(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、
第１電極上に形成された、膜厚方向に貫通した複数の小孔を有する電子放出制御絶縁膜と、
前記電子放出制御絶縁膜上に形成された、少なくとも絶縁性微粒子を含有する電子加速層と、
前記電子加速層上に形成された第２電極とを備え、
前記小孔は、２１．２〜１４１．４μｍの内径を有し、
前記電子放出制御絶縁膜において、前記複数の小孔は５〜２０００個／ｍｍ2の密度で均一に配置され、
第１電極及び第２電極は、前記複数の小孔と重なり、
第１電極と第２電極との間に電圧を印加することにより、第１電極から放出される電子を前記電子放出制御絶縁膜の均一に配置された前記複数の小孔の位置における前記電子加速層で加速させて第２電極から外部へ放出させるように構成されたことを特徴とする電子放出素子。
【請求項２】
前記電子加速層が、０．３〜２．０μｍの層厚を有し、前記小孔が電子加速層の層厚の８．５〜３００倍の内径を有する請求項１に記載の電子放出素子。
【請求項３】
前記小孔は、多角形状、円形状、楕円形状のいずれかの平面形状を有する請求項１又は２に記載の電子放出素子。
【請求項４】
前記電子放出制御絶縁膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコーン樹脂膜、アクリル樹脂膜またはポリイミド樹脂膜からなる請求項１〜３のいずれか１つに記載の電子放出素子。
【請求項５】
前記絶縁性微粒子が５〜１０００ｎｍの平均粒径を有する請求項１〜４のいずれか１つに記載の電子放出素子。
【請求項６】
前記絶縁性微粒子が、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびＴｉＯ2のうちの少なくとも１つから形成された微粒子を含んでなる請求項１〜５のいずれか１つに記載の電子放出素子。
【請求項７】
第２電極が、金、銀、タングステン、チタン、アルミおよびパラジウムのうちの少なくとも１つを含んでなる請求項１〜６のいずれか１つに記載の電子放出素子。
【請求項８】
前記電子加速層の第２電極側の面に、炭素薄膜が形成されている請求項１〜７のいずれか１つに記載の電子放出素子。
【請求項９】
前記複数の小孔がマトリックス状に配置されている請求項１〜８のいずれか１つに記載の電子放出素子。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の電子放出素子と、第１電極と第２電極との間に電圧を印加する電源部とを備えた電子放出装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電子放出装置と、発光体とを備え、前記電子放出装置から放出された電子によって前記発光体が励起して発光するように構成された自発光デバイス。
【請求項１２】
請求項１１に記載の自発光デバイスを備えた画像表示装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の電子放出装置を備え、被冷却体に向かって前記電子放出装置から電子を放出することにより、イオン風を発生させるよう構成されたイオン風発生装置。
【請求項１４】
前記被冷却体に向かう空気流を発生する送風ファンをさらに備えた請求項１３に記載のイオン風発生装置。
【請求項１５】
請求項１０に記載の電子放出装置を備え、感光体に向かって前記電子放出装置から電子を放出することにより、前記感光体を帯電するよう構成された帯電装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の帯電装置を備えた画像形成装置。
【請求項１７】
第１電極上に、膜厚方向に貫通した複数の小孔を有する電子放出制御絶縁膜を形成する工程（Ａ）と、
前記電子放出制御絶縁膜の前記複数の小孔内の第１電極上に、少なくとも絶縁性微粒子を含有する電子加速層を形成する工程（Ｂ）と、前記電子加速層上に第２電極を形成する工程（Ｃ）とを含み、
第２電極は、第１電極及び前記複数の小孔と重なるように形成され、
前記小孔は、２１．２〜１４１．４μｍの内径を有し、
前記電子放出制御絶縁膜において、前記複数の小孔は５〜２０００個／ｍｍ2の密度で均一に配置されることを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項１８】
前記工程（Ａ）は、第１電極上に絶縁膜を形成する工程（Ａ１）と、前記絶縁膜上にレジストパターン膜を形成する工程（Ａ２）と、前記レジストパターン膜をマスクとして前記絶縁膜をエッチングして前記複数の小孔を形成し、それによって前記電子放出制御絶縁膜を形成する工程（Ａ３）とを含む請求項１７に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１９】
前記電子加速層の第１電極側の面と第２電極側の面のうちの少なくとも一方であって、前記小孔と対向する位置に、炭素薄膜を形成する工程をさらに含む請求項１７または１８に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項２０】
前記工程（Ｂ）は、前記絶縁性微粒子を溶媒に分散させた微粒子分散液を調製する工程（Ｂ１）と、前記電子放出制御絶縁膜上に前記微粒子分散液を塗布する工程（Ｂ２）と、前記微粒子分散液の塗布膜を乾燥させる工程（Ｂ３）とを含む請求項１７〜１９のいずれか１つに記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項２１】
前記工程（Ｂ２）が、スピンコート法により前記微粒子分散液を塗布する工程である請求項２０に記載の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り電子を放出する電子放出素子およびそれを備えた各種の装置に関する。
【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）型電極等で構成された電子放出素子が知られている。この電子放出素子は、例えば、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）の分野への応用が検討されており、尖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することができる。
【０００３】
しかしながら、これら２つのタイプの電子放出素子は、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容易に電離する。気体分子の電離により生じた陽イオンは、強電界により素子の表面方向に加速衝突し、スパッタリングによる素子破壊が生じるという問題がある。
また、大気中の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が発生する。オゾンは人体に有害である上、その強い酸化力により様々なものを酸化することから、素子の周囲の部材にダメージを与えるという問題が存在し、これを避けるために周辺部材には耐オゾン性の高い材料を用いなければならないという制限が生じている。
【０００４】
このような背景から、前記とは別のタイプの電子放出素子として、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｍｅｔａｌ）型とＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型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、平面状の素子表面から電子を放出させる面放出型の電子放出素子である。
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、ＭＩＭ型およびＭＩＳ型の電子放出素子は、前記スピント型、ＣＮＴ型、ＢＮ型の電子放出素子のように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やオゾンが発生するという問題を克服できる。
【０００５】
しかし、ＭＩＭ型およびＭＩＳ型の電子放出素子は、一般にピンホールや絶縁破壊等が生じやすい。そのため、これらの電子放出素子には、微粒子を有する絶縁膜を用いてピンホールや絶縁破壊等の発生を防止することが知られている。
例えば、相対向する２枚の電極の間に微粒子を含む絶縁体を設けたＭＩＭ型の電子放出素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、基板と、炭素系電子放出材料（例えば、カーボンナノチューブ）で構成された基板上の電子放出部と、電子放出部よりも厚く基板上に形成された固定層と、電子放出部と対向するよう固定層上に形成されて電子放出部から電子を引き出すための電子引き出し電極とを備え、固定層は、絶縁粒子からなる粉体層と、この粉体層を覆うように形成された酸化物絶縁体とからなる絶縁膜である電子放出素子が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１−２９８６２３号公報
【特許文献２】特開２０００−３１１６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
カーボンナノチューブエミッターやカーボンブラックエミッターは、カーボンナノチューブやカーボンブラックの個々のサイズや密度のばらつきによって、電子放出点が不均一になってしまう。
この問題を解消すべく、通電エージング、レーザー照射、プラズマ処理などの活性化処理が試みられているが、処理に時間と手間がかかってしまう。
【０００９】
また、ＭＩＭ型およびＭＩＳ型の電子放出素子は、メカニズムは明確には解明されていないが、素子構造内に生じるミクロな電気的不均一性により、電子放出点が不均一になってしまう。
これらの電子放出素子の中には、安定化させるための通電処理、すなわちフォーミング処理が施されている素子もあるが、フォーミング処理によって形成される電子放出点は偶発的なものであるため、電子放出点を制御することが難しく、多くの場合は不均一になってしまう。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電子を均一かつ制御性よく放出することができる電子放出素子を主として提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、第１電極と、第１電極上に形成された、膜厚方向に貫通した複数の小孔を有する電子放出制御絶縁膜と、前記電子放出制御絶縁膜上に形成された、少なくとも絶縁性微粒子を含有する電子加速層と、前記電子加速層上に形成された第２電極とを備え、第１電極と第２電極との間に電圧を印加することにより、第１電極から放出される電子を前記電子放出制御絶縁膜の前記小孔の位置における前記電子加速層で加速させて第２電極から外部へ放出させるように構成されたことを特徴とする電子放出素子が提供される。
【００１２】
また、本発明の別の観点によれば、第１電極上に、膜厚方向に貫通した複数の小孔を有する電子放出制御絶縁膜を形成する工程（Ａ）と、前記電子放出制御絶縁膜の前記小孔内の第１電極上に、少なくとも絶縁性微粒子を含有する電子加速層を形成する工程（Ｂ）と、前記電子加速層上に第２電極を形成する工程（Ｃ）とを含むことを特徴とする電子放出素子の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電子放出素子は、第１電極と第２電極との間に電圧を印加することにより、第１電極から放出される電子を前記電子放出制御絶縁膜の前記小孔の位置における前記電子加速層で加速させて第２電極から外部へ放出させるように構成されている。
したがって、均一かつ制御性のよい電子放出を実現することができる。
また、局所的な電子放出による素子破壊が低減できるため、素子の長寿命化も期待できる。
また、本発明の電子放出素子の製造方法によれば、均一かつ制御性のよい電子放出を実現でき、かつ長寿命化した電子放出素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の電子放出素子の実施形態１−１の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の電子放出素子の実施形態１−２の構成を示す模式図である。
【図３】図１で説明した実施形態１−１の電子放出素子を用いて電子放出点を確認するための実験系を示す模式図である。
【図４】実施形態１（実施形態１−１〜１−２）の電子放出素子を用いた帯電装置の一例を示す模式図である。
【図５】実施形態１の電子放出素子を用いた実施形態３−１の自発光デバイスを示す模式図である。
【図６】実施形態１の電子放出素子を用いた実施形態３−２の自発光デバイスを示す模式図である。
【図７】別の電子放出素子を用いた実施形態３−３の自発光デバイスを示す模式図である。
【図８】実施形態３−３の自発光デバイスを用いた実施形態３−４の画像表示装置を示す模式図である。
【図９】実施形態１の電子放出素子を用いた実施形態４−１のイオン風発生装置を示す模式図である。
【図１０】実施形態１の電子放出素子を用いた実施形態４−２のイオン風発生装置を示す模式図である。
【図１１】実施例１の電子放出素子における電子放出点を示す写真である。
【図１２】実施例１の電子放出素子における電子放出点を示す写真である。
【図１３】実施例２の電子放出素子における電子放出点を示す写真である。
【図１４】実施例３の電子放出素子における電子放出点を示す写真である。
【図１５】実施例４の電子放出素子における電子放出点を示す写真である。
【図１６】実施例５の電子放出素子における電子放出点を示す写真である。
【図１７】実施例６の電子放出素子における電子放出点を示す写真である。
【図１８】実施例７の電子放出素子における電子放出点を示す写真である。
【図１９】比較例１の電子放出素子における電子放出点を示す写真である。
【図２０】比較例１の電子放出素子における電子放出点を示す写真である。
【図２１】比較例２の電子放出素子における電子放出点を示す写真である。
【図２２】比較例２の電子放出素子における電子放出点を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の電子放出素子は、第１電極と、第１電極上に形成され、膜厚方向に貫通した複数の小孔を有する電子放出制御絶縁膜と、前記電子放出制御絶縁膜上及び前記小孔内に形成された、少なくとも絶縁性微粒子を含有する電子加速層と、前記電子加速層上に形成された第２電極とを備え、第１電極と第２電極との間に電圧を印加することにより、第１電極から放出される電子を前記電子放出制御絶縁膜の前記小孔の位置における前記電子加速層で加速させて第２電極から外部へ放出させるように構成されている。
つまり、本発明の電子放出素子は、均一に配置された複数の小孔を有する電子放出制御絶縁膜を第１・第２電極間の第１電極側に設けることにより、第２電極の外表面から均一に電子を放出することができるものである。
【００１６】
ここで、本発明の電子放出素子の電子放出のメカニズムについて説明する。
本発明の電子放出素子は、第１電極と第２電極との間に電圧が印加されると、第１電極から、第１電極と第２電極との間における電子加速層中の絶縁性微粒子の表面に電子が移る。絶縁性微粒子の内部は高抵抗であるため、電子は絶縁性微粒子の表面を伝導していく。
このとき、絶縁性微粒子の表面の不純物、絶縁性微粒子が酸化物である場合の酸素欠陥、あるいは絶縁性微粒子間の接点で、電子がトラップされる。このトラップされた電子は固定化された電荷として働く。
その結果、電子加速層の表面では、印加電圧と、トラップされた電子が作る電界とが合わさって強電界が発生し、その強電界によって電子が加速され、第２電極から電子が放出される。
【００１７】
一方、このメカニズムをマクロな視点でとらえると、電子放出制御絶縁膜には厚み方向に貫通する複数の小孔が設けられ、第１電極から各小孔内に入り込んだ電子加速層に電子が移動し、前記メカニズムで電子が放出される。
電子放出制御絶縁膜では、電気抵抗が高く、第１電極からの電子が電子放出制御絶縁膜から上層に移動しないため、電子放出が起こらない。
この結果、小孔部分でのみ電子が放出されることになり、素子全体に配置した小孔から電子が均一に電子が放出される。また、電子放制御絶縁膜のパターンにしたがって電子放出が生じる素子構造になっているので、制御性よく電子が放出される。
このように、本発明の電子放出素子は、電子放出制御絶縁膜に電子放出させる部分（小孔）と電子放出させない部分とが交互に配列したパターン構造であるため、前記メカニズムに基づいて均一に制御性よく電子放出することができる。
【００１８】
なお、電子放出素子に印加する電圧は、直流電圧でも交流電圧でもどちらでもよいが、電子放出量が比較的安定している交流電圧の方が好ましい。以下、本明細書において、単に「電圧」というときは「交流電圧」と「直流電圧」の両方を指すものとする。
【００１９】
また、本発明の電子放出素子の製造方法は、第１電極上に、膜厚方向に貫通した複数の小孔を有する電子放出制御絶縁膜を形成する工程（Ａ）と、前記電子放出制御絶縁膜を覆うように第１電極上に絶縁性微粒子を含んでなる電子加速層を形成する工程（Ｂ）と、前記電子加速層上に第２電極を形成する工程（Ｃ）とを含む。この製造方法により、上記の電子放出素子を製造することができる。
ここで、電子加速層の膜厚が電子放出制御絶縁膜の膜厚と等しい電子放出素子を製造する場合、前記工程（Ｂ）と工程（Ｃ）の間に、例えば、エッチングまたは化学機械研磨（ＣＭＰ）により、電子放出制御絶縁膜が露出するまで電子加速層を除去する工程が含まれる。
この場合、工程（Ｃ）において、第２電極は、各小孔内の電子加速層上と電子放出制御 絶縁膜上に形成される。
以下に、本発明の様々な実施形態について説明する。
なお、本明細書中において、数値範囲における「〜」は両端の数値を含む。例えば、「０．３〜２．０μｍ」は、「０．３μｍ以上２．０μｍ以下」を意味し、両端の数値「０．３μｍ」「２．０μｍ」を含む。
【００２０】
本発明の電子放出素子は、その実施形態において、電子放出制御絶縁膜に、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン窒化酸化膜などの無機膜、シリコーン樹脂膜、アクリル系樹脂膜、ポリイミド系樹脂膜、エポキシ系樹脂膜、ポリエステル系樹脂膜、ポリウレタン系樹脂膜、ポリスチレン系樹脂膜などの有機膜等の絶縁膜を用いてもよい。これらの実施形態の中でも、抵抗値、耐熱性、吸水率、機械的強度などの観点から、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコーン樹脂膜、アクリル樹脂膜およびポリイミド樹脂膜がより好ましい。
これらの絶縁膜の膜厚は、電子放出素子に印加する電圧の大きさによって異なるが、例えば、膜厚０．１〜３μｍとすることができる。
また、電子放出制御絶縁膜は、これら各種絶縁膜の単層膜であっても積層膜であってもよい。
【００２１】
また、本発明の実施形態において、電子放出制御絶縁膜に形成される複数の小孔のサイズ、形状、密度等は、隣接する小孔相互における電界が互いに干渉しない程度であればよい。小孔はランダムに配置されていて構わないが、電子放出素子からより均一に電子を放出できる観点から、縦横整然とマトリックス状に配置されていることが好ましい。
より具体的に説明すると、本発明の実施形態において、小孔のサイズは、例えば、一辺が１〜５００μｍの正方形内に収まるサイズであり、さらに具体的には、その内径が５〜３００μｍである。小孔は、電子加速層の層厚に対してその内径が小さすぎると、小孔内の電界が弱まり電子放出効率が低下しやすい傾向があり、また、逆にその内径が大きすぎると、本発明の効果（すなわち電子放出の均一性）が損なわれる傾向がある。このため、小孔の内径は、電子加速層の層厚の８．５〜３００倍が好ましく、具体的な数値範囲として、２１．２〜１４１．４μｍ（3桁目を四捨五入すると２１〜１４０μｍ）が好ましい。ここで、電子加速層の層厚は、後述するように、好ましくは０．３〜２．０μｍである。
一方、小孔の形状は、特に限定されない。本発明の実施形態において、その平面視形状は、例えば、多角形（正三角形、正方形、長方形、菱形、五角形、六角形、正多角形等）、円形、楕円形等である。これらの形状の中で、電子が集中しやすい鋭利な頂点を持たない点で、短径に対する長径の長さの比が１〜２の形状が好ましく、この比を実現する楕円形がより好ましい。また、このような形状の中でも、同一面積で比較した場合に曲率が最も緩くなる円形がさらに好ましい。
このとき、電子放出素子の第２電極の外表面から垂直方向に電子が安定して放出できるように、小孔の膜厚方向の断面形状は長方形または正方形であることが望ましい。
また、本発明の実施形態において、小孔は５〜２０００個／ｍｍ2の密度で電子放出制御絶縁膜に配置される。
なお、本発明において小孔の内径とは、小孔の平面視形状が円形の場合、円の直径、楕円形の場合、長径、多角形の場合、最長となる対角線の長さである。また、本発明において小孔の短径とは、小孔の平面視形状が楕円形（長円）の場合の短径のみならず、小孔の平面視形状が多角形の場合における最短の対角線の長さを含む。長径についても同様であり、本発明において小孔の長径とは、小孔の平面視形状が多角形の場合における最長の対角線の長さを含む。ここで、小孔の平面視形状が多角形の場合には、フォトリソ工程で形成され、その頂点が円弧状となった形状も含まれる。
【００２２】
なお、小孔のサイズ、形状、密度等が、隣接する小孔相互における電界が互いに干渉する程度に設定された場合、電子放出の均一性や制御性が損なわれてしまう。
このように、電子放出制御絶縁膜は、第１電極上に形成された絶縁膜であり、複数の小孔を有することにより、電子放出素子の電子放出を面内で均一に制御する機能を有する。
【００２３】
また、本発明の実施形態において、前記発明の構成に加え、電子加速層の第２電極側の面に、炭素薄膜が形成されていてもよい。
このように構成すれば、適度な電圧で十分な電子を放出することができると共に、絶縁破壊が生じ難く、長時間の連続動作が可能となる。なお、炭素薄膜について詳しくは後述する。
【００２４】
また、本発明の電子放出素子の製造方法は、その実施形態において、前記製造方法の構成に加え、前記工程（Ａ）は、例えば、第１電極上に絶縁膜を形成する工程（Ａ１）と、前記絶縁膜上にレジストパターン膜を形成する工程（Ａ２）と、前記レジストパターン膜をマスクとして前記絶縁膜をエッチングして前記複数の小孔を形成し、それによって前記電子放出制御絶縁膜を形成する工程（Ａ３）とを含む。
【００２５】
また、本発明の電子放出素子の製造方法は、その実施形態において、前記炭素薄膜を有する電子放出素子を製造する場合、電子加速層の第２電極側の面に、炭素薄膜を形成する工程をさらに含む。
つまり、炭素薄膜の形成工程は、工程（Ａ）と工程（Ｂ）の間、もしくは工程（Ｂ）と工程（Ｃ）の間、もしくはこれら両方で行われる。
【００２６】
また、本発明の電子放出素子の製造方法は、その実施形態において、前記工程（Ｂ）は、例えば、絶縁性微粒子を溶媒に分散させた微粒子分散液を調製する工程（Ｂ１）と、前記電子放出制御絶縁膜上に前記微粒子分散液を塗布する工程（Ｂ２）と、前記微粒子分散液の塗布膜を乾燥させる工程（Ｂ３）とを含む。
また、工程（Ｂ２）が、スピンコート法により前記微粒子分散液を塗布する工程であってもよく、これによれば分散液の塗布が容易にできる。
【００２７】
また、本発明の電子放出素子は、他の観点によれば、電子放出装置に用いられてもよい。すなわち、この電子放出素子の第１電極と第２電極の間に電圧を印加する電源部を備えることにより、適度な電圧（例えば１０〜２５Ｖ）の印加により十分な電子放出量が得られると共に、長時間でも安定して連続動作可能な電子放出装置が構成される。
さらに、この電子放出装置は、自発光デバイス、その自発光デバイスを備えた画像表示装置、被冷却体を冷却できるイオン風発生装置、帯電装置、その帯電装置を備えた画像形成装置等の主要部に用いられることができる。
【００２８】
前記自発光デバイスによれば、安定で長寿命な面発光を実現することができる。
また、前記イオン風発生装置によれば、放電を伴わず、オゾンやＮＯxを始めとする有害な物質の発生がなく、被冷却体表面でのスリップ効果を利用することにより、被冷却体表面を高効率で冷却することができる。
また、前記帯電装置によれば、放電を伴わず、オゾンやＮＯxを始めとする有害な物質を発生させることなく、長期間安定して被帯電体を帯電させることができる。
なお、電子放出装置を備えたこれらの装置は、複数の電子放出素子を含んでもよい。例えば、複数の電子放出素子が平面体上に配置されて、これらの装置に適用されてもよい。また、複数の電子放出素子において、第１電極を共通化してもよい。
【００２９】
以下、本発明の実施形態および実施例について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下に記述する実施形態および実施例は本発明の具体的な一例に過ぎず、本発明はこれらよって限定されるものではない。
【００３０】
〔実施形態１〕
図１は、本発明の電子放出素子の実施形態１−１の構成を示す模式図である。
図１に示すように、実施形態１−１に係る電子放出素子９は、第１電極１と、第１電極１上に形成され、膜厚方向に貫通した複数の小孔２ａを有する電子放出制御絶縁膜２と、電子放出制御絶縁膜２の膜厚以上の膜厚を有すると共に、電子放出制御絶縁膜２の各小孔２ａ内に埋め込まれる絶縁性微粒子３ａを含んでなる電子加速層３と、電子加速層３上に形成された炭素薄膜４と、炭素薄膜４上に形成された第２電極５とを備える。
また、この電子放出素子９と、電子放出素子９の第１電極１と第２電極５との間に電圧を印加する電源部７とを備えることにより、電子放出装置１０が構成される。このとき、電源部７のマイナス極に第１電極１が電気的に接続され、電源部７のプラス極に第２電極５が電気的に接続される。
【００３１】
〈第１電極〉
第１電極１は、基板の機能を兼ねる電極基板であり、導体で形成された板状体で構成されている。
第１電極１は、電子放出素子の支持体として機能すると共に、電極として機能するため、ある程度の強度を有し、かつ適度な導電性を有するものであればよい。例えば、ステンレス（ＳＵＳ）、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｕ等の金属で形成された基板、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ等の半導体基板を用いることができる。
【００３２】
また、第１電極１は、導電性膜で形成された電極が、ガラス基板またはプラスティック基板等の絶縁体基板上に形成された構造体であってもよい。
例えば、ガラス基板を用いる場合、電子加速層４との界面となるガラス基板の表面を、例えば、マグネトロンスパッタ等を用いて導電性膜で被覆し、導電性膜で被覆されたガラス基板を第１電極１として用いてもよい。
導電性膜の材料としては、大気中での安定動作を所望するのであれば、抗酸化力の高い導電性材料を用いることが好ましく、貴金属を用いることがより好ましい。また、導電性膜には、酸化物導電材料であり透明電極に広く利用されているＩＴＯも有用である。
【００３３】
また、第１電極１が絶縁体基板を被覆する導電性膜で構成される場合、導電性膜に強靭さが要求されるため、複数の導電性膜を積層してもよい。
例えば、ガラス基板表面にＴｉ膜を膜厚２００ｎｍで形成し、その上にＣｕ膜を膜厚１０００ｎｍで形成した金属積層膜や、ガラス基板表面にＭｏ膜を膜厚３０ｎｍで形成し、その上にＡｌ膜を膜厚１３０ｎｍで形成し、その上にＭｏ膜を膜厚５０ｎｍで形成した金属積層膜を第１電極１として用いてもよいが、これら材料や数値に限定されることはない。
Ｔｉ薄膜とＣｕ薄膜でガラス基板を被覆すると、強靭な導電性薄膜を形成できる。
なお、絶縁体基板の表面の導電性膜を、周知のフォトリソやマスクを用いて方形等にパターニングして電極を形成してもよい。
【００３４】
〈電子放出制御絶縁膜〉
電子放出制御絶縁膜２は、第１電極１上に形成された絶縁膜であり、複数の小孔２ａを有することにより、電子放出素子９の電子放出を面内で均一に制御する機能を有する。
なお、電子放出制御絶縁膜２の材料や膜厚、小孔２ａのサイズ、形状および密度等は、前記の通りである。
【００３５】
〈電子加速層〉
電子加速層（絶縁性微粒子層）３は、絶縁性微粒子３ａを含んでなり、小孔２ａを含む電子放出制御絶縁膜２上に形成される。この層は、第１電極１から第２電極２へ向かう電子を加速させる機能を有する。
電子加速層３は、半導電性を有する絶縁性微粒子３ａを主に有して構成されているため、電圧が印加されると、極弱い電流が流れる。
電子加速層３の電圧電流特性は所謂バリスタ特性を示し、印加電圧の上昇に伴い急激に電流値を増加させる。この電流の一部は、印加電圧が形成する電子加速層３内の強電界により弾道電子となり、第２電極５を透過して電子放出素子１０の外部へ放出される。また、弾道電子は、絶縁性微粒子３ａによる電子加速層３の表面の凹凸の影響から生じる第２電極５の隙間（微細孔）をすり抜けて外部へ放出される場合もある。
弾道電子の形成過程は、電子が電界方向に加速されつつトンネルすることによるものと推測される。
また、熱処理を行って絶縁性微粒子３ａを完全に溶解させ結晶化させると、電子加速層３は絶縁物となって電子を加速させる機能が失われるため、単に絶縁性微粒子３ａを材料として用いればよいのではなく、粒子形状を保った絶縁性微粒子３ａで電子加速層３が形成されている必要がある。
【００３６】
電子加速層３の膜厚は、例えば、電子放出素子９への印加電圧および電子放出制御絶縁膜２が前記条件の場合、０．００８〜６．０μｍが好ましく、０．３〜２．０μｍがより好ましい。
電子加速層３が上記範囲の膜厚であれば、膜厚が均一な（表面が平滑な）電子加速層３を形成し易くなり、その結果、各小孔３ａに対応する部分の電子加速層３の電気抵抗の値が均一となり、電子放出素子９の全体に亘ってより一様に電子を放出することができる。
また、電子放出素子９は、できるだけ低い電圧で強い電界を加えて電子を加速させることが好ましいので、電子放出素子９への印加電圧や電子放出制御絶縁膜の膜厚等にもよるが、電子加速層３の膜厚は、上記膜厚の範囲（０．００８〜６．０μｍ又は０．３〜２．０μｍの範囲）のうちでもできるだけ薄いことが好ましい。
なお、本実施形態において電子加速層の膜厚とは、小孔が形成される場所における、電子放出制御絶縁膜の厚み（すなわち、第１電極と第２電極との間の距離）をいう。
【００３７】
絶縁性微粒子３ａには、ＳｉＯ2、ＺｎＯ等の半導体酸化物、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＣｕＯ等の金属酸化物からなる絶縁性微粒子を用いることができる。また、これらの絶縁性微粒子を単独で、あるいは複数種類組み合わせて用いることができる。
材料が異なる複数種類の絶縁性微粒子３ａを用いる場合、これら複数種類の絶縁性微粒子３ａが後述する数値範囲の粒径をもつ粒子であればよい。
また、複数種類の絶縁性微粒子３ａが分散液に分散され、分散液が電子放出制御絶縁膜２上に塗布されて電子加速層４を形成する場合、絶縁性微粒子３ａの選定は分散液中の粒子の分散性を考慮することが望ましい。
【００３８】
絶縁性微粒子３ａの粒径は、電子放出制御絶縁膜２の膜厚および小孔２ａのサイズが前記条件の場合、５〜１０００ｎｍが好ましい。
絶縁性微粒子３ａの粒径が５ｎｍより小さいと、粒径のばらつきを小さくすることが難しいため、均一な膜厚の電子加速層３を形成することが難しい。一方、粒径が１０００ｎｍより大きいと、絶縁性微粒子３ａの分散液を塗布して電子加速層３を形成する場合に、分散液中に絶縁性微粒子３ａが沈降して分散性が悪くなり、その結果、分散液の塗布膜において絶縁性微粒子３ａの多い箇所と少ない箇所が生じ易くなり、均一な膜厚の電子加速層３を形成することが難しい。
なお、本発明において、「粒径」とは平均一次粒径を意味する。
【００３９】
〈電子加速層の変形例〉
実施形態１−１は、電子加速層３が絶縁性微粒子３ａのみから構成されているが、電子加速層３は他の微粒子や材料を含んで構成されてもよい。
例えば、電子加速層３には、絶縁性微粒子３ａの粒径よりも小さい粒径を有する導電性微粒子が含まれていてもよい。
電子加速層３に導電性微粒子を添加することによって、電子加速層３を流れる電流値電子放出量を制御することができる。換言すると、電子加速層３中の絶縁性微粒子３ａの含有量を調整して、電子加速層３の電気抵抗の値を任意の範囲に調整できる。
導電性微粒子としては、特に限定されないが、例えば、金、銀、白金、パラジウムおよびニッケルからなる導電性粒子のうち少なくとも１種を含んでいてもよい。
なお、導電性微粒子の粒径が絶縁性微粒子の粒径と同等以上であると、電子加速層３が必要とする絶縁性が得られなくなるため、導電性微粒子の粒径は絶縁性微粒子の粒径よりも小さい必要がある。
【００４０】
さらに、電子加速層３には、バインダー成分として少量のシリコーン樹脂が含まれていてもよい。
電子加速層３がシリコーン樹脂を含むことで、電子放出素子９の機械的強度を向上することができると共に、大気中の酸素および水分などによる素子劣化を防ぐことができ、長寿命化をより効果的に図ることができる。
また、必要に応じて電子加速層３に分散剤等の添加剤が含まれていてもよい。
また、電子加速層３は、材料が異なる２層以上の積層構造になっていてもよい。例えば、１層目が実質的な電子加速層、２層目が機械的強度アップ、防湿度効果、膜表面の平坦化を目的とする保護層といった積層構造を採用することができる。
【００４１】
〈炭素薄膜〉
炭素薄膜４は、第２電極５と電子加速層３の間の抵抗体として機能する。
前記のように電子放出制御絶縁膜２には複数の小孔２ａが設けられているため、この電子放出素子９をエージング試験（例えば、長時間にわたる連続動作試験）にかけると、各小孔２ａ部分に電界が集中した状態が続くことになり、この電子放出素子９は局所的な電圧・電流ストレスに連続的にさらされる。
大きい電圧・電流ストレスが長時間続くと、電子放出制御絶縁膜２の小孔２ａ周辺部分に欠陥が生じる場合があり、欠陥数が増加すると電流のパスが生じて絶縁破壊につながる。
抵抗体としての炭素薄膜４は、例えば、金、銀等からなる第２電極５と比較して電気的に高抵抗であるため、電子放出素子９がかかる局所的かつ連続的な電圧・電流ストレスが緩和されることになり、この結果、欠陥が生じ難く、絶縁破壊が生じ難くなる。
この炭素薄膜の材料としては、例えば、グラファイトが好適である。
【００４２】
また、炭素薄膜４の膜厚は、印加電圧、電子放出制御絶縁膜２の膜厚、小孔２ａのサイズおよび密度、第２電極５の材質等の条件にもよるが、前記条件の場合は５〜２０ｎｍが好ましい。炭素薄膜の膜厚が５ｎｍより薄いと炭素薄膜が抵抗体として機能するには十分でなく、一方、膜厚が２０ｎｍより厚いと電子放出に必要な電圧が大きくなり過ぎて好ましくない。
【００４３】
実施形態１−１では、電子加速層３の第２電極５側の面に炭素薄膜４が形成された場合を例示しているが、図２に示す実施形態１−２の電子放出装置１０ｙのように、炭素薄膜４は電子放出素子９において省略されてもよい。すなわち、電子放出素子９は、第１電極１と、電子放出制御絶縁膜２と、絶縁性微粒子３ａを含んでなる電子加速層３と、電子加速層３上に形成された第２電極５とを備える形態であってもよい。なお、図２において、図１中の要素と同様の要素には同一の符号を付している。
【００４４】
〈第２電極〉
第２電極５は、第１電極１と対の電極を構成し、第１電極１と共に電子加速層３内に電圧を印加させるための電極である。このため、電極として機能する程度の導電性を有する材料にて形成されればよい。
しかしながら、第２電極５は、電子加速層３内で加速され高エネルギーとなった電子をなるべくエネルギーロス無く透過させて放出することが好ましいため、仕事関数が低くかつ薄膜で形成することが可能な導電性材料で形成されることが好ましい。
このような材料としては、例えば、仕事関数が４〜５ｅＶに該当する金、銀、タングステン、チタン、アルミ、パラジウムなどが挙げられる。中でも大気圧中での動作を想定した場合、酸化物および硫化物形成反応のない金が、最良な材料となる。また、酸化物形成反応の比較的小さい銀、パラジウム、タングステンなども問題なく実使用に耐える材料である。
【００４５】
第２電極５の膜厚は、電子放出素子９から外部へ電子を効率良く放出させる条件として重要であり、この観点から１０〜５５ｎｍが好ましい。
第２電極５を平面電極として機能させるための最低膜厚は１０ｎｍであり、これより薄い膜厚では電気的導通を確保できない。一方、電子放出素子９から外部へ電子を放出させるための最大膜厚は５５ｎｍであり、これより厚い膜厚では弾道電子の透過が起こらず、第２電極５で弾道電子の吸収あるいは反射による電子加速層３への再捕獲が生じてしまう。 このため、第２電極５の膜厚は、好ましくは１０〜５５ｎｍである。
【００４６】
〈製造方法〉
次に、図１を参照しながら実施形態１に係る電子放出素子９の製造方法について説明する。
前記のように構成された電子放出素子９は、第１電極上１に、膜厚方向に貫通した複数の小孔２ａを有する電子放出制御絶縁膜２を形成する工程と、電子放出制御絶縁膜２を覆うように第１電極上１に絶縁性微粒子３ａを含んでなる電子加速層３を形成する工程と、電子加速層３上に炭素薄膜４を形成する工程と、炭素薄膜４上に第２電極５を形成する工程とを含む電子放出素子の製造方法により製造される。
【００４７】
具体的に説明すると、電子放出制御絶縁膜２の形成工程において、まず、絶縁体材料としてのアクリル系樹脂を溶剤に溶かした塗液を第１電極１上にスピンコート法で塗布して塗布膜を形成し、塗布膜を加熱乾燥し、その後、フォトリソグラフィーによって、乾燥した塗布膜（絶縁膜）に複数の小孔２ａを形成することにより、電子放出制御絶縁膜２を形成する。例えば、上記で説明したように、膜厚０．１〜３μｍの電子放出制御絶縁膜２に、内径が２１．２〜１４１．４μｍの小孔２ａを形成する。
絶縁体材料は、アクリル系樹脂以外にも、例えば、シリコーン樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂などの有機ポリマーが挙げられる。また、これらの有機ポリマーは、１種または２種以上を混合して用いてもよい。
また、絶縁体材料は、有機ポリマー以外にも、シリコン酸化物やシリコン窒化物などの無機材料を用いて、例えば、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法等によって電子放出制御絶縁膜２を形成してもよい。
また、小孔２ａの方法として、電子ビームリソグラフィ、プラズマエッチング、インクジェット等を用いてもよく、これらの方法に限定されるものではない。
【００４８】
次に、電子加速層３の形成工程において、まず、溶剤に絶縁性微粒子３ａが分散された絶縁性微粒子分散液を調製する。このとき、絶縁性微粒子分散液に導電性微粒子やバインダー成分を混合してもよい。
絶縁性微粒子分散液に用いる溶剤としては、バインダー成分を溶解でき、かつ絶縁性微粒子３ａや導電性微粒子を分散でき、かつ塗布後に乾燥することができれば、特に制限はなく、例えば、トルエン、ベンゼン、キシレン、ヘキサン、テトラデカン等を用いることができる。
絶縁性微粒子分散液における絶縁性微粒子３ａの濃度は１０〜５０重量％が好ましい。１０重量％より低濃度であれば、電子放出制御絶縁膜２の小孔２ａ内に絶縁性微粒子３ａを満充填し難く、５０重量％より高濃度であれば、絶縁性微粒子分散液の粘度が上昇すると共に、凝集が生じるため、薄膜化した電子加速層３を形成することができない。
【００４９】
次に、絶縁性微粒子分散液を第１電極１上にスピンコート法にて塗布する。
スピンコート条件は、特に限定されないが、絶縁性微粒子分散液の塗布膜を有する第１電極１を、例えば、スピン回転数５００ｒｐｍで１秒間回転させた後、スピン回転数３０００ｒｐｍで１０秒間回転させる。
第１電極１上の塗布膜の塗布量は特に限定されないが、例えば、２４ｍｍ角の第１電極１に塗布する場合、０．２ｍＬ／ｃｍ2以上であればよい。
スピンコート法を用いることで、上記絶縁性微粒子および導電性微粒子を簡便に広範囲に塗布することができる。
続いて、第１電極１上の塗布膜を乾燥させることにより、電子加速層３を形成する。なお、電子加速層３が所望の膜厚となるまで、塗布および乾燥を繰り返してもよい。
【００５０】
次に、炭素薄膜４の形成工程において、例えば、蒸着法、マグネトロンスパッタ法等を用いて、電子加速層３上に炭素薄膜４を形成する。
続いて、第２電極５の形成工程において、例えば、マグネトロンスパッタ法、インクジェット法、スピンコート法、蒸着法等を用いて、炭素薄膜４上に第２電極５を形成して、電子放出素子９が完成する。
そして、この電子放出素子９の第１電極１と第２電極５に、リード線を介して電源部７の負極と正極を電気的に接続することにより、電子放出装置１０が完成する。
この電源部７としては、１０〜２５Ｖの電圧を印加可能な電源を用いることができる。
【００５１】
なお、図３は図１で説明した実施形態１−１の電子放出素子９を用いて電子放出点を確認するための実験系を示す模式図である。
この実験系を用いた電子放出点の確認のための実験は、後述の実施例において説明する。
【００５２】
〔実施形態２〕
図４は実施形態１（実施形態１−１〜１−２）の電子放出素子を用いた帯電装置の一例を示す模式図である。なお、図４において、図１中の要素と同様の要素には同一の符号を付している。
この帯電装置９０は、電子放出素子９と、これに電圧を印加する電源部７とを有する電子放出装置１０から成り、電子写真方式の画像形成装置に備えられた感光体Ｐを帯電させるものである。
【００５３】
帯電装置９０を構成する電子放出素子９は、被帯電体である感光体Ｐに対向して設置され、電圧が印加されることにより電子を放出させ、感光体Ｐを帯電させる。なお、この実施形態で説明される画像形成装置において、帯電装置９０以外の構成部材は、従来公知のものを用いることができる。
ここで、帯電装置９０として用いる電子放出素子９は、感光体Ｐから、例えば３〜５ｍｍ隔てて配置されることが好ましい。
また、電子放出素子９への印加電圧は２５Ｖ程度が好ましく、電子放出素子９における電子加速層３は、例えば、２５Ｖの電圧印加で、単位時間当たり１μＡ／ｃｍ2の電子が放出されるように構成されていればよい。
【００５４】
帯電装置９０として用いられる電子放出装置１０は、大気中で動作しても放電を伴わず、従って帯電装置９０からのオゾンの発生は無い。
オゾンは人体に有害であり、環境に対する各種規格で規制されているほか、機外に放出されなくとも機内の有機材料、例えば、感光体Ｐやベルトなどを酸化し劣化させてしまう。
このような帯電装置９０を画像形成装置が有することで、このような問題は生じない。
また、この電子放出素子９は電子放出量が向上しているため、帯電装置９０によって感光体Ｐを効率よく帯電することができる。
さらに、この電子放出素子９が同一基板に複数形成された電子放出装置１０を帯電装置９０として用いることにより、帯電装置９０は面電子源として構成されるので、感光体Ｐの回転方向へも幅を持って帯電することができ、感光体Ｐのある箇所への帯電機会を多く稼ぐことができる。
よって、帯電装置９０は、線状で帯電するワイヤ帯電器などと比べ、均一な帯電が可能である。また、帯電装置９０は、数ｋＶの電圧印加が必要なコロナ放電器と比べて、１０Ｖ程度と印加電圧が格段に低くてすむというメリットもある。
【００５５】
〔実施形態３〕
図５は実施形態１の電子放出素子を用いた実施形態３−１の自発光デバイスを示す模式図であり、図６は実施形態１の電子放出素子を用いた実施形態３−２の自発光デバイスを示す模式図であり、図７は別の電子放出素子を用いた実施形態３−３の自発光デバイスを示す模式図であり、図８は実施形態３−３の自発光デバイスを用いた実施形態３−４の画像表示装置を示す模式図である。なお、図５〜図８において、図１中の要素と同様の要素には同一の符号を付している。
【００５６】
図５（実施形態３−１）に示す自発光デバイス３１は、電子放出素子９およびこれに電圧を印加する電源部７とを有する電子放出装置１０と、電子放出素子９と離れて対向状に配置される発光部３６とを備える。
発光部３６は、基材となるガラス基板３４上にＩＴＯ膜３３と蛍光体層３２がこの順に積層された積層構造を有し、蛍光体層３２が電子放出素子９の第２電極５と対面している。
ＩＴＯ膜３３の膜厚は、導電性を確保できる膜厚であればよく、例えば、１００〜３００ｎｍとすることができ、本実施形態では１５０ｎｍとした。
【００５７】
蛍光体層３２としては、赤、緑、青色発光に対応した電子励起タイプの蛍光体材料が適しており、例えば、赤色ではＹ2Ｏ3：Ｅｕ、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ3：Ｅｕ、緑色ではＺｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ、ＢａＡｌ12Ｏ19：Ｍｎ、青色ではＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+等を用いる
ことができる。
蛍光体層３２の厚さ１μｍ程度が好ましい。
蛍光体層３２を成膜するに当たっては、バインダーとなるエポキシ系樹脂と蛍光体微粒子との混練物を用い、バーコーター法、滴下法、スピンコート法等の公知技術によって形成することができる。
このとき、所望の発光色が得られるよう、赤、緑および青色の蛍光体微粒子の内から１色以上の蛍光体微粒子を適切な重量混合比で選択する。例えば、白い発光色が得られるようにするのであれば、赤、緑および青色の蛍光体微粒子を重量混合比１：１：１で混合した混練物を用いる。
【００５８】
ここで、蛍光体層３２の発光輝度を上げるには、電子放出素子９から放出された電子を蛍光体層３２へ向けて加速する必要があり、その場合は、電子放出素子９の第１電極１とＩＴＯ膜３３の間に、電子を加速する電界を形成するための直流電圧印加用の第２電源部３５を設けることが好ましい。
このとき、蛍光体層３２と電子放出素子９との距離が０．３〜１ｍｍ、電源部７からの印加電圧が１８Ｖ、第２電源部３５からの印加電圧が５００〜２０００Ｖに設定することが好ましい。
【００５９】
図６（実施形態３−２）に示す自発光デバイス１３１は、電子放出素子９およびこれに電圧を印加する電源部７を有する電子放出装置１０と、電子放出素子９上に形成された蛍光体層１３２とを備えている。
蛍光体層１３２は、実施形態３−１と同様の方法で電子放出素子９の第２電極５上に形成することができる。但し、電子放出素子９は外力に対して弱く、バーコーター法を用いると電子放出素子９が壊れるおそれがあるため、滴下法またはスピンコート法を用いるのが好ましい。
【００６０】
図７（実施形態３−３）に示す自発光デバイス２３１は、前記とは異なる電子放出素子２９およびこれに電圧を印加する電源部７を有する電子放出装置２１０である。
この電子放出素子２９において、電子加速層２３は、前記絶縁性微粒子３ａと蛍光体微粒子（符号省略）を混合した材料を用いた材料から形成されている。
蛍光体微粒子は、一般的に電気抵抗が低く、絶縁性微粒子３ａと比べても明らかに電気抵抗は低い。
よって、蛍光体微粒子を用いる場合、絶縁性微粒子３ａに対する蛍光体微粒子の混合量を少量に抑える必要がある。例えば、絶縁性微粒子３ａとして球状シリカ粒子（粒径１１０ｎｍ）、蛍光体微粒子としてＺｎＳ：Ｍｇ（粒径５００ｎｍ）を用いた場合、それらの重量混合比は３：１程度が適切となる。
この場合、蛍光体微粒子全量中、所望の発光色が得られるよう、赤、緑および青色の蛍光体微粒子の内から１色以上の蛍光体微粒子を適切な重量混合比で選択する。
【００６１】
実施形態３−１の自発光デバイス３１の場合、電子放出素子９から外部へ放出した電子が、発光部３６の蛍光体層３２に衝突することにより、蛍光体層３２が発光する。
実施形態３−２の自発光デバイス１３１の場合、電子放出素子９から蛍光体層１３２に電子が入射して衝突することにより、蛍光体層１３２が発光する。
実施形態３−３の自発光デバイス２３１の場合、第１電極１からの電子が電子加速層２３を通過する際に、電子が蛍光体微粒子と衝突することにより、電子放出素子２９が発光する。
これらの電子放出素子９、２９は電子放出量が向上しているため、自発光デバイス３１、１３１、２３１は効率よく発光することができる。
なお、自発光デバイス３１、１３１、２３１は、大気中で動作可能であるが、真空封止することにより電子放出電流が上昇し、より効率よく発光することができる。
【００６２】
図８（実施形態３−４）に示す画像表示装置３４０は、図７で示した自発光デバイス２３１と、液晶パネル３３０とを備えている。
この画像表示装置３４０において、自発光デバイス２３１は液晶パネル３３０の後方に配置されてバックライトとして用いられる。
したがって、この場合、自発光デバイス２３１は白い発光色が得られるよう、電子加速層２３中には赤、緑および青の蛍光体微粒子が重量混合比１：１：１で分散している。
また、この場合、例えば、自発光デバイス２３１が単位時間当たり１０μＡ／ｃｍ2の電子を放出するよう、自発光デバイス２３１への印加電圧を２０〜３５Ｖに設定することが好ましく、自発光デバイス２３１と液晶パネル３３０との距離は、０．１ｍｍ程度が好ましい。
なお、液晶パネル３３０は従来公知のもの、例えば、バックライト側から、偏光板、ガラス基板、透明電極、配向膜、液晶、配向膜、透明電極、保護膜、カラーフィルター、ガラス基板および偏光板が積層されたパネル構造を用いることができる。
【００６３】
また、図示しない実施形態３−５の画像表示装置として、図５（実施形態３−１）で説明した自発光デバイス３１をマトリックス状に配置して、自発光デバイス３１そのものによる電界放出ディスプレイ(ＦＥＤ: Field Emission Display）として画像を表示させる
こともできる。
この場合、例えば、自発光デバイス３１が単位時間当たり１０μＡ／ｃｍ2の電子を放出するよう、自発光デバイス３１への印加電圧を２０〜３５Ｖに設定することが好ましい。
【００６４】
〔実施形態４〕
図９は実施形態１の電子放出素子を用いた実施形態４−１のイオン風発生装置を示す模式図であり、図１０は実施形態１の電子放出素子を用いた実施形態４−２のイオン風発生装置を示す模式図である。なお、図９および図１０において、図１中の要素と同様の要素には同一の符号を付している。
図９（実施形態４−１）のイオン風発生装置１５０は、電子放出素子９およびこれに電圧を印加する電源部７を有する電子放出装置１０からなる。
このイオン風発生装置１５０は、その電子放出素子９が被冷却体Ｑに対して傾斜状に対向するように配置され、電子放出素子９が電気的に接地された被冷却体Ｑに向かって電子を放出することにより、イオン風を発生させて被冷却体Ｑを冷却する。
【００６５】
つまり、従来、ファンのみで被冷却体Ｑの表面に風を送っても、その表面に最も近い空気分子は留まって動かないという所謂「ノースリップ効果」が発生するため、被冷却体Ｑの表面の冷却効果が低かった。
実施形態４−１のイオン風発生装置１５０によれば、電子放出素子９からの電子が空気分子と衝突してイオンを生じ、更にこのイオンが周りの空気分子に衝突することによって空気分子やイオンが移動する。このことで「イオン風」が発生する。このとき、イオンは電位差もしくは電界によって被冷却体Ｑの表面まで運ばれ、被冷却体Ｑとの間に働く電界（鏡像力）により、熱い分子と冷たいイオンが交換するため、被冷却体Ｑの表面が冷却される。
この場合、例えば、イオン風発生装置１５０が単位時間当たり１μＡ／ｃｍ2の電子を放出するように、電子放出素子９に印加する電圧を１８Ｖ程度に設定することが好ましい。
なお、被冷却体Ｑとしては、例えば、半導体、コンピューターのＣＰＵ，ＬＥＤなどの電子部品やそれらを搭載した装置等が挙げられる。
【００６６】
図１０（実施形態４−２）のイオン風発生装置１６０は、電子放出素子９およびこれに電圧を印加する電源部７を有する電子放出装置１０と、電子放出素子９の周囲に回転可能に設けられた送風ファン４２とを備えている。
このイオン風発生装置１６０も、その電子放出素子９が被冷却体Ｑに対して傾斜状に対向するように配置され、電子放出素子９が電気的に接地された被冷却体Ｑに向かって電子を放出し、さらに、送風ファン４２が被冷却体Ｑに向かって送風することにより、イオン風およびエアー流を発生させて被冷却体Ｑを冷却する。
【００６７】
このとき、イオン風に加えてエアー流が生じるため、被冷却体Ｑの表面近傍の雰囲気（空気）を効率よく入れ替えることができ、イオン風とエアー流との相乗効果により冷却効率が格段に向上する。
この場合、例えば、イオン風発生装置１６０が単位時間当たり１μＡ／ｃｍ2の電子を放出するように、電子放出素子９に印加する電圧を１８Ｖ程度に設定すると共に、送風ファン４２による風量を０．９〜２Ｌ／分／ｃｍ2に設定することが好ましい。
【００６８】
〔他の実施形態〕
実施形態１〜４では、電子加速層３の膜厚が電子放出抑制絶縁層２の膜厚よりも厚い場合を例示したが、電子加速層３の膜厚が電子放出抑制絶縁層２の膜厚と同等あるいは薄くてもよい（図示省略）。
前者の場合、電子放出抑制絶縁層２の表面上およびその各小孔２ａ内に充填された電子加速層３の表面上に炭素薄膜４および第２電極５が形成される。
後者の場合、電子加速層３の表面が電子放出抑制絶縁層２の表面よりも凹状に低くなっているため、電子放出抑制絶縁層２の表面上およびその各小孔２ａ内の電子加速層３の表面上に炭素薄膜４および第２電極５が形成されると、第２電極５における各電子加速層３に対応する位置には凹部が形成される。
【実施例】
【００６９】
以下の実施例では、本発明に係る電子放出素子を用いて電流測定した実験について説明する。なお、この実施例は一例であって、本発明の内容を制限するものではない。
まず、実施例１と２の電子放出素子および比較例１と２の電子放出素子を以下のように作製した。実施例１と２は図１と同様の構造を有する電子放出素子であり、比較例１と２は図１における電子放出制御絶縁膜２と炭素薄膜４が省略された電子放出素子である。
そして、作製した各電子放出素子について、図３に示す実験系を１×１０-8ＡＴＭの真空容器中に配置して電子放出点の確認実験を行った。
【００７０】
図３の実験系は、電子放出素子９の第２電極５側に、絶縁性スペーサー８を介して発光部３６を対向状に配置したものである。また、電子放出素子９の第１電極１と第２電極５は直流電源部７Ａに接続され、発光部３６は直流電源部７Ｂに接続されている。また、電子放出素子９と蛍光体層３２との距離は５ｍｍに設定した。
【００７１】
（実施例１）
第１電極１として２４ｍｍ×２４ｍｍ角のＭＡＭ（Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ）ガラス基板を用い、第１電極１上に６０μｍ角（対角：８４．９μｍ）の小孔２ａが２８９個（＝１７個×１７個）均一に配列されたアクリル系樹脂からなる電子放出制御絶縁膜２を作製した。（電子放出制御絶縁膜２の膜厚は、２．５μｍとした。）
なお、小孔２ａの総面積は０．０１ｃｍ2である。
【００７２】
また、５ｍＬの試薬瓶に、溶媒であるヘキサン０．６ｇと、絶縁性微粒子３ａとして粒径５０ｎｍの球状シリカ粒子０．１ｇとを投入し、超音波分散器を用いて試薬瓶中の微粒子を分散して絶縁性微粒子分散液を調製した。そして、得られた絶縁性微粒子分散液に、銀ナノ粒子（応用ナノ粒子研究所製、銀微粒子の粒径１０ｎｍ）０．０２４ｇを投入し、超音波分散器を用いて試薬瓶中の微粒子を分散して絶縁性微粒子と銀ナノ粒子の分散液Ａを調製した。
次に、５ｍＬの試薬瓶に、溶媒であるヘキサン０．６ｇと、絶縁性微粒子３ａとして粒径５０ｎｍの球状シリカ粒子０．１ｇとを投入し、超音波分散器を用いて試薬瓶中の微粒子を分散して絶縁性微粒子分散液を調製した。そして、得られた絶縁性微粒子分散液に、シリコーン樹脂（東レ・ダウコーニング株式会社製、ＳＲ２４１１）０．０２ｇを投入し、超音波分散器を用いて試薬瓶中の微粒子を分散して絶縁性微粒子とシリコーン樹脂の分散液Ｂを調製した。
【００７３】
次に、電子放出制御絶縁膜２上に分散液Ａを滴下し、５００ｒｐｍで１秒間、続いて３０００ｒｐｍで１０秒間の条件で２段階のスピンコートを行って、絶縁性微粒子と導電性微粒子とを含む塗布膜を形成し、ホットプレートを用いて、この塗布膜を１５０℃で６０秒間乾燥することにより、膜厚１．０μｍの電子加速層Ｉを形成した。そして、経時変化を起こさないため、直ぐに次の工程に移った。
電子加速層Ｉ上に分散液Ｂを滴下し、５００ｒｐｍで１秒間、続いて３０００ｒｐｍで１０秒間の条件で２段階のスピンコートを行って、絶縁性微粒子とシリコーン樹脂とを含む塗布膜を形成し、ホットプレートを用いてこの塗布膜を２００℃で９０秒間乾燥することにより、膜厚１．５μｍの電子加速層ＩＩを形成し、それによって電子加速層Ｉと電子加速層ＩＩとが積層した膜厚２．５μｍの電子加速層３を形成した。
【００７４】
続いて、真空蒸着装置を用いて、電子加速層３上に、グラファイトを材料とする膜厚  １０ｎｍの炭素薄膜４を成膜した。
その後、マグネトロンスパッタ装置を用いて、炭素薄膜４上に、Au-Pdを材料とする膜厚４０ｎｍ、同面積は０．１６ｃｍ2の第２電極５を形成することにより、実施例１の電子放出素子９を得た。
なお、実施例１の電子放出素子９は、電子加速層３の膜厚が２．５μｍであるので、小孔２ａの内径（対角線の長さ）は、電子加速層３の膜厚に対して約３３．９倍の大きさであった。
【００７５】
この電子放出素子９上に、絶縁性スペーサーＳによって５ｍｍの距離を保って蛍光体層３２を対向状に配置して図３の実験系を完成し、それを１×１０-8ＡＴＭの真空容器中に設置した。そして、電子放出素子９における電子放出点の確認実験を行い、その結果を図１１及び図１２に示した。ここで、図１２において、スケールバーは１．０ｍｍの長さを示し、点線で囲まれた部分は電子放出素子９の電子放出有効範囲を示している。（以下、図１３〜図１８、図２０、図２２においても、スケールバーは１．０ｍｍの長さを示し、点線で囲まれた部分は電子放出素子９の電子放出有効範囲を示している。）
なお、このときの印加電圧Ｖ１は１６Ｖ、Ｖ２は３．５ｋＶであった。
図１１及び図１２に示すように、実施例１の電子放出点は、素子全体にわたって均一に存在していた。
【００７６】
（実施例２）
第１電極１として２４ｍｍ×２４ｍｍ角のＭＡＭ（Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ）ガラス基板を用い、第１電極１上に６０μｍ角（対角：８４．９μｍ）の小孔２ａが２８９個（＝１７個×１７個）均一に配列されたアクリル系樹脂からなる電子放出制御絶縁膜２を作製した。（電子放出制御絶縁膜２の膜厚は、２．５μｍとした。）
なお、小孔２ａの総面積は０．０１ｃｍ2である。
【００７７】
また、２０ｍＬの試薬瓶に、溶媒であるヘキサン３．０ｇと、絶縁性微粒子３ａとして粒径５０ｎｍの球状シリカ粒子０．５ｇと、銀ナノ粒子（応用ナノ粒子研究所製、銀微粒子の粒径１０ｎｍ）０．１２ｇを投入し、超音波分散器を用いて試薬瓶中の微粒子を分散して絶縁性微粒子と銀ナノ粒子の分散液を調製した。
次に、得られた絶縁性微粒子と銀ナノ粒子の分散液に、シリコーン樹脂（東レ・ダウコーニング株式会社製、ＳＲ２４１１）０．１７５ｇを投入し、超音波分散器を用いて試薬瓶中の微粒子を分散して絶縁性微粒子と銀ナノ粒子とシリコーン樹脂との分散液Ｃを調製した。
【００７８】
次に、電子放出制御絶縁膜２上に分散液Ｃを滴下し、５００ｒｐｍで１秒間、続いて３０００ｒｐｍで１０秒間の条件で２段階のスピンコートを行って、絶縁性微粒子と導電性微粒子とシリコーン樹脂とを含む塗布膜を形成し、この塗布膜をホットプレートを用いて１５０℃で６０秒間乾燥することにより、膜厚１．０μｍの電子加速層Ｉを形成した。
【００７９】
続いて、真空蒸着装置を用いて、電子加速層３上に、グラファイトを材料とする膜厚  １０ｎｍの炭素薄膜４を成膜した。
その後、マグネトロンスパッタ装置を用いて、炭素薄膜４上に、Au-Pdを材料とする膜厚４０ｎｍ、同面積は０．１６ｃｍ2の第２電極５を形成することにより、実施例２の電子放出素子９を得た。
なお、実施例２の電子放出素子９は、電子加速層３の膜厚が１．０μｍであるので、小孔２ａの内径（対角線の長さ）は、電子加速層３の膜厚に対して約８４．９倍の大きさであった。
【００８０】
この電子放出素子９上に、絶縁性スペーサーＳによって５ｍｍの距離を保って蛍光体層３２を対向状に配置して図３の実験系を完成し、それを１×１０-8ＡＴＭの真空容器中に設置した。そして、電子放出素子９における電子放出点の確認実験を行い、その結果を図１３に示した。なお、このときの印加電圧Ｖ１は１６Ｖ、Ｖ２は３．５ｋＶであった。
図１３に示すように、実施例２の電子放出点は、素子全体にわたって均一に存在していた。
また、分散液Ｃを希釈する以外は上記と同様にして、電子加速層Ｉの膜厚０．３μｍの電子放出素子９を作製し、電子放出点の確認実験を行ったが上記と同様の結果であった。（この場合、小孔２ａの内径（対角線の長さ）は、電子加速層３の膜厚に対して約２８２．８倍（およそ３００倍）の大きさであった。）
【００８１】
（実施例３）
第１電極１として２４ｍｍ×２４ｍｍ角のＭＡＭ（Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ）ガラス基板を用い、第１電極１上に６０μｍ角（対角：８４．９μｍ）の小孔２ａが２８９個（＝１７個×１７個）均一に配列されたアクリル系樹脂からなる電子放出制御絶縁膜２を作製した。（電子放出制御絶縁膜２の膜厚は、２．５μｍとした。）
なお、小孔２ａの総面積は０．０１ｃｍ2である。
【００８２】
次に、電子放出制御絶縁膜２上に実施例２で作製した分散液Ｃを滴下し、５００ｒｐｍで１秒間、続いて３０００ｒｐｍで１０秒間の条件で２段階のスピンコートを行って、絶縁性微粒子と導電性微粒子とシリコーン樹脂とを含む塗布膜を形成し、ホットプレートを用いて、この塗布膜を１５０℃で６０秒間乾燥することにより、膜厚１．０μｍの電子加速層Ｉを形成した。
そして、経時変化を起こさないため、直ぐに次の工程に移った。
電子加速層Ｉ上に更に分散液Ｃを滴下し、前記と同様のスピンコートおよび乾燥の操作を再度繰り返し、膜厚１．０μｍの電子加速層IIを形成し、それによって電子加速層Ｉと電子加速層IIとが積層した膜厚２．０μｍの電子加速層３を形成した。
【００８３】
続いて、実施例２と同様に炭素薄膜４および第２電極５を形成することにより、実施例３の電子放出素子９を得た。
なお、実施例３の電子放出素子９は、電子加速層３の膜厚が２．０μｍであるので、小孔２ａの内径（対角線の長さ）は、電子加速層３の膜厚に対して約４２．４倍の大きさであった。
【００８４】
この実施例３の電子放出素子９を用いた、１×１０-8ＡＴＭの真空中における電子放出点の確認実験の結果を図１４に示した。なお、このときの印加電圧Ｖ１は１６Ｖ、Ｖ２は３．５ｋＶであった。
図１４に示すように、実施例３の電子放出点は、素子全体にわたって均一に存在していた。
【００８５】
（実施例４）
第１電極１として２４ｍｍ×２４ｍｍ角のＭＡＭ（Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ）ガラス基板を用い、第１電極１上に６０μｍ角（対角：８４．９μｍ）の小孔２ａが２８９個（＝１７個×１７個）均一に配列されたアクリル系樹脂からなる電子放出制御絶縁膜２を作製した。（電子放出制御絶縁膜２の膜厚は、２．５μｍとした。）
なお、小孔２ａの総面積は０．０１ｃｍ2である。
【００８６】
次に、電子放出制御絶縁膜２上に実施例２で作製した分散液Ｃを滴下し、５００ｒｐｍで１秒間、続いて３０００ｒｐｍで１０秒間の条件で２段階のスピンコートを行って、絶縁性微粒子と導電性微粒子とシリコーン樹脂とを含む塗布膜を形成し、ホットプレートを用いて、この塗布膜を１５０℃で６０秒間乾燥することにより、膜厚１．０μｍの電子加速層Ｉを形成した。
そして、経時変化を起こさないため、直ぐに次の工程に移った。
電子加速層Ｉ上に更に分散液Ｃを滴下し、前記と同様のスピンコートおよび乾燥の操作を３回繰り返し、膜厚１．０μｍの電子加速層II、膜厚１．０μｍの電子加速層III、膜厚１．０μｍの電子加速層IVを形成した。それによって電子加速層Ｉから電子加速層IVが積層した膜厚４．０μｍの電子加速層３を形成した。
【００８７】
続いて、実施例２と同様に炭素薄膜４および第２電極５を形成することにより、実施例４の電子放出素子９を得た。
なお、実施例４の電子放出素子９は、電子加速層３の膜厚が４．０μｍであるので、小孔２ａの内径（対角線の長さ）は、電子加速層３の膜厚に対して約２１．２倍の大きさであった。
【００８８】
この実施例４の電子放出素子９を用いた、１×１０-8ＡＴＭの真空中における電子放出点の確認実験の結果を図１５に示した。なお、このときの印加電圧Ｖ１は２０Ｖ、Ｖ２は３．５ｋＶであった。
図１５に示すように、実施例４の電子放出点は、素子内部に一部分に集中していた。
【００８９】
（実施例５）
第１電極１として２４ｍｍ×２４ｍｍ角のＭＡＭ（Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ）ガラス基板を用い、第１電極１上に６０μｍ角（対角：８４．９μｍ）の小孔２ａが２８９個（＝１７個×１７個）均一に配列されたアクリル系樹脂からなる電子放出制御絶縁膜２を作製した。（電子放出制御絶縁膜２の膜厚は、２．５μｍとした。）
なお、小孔２ａの総面積は０．０１ｃｍ2である。
【００９０】
次に、電子放出制御絶縁膜２上に実施例２で作製した分散液Ｃを滴下し、５００ｒｐｍで１秒間、続いて３０００ｒｐｍで１０秒間の条件で２段階のスピンコートを行って、絶縁性微粒子と導電性微粒子とシリコーン樹脂とを含む塗布膜を形成し、ホットプレートを用いて、この塗布膜を１５０℃で６０秒間乾燥することにより、膜厚１．０μｍの電子加速層Ｉを形成した。
そして、経時変化を起こさないため、直ぐに次の工程に移った。
電子加速層Ｉ上に更に分散液Ｃを滴下し、前記と同様のスピンコートおよび乾燥の操作を５回繰り返し、膜厚１．０μｍの電子加速層II、膜厚１．０μｍの電子加速層III、膜厚１．０μｍの電子加速層IV、膜厚１．０μｍの電子加速層Ｖ、膜厚１．０μｍの電子加速層VIを形成した。それによって電子加速層Ｉから電子加速層VIが積層した膜厚６．０μｍの電子加速層３を形成した。
【００９１】
続いて、実施例２と同様に炭素薄膜４および第２電極５を形成することにより、実施例５の電子放出素子９を得た。
なお、実施例５の電子放出素子９は、電子加速層３の膜厚が６．０μｍであるので、小孔２ａの内径（対角線の長さ）は、電子加速層３の膜厚に対して約１４．１倍の大きさであった。
【００９２】
この実施例５の電子放出素子９を用いた、１×１０-8ＡＴＭの真空中における電子放出点の確認実験の結果を図１６に示した。なお、このときの印加電圧Ｖ１は３０Ｖ、Ｖ２は３．５ｋＶであった。
図１６に示すように、実施例５の電子放出点は、素子内部に一部分に集中していた。
【００９３】
（実施例６）
第１電極１として２４ｍｍ×２４ｍｍ角のＭＡＭ（Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ）ガラス基板を用 い、第１電極１上に１００μｍ角（対角：１４１．４μｍ）の小孔２ａが１００個（＝１０個×１０個）均一に配列したアクリル系樹脂からなる電子放出制御絶縁膜２（小孔２ａの総面積は０．０１ｃｍ2）を形成したことと以外は、実施例１と同様にして実施例６の電子放出素子９を形成した。（実施例６の小孔２ａの内径（対角線の長さ）は、電子加速層３の膜厚に対して約５６．６倍の大きさであった。）
【００９４】
この実施例６の電子放出素子９を用いた、１×１０-8ＡＴＭの真空中における電子放出点の確認実験の結果を図１７に示した。なお、このときの印加電圧Ｖ１は１６Ｖ、Ｖ２は３．５ｋＶであった。
図１７に示すように、実施例２の電子放出点は、素子全体にわたって均一に存在していた。
【００９５】
（実施例７）
第１電極１として２４ｍｍ×２４ｍｍ角のＭＡＭ（Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ）ガラス基板を用い、第１電極１上に１５μｍ角（対角：２１．２μｍ）の小孔２ａが４３５６個（＝６６個×６６個）均一に配列したアクリル系樹脂からなる電子放出制御絶縁膜２（小孔２ａの総面積は０．０１ｃｍ2）を形成したこと以外は、実施例１と同様にして実施例７の電子放出素子９を形成した。（実施例７の小孔２ａの内径（対角線の長さ）は、電子加速層３の膜厚に対して約８．５倍の大きさであった。）
【００９６】
この実施例７の電子放出素子９を用いた、１×１０-8ＡＴＭの真空中における電子放出点の確認実験の結果を図１８に示した。なお、このときの印加電圧Ｖ１は３０Ｖ、Ｖ２は３．５ｋＶであった。
図１８に示すように、実施例２の電子放出点は、素子全体にわたって均一に存在していた。
【００９７】
（比較例１）
第１電極１として直径２４ｍｍのアルミ基板を用い、真空度２０Ｐａ下でＵＶ照射を１０分間行った。
次に、絶縁性微粒子として日産化学工業株式会社製のコロイダルシリカ  ＭＰ１０４０（メーカー公称値粒子径１００ｎｍ）４０重量％を超純水で１０重量％に希釈し、超音波分散器にて微粒子を分散させて微粒子分散液を調製した。
次に、第１電極１上に前記微粒子分散液を１ｍＬ滴下し、５００ｒｐｍで５秒間、続いて３０００ｒｐｍで１０秒間の条件で２段階のスピンコートを行って、絶縁性微粒子を含む電子加速層を膜厚０．８μｍで形成し、室温で自然乾燥させた。
【００９８】
次に、前記のようにして得た電子加速層上に、マグネトロンスパッタ装置を用いて、Au-Pdを材料とする膜厚４０ｎｍ、面積は０．０１ｃｍ2の第２電極を形成することにより、比較例１の電子放出素子を得た。
この電子放出素子上に、絶縁性スペーサーによって３ｍｍの距離を保って蛍光体層３２を対向状に配置して実験系を完成し、それを１×１０-8ＡＴＭの真空容器中に設置した。そして、電子放出素子における電子放出点の確認実験を行い、その結果を図１９及び図２０に示した。なお、このときの印加電圧Ｖ１は２０Ｖ、Ｖ２は１．５ｋＶであった。
図１９及び図２０に示すように、比較例１の電子放出点は、素子内部に一点に集中していた。
【００９９】
（比較例２）
まず、５ｍＬの試薬瓶に、溶媒であるトルエン３．０ｇと、分散剤としてアジスパーＰＢ−８２１（味の素ファインテクノ株式会社製）０．０３ｇとを投入し、試薬瓶を超音波分散器にセットして分散液を調製した。そして、この分散液に、絶縁性微粒子として粒径５０ｎｍの球状シリカ粒子０．２５ｇを投入し、超音波分散器を用いて試薬瓶内の微粒子を分散させて絶縁性微粒子分散液を調製した。
【０１００】
次に、第１電極１としての２４ｍｍ×２４ｍｍ角のＩＴＯガラス基板上に、前記絶縁性微粒子分散液を滴下し、５００ｒｐｍで１秒間、続いて３０００ｒｐｍで１０秒間の条件で２段階のスピンコートを行って、絶縁性微粒子を含む電子加速層を形成し、これを合計３回繰り返して、合計膜厚０．６μｍの電子加速層を形成した。
次に、マグネトロンスパッタ装置を用いて、電子加速層上に、Au-Pdを材料とした膜厚４０ｎｍ、面積０．０４ｃｍ2の第２電極を形成することにより、比較例２の電子放出素子を得た。
【０１０１】
この電子放出素子上に、絶縁性スペーサーによって０．５ｍｍの距離を保って蛍光体層３２を対向状に配置して実験系を完成し、それを１×１０-8ＡＴＭの真空容器中に設置した。そして、電子放出素子における電子放出点の確認実験を行い、その結果を図２１及び図２２に示した。なお、このときの印加電圧Ｖ１は２０Ｖ、Ｖ２は１．５ｋＶであった。
図２１及び図２２に示すように、比較例２の電子放出点は、素子の各角に１点ずつ２点に集中して 存在していた。
【０１０２】
実施例１、２、３、６、７および比較例１、２の結果から、素子内部に電子放出させる部分と電子放出させない部分とが交互に配列したパターン構造を意図的に作製することにより、均一に制御性よく電子放出することがわかった。
また、実施例２〜５の結果から、電子加速層の層厚は、０．３μｍ以上２μｍ以下が好ましいことがわかった。さらに、実施例１、６、７の結果から、小孔は、１５μｍ角以上１００μｍ角以下が好ましいことがわかった。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明に係る電子放出素子は、適度な電圧の印加により十分な電子放出量が得られると共に、長時間連続して動作することが可能である。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る画像表示装置、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るイオン風発生装置等に、好適に適用することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１  第１電極（電極基板）
２  電子放出制御絶縁膜
２ａ  小孔
３、２３  電子加速層
３ａ  絶縁性微粒子
４  炭素薄膜
５  第２電極（薄膜電極）
７  電源部
９、２９  電子放出素子
１０、１０ｘ、１０ｙ、２１０  電子放出装置子
３１、１３１、２３１  自発光デバイス
３２、１３２  蛍光体層
３３  ＩＴＯ膜
３４  ガラス基板
３５  第２電源部
３６  発光部
４２  送風ファン
９０  帯電装置
３４０  画像表示装置
１５０、１６０  イオン風発生装置
３３０  液晶パネル
Ｐ  感光体
Ｑ  被冷却体
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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