素子では、電
極間に印加する電圧が大きくなるに従い、電子放出量が
増加する。ところが、従来の素子においては、基板と微
粒子の密着性が十分確保されておらず、印加電圧が大き
くなっていくに従い、微粒子膜が不安定になって、電子
放出量のゆらぎが生じたり、極端な場合には、微粒子膜
が破壊してしまうという問題が有った。
【０００９】このため、上記素子を複数形成した場合
に、十分に大きな電子放出量を得ようとすると、素子間
の特性にばらつきが生じるため、複数の素子で形成した
電子源を用いた画像形成装置においては、大きな影響を
もたらす。具体的には、図８に示したような画像形成装
置において、画像形成部材が蛍光体である場合、（１）
各電子放出素子からの電子放出量にばらつきがあるた
め、蛍光体の輝度むらが生じる。（２）電子放出素子か
らの電子放出量のゆらぎにより、蛍光体の各輝点の光放
出量が変動し、表示にちらつきを生じるなどの問題を生
じるものであった。
に、十分に大きな電子放出量を得ようとすると、素子間
の特性にばらつきが生じるため、複数の素子で形成した
電子源を用いた画像形成装置においては、大きな影響を
もたらす。具体的には、図８に示したような画像形成装
置において、画像形成部材が蛍光体である場合、（１）
各電子放出素子からの電子放出量にばらつきがあるた
め、蛍光体の輝度むらが生じる。（２）電子放出素子か
らの電子放出量のゆらぎにより、蛍光体の各輝点の光放
出量が変動し、表示にちらつきを生じるなどの問題を生
じるものであった。
【００１０】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、十分な電子放出量を得るために必要な電圧を印加
しても電子放出量のゆらぎや素子の破壊が起こらない電
子放出素子及び電子線発生装置を提供することを目的と
する。
ので、十分な電子放出量を得るために必要な電圧を印加
しても電子放出量のゆらぎや素子の破壊が起こらない電
子放出素子及び電子線発生装置を提供することを目的と
する。
【００１１】更に、本発明は、高コントラストで鮮明な
画像が得られ、且つ輝度むら，表示のちらつきの極めて
少ない画像形成装置を提供することを目的とする。
画像が得られ、且つ輝度むら，表示のちらつきの極めて
少ない画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために本発明で講じられた手段は、基体上の電極間
に微粒子が分散配置された電子放出素子において、基体
表面には金属化合物が形成されており、上記微粒子は、
該微粒子の構成元素の一部と上記金属化合物を構成して
いる金属とを含む化合物を介して配置されていることと
した。
するために本発明で講じられた手段は、基体上の電極間
に微粒子が分散配置された電子放出素子において、基体
表面には金属化合物が形成されており、上記微粒子は、
該微粒子の構成元素の一部と上記金属化合物を構成して
いる金属とを含む化合物を介して配置されていることと
した。
【００１３】また、本発明の電子線発生装置では、上記
本発明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
を有することとした。
本発明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
を有することとした。
【００１４】また、本発明の画像形成装置では、上記本
発明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、
該電子線の照射により画像を形成する画像形成部材とを
有することとした。
発明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、
該電子線の照射により画像を形成する画像形成部材とを
有することとした。
【００１５】以下、本発明を図面を用いながら詳細に説
明する。
明する。
【００１６】図１は本発明の電子放出素子の一実施態様
を示す斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ’面での断面
図である。
を示す斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ’面での断面
図である。
【００１７】これらの図において、１は基体、２及び３
は電気的接続を得るための電極、７は電極２，３間に分
散配置された微粒子、４は微粒子７により構成される微
粒子膜であり、電子放出部を形成している。８は基体１
の表面に形成されている金属化合物、６は微粒子７の構
成元素の一部と金属化合物８を構成している金属とを含
む中間化合物である。
は電気的接続を得るための電極、７は電極２，３間に分
散配置された微粒子、４は微粒子７により構成される微
粒子膜であり、電子放出部を形成している。８は基体１
の表面に形成されている金属化合物、６は微粒子７の構
成元素の一部と金属化合物８を構成している金属とを含
む中間化合物である。
【００１８】本発明において、電極２，３は電子放出部
の微粒子膜４に電圧を供給するものであり、通常使われ
る電極材料であればいかなるものを用いても良く、その
形成方法も通常のリソグラフィー，印刷等いかなる方法
を用いても良い。
の微粒子膜４に電圧を供給するものであり、通常使われ
る電極材料であればいかなるものを用いても良く、その
形成方法も通常のリソグラフィー，印刷等いかなる方法
を用いても良い。
【００１９】微粒子膜４は、粒径が十数Åから数μｍの
微粒子７の膜であって、空間的に不連続で電気的に連続
なものである。その材料の具体例を挙げるならば、Ｐ
ｄ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚ
ｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ，Ｓｎ
Ｏ2 ，Ｉｎ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，Ｓｂ2 Ｏ3 等の酸化物導電
体、ＨｆＢ2 ，ＺｒＢ2 ，ＬａＢ6 ，ＣｅＢ6 ，Ｙ
Ｂ4 ，ＧｄＢ4 等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，
ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，Ｈ
ｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボン，Ａ
ｇＭｇ，ＮｉＣｕ，ＰｂＳｎ等である。
微粒子７の膜であって、空間的に不連続で電気的に連続
なものである。その材料の具体例を挙げるならば、Ｐ
ｄ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚ
ｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ，Ｓｎ
Ｏ2 ，Ｉｎ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，Ｓｂ2 Ｏ3 等の酸化物導電
体、ＨｆＢ2 ，ＺｒＢ2 ，ＬａＢ6 ，ＣｅＢ6 ，Ｙ
Ｂ4 ，ＧｄＢ4 等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，
ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，Ｈ
ｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボン，Ａ
ｇＭｇ，ＮｉＣｕ，ＰｂＳｎ等である。
【００２０】そして、これらの膜は、蒸着法，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。
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。
【００２１】基体１の表面に形成されている金属化合物
８を構成する金属材料は特に限定されるものではなく、
基体材料との密着性や微粒子材料との中間化合物形成の
容易性等から適宜決められる。
８を構成する金属材料は特に限定されるものではなく、
基体材料との密着性や微粒子材料との中間化合物形成の
容易性等から適宜決められる。
【００２２】また、金属化合物の層の厚みも限定され
ず、更には、その形成領域も、少なくとも微粒子膜を形
成する領域に形成されていれば良い。
ず、更には、その形成領域も、少なくとも微粒子膜を形
成する領域に形成されていれば良い。
【００２３】また、金属化合物層は絶縁体あるいは半導
体であるのが好ましく、導電性が高い場合には、特に電
極と接触して形成されていると素子駆動時に金属化合物
層を流れる電流が多くなるため、効率の点で好ましくな
い。このため、金属化合物層は、電子放出部を形成して
いる微粒子膜よりも、少なくとも１桁以上、抵抗値が高
いことが望ましい。
体であるのが好ましく、導電性が高い場合には、特に電
極と接触して形成されていると素子駆動時に金属化合物
層を流れる電流が多くなるため、効率の点で好ましくな
い。このため、金属化合物層は、電子放出部を形成して
いる微粒子膜よりも、少なくとも１桁以上、抵抗値が高
いことが望ましい。
【００２４】基体１は、概平坦な表面を持つものであれ
ばいかなる材料のものでも良いが、絶縁性基体あるいは
半導体基体であるのが好ましく、導電性が高い場合に
は、特に電極が上記金属化合物層上に形成されておらず
基体と直接接触して形成されていると、素子駆動時に基
体を流れる電流が多くなるため、効率の点で好ましくな
い。このため、基体は上記金属化合物層と同様、微粒子
膜よりも、少なくとも１桁以上、抵抗値が高いことが望
ましい。
ばいかなる材料のものでも良いが、絶縁性基体あるいは
半導体基体であるのが好ましく、導電性が高い場合に
は、特に電極が上記金属化合物層上に形成されておらず
基体と直接接触して形成されていると、素子駆動時に基
体を流れる電流が多くなるため、効率の点で好ましくな
い。このため、基体は上記金属化合物層と同様、微粒子
膜よりも、少なくとも１桁以上、抵抗値が高いことが望
ましい。
【００２５】その材料として、具体的には石英，ソーダ
ライムガラス等のガラス類、Ａｌ2Ｏ3 ，Ｃｒ2 Ｏ3 ，
ＮｉＯ，ＴｉＯ2 ，ＷＯ3 ，ＣｕＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｔａ
2 Ｏ3 等の金属酸化物、ＳｉＮ，ＡｌＮ，ＢＮ等の窒化
物等が適当である。
ライムガラス等のガラス類、Ａｌ2Ｏ3 ，Ｃｒ2 Ｏ3 ，
ＮｉＯ，ＴｉＯ2 ，ＷＯ3 ，ＣｕＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｔａ
2 Ｏ3 等の金属酸化物、ＳｉＮ，ＡｌＮ，ＢＮ等の窒化
物等が適当である。
【００２６】従来の電子放出素子において、微粒子膜と
基体との密着性は、微粒子を構成する物質と基体を構成
する物質との組合わせに強く影響され、微粒子と基体と
の物質構造が急激に変化するときは、密着性は悪くな
る。更に、本発明者らの研究によれば、一般に基体が絶
縁物である場合、先述した金属，金属化合物，半導体材
料からなる微粒子との密着性は低くなる。
基体との密着性は、微粒子を構成する物質と基体を構成
する物質との組合わせに強く影響され、微粒子と基体と
の物質構造が急激に変化するときは、密着性は悪くな
る。更に、本発明者らの研究によれば、一般に基体が絶
縁物である場合、先述した金属，金属化合物，半導体材
料からなる微粒子との密着性は低くなる。
【００２７】そのため、本発明においては、基体表面に
金属化合物を形成することで、該金属化合物を構成して
いる金属と、微粒子を構成する元素の一部とを含む中間
化合物を容易に形成せしめ、先述した微粒子と基体との
物質構造の変化を緩和して、微粒子と基体との密着性を
向上させている。
金属化合物を形成することで、該金属化合物を構成して
いる金属と、微粒子を構成する元素の一部とを含む中間
化合物を容易に形成せしめ、先述した微粒子と基体との
物質構造の変化を緩和して、微粒子と基体との密着性を
向上させている。
【００２８】本発明の電子放出素子において、上記金属
化合物及び中間化合物の形成は、具体的には、例えば図
２において、基体１上に蒸着法等により当該金属を製膜
し、その上に微粒子膜を形成した後、各種気体雰囲気中
あるいは大気中で加熱処理等をすることにより、上記金
属薄膜を絶縁物もしくは半導体の金属化合物に変えると
共に、上述した中間化合物を形成することができる。
化合物及び中間化合物の形成は、具体的には、例えば図
２において、基体１上に蒸着法等により当該金属を製膜
し、その上に微粒子膜を形成した後、各種気体雰囲気中
あるいは大気中で加熱処理等をすることにより、上記金
属薄膜を絶縁物もしくは半導体の金属化合物に変えると
共に、上述した中間化合物を形成することができる。
【００２９】この様にして基体表面に金属化合物を形成
すると共に、当該金属と微粒子を構成する元素の一部と
を含む中間化合物を介して微粒子が配置されている本発
明の電子放出素子は、基体と微粒子との密着性が向上す
るため、より大きな電圧を印加しても電子放出量にゆら
ぎが生じにくく、十分な電子放出量が得られる。更に
は、経時変化の少ない寿命の長い素子となると共に、複
数の素子間において、その素子特性のばらつきを小さく
できるものである。
すると共に、当該金属と微粒子を構成する元素の一部と
を含む中間化合物を介して微粒子が配置されている本発
明の電子放出素子は、基体と微粒子との密着性が向上す
るため、より大きな電圧を印加しても電子放出量にゆら
ぎが生じにくく、十分な電子放出量が得られる。更に
は、経時変化の少ない寿命の長い素子となると共に、複
数の素子間において、その素子特性のばらつきを小さく
できるものである。
【００３０】また、本発明の電子放出素子を複数配置し
た電子源を用いた電子線発生装置及び画像形成装置で
は、十分な電子放出量が得られると共に、各素子の素子
特性を均一にできるため、高コントラストで鮮明且つ輝
度むら，表示のちらつきの極めて少ない画像表示が得ら
れる。
た電子源を用いた電子線発生装置及び画像形成装置で
は、十分な電子放出量が得られると共に、各素子の素子
特性を均一にできるため、高コントラストで鮮明且つ輝
度むら，表示のちらつきの極めて少ない画像表示が得ら
れる。
【００３１】また、本発明の画像形成装置において、上
記電子源からの電子線の照射により画像を形成する画像
形成部材としては、従来のように、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，変質等する部材を用いることができ、特に、前記電
子線の照射により発光するレッド，グリーン，ブルーの
三原色発光体を用いた場合には、カラー画像の表示が可
能となる。
記電子源からの電子線の照射により画像を形成する画像
形成部材としては、従来のように、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，変質等する部材を用いることができ、特に、前記電
子線の照射により発光するレッド，グリーン，ブルーの
三原色発光体を用いた場合には、カラー画像の表示が可
能となる。
【００３２】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明を更に詳述す
る。
る。
【００３３】実施例１ 本実施例では、図１，図２に示したような本発明の電子
放出素子を製作した。図３は本実施例の製造方法を示し
た図である。
放出素子を製作した。図３は本実施例の製造方法を示し
た図である。
【００３４】以下、これらの図を用いて本実施例の電子
放出素子の製造方法を説明する。
放出素子の製造方法を説明する。
【００３５】．絶縁性基体１として石英を用い、これ
に真空蒸着法によってニッケル（Ｎｉ）薄膜９を１００
Å堆積した（図３（ａ）参照）。
に真空蒸着法によってニッケル（Ｎｉ）薄膜９を１００
Å堆積した（図３（ａ）参照）。
【００３６】．次に、微粒子を分散させたくないとこ
ろにレジスト膜を設け、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（奥野製薬（株）製 ＣＣＰ−
４２３０）を塗布した後、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形成した後、大気中４００
℃で１時間焼成し、酸化パラジウム（ＰｄＯ）微粒子７
（粒径４０Å〜１００Å）を主体とする微粒子膜４を形
成した。この加熱処理中に基体１表面のニッケル薄膜９
は酸化されて酸化ニッケル（ＮｉＯ）薄膜８となり、ま
た、同処理によって微粒子膜４と基体１表面との界面に
は、ＰｄＯとＮｉＯの中間化合物６が形成された（図３
（ｂ）参照）。この時、中間化合物６は微粒子膜４と基
体１との密着性向上に寄与していて、石英基体上に同様
の方法で直接酸化パラジウム微粒子膜を形成した場合に
比べると、その付着力は引張り法で測定して３０倍程度
の増加がみられた。
ろにレジスト膜を設け、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（奥野製薬（株）製 ＣＣＰ−
４２３０）を塗布した後、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形成した後、大気中４００
℃で１時間焼成し、酸化パラジウム（ＰｄＯ）微粒子７
（粒径４０Å〜１００Å）を主体とする微粒子膜４を形
成した。この加熱処理中に基体１表面のニッケル薄膜９
は酸化されて酸化ニッケル（ＮｉＯ）薄膜８となり、ま
た、同処理によって微粒子膜４と基体１表面との界面に
は、ＰｄＯとＮｉＯの中間化合物６が形成された（図３
（ｂ）参照）。この時、中間化合物６は微粒子膜４と基
体１との密着性向上に寄与していて、石英基体上に同様
の方法で直接酸化パラジウム微粒子膜を形成した場合に
比べると、その付着力は引張り法で測定して３０倍程度
の増加がみられた。
【００３７】．次に、真空蒸着技術，フォトリソグラ
フィー技術により基体１表面上に電極２，３を形成し
た。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、本実施例ではク
ロム（Ｃｒ）金属を用い、電極間隔は５μｍとし、膜厚
は１０００Åとした（図３（ｃ）参照）。
フィー技術により基体１表面上に電極２，３を形成し
た。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、本実施例ではク
ロム（Ｃｒ）金属を用い、電極間隔は５μｍとし、膜厚
は１０００Åとした（図３（ｃ）参照）。
【００３８】．次に、上記素子の電極２，３の間に電
圧を印加して微粒子膜４に対して通電処理を行い電子放
出部５を形成した。電子放出部５においては、酸化パラ
ジウム（ＰｄＯ）微粒子がパラジウム（Ｐｄ）微粒子
（粒径２０Å〜５０Å）に還元されている（図３（ｄ）
参照）。
圧を印加して微粒子膜４に対して通電処理を行い電子放
出部５を形成した。電子放出部５においては、酸化パラ
ジウム（ＰｄＯ）微粒子がパラジウム（Ｐｄ）微粒子
（粒径２０Å〜５０Å）に還元されている（図３（ｄ）
参照）。
【００３９】上記の様にして作製した本実施例の電子放
出素子と、基体１上に直接微粒子膜を形成した以外は同
様の材料を用いて同様に作製した従来の電子放出素子と
を、その素子特性において比較したところ、電子放出効
率はほぼ同等の値が得られ、本実施例の素子では電子放
出量のゆらぎは減少しており、特に電子放出量の多い駆
動電圧の高い領域でのゆらぎの減少が顕著であった。
出素子と、基体１上に直接微粒子膜を形成した以外は同
様の材料を用いて同様に作製した従来の電子放出素子と
を、その素子特性において比較したところ、電子放出効
率はほぼ同等の値が得られ、本実施例の素子では電子放
出量のゆらぎは減少しており、特に電子放出量の多い駆
動電圧の高い領域でのゆらぎの減少が顕著であった。
【００４０】実施例２ 図４は、本実施例における本発明の電子放出素子の製造
方法を示した図である。
方法を示した図である。
【００４１】以下、製造方法を説明する。
【００４２】．絶縁性基体１として青板ガラスを用
い、真空蒸着法によってチタン（Ｔｉ）薄膜９を１００
Å堆積した（図４（ａ）参照）。
い、真空蒸着法によってチタン（Ｔｉ）薄膜９を１００
Å堆積した（図４（ａ）参照）。
【００４３】．次に、真空蒸着法で金（Ａｕ）薄膜を
１０００Å堆積し、フォトリソグラフィー技術により電
極間隔が２μｍの電極２，３を形成した（図４（ｂ）参
照）。
１０００Å堆積し、フォトリソグラフィー技術により電
極間隔が２μｍの電極２，３を形成した（図４（ｂ）参
照）。
【００４４】．次に、ガスデポジション法で白金（Ｐ
ｔ）微粒子膜４を蒸着した。この際、微粒子７を分散さ
せたくないところには、レジスト膜を設けてから微粒子
膜の蒸着を行い、その後、レジストを剥離することによ
り所定の位置に微粒子膜４を形成した（図４（ｃ）参
照）。
ｔ）微粒子膜４を蒸着した。この際、微粒子７を分散さ
せたくないところには、レジスト膜を設けてから微粒子
膜の蒸着を行い、その後、レジストを剥離することによ
り所定の位置に微粒子膜４を形成した（図４（ｃ）参
照）。
【００４５】．次に、大気中で加熱処理を行うことに
よってチタン（Ｔｉ）薄膜９を酸化して絶縁化合物８と
した。この際、電極の下の部分のチタン薄膜９は金属と
して残っているが、電極２，３間の微粒子膜４の下の部
分は、例えば、４５０℃で１時間の熱処理によって容易
に酸化され絶縁化合物８とすることができた。また、こ
の熱処理時に、電極２，３間の白金微粒子膜４とチタン
化合物８の界面には、白金とチタンの中間化合物６（Ｔ
ｉ3 Ｐｔ）が形成されていた（図４（ｄ）参照）。この
時、中間化合物６は基体と微粒子膜の密着性を上げてお
り、青板ガラス上に直接白金微粒子膜を形成した場合と
比較すると、その付着力は引張り法で測定して１００倍
以上の増加がみられた。
よってチタン（Ｔｉ）薄膜９を酸化して絶縁化合物８と
した。この際、電極の下の部分のチタン薄膜９は金属と
して残っているが、電極２，３間の微粒子膜４の下の部
分は、例えば、４５０℃で１時間の熱処理によって容易
に酸化され絶縁化合物８とすることができた。また、こ
の熱処理時に、電極２，３間の白金微粒子膜４とチタン
化合物８の界面には、白金とチタンの中間化合物６（Ｔ
ｉ3 Ｐｔ）が形成されていた（図４（ｄ）参照）。この
時、中間化合物６は基体と微粒子膜の密着性を上げてお
り、青板ガラス上に直接白金微粒子膜を形成した場合と
比較すると、その付着力は引張り法で測定して１００倍
以上の増加がみられた。
【００４６】上記の様にして作製した本実施例の電子放
出素子と、上記チタン薄膜９を形成せずに直接青板ガラ
スに作製した電子放出素子とを、その素子特性において
比較したところ、本実施例の電子放出素子は電子放出量
の増加に加え、電子放出量のゆらぎが減少していた。
出素子と、上記チタン薄膜９を形成せずに直接青板ガラ
スに作製した電子放出素子とを、その素子特性において
比較したところ、本実施例の電子放出素子は電子放出量
の増加に加え、電子放出量のゆらぎが減少していた。
【００４７】実施例３ 本実施例は、図５に示されるように実施例１の電子放出
素子を直線状に複数配置した線電子放出素子を複数併設
した電子線発生装置を作製したものである。同図におい
て、５１は絶縁性基体（リアプレート）、５２及び５３
は（配線）電極、５４は微粒子膜、５５は電子放出部、
５６は変調手段、５７は電子通過孔である。
素子を直線状に複数配置した線電子放出素子を複数併設
した電子線発生装置を作製したものである。同図におい
て、５１は絶縁性基体（リアプレート）、５２及び５３
は（配線）電極、５４は微粒子膜、５５は電子放出部、
５６は変調手段、５７は電子通過孔である。
【００４８】本実施例では、絶縁性基体５１と変調手段
５６との間隔は１０μｍ、各線電子放出素子の間隔は１
ｍｍ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１×１０-5Ｔｏｒｒの環境
下に配置し、まず（配線）電極５２，５３間に１４Ｖの
電圧パルスを印加し、次に変調手段５６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、＋２０
Ｖ〜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、電極５２，５３間の複数の電子放出部５５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て順
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。
５６との間隔は１０μｍ、各線電子放出素子の間隔は１
ｍｍ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１×１０-5Ｔｏｒｒの環境
下に配置し、まず（配線）電極５２，５３間に１４Ｖの
電圧パルスを印加し、次に変調手段５６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、＋２０
Ｖ〜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、電極５２，５３間の複数の電子放出部５５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て順
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。
【００４９】本発明の電子放出素子を複数配置して構成
した本実施例の電子線発生装置は、電子放出量が多い場
合においても、各素子における電子放出量のゆらぎが±
９％程度であり、従来装置の±１４％程度に比べ減少
し、またその経時変化も極めて小さく、実用的な装置で
あった。
した本実施例の電子線発生装置は、電子放出量が多い場
合においても、各素子における電子放出量のゆらぎが±
９％程度であり、従来装置の±１４％程度に比べ減少
し、またその経時変化も極めて小さく、実用的な装置で
あった。
【００５０】実施例４ 本実施例は、実施例３の電子線発生装置を用いて、図８
に示したような画像形成装置を作製したものである。
に示したような画像形成装置を作製したものである。
【００５１】本実施例では、本画像形成装置を以下の方
法にて駆動した。即ち、画像形成部材８１に５ｋＶの電
圧を印加し、真空度，素子駆動，変調等、実施例３と同
様に動作させた。その結果、変調手段により放出された
情報信号に対応する電子線は画像形成部材８１に衝突
し、これにより一画面の発光画像の表示を行ったとこ
ろ、該表示画像は位置のばらつき、輝度むらが極めて少
なかったことから、本発明による電子放出素子は、その
素子特性の均一性が向上していることが確認できた。ま
た、素子の駆動電圧を上げ電子放出量を増加させても、
各素子の電子放出量のゆらぎが少なく、高コントラスト
で鮮明な画像が得られた。
法にて駆動した。即ち、画像形成部材８１に５ｋＶの電
圧を印加し、真空度，素子駆動，変調等、実施例３と同
様に動作させた。その結果、変調手段により放出された
情報信号に対応する電子線は画像形成部材８１に衝突
し、これにより一画面の発光画像の表示を行ったとこ
ろ、該表示画像は位置のばらつき、輝度むらが極めて少
なかったことから、本発明による電子放出素子は、その
素子特性の均一性が向上していることが確認できた。ま
た、素子の駆動電圧を上げ電子放出量を増加させても、
各素子の電子放出量のゆらぎが少なく、高コントラスト
で鮮明な画像が得られた。
【００５２】尚、本実施例では画像形成部材として蛍光
体を用いたが、他にレジスト材や薄膜金属のような電子
線が衝突することにより状態が変化する全ての部材を用
いることができる。
体を用いたが、他にレジスト材や薄膜金属のような電子
線が衝突することにより状態が変化する全ての部材を用
いることができる。
【００５３】以上、本実施例は画像形成装置についての
み説明してきたが、電子線応用装置としては、記録装
置，記憶装置，電子線描画装置等の様々な装置があり、
本発明は電子放出素子が複数配置された面状電子源を用
いた装置であれば同等の効果が得られることは言うまで
もない。
み説明してきたが、電子線応用装置としては、記録装
置，記憶装置，電子線描画装置等の様々な装置があり、
本発明は電子放出素子が複数配置された面状電子源を用
いた装置であれば同等の効果が得られることは言うまで
もない。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子放出
素子は、基体表面に製膜した金属膜上に微粒子を配した
後の加熱処理等で形成される中間化合物により、微粒子
と基体表面との密着性が向上しており、これにより以下
の効果を奏する。 （１）十分な電子放出量が得られると共に、電子放出量
のゆらぎが少ない。 （２）電子放出量の経時変化の少ない寿命の長い素子と
なる。 （３）複数の素子間において、均一な素子特性が得られ
ると共に、製造時の歩留りが向上する。
素子は、基体表面に製膜した金属膜上に微粒子を配した
後の加熱処理等で形成される中間化合物により、微粒子
と基体表面との密着性が向上しており、これにより以下
の効果を奏する。 （１）十分な電子放出量が得られると共に、電子放出量
のゆらぎが少ない。 （２）電子放出量の経時変化の少ない寿命の長い素子と
なる。 （３）複数の素子間において、均一な素子特性が得られ
ると共に、製造時の歩留りが向上する。
【００５５】また、本発明の電子放出素子を複数配置し
て構成した電子源を用いた電子線発生装置及び画像形成
装置では、安定して十分な電子放出量が得られると共
に、各素子の素子特性を均一にできるため、高コントラ
ストで鮮明、且つ輝度むら，表示のちらつきの極めて少
ない画像表示が得られる。
て構成した電子源を用いた電子線発生装置及び画像形成
装置では、安定して十分な電子放出量が得られると共
に、各素子の素子特性を均一にできるため、高コントラ
ストで鮮明、且つ輝度むら，表示のちらつきの極めて少
ない画像表示が得られる。
【図１】本発明の電子放出素子の一実施態様を示す概略
構成斜視図である。
構成斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’における断面図である。
【図３】実施例１における本発明の電子放出素子の製造
方法を説明するための工程図である。
方法を説明するための工程図である。
【図４】実施例２における本発明の電子放出素子の製造
方法を説明するための工程図である。
方法を説明するための工程図である。
【図５】本発明の電子放出素子を用いた電子線発生装置
の概略構成斜視図である。
の概略構成斜視図である。
【図６】従来の電子放出素子の一例を示す概略構成図で
ある。
ある。
【図７】従来の他の電子放出素子を示す概略構成斜視図
である。
である。
【図８】電子放出素子の応用例としての画像形成装置を
示す概略構成斜視図である。
示す概略構成斜視図である。
１ 基体 ２，３ 電極 ４ 微粒子膜 ５ 電子放出部 ６ 中間化合物 ７ 微粒子 ８ 金属化合物 ９ 金属薄膜 ５１ 基体（リアプレート） ５２，５３ 電極 ５４ 微粒子膜 ５５ 電子放出部 ５６ 変調手段（グリッド電極） ５７ 電子通過孔 ６１ 基板 ６２，６３ 電極 ６４ 電子放出部 ６５ 電子放出材で形成される薄膜 ８１ 画像形成部材
フロントページの続き (72)発明者 藤原 良治 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 岩井 久美 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
Claims (7)
- 【請求項１】 基体上の電極間に微粒子が分散配置され
た電子放出素子において、基体表面には金属化合物が形
成されており、上記微粒子は、該微粒子の構成元素の一
部と上記金属化合物を構成している金属とを含む化合物
を介して配置されていることを特徴とする電子放出素
子。 - 【請求項２】 前記金属化合物が絶縁体であることを特
徴とする請求項１記載の電子放出素子。 - 【請求項３】 前記金属化合物が半導体であることを特
徴とする請求項１記載の電子放出素子。 - 【請求項４】 請求項１〜３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ことを特
徴とする電子線発生装置。 - 【請求項５】 請求項１〜３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、該電子線の照射
により画像を形成する画像形成部材とを有することを特
徴とする画像形成装置。 - 【請求項６】 前記画像形成部材が、前記電子線の照射
により発光する発光体であることを特徴とする請求項５
記載の画像形成装置。 - 【請求項７】 前記画像形成部材が、前記電子線の照射
により発光するレッド、グリーン、ブルーの三原色発光
体であることを特徴とする請求項５記載の画像形成装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35491292A JP3131752B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 電子放出素子、電子線発生装置及び画像形成装置並びにそれらの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35491292A JP3131752B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 電子放出素子、電子線発生装置及び画像形成装置並びにそれらの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06187900A true JPH06187900A (ja) | 1994-07-08 |
| JP3131752B2 JP3131752B2 (ja) | 2001-02-05 |
Family
ID=18440748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35491292A Expired - Fee Related JP3131752B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 電子放出素子、電子線発生装置及び画像形成装置並びにそれらの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3131752B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0977235A1 (en) * | 1997-04-09 | 2000-02-02 | Matsushita Electronics Corporation | Electron emitting device and method of manufacturing the same |
-
1992
- 1992-12-18 JP JP35491292A patent/JP3131752B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0977235A1 (en) * | 1997-04-09 | 2000-02-02 | Matsushita Electronics Corporation | Electron emitting device and method of manufacturing the same |
| EP0977235A4 (en) * | 1997-04-09 | 2001-01-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ELECTRON-EMITTING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF |
| US6445114B1 (en) * | 1997-04-09 | 2002-09-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electron emitting device and method of manufacturing the same |
| US6827624B2 (en) | 1997-04-09 | 2004-12-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electron emission element and method for producing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3131752B2 (ja) | 2001-02-05 |
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