JPH01105445A

JPH01105445A - 電子放出素子およびその製造方法

Info

Publication number: JPH01105445A
Application number: JP63102486A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kaneko; 哲也金子; Ichiro Nomura; 一郎野村; Yoshikazu Sakano; 坂野　嘉和; Toshihiko Takeda; 俊彦武田; Hidetoshi Suzuki; 英俊鱸; Kojiro Yokono; 横野　幸次郎; Seishiro Yoshioka; 吉岡　征四郎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-07-15
Filing date: 1988-04-27
Publication date: 1989-04-21
Anticipated expiration: 2010-12-06
Also published as: JPH07114105B2

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］杏発明は、電子放出素子およびその製造方法に関するも
のである。

［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。

Ｅ目ｎ５ｏｎ）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　
フィシ４−／ス（Ｒａｄｉｏ　Ｅｎｇ、　Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ。

Ｐｈｙｓ、　）第１０４　、１２９０〜１２ｆｌｌＥｔ
頁、　１９６５年〕。

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５ｎ０２（Ｓｂ）薄膜を用いたもの、Ａ
ｕ＠ｌｉＪによるもの［ジー、ディトマー“スイン　ン
リド　フィルムス”（Ｇ、Ｉ］ｉｔｔｍｅｒ　：　“Ｔ
ｈ１ｎＳｏｌｉｄ　Ｆ目ｒａｓ　”　）　、　９巻、３
１７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　
トランスパイ−デイ−コンファレンス（Ｎ、　Ｈａｒｔ
ｗｅｌｌ　ａｎｄ　Ｃ，Ｇ、ＦｏｎＳｔａｄ：　”ＩＥ
ＥＥＴｒａｎｓ、　ＥＤ　Ｃｏｎｆ、　”　）５１９頁
、　（１９７５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、　（１
９８３年）］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８
図に示す。同第８図において、１５およびＩＢは電気的
接続を得る為の電極、１７は電子放出材料で形成される
薄膜、１８は基板、１８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
１５と電極１６の間に電圧を印加する事により、薄膜１
７に通電し、これにより発生するジュール熱で薄膜１７
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１９を形成することにより
電子放出機能を得ている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記の様な従来の通電加熱処理によるフ
ォーミングには下記の様な問題があった。

■　通電加熱の際、基板と薄膜の熱膨張係数の違いから
、薄膜が剥離する場合がある。このため、加熱温度の上
限や、基板材料、薄膜材料の選択の組み合わせに制限が
ある。

■　通電加熱の際、基板も局所的に加熱されるため、致
命的な割れを生ずる場合がある。

■　通電加熱による膜の変化、例えば、局所的な破壊、
変形もしくは変質等の程度が同一基板内に形成される複
数の素子間にばらつきがちで、また、変化の生じる場所
も一定しない傾向がある。

このため、電子放出素子として機能させた時、電流量や
効率、電子の放出場所、放出される電子ビームの形状な
どが素子毎にばらついていた。

■　フォーミングが完了するまでには、比較的大電力を
必要とする。このため、同一基板上に多数の素子を形成
し、同時にフォーミングを行なう場合、大容量の電源を
必要とする。

■　通電加熱から冷却に至るまでの従来のフォーミング
工程は、比較的長い時間を必要とする。

このため、多数の素子をフォーミングするためには多大
の時間を必要とする。

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。

本発明は、上記の様な従来例の欠点を除去するためにな
されたものであり、前記の如き従来のフォーミングと呼
ばれる処理を施すことなく、フォーミング処理により得
られる電子放出素子と同等以上の品質を有し、特性のバ
ラツキの少ない新規な構造を有する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ものである。

本発明に係わる電子放出素子から電子が放出されるメカ
ニズムについては、従来例のフォーミングによる電子放
出素子とほぼ似ていると考えられる。即ち、従来のフォ
ーミングによる素子では、フォーミングによって膜の一
部が高抵抗化し、この部分では膜内にｌＪＬ以下の狭い
亀裂ができ、更に、亀裂の間に小さな島状構造を有する
膜となっている。フォーミングによる素子では、この亀
裂の形状、巾、及び島の形、大きさがフォーミングの条
件を一定にしても複雑に変化し、一定にすることは極め
て困難であった。

本発明は、先ず、第１にフォーミングという手段によら
ないで上記、亀裂の形状、及び巾を一定に制御して、且
つ容易に製造する手段を提供し、且つその製法によって
製造した特性のそろった電子放出素子を提供するもので
ある。

第２に、上記亀裂の中の島状構造に相当するものの構造
及び大きさを一定にする手段を提供し、且つ、それによ
って特性のそろった電子放出素子を提供するものである
。

［課題を解決するための手段］即ち、本発明の第一の発明は、対向する一対の電極間に
絶縁層を挟持してなる積層体において、電極の対向部に
形成された絶縁層の側端面に電極から絶縁された電子放
出体を配設してなり、電極間に電圧を印加することによ
り電子放出体から電子を放出することを特徴とする電子
放出素子である。

また、第二の発明は、基板上に設けられた第１の電極の
上に、絶縁層、電子放出体および絶縁層を順次積層した
後、パターニングして第１の電極の一部を露出し、次い
で第２の電極で被覆して積層体を形成した後、該積層体
の第１の電極上に絶縁層が重層されている部分を第２の
電極面からエツチングし、第１の電極の一部を露出し、
第１の電極と第２の電極の対向部に形成された絶縁層の
側端面に電極から絶縁された電子放出体を配設せしめる
ことを特徴とする電子放出素子の製造方法である。

次に第三の発明は、電極支持体の段差部上、下端に重な
り部を持たない一対の電極の各端部が位置し、該電極が
該段差部をはさんで対向して電極間隔を有しており、該
電極間隔部の段差部側端面に電子放出体を配置してなり
、電極間に電圧を印加することにより電子放出体から電
子放出することを特徴とする電子放出素子である。

さらに第４の発明は、電極支持体上の段差部上下へ該段
差部を完全に覆わずに、電極材を堆積し該段差部をはさ
んで対向して電極間隔を有する一対の電極を形成するこ
とを特徴とする電子放出素子の製造方法である。

更に第５の発明は基板上に段差形成材から成る段差部を
形成し、該段差部上下に重なり部をもたない電極を設け
た電子放出素子の製造方法である。

また更に第６の発明は、基板自体の表面を加工すること
によって段差部を形成し、該段差部上下に電極を設けた
ことを特徴とする電子放出素子の製造方法である。

また更に第７の発明は、電極の構成を、多層構成にする
ことによって、より安定で寿命が長く、且つ、効率の良
い電子放出素子を得ることである。

以下、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の電子放出素子の第１の実施態様を示す
模式図である。同図において、１および２は電気的接続
を得るための電極、３は電子放出体、４は基板、５は絶
縁層である。

第１図において、本発明の電子放出素子は、端部が対向
する一対の電極１．２間に絶縁層５を挟持してなる積層
体において、電極１．２の互に対向する対向部に形成さ
れた絶縁層５の側端面に電極から絶縁された電子放出体
３を配設してなり、電極１．２間に電圧を印加すること
により電子放出体３から電子を放出するものである。

次に、本発明による素子の動作について説明する。

第１図に於て、絶縁層５の厚さが数Ａ〜数ル、例えばＩ
ＯＡ〜１０ルであり、且つ電子放出体３がＡｕ、　Ａｇ
、　Ｃｕ、　Ｐｔ、　Ｐｂ等の金属材料もしくはそれら
の合金、もしくは５ｎ０２　、　Ｉｎ２Ｏ３，ＰｂＯ等
の酸化物、もしくは前記金属材料、合金、酸化物の混合
物等である場合、電極ｌと２の間に、数Ｖ〜数１００ｖ
の電圧を印加すると、電子放出体３の付近から電子が放
出される。

電子が放出される印加電圧には閾値があり、この閾値は
絶縁層５の厚さ、即ち絶縁層５の端面での電極ｌと２の
間の距離、及び電子放出体３及び電極１及び２の材料に
依存する。

次に、本発明に係わる電子放出素子の製造方法の概略を
第１図に基づいて説明する。

即ち、第１図に於て、基板４の上に電極ｌを蒸着して、
所望の形状、例えばストライプ状等にパターニングした
後、絶縁層５を蒸着もしくは塗布等の手段で、厚さＩＯ
Ａ〜１０ＪＬ、好ましくは１０〜２０００Ａの範囲で形
成する。絶縁層の厚さは、絶縁層５の材質によって決定
される絶縁耐圧と、電極１と２の間に印加する電圧の電
子放出が開始する閾値電圧によって決定される。通常、
閾値電圧をｌθ〜２０Ｖにするためには、この膜厚は１
ル以下でなければならない。絶縁層５を形成し、た後、
電極２を通常の蒸着法、印刷法、塗布法、その他の方法
で形成してから、電極ｌのパターンに沿わせて、電極２
と絶縁層５を同一パターンで一部電極ｌと重なるように
パターニングする。（第１図参照）尚、この時、この重なり部分が大きくなると、重なり部
分の面積に比例して電気容量が大きくなり、電極２を駆
動する時の消費電力が大きくなるので、出来るだけ小さ
い方が好ましく、重なり巾は、通常数１０ｐ以下が望ま
しい。次に、島状構造である電子放出体３は、後述の実
施例に示す様に種々の方法で形成することができる。

以上の説明から、容易に理解される様に、本発明による
電子放出素子では、まず、従来例の狭い亀裂に相当する
ものが、絶縁層５の膜厚で決定される。

この膜厚は、蒸着法、塗布法、その他によって数Ａから
数延の範囲まで制御できるために電極間隔を非常に狭く
しても安定な構造を有するものであり、大面積で容易に
制御して均一に形成できる。

この狭電極間隔により電子放出材に与える電界強度を増
大させることができ、駆動電圧を減少させた電子放出素
子の作製が可能となる。

第５図は本発明の電子放出素子の第２の実施態様を示す
模式図である。同図において１０および１１は電気的接
続を得るための電極、３は電子放出体、４は基板、１２
は段差形成層、１３は電極間隔である。この電子放出素
子は、端部が対向し、かつ、重なりを持たない一対の電
極１０．１１の間隔部の側端面に、電子放出体３を配置
してなり、電極１０、１１間に電圧を印加することによ
り電子放出体３から電子を放出するものである。

第５図において、電極間隔１３の大きさが数Ａ〜数終■
、例えばＩＯＡ〜１０ＩＬｍであり、且つ電子放出体３
がＡｕ、　Ａｇ、　Ｃｕ、　Ｐｔ、　Ｐｂ等、の金属材
料もしくはそれらの合金、もしくは５ｎ０２　、１１１
２０３　、　ＰｂＯ等の酸化物、もしくは前記金属材料
、合金、酸化物の混合物等である場合、電極１０と１１
の間に、数Ｖ〜数１００ｖの電圧を印加すると、電子放
出体３の付近から電子が放出される。

電子が放出される印加電圧には閾値があり、この閾値は
電極間隔１３の大きさ、即ち段差形成材１２の端面での
電極１０と１１の間の距離、及び電子放出体３及び電極
１０及び１１の材料に依存する。

次に、本発明に係わる電子放出素子の製造方法の概略を
第５図に基づいて説明する。

基板４の上に段差形成層１２を成膜し、パターニングに
より段差部を形成する。その後電極１０．１１を同時に
成膜し、段差部の電極によるステップカバーがされない
ようにし、電極間隔１３を形成する。したがって、電極
間隔１３は段差形成材の膜厚で設定された段差部へ成膜
する電極膜厚によって決定される。この電極の成膜は通
常真空成膜法等が用いられ高精度な膜厚制御が可能であ
る。従って、電極間隔１３は数１０ＯＡの狭間隔が容易
に精度良く得ることができる。

また、電極間隔部１３を形成する段差部は段差形成材５
を用いずに、基板４自体をパターンエッチすることによ
って得ることができる。この段差部上に電極１０．１１
を成膜し、電子放出素子を得る方法もある。

次に、島状構造である電子放出体３は、後述の実施例に
示す様に種々の方法で形成することができる。

かかる本発明によれば、対向する一対の電極が相互に重
なり部を持たない構造とすることにより、電極膜なり部
の電気容量増大による駆動消費電力の増加や駆動電気信
号の遅延及び絶縁層の絶縁耐圧やピンホールの影響のな
い電子放出素子構造を提供することができる。

さらに電極を絶縁層に挟持させることがなく、電極支持
体の段差部を利用して対向する電極間隔を得るために、
例えば電極支持体基板自体をエツチングし段差部を設け
れば、絶縁層を形成せずに電子放出素子を得ることがで
き、製造工程を簡易化することができる。

尚、本発明に係わる電子放出素子から電子が放出される
メカニズムについては定説はないが、はぼ以下の如くで
あろうと考えられている。

即ち、狭い絶縁層間に電圧がかかることによる電界放出
や、電子放出体から放出された電子が、島状構造の膜や
電極によって回折されたり、散乱されたり、或いは衝突
による二次電子放出や、熱電子、ホッピング電子、オー
ジェ電子等が考えられている。

［実施例］次に、具体的な実施例について述べる。

実施例１第２図（ａ）、（ｂ）は本発明の電子放出素子の製造方
法の一例を示す工程図である。

第２図（ａ）、（ｂ）に於て、４はガラスやセラミック
等の基板、ｌは厚さ約１００　Ａ〜数ｐ、好ましくは２
００八〜２００ＯＡの電極であり、且つ基板４の上にス
トライプ状等、所望の位置、形状にパターニングしても
良い。電極ｌの材質は、Ａｕ、　Ａｇ、　Ｃｕ。

Ｎｏ、　Ｏｒ、旧、　Ａｉｌ、　Ｗ等や、それらの合金
もしくはカーボン等である。

５および６は絶縁層であり、５ｉ０２　、　ＭｇＯ，Ｔ
ｉＯ２。

Ｔａ２０６、　Ａｌ２Ｏ２等及びこれらの積層物、もし
くはこれらの混合物でも良い。絶縁層５および６の厚さ
は数１０Ａ〜数ルで良く、蒸着法やコーティング法等で
形成する。あるいは、電極１が、ＡＲやＴａ等の金属で
ある時、絶縁層５はその電気分解による陽極酸化膜であ
っても良い。

電子放出体３は、例えば電子を電界放出し易い物質や、
二次電子放出し易い物質、或いは電子の衝撃によって電
子を放出しやすく、且つ耐熱性、耐腐蝕性に強い物質で
あれば良く、例えば、仕事関数が低く、耐熱性の高いＷ
　、　Ｔｉ、　Ａｕ、　Ａｇ、　Ｃｕ。

Ｃｒ、　Ａｊ）、　Ｐｔ等の金属や、ＳｎＯ２，Ｉｎ２
Ｏ３、Ｂａｄ、　ＭｇＯ等の酸化物、もしくはカーボン
或いは以上の混合物等であり、厚さは数Ａ〜数ルである
。形成方法は蒸着法やコーティング法、スパッタ蒸着法
、浸漬法等で行なう。

絶縁層６、電子放出体３．絶縁層６の各層を積層させた
後、ｌの電極パターンに沿わせて、第２図（ａ）に示す
如く、電極ｌの上に一部積層させてパターニングする。

次に、電極２を積層する。電極２は配線抵抗を低くする
ため、ＡＩ！、　Ｇｕ、　Ｎｉ。

Ｃｒ、　Ｎｏ、　Ａｕ、　Ａｇ等の金属もしくはこれら
の合金が好適である。膜厚は必要な配線抵抗を得るため
、必要に応じて、通常１０００Ａ〜数１０１Ｌとする。

形成方法は、蒸着法、コーティング法、浸漬法、印刷法
等で行なう。或いは、金属程の低抵抗が必要でなければ
、ｌ１１２０３　、５ｎ０２或いはこれらの混合物等、
いわゆる透明電極であっても良い。電極２を積層してか
ら、第２図（ｂ）に示す如く、電極１及び絶縁層６、電
子放出体３．絶縁層６のパターンに沿って、電極２を例
えば通常のホトリソ工程によってパターニングする。図
に示す如く、電極２ａと２ｂは電気的に分離され、この
時、電極２ｂと電極１の重なる面積は、できるだけ小さ
くする。通常、重なりは数色以下にできる。電極２ｂの
配線容量は、この電極２ｂと電極１の重なる面積に比例
するから、重なる面積が大きくなると、電極駆動電力が
増大する。かくして、例えば絶縁層５及び６として、５
ｉ０２を厚さ１００ＯＡにスパッタ法で蒸着し、電子放
出体３としてＡｕを厚さ５００Ａに蒸着した時、電極２
ａ、　２ｂ間に電圧を２０Ｖ印加した場合、第２図（ｂ
）の電極２ａの紙面に垂直な方向の長さｌｌｌｌ１１当
り、０．３ｇＡの電子ビーム７の放出が得られた。

尚、電子放出体３については、通常、膜厚が数１００　
Ａ以下であれば、従来例のフォーミング膜の狭い亀裂間
の小さな島状構造と同様な島状構造を呈するが、膜厚が
厚くなって連続膜になっても、電極ｌおよび２ｂとは電
気的に絶縁され、島状構造と同様の作用をすると考えら
れる。

実施例２第３図は本発明の電子放出素子の他の例を示す模式図で
ある。同第３図において、１〜６までは第２図と同じも
のである。中間層８もしくは、電極１および中間層８は
、電子放出体３と同じものでも良い。中間層８の役目は
、電極２の電子またはイオンによるスパッタリング損傷
を防ぐ効果もしくは、電子がより放出し易い効果をもた
らす。

中間層８として、例えば、Ｗ　、　ＬａＢ６．　Ｔｉｅ
、　ＴａＣ等の高融点物質を用いれば、スパッタリング
損傷は小さく、５ｎ０２．　ＩｎｚＯ３，ＢａＯ等の仕
事関数の低い物質を用いれば、電子放出効率は向上する
。

また、この両者の積層体もしくは、混合体を用いても良
い。また、絶縁層６、電子放出体３．絶縁層６の積層体
を、例えば絶縁層６、電子放出体３、絶縁層６、電子放
出体３．絶縁層６、電子放出体３の様に、多層の積層体
にしても良い。

実施例３第４図は本発明の電子放出素子のさらに他の例を示す模
式図である。同第４図は、第３図における絶縁層６、電
子放出体３．絶縁層６の積層体の代りに絶縁層５の単層
にして、且つ、電子放出体３と同様の物質を、電子放出
体９に示す様にコーティングする。電子放出体９として
、例えばＡｕ。

Ａｇ、　Ｃｕ、　Ｃｒ、　ＡＰ等の金属の超微粒子粉末
を薄くコーティングしても良いし、或いは前記電子放出
体３に記した様な物質を、薄くコーティングしても良い
。コーティング法としては、塗布法、各種蒸着法、浸漬
法等が利用できる。また、電子放出体９をコーティング
した時、電極１と２の間の電気抵抗が、電極の長さ１ｃ
Ｉ１１当り数１００Ω以上の高抵抗になる様に薄くして
おく。例えば、Ａｇ、　ｃｒのような金属や、５ｎ０２
．１１１２０３等のような酸化物では、厚さ１００ＯＡ
以下にする。

実施例４第６図（ａ）　、　（ｂ）は、本発明の第二の実施態様
の電子放出素子の製造方法の一例を示す工程図である。

第６図（ａ）、（ｂ）に於て、４はガラスやセラミック
ス等の基板、１０は厚さ約１００Ａ〜数μ層、好ましく
は５００Ａ−１μｍ程度の電極であり、且つ基板４の上
にストライプ状等、所望の位置、形状にパターニングし
ても良い。電極１０．１１の材質はＡｕ、　Ａｇ、　Ｃ
ｕ、　Ｎｏ、　Ｃｒ、　Ｔａ、旧、　ＡＲ，Ｗ等やそれ
らの合金もしくはカーボン等であるがこの限りでない。

１２および１４は絶縁層から成る段差形成材である絶縁
層材としては５ｉ０２．　ＭｇＯ，ＴｉＯ２，Ｔａ２０
５゜Ａｊ）２０３，５ｉ３）Ｌａ等及びこれらの積層物
、もしくはこれらの混合物等であるがこの限りではない
。これらの絶縁層は真空堆積法や液体コーティング焼成
法、印刷法等によって得ることができる。

電子放出体３は、実施例１と同様にして得ることができ
る。

例えば段差形成材１２を５ｉＯ２１５００Ａ、電子放出
体３をＰｄ　２５０Ａ、段差形成材１４を５ｉ０２５０
０Ａで各層を真空堆積法により得、その後第６図（ａ）
に示す如く、段差を有する形状にエツチングしパターニ
ングする。次に電極１０．１１を堆積する。電極は真空
堆積法によるものが好ましく、第６図（ｂ）に示す如く
、段差形成材１２．１４及び電子放出体３で形成された
段差部上に旧を１００ＯＡ堆積する。この場合段差形成
材１２の段差高さよりも電極膜厚を薄く、すなわちステ
ップカバーを不良とすれば一般に電極１０は電子放出体
３と接触することがなく、かつ、段差形成材１４を薄く
すれば電極間隔１３を狭くすることができる。

以上の工程で得られた電子放出素子を真空中に設置し、
図面上方に引き出し電極（図示せず）でＩＫＶの電圧を
与え、電極１０．１１間に直流電圧を１２Ｖ程度印加す
ると、電子放出体３より電子が放出された。

実施例５電子放出体３を形成する手法として、実施例４以外に段
差部の電極間隔内に島状微粒子を固定させる方法がある
。これを良く説明する図として第５図、第７図がある。

第５図は、電極間隔を作るための段差部を、段差形成材
１２によって得るものであり、第７図は段差部を基板４
自体をエツチングして段差部を得る手法である。製造方
法について以下に述べる。

第５図では、まずガラス基板４の上に、段差形成材１２
を５ｉＯｚ　２０００　Ａ堆積させた。これを段差を有
する形状にエツチングしパターニングした。次に電極１
０．１１を所望の形状にマスク蒸着して、旧を１００Ｏ
Ａ堆積させた。この時、段差部分での蒸着層のステップ
カバーが一般に不良となり電極間隔１３が１００ＯＡ程
度で形成された。ここへ電子放出体３として微粒子を固
定させた。微粒子は例えば以下の方法によって得られる
。すなわち、電子放出体３となる材料として粒径数１０
０　ＡのＰｄ等の金属微粒子やＰｄ等の有機金属材料の
有機溶剤の溶液を調製する。これをスピンナー法により
塗布し、１５０〜４００℃程度の温度で焼成すると、微
粒子が電極間隔部に固定される。この素子を実施例５の
ように駆動すると電子放出を得ることができた。

また第７図の様に段差形成材を用いない方法もある。基
板４に例えばガラス材を用い、この基板表面自体をフッ
酸系エツチング液で例えば２０００Ａ深さまで部分的に
エツチングを行ない所望の段差パターン形状を得る。そ
の後は第５図の実施例と同様に電極１０．１１と電子放
出体３を形成することによって電子放出素子を作製する
ことができる。

第７図の手法は第５図の様に段差形成材を成膜堆積しな
いために作製方法が容易となる。

［発明の効果］以上述べた如く、本発明に係わる電子放出素子およびそ
の製造方法によれば、従来例の様なフォーミング処理を
施すことなく、電子放出体を有する電極間隔を非常に狭
くしても安定な構造を有する電子放出素子を形成できる
。

従って、本発明による電子放出素子では、フォーミング
処理に伴う従来の不都合な点は全くなく、特性のバラツ
キの少ない素子を多数個容易に製造できるようになり、
産業上極めて有用である。

また、本発明により得られた電子放出素子は、平面状に
配列し、電圧を印加して放出された電子を加速して蛍光
体を刺激して発光させる、平面型表示装置に利用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電子放出素子の第１の実施態様を示す
模式図、第２図（ａ）、（ｂ）は実施例１の電子放出素
子の製造方法を示す工程図、第３図は実施例２の電子放
出素子を示す模式図、第４図は実施例３の電子放出素子
を示す模式図および第５図は本発明の電子放出素子の第
２の実施態様を示す概略断面図であり、第６図は実施例
４の電子放出素子の製造工程の説明図であり、第７図は
実施例５の電子放出素子を示す概略断面図であり、第８
図は従来の電子放出素子を示す図である。１　、２　、１０．１１．１６、１８・・・電極３．９
・・・電子放出体　　４．１８・・・基板６、６・・・
絶縁層　　　　７・・・電子ビーム８・・・中間層　　
　　　　１２．１４・・・段差形成材１３・・・電極間
隔　　　　　１７・・・薄膜１９・・・電子放出部

Claims

【特許請求の範囲】

（１）対向する一対の電極間に絶縁層を挟持してなる積
層体において、電極の対向部に形成された絶縁層の側端
面に電極から絶縁された電子放出体を配設してなり、電
極間に電圧を印加することにより電子放出体から電子を
放出することを特徴とする電子放出素子。
（２）基板上に設けられた第１の電極の上に、絶縁層、
電子放出体および絶縁層を順次積層した後、パターニン
グして第１の電極の一部を露出し、次いで第２の電極で
被覆して積層体を形成した後、該積層体の第１の電極上
に絶縁層が重層されている部分を第２の電極面からエッ
チングし、第１の電極の一部を露出し、第１の電極と第
２の電極の対向部に形成された絶縁層の側端面に電極か
ら絶縁された電子放出体を配設せしめることを特徴とす
る請求項１記載の電子放出素子の製造方法。
（３）電極支持体上の段差部上、下端に重なり部を持た
ない一対の電極の各端部が位置し該電極が該段差部をは
さんで対向して電極間隔を有しており、該電極間隔部の
段差部側端面に電子放出体を配置してなり、電極間に電
圧を印加することにより電子放出体から電子放出するこ
とを特徴とする電子放出素子。
（４）電極支持体上の段差部上下へ該段差部を完全に覆
わずに、電極材を堆積し該段差部をはさんで対向して電
極間隔を有する一対の電極を形成することを特徴とする
請求項３記載の電子放出素子の製造方法。
（５）基板上に段差形成材から成る段差部を形成し、該
段差部上下に電極を設けたことを特徴とする請求項３記
載の電子放出素子の製造方法。
（６）基板自体の表面を加工することによって段差部を
形成し、該段差部上下に電極を設けたことを特徴とする
請求項２記載の電子放出素子の製造方法。
（７）対向する一対の電極の片側若しくは両方の電極の
構成が多層構成から成る請求項１記載の電子放出素子。
（８）前記多層のうち、少なくとも一層が電子または、
イオンによるスパッタリング損傷を受けにくい物質から
できている請求項７記載の電子放出素子。
（９）前記物質がＷ、ＬａＢ＿６、ＴｉＣ又はＴａＣの
高融点物質である請求項８記載の電子放出素子。
（１０）前記多層のうち、少なくとも一層が仕事関数の
低い物質である請求項７記載の電子放出素子。
（１１）前記物質がＳｎＯ＿２、Ｉｎ＿２Ｏ＿３、Ｂａ
Ｏ、Ｃｓ、ＣｓＯである請求項１０記載の電子放出素子
。
（１２）前記多層のうち少なくとも一層が電気伝導度の
高い物質である請求項７記載の電子放出素子。
（１３）前記物質が、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、
Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ及びそれらの合金である請求項１２記載
の電子放出素子。