(57)【要約】【課題】導電性微粒子の凝集や偏析を抑制し安定した電子放出が可能な電子放出素子、電子放出装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】電子放出素子（１０）は、基板電極となる第１電極（１１）、絶縁層（１２）、中間層（１３）、表面電極となる第２電極（１４）からなり、第１電極（１１）および第２電極（１４）の間に電圧を印加することによって第２電極（１４）から電子を放出させる。中間層（１３）には、導電性微粒子（１５ｂ）を担持した絶縁性微粒子（１５ａ）が含まれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の間に設けられた中間層とを備え、前記第１電極および前記第２電極の間に電圧を印加することによって前記第２電極から電子を放出させる電子放出素子であって、
前記中間層に、導電性微粒子を担持した光触媒機能を有する絶縁性微粒子が含まれることを特徴とする電子放出素子。
【請求項２】
請求項１に記載の電子放出素子であって、
前記中間層は、前記絶縁性微粒子が前記第１電極上に堆積した層であることを特徴とする電子放出素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電子放出素子であって、
前記中間層がバインダ樹脂を有し、前記絶縁性微粒子は前記バインダ樹脂中に含まれることを特徴とする電子放出素子。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１つに記載の電子放出素子であって、
前記導電性微粒子は、Ａｇ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｒｈ，Ｃｕ，Ｒｕ，Ｎｉの何れかであり、前記絶縁性微粒子は、ＴｉＯ2，ＢａＴｉＯ3，ＳｒＴｉＯ3，ＷＯ3の何れかであることを特徴とする電子放出素子。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１つに記載の電子放出素子であって、
前記導電性微粒子は単体で遊離せず、かつ前記第１電極上に単体で存在しないことを特徴とする電子放出素子。
【請求項６】
請求項１から５の何れか１つに記載の電子放出素子であって、
前記導電性微粒子は、前記絶縁性微粒子よりも小さいことを特徴とする電子放出素子。
【請求項７】
請求項１から６の何れか１つに記載の電子放出素子と、
前記電子放出素子における前記第１電極および前記第２電極の間に電圧を印加する電源を備えることを特徴とする電子放出装置。
【請求項８】
光触媒機能を有する絶縁性微粒子に導電性微粒子を担持させる担持工程と、
前記導電性微粒子を担持した前記絶縁性微粒子を含む中間層を形成する中間層形成工程を含むことを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の電子放出素子の製造方法であって、
前記担持工程は、金属イオンを含む水溶液に前記絶縁性微粒子を水浸させ、光析出法（光電着法）により前記導電性微粒子を担持することを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧を印加することによって表面電極から電子を放出させることのできる電子放出素子、電子放出装置および電子放出素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子放出素子として、スピント（Ｓｐｉｎｔ）型電極、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）型電極等で構成された電子放出素子が一般的に知られている。これらの電子放出素子は尖鋭突起部に高電圧を印加して約１ＧＶ／ｍの強電界を形成し、トンネル効果により電子を放出することができる。また、これらの素子は真空中で用いられることが一般的である。
【０００３】
しかしながら、これら両タイプの電子放出素子は、電子放出部の表面近傍において強電界を発生させるため、放出電子は電界により大きなエネルギーを得たものとなる。これらの電子放出素子を大気中で動作させた場合、大きなエネルギーを得た放出電子は、気体分子を容易に電離させる。気体分子の電離により生じた陽イオンは、強電界によって素子表面に向かって加速衝突し、スパッタリングによる素子破壊が生じる問題がある。
【０００４】
このような背景から、上記のものとは異なるタイプの電子放出素子として、ＭＩＭ（Ｍｅｔａ１−ｌｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）型、ＭＩＳ（Ｍｅｔａ１−ｌｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型、あるいはＢＳＤ（Ｂａｌｌｉｓｔｉｃ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ）型等の電子放出素子が開発されている。これらは、素子内部の量子サイズ効果および強電界を利用して電子を加速し、平面状の素子表面（表面電極）から電子を放出させる電界電子放出素子である。
【０００５】
これらの電子放出素子は、素子内部の電子加速層で加速した電子を放出するため、素子外部に強電界を必要としない。したがって、気体分子の電離によるスパッタリングで破壊されるという問題を克服できる。特許文献１には、上記の問題を克服し、かつ大気中で安定的に電子を放出可能な電子放出素子が開示されている。
【０００６】
図６は、従来技術における電子放出素子１の構造を示す模式断面図である。電子放出素子１は、電極基板２と、絶縁層３と、中間層４と、薄膜電極５とを備え、中間層４にはバインダ樹脂８中に絶縁性微粒子６と導電性微粒子７が分散されている。電極基板２に負極が接続され、薄膜電極５が正極に接続されることで、電子放出素子１を流れる電子は中間層４において電極基板２から薄膜電極５に向けて加速され、一部の電子がホットエレクトロンとして薄膜電極５から放出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１９８８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の電子放出素子１では、中間層４のバインダ樹脂８中に絶縁性微粒子６と導電性微粒子７を混合して分散しているが、導電性微粒子７が凝集や偏析してリーク電流が発生し、電子を加速させる効率が低下するという問題があった。また、導電性微粒子７として銀ナノ粒子を用いると、高価であるうえに均一に分散することが困難であった。
【０００９】
そこで本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、導電性微粒子の凝集や偏析を抑制し安定した電子放出が可能な電子放出素子、電子放出装置およびその製造方法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】
上記の課題を解決するために本発明の電子放出素子は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の間に設けられた中間層とを備え、前記第１電極および前記第２電極の間に電圧を印加することによって前記第２電極から電子を放出させる電子放出素子であって、前記中間層に、導電性微粒子を担持した光触媒機能を有する絶縁性微粒子が含まれることを特徴とする。
【００１１】
このような電子放出素子では、絶縁性微粒子が導電性微粒子を担持しているため、中間層中で導電性微粒子が凝集や偏析することを抑制し、リーク電流が抑制されるため安定した電子放出が可能となる。
【００１２】
また、本発明の一実施態様では、前記中間層は、前記絶縁性微粒子が前記第１電極上に堆積した層である。
【００１３】
また、本発明の一実施態様では、前記中間層がバインダ樹脂を有し、前記絶縁性微粒子は前記バインダ樹脂中に含まれる。
【００１４】
また、本発明の一実施態様では、前記導電性微粒子は、Ａｇ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｒｈ，Ｃｕ， Ｎｉ， Ｒｕの何れかであり、前記光触媒機能を有する絶縁性微粒子はＴｉＯ2，ＢａＴｉＯ3，ＳｒＴｉＯ3，ＷＯ3の何れかである。
【００１５】
また、本発明の一実施態様では、前記導電性微粒子は単体で遊離せず、かつ前記第１電極上に単体で存在しない。
【００１６】
また、本発明の一実施態様では、前記導電性微粒子は、前記絶縁性微粒子よりも小さい。
【００１７】
また本発明の電子放出装置は、上記に記載のいずれかの電子放出素子と、前記電子放出素子における前記第１電極および第２電極の間に電圧を印加する電源を備えることを特徴とする。
【００１８】
また本発明の電子放出素子の製造方法は、光触媒機能を有する絶縁性微粒子に導電性微粒子を担持させる担持工程と、前記導電性微粒子を担持した前記絶縁性微粒子を含む中間層を形成する中間層形成工程を含むことを特徴とする。
【００１９】
このような電子放出素子の製造方法では、担持工程で導電性微粒子を光触媒機能を有する絶縁性微粒子に担持させるため、簡便な方法で導電性微粒子の凝集や偏析を抑制することが可能となる。
【００２０】
また、本発明の一実施態様では、前記担持工程は、金属イオンを含む水溶液に前記光触媒機能を有する絶縁性微粒子を水浸させ、光析出法 (光電着法) により前記導電性微粒子を担持する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の電子放出素子、電子放出装置およびその製造方法は、導電性微粒子の凝集や偏析を抑制し安定した電子放出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係る電子放出素子１０の概略構成を示す模式断面図である。
【図２】絶縁性微粒子１５ａに導電性微粒子１５ｂが担持された担持粒子１５を示す模式図である。
【図３】本実施形態における電子放出素子１０の製造方法を模式的に示す工程図である。
【図４】第２実施形態に係る電子放出素子２０の概略構成を示す模式断面図である。
【図５】第３実施形態に係る電子放出素子３０の概略構成を示す模式断面図である。
【図６】従来技術における電子放出素子１の構造を示す模式断面図である。
【図７】実施例の断面を撮影した断面図である。
【図８】図７の点１０１近傍に対し元素分析を行った結果を示す特性図である。
【図９】比較例の断面を撮影した断面図である。
【図１０】図９の点１０２近傍に対し元素分析を行った結果を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第１実施形態］
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る電子放出素子１０の概略構成を示す模式断面図である。
【００２４】
本発明の電子放出装置は、電子放出素子１０および図示しない電源を備えて構成される。すなわち、電子放出装置では、電子放出素子１０に電源から所望の電圧が印加されることによって電子が放出される。このような電子放出装置は、例えば電子写真方式の画像形成装置において、感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置として好適に使用することができる。それ以外にも、電子線硬化装置や、発光体と組み合わせることによる画像表示装置、放出された電子が発生させるイオン風を利用するイオン風発生装置等に適用することができる。
【００２５】
電子放出素子１０は、基板電極となる第１電極１１、絶縁層１２、中間層１３、表面電極となる第２電極１４が下層から積層された構造をしている。また中間層１３には、絶縁性微粒子１５ａに導電性微粒子１５ｂが担持された担持粒子１５が多数含まれている。
【００２６】
図２は、絶縁性微粒子１５ａに導電性微粒子１５ｂが担持された担持粒子１５を示す模式図である。図２に示すように担持粒子１５は、絶縁性微粒子１５ａの表面に１つ以上の導電性微粒子１５ｂが物理的または化学的な力によって付着して担持されたものである。よって担持粒子１５を一つの粒子として取り扱っても、絶縁性微粒子１５ａから導電性微粒子１５ｂが容易に分離せず、担持された状態が維持される。
【００２７】
電子放出装置では電源の負極は第１電極１１に接続され、電源の正極は第２電極１４に接続される。このため、電子放出素子１０を流れる電子は、中間層１３において第１電極１１から第２電極１４に向けて加速され、一部の電子がホットエレクトロンとして第２電極１４から放出される。
【００２８】
第１電極１１は、金属板などの電気伝導性を備えた支持体からなる。第１電極１１は、十分な電気伝導性を備えていれば良く、具体例としては、Ａｌ板，Ｃｕ板，ＳＵＳ板などの金属板、Ｂ，Ａｌ，Ｎ，Ｐなどの不純物がハイドープされた半導体基板、および金属又は導電性材料が成膜されたガラス板，アクリル板，セラミック板などの絶縁性基板を使用できる。第１電極１１の板厚は特に限定されないが、素子としての剛性、および素子発熱による発熱の緩和が十分となる厚さに設定される。
【００２９】
第１電極１１における中間層１３側の表面粗さは、中間層１３の層厚と比べて十分に小さく、第１電極１１と第２電極１４との間で短絡が生じなければよい。例えば、表面粗さＲａが０．１μｍ以下であれば適宜調整可能である。また、中間層１３および第２電極１４が耐えられるものであれば、第１電極１１は柔軟性を持つ基板を使用してもよい。
【００３０】
絶縁層１２は、電気的に絶縁性を有すればよく、具体例としては金属酸化物・金属窒化物などの無機材料、またはシリコーン樹脂、フェノール樹脂などの有機材料を使用できる。また、絶縁層１２は、電子放出素子１０にとって必須な構成要素ではない。本実施形態で構成に取り入れた理由の一つは、第２電極１４と電源との接点直下で電流が流れず、この部分で電極破壊を発生させないようにするためである。絶縁層１２は、電子放出面側から見て開口を有して第１電極１１が露出するように形成され、この開口の内部領域が電子放出領域となる。
【００３１】
中間層１３は、第１電極１１と第２電極１４の間に設けられ、バインダである絶縁性樹脂中に、絶縁性微粒子１５ａに導電性微粒子１５ｂが担持された担持粒子１５を複数含んでいる。ここでは中間層１３として担持粒子１５がバインダ樹脂に含まれた例を示したが、第１電極１１と第２電極１４との間に設けられて担持粒子１５が含まれた層構造であればよく、バインダ樹脂は必須ではない。図１に示すように本実施の形態では、第１電極１１の表面上に複数の担持粒子１５が積層された上に絶縁性樹脂を層状に形成して中間層１３が形成されている。本実施形態の中間層１３は、層厚を０．３〜５．０μｍとすることが好ましい。バインダ樹脂は、絶縁性を有する材料であれば特に限定は無く、殆どの樹脂が使用可能である。例えば、シリコーン樹脂を使用でき、その硬化タイプも特に限定されない。
【００３２】
第２電極１４は、絶縁層１２および電子放出領域を覆うように中間層１３上に形成された薄膜電極層である。第２電極１４を構成する材料は高い電気伝導性を備え、加速された電子を放出可能であれば特に限定されず、金属材料であることが好ましい。また、第２電極１４を単層ではなく複数金属の積層構造としてもよい。
【００３３】
絶縁性微粒子１５ａは、担持粒子１５の担体となる微粒子であり、導電性微粒子１５ｂよりも粒径が大きく、球形である必要はない。その粒径は２０ｎｍ〜１μｍの範囲であり、好ましくは１００ｎｍ〜４００ｎｍ、さらに好ましくは１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲である。絶縁性微粒子１５ａを構成する材料としては、導電性微粒子１５ｂを担持できれば材料は限定されないが光触媒機能を有する金属酸化物が好ましく、例えばＴｉＯ2，ＢａＴｉＯ3，ＳｒＴｉＯ3，ＷＯ3などを用いることができる。特に、後述する光析出法を用いた製造方法を適用するためには光触媒として機能する金属酸化物であることが必須となり、本実施形態では ＴｉＯ2 を用いる。
【００３４】
導電性微粒子１５ｂは、導電性を有し絶縁性微粒子１５ａで担持可能であればその材料が限定されることは無く、また球形である必要もない。電気伝導性および安定性の観点からは金属が好ましく、例えば、Ａｇ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｒｈ，Ｃｕ， Ｎｉ， Ｒｕなどの金属微粒子を用いればよい。また、フラーレン類やカーボンナノチューブ類などの金属以外の微小粉体も使用できる。導電性微粒子１５ｂは絶縁性微粒子１５ａよりも粒径が小さく、その範囲は３ｎｍ〜５０ｎｍであり、好ましくは数ｎｍ〜数十ｎｍの範囲である。
【００３５】
また、導電性微粒子１５ｂは絶縁性微粒子１５ａによって担持されているため、中間層１３中で導電性微粒子１５ｂが単体で遊離せず、第１電極１１上にも単体で存在しない。さらに、例として導電性微粒子の粒径が１００ｎｍ前後であった場合、導電性微粒子１５ｂの粒径が１００ｎｍ以上となるような粗大粒子は中間層１３に含まれていない。これにより、導電性微粒子１５ｂの導電性微粒子の凝集や偏析によるリーク電流が抑制され、電子加速の効率が向上する。
【００３６】
図３は、本実施形態における電子放出素子１０の製造方法を模式的に示す工程図である。まず、図３（ａ）に示すように、第１電極１１上に絶縁層１２を形成する。例えば、第１電極１１としてＡｌ板を用い、Ａｌ板の表面に陽極酸化法でアルマイト層のパターニングにより絶縁層１２を形成する。絶縁層１２は、中間層１３に電流を流す領域（電子放出領域）に対応する開口を有するように形成される。
【００３７】
次に、図３（ｂ）に示すように、予め用意したＴｉＯ2等の絶縁性微粒子１５ａを絶縁層１２の開口から露出した第１電極１１の表面に複数供給する。図３（ｂ）では絶縁性微粒子１５ａを第１電極１１上に一層だけ形成した例を示したが、絶縁性微粒子１５ａが複数層にわたって厚みをもって堆積されてもよい。
【００３８】
次に、図３（ｃ）に示すように、担持させたい金属の金属イオンを含む水溶液１６を絶縁性微粒子１５ａに水浸して紫外線を照射し、図３（ｄ）に示すように導電性微粒子１５ｂを絶縁性微粒子１５ａの周囲に析出させて担持させ担持粒子１５を形成する。この担持工程では、例えば光触媒として機能するＴｉＯ2等を絶縁性微粒子１５ａとして用い、担持させたい金属の金属イオンを含む水溶液１６として硝酸銀水溶液等を用いることで、ＴｉＯ2微粒子の周囲に銀の微粒子が担持された担持粒子１５を形成される。
【００３９】
次に、図３（ｅ）に示すように、バインダである絶縁性樹脂を絶縁層１２、担持粒子１５の上に供給して担持粒子１５を含んだ中間層１３を形成する。この中間層形成工程では、絶縁性樹脂の供給量や方法等によって中間層１３の厚さを調整することで、第１電極１１と第２電極１４との距離を調整することができる。中間層１３の形成は、例えばスピンコート法やスプレーコート法を用いてシリコーン樹脂を塗布して硬化させるなどの方法を用いることができる。
【００４０】
最後に、図３（ｆ）に示すように、中間層１３上に例えば真空蒸着法を用いて第２電極１４を成膜する。以上の手順により、本実施例に係る電子放出素子１０が完成する。
【００４１】
本実施形態における電子放出素子１０の製造方法では、金属材料を含んだ水溶液１６と絶縁性微粒子１５ａを第１電極１１上の電子放出領域に成膜し、絶縁性微粒子１５ａが有する光触媒の機能で導電性微粒子１５ｂを析出させて担持させている。これにより、第１電極１１上の電子放出領域のみに選択的に高濃度で担持粒子１５を形成することができる。また、光析出法による導電性微粒子１５ｂ析出で担持工程を実施するため、担持粒子１５を別途形成して用意し、中間層１３に分散させる必要が無く、導電性微粒子１５ｂの凝集や偏析を抑制することができる。さらに、導電性微粒子１５ｂの析出に高温加熱工程が不要であり、電子放出素子１０の他の構造への悪影響を避けることができる。
【００４２】
本実施形態の電子放出素子１０およびこれを用いた電子放出装置では、中間層１３に担持粒子１５を含ませ、担持粒子１５は絶縁性微粒子１５ａに導電性微粒子１５ｂを担持させたものであるため、中間層１３において導電性微粒子１５ｂの凝集や偏析が抑制される。これにより、電子放出素子１０に電圧を印加しても、第１電極１１と第２電極１４との間でリーク電流が生じることを防止し、効率的に電子を加速して第２電極１４からの安定した電子放出が可能となる。
【００４３】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図面を用いて説明する。第１実施形態と重複する部分についての説明は省略する。図４は、第２実施形態に係る電子放出素子２０の概略構成を示す模式断面図である。
【００４４】
電子放出素子２０は、基板電極となる第１電極１１、絶縁層１２、積層された複数の担持粒子１５、表面電極となる第２電極１４が下層から積層された構造をしている。担持粒子１５は、第１実施形態と同様に絶縁性微粒子１５ａに導電性微粒子１５ｂが担持されている。本実施形態は、中間層としてバインダである絶縁性樹脂を塗布せず、絶縁層１２と担持粒子１５の上に第２電極１４を直接形成する点が第１実施形態と異なっている。
【００４５】
電子放出素子２０の製造方法では、第１実施形態の図３（ａ）〜（ｄ）と同様に、第１電極１１上に絶縁層１２を形成し、絶縁性微粒子１５ａを絶縁層１２の開口から露出した第１電極１１の表面に成膜し、担持させたい金属の金属イオンを含む水溶液１６を絶縁性微粒子１５ａに供給して紫外線を照射し、導電性微粒子１５ｂを絶縁性微粒子１５ａの周囲に析出させて担持させ担持粒子１５を形成する。次に、担持粒子１５および絶縁層１２上に第２電極１４を形成する。このとき、第１電極１１と第２電極１４が接触して短絡することがないように、絶縁性微粒子１５ａおよび担持粒子１５を複数層積層させて十分な膜厚を確保することが好ましい。
【００４６】
本実施形態では、層状に形成した絶縁性微粒子１５ａに光照射で導電性微粒子１５ｂを析出させることで、担持粒子１５が層状に積層されて中間層が形成される。したがって、光照射による導電性微粒子１５ｂの析出は、担持工程と中間層形成工程を同時に行うものであり、材料数と工程数を削減することが可能である。
【００４７】
本実施形態の電子放出素子２０およびこれを用いた電子放出装置でも、担持粒子１５が積層された中間層を形成し、担持粒子１５は絶縁性微粒子１５ａに導電性微粒子１５ｂを担持させたものであるため、中間層において導電性微粒子１５ｂの凝集や偏析が抑制される。また、中間層にバインダである絶縁性樹脂の層を形成しないので、中間層における担持粒子１５を高濃度に形成し、バインダ中での導電性微粒子１５ｂの凝集や偏析を防止することができる。これにより、電子放出素子２０に電圧を印加しても、第１電極１１と第２電極１４との間でリーク電流が生じることを防止し、効率的に電子を加速して第２電極１４からの安定した電子放出が可能となる。
【００４８】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について図面を用いて説明する。第１実施形態と重複する部分についての説明は省略する。図５は、第３実施形態に係る電子放出素子３０の概略構成を示す模式断面図である。
【００４９】
電子放出素子３０は、基板電極となる第１電極１１、絶縁層１２、中間層１３、表面電極となる第２電極１４が下層から積層された構造をしている。また中間層１３には、絶縁性微粒子１５ａに導電性微粒子１５ｂが担持された担持粒子１５がバインダである絶縁性樹脂に分散されている。本実施形態では、担持粒子１５がバインダである絶縁性樹脂に分散されている点が第１実施形態と異なっている。
【００５０】
本実施形態では、絶縁性微粒子１５ａに導電性微粒子１５ｂを担持させて担持粒子１５を形成する担持工程を予め実施しておき、バインダである絶縁性樹脂中に担持粒子１５を分散しておく。本実施形態の担持工程では、第１実施形態と同様に光析出法で絶縁性微粒子１５ａの周囲に導電性微粒子１５ｂを担持させて担持粒子１５を析出する。本実施形態の特徴としては、第１実施形態とは異なり、担持粒子１５を一括して大量に作製することが可能である。ここでは担持工程に光析出法を用いる例を示したが、従来から公知の含浸法で絶縁性微粒子１５ａの周囲に導電性微粒子１５ｂを担持させて担持粒子１５を形成させてもよい。
【００５１】
電子放出素子３０は、第１電極１１上に絶縁層１２を形成し、担持粒子１５を分散したバインダを塗布して硬化することで中間層１３を形成し、中間層１３上に第２電極１４が形成される。
【００５２】
本実施形態の電子放出素子３０およびこれを用いた電子放出装置でも、中間層１３に担持粒子１５が分散されており、担持粒子１５は絶縁性微粒子１５ａに導電性微粒子１５ｂを担持させたものであるため、中間層１３において導電性微粒子１５ｂの凝集や偏析が抑制される。これにより、電子放出素子３０に電圧を印加しても、第１電極１１と第２電極１４との間でリーク電流が生じることを防止し、効率的に電子を加速して第２電極１４からの安定した電子放出が可能となる。
【００５３】
次に、上述した方法で作製した実施例と、比較のために作製した比較例とについて説明し、それらを観察および分析した結果について示す。
【００５４】
（実施例）
実施例は、上述した第２実施形態に係る電子放出素子２０と同様の構成とされている。なお、作製した実施例の構造は、図４に示す構造と同じであるが、製造工程の一部は、第１実施形態と同じであるので、図３に沿って、具体的な製造方法を説明する。
【００５５】
まず、図３（ａ）に示すように、第１電極１１上に絶縁層１２を形成する。第１電極１１は、厚さ０．５ｍｍのアルミ基板を用いた。アルミ基板に対し、５ｍｍ×５ｍｍの電子放出領域をマスキングして、陽極酸化処理を行った。陽極酸化処理の条件は、２０±１℃の１５ｗｔ％硫酸浴、電流密度１Ａ／ｄｍ2、２５０秒間とした。その後、アルミ基板に対し、蒸留水（ｐＨ：６．０、９０℃）で封孔処理を約３０分間行うことで、厚さ２μｍの絶縁層１２を形成した。なお、封孔処理は、ｐＨ：５．５〜７．５で９０〜１００℃の蒸留水で行えばよい。また、以下では、説明のため、製造過程の電子放出素子２０を構造体と呼ぶことがある。
【００５６】
次に、図３（ｂ）に示すように、絶縁性微粒子１５ａを絶縁層１２の開口（電子放出領域）から露出した第１電極１１の表面に堆積させた。実施例において、絶縁性微粒子１５ａは、ＴｉＯ2粒子（Ｘ線粒径：２００ｎｍ）とされ、膜厚は１．３μｍであった。
【００５７】
次に、図３（ｃ）に示すように、金属イオンを含む水溶液１６を絶縁性微粒子１５ａに水浸して紫外線を照射した。なお、本発明では、導電性微粒子１５ｂとして、絶縁性微粒子１５ａに担持させたい金属の金属イオンを含む水溶液１６とされており、実施例では、５μｍｏｌ／Ｌの硝酸銀水溶液１００ｍｌを用いた。すなわち、実施例において、担持させたい金属（導電性微粒子１５ｂ）は、銀（Ａｇ）とされている。
【００５８】
実施例では、具体的に、絶縁性微粒子１５ａの層が浸る位置に、上述した工程を経たアルミ基板（構造体）を設置し、紫外線ランプを照射した。その結果、酸化チタンの光触媒機能により、銀イオンが酸化チタン上で還元されて銀のナノ粒子が生成され、図３（ｄ）に示すように、銀の微粒子が担持された担持粒子１５が形成された。その後、構造体を室温雰囲気中で一晩自然乾燥させた。
【００５９】
最後に、構造体に対し、マグネトロンスパッタ装置を用いて、担持粒子１５の層の上に第２電極１４を成膜した。実施例において、第２電極１４は、Ａｕを材料とし、膜厚は４０ｎｍであった。第２電極１４は、素子面積（電子放出領域）よりも一回り大きい７ｍｍ×７ｍｍの範囲に設けられている。以上の工程によって、実施例に係る電子放出素子２０（図４参照）を形成した。
【００６０】
作製した実施例に対し、ＳＴＥＭ（走査型透過電子顕微鏡）による断面の観察（図７参照）と、ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析）による元素分析（図８参照）とを行った。なお、図８は、図７の点１０１に示す位置に対して、元素分析を行った結果を示している。図７に示すように、黒色のＡｇの微粒子（導電性微粒子１５ｂ）が、球状ＴｉＯ2粒子に担持されており、凝集や偏析が生じていないことが確認された。また、図８に示すように、Ａｇに対応する部分で強い反応を示していることから、Ａｇが担持されていることが確認された。
【００６１】
（比較例）
比較例は、上述した図６に示す電子放出素子１と略同様の構成とされており、シリコーン樹脂に銀ナノ粒子を混合した分散液によって、中間層４を形成した。具体的に、第１電極２は、ＪＩＳ  Ａ１０５０のアルミ基板であって、厚さが０．５ｍｍである。絶縁層３は、陽極酸化アルミナ層（封孔処理されたポーラスアルミナ層）であって、厚さが４〜５μｍである。中間層４は、厚さが１〜２μｍであって、バインダ樹脂８は、シリコーン樹脂である。また、導電性微粒子７に相当するＡｇナノ粒子は、分散液に含まれているアルコール誘導体で被覆されており、粒径が５〜１０ｎｍである。第２電極５は、Ａｕで形成されている。比較例において、素子サイズ（第２電極のサイズ）は、５ｍｍ×５ｍｍとされている。
【００６２】
実施例と同様に、比較例に対し、断面の観察（図９参照）と元素分析（図１０参照）とを行った。なお、図１０は、図９の点１０２に示す位置に対して、元素分析を行った結果を示している。これによると、銀微粒子が偏析、凝集していることが確認された。
【００６３】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６４】
１…電子放出素子
２…電極基板
５…薄膜電極
１０，２０，３０…電子放出素子
１１…第１電極
３，１２…絶縁層
４，１３…中間層
１４…第２電極
１５…担持粒子
６，１５ａ…絶縁性微粒子
７，１５ｂ…導電性微粒子
８…バインダ樹脂
１６…金属イオンを含む水溶液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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