電子放出素子とその製造方法、及び画像表示装置
【課題】カーボンを主体とする電子放出部形成膜に均一に且つ低電力で間隙を形成することで、優れた電子放出特性を有する電子放出素子を均一に且つ低い製造コストで提供する。
【解決手段】基板１上に、一対の電極３ａ，３ｂと、該電極間に挟持された電子放出部形成膜４とを有する電極部２を形成し、該電極間に通電処理を施すことにより、上記電子放出部形成膜４に間隙５を形成した電子放出素子であって、該電子放出部形成膜４が、カーボン中に第１の金属微粒子を分散させた第１の薄膜４ａと、該第１の金属よりも低融点である、或いは、１０００℃における蒸気圧が１．３３×１０-3Ｐａ以上である該第２の金属を含む第２の薄膜４ｂとの積層膜とする。
【解決手段】基板１上に、一対の電極３ａ，３ｂと、該電極間に挟持された電子放出部形成膜４とを有する電極部２を形成し、該電極間に通電処理を施すことにより、上記電子放出部形成膜４に間隙５を形成した電子放出素子であって、該電子放出部形成膜４が、カーボン中に第１の金属微粒子を分散させた第１の薄膜４ａと、該第１の金属よりも低融点である、或いは、１０００℃における蒸気圧が１．３３×１０-3Ｐａ以上である該第２の金属を含む第２の薄膜４ｂとの積層膜とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディスプレイに用いられる表面伝導型の電子放出素子と、その製造方法に関し、さらには、該電子放出素子を用いてなる画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表面伝導型電子放出素子は、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ある。典型的な構成としては、基板上に一対の電極と、該電極間を連絡する電子放出部形成膜とを形成し、通電フォーミングと呼ばれる通電処理によって、該電子放出部形成膜に間隙を形成したものである。当該構成で一対の電極間に電圧を印加すると、該間隙から電子が放出される。
【０００３】
上記電子放出部形成膜の製造方法としては、従来よりスパッタ法や蒸着法、有機金属含有溶液をスピンナー塗布してパターニングし、熱分解する方法、インクジェット法によって、基板上に有機金属含有溶液の液滴を付与し、加熱する方法などが提案されている。
【０００４】
中でもスパッタ法は、液晶表示装置やプラズマディスプレイなどの大画面ディスプレイへの実用化が進んでおり、大面積化技術として成熟してきており、均一な膜を安定に得ることが容易になってきている。
【０００５】
また、電子放出部形成膜としては、Ａｕ薄膜やＩｎ2Ｏ3／ＳｎＯ2薄膜、カーボン薄膜やＰｄ膜が挙げられ、特許文献１には金属または金属化合物とカーボンとの混合膜が挙げられている。特にカーボンを主体とする膜は、その耐熱性の高さから、駆動安定性等の優れた電子放出特性が得られることが期待される。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−４９１１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
カーボンを主体とする電子放出部形成膜は、優れた電子放出特性が期待されているものの、これまで実用化することができなかった。その理由は、その優れた耐熱性にある。上述の如く、表面伝導型電子放出素子においては、電子放出を行う前に電子放出部形成膜に予め通電フォーミングと呼ばれる通電処理によって電子放出部となる間隙を形成するのが一般的である。通電フォーミングは、薄膜に通電することで、薄膜内に高い電流密度が発生し、そのジュール熱により薄膜内に間隙が形成される現象である。
【０００８】
しかしながら、カーボン薄膜はその耐熱性の高さゆえ、通電しても薄膜内に間隙が形成されにくく、間隙を形成できても多くの電力を要したり、多くの電力を使用する結果膜がめくれあがったり間隙の幅が不均一になるなどの問題を生じることがあった。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決し、カーボンを主体とする電子放出部形成膜に均一に且つ低電力で間隙を形成することで、優れた電子放出特性を有する電子放出素子を均一に且つ低い製造コストで提供することを目的とする。さらには、該電子放出素子を用いて画像品質に優れた画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１は、基板上に、一対の電極と該電極間に挟持された電子放出部形成膜とを有する電極部を形成し、該電極間に通電処理を施すことにより、上記電子放出部形成膜に間隙を形成した電子放出素子であって、
該電子放出部形成膜が、カーボン中に第１の金属が微粒子形態で分散した第１の薄膜と、該第１の金属より低融点の第２の金属を含む第２の薄膜との積層膜であり、シート抵抗値が１．８×１０5Ω／□以下であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第２は、基板上に、一対の電極と該電極間に挟持された電子放出部形成膜とを有する電極部を形成し、該電極間に通電処理を施すことにより、上記電子放出部形成膜に間隙を形成する電子放出素子の製造方法であって、
上記電子放出部形成膜が、カーボン中に第１の金属が微粒子形態で分散した第１の薄膜と、該第１の金属より低融点の第２の金属を含む第２の薄膜との積層膜であり、シート抵抗値が１．８×１０5Ω／□以下であることを特徴とする。
【００１２】
上記本発明の第１及び第２においては、下記の構成を好ましい態様として含む。
前記第１の金属が、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈよりなる群から選ばれる一種又は二種以上である。
前記第２の金属が、Ｇｅ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕよりなる群から選ばれる一種又は二種以上である。
【００１３】
また本発明の第２においては、
前記電子放出部形成膜をスパッタ法により成膜すること、
を好ましい態様として含む。
【００１４】
本発明の第３は、基板上に、一対の電極と該電極間に挟持された電子放出部形成膜とを有する電極部を形成し、該電極間に通電処理を施すことにより、上記電子放出部形成膜に間隙を形成した電子放出素子であって、
該電子放出部形成膜が、カーボン中に第１の金属が微粒子形態で分散した第１の薄膜と、１０００℃における蒸気圧が１．３３×１０-3Ｐａ以上である該第２の金属を含む第２の薄膜との積層膜であり、シート抵抗値が１．８×１０5Ω／□以下であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第４は、基板上に、一対の電極と該電極間に挟持された電子放出部形成膜とを有する電極部を形成し、該電極間に通電処理を施すことにより、上記電子放出部形成膜に間隙を形成する電子放出素子の製造方法であって、
上記電子放出部形成膜が、カーボン中に第１の金属が微粒子形態で分散した第１の薄膜と、１０００℃における蒸気圧が１．３３×１０-3Ｐａ以上である第２の金属を含む第２の薄膜との積層膜であり、シート抵抗値が１．８×１０5Ω／□以下であることを特徴とする。
【００１６】
上記本発明の第３及び第４においては、下記の構成を好ましい態様として含む。
前記第１の金属が、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈよりなる群から選ばれる一種又は二種以上である。
前記第２の金属が、Ｇｅ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｉｎよりなる群から選ばれる一種又は二種以上である。
【００１７】
また本発明の第４においては、
前記電子放出部形成膜をスパッタ法により成膜すること、
を好ましい態様として含む。
【００１８】
本発明の第５は、上記本発明の第１或いは第３の電子放出素子を複数個と、該電子放出素子に電圧を印加するための複数の配線とを備えた電子源と、該電子源の電子放出素子から放出された電子の照射によって発光する発光部材を備えた対向基板とを有することを特徴とする画像表示装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、耐熱性の高いカーボンを主体とする膜を用いながら、電子放出部形成膜に低電力で間隙を形成することができ、電気特性のばらつきが少なく、優れた電子放出特性を有する電子放出素子を低コストで提供することができる。よって、該電子放出素子を用いて、高画質表示の画像表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明者等は、カーボン膜中に第１の金属を微粒子として分散させた第１の薄膜上に、第２の金属を含む第２の薄膜を積層することで、当該積層膜に均一にかつ低電力で間隙を形成することができることを見出した。
【００２１】
本発明の第１の形態は、上記第２の金属が第１の金属よりも低融点である構成であり、第２の形態は、上記第２の金属が、１０００℃における蒸気圧が１．３３×１０-3Ｐａ以上である構成である。
【００２２】
カーボンを主体とする電子放出部形成膜に通電フォーミングを施した際、該膜はジュール熱によって加熱され、最終的に膜構成物質の分解・昇華により間隙が形成される。この際、
（１）電子放出部形成膜の低抵抗化
（２）ジュール熱による金属微粒子の凝集・移動
（３）カーボン中に生成したボイドの連結
などが相互に進行しつつ間隙を形成すると推定される。
【００２３】
また、電子放出部形成膜に形成される間隙の近傍における金属微粒子の残存量が少ないほど、駆動安定性の優れた電子放出素子となる。
【００２４】
本発明において、第１の形態は上記（２）の作用を向上させることができる。また、第２の形態は最終的な膜構成物質の分解・昇華を向上させて、間隙の近傍における金属微粒子の残存量を減らすことができる。
【００２５】
本発明において、電子放出部形成膜を構成する第１の薄膜に含有される第１の金属には、以下の作用が求められる。
（１）カーボンマトリックス中で微粒子形態を形成して通電フォーミング時の間隙形成をアシストすること。
（２）その含有率の増減で電子放出部形成膜の抵抗を調整することが可能なこと。
（３）スパッタ時に粗大粒子などの異物を形成しにくいこと。
（４）通電処理時にカーボンの結合性を調整できること。
【００２６】
本発明に係る第１の薄膜中の金属微粒子の直径は、好ましくは１ｎｍ乃至５ｎｍである。
【００２７】
また、第１の薄膜中に微粒子形態で分散される第１の金属としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈよりなる群から選択される一種又は２種以上が好ましく、より好ましくは、ＮｉまたはＣｏまたはＰｄ、またはこれらを併用することである。
【００２８】
本発明の第１の形態において、第２の薄膜を構成する第２の金属としては、第１の金属よりも低融点の金属であり、好ましくは、Ｇｅ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕよりなる群から選択される一種又は二種以上である。より好ましくは、ＧｅまたはＡｌ、またはこれらを併用することである。
【００２９】
また、本発明の第２の形態において、第２の薄膜を構成する第２の金属としては、１０００℃における蒸気圧が１．３３×１０-3Ｐａ以上であるが、好ましくは、Ｇｅ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｉｎよりなる群から選択される一種又は二種以上である。より好ましくは、ＧｅまたはＡｌ、またはこれらを併用することである。
【００３０】
尚、本発明において、第２の薄膜は上記作用を得るための部材であるため、少なくとも第１の薄膜上に形成されていればよいが、第１の薄膜以外の領域にも延長して帯電防止膜として用いることも可能である。
【００３１】
また、電子放出部形成膜の製造方法としては、上述したように有機金属含有溶液をスピンナー或いはインクジェット法によって基板上に付与し、加熱する方法、蒸着法などを用いることができる。しかしながら、本発明においては、スパッタ法により電子放出部形成膜を製造することが好ましい。
【００３２】
以下に図面を参照して、本発明の電子放出素子の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３３】
図１は、本発明の電子放出素子の好ましい実施形態を模式的に示したものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図中、１は基板、２は電極部、３ａと３ｂは電極、４は電子放出部形成膜であり、第１の薄膜４ａと第２の薄膜４ｂとの積層膜である。５は電子放出部形成膜４に形成された間隙である。
【００３４】
本発明の電子放出素子は、基板１上に一対の電極３ａ，３ｂと、該電極３ａと３ｂとに挟持された電子放出部形成膜４を有し、該電子放出部形成膜４には、電子放出部である間隙５が形成されている。
【００３５】
基板１としては、例えば石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、ＳｉＯ2を表面に形成したガラス基板及びアルミナ等のセラミックス基板等が挙げられる。必要な場合には上記基板を十分にクリーニングした後、シランカップリング剤を用いて基板表面を疎水化処理する。
【００３６】
電極３ａ，３ｂの材料としては、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＰｂＯ、Ｓｂ2Ｏ3等の酸化物が挙げられる。また、ＨｆＢ2、ＺｒＢ2、ＬａＢ6、ＣｅＢ6、ＹＢ4、ＧｄＢ4等の硼化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体、カーボン等が挙げられる。
【００３７】
電極対３ａ，３ｂの間隔Ｌは、数百Å乃至数百μｍである。また、電極対間に印加する電圧は低い方が望ましく、再現良く作製することが要求されるため、好ましい間隔Ｌは数百Å乃至数μｍである。
【００３８】
電子放出部形成膜４については、上記したようにカーボン中に第１の金属が微粒子形態で分散した第１の薄膜４ａと、第２の金属を少なくとも構成成分とする第２の薄膜４ｂとの積層膜とする。第１の薄膜４ａにおいて、第１の金属の含有量は１乃至２０ａｔｏｍ％が好ましい。また、第１の薄膜４ａの膜厚としては、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることが好ましいが、これは第１の薄膜４ａの膜厚が５ｎｍ未満であるとその抵抗値がバラツキやすくなり、得られる電子放出素子の特性もバラツキやすくなるためである。
【００３９】
また、第２の薄膜４ｂの膜厚としては２ｎｍ以上１０ｎｍ以下が好ましい。
【００４０】
さらに、電子放出部形成膜４としては第１の薄膜４ａ及び第２の薄膜４ｂを合わせた全体でシート抵抗値Ｒｓが１．８×１０5Ω／□以下となるように構成する。好ましくはＲｓが１．０×１０5Ω／□以上１．８×１０5Ω／□以下の値である。第１の薄膜４ａについては、１．０×１０5Ω／□以上１．８×１０5Ω／□以下が好ましく、第２の薄膜４ｂについては５×１０9Ω／□以上１×１０11Ω／□以下がそれぞれ好ましい。特に、第２の薄膜４ｂを帯電防止膜として用いる場合には、第２の薄膜４ｂのＲｓは５×１０9Ω／□以上５×１０10Ω／□以下が好ましい。尚、Ｒｓは、幅がｗで長さがｌの薄膜の長さ方向に測定した抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ／ｗ）と置いたときに表される値である。
【００４１】
電子放出部形成膜４の形成においては、ＲＦスパッタ法、ＤＣスパッタ法、蒸着法以外に塗布方法、回転塗布方法、ディップ方法、インクジェット法なども可能であるが、本発明においては、スパッタ法特にＲＦスパッタ法を用いることが好ましい。
【００４２】
また、有機化合物を含む溶液を塗布する方法などを用いた場合は、有機化合物膜を無機カーボンに変化させる必要がある。これに用いる手段に特に制限は無いが、真空環境下で加熱する手法が好ましい。加熱温度は２５０℃以上５５０℃以下、好ましくは３５０℃以上５５０℃以下とするのが好ましい。
【００４３】
次に、以上のようにして作製した電子放出部形成膜４に電子放出部となる間隙５を形成する通電フォーミングと呼ばれる通電処理を施す。
【００４４】
通電フォーミングは、所定の真空度のもとで電極部２の電極３ａ，３ｂ間に不図示の電源より通電することにより、電子放出部形成膜４に、構造の変化した間隙（亀裂）５を形成する処理である。
【００４５】
通電フォーミングにおいて電極３ａ，３ｂ間に印加する電圧波形の例を図２に示す。電圧波形は、特にパルス波形が好ましい。これにはパルス波高値を定電圧としたパルスを連続的に印加する図２（ａ）に示した手法と、パルス波高値を増加させながらパルスを印加する図２（ｂ）に示した手法がある。
【００４６】
先ず、パルス波高値を定電圧とした場合について図２（ａ）で説明する。図２（ａ）におけるＴ１及びＴ２は電圧波形のパルス幅とパルス間隔である。通常、Ｔ１は１μ秒乃至１０ｍ秒、Ｔ２は１０μ秒乃至１００ｍ秒の範囲で設定される。三角波の波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）は、電子放出素子の形態に応じて適宜選択される。このような条件のもと、例えば、数秒から数十分間電圧を印加する。パルス波形は、三角波に限定されるものではなく、矩形波等の所望の波形を採用することができる。
【００４７】
次に、パルス波高値を増加させながら電圧パルスを印加する場合について図２（ｂ）で説明する。図２（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は、図２（ａ）に示したのと同様とすることができる。三角波の波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）は、例えば０．１Ｖステップ程度ずつ、増加させることができる。
【００４８】
通電フォーミング処理の終了は、パルス電圧印加中の素子に流れる電流を測定して抵抗値を求めて、例えば１ＭΩ以上の抵抗を示した時に通電フォーミングを終了させることができる。
【００４９】
先に述べたように、この通電フォーミングにより形成した間隙５からの電子放出は、現状の条件ではまだ電子放出効率が非常に低いものである。よって、後述するように活性化と呼ばれる通電処理を施すのが好ましい。
【００５０】
この活性化処理は、炭素含有ガスを含む雰囲気下、適当な真空度のもとで、パルス電圧を電極３ａ，３ｂ間に繰り返し印加することによって炭素含有ガスに由来する炭素或いは炭素化合物を、前記間隙５近傍にカーボン膜として堆積させる処理である。
【００５１】
本工程において例えばカーボン源としてトルニトリルを用い、スローリークバルブを通して真空空間内に導入し、１．３×１０-4Ｐａ程度を維持する。導入するトルニトリルの圧力は、真空装置の形状や真空装置に使用している部材等によって若干影響されるが、１×１０-5Ｐａ乃至１×１０-2Ｐａ程度が好適である。
【００５２】
図３に、活性化処理で用いられる電圧印加の好ましい一例を示した。印加する最大電圧値は、１０乃至２０Ｖの範囲で適宜選択される。
【００５３】
図３（ａ）において、Ｔ１は電圧波形の正と負のパルス幅、Ｔ２はパルス間隔であり、電圧値は正負の絶対値が等しく設定されている。また、図３（ｂ）において、Ｔ１及びＴ１’はそれぞれ電圧波形の正と負のパルス幅、Ｔ２はパルス間隔であり、Ｔ１＞Ｔ１’、電圧値は正負の絶対値が等しく設定されている。
【００５４】
本処理においては、放出電流Ｉｅがほぼ飽和に達した時点で通電を停止し、スローリークバルブを閉め、活性化処理を終了する。
【００５５】
上記した工程を経て得られた電子放出素子に対して、好ましくは、安定化工程を行う。
【００５６】
この工程は、高い真空度（活性化処理を施した場合は該活性化処理における真空度より高い真空度）の雰囲気下で、電子放出素子や、その周辺の基板１の表面などから不要な有機物質を除去する工程である。上記真空度としては、有機物質の分圧が、１０-6Ｐａ以下であることが好ましく、さらには１０-8Ｐａ以下であることが特に好ましい。また、全圧としては、極力低くすることが好ましく、実用的には、１０-5Ｐａ以下であることが好ましく、さらには１０-6Ｐａ以下であることが特に好ましい。
【００５７】
以上の工程により図１に示したような電子放出素子を作製することができる。
【００５８】
上述のような素子構成と製造方法によって作製された電子放出素子の基本特性について図４、図５を用いて説明する。
【００５９】
図４は、前述した構成を有する電子放出素子の電子放出特性を測定するための測定評価装置の概略図である。図４において、１１は素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電源、１０は素子の電極部を流れる素子電流Ｉｆを測定するための電流計、１４は素子の電子放出部より放出される放出電流Ｉｅを捕捉するためのアノード電極である。また、１３はアノード電極１４に電圧を印加するための高圧電源、１２は素子の電子放出部より放出される放出電流Ｉｅを測定するための電流計である。
【００６０】
電子放出素子の電極３ａ，３ｂ間を流れる素子電流Ｉｆ、及びアノードへの放出電流Ｉｅの測定にあたっては、電極３ａ，３ｂに電源１１と電流計１０とを接続し、該電子放出素子の上方に電源１３と電流計１２とを接続したアノード電極１４を配置している。
【００６１】
また、本電子放出素子及びアノード電極１４は真空装置１５内に設置され、その真空装置には排気ポンプ１６及び真空計等の真空装置に必要な機器が具備されており、所望の真空下で本素子の測定評価を行えるようになっている。尚、アノード電極１４の電圧は１ｋＶ乃至１０ｋＶ、アノード電極１４と電子放出素子との距離Ｈは２ｍｍ乃至８ｍｍの範囲で測定した。
【００６２】
図４に示した測定評価装置により測定された放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの関係の典型的な例を図５に示す。尚、放出電流Ｉｅと素子電流Ｉｆは大きさが著しく異なるが、図５ではＩｆ、Ｉｅの変化の定性的な比較検討のために、リニアスケールで縦軸を任意単位で表記した。
【００６３】
本発明の電子放出素子は放出電流Ｉｅに対する三つの特徴を有する。
【００６４】
まず第一に、図５からも明らかなように、本素子はある電圧（しきい値電圧と呼ぶ、図５中のＶｔｈ）以上の素子電圧を印加すると急激に放出電流Ｉｅが増加し、一方しきい値電圧Ｖｔｈ以下では放出電流Ｉｅがほとんど検出されない。即ち、放出電流Ｉｅに対する明確なしきい値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子としての特性を示しているのが判る。
【００６５】
第二に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに依存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御できる。
【００６６】
第三に、アノード電極１４に捕捉される放出電荷は、素子電圧Ｖｆを印加する時間に依存する。即ち、アノード電極１４に捕捉される電荷量は、素子電圧Ｖｆを印加する時間により制御できる。
【００６７】
次に、本発明に係る電子源及び画像表示装置について説明する。
【００６８】
図６は、本発明の電子放出素子を複数個基板上に配置してなる電子源の一実施形態を示す模式図であり、図中２１は基板、２２はＸ方向配線（上配線）、２３はＹ方向配線（下配線）、２４は電子放出素子である。
【００６９】
本例の電子源は、基板２１上に、複数個の電子放出素子２４をマトリクス状に配線接続してなり、各電子放出素子の構成は図１と同様である。
【００７０】
係る電子源の製造においては、電極部２を形成する際、配線の少なくとも一部を同時に形成することもできる。例えば後述する図１５に示すような構成の電子源の場合には、各素子の電極３ｂとＹ方向配線２３とを同時に形成することができる。
【００７１】
上記のような単純マトリクス配置の電子源を用いた画像表示装置の一例について、図７を用いて説明する。図７は、本発明の画像表示装置の一例の表示パネルの構成を模式的に示す斜視図であり、一部を切り欠いた状態を示す。
【００７２】
図７において、３１は電子源基板２１を搭載した基板、３２はガラス基板３３の内面に電子放出素子から放出された電子の照射によって発光する発光部材としての蛍光膜３４とメタルバック３５等が形成されたフェースプレート（対向基板）である。また、３６は支持枠である。基板３１、支持枠３６及びフェースプレート３２をフリットガラスによって接着し、４００乃至５００℃で、１０分以上焼成することで、封着して、外囲器３７を構成する。
【００７３】
尚、フェースプレート３２と電子源基板２１との間に、スペーサーと呼ばれる不図示の支持体を設置することにより、大面積パネルの場合にも大気圧に対して十分な強度を持つ外囲器３７を構成することもできる。
【００７４】
図８はフェースプレート３２上に設ける蛍光膜３４の説明図である。蛍光膜３４は、モノクロームの場合は蛍光体４２のみから成るが、カラーの蛍光膜の場合は、蛍光体４２の配列によりブラックストライプ或いはブラックマトリクスなどと呼ばれる黒色導電体４１と蛍光体４２とで構成される。ブラックストライプ、ブラックマトリクスが設けられる目的は、カラー表示の場合必要となる三原色蛍光体の、各蛍光体４２間の塗り分け部を黒くすることで混色等を目立たなくすることとにある。また、蛍光膜４４における外光反射によるコントラストの低下を抑制することである。
【００７５】
また、蛍光膜３４の内面側には通常メタルバック３５が設けられる。メタルバック３５の目的は、蛍光体の発光のうち内面側への光をフェースプレート３２側へ鏡面反射することにより輝度を向上することである。また、電子ビーム加速電圧を印加するためのアノード電極として作用すること等である。メタルバック３５は、蛍光膜３４作製後、蛍光膜３４の内面側表面の平滑化処理（通常フィルミングと呼ばれる）を行い、その後Ａｌを真空蒸着等で堆積することで作製できる。
【００７６】
前述の封着を行う際、カラーの場合は各色蛍光体と電子放出素子とを対応させなくてはいけないため、上下基板の突き当て法などで十分な位置合わせを行う必要がある。
【００７７】
封着時の真空度は１０-5Ｐａ程度の真空度が要求される他、外囲器３７の封止後の真空度を維持するために、ゲッター処理を行う場合もある。これは、外囲器３７の封止を行う直前或いは封止後に、抵抗加熱或いは高周波加熱等の加熱法により、外囲器内の所定の位置（不図示）に配置されたゲッターを加熱し、蒸着膜を形成する処理である。ゲッターは通常Ｂａ等が主成分であり、該蒸着膜の吸着作用により、真空度を維持するものである。
【００７８】
前述した本発明の電子放出素子の基本的特性によれば、電子放出部からの放出電子は、しきい値電圧以上では対向する電極間に印加するパルス状電圧の波高値と幅によって制御され、その中間値によっても電流量が制御され、もって中間調表示が可能になる。
【００７９】
また多数の電子放出素子を配置した場合、各ラインの走査線信号によって選択ラインを決め、各情報信号ラインを通じて個々の素子に上記パルス状電圧を適宜印加すれば、任意の素子に適宜電圧を印加する事が可能となり、各素子をＯＮすることができる。
【００８０】
また中間調を有する入力信号に応じて電子放出素子を変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅変調方式が挙げられる。
【００８１】
以下に具体的な駆動装置について説明する。
【００８２】
単純マトリクス配置の電子源基板を用いて構成した表示パネルを利用した、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づいたテレビジョン表示用の画像表示装置の構成例を、図９に示す。
【００８３】
図９において、５１は図７に示したような画像表示パネル、５２は走査回路、５３は制御回路、５４はシフトレジスタ、５５はラインメモリ、５６は同期信号分離回路、５７は情報信号発生器、Ｖａは直流電圧源である。
【００８４】
電子源基板２１を用いた画像表示パネル５１のＸ方向配線には、走査線信号を印加するＸドライバーの走査回路５２が、Ｙ方向配線には情報信号が印加されるＹドライバーの情報信号発生器５７が接続されている。
【００８５】
電圧変調方式を実施するには、情報信号発生器５７として、一定の長さの電圧パルスを発生するが入力されるデータに応じて、適宜パルスの波高値を変調するような回路を用いる。また、パルス幅変調方式を実施するには、情報信号発生器５７としては、一定の波高値の電圧パルスを発生するが入力されるデータに応じて、適宜電圧パルスの幅を変調するような回路を用いる。
【００８６】
制御回路５３は、同期信号分離回路５６より送られる同期信号Ｔｓｙｎｃに基づいて、各部に対してＴｓｃａｎ，Ｔｓｆｔ及びＴｍｒｙの各制御信号を発生する。
【００８７】
同期信号分離回路５６は、外部から入力されるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から、同期信号成分と輝度信号成分とを分離するための回路である。この輝度信号成分は、同期信号に同期してシフトレジスタ５４に入力される。
【００８８】
シフトレジスタ５４は、時系列的にシリアルに入力される前記輝度信号を、画像の１ライン毎にシリアル／パラレル変換して、制御回路５３より送られるシフトクロックＴｓｆｔに基づいて動作する。シリアル／パラレル変換された画像１ライン分のデータ（電子放出素子ｎ素子分の駆動データに相当）は、ｎ個の並列信号として前記シフトレジスタ５４より出力される。
【００８９】
ラインメモリ５５は、画像１ライン分のデータを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であり、記憶された内容は、情報信号発生器５７に入力される。
【００９０】
情報信号発生器５７は、各々の輝度信号に応じて、電子放出素子の各々を適切に駆動する為の信号源であり、その出力信号はＹ方向配線を通じて表示パネル５１内に入り、走査回路５２によって選択中のＸ方向配線との交点にある各々の電子放出素子に印加される。
【００９１】
Ｘ方向配線を順次走査する事によって、パネル全面の電子放出素子を駆動する事が可能になる。
【００９２】
以上のように本発明による画像表示装置において、各電子放出素子にＸＹ方向配線を通じ、電圧を印加することにより電子放出させる。一方、直流電圧源Ｖａに接続された高圧端子Ｈｖを通じ、アノード電極であるメタルバック３５に高圧を印加し、発生した電子ビームを加速し、蛍光膜３４に衝突させることによって、画像を表示することができる。
【００９３】
ここで述べた画像表示装置の構成は、本発明の画像表示装置の一例であり、本発明の技術思想に基づいて種々の変形が可能である。入力信号についてはＮＴＳＣ方式を挙げたが、入力信号はこれに限られるものではなく、ＰＡＬ、ＨＤＴＶなどでも同じである。
【実施例】
【００９４】
（比較例１）
先ず、比較例の電子放出素子として図１に示す第２の薄膜４ｂを持たない電子放出素子を作製した。
【００９５】
基板１として、アルカリ成分が少ないＰＤ−２００（商品名、旭硝子（株）社製）の２．８ｍｍ厚ガラスを用い、更にこの上にナトリウムブロック層としてＳｉＯ2膜１００ｎｍを塗付焼成したものを用いた。
【００９６】
ガラス基板１上に、スパッタ法によってチタニウムＴｉを５ｎｍ、その上に白金Ｐｔを４０ｎｍ成膜した後、ホトレジストを塗布し、露光、現像、エッチングという一連のフォトリソグラフィー法によってパターニングし、電極３ａ，３ｂを形成した。
【００９７】
本例では素子電極の間隔Ｌ＝１０μｍ、幅Ｗ＝１０００μｍとした。
【００９８】
上記基板上に感光性樹脂（メタクリル酸−メチルメタクリル酸―エチルアクリレート−ｎ−ブチルアクリレート−アゾビスイソブチロニトリル重合体）をスピンコーターで全面に塗布し、ホットプレートにて１００℃で１０分間乾燥した。
【００９９】
次いで、フォトマスクを用いて電子放出部形成膜領域を覆い、該領域以外を、超高圧水銀ランプ（照度＝８ｍＷ／ｃｍ2）にて、キヤノン社製ＰＬＡ５０１ＦでＬ．Ｉ＝８．０で露光し、純水を用いてパドル法で６０秒間現像を行って樹脂パターンを得た。
【０１００】
樹脂パターンを形成した基板をデポアップ型のＲＦマグネトロンスパッタ装置のチャンバー内に投入し、ロータリーポンプ、次いでクライオポンプにて圧力が５×１０-5Ｐａ以下になるまで排気した。スパッタリングターゲットには、直径８インチのアモルファスカーボンターゲットを使用し、このターゲット上にパラジウム製のチップを設置することで成膜される膜の組成比を調整した。
【０１０１】
所定の圧力に到達後、チャンバー内に圧力が１．４Ｐａになるようにアルゴンガスを流入させ、３００ＷのＲＦ出力で８０分間スパッタリングした。
【０１０２】
次いでＲＦマグネトロンスパッタ装置から基板を取り出し、テトラメチルアンモニウムハイドライド水溶液（濃度２．３８質量％）を用いて、パドル法にて５分間処理してレジストを剥離し、第１の薄膜４ａの膜パターンを得た。
【０１０３】
本例では第１の薄膜４ａの幅Ｗ’＝１００μｍとした。
【０１０４】
こうしてできた基板を、真空チャンバー内に保持し、電極３ａ，３ｂをプローブと接続し、チャンバー外部より通電処理が可能な状態にした。次いで、チャンバー内部をターボ分子ポンプ及びスクロールポンプによって排気し、チャンバー内部の圧力が１×１０-6Ｐａ以下に達するまで排気を行った後、電極３ａ，３ｂ間に図２（ｂ）の三角波を矩形波に変更したパルス電圧を印加した。Ｔ１＝０．１ｍｓ、Ｔ２＝５０ｍｓとした。電圧は１Ｖから始め、５秒ごとに０．１Ｖずつ増加させ、５０Ｖまで印加した後、電圧印加を終了し、第１の薄膜４ａに間隙５を形成した。以上の工程で、電子放出部形成膜４として第１の薄膜４ａのみ有する電子放出素子を得た。
【０１０５】
得られた第１の薄膜を断面方向から透過型電子顕微鏡で観察した結果、カーボン膜中に金属微粒子が直径１〜５ｎｍの微粒子形態で存在していることが確認された。
【０１０６】
（実施例１）
比較例１において、第１の薄膜４ａを形成し、レジストを剥離した基板を、デポアップ型のＲＦマグネトロンスパッタ装置のチャンバー内に投入し、ロータリーポンプ、次いでクライオポンプにて圧力が５×１０-5Ｐａ以下になるまで排気した。スパッタリングターゲットには、直径８インチのＧｅターゲットを使用した。
【０１０７】
所定の圧力に到達後、チャンバー内全圧が１．５Ｐａ、アルゴンと窒素の流量比が１００：１２になるように流入させ、８００ＷのＲＦ出力で３０秒間スパッタリングし、基板全面に帯電防止膜を兼ねた第２の薄膜を形成した。
【０１０８】
こうしてできた基板を、真空チャンバー内に保持し、比較例１と同様にして電極３ａ、３ｂ間に矩形波のパルス電圧を印加して電子放出部形成膜４に間隙５を形成した。
【０１０９】
（比較例２）
実施例１におけるＧｅスパッタリング時間を１５秒に変更した以外は同様にして電子放出素子を作製した。
【０１１０】
（実施例２）
実施例１におけるＧｅスパッタリング時間を４０秒に変更した以外は同様にして電子放出素子を作製した。
【０１１１】
（実施例３）
実施例１におけるＧｅターゲットをＡｌターゲットに変更した以外は同様にして電子放出素子を作製した。
【０１１２】
各素子の電子放出部形成膜のシート抵抗をテスターにより求めた。また、各素子の第１の薄膜を断面方向から透過型電子顕微鏡で観察した結果、全てカーボン膜中に金属微粒子が直径１〜５ｎｍの微粒子形態で存在していることが確認された。さらに、電子放出部形成膜に形成された間隙を光学顕微鏡及び走査型電子顕微鏡により観察し、間隙部が均一に形成されているか、膜の剥がれ等の異常がないか確認した。
【０１１３】
以上で得られた結果を表１に示す。
【０１１４】
【表１】
【０１１５】
比較例１及び２では、フォーミング時に１．０×１０7Ω／□以上の抵抗に到達したが、光学顕微鏡及び走査型電子顕微鏡観察をしたところ、間隙近傍の膜がめくれあがっている箇所があり、不均一なフォーミング形態であった。これに対し実施例１、２及び３では、間隙近傍にめくれあがった箇所は見られず、１００μｍの素子の幅にわたってほぼ均一に間隙が形成されていた。
【０１１６】
（実施例４）
実施例１で得られた素子について、通電フォーミングに続いて、活性化処理を施した。通電フォーミング後、チャンバー内部にトルニトリル蒸気を分圧１．３×１０-4Ｐａで導入し、電極３ａ、３ｂ間にパルス電圧を印加し、３０分間活性化を行った。パルスは図３（ａ）に示す波形で、１８Ｖ、１ｍｓの矩形パルスと、−１８Ｖ、１ｍｓの矩形パルスとを交替で１００Ｈｚで印加した。活性化工程中の電子放出量及びその経時変動を観察した。
【０１１７】
（実施例５）
実施例２で得られた素子について、実施例４と同様の活性化処理を施し、活性化工程中の電子放出量及びその経時変動を観察した。
【０１１８】
（実施例６）
実施例４で得られた素子について、実施例４と同様の活性化処理を施し、活性化工程中の電子放出量及びその経時変動を観察した。
【０１１９】
（比較例３）
比較例１の素子について、通電フォーミング後の基板上に、実施例１の第２の薄膜形成工程と同様にしてＧｅを含有する第２の薄膜を形成し、さらに、実施例４と同様にして活性化処理を施し、活性化工程中の電子放出量及び電子放出量の経時変動を観察した。
【０１２０】
（比較例４）
比較例２で得られた素子について、実施例４と同様の活性化処理を施し、活性化工程中の電子放出量及びその経時変動を観察した。
【０１２１】
以上で得られた結果を表２に示す。
【０１２２】
【表２】
【０１２３】
比較例３及び４では、電子放出量が低く、活性化時の電子放出量の経時変動も大きかった。これに対し実施例４、５及び６では、電子放出量が２．０μＡ乃至２．２μＡへと向上し、活性化時の電子放出量の経時変動も少なかった。
【０１２４】
（実施例７）
実施例１の電子放出素子を複数個有する電子源を作製した。製造工程を図１０乃至図１５に沿って説明する。
【０１２５】
ガラス基板２１上にスパッタリング法及びリフトオフ法を用いて、厚み４０ｎｍのＰｔからなる電極３ａ，３ｂを形成した（図１０）。次にペースト材料（ノリタケ（株）製ＮＰ−４０３５Ｃ）を、スクリーン印刷の手法を用いて、基板上に印刷し、４５０℃の焼成を加えることで、厚み１０μｍのＹ方向配線２３を形成した（図１１）。Ｙ方向配線２３は電極３ｂと導通がある様にした。次にペースト材料（ノリタケ（株）製ＮＰ−７７１０）を、スクリーン印刷の手法を用いて、基板上に印刷し、５７０℃の焼成を加えることで、厚み２０μｍの絶縁膜６１を形成した（図１２）。次にペースト材料（ノリタケ（株）製ＮＰ−４０３５Ｃ）を、スクリーン印刷の手法を用いて、基板上に印刷し、４５０℃の焼成を加えることで、厚み１０μｍのＸ方向配線２２を形成した（図１３）。Ｘ方向配線２２は電極３ａと導通がある様にした。また、Ｘ方向配線２２とＹ方向配線２３とは、絶縁膜６１によって絶縁される様にした。
【０１２６】
この様にしてできた、電極３ａ，３ｂ及び配線２２，２３の形成された基板２１を洗浄した。その後、感光性樹脂（メタクリル酸−メチルメタクリル酸−エチルアクリレート−ｎ−ブチルアクロレート−アゾビスイソブチロニトリル重合体）をスリットコーターで全面に塗布し、１００℃で１０分間乾燥した。
【０１２７】
次いで、フォトマスクを用いて感光性樹脂の塗膜のパターンを形成する領域を露光し、純水シャワーによって６０秒間現像を行って樹脂パターンを得た。
【０１２８】
樹脂パターンを形成した基板２１をＲＦマグネトロンスパッタ装置に投入し、チャンバー内の圧力が５×１０-5Ｐａ以下になるまで排気した。スパッタリングターゲットには、アモルファスカーボン中に金属パラジウム粒子が分散されたコンポジットターゲットを使用した。
【０１２９】
所定の圧力に到達後、チャンバー内に圧力が１．４Ｐａになるようにアルゴンガスを流入させ膜厚が１１ｎｍとなるようにスパッタ時間及び投入電力を調整して成膜した。
【０１３０】
次いでＲＦマグネトロンスパッタ装置から基板２１を取り出し、テトラメチルアンモニウムハイドライド水溶液（濃度２．３８質量％）を用いて、５分間処理してレジストを剥離し、第１の薄膜４ａを形成した（図１４）。
【０１３１】
第１の薄膜４ａを形成した基板を、デポアップ型のＲＦマグネトロンスパッタ装置のチャンバー内に投入し、ロータリーポンプ、次いでクライオポンプにて圧力が５×１０-5Ｐａ以下になるまで排気した。スパッタリングターゲットには、Ｇｅターゲットを使用した。
【０１３２】
所定の圧力に到達後、チャンバー内全圧が１．５Ｐａ、アルゴンと窒素の流量比が１００：１２になるように流入させ、膜厚が６ｎｍとなるようにスパッタ時間及び投入電力を調整して基板全面に帯電防止膜を兼ねた第２の薄膜（不図示）を成膜した。
【０１３３】
こうしてできた基板２１を、真空チャンバー内に保持した。Ｘ方向配線２２とＹ方向配線２３とはチャンバー内でそれぞれプローブ群と接続され、チャンバー外部より通電処理及び抵抗測定が可能の状態にした。チャンバー内部の排気はターボ分子ポンプ及びスクロールポンプによって行い、チャンバー内部の圧力が１×１０-6Ｐａ以下に達するまで排気を行い、以下の通電フォーミング処理によって電子放出部形成膜４に微小なギャップ形成を行った。
【０１３４】
Ｘ方向配線毎に、図２（ｂ）の三角波を矩形波とし、Ｔ１＝０．１ｍｓ、Ｔ２＝５０ｍｓのパルス電圧を印加した。電圧は１Ｖから始め、５秒ごとに０．１Ｖずつ増加させ、３０Ｖまで印加した後、電圧印加を終了した。電圧を増加させる過程で、およそ２０乃至２５Ｖ程度印加した時点で、通電によるジュール熱の影響で電子放出部形成膜４に間隙が形成され、電圧印加終了時では全ラインの電子放出部形成膜４の抵抗値が１ＭΩ以上にまで上昇した。こうして、電子放出部形成膜４の中央部に間隙５を形成した。
【０１３５】
続いてチャンバー内部にトルニトリル蒸気を分圧１．３×１０-4Ｐａで導入し、Ｘ方向配線２２及びＹ方向配線２３の間にパルス電圧を印加し、３０分間活性化を行った。パルスは図３（ａ）に示す波形で、１８Ｖ、１ｍｓの矩形パルスと、−１８Ｖ、１ｍｓの矩形パルスとを交替で１００Ｈｚで印加した。活性化工程中の素子電流の増大の様子を観察したところ、全導電性膜にわたって均一な電流の増大が見られた。
【０１３６】
以上により基板上で個々の電子放出素子の電子放出効率にむらのない電子源基板が形成できた。
【０１３７】
さらにこの電子源基板を用いて、図７に示す様な画像表示装置を製作した。上記電子源基板２１をガラス材からなるリアプレート３１、支持枠３６、フェースプレート３６の中に収め、各部材を接着した。接着にはフリットガラスを用い、４５０℃に加熱して接着した。フェースプレート３６の内側には、メタルバック３５と、蛍光体３４が形成してあり、メタルバック３５に接続された高圧端子Ｈｖが画像表示装置外部に引き出される構造とした。さらに不図示の排気管を通し、真空ポンプを使って内部の空気を排気した。排気管をガスバーナーで溶着させ、画像表示装置を完成させた。この画像表示装置のメタルバック３５には、高圧端子Ｈｖを通して４ｋＶの電位を与え、Ｘ方向配線２２及びＹ方向配線２３に画像信号を入力することで、画像表示を行った。
【０１３８】
表示画面全面にわたって、むらのない均一な表示が得られていることが、観察された。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】本発明の電子放出素子の好ましい実施形態を模式的に示した図である。
【図２】本発明に係る通電フォーミングに用いられる電圧波形の例を示す図である。
【図３】本発明に係る活性化処理で用いられる電圧波形の例を示す図である。
【図４】本発明の電子放出素子の特性を測定するための測定評価装置の概略図である。
【図５】本発明の電子放出素子の特性を示す図である。
【図６】本発明の電子放出素子を用いてなる電子源の構成例を示す図である。
【図７】本発明の画像表示装置の表示パネルの構成例を示す図である。
【図８】本発明の画像表示装置に用いられる蛍光膜の構成例を示す図である。
【図９】本発明の画像表示装置をテレビジョン表示用に用いた恒例を示す図である。
【図１０】本発明の実施例の電子源の製造工程を示す図である。
【図１１】本発明の実施例の電子源の製造工程を示す図である。
【図１２】本発明の実施例の電子源の製造工程を示す図である。
【図１３】本発明の実施例の電子源の製造工程を示す図である。
【図１４】本発明の実施例の電子源の製造工程を示す図である。
【図１５】本発明の実施例の電子源の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
【０１４０】
１ 基板
２ 電極部
３ａ，３ｂ 電極
４ 電子放出部形成膜
４ａ 第１の薄膜
４ｂ 第２の薄膜
５ 間隙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディスプレイに用いられる表面伝導型の電子放出素子と、その製造方法に関し、さらには、該電子放出素子を用いてなる画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表面伝導型電子放出素子は、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ある。典型的な構成としては、基板上に一対の電極と、該電極間を連絡する電子放出部形成膜とを形成し、通電フォーミングと呼ばれる通電処理によって、該電子放出部形成膜に間隙を形成したものである。当該構成で一対の電極間に電圧を印加すると、該間隙から電子が放出される。
【０００３】
上記電子放出部形成膜の製造方法としては、従来よりスパッタ法や蒸着法、有機金属含有溶液をスピンナー塗布してパターニングし、熱分解する方法、インクジェット法によって、基板上に有機金属含有溶液の液滴を付与し、加熱する方法などが提案されている。
【０００４】
中でもスパッタ法は、液晶表示装置やプラズマディスプレイなどの大画面ディスプレイへの実用化が進んでおり、大面積化技術として成熟してきており、均一な膜を安定に得ることが容易になってきている。
【０００５】
また、電子放出部形成膜としては、Ａｕ薄膜やＩｎ2Ｏ3／ＳｎＯ2薄膜、カーボン薄膜やＰｄ膜が挙げられ、特許文献１には金属または金属化合物とカーボンとの混合膜が挙げられている。特にカーボンを主体とする膜は、その耐熱性の高さから、駆動安定性等の優れた電子放出特性が得られることが期待される。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−４９１１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
カーボンを主体とする電子放出部形成膜は、優れた電子放出特性が期待されているものの、これまで実用化することができなかった。その理由は、その優れた耐熱性にある。上述の如く、表面伝導型電子放出素子においては、電子放出を行う前に電子放出部形成膜に予め通電フォーミングと呼ばれる通電処理によって電子放出部となる間隙を形成するのが一般的である。通電フォーミングは、薄膜に通電することで、薄膜内に高い電流密度が発生し、そのジュール熱により薄膜内に間隙が形成される現象である。
【０００８】
しかしながら、カーボン薄膜はその耐熱性の高さゆえ、通電しても薄膜内に間隙が形成されにくく、間隙を形成できても多くの電力を要したり、多くの電力を使用する結果膜がめくれあがったり間隙の幅が不均一になるなどの問題を生じることがあった。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決し、カーボンを主体とする電子放出部形成膜に均一に且つ低電力で間隙を形成することで、優れた電子放出特性を有する電子放出素子を均一に且つ低い製造コストで提供することを目的とする。さらには、該電子放出素子を用いて画像品質に優れた画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１は、基板上に、一対の電極と該電極間に挟持された電子放出部形成膜とを有する電極部を形成し、該電極間に通電処理を施すことにより、上記電子放出部形成膜に間隙を形成した電子放出素子であって、
該電子放出部形成膜が、カーボン中に第１の金属が微粒子形態で分散した第１の薄膜と、該第１の金属より低融点の第２の金属を含む第２の薄膜との積層膜であり、シート抵抗値が１．８×１０5Ω／□以下であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第２は、基板上に、一対の電極と該電極間に挟持された電子放出部形成膜とを有する電極部を形成し、該電極間に通電処理を施すことにより、上記電子放出部形成膜に間隙を形成する電子放出素子の製造方法であって、
上記電子放出部形成膜が、カーボン中に第１の金属が微粒子形態で分散した第１の薄膜と、該第１の金属より低融点の第２の金属を含む第２の薄膜との積層膜であり、シート抵抗値が１．８×１０5Ω／□以下であることを特徴とする。
【００１２】
上記本発明の第１及び第２においては、下記の構成を好ましい態様として含む。
前記第１の金属が、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈよりなる群から選ばれる一種又は二種以上である。
前記第２の金属が、Ｇｅ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕよりなる群から選ばれる一種又は二種以上である。
【００１３】
また本発明の第２においては、
前記電子放出部形成膜をスパッタ法により成膜すること、
を好ましい態様として含む。
【００１４】
本発明の第３は、基板上に、一対の電極と該電極間に挟持された電子放出部形成膜とを有する電極部を形成し、該電極間に通電処理を施すことにより、上記電子放出部形成膜に間隙を形成した電子放出素子であって、
該電子放出部形成膜が、カーボン中に第１の金属が微粒子形態で分散した第１の薄膜と、１０００℃における蒸気圧が１．３３×１０-3Ｐａ以上である該第２の金属を含む第２の薄膜との積層膜であり、シート抵抗値が１．８×１０5Ω／□以下であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第４は、基板上に、一対の電極と該電極間に挟持された電子放出部形成膜とを有する電極部を形成し、該電極間に通電処理を施すことにより、上記電子放出部形成膜に間隙を形成する電子放出素子の製造方法であって、
上記電子放出部形成膜が、カーボン中に第１の金属が微粒子形態で分散した第１の薄膜と、１０００℃における蒸気圧が１．３３×１０-3Ｐａ以上である第２の金属を含む第２の薄膜との積層膜であり、シート抵抗値が１．８×１０5Ω／□以下であることを特徴とする。
【００１６】
上記本発明の第３及び第４においては、下記の構成を好ましい態様として含む。
前記第１の金属が、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈよりなる群から選ばれる一種又は二種以上である。
前記第２の金属が、Ｇｅ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｉｎよりなる群から選ばれる一種又は二種以上である。
【００１７】
また本発明の第４においては、
前記電子放出部形成膜をスパッタ法により成膜すること、
を好ましい態様として含む。
【００１８】
本発明の第５は、上記本発明の第１或いは第３の電子放出素子を複数個と、該電子放出素子に電圧を印加するための複数の配線とを備えた電子源と、該電子源の電子放出素子から放出された電子の照射によって発光する発光部材を備えた対向基板とを有することを特徴とする画像表示装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、耐熱性の高いカーボンを主体とする膜を用いながら、電子放出部形成膜に低電力で間隙を形成することができ、電気特性のばらつきが少なく、優れた電子放出特性を有する電子放出素子を低コストで提供することができる。よって、該電子放出素子を用いて、高画質表示の画像表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明者等は、カーボン膜中に第１の金属を微粒子として分散させた第１の薄膜上に、第２の金属を含む第２の薄膜を積層することで、当該積層膜に均一にかつ低電力で間隙を形成することができることを見出した。
【００２１】
本発明の第１の形態は、上記第２の金属が第１の金属よりも低融点である構成であり、第２の形態は、上記第２の金属が、１０００℃における蒸気圧が１．３３×１０-3Ｐａ以上である構成である。
【００２２】
カーボンを主体とする電子放出部形成膜に通電フォーミングを施した際、該膜はジュール熱によって加熱され、最終的に膜構成物質の分解・昇華により間隙が形成される。この際、
（１）電子放出部形成膜の低抵抗化
（２）ジュール熱による金属微粒子の凝集・移動
（３）カーボン中に生成したボイドの連結
などが相互に進行しつつ間隙を形成すると推定される。
【００２３】
また、電子放出部形成膜に形成される間隙の近傍における金属微粒子の残存量が少ないほど、駆動安定性の優れた電子放出素子となる。
【００２４】
本発明において、第１の形態は上記（２）の作用を向上させることができる。また、第２の形態は最終的な膜構成物質の分解・昇華を向上させて、間隙の近傍における金属微粒子の残存量を減らすことができる。
【００２５】
本発明において、電子放出部形成膜を構成する第１の薄膜に含有される第１の金属には、以下の作用が求められる。
（１）カーボンマトリックス中で微粒子形態を形成して通電フォーミング時の間隙形成をアシストすること。
（２）その含有率の増減で電子放出部形成膜の抵抗を調整することが可能なこと。
（３）スパッタ時に粗大粒子などの異物を形成しにくいこと。
（４）通電処理時にカーボンの結合性を調整できること。
【００２６】
本発明に係る第１の薄膜中の金属微粒子の直径は、好ましくは１ｎｍ乃至５ｎｍである。
【００２７】
また、第１の薄膜中に微粒子形態で分散される第１の金属としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈよりなる群から選択される一種又は２種以上が好ましく、より好ましくは、ＮｉまたはＣｏまたはＰｄ、またはこれらを併用することである。
【００２８】
本発明の第１の形態において、第２の薄膜を構成する第２の金属としては、第１の金属よりも低融点の金属であり、好ましくは、Ｇｅ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕよりなる群から選択される一種又は二種以上である。より好ましくは、ＧｅまたはＡｌ、またはこれらを併用することである。
【００２９】
また、本発明の第２の形態において、第２の薄膜を構成する第２の金属としては、１０００℃における蒸気圧が１．３３×１０-3Ｐａ以上であるが、好ましくは、Ｇｅ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｉｎよりなる群から選択される一種又は二種以上である。より好ましくは、ＧｅまたはＡｌ、またはこれらを併用することである。
【００３０】
尚、本発明において、第２の薄膜は上記作用を得るための部材であるため、少なくとも第１の薄膜上に形成されていればよいが、第１の薄膜以外の領域にも延長して帯電防止膜として用いることも可能である。
【００３１】
また、電子放出部形成膜の製造方法としては、上述したように有機金属含有溶液をスピンナー或いはインクジェット法によって基板上に付与し、加熱する方法、蒸着法などを用いることができる。しかしながら、本発明においては、スパッタ法により電子放出部形成膜を製造することが好ましい。
【００３２】
以下に図面を参照して、本発明の電子放出素子の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３３】
図１は、本発明の電子放出素子の好ましい実施形態を模式的に示したものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図中、１は基板、２は電極部、３ａと３ｂは電極、４は電子放出部形成膜であり、第１の薄膜４ａと第２の薄膜４ｂとの積層膜である。５は電子放出部形成膜４に形成された間隙である。
【００３４】
本発明の電子放出素子は、基板１上に一対の電極３ａ，３ｂと、該電極３ａと３ｂとに挟持された電子放出部形成膜４を有し、該電子放出部形成膜４には、電子放出部である間隙５が形成されている。
【００３５】
基板１としては、例えば石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、ＳｉＯ2を表面に形成したガラス基板及びアルミナ等のセラミックス基板等が挙げられる。必要な場合には上記基板を十分にクリーニングした後、シランカップリング剤を用いて基板表面を疎水化処理する。
【００３６】
電極３ａ，３ｂの材料としては、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＰｂＯ、Ｓｂ2Ｏ3等の酸化物が挙げられる。また、ＨｆＢ2、ＺｒＢ2、ＬａＢ6、ＣｅＢ6、ＹＢ4、ＧｄＢ4等の硼化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体、カーボン等が挙げられる。
【００３７】
電極対３ａ，３ｂの間隔Ｌは、数百Å乃至数百μｍである。また、電極対間に印加する電圧は低い方が望ましく、再現良く作製することが要求されるため、好ましい間隔Ｌは数百Å乃至数μｍである。
【００３８】
電子放出部形成膜４については、上記したようにカーボン中に第１の金属が微粒子形態で分散した第１の薄膜４ａと、第２の金属を少なくとも構成成分とする第２の薄膜４ｂとの積層膜とする。第１の薄膜４ａにおいて、第１の金属の含有量は１乃至２０ａｔｏｍ％が好ましい。また、第１の薄膜４ａの膜厚としては、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることが好ましいが、これは第１の薄膜４ａの膜厚が５ｎｍ未満であるとその抵抗値がバラツキやすくなり、得られる電子放出素子の特性もバラツキやすくなるためである。
【００３９】
また、第２の薄膜４ｂの膜厚としては２ｎｍ以上１０ｎｍ以下が好ましい。
【００４０】
さらに、電子放出部形成膜４としては第１の薄膜４ａ及び第２の薄膜４ｂを合わせた全体でシート抵抗値Ｒｓが１．８×１０5Ω／□以下となるように構成する。好ましくはＲｓが１．０×１０5Ω／□以上１．８×１０5Ω／□以下の値である。第１の薄膜４ａについては、１．０×１０5Ω／□以上１．８×１０5Ω／□以下が好ましく、第２の薄膜４ｂについては５×１０9Ω／□以上１×１０11Ω／□以下がそれぞれ好ましい。特に、第２の薄膜４ｂを帯電防止膜として用いる場合には、第２の薄膜４ｂのＲｓは５×１０9Ω／□以上５×１０10Ω／□以下が好ましい。尚、Ｒｓは、幅がｗで長さがｌの薄膜の長さ方向に測定した抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ／ｗ）と置いたときに表される値である。
【００４１】
電子放出部形成膜４の形成においては、ＲＦスパッタ法、ＤＣスパッタ法、蒸着法以外に塗布方法、回転塗布方法、ディップ方法、インクジェット法なども可能であるが、本発明においては、スパッタ法特にＲＦスパッタ法を用いることが好ましい。
【００４２】
また、有機化合物を含む溶液を塗布する方法などを用いた場合は、有機化合物膜を無機カーボンに変化させる必要がある。これに用いる手段に特に制限は無いが、真空環境下で加熱する手法が好ましい。加熱温度は２５０℃以上５５０℃以下、好ましくは３５０℃以上５５０℃以下とするのが好ましい。
【００４３】
次に、以上のようにして作製した電子放出部形成膜４に電子放出部となる間隙５を形成する通電フォーミングと呼ばれる通電処理を施す。
【００４４】
通電フォーミングは、所定の真空度のもとで電極部２の電極３ａ，３ｂ間に不図示の電源より通電することにより、電子放出部形成膜４に、構造の変化した間隙（亀裂）５を形成する処理である。
【００４５】
通電フォーミングにおいて電極３ａ，３ｂ間に印加する電圧波形の例を図２に示す。電圧波形は、特にパルス波形が好ましい。これにはパルス波高値を定電圧としたパルスを連続的に印加する図２（ａ）に示した手法と、パルス波高値を増加させながらパルスを印加する図２（ｂ）に示した手法がある。
【００４６】
先ず、パルス波高値を定電圧とした場合について図２（ａ）で説明する。図２（ａ）におけるＴ１及びＴ２は電圧波形のパルス幅とパルス間隔である。通常、Ｔ１は１μ秒乃至１０ｍ秒、Ｔ２は１０μ秒乃至１００ｍ秒の範囲で設定される。三角波の波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）は、電子放出素子の形態に応じて適宜選択される。このような条件のもと、例えば、数秒から数十分間電圧を印加する。パルス波形は、三角波に限定されるものではなく、矩形波等の所望の波形を採用することができる。
【００４７】
次に、パルス波高値を増加させながら電圧パルスを印加する場合について図２（ｂ）で説明する。図２（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は、図２（ａ）に示したのと同様とすることができる。三角波の波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）は、例えば０．１Ｖステップ程度ずつ、増加させることができる。
【００４８】
通電フォーミング処理の終了は、パルス電圧印加中の素子に流れる電流を測定して抵抗値を求めて、例えば１ＭΩ以上の抵抗を示した時に通電フォーミングを終了させることができる。
【００４９】
先に述べたように、この通電フォーミングにより形成した間隙５からの電子放出は、現状の条件ではまだ電子放出効率が非常に低いものである。よって、後述するように活性化と呼ばれる通電処理を施すのが好ましい。
【００５０】
この活性化処理は、炭素含有ガスを含む雰囲気下、適当な真空度のもとで、パルス電圧を電極３ａ，３ｂ間に繰り返し印加することによって炭素含有ガスに由来する炭素或いは炭素化合物を、前記間隙５近傍にカーボン膜として堆積させる処理である。
【００５１】
本工程において例えばカーボン源としてトルニトリルを用い、スローリークバルブを通して真空空間内に導入し、１．３×１０-4Ｐａ程度を維持する。導入するトルニトリルの圧力は、真空装置の形状や真空装置に使用している部材等によって若干影響されるが、１×１０-5Ｐａ乃至１×１０-2Ｐａ程度が好適である。
【００５２】
図３に、活性化処理で用いられる電圧印加の好ましい一例を示した。印加する最大電圧値は、１０乃至２０Ｖの範囲で適宜選択される。
【００５３】
図３（ａ）において、Ｔ１は電圧波形の正と負のパルス幅、Ｔ２はパルス間隔であり、電圧値は正負の絶対値が等しく設定されている。また、図３（ｂ）において、Ｔ１及びＴ１’はそれぞれ電圧波形の正と負のパルス幅、Ｔ２はパルス間隔であり、Ｔ１＞Ｔ１’、電圧値は正負の絶対値が等しく設定されている。
【００５４】
本処理においては、放出電流Ｉｅがほぼ飽和に達した時点で通電を停止し、スローリークバルブを閉め、活性化処理を終了する。
【００５５】
上記した工程を経て得られた電子放出素子に対して、好ましくは、安定化工程を行う。
【００５６】
この工程は、高い真空度（活性化処理を施した場合は該活性化処理における真空度より高い真空度）の雰囲気下で、電子放出素子や、その周辺の基板１の表面などから不要な有機物質を除去する工程である。上記真空度としては、有機物質の分圧が、１０-6Ｐａ以下であることが好ましく、さらには１０-8Ｐａ以下であることが特に好ましい。また、全圧としては、極力低くすることが好ましく、実用的には、１０-5Ｐａ以下であることが好ましく、さらには１０-6Ｐａ以下であることが特に好ましい。
【００５７】
以上の工程により図１に示したような電子放出素子を作製することができる。
【００５８】
上述のような素子構成と製造方法によって作製された電子放出素子の基本特性について図４、図５を用いて説明する。
【００５９】
図４は、前述した構成を有する電子放出素子の電子放出特性を測定するための測定評価装置の概略図である。図４において、１１は素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電源、１０は素子の電極部を流れる素子電流Ｉｆを測定するための電流計、１４は素子の電子放出部より放出される放出電流Ｉｅを捕捉するためのアノード電極である。また、１３はアノード電極１４に電圧を印加するための高圧電源、１２は素子の電子放出部より放出される放出電流Ｉｅを測定するための電流計である。
【００６０】
電子放出素子の電極３ａ，３ｂ間を流れる素子電流Ｉｆ、及びアノードへの放出電流Ｉｅの測定にあたっては、電極３ａ，３ｂに電源１１と電流計１０とを接続し、該電子放出素子の上方に電源１３と電流計１２とを接続したアノード電極１４を配置している。
【００６１】
また、本電子放出素子及びアノード電極１４は真空装置１５内に設置され、その真空装置には排気ポンプ１６及び真空計等の真空装置に必要な機器が具備されており、所望の真空下で本素子の測定評価を行えるようになっている。尚、アノード電極１４の電圧は１ｋＶ乃至１０ｋＶ、アノード電極１４と電子放出素子との距離Ｈは２ｍｍ乃至８ｍｍの範囲で測定した。
【００６２】
図４に示した測定評価装置により測定された放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの関係の典型的な例を図５に示す。尚、放出電流Ｉｅと素子電流Ｉｆは大きさが著しく異なるが、図５ではＩｆ、Ｉｅの変化の定性的な比較検討のために、リニアスケールで縦軸を任意単位で表記した。
【００６３】
本発明の電子放出素子は放出電流Ｉｅに対する三つの特徴を有する。
【００６４】
まず第一に、図５からも明らかなように、本素子はある電圧（しきい値電圧と呼ぶ、図５中のＶｔｈ）以上の素子電圧を印加すると急激に放出電流Ｉｅが増加し、一方しきい値電圧Ｖｔｈ以下では放出電流Ｉｅがほとんど検出されない。即ち、放出電流Ｉｅに対する明確なしきい値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子としての特性を示しているのが判る。
【００６５】
第二に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに依存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御できる。
【００６６】
第三に、アノード電極１４に捕捉される放出電荷は、素子電圧Ｖｆを印加する時間に依存する。即ち、アノード電極１４に捕捉される電荷量は、素子電圧Ｖｆを印加する時間により制御できる。
【００６７】
次に、本発明に係る電子源及び画像表示装置について説明する。
【００６８】
図６は、本発明の電子放出素子を複数個基板上に配置してなる電子源の一実施形態を示す模式図であり、図中２１は基板、２２はＸ方向配線（上配線）、２３はＹ方向配線（下配線）、２４は電子放出素子である。
【００６９】
本例の電子源は、基板２１上に、複数個の電子放出素子２４をマトリクス状に配線接続してなり、各電子放出素子の構成は図１と同様である。
【００７０】
係る電子源の製造においては、電極部２を形成する際、配線の少なくとも一部を同時に形成することもできる。例えば後述する図１５に示すような構成の電子源の場合には、各素子の電極３ｂとＹ方向配線２３とを同時に形成することができる。
【００７１】
上記のような単純マトリクス配置の電子源を用いた画像表示装置の一例について、図７を用いて説明する。図７は、本発明の画像表示装置の一例の表示パネルの構成を模式的に示す斜視図であり、一部を切り欠いた状態を示す。
【００７２】
図７において、３１は電子源基板２１を搭載した基板、３２はガラス基板３３の内面に電子放出素子から放出された電子の照射によって発光する発光部材としての蛍光膜３４とメタルバック３５等が形成されたフェースプレート（対向基板）である。また、３６は支持枠である。基板３１、支持枠３６及びフェースプレート３２をフリットガラスによって接着し、４００乃至５００℃で、１０分以上焼成することで、封着して、外囲器３７を構成する。
【００７３】
尚、フェースプレート３２と電子源基板２１との間に、スペーサーと呼ばれる不図示の支持体を設置することにより、大面積パネルの場合にも大気圧に対して十分な強度を持つ外囲器３７を構成することもできる。
【００７４】
図８はフェースプレート３２上に設ける蛍光膜３４の説明図である。蛍光膜３４は、モノクロームの場合は蛍光体４２のみから成るが、カラーの蛍光膜の場合は、蛍光体４２の配列によりブラックストライプ或いはブラックマトリクスなどと呼ばれる黒色導電体４１と蛍光体４２とで構成される。ブラックストライプ、ブラックマトリクスが設けられる目的は、カラー表示の場合必要となる三原色蛍光体の、各蛍光体４２間の塗り分け部を黒くすることで混色等を目立たなくすることとにある。また、蛍光膜４４における外光反射によるコントラストの低下を抑制することである。
【００７５】
また、蛍光膜３４の内面側には通常メタルバック３５が設けられる。メタルバック３５の目的は、蛍光体の発光のうち内面側への光をフェースプレート３２側へ鏡面反射することにより輝度を向上することである。また、電子ビーム加速電圧を印加するためのアノード電極として作用すること等である。メタルバック３５は、蛍光膜３４作製後、蛍光膜３４の内面側表面の平滑化処理（通常フィルミングと呼ばれる）を行い、その後Ａｌを真空蒸着等で堆積することで作製できる。
【００７６】
前述の封着を行う際、カラーの場合は各色蛍光体と電子放出素子とを対応させなくてはいけないため、上下基板の突き当て法などで十分な位置合わせを行う必要がある。
【００７７】
封着時の真空度は１０-5Ｐａ程度の真空度が要求される他、外囲器３７の封止後の真空度を維持するために、ゲッター処理を行う場合もある。これは、外囲器３７の封止を行う直前或いは封止後に、抵抗加熱或いは高周波加熱等の加熱法により、外囲器内の所定の位置（不図示）に配置されたゲッターを加熱し、蒸着膜を形成する処理である。ゲッターは通常Ｂａ等が主成分であり、該蒸着膜の吸着作用により、真空度を維持するものである。
【００７８】
前述した本発明の電子放出素子の基本的特性によれば、電子放出部からの放出電子は、しきい値電圧以上では対向する電極間に印加するパルス状電圧の波高値と幅によって制御され、その中間値によっても電流量が制御され、もって中間調表示が可能になる。
【００７９】
また多数の電子放出素子を配置した場合、各ラインの走査線信号によって選択ラインを決め、各情報信号ラインを通じて個々の素子に上記パルス状電圧を適宜印加すれば、任意の素子に適宜電圧を印加する事が可能となり、各素子をＯＮすることができる。
【００８０】
また中間調を有する入力信号に応じて電子放出素子を変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅変調方式が挙げられる。
【００８１】
以下に具体的な駆動装置について説明する。
【００８２】
単純マトリクス配置の電子源基板を用いて構成した表示パネルを利用した、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づいたテレビジョン表示用の画像表示装置の構成例を、図９に示す。
【００８３】
図９において、５１は図７に示したような画像表示パネル、５２は走査回路、５３は制御回路、５４はシフトレジスタ、５５はラインメモリ、５６は同期信号分離回路、５７は情報信号発生器、Ｖａは直流電圧源である。
【００８４】
電子源基板２１を用いた画像表示パネル５１のＸ方向配線には、走査線信号を印加するＸドライバーの走査回路５２が、Ｙ方向配線には情報信号が印加されるＹドライバーの情報信号発生器５７が接続されている。
【００８５】
電圧変調方式を実施するには、情報信号発生器５７として、一定の長さの電圧パルスを発生するが入力されるデータに応じて、適宜パルスの波高値を変調するような回路を用いる。また、パルス幅変調方式を実施するには、情報信号発生器５７としては、一定の波高値の電圧パルスを発生するが入力されるデータに応じて、適宜電圧パルスの幅を変調するような回路を用いる。
【００８６】
制御回路５３は、同期信号分離回路５６より送られる同期信号Ｔｓｙｎｃに基づいて、各部に対してＴｓｃａｎ，Ｔｓｆｔ及びＴｍｒｙの各制御信号を発生する。
【００８７】
同期信号分離回路５６は、外部から入力されるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から、同期信号成分と輝度信号成分とを分離するための回路である。この輝度信号成分は、同期信号に同期してシフトレジスタ５４に入力される。
【００８８】
シフトレジスタ５４は、時系列的にシリアルに入力される前記輝度信号を、画像の１ライン毎にシリアル／パラレル変換して、制御回路５３より送られるシフトクロックＴｓｆｔに基づいて動作する。シリアル／パラレル変換された画像１ライン分のデータ（電子放出素子ｎ素子分の駆動データに相当）は、ｎ個の並列信号として前記シフトレジスタ５４より出力される。
【００８９】
ラインメモリ５５は、画像１ライン分のデータを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であり、記憶された内容は、情報信号発生器５７に入力される。
【００９０】
情報信号発生器５７は、各々の輝度信号に応じて、電子放出素子の各々を適切に駆動する為の信号源であり、その出力信号はＹ方向配線を通じて表示パネル５１内に入り、走査回路５２によって選択中のＸ方向配線との交点にある各々の電子放出素子に印加される。
【００９１】
Ｘ方向配線を順次走査する事によって、パネル全面の電子放出素子を駆動する事が可能になる。
【００９２】
以上のように本発明による画像表示装置において、各電子放出素子にＸＹ方向配線を通じ、電圧を印加することにより電子放出させる。一方、直流電圧源Ｖａに接続された高圧端子Ｈｖを通じ、アノード電極であるメタルバック３５に高圧を印加し、発生した電子ビームを加速し、蛍光膜３４に衝突させることによって、画像を表示することができる。
【００９３】
ここで述べた画像表示装置の構成は、本発明の画像表示装置の一例であり、本発明の技術思想に基づいて種々の変形が可能である。入力信号についてはＮＴＳＣ方式を挙げたが、入力信号はこれに限られるものではなく、ＰＡＬ、ＨＤＴＶなどでも同じである。
【実施例】
【００９４】
（比較例１）
先ず、比較例の電子放出素子として図１に示す第２の薄膜４ｂを持たない電子放出素子を作製した。
【００９５】
基板１として、アルカリ成分が少ないＰＤ−２００（商品名、旭硝子（株）社製）の２．８ｍｍ厚ガラスを用い、更にこの上にナトリウムブロック層としてＳｉＯ2膜１００ｎｍを塗付焼成したものを用いた。
【００９６】
ガラス基板１上に、スパッタ法によってチタニウムＴｉを５ｎｍ、その上に白金Ｐｔを４０ｎｍ成膜した後、ホトレジストを塗布し、露光、現像、エッチングという一連のフォトリソグラフィー法によってパターニングし、電極３ａ，３ｂを形成した。
【００９７】
本例では素子電極の間隔Ｌ＝１０μｍ、幅Ｗ＝１０００μｍとした。
【００９８】
上記基板上に感光性樹脂（メタクリル酸−メチルメタクリル酸―エチルアクリレート−ｎ−ブチルアクリレート−アゾビスイソブチロニトリル重合体）をスピンコーターで全面に塗布し、ホットプレートにて１００℃で１０分間乾燥した。
【００９９】
次いで、フォトマスクを用いて電子放出部形成膜領域を覆い、該領域以外を、超高圧水銀ランプ（照度＝８ｍＷ／ｃｍ2）にて、キヤノン社製ＰＬＡ５０１ＦでＬ．Ｉ＝８．０で露光し、純水を用いてパドル法で６０秒間現像を行って樹脂パターンを得た。
【０１００】
樹脂パターンを形成した基板をデポアップ型のＲＦマグネトロンスパッタ装置のチャンバー内に投入し、ロータリーポンプ、次いでクライオポンプにて圧力が５×１０-5Ｐａ以下になるまで排気した。スパッタリングターゲットには、直径８インチのアモルファスカーボンターゲットを使用し、このターゲット上にパラジウム製のチップを設置することで成膜される膜の組成比を調整した。
【０１０１】
所定の圧力に到達後、チャンバー内に圧力が１．４Ｐａになるようにアルゴンガスを流入させ、３００ＷのＲＦ出力で８０分間スパッタリングした。
【０１０２】
次いでＲＦマグネトロンスパッタ装置から基板を取り出し、テトラメチルアンモニウムハイドライド水溶液（濃度２．３８質量％）を用いて、パドル法にて５分間処理してレジストを剥離し、第１の薄膜４ａの膜パターンを得た。
【０１０３】
本例では第１の薄膜４ａの幅Ｗ’＝１００μｍとした。
【０１０４】
こうしてできた基板を、真空チャンバー内に保持し、電極３ａ，３ｂをプローブと接続し、チャンバー外部より通電処理が可能な状態にした。次いで、チャンバー内部をターボ分子ポンプ及びスクロールポンプによって排気し、チャンバー内部の圧力が１×１０-6Ｐａ以下に達するまで排気を行った後、電極３ａ，３ｂ間に図２（ｂ）の三角波を矩形波に変更したパルス電圧を印加した。Ｔ１＝０．１ｍｓ、Ｔ２＝５０ｍｓとした。電圧は１Ｖから始め、５秒ごとに０．１Ｖずつ増加させ、５０Ｖまで印加した後、電圧印加を終了し、第１の薄膜４ａに間隙５を形成した。以上の工程で、電子放出部形成膜４として第１の薄膜４ａのみ有する電子放出素子を得た。
【０１０５】
得られた第１の薄膜を断面方向から透過型電子顕微鏡で観察した結果、カーボン膜中に金属微粒子が直径１〜５ｎｍの微粒子形態で存在していることが確認された。
【０１０６】
（実施例１）
比較例１において、第１の薄膜４ａを形成し、レジストを剥離した基板を、デポアップ型のＲＦマグネトロンスパッタ装置のチャンバー内に投入し、ロータリーポンプ、次いでクライオポンプにて圧力が５×１０-5Ｐａ以下になるまで排気した。スパッタリングターゲットには、直径８インチのＧｅターゲットを使用した。
【０１０７】
所定の圧力に到達後、チャンバー内全圧が１．５Ｐａ、アルゴンと窒素の流量比が１００：１２になるように流入させ、８００ＷのＲＦ出力で３０秒間スパッタリングし、基板全面に帯電防止膜を兼ねた第２の薄膜を形成した。
【０１０８】
こうしてできた基板を、真空チャンバー内に保持し、比較例１と同様にして電極３ａ、３ｂ間に矩形波のパルス電圧を印加して電子放出部形成膜４に間隙５を形成した。
【０１０９】
（比較例２）
実施例１におけるＧｅスパッタリング時間を１５秒に変更した以外は同様にして電子放出素子を作製した。
【０１１０】
（実施例２）
実施例１におけるＧｅスパッタリング時間を４０秒に変更した以外は同様にして電子放出素子を作製した。
【０１１１】
（実施例３）
実施例１におけるＧｅターゲットをＡｌターゲットに変更した以外は同様にして電子放出素子を作製した。
【０１１２】
各素子の電子放出部形成膜のシート抵抗をテスターにより求めた。また、各素子の第１の薄膜を断面方向から透過型電子顕微鏡で観察した結果、全てカーボン膜中に金属微粒子が直径１〜５ｎｍの微粒子形態で存在していることが確認された。さらに、電子放出部形成膜に形成された間隙を光学顕微鏡及び走査型電子顕微鏡により観察し、間隙部が均一に形成されているか、膜の剥がれ等の異常がないか確認した。
【０１１３】
以上で得られた結果を表１に示す。
【０１１４】
【表１】
【０１１５】
比較例１及び２では、フォーミング時に１．０×１０7Ω／□以上の抵抗に到達したが、光学顕微鏡及び走査型電子顕微鏡観察をしたところ、間隙近傍の膜がめくれあがっている箇所があり、不均一なフォーミング形態であった。これに対し実施例１、２及び３では、間隙近傍にめくれあがった箇所は見られず、１００μｍの素子の幅にわたってほぼ均一に間隙が形成されていた。
【０１１６】
（実施例４）
実施例１で得られた素子について、通電フォーミングに続いて、活性化処理を施した。通電フォーミング後、チャンバー内部にトルニトリル蒸気を分圧１．３×１０-4Ｐａで導入し、電極３ａ、３ｂ間にパルス電圧を印加し、３０分間活性化を行った。パルスは図３（ａ）に示す波形で、１８Ｖ、１ｍｓの矩形パルスと、−１８Ｖ、１ｍｓの矩形パルスとを交替で１００Ｈｚで印加した。活性化工程中の電子放出量及びその経時変動を観察した。
【０１１７】
（実施例５）
実施例２で得られた素子について、実施例４と同様の活性化処理を施し、活性化工程中の電子放出量及びその経時変動を観察した。
【０１１８】
（実施例６）
実施例４で得られた素子について、実施例４と同様の活性化処理を施し、活性化工程中の電子放出量及びその経時変動を観察した。
【０１１９】
（比較例３）
比較例１の素子について、通電フォーミング後の基板上に、実施例１の第２の薄膜形成工程と同様にしてＧｅを含有する第２の薄膜を形成し、さらに、実施例４と同様にして活性化処理を施し、活性化工程中の電子放出量及び電子放出量の経時変動を観察した。
【０１２０】
（比較例４）
比較例２で得られた素子について、実施例４と同様の活性化処理を施し、活性化工程中の電子放出量及びその経時変動を観察した。
【０１２１】
以上で得られた結果を表２に示す。
【０１２２】
【表２】
【０１２３】
比較例３及び４では、電子放出量が低く、活性化時の電子放出量の経時変動も大きかった。これに対し実施例４、５及び６では、電子放出量が２．０μＡ乃至２．２μＡへと向上し、活性化時の電子放出量の経時変動も少なかった。
【０１２４】
（実施例７）
実施例１の電子放出素子を複数個有する電子源を作製した。製造工程を図１０乃至図１５に沿って説明する。
【０１２５】
ガラス基板２１上にスパッタリング法及びリフトオフ法を用いて、厚み４０ｎｍのＰｔからなる電極３ａ，３ｂを形成した（図１０）。次にペースト材料（ノリタケ（株）製ＮＰ−４０３５Ｃ）を、スクリーン印刷の手法を用いて、基板上に印刷し、４５０℃の焼成を加えることで、厚み１０μｍのＹ方向配線２３を形成した（図１１）。Ｙ方向配線２３は電極３ｂと導通がある様にした。次にペースト材料（ノリタケ（株）製ＮＰ−７７１０）を、スクリーン印刷の手法を用いて、基板上に印刷し、５７０℃の焼成を加えることで、厚み２０μｍの絶縁膜６１を形成した（図１２）。次にペースト材料（ノリタケ（株）製ＮＰ−４０３５Ｃ）を、スクリーン印刷の手法を用いて、基板上に印刷し、４５０℃の焼成を加えることで、厚み１０μｍのＸ方向配線２２を形成した（図１３）。Ｘ方向配線２２は電極３ａと導通がある様にした。また、Ｘ方向配線２２とＹ方向配線２３とは、絶縁膜６１によって絶縁される様にした。
【０１２６】
この様にしてできた、電極３ａ，３ｂ及び配線２２，２３の形成された基板２１を洗浄した。その後、感光性樹脂（メタクリル酸−メチルメタクリル酸−エチルアクリレート−ｎ−ブチルアクロレート−アゾビスイソブチロニトリル重合体）をスリットコーターで全面に塗布し、１００℃で１０分間乾燥した。
【０１２７】
次いで、フォトマスクを用いて感光性樹脂の塗膜のパターンを形成する領域を露光し、純水シャワーによって６０秒間現像を行って樹脂パターンを得た。
【０１２８】
樹脂パターンを形成した基板２１をＲＦマグネトロンスパッタ装置に投入し、チャンバー内の圧力が５×１０-5Ｐａ以下になるまで排気した。スパッタリングターゲットには、アモルファスカーボン中に金属パラジウム粒子が分散されたコンポジットターゲットを使用した。
【０１２９】
所定の圧力に到達後、チャンバー内に圧力が１．４Ｐａになるようにアルゴンガスを流入させ膜厚が１１ｎｍとなるようにスパッタ時間及び投入電力を調整して成膜した。
【０１３０】
次いでＲＦマグネトロンスパッタ装置から基板２１を取り出し、テトラメチルアンモニウムハイドライド水溶液（濃度２．３８質量％）を用いて、５分間処理してレジストを剥離し、第１の薄膜４ａを形成した（図１４）。
【０１３１】
第１の薄膜４ａを形成した基板を、デポアップ型のＲＦマグネトロンスパッタ装置のチャンバー内に投入し、ロータリーポンプ、次いでクライオポンプにて圧力が５×１０-5Ｐａ以下になるまで排気した。スパッタリングターゲットには、Ｇｅターゲットを使用した。
【０１３２】
所定の圧力に到達後、チャンバー内全圧が１．５Ｐａ、アルゴンと窒素の流量比が１００：１２になるように流入させ、膜厚が６ｎｍとなるようにスパッタ時間及び投入電力を調整して基板全面に帯電防止膜を兼ねた第２の薄膜（不図示）を成膜した。
【０１３３】
こうしてできた基板２１を、真空チャンバー内に保持した。Ｘ方向配線２２とＹ方向配線２３とはチャンバー内でそれぞれプローブ群と接続され、チャンバー外部より通電処理及び抵抗測定が可能の状態にした。チャンバー内部の排気はターボ分子ポンプ及びスクロールポンプによって行い、チャンバー内部の圧力が１×１０-6Ｐａ以下に達するまで排気を行い、以下の通電フォーミング処理によって電子放出部形成膜４に微小なギャップ形成を行った。
【０１３４】
Ｘ方向配線毎に、図２（ｂ）の三角波を矩形波とし、Ｔ１＝０．１ｍｓ、Ｔ２＝５０ｍｓのパルス電圧を印加した。電圧は１Ｖから始め、５秒ごとに０．１Ｖずつ増加させ、３０Ｖまで印加した後、電圧印加を終了した。電圧を増加させる過程で、およそ２０乃至２５Ｖ程度印加した時点で、通電によるジュール熱の影響で電子放出部形成膜４に間隙が形成され、電圧印加終了時では全ラインの電子放出部形成膜４の抵抗値が１ＭΩ以上にまで上昇した。こうして、電子放出部形成膜４の中央部に間隙５を形成した。
【０１３５】
続いてチャンバー内部にトルニトリル蒸気を分圧１．３×１０-4Ｐａで導入し、Ｘ方向配線２２及びＹ方向配線２３の間にパルス電圧を印加し、３０分間活性化を行った。パルスは図３（ａ）に示す波形で、１８Ｖ、１ｍｓの矩形パルスと、−１８Ｖ、１ｍｓの矩形パルスとを交替で１００Ｈｚで印加した。活性化工程中の素子電流の増大の様子を観察したところ、全導電性膜にわたって均一な電流の増大が見られた。
【０１３６】
以上により基板上で個々の電子放出素子の電子放出効率にむらのない電子源基板が形成できた。
【０１３７】
さらにこの電子源基板を用いて、図７に示す様な画像表示装置を製作した。上記電子源基板２１をガラス材からなるリアプレート３１、支持枠３６、フェースプレート３６の中に収め、各部材を接着した。接着にはフリットガラスを用い、４５０℃に加熱して接着した。フェースプレート３６の内側には、メタルバック３５と、蛍光体３４が形成してあり、メタルバック３５に接続された高圧端子Ｈｖが画像表示装置外部に引き出される構造とした。さらに不図示の排気管を通し、真空ポンプを使って内部の空気を排気した。排気管をガスバーナーで溶着させ、画像表示装置を完成させた。この画像表示装置のメタルバック３５には、高圧端子Ｈｖを通して４ｋＶの電位を与え、Ｘ方向配線２２及びＹ方向配線２３に画像信号を入力することで、画像表示を行った。
【０１３８】
表示画面全面にわたって、むらのない均一な表示が得られていることが、観察された。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】本発明の電子放出素子の好ましい実施形態を模式的に示した図である。
【図２】本発明に係る通電フォーミングに用いられる電圧波形の例を示す図である。
【図３】本発明に係る活性化処理で用いられる電圧波形の例を示す図である。
【図４】本発明の電子放出素子の特性を測定するための測定評価装置の概略図である。
【図５】本発明の電子放出素子の特性を示す図である。
【図６】本発明の電子放出素子を用いてなる電子源の構成例を示す図である。
【図７】本発明の画像表示装置の表示パネルの構成例を示す図である。
【図８】本発明の画像表示装置に用いられる蛍光膜の構成例を示す図である。
【図９】本発明の画像表示装置をテレビジョン表示用に用いた恒例を示す図である。
【図１０】本発明の実施例の電子源の製造工程を示す図である。
【図１１】本発明の実施例の電子源の製造工程を示す図である。
【図１２】本発明の実施例の電子源の製造工程を示す図である。
【図１３】本発明の実施例の電子源の製造工程を示す図である。
【図１４】本発明の実施例の電子源の製造工程を示す図である。
【図１５】本発明の実施例の電子源の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
【０１４０】
１ 基板
２ 電極部
３ａ，３ｂ 電極
４ 電子放出部形成膜
４ａ 第１の薄膜
４ｂ 第２の薄膜
５ 間隙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、一対の電極と該電極間に挟持された電子放出部形成膜とを有する電極部を形成し、該電極間に通電処理を施すことにより、上記電子放出部形成膜に間隙を形成した電子放出素子であって、
該電子放出部形成膜が、カーボン中に第１の金属が微粒子形態で分散した第１の薄膜と、該第１の金属より低融点の第２の金属を含む第２の薄膜との積層膜であり、シート抵抗値が１．８×１０5Ω／□以下であることを特徴とする電子放出素子。
【請求項２】
前記第１の金属が、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈよりなる群から選ばれる一種又は二種以上である請求項１に記載の電子放出素子。
【請求項３】
前記第２の金属が、Ｇｅ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕよりなる群から選ばれる一種又は二種以上である請求項１または２に記載の電子放出素子。
【請求項４】
基板上に、一対の電極と該電極間に挟持された電子放出部形成膜とを有する電極部を形成し、該電極間に通電処理を施すことにより、上記電子放出部形成膜に間隙を形成する電子放出素子の製造方法であって、
上記電子放出部形成膜が、カーボン中に第１の金属が微粒子形態で分散した第１の薄膜と、該第１の金属より低融点の第２の金属を含む第２の薄膜との積層膜であり、シート抵抗値が１．８×１０5Ω／□以下であることを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項５】
前記第１の金属が、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈよりなる群から選ばれる一種又は二種以上である請求項４に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項６】
前記第２の金属が、Ｇｅ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕよりなる群から選ばれる一種又は二種以上である請求項４または５に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項７】
前記電子放出部形成膜をスパッタ法により成膜する請求項４乃至６のいずれかに記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項８】
基板上に、一対の電極と該電極間に挟持された電子放出部形成膜とを有する電極部を形成し、該電極間に通電処理を施すことにより、上記電子放出部形成膜に間隙を形成した電子放出素子であって、
該電子放出部形成膜が、カーボン中に第１の金属が微粒子形態で分散した第１の薄膜と、１０００℃における蒸気圧が１．３３×１０-3Ｐａ以上である該第２の金属を含む第２の薄膜との積層膜であり、シート抵抗値が１．８×１０5Ω／□以下であることを特徴とする電子放出素子。
【請求項９】
前記第１の金属が、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈよりなる群から選ばれる一種又は二種以上である請求項８に記載の電子放出素子。
【請求項１０】
前記第２の金属が、Ｇｅ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｉｎよりなる群から選ばれる一種又は二種以上である請求項８または９に記載の電子放出素子。
【請求項１１】
基板上に、一対の電極と該電極間に挟持された電子放出部形成膜とを有する電極部を形成し、該電極間に通電処理を施すことにより、上記電子放出部形成膜に間隙を形成する電子放出素子の製造方法であって、
上記電子放出部形成膜が、カーボン中に第１の金属が微粒子形態で分散した第１の薄膜と、１０００℃における蒸気圧が１．３３×１０-3Ｐａ以上である第２の金属を含む第２の薄膜との積層膜であり、シート抵抗値が１．８×１０5Ω／□以下であることを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の金属が、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈよりなる群から選ばれる一種又は二種以上である請求項１１に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第２の金属が、Ｇｅ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｉｎよりなる群から選ばれる一種又は二種以上である請求項１１または１２に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１４】
前記電子放出部形成膜をスパッタ法により成膜する請求項１１乃至１３のいずれかに記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１５】
請求項１乃至３及び８乃至１０のいずれかに記載の電子放出素子を複数個と、該電子放出素子に電圧を印加するための複数の配線とを備えた電子源と、該電子源の電子放出素子から放出された電子の照射によって発光する発光部材を備えた対向基板とを有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１】
基板上に、一対の電極と該電極間に挟持された電子放出部形成膜とを有する電極部を形成し、該電極間に通電処理を施すことにより、上記電子放出部形成膜に間隙を形成した電子放出素子であって、
該電子放出部形成膜が、カーボン中に第１の金属が微粒子形態で分散した第１の薄膜と、該第１の金属より低融点の第２の金属を含む第２の薄膜との積層膜であり、シート抵抗値が１．８×１０5Ω／□以下であることを特徴とする電子放出素子。
【請求項２】
前記第１の金属が、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈよりなる群から選ばれる一種又は二種以上である請求項１に記載の電子放出素子。
【請求項３】
前記第２の金属が、Ｇｅ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕよりなる群から選ばれる一種又は二種以上である請求項１または２に記載の電子放出素子。
【請求項４】
基板上に、一対の電極と該電極間に挟持された電子放出部形成膜とを有する電極部を形成し、該電極間に通電処理を施すことにより、上記電子放出部形成膜に間隙を形成する電子放出素子の製造方法であって、
上記電子放出部形成膜が、カーボン中に第１の金属が微粒子形態で分散した第１の薄膜と、該第１の金属より低融点の第２の金属を含む第２の薄膜との積層膜であり、シート抵抗値が１．８×１０5Ω／□以下であることを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項５】
前記第１の金属が、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈよりなる群から選ばれる一種又は二種以上である請求項４に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項６】
前記第２の金属が、Ｇｅ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕよりなる群から選ばれる一種又は二種以上である請求項４または５に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項７】
前記電子放出部形成膜をスパッタ法により成膜する請求項４乃至６のいずれかに記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項８】
基板上に、一対の電極と該電極間に挟持された電子放出部形成膜とを有する電極部を形成し、該電極間に通電処理を施すことにより、上記電子放出部形成膜に間隙を形成した電子放出素子であって、
該電子放出部形成膜が、カーボン中に第１の金属が微粒子形態で分散した第１の薄膜と、１０００℃における蒸気圧が１．３３×１０-3Ｐａ以上である該第２の金属を含む第２の薄膜との積層膜であり、シート抵抗値が１．８×１０5Ω／□以下であることを特徴とする電子放出素子。
【請求項９】
前記第１の金属が、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈよりなる群から選ばれる一種又は二種以上である請求項８に記載の電子放出素子。
【請求項１０】
前記第２の金属が、Ｇｅ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｉｎよりなる群から選ばれる一種又は二種以上である請求項８または９に記載の電子放出素子。
【請求項１１】
基板上に、一対の電極と該電極間に挟持された電子放出部形成膜とを有する電極部を形成し、該電極間に通電処理を施すことにより、上記電子放出部形成膜に間隙を形成する電子放出素子の製造方法であって、
上記電子放出部形成膜が、カーボン中に第１の金属が微粒子形態で分散した第１の薄膜と、１０００℃における蒸気圧が１．３３×１０-3Ｐａ以上である第２の金属を含む第２の薄膜との積層膜であり、シート抵抗値が１．８×１０5Ω／□以下であることを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の金属が、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈよりなる群から選ばれる一種又は二種以上である請求項１１に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第２の金属が、Ｇｅ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｉｎよりなる群から選ばれる一種又は二種以上である請求項１１または１２に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１４】
前記電子放出部形成膜をスパッタ法により成膜する請求項１１乃至１３のいずれかに記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１５】
請求項１乃至３及び８乃至１０のいずれかに記載の電子放出素子を複数個と、該電子放出素子に電圧を印加するための複数の配線とを備えた電子源と、該電子源の電子放出素子から放出された電子の照射によって発光する発光部材を備えた対向基板とを有することを特徴とする画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−４０２３３（Ｐ２０１０−４０２３３Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９９３０６（Ｐ２００８−１９９３０６）
【出願日】平成２０年８月１日（２００８．８．１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月１日（２００８．８．１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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