JPH1196893A - 電子放出素子およびその製造方法、および画像表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低い電圧で高電流の取り出しが可能となる電
子放出素子を得、低電圧駆動・高輝度な平板型画像表示
装置およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 基板上に形成された導電層１の表面は粗
面化されており、粒子又は粒子の凝集体２は導電層１表
面の凹凸にならって、且つ互いが接触せずに独立して付
着し電子放出部３を形成している。このため、平坦な導
電層上に形成した場合に比べ電界集中が高くなり、対向
電極には低電圧を印加するだけで電子の取出しが可能と
なる。又電子放出部３を構成する粒子又は粒子の凝集体
２は互いに接触することなく独立しているため、各々が
電子放出の起点となり得、電子放出部３からの電子放出
電流は粒子又は粒子の凝集体２各々の複数箇所からの電
子放出の集積となり、大電流となると同時に時間的・空
間的な均一性も得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子を放出する電
子放出素子およびその製造方法、および該電子放出素子
を備えた画像表示装置およびその製造方法に関し、特に
粒子状のダイヤモンドを用いた構成に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】薄型ディスプレィ用の電子源や、高速動
作が可能な微小真空デバイスのエミッター部分として、
微小電子放出素子の開発が盛んである。

【０００３】従来、電子放出素子としては、高温に加熱
されたタングステン等の材料に数キロボルト以上の電圧
をかける「熱放出型」のものが用いられていたが、近
年、高温に加熱する必要が無く、低電圧でも電子を放出
することが可能である「冷陰極型」の電子放出素子が、
低消費電力化の意味からも盛んに研究開発がなされてい
る。

【０００４】このような冷陰極素子のタイプとしては様
々な報告があるが、電界放出型や、ｐｎ及びショットキ
ー接合を用いたアバランシェ増幅型などが一般的であ
る。

【０００５】電界放出型の冷陰極素子は、ゲート電極に
電圧をかけて冷陰極部分に電界を印加することにより、
シリコン（Ｓｉ）やモリブデン（Ｍｏ）などの高融点金
属などで作製されたコーン状の先端部分から電子を放出
させるものであり、微細加工技術を用いることによって
小型化、集積化を図ることができるなどの特徴を有して
いる。

【０００６】また半導体材料を用いたアバランシェ増幅
型のものは、ｐｎ及びショットキー接合部分に逆バイア
ス電圧を印加してアバランシェ増幅を起こすことによ
り、電子をホット化し、エミッター部分より電子を放出
させるものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般的に冷陰極素子と
して要求される特性は、低電圧・低消費電力駆動で高電
流が安定に得られることである。

【０００８】ここで、従来、一般的に作製された電界放
出型冷陰極素子の一つである「スピント型」と呼ばれる
ものは、鋭い突起部を有するコーン状のものであり、得
られる電子放出量はその先端形状に大きく依存してい
た。

【０００９】すなわち、低電圧・低消費電力駆動で高電
流を安定に得るためには、冷陰極素子に用いる材料とし
て、（１）小さな電界で電子を放出し易くするために、
電子親和力が小さいこと、（２）化学的に安定なこと、
（３）耐摩耗性・耐熱性に優れていること、等が求めら
れる。

【００１０】しかしながら、従来材料では、これらの要
件を全て満たすようなものはなかった。すなわち、以上
のような観点で従来技術をみた場合、電界放出型素子は
放出電流量のエミッター部形状依存性が大きく、その作
製、制御が非常に困難であると共に、用いられている材
料の表面安定性の面からも課題があった。

【００１１】またこの方式では、個々の素子は電界の集
中するコーン状の先端部分からの点の電子放出源であ
り、大電流を取り出すことの出来る面状の電子放出流を
得ることは困難であった。

【００１２】一方、アバランシェ増幅型冷陰極素子は、
一般的に非常に大きな電流量を素子に印加する必要があ
るので素子の発熱が起こり、そのため電子放出特性が不
安定になったり素子寿命が短くなったりするといった問
題点があった。

【００１３】さらに、アバランシェ増幅型ではエミッタ
ー部表面にセシウム層等を設けることによって電子放出
部分の仕事関数量を小さくしているが、セシウム等の仕
事関数が小さい材料は化学的に不安定なため表面状態が
安定でなく、結果、電子放出特性が安定でないといった
問題点もあった。

【００１４】以上のようにこれまで用いられてきた材料
および構造は、電子放出素子に要求される特性を十分に
満たすものではなかった。

【００１５】そこで本発明は、従来技術における前記課
題を解決するため、低電圧駆動で高電流が安定に得るこ
とが可能な電子放出素子およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。

【００１６】また本発明は、上述の電子放出素子を用い
た画像表示装置およびその製造方法を提供することを目
的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めの本発明の電子放出素子およびその製造方法、および
該電子放出素子を備えた画像表示装置およびその製造方
法手段は以下の通りである。

【００１８】請求項１の本発明は、少なくとも、導電層
と、前記導電層上に形成された粒子もしくは粒子の凝集
体からなる電子放出部とを備えた電子放出素子であっ
て、前記導電層の表面が粗面化されていることを特徴と
する電子放出素子である。

【００１９】請求項２の本発明は、少なくとも、導電層
と、前記導電層上に形成された粒子もしくは粒子の凝集
体からなる電子放出部と、前記電子放出部から電子を引
き出すための引き出し電極とを備えた電子放出素子であ
って、前記導電層部の表面が粗面化されていることを特
徴とする電子放出素子である。

【００２０】請求項３の本発明は、少なくとも、導電層
と、前記導電層上に形成された粒子もしくは粒子の凝集
体からなる電子放出部とを備えた電子放出素子であっ
て、前記導電層が多孔質であることを特徴とする電子放
出素子である。

【００２１】請求項４の本発明は、少なくとも、導電層
と、前記導電層上に形成された粒子もしくは粒子の凝集
体からなる電子放出部と、前記電子放出部から電子を引
き出すための引き出し電極とを備えた電子放出素子であ
って、前記導電層が多孔質であることを特徴とする電子
放出素子である。

【００２２】請求項１８の本発明は、少なくとも、導電
層をその表面を粗面化して形成する工程と、前記導電層
上に粒子もしくは粒子の凝集体からなる電子放出部を形
成する工程とを含むことを特徴とした電子放出素子の製
造方法である。

【００２３】請求項１９の本発明は、少なくとも、導電
層をその表面を粗面化して形成する工程と、前記導電層
上に粒子もしくは粒子の凝集体からなる電子放出部を形
成する工程と、前記電子放出部から電子を引き出すため
の引き出し電極を形成する工程とを含むことを特徴とし
た電子放出素子の製造方法である。

【００２４】請求項２０の本発明は、少なくとも、多孔
質な導電層を形成する工程と、前記導電層上に粒子もし
くは粒子の凝集体からなる電子放出部を形成する工程と
を含むことを特徴とした電子放出素子の製造方法であ
る。

【００２５】請求項２１の本発明は、少なくとも、多孔
質な導電層を形成する工程と、前記導電層上に粒子もし
くは粒子の凝集体からなる電子放出部を形成する工程
と、前記電子放出部から電子を引き出すための引き出し
電極を形成する工程とを含むことを特徴とした電子放出
素子の製造方法である。

【００２６】請求項１９の本発明は、少なくとも、複数
個の電子放出素子と、前記複数個の電子放出素子から放
出された電子により画像を形成する画像形成部とを備え
た画像表示装置であって、前記電子放出素子が請求項
１，２，３，４のいずれかに記載した電子放出素子であ
ることを特徴とする画像表示装置である。

【００２７】請求項３１の本発明は、少なくとも、複数
個の電子放出素子を製造・配設する工程と、前記電子放
出素子から放出された電子により画像を形成する画像形
成部を製造・配設する工程とを含む画像表示装置の製造
方法であって、前記電子放出素子を製造・配設する工程
が請求項１８，１９，２０，２１のいずれかに記載した
製造方法で製造されることを特徴とする画像表示装置の
製造方法である。

【００２８】

【発明の実施の形態】第１の発明は、少なくとも、導電
層と、前記導電層上に形成された粒子もしくは粒子の凝
集体からなる電子放出部とを備えた電子放出素子であっ
て、前記導電層の表面が粗面化されていることを特徴と
する。

【００２９】第２の発明は、少なくとも、導電層と、前
記導電層上に形成された粒子もしくは粒子の凝集体から
なる電子放出部と、前記電子放出部から電子を引き出す
ための引き出し電極とを備えた電子放出素子であって、
前記導電層部の表面が粗面化されていることを特徴とす
る。

【００３０】第３の発明は、少なくとも、導電層と、前
記導電層上に形成された粒子もしくは粒子の凝集体から
なる電子放出部とを備えた電子放出素子であって、前記
導電層が多孔質であることを特徴とする。

【００３１】第４の発明は、少なくとも、導電層と、前
記導電層上に形成された粒子もしくは粒子の凝集体から
なる電子放出部と、前記電子放出部から電子を引き出す
ための引き出し電極とを備えた電子放出素子であって、
前記導電層が多孔質であることを特徴とする。

【００３２】第５の発明は、少なくとも、導電層をその
表面を粗面化して形成する工程と、前記導電層上に粒子
もしくは粒子の凝集体からなる電子放出部を形成する工
程とを含むことを特徴とした電子放出素子の製造方法で
ある。

【００３３】第６の発明は、少なくとも、導電層をその
表面を粗面化して形成する工程と、前記導電層上に粒子
もしくは粒子の凝集体からなる電子放出部を形成する工
程と、前記電子放出部から電子を引き出すための引き出
し電極を形成する工程とを含むことを特徴とした電子放
出素子の製造方法である。

【００３４】第７の発明は、少なくとも、多孔質な導電
層を形成する工程と、前記導電層上に粒子もしくは粒子
の凝集体からなる電子放出部を形成する工程とを含むこ
とを特徴とした電子放出素子の製造方法である。

【００３５】第８の発明は、少なくとも、多孔質な導電
層を形成する工程と、前記導電層上に粒子もしくは粒子
の凝集体からなる電子放出部を形成する工程と、前記電
子放出部から電子を引き出すための引き出し電極を形成
する工程とを含むことを特徴とした電子放出素子の製造
方法である。

【００３６】第９の発明は、少なくとも、複数個の電子
放出素子と、前記複数個の電子放出素子から放出された
電子により画像を形成する画像形成部とを備えた画像表
示装置であって、前記電子放出素子が第１〜第４の発明
のいずれかに記載した電子放出素子であることを特徴と
する画像表示装置である。

【００３７】第１０の発明は、少なくとも、複数個の電
子放出素子を製造・配設する工程と、前記電子放出素子
から放出された電子により画像を形成する画像形成部を
製造・配設する工程とを含む画像表示装置の製造方法で
あって、前記電子放出素子を製造・配設する工程が第５
〜第８の発明のいずれかに記載した製造方法で製造され
ることを特徴とする画像表示装置の製造方法である。

【００３８】本発明は上記した構成によって、電子放出
部３を構成する粒子もしくは粒子の凝集体２への電界集
中が高まるため、低い電圧を印加するだけで電子を取り
出すことが可能となる。

【００３９】また、電子放出部３を構成する粒子もしく
は粒子の凝集体２は互いに接触することなく独立してい
るため、各々が電子放出の起点となり得、結果、電子放
出部３からの電子放出電流は粒子もしくは粒子の凝集体
２各々の複数箇所からの電子放出の集積となり、大電流
となると同時に時間的・空間的な均一性も得ることが可
能となる。

【００４０】また本発明により、上記の電子放出素子を
用いた、低電圧駆動・高輝度の平板型画像表示装置が可
能となる。

【００４１】

【実施例】

（第１の実施例）図１は本発明の電子放出素子の第１の
実施例における断面図を示すものである。

【００４２】図１に示すように、基板１０１上に導電層
１が形成されているが、その導電層１の表面は粗面化さ
れており、粒子もしくは粒子の凝集体２は導電層１表面
の凹凸にならって、且つ、互いが接触せずに独立して付
着し電子放出部３を形成している。

【００４３】図１の構成は一般的にダイオ−ド構成と呼
ばれるもので、電子放出部３に対向した電極（図示せ
ず）に電圧を印加し、電子放出部３を構成する粒子もし
くは粒子の凝集体２に電界を集中させ電子を取り出すも
のである。

【００４４】ここで、電子放出部３を構成する粒子もし
くはその凝集体２は表面が粗面化された導電層１上に形
成されているため、平坦な導電層上に形成した場合に比
べ電界集中が高くなり、結果、対向電極（図示せず）に
は低い電圧を印加するだけで電子を取り出すことが可能
となる。

【００４５】また、電子放出部３を構成する粒子もしく
は粒子の凝集体２は互いに接触することなく独立してい
るため、各々が電子放出の起点となり得、結果、電子放
出部３からの電子放出電流は粒子もしくは粒子の凝集体
２各々の複数箇所からの電子放出の集積となり、大電流
となると同時に時間的・空間的な均一性も得ることが可
能となる。

【００４６】ここで、前記粒子もしくは粒子の凝集体２
として、ダイヤモンドを用いることにより、物質面の安
定性が得られ、結果、電子放出の経時的な安定性がさら
に増す。

【００４７】また、一般的に、ダイヤモンドの表面を水
素終端にすると、電子親和力が負になるという報告があ
り、そういった観点から、電子放出部３を形成する粒子
もしくは粒子の凝集体２がダイヤモンドで、さらにその
表面が水素終端されたものであるならば、本発明の効果
をさらに大きくすることが可能となる。

【００４８】このようなダイヤモンド粒子は、例えば気
相合成で得られるような人工ダイヤモンドを粉砕した
後、水素プラズマに曝すことによって得られる。

【００４９】また、前記粒子もしくは粒子の凝集体２と
して、ダイヤモンド構造を部分的に備えたカーボン粒子
を用いても同様の効果を得ることができる。

【００５０】またこの場合にも、水素終端にすることに
より、同様に本発明の効果を大きくすることができる。

【００５１】導電層１は電子放出部３を構成する粒子も
しくは粒子の凝集体２に電子を供給する電極として作用
するものであり、通常の金属をはじめとする導電物の薄
膜・厚膜、１層構造・多層構造などは問わない。

【００５２】ただ、導電層１から粒子もしくは粒子の凝
集体２への電子の注入の際の障壁を考慮して、導電層１
としては低仕事関数材料を用いた方が好ましい。

【００５３】また、構造上許容されるのであれば、基板
１０１と導電層１とを兼ねた構成も可能である。

【００５４】（第２の実施例）図２は本発明の電子放出
素子の第２の実施例における断面図を示すものである。

【００５５】基板１０１上に導電層１が形成されている
が、その導電層１の表面は粗面化されており、粒子もし
くは粒子の凝集体２は導電層１表面の凹凸にならって付
着し電子放出部３を形成している。

【００５６】電子放出部３に対応した箇所に開口部があ
る引き出し電極４が電子放出部３と所定の間隔を隔てて
設けられている。

【００５７】図２の構成は一般的にトライオード構成と
呼ばれるもので、引き出し電極４に電圧を印加し、電子
放出部３表面に電界を集中させ電子を引き出し、開口部
を通過させ、前方に取り出すものであり、図１のダイオ
ード方式に比べ電子放出素子としての構成は若干複雑に
はなるが、電子を取り出すための印加電圧は低くて済
む。

【００５８】図２の構成は図１の構成と同様、電子放出
部３を構成する粒子もしくはその凝集体２は表面が粗面
化された導電層１上に形成されているため、平坦な導電
層上に形成した場合に比べ電界集中が高くなり、その結
果、引き出し電極４には低い電圧を印加するだけで電子
を取り出すことが可能となる。

【００５９】また、電子放出部３を構成する粒子もしく
は粒子の凝集体２は互いに接触することなく独立してい
るため、各々が電子放出の起点となり得、結果、電子放
出部３からの電子放出電流は粒子もしくは粒子の凝集体
２各々の複数箇所からの電子放出の集積となり、大電流
となると同時に時間的・空間的な均一性も得ることが可
能となる。

【００６０】また、粒子もしくは粒子の凝集体２に対し
ての具体的な実施例およびその際の効果に関しては図１
と同様である。

【００６１】（第３の実施例）図３は本発明の電子放出
素子の第３の実施例における断面図を示すものである。

【００６２】基板１０１上に導電層１が形成されている
が、その導電層１は多孔質であり、その表面には凹凸が
存在する。

【００６３】粒子もしくは粒子の凝集体はその導電層１
表面の凹凸にならって付着し電子放出部３を形成してい
る。

【００６４】この構成は一般にダイオ−ド構成と呼ばれ
るものであり、この構成に於ける動作およびその特徴は
前の図１でのそれと同様である。

【００６５】（第４の実施例）図４は本発明の電子放出
素子の第４の実施例における断面図を示すものである。

【００６６】基板１１上に導電層１が形成されている
が、その導電層１は多孔質であり、その表面には凹凸が
存在する。

【００６７】粒子もしくは粒子の凝集体はその導電層１
表面の凹凸にならって付着し電子放出部２を形成してい
る。

【００６８】この構成は一般にトライオード構成と呼ば
れるものであり、この構成に於ける動作およびその特徴
は前の図２でのそれと同様である。

【００６９】（第１の実施例「電子放出素子の製造方
法」）図５（ａ），（ｂ）は本発明の電子放出素子の製
造方法の第１の実施例を説明するための工程の簡略図で
ある。

【００７０】具体的には、本発明の電子放出素子の第１
の実施例の構成の製造方法である。１は導電層であり、
その表面を粗面化させて形成し（図５（ａ））、その上
に少なくとも１個の粒子もしくは粒子の凝集体２からな
る電子放出部３を形成する（図５（ｂ））。

【００７１】ここで、導電層１の表面を粗面化した状態
で形成する方法としては、例えば、以下の方法が挙げら
れる。

【００７２】まず第１の方法は、導電層１の形成方法と
して「溶射」を用いることである。溶射によれば、その
成膜表面は必然的に荒れてしまうため、その表面の荒れ
を利用するものである。

【００７３】荒れの程度はその成膜条件で制御可能であ
る。また溶射は真空プロセスが不必要で大気圧下で成膜
できるという特徴を持ち、導電層１の形成コスト低減に
もなる。

【００７４】導電層１表面粗面化の第２の方法は、何ら
かの方法で形成した導電層１をブラストすることにより
表面を粗面化する方法である。

【００７５】この方法によると、鋭利な突起形状を有す
る導電層表面が得られる。導電層１表面粗面化の第３の
方法は、何らかの方法で形成した導電層１を化学的にエ
ッチングすることにより表面を粗面化する方法である。

【００７６】この際、湿式エッチングの場合、突起の凹
凸をより大きく得るために、エッチング液を噴霧状に吹
き付ける等のエッチング方法を採用することが望まし
い。

【００７７】導電層１表面の粗面化の第４の方法は、基
板１０１を粗面化し、そこに導電層１を形成することに
より、導電層１の形成面に凹凸を与える方法である。

【００７８】基板１０１を粗面化する方法は、上述の導
電層１を粗面化する方法の一つであった、ブラスト法、
エッチング法等が挙げられる。

【００７９】また、粒子もしくは粒子の凝集体２を導電
層１上に形成する方法としては、例えば以下の方法が挙
げられる。

【００８０】一つは、粒子もしくは粒子の凝集体２を分
散させた溶液を導電層１上に、例えばスピンコート等の
方法で塗布する方法である。

【００８１】また別の方法として、粒子もしくは粒子の
凝集体２を分散させた溶液中に導電層１を形成した部材
を浸して設置し、溶液に超音波振動を印加することによ
り溶液中の粒子を導電層に付着させる方法である。

【００８２】第３の方法としては、電気泳動法により、
粒子を付着させる方法である。これらの方法によれば、
粒子もしくは粒子の凝集体２を互いが接触せずに独立し
た状態で導電層１上に分布・形成させることが可能とな
る。

【００８３】以上の製造方法によれば、少なくとも１個
の粒子もしくは粒子の凝集体２が粗面化された導電層１
上に形成された電子放出部３を有する電子放出素子が得
られ、この構成により電子放出部３への電界集中が効率
的になることにより低電圧印加で電子の取り出しが可能
な電子放出素子の製造が可能となる。

【００８４】また、この製造方法によれば、粒子もしく
は粒子の凝集体２は互いに接触せずに独立した状態で導
電層１上に塗布されるため、粒子もしくは粒子の凝集体
２の個々が電子放出源となり、電子放出部３から取り出
される電子は、粒子もしくは粒子の凝集体２個々からの
電子の集積となる。従って大電流の取り出しが可能な電
子放出素子の製造が可能となる。

【００８５】（第２の実施例「電子放出素子の製造方
法」）図６（ａ）〜（ｃ）は本発明の電子放出素子の製
造方法の第２の実施例を説明するための工程の簡略図で
ある。

【００８６】具体的には、本発明の電子放出素子の第２
の実施例の構成の製造方法である。１は導電層であり、
その表面を粗面化させて形成し（図６（ａ））、その上
に少なくとも１個の粒子もしくは粒子の凝集体２からな
る電子放出部３を形成する（図６（ｂ））。

【００８７】そして電子放出部３に対応した箇所に開口
部がある引き出し電極４を前記電子放出部３と所定の間
隔を隔てて設ける（図６（ｃ））。

【００８８】ここで、導電層１の表面を粗面化した状態
で形成する方法としては、前の図５での構成と同様の方
法が挙げられる。

【００８９】また、粒子もしくは粒子の凝集体２を導電
層１状に形成する方法としても、前の図５での構成と同
様の方法が挙げられる。

【００９０】また、図６（ａ）〜（ｃ）において、少な
くとも１個の粒子もしくは粒子の凝集体２からなる電子
放出部３を形成する工程（図６（ｂ））と、電子放出部
３に対応した箇所に開口部がある引き出し電極４を電子
放出部３と所定の間隔を隔てて設ける工程（図６
（ｃ））とが逆であっても、引き出し電極４への粒子も
しくは粒子の凝集体２の付着を防いでやれば、いっこう
に構わない。

【００９１】（第３の実施例「電子放出素子の製造方
法」）図７（ａ）〜（ｂ）は本発明の電子放出素子の製
造方法の第３の実施例を説明するための工程の簡略図で
ある。

【００９２】具体的には、本発明の電子放出素子の第３
の実施例の構成の製造方法である。１は導電層であり、
導電層１は多孔質になっており（図７（ａ））、その上
に少なくとも１個の粒子もしくは粒子の凝集体１からな
る電子放出部３を形成する（図７（ｂ））。

【００９３】ここで導電層１を多孔質に形成する方法と
しては、例えば、「溶射」による方法が挙げられる。

【００９４】溶射によればその膜は必然的に気孔を含ん
だ多孔質になる。また溶射は真空プロセスが不必要で大
気圧下で成膜できるという特徴を持ち、導電層１の形成
コスト低減にも繋がる。

【００９５】また、粒子もしくは粒子の凝集体２を導電
層１状に形成する方法としては、前の図５での構成と同
様の方法が挙げられる。

【００９６】（第４の実施例「電子放出素子の製造方
法」）図８（ａ）〜（ｃ）は本発明の電子放出素子の製
造方法の第４の実施例を説明するための工程の簡略図で
ある。

【００９７】具体的には、本発明の電子放出素子の第４
の実施例の構成の製造方法である。１は導電層であり、
導電層１は多孔質になっており（図８（ａ））、その上
に少なくとも１個の粒子もしくは粒子の凝集体１からな
る電子放出部３を形成する（図８（ｂ））。

【００９８】そして電子放出部３に対応した箇所に開口
部がある引き出し電極４を電子放出部３と所定の間隔を
隔てて設ける（図８（ｃ））。

【００９９】ここで、導電層１を多孔質に形成する方法
としては、前の図７での説明と同様の方法が挙げられ
る。

【０１００】また、粒子もしくは粒子の凝集体２を導電
層１状に形成する方法としては、前の（図５）での構成
と同様の方法が挙げられる。

【０１０１】また、図８（ａ）〜（ｃ）において、少な
くとも１個の粒子もしくは粒子の凝集体２からなる電子
放出部３を形成する工程（図８（ｂ））と、電子放出部
３に対応した箇所に開口部がある引き出し電極４を前記
電子放出部３と所定の間隔を隔てて設ける工程（図８
（ｃ））とが逆であっても、引き出し電極４への粒子も
しくは粒子の凝集体２の付着を防いでやれば、いっこう
に構わないのも同様である。

【０１０２】図９は本発明の平板型画像表示装置の１実
施例である。本発明の電子放出素子１１が、外囲器１２
の一部を兼ねた基板１２ａ上に形成されている。

【０１０３】１３は画像形成部であり、電子放出素子１
１からの電子に対し加速・偏向・変調等の駆動・制御を
行う電子駆動電極１３ａと、外囲器１２の一部１２ｂの
内面に塗布された蛍光体１３ｂとからなり、前記駆動さ
れた電子により蛍光体１３ｂを発光させ画像を表示す
る。

【０１０４】ここで、電子放出素子１１としては、本発
明の電子放出素子を用いているため、低電圧で且つ大電
流の取り出しが可能であり、従って、低電圧駆動且つ高
輝度な平板型画像表示装置が実現できる。

【０１０５】図１０（ａ）〜（ｄ）は本発明の平板型画
像表示装置の製造方法の１実施例である。例えば、外囲
器１２の一部を兼ねる基板１２ａに、本発明の電子放出
素子１１を形成する（図１０（ａ））。

【０１０６】次に画像形成部の一部である電子駆動電極
１３ａを配設し（図１０（ｂ））、内面に蛍光体１３ｂ
を塗布した外囲器の一部１２ｂを設置し（図１０
（ｃ））、内部を真空にして画像表示装置を製造する
（図１０（ｄ））。

【０１０７】この製造方法によれば、本発明の電子放出
素子を用いた平板型画像表示装置を製造することが可能
となり、従って、低電圧駆動且つ高輝度な平板型画像表
示装置の製造が可能となる。

【０１０８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、粗面化
されたもしくは多孔質な導電層上に粒子もしくは粒子の
凝集体が互いに接触せずに独立して塗布された構成であ
ることを特徴とし、低い電圧で高電流の取り出しが可能
となる電子放出素子およびその製造方法の提供が可能と
なる。

【０１０９】さらに、本発明により、前記電子放出素子
を用いた、低電圧駆動・高輝度な平板型画像表示装置お
よびその製造方法の提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子放出素子の第１の実施例における
断面図

【図２】本発明の電子放出素子の第２の実施例における
断面図

【図３】本発明の電子放出素子の第３の実施例における
断面図

【図４】本発明の電子放出素子の第４の実施例における
断面図

【図５】(ａ),(ｂ) 本発明の電子放出素子の製造方法の
第１の実施例を示す簡略工程図

【図６】(ａ)〜(ｃ)本発明の電子放出素子の製造方法の
第２の実施例を示す簡略工程図

【図７】(ａ),(ｂ) 本発明の電子放出素子の製造方法の
第３の実施例を示す簡略工程図

【図８】(ａ)〜(ｃ)本発明の電子放出素子の製造方法の
第４の実施例を示す簡略工程図

【図９】本発明の平板型画像表示装置の１実施例を示す
図

【図１０】(ａ)〜(ｄ)本発明の平板型画像表示装置の製
造方法の１実施例を示す簡略工程図

【符号の説明】

１ 導電層 ２ 粒子もしくは粒子の凝集体 ３ 電子放出部 ４ 引き出し電極 １３ 画像形成部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北畠 真 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 出口 正洋 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも、導電層と、前記導電層上に形
   成された粒子もしくは粒子の凝集体からなる電子放出部
   とを備えた電子放出素子であって、前記導電層の表面が
   粗面化されていることを特徴とする電子放出素子。
2. 【請求項２】少なくとも、導電層と、前記導電層上に形
   成された粒子もしくは粒子の凝集体からなる電子放出部
   と、前記電子放出部から電子を引き出すための引き出し
   電極とを備え、前記導電層部の表面が粗面化されている
   ことを特徴とする電子放出素子。
3. 【請求項３】少なくとも、導電層と、前記導電層上に形
   成された粒子もしくは粒子の凝集体からなる電子放出部
   とを備え、前記導電層が多孔質であることを特徴とする
   電子放出素子。
4. 【請求項４】少なくとも、導電層と、前記導電層上に形
   成された粒子もしくは粒子の凝集体からなる電子放出部
   と、前記電子放出部から電子を引き出すための引き出し
   電極とを備え、前記導電層が多孔質であることを特徴と
   する電子放出素子。
5. 【請求項５】前記粒子もしくは粒子の凝集体が互いには
   接触することなく独立していることを特徴とする請求項
   １〜４のいずれかに記載の電子放出素子。
6. 【請求項６】前記粒子もしくは粒子の凝集体がダイヤモ
   ンドであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに
   記載の電子放出素子。
7. 【請求項７】前記粒子もしくは粒子の凝集体が人工ダイ
   ヤモンドであることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
   かに記載の電子放出素子。
8. 【請求項８】前記粒子もしくは粒子の凝集体が気相合成
   法により合成されたダイヤモンドであることを特徴とす
   る請求項１〜４のいずれかに記載の電子放出素子。
9. 【請求項９】前記粒子もしくは粒子の凝集体がダイヤモ
   ンド構造を部分的に備えたカーボン粒子であることを特
   徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電子放出素
   子。
10. 【請求項１０】前記ダイヤモンドの最表面の炭素原子
    が、水素原子と結合した終端構造を有することを特徴と
    する請求項６〜８のいずれかに記載の電子放出素子。
11. 【請求項１１】前記カーボン粒子の最表面の炭素原子が
    水素原子と結合した終端構造を有することを特徴とする
    請求項９記載の電子放出素子。
12. 【請求項１２】前記ダイヤモンド粒子の表面に不純物が
    存在することを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記
    載の電子放出素子。
13. 【請求項１３】前記カーボン粒子の表面に不純物が存在
    することを特徴とする請求項９記載の電子放出素子。
14. 【請求項１４】前記不純物をイオン注入により形成した
    ことを特徴とする請求項１２または１３記載の電子放出
    素子。
15. 【請求項１５】前記導電層の表面粗度が、前記導電層と
    前記導電層に対向する電極との間隔の０．１％以上であ
    ることを特徴とする請求項１または３記載の電子放出素
    子。
16. 【請求項１６】前記導電層の表面粗度が、前記導電層と
    前記引き出し電極との間隔の０．１％以上であることを
    特徴とする請求項２または４記載の電子放出素子。
17. 【請求項１７】前記導電層を低仕事関数材料としたこと
    を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電子放出
    素子。
18. 【請求項１８】少なくとも、導電層をその表面を粗面化
    して形成する工程と、前記導電層上に粒子もしくは粒子
    の凝集体からなる電子放出部を形成する工程とを含むこ
    とを特徴とした電子放出素子の製造方法。
19. 【請求項１９】少なくとも、導電層をその表面を粗面化
    して形成する工程と、前記導電層上に粒子もしくは粒子
    の凝集体からなる電子放出部を形成する工程と、前記電
    子放出部から電子を引き出すための引き出し電極を形成
    する工程とを含むことを特徴とした電子放出素子の製造
    方法。
20. 【請求項２０】少なくとも、多孔質な導電層を形成する
    工程と、前記導電層上に粒子もしくは粒子の凝集体から
    なる電子放出部を形成する工程とを含むことを特徴とし
    た電子放出素子の製造方法。
21. 【請求項２１】少なくとも、多孔質な導電層を形成する
    工程と、前記導電層上に粒子もしくは粒子の凝集体から
    なる電子放出部を形成する工程と、前記電子放出部から
    電子を引き出すための引き出し電極を形成する工程とを
    含むことを特徴とした電子放出素子の製造方法。
22. 【請求項２２】前記電子放出部を形成する工程が、粒子
    を分散させた溶液中に前記導電層が形成された部材を設
    置し前記溶液に超音波振動を印加する工程を含むことを
    特徴とする請求項１８〜２１のいずれかに記載の電子放
    出素子の製造方法。
23. 【請求項２３】前記電子放出部を形成する工程が、粒子
    を分散させた溶液を前記導電層に塗布する工程を含むこ
    とを特徴とする請求項１８〜２１のいずれかに記載の電
    子放出素子の製造方法。
24. 【請求項２４】前記電子放出部を形成する工程が、粒子
    を分散させた溶液を用いた電気泳動法による工程を含む
    ことを特徴とする請求項１８〜２１のいずれかに記載の
    電子放出素子の製造方法。
25. 【請求項２５】前記導電層の表面を粗面化して形成する
    工程が、導電層の形成を溶射法により行う工程を含むこ
    とを特徴とする請求項１８または１９記載の電子放出素
    子の製造方法。
26. 【請求項２６】前記導電層の表面を粗面化して形成する
    工程が、形成した導電層をブラストする工程を含むこと
    を特徴とする請求項１８または１９記載の電子放出素子
    の製造方法。
27. 【請求項２７】前記導電層の表面を粗面化して形成する
    工程が、形成した導電層を化学的にエッチングする工程
    を含むことを特徴とする請求項１８または１９記載の電
    子放出素子の製造方法。
28. 【請求項２８】前記導電層の表面を粗面化して形成する
    工程が、表面を粗面化した基板に導電層を形成する工程
    を含むことを特徴とする請求項１８または１９記載の電
    子放出素子の製造方法。
29. 【請求項２９】前記多孔質な導電層を形成する工程が、
    溶射法による工程を含むことを特徴とする請求項２１記
    載の電子放出素子の製造方法。
30. 【請求項３０】少なくとも、複数個の電子放出素子と、
    前記複数個の電子放出素子から放出された電子により画
    像を形成する画像形成部とを備えた画像表示装置であっ
    て、前記電子放出素子が請求項１〜４のいずれかに記載
    した電子放出素子であることを特徴とする画像表示装
    置。
31. 【請求項３１】前記複数個の電子放出素子が、導電層と
    引き出し電極とが互いに交差するようにストライプ状に
    形成された該交差部の前記導電層上に電子放出部が設け
    られている構造であることを特徴とする請求項２４記載
    の画像表示装置。
32. 【請求項３２】少なくとも、複数個の電子放出素子を製
    造・配設する工程と、前記電子放出素子から放出された
    電子により画像を形成する画像形成部を製造・配設する
    工程とを含む画像表示装置の製造方法であって、前記電
    子放出素子を製造・配設する工程が請求項１８〜２１の
    いずれかに記載した製造方法で製造されることを特徴と
    する画像表示装置の製造方法。