(57)【要約】【課題】熱膨張による電子放出素子の破損が防止され、長時間駆動を実現することができる電子放出素子を提供する。【解決手段】電子放出素子１は、第１電極２と、第１電極２の上に形成され、開口部３ａが設けられた絶縁層３と、絶縁層３の上に形成され、開口部３ａを介して第１電極２に接する中間層４と、中間層４の上に形成された第２電極５とを備えている。第２電極５は、一部が絶縁層３の上の領域に配置されており、絶縁層３は、開口部３ａの周縁部が開口端部に向かうに従って第１電極２側へ傾斜した傾斜部３ｂとされている。電子放出素子１は、第１電極２と第２電極５との間に電圧を印加することによって、第２電極５から電子を放出させる。【選択図】図１Ａ
2015118853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、
前記第１電極の上に形成され、開口部が設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の上に形成され、前記開口部を介して前記第１電極に接する中間層と、
前記中間層の上に形成された第２電極とを備え、前記第１電極と前記第２電極と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、
前記第２電極は、一部が前記絶縁層の上の領域に配置されており、
前記絶縁層は、前記開口部の周縁部が開口端部に向かうに従って前記第１電極側へ傾斜した傾斜部とされていること
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、シリコーン樹脂で形成されていること
を特徴とする電子放出素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電子放出素子であって、
前記傾斜部は、前記第１電極に対して１０度から５０度の範囲内で傾斜していること
を特徴とする電子放出素子。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の電子放出素子であって、
前記第２電極の上に形成され、該第２電極の外周に沿って設けられた給電電極を備えること
を特徴とする電子放出素子。
【請求項５】
請求項４に記載の電子放出素子であって、
前記開口部は、複数設けられており、
前記給電電極は、前記第２電極の外周に設けられた外周部と、前記外周部から延伸され、隣接する前記開口部の間に位置する前記絶縁層の上の領域に設けられた延伸部とを備える構成とされていること
を特徴とする電子放出素子。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載の電子放出素子であって、
前記絶縁層は、二酸化珪素、酸化アルミニウム、または有機ポリマーで形成されていること
を特徴とする電子放出素子。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１つに記載の電子放出素子と、前記第１電極および前記第２電極に接続された電源とを備える電子放出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出素子および電子放出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子放出素子として、スピント（Ｓｐｉｎｄｔ）型電極、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）型電極などが知られており、例えば、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）の分野への応用が期待されている。このような電子放出素子は、突出した先鋭形状部に電圧を印加して約１ＧＶ／ｍの強電界を形成し、トンネル効果により電子を放出させる。
【０００３】
しかしながら、上述した２種類の電子放出素子は、電子放出部の表面近傍が強電界であるため、放出された電子は、電界により大きなエネルギーを得て気体分子を電離しやすくなる。気体分子の電離によって生じた陽イオンは、強電界によって加速し、電子放出素子の表面に衝突して、スパッタリングによる電子放出素子の破壊を生じさせるという問題があった。
【０００４】
また、大気中にある酸素は、電離エネルギーよりも解離エネルギーの方が低いため、イオンの発生よりも先にオゾンを発生させる。オゾンは、人体に有害である上に、強い酸化力によって様々なものを酸化することから、電子放出素子の周辺の部材にダメージを与えるという問題があった。その結果、周辺部材に耐オゾン性を有する高価な材料を用いなければならない。
【０００５】
上述したスパッタリングによる素子の破壊や、オゾンの発生といった問題に対する技術として、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｍｅｔａｌ）型やＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型の電子放出素子が知られている。これらの電子放出素子は、内部の強電界および量子サイズ効果を利用して電子を加速し、平面状の素子表面から電子を放出させる。つまり、素子外部に強電界を形成しないため、スパッタリングやオゾンの発生といった問題を克服できる。
【０００６】
また、上述した問題に対し、大気中でも安定した電子を放出でき、オゾンやＮＯＸ等の有害物質の発生を抑制できる電子放出素子が開発されている。例えば、対向して設けられた電極間に、電子を加速する電子加速層を備えた電子放出素子が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４９９０３８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の電子放出素子１０１は、図８に示すように、第１電極１０２と、第１電極１０２上に形成され、開口部１０３ａを有する絶縁層１０３と、絶縁層１０３上に形成され、開口部１０３ａを挟んで第１電極１０２と対向するとともに、一部が絶縁層１０３と重なるように配置された第２電極１０５と、第１電極１０２と第２電極１０５と絶縁層１０３との間に配置され、絶縁性微粒子および導電性微粒子で構成された微粒子層１０４とを備えている。また、電子放出素子１０１には、第１電極１０２と第２電極１０５の上に設けられた配線電極１０６とに接続された電源１１１と、第１電極１０２と電源１１１との間に接続され接地された接地電源１１２とを備えている。第２電極１０５は、電子放出素子１０１の表面を覆っており、その役割は、電子を放出する領域となる電子放出電極と、素子の厚さ方向に電流を流さず電子の供給路となる給電電極とに分かれる。給電電極は、下層に絶縁層が積層された領域に相当する。
【０００９】
現状では、電子放出素子１０１の電子放出効率（電子放出に寄与しない素子内を通過する電流量に対する電子放出電流の百分率）は、初期に０．０２〜０．１％程度であるが、数百時間の駆動で０．００２％程度まで低下してしまう。このため、多量の電子を長期間放出する場合には、電子放出に寄与しない素子内電流は増加する傾向にあり、それに伴うジュール熱によって素子全体が大きく発熱する。例えば、２０Ｖの電圧で駆動し、２０μＡの電子放出電流を得る場合、素子の消費電力量は、最大２０Ｗに達する。
【００１０】
ところで、上述した電子放出素子１０１の絶縁層１０３は、第１電極１０２に対して垂直な端面を有する開口部１０３ａとされている。絶縁層１０３の上に積層された微粒子層１０４は、開口部１０３ａの端部に厚く積み上がるように成膜されている。そして、電子放出に伴うジュール熱は、構成材料、特に、微粒子層１０４の線膨張係数の違いから、厚く積み上がった部分を集中的に変形させる。その結果、微粒子層１０４の上に薄く積層された第２電極１０５は、微粒子層１０４の変形した部分の歪みに追従できず、電子放出電極と給電電極との間で断裂してしまう。このため、長期間の電子放出を維持できなくなるという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、熱膨張による電子放出素子の破損が防止され、長時間駆動を実現することができる電子放出素子および電子放出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】
【００１２】
本発明に係る電子放出素子は、第１電極と、前記第１電極の上に形成され、開口部が設けられた絶縁層と、前記絶縁層の上に形成され、前記開口部を介して前記第１電極に接する中間層と、前記中間層の上に形成された第２電極とを備え、前記第１電極と前記第２電極と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、前記第２電極は、一部が前記絶縁層の上の領域に配置されており、前記絶縁層は、前記開口部の周縁部が開口端部に向かうに従って前記第１電極側へ傾斜した傾斜部とされていることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る電子放出素子では、前記中間層は、シリコーン樹脂で形成されている構成としてもよい。
【００１４】
本発明に係る電子放出素子では、前記傾斜部は、前記第１電極に対して１０度から５０度の範囲内で傾斜している構成としてもよい。
【００１５】
本発明に係る電子放出素子では、前記第２電極の上に形成され、該第２電極の外周に沿って設けられた給電電極を備える構成としてもよい。
【００１６】
本発明に係る電子放出素子では、前記開口部は、複数設けられており、前記給電電極は、前記第２電極の外周に設けられた外周部と、前記外周部から延伸され、隣接する前記開口部の間に位置する前記絶縁層の上の領域に設けられた延伸部とを備える構成としてもよい。
【００１７】
本発明に係る電子放出素子では、前記絶縁層は、二酸化珪素、酸化アルミニウム、または有機ポリマーで形成されている構成としてもよい。
【００１８】
本発明に係る電子放出装置は、本発明に係る電子放出素子と、前記第１電極および前記第２電極に接続された電源とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、絶縁層の端部に傾斜部を設けることによって、開口部周縁の中間層の熱変形による膨張が広域に分散され、中間層の上に設けられた第２電極の断裂を抑制することができる。その結果、熱膨張による電子放出素子の破損が防止され、長時間駆動を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態に係る電子放出素子の概略断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示す電子放出素子の上面図である。
【図２Ａ】本発明の第１実施形態に係る電子放出素子の製造工程（第１工程）を示す概略断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示す電子放出素子の製造工程を示す上面図である。
【図３】図２Ａに示す電子放出素子の傾斜部近傍の拡大断面図である。
【図４Ａ】本発明の第１実施形態に係る電子放出素子の製造工程（第２工程）を示す概略断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示す電子放出素子の製造工程を示す上面図である。
【図５Ａ】本発明の第１実施形態に係る電子放出素子の製造工程（第３工程）を示す概略断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示す電子放出素子の製造工程を示す上面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る電子放出素子の上面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る電子放出素子の上面図である。
【図８】従来の電子放出素子の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の第１実施形態に係る電子放出素子について、図面を参照して説明する。
【００２２】
図１Ａは、本発明の第１実施形態に係る電子放出素子の概略断面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示す電子放出素子の上面図である。なお、図１Ａは、図としての見易さを考慮して、ハッチングは省略する。
【００２３】
本発明の第１実施形態に係る電子放出素子１は、第１電極２と、第１電極２の上に形成され、開口部３ａが設けられた絶縁層３と、絶縁層３の上に形成され、開口部３ａを介して第１電極２に接する中間層４と、中間層４の上に形成された第２電極５とを備えている。第２電極５は、一部が絶縁層３の上の領域に配置されており、絶縁層３は、開口部３ａの周縁部が開口端部に向かうに従って第１電極２側へ傾斜した傾斜部３ｂとされている。電子放出素子１は、第１電極２と第２電極５との間に電圧を印加することによって、第２電極５から電子を放出させる。
【００２４】
この構成によると、絶縁層３の開口端部に傾斜部３ｂを設けることによって、開口部３ａ周縁の中間層４の熱変形による膨張が広域に分散され、中間層４の上に設けられた第２電極５の断裂を抑制することができる。その結果、熱膨張による電子放出素子１の破損が防止され、長時間駆動を実現することができる。
【００２５】
また、電子放出素子１は、第２電極５の上に形成され、第２電極５の外周に沿って設けられた給電電極６を備えている。この構成によると、給電電極６を設けることで、第２電極５の全面に亘って均一な電圧を印加することができる。つまり、第１電極２と第２電極５との間に電圧を印加する際、電源１１は、給電電極６を介して第２電極に接続されている。なお、第１電極２と電源１１との間には、接地された接地電源１２が接続されている。
【００２６】
つまり、電子放出素子１は、基板となる第１電極２の上に、絶縁層３、中間層４、第２電極５、および給電電極６が順に積層されている。そこで、電子放出素子１の製造工程に合わせて、各部の詳細を説明する。
【００２７】
図２Ａは、本発明の第１実施形態に係る電子放出素子の製造工程（第１工程）を示す概略断面図であり、図２Ｂは、図２Ａに示す電子放出素子の製造工程を示す上面図である。
【００２８】
先ず、第１電極２の表面に絶縁層３が形成される。具体的には、第１電極２は、アルミニウム基板である。なお、これに限定されず、第１電極２は、金属などの導電性を有する材料で形成されていればよい。第１電極２として、例えば、珪素、ガリウム、およびガリウム砒素等の半導体基板を用いてもよい。また、表面に金属膜が形成されたガラス基板やプラスティック基板等を用いることもできる。
【００２９】
絶縁層３は、アルミニウムの金属酸化膜である酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）で形成され、膜厚を２〜５μｍとされている。絶縁層３は、アルミニウム基板の表面に陽極酸化処理によって形成され、開口部３ａを設けてパターニングし、苛性ソーダを用いてエッチング処理を行うことで、第１電極２であるアルミニウムを露出させる。そして、エッチング処理によって、傾斜部３ｂが形成される。本実施の形態では、上面視において、電子放出素子１の中央に設けられた矩形状の開口部３ａによって第１電極２が露出され、外周に絶縁層３が設けられている。そして、絶縁層３と第１電極２との境界には傾斜部３ｂが設けられている。
【００３０】
傾斜部３ｂは、図３の傾斜部近傍の拡大断面図に示すように、第１電極２に対して傾斜角ＤＡで傾斜した順テーパ形状とされている。すなわち、図８に示した従来の電子放出素子１０１においては、第１電極１０２に対して垂直な端面を有する開口部１０３ａとされており、開口部１０３ａと絶縁層１０４との境界で大きな段差ができていた。しかしながら、本願発明では、傾斜部３ｂを設けることで、開口部３ａの端面が緩やかに傾斜し、急峻な段差を無くした構造としている。傾斜角ＤＡは、１０度から５０度の範囲内とするのが望ましく、本実施の形態では、１０度とされている。この構成によると、中間層４の熱膨張の抑制に最適な傾斜部３ｂとすることができる。つまり、傾斜部３ｂの傾斜を小さくすると、電子放出に関与しない傾斜部３ｂの面積が大きくなり、電子放出効率が低下するため、１０度以上傾斜させることが望ましい。また、傾斜部３ｂの傾斜が５０度を超えると、絶縁層３端部の変形集中が緩和されず、第２電極５に亀裂が生じてしまう。なお、図面においては、図としての見易さを考慮して、傾斜角ＤＡを強調して図示しているが、予め設定された適切な角度とされていれば良い。
【００３１】
なお、絶縁層３は、感光性アクリル樹脂などの有機ポリマーや酸化珪素で形成されていてもよい。アクリル樹脂で形成した場合、絶縁層３の膜厚は、１．５〜２μｍ程度とするのが望ましい。つまり、上述した材料で形成することによって、絶縁層３の絶縁性を向上させることができる。
【００３２】
また、本実施の形態では、傾斜部３ｂは、直線的に傾斜した構造としたが、これに限定されず、曲線状や段階的に傾斜した構造としてもよい。なお、第１電極２と傾斜部３ｂとの境界近傍において、絶縁層３は、傾斜部３ｂが裾を引くように、非常に薄い部分が形成されることがあるが、ある程度の膜厚が確保されていないと絶縁することができない。そのため、非常に薄い部分は、絶縁層３に含まず、図示していない。
【００３３】
図４Ａは、本発明の第１実施形態に係る電子放出素子の製造工程（第２工程）を示す概略断面図であり、図４Ｂは、図４Ａに示す電子放出素子の製造工程を示す上面図である。
【００３４】
図４Ａでは、図３Ａに示す状態に対して、開口部３ａを介して第１電極２に接する中間層４が絶縁層３の上に形成されている。中間層４は、電子放出素子１全体に積層されており、絶縁性微粒子および導電性微粒子を含んだシリコーン樹脂で形成されている。具体的には、中間層４は、絶縁性微粒子と導電性微粒子とが結着材であるシリコーン樹脂で固着されている。つまり、シリコーン樹脂を用いることによって、中間層４の機械的強度を向上させることができ、電子放出に起因する電流生成が優位に働く。中間層４は、膜厚が３００〜１０００ｎｍとされている。膜厚が薄くなると、膜厚不良による電気的短絡が発生しやすい。また、膜厚が厚くなると、膜厚のばらつきによる電子放出点の偏りが生じやすくなる。
【００３５】
絶縁性微粒子は、二酸化珪素（ＳｉＯ2）で形成された微粒子である。絶縁性微粒子の材料は、これに限らず、絶縁性を有し、かつ、電子トラップとして機能する適当な表面準位を有する材料であればよく、酸化アルミニウムおよび二酸化チタンを主成分とすればよい。絶縁性微粒子として、絶縁性が高い材料を用いることで中間層４の抵抗値を所望の値に調整することができる。また、絶縁性微粒子が有する電子トラップは、エネルギー障壁となって電界電子放出の種になると考えられるため、絶縁性微粒子の材料としては、非晶質の構造が好ましい。
【００３６】
絶縁性微粒子は、平均粒径が５０ｎｍである。なお、平均粒径は、電子顕微鏡で撮影した所定個数の各粒子における、円相当径の算術平均値である。絶縁性微粒子は、平均粒径が１０〜１０００ｎｍであるものが好ましく、１０〜２００ｎｍであるものがより好ましい。平均粒径が１０ｎｍよりも小さいと、粒子間に働く力が強いために粒子が凝集し易く、中間層４内での分散が困難になる。また、平均粒径が１０００ｎｍよりも大きいと、分散性は良いものの、中間層４は、空隙が大きくなり抵抗値の調整が困難になる。さらに、中間層４の表面の凹凸は、中間層４に形成される電界強度に不均一を生じさせる。中間層４に凹部が形成された場合、局所的な強電界の部分を形成するので、導電路が集中してしまう傾向がある。この状態が顕著になると、電子放出点が凹部に集中し、一様な電子放出を維持することができなくなる。この現象を緩和させるために、絶縁性微粒子の平均粒径を２００ｎｍより小さくすることが好ましい。絶縁性微粒子は、粒径の分散状態が平均粒径に対してブロードであってもよく、例えば、平均粒径が５０ｎｍの微粒子は、２０〜１００ｎｍの範囲にその粒径が広く分布していてもよい。このような分散状態であっても、絶縁性微粒子の粒径は、上述した平均粒径の範囲を満たせばよい。
【００３７】
導電性微粒子は、銀から形成されているが、これに限らず、電子放出素子１が大気中で酸化して劣化するのを防ぐために、貴金属を用いて形成されるのが好ましい。導電性微粒子の材料として、例えば、金、白金、パラジウム、またはニッケルを主成分とする金属材料を適用することができる。このような導電性微粒子は、公知の微粒子製造技術であるスパッタ法や噴霧加熱法を用いて形成することができる。
【００３８】
導電性微粒子は、平均粒径が１０ｎｍであって、中間層４の導電性を制御するために、絶縁性微粒子よりも小さい平均粒径とされている。したがって、導電性微粒子は、平均粒径が３〜２０ｎｍであるものが好ましい。導電性微粒子は、絶縁性微粒子よりも小さい平均粒径とすることによって、中間層４内で、導電性微粒子による導電パスが形成されず、絶縁破壊が起こり難くなる。平均粒径が３ｎｍよりも小さいと、凝集力が強すぎるため、粒径を維持することができない。また、平均粒径が２０ｎｍよりも大きいと、絶縁性微粒子との質量差によって、成膜時に導電性微粒子が沈降し、導電性微粒子の分散状態を維持することが難しくなる。
【００３９】
図５Ａは、本発明の第１実施形態に係る電子放出素子の製造工程（第３工程）を示す概略断面図であり、図５Ｂは、図５Ａに示す電子放出素子の製造工程を示す上面図である。
【００４０】
図５Ａでは、図４Ａに示す状態に対して、中間層４の上に第２電極５がスパッタ法で形成されている。第２電極５は、金属薄膜であって、大気中での酸化が抑制される材料で形成されていれば良く、例えば、金やパラジウムを用いることができる。第２電極５は、第１電極２と短絡しないように、中間層４よりも突出しないように積層されている。具体的には、第２電極５は、上面視において、開口部３ａおよび傾斜部３ｂを覆い、傾斜部３ｂ周縁の絶縁層３と重なる領域に形成されている。
【００４１】
第２電極５の膜厚は、１５〜１００ｎｍとされており、外部へ電子を効率よく放出するための重要なパラメータである。膜厚が１５ｎｍ以上であれば、電極として充分な導電性を確保できる。また、膜厚が１００ｎｍより大きいと、電子放出量が極端に減少してしまう。電子放出量は、第２電極５が電子を吸収または反射することで、電子の放出効率を低下させるために、減少すると考えられる。
【００４２】
その後、上述した図１Ａおよび図１Ｂに示すように、第２電極５の上に給電電極６を形成する。給電電極６は、アルミニウムで形成され、膜厚が３００〜５００ｎｍとされている。給電電極６は、上面視において（上述した図１Ｂ参照）、第２電極５の外周であって傾斜部３ｂと重ならない領域に設けられており、開口部３ａを囲むように環状に形成された外周部６ａで構成されている。また、給電電極６は、第１電極２と短絡しないように、中間層４よりも突出せず、第２電極５と中間層４との両方に重ねて積層されている。
【００４３】
以上の工程を経て、図１Ａおよび図１Ｂに示す電子放出素子１が形成される。電子放出素子１では、給電電極６（第２電極５）を正極電位として、給電電極６と第１電極２との間に電圧が印加される。そして、第１電極２から供給される電子は、中間層４を通過して第１電極２へ移動する際に何らかのエネルギー（仕事関数）が与えられ、第２電極５から外部の空間へ放出される。電子放出に至る現象は、中間層４を流れる電流によるジュール熱と、中間層４内に形成される局所的な強電界領域とによって生じると予想されている。
【００４４】
一般的に、電子が固体内部から外部へ放出される物理機構として、熱電子放出、光電子放出、電界電子放出、および２次電子放出などが知られている。熱電子放出は、フェルミ準位と真空準位とのエネルギー障壁に相当するエネルギーを、熱により与えることで、電子を真空中に放出させる現象である。また、電界電子放出（冷電界電子放出）は、金属表面と真空との間に形成される電界強度を１×１０9Ｖ／ｍ程度とし、エネルギー障壁を非常に薄くすることで、室温程度でもトンネル効果により、電子を真空中へ放出させる減少である。電子放出素子１の電子放出機構は、熱電子放出と電界電子放出とが混交した熱電界放出であると考えられている。すなわち、ジュール熱による見かけ上の仕事関数の低下と、強電界によるエネルギー障壁の低下およびトンネル現象とが合わさって、電子放出に至ると考えられる。
【００４５】
上述したように、中間層４は、シリコーン樹脂で形成されているが、線膨張係数が２５〜３０×１０-5／℃であり、他の層の材料と比べて突出して大きな値となっている。例えば、第１電極２を構成するアルミニウムは２．３×１０-5／℃であり、絶縁層３を構成するアクリル樹脂は５〜９×１０-5／℃であり、第２電極５を構成する金は１．４×１０-5／℃である。そして、電子放出素子１を駆動した際に発生するジュール熱によって熱膨張が生じるが、シリコーン樹脂で形成された中間層４の熱膨張は、他の層より突出しているため、電子放出素子１に歪みが生じる。しかしながら、本実施の形態では、傾斜部３ｂを設けることでこの問題を解決している。
【００４６】
上述した第１実施形態では、開口部３ａが１つとされていたが、これに限定されず、開口部３ａを複数設けた構造としてもよい。次に、複数の開口部３ａを備えた第２実施形態および第３実施形態について、図面を参照して説明する。
【００４７】
図６は、本発明の第２実施形態に係る電子放出素子の上面図である。なお、第１実施形態と機能、構造が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
第２実施形態では、開口部３ａは、複数設けられており、給電電極６は、第２電極５の外周に設けられた外周部６ａと、外周部６ａから延伸され、隣接する開口部３ａの間に位置する絶縁層３の上の領域に設けられた延伸部６ｂとを備える構成とされている。この構成によると、開口部３ａを複数設けることで、電子が放出される領域を分散し、広範囲に亘って均一に電子を放出することができる。また、延伸部６ｂを設けることで、外周部６ａから離間した領域にも安定した電流を供給することができる。
【００４９】
具体的には、第２実施形態では、電子放出素子１は、２つの開口部３ａが並べて（図では、左右に並べて）設けられており、第２電極５は、２つの開口部３ａの間に設けられた絶縁層３の上の領域にも設けられている。つまり、２つの開口部３ａを覆うように、第２電極５は一体に形成されている。給電電極６は、第１実施形態と同様に、環状の外周部６ａが設けられており、さらに延伸部６ｂを備えている。延伸部６ｂは、並べて配置された開口部３ａの間の領域を通って、外周部６ａの側辺（図では、上方）と対向する他辺（図では、下方）とを接続するように設けられている。
【００５０】
図７は、本発明の第３実施形態に係る電子放出素子の上面図である。なお、第１実施形態および第２実施形態と機能、構造が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５１】
第３実施形態では、第２実施形態と同様に、複数の開口部３ａが設けられているが、第２実施形態より多くの開口部３ａが設けられている。具体的には、開口部３ａは、略マトリクス状に並べて配置されており、延伸部６ｂに対応する領域は、開口部３ａが省かれている。なお、開口部３ａの配置については、これに限定されず、第２電極５に覆われる位置であれば、適宜離散して配置することができる。延伸部６ｂは、並べて配置された開口部３ａの間の領域を通って、外周部６ａの端部（図では、右上）と対向する端部（図では、左下）とを接続する直線状に形成されている。
【００５２】
なお、延伸部６ｂは、電子の放出に影響しない絶縁層３の上の領域であれば、どのような経路を通るように設定しても良く、電子放出素子１の中央を通るように設ければ、給電電極６から大きく離間した開口部３ａを無くすことができ、素子全体に安定した電流を供給することができる。また、給電電極６の形状は、適宜設定することができ、複数の延伸部６ｂを設けたり、分岐した延伸部６ｂを設けたりしてもよい。
【００５３】
上述した本発明の第１実施形態ないし第３実施形態に係る電子放出素子１は、第１電極２および第２電極５に電源１１を接続することで、電子放出装置として機能させることができる。
【００５４】
なお、今回開示した実施の形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る電子放出素子は、長期にわたって連続して駆動できる。よって、例えば、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の帯電装置や、電子線硬化装置、あるいは発光体と組み合わせることにより画像表示装置、または放出された電子が発生させるイオン風を利用することにより冷却装置等に、好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  電子放出素子
２  第１電極
３  絶縁層
３ａ  開口部
３ｂ  傾斜部
４  中間層
５  第２電極
６  給電電極
６ａ  外周部
６ｂ  延伸部
１１  電源
１２  接地電源
ＤＡ  傾斜角
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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