(57)【要約】【課題】この発明は、リーク電流を抑制できドライバの負担を軽減できる電子放出素子、電子放出装置、表示装置、および電子放出素子の製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】ＳＥＤの電子放出素子１８は、リアプレート１０上に一対の素子電極３１、３２を互いに離間して形成し、一対の電極を跨ぐようにガイド膜３３を形成し、ガイド膜３３の孔３３ａに有機金属溶液を供給して導電膜３４を形成し、素子電極３１、３２に電位差を与えて導電膜３４に電子放出部３６を形成することにより構成される。【選択図】      図５
2005174864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に互いに離間して設けられた一対の電極と、
これら一対の電極をつなぐ導電膜と、
この導電膜の膜厚を均一にすべく導電膜の周縁部を規定する規定手段と、
上記一対の電極に電位差を与えることにより上記導電膜に亀裂を生じせしめて形成される電子放出部と、
を有することを特徴とする電子放出素子。
【請求項２】
上記規定手段は、上記導電膜の周縁部の形状を規定する孔を有する絶縁膜であることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
【請求項３】
上記絶縁膜は、真空蒸着法、印刷法、およびスパッタ法のうちいずれかを用いて上記基板上に形成されることを特徴とする請求項２に記載の電子放出素子。
【請求項４】
上記導電膜は、バブルジェット法、インクジェット法、ピエゾジェット法、ディッピング法、またはスピンナー法を用いて有機金属溶液を上記孔内に供給することにより形成されることを特徴とする請求項３に記載の電子放出素子。
【請求項５】
上記規定手段は、エッチング、ミリング、または切削により上記基板に予め形成した有底の穴であり、上記一対の電極がこの穴内に部分的に介在し、上記穴が上記導電膜の周縁部の形状を規定する形状を有することを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
【請求項６】
上記導電膜は、バブルジェット法、インクジェット法、ピエゾジェット法、ディッピング法、またはスピンナー法を用いて有機金属溶液を上記穴内に供給することにより形成されることを特徴とする請求項５に記載の電子放出素子。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の電子放出素子を基板上に複数個並べて配置した電子放出装置であって、外部から与えられる信号に応じて各電子放出素子の一対の電極に選択的に電位差を与えることにより上記複数の電子放出素子から選択的に電子を放出させる電子放出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の電子放出装置と、
この電子放出装置の複数の電子放出素子から選択的に放出される電子の衝突により画像を表示する画像表示部と、
を有することを特徴とする表示装置。
【請求項９】
基板上に互いに離間した一対の電極を形成する工程と、
これら一対の電極をつなぐ導電膜の周縁部の広がりを規制する孔を有する絶縁膜を上記一対の電極を跨ぐように上記基板上に形成する工程と、
上記絶縁膜の孔に導電性の膜材料を供給して上記一対の電極をつなぐ導電膜を形成する工程と、
上記一対の電極に電位差を与えて上記導電膜に亀裂を生じせしめて電子放出部を形成する工程と、
を有することを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項１０】
上記絶縁膜は、真空蒸着法、印刷法、およびスパッタ法のうちいずれかを用いて上記基板上に形成されることを特徴とする請求項９に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１１】
上記導電膜は、バブルジェット法、インクジェット法、ピエゾジェット法、ディッピング法、またはスピンナー法を用いて有機金属溶液を上記孔内に供給することにより形成されることを特徴とする請求項１０に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１２】
絶縁膜の周縁部の広がりを規制する形状を有するとともに絶縁膜の膜厚を均一にすべく均一な深さを有する有底の穴を基板上に形成する工程と、
上記穴内で互いに離間して一部が介在するように上記基板上に一対の電極を形成する工程と、
上記一対の電極をつなぐように上記穴内に導電性の膜材料を供給して上記導電膜を形成する工程と、
上記一対の電極に電位差を与えて上記導電膜に亀裂を生じせしめて電子放出部を形成する工程と、
を有することを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項１３】
上記基板の有底の穴は、エッチング、ミリング、または切削により形成されることを特徴とする請求項１２に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１４】
上記導電膜は、バブルジェット法、インクジェット法、ピエゾジェット法、ディッピング法、またはスピンナー法を用いて有機金属溶液を上記穴内に供給することにより形成されることを特徴とする請求項１３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】
この発明は、一対の電極間に電位差を与えることにより電子を放出する電子放出素子、この電子放出素子を基板上に複数個整列配置した電子放出装置、この電子放出装置から放出される電子を蛍光体に衝突させて画像を表示する表示装置、および上記電子放出素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子放出素子として、例えば、絶縁性の基板上に形成された導電性薄膜に電流を流すことにより電子を放出させる現象を利用した表面伝導型電子放出素子が知られている。
【０００３】
この種の電子放出素子は、例えば、絶縁性の基板上に、一定のギャップを介して対向した一対の電極パターンを形成し、ギャップを介して一対の電極パターンをつなぐように導電性の薄膜を設け、一対の電極パターン間に電位差を与えることによりギャップの略中間位置で導電性の薄膜に亀裂を生じさせることにより形成される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
そして、この電子放出素子を動作させる際、一対の電極パターン間に電位差を与えることにより、導電性の薄膜に形成された亀裂、すなわち電子放出部から電子を放出させる。
【０００５】
このような電子放出素子は、基板上に複数個並べて形成され、さらに、蛍光体スクリーンと組み合わされて表示装置が構成される。
【０００６】
表示装置の動作時には、外部から画像データに基づく駆動信号が与えられ、複数の電子放出素子の電極対に選択的に電位差が与えられて電子が放出される。そして、各電子放出素子に一対一で対応して設けられた蛍光体スクリーンの各画素が選択的に励起発光されて画像が表示される。
【０００７】
しかし、上述した従来の電子放出素子は、導電性薄膜に亀裂を生じさせる通電フォーミングを実施した際、亀裂（すなわち電子放出部）の両端で切れ残りを生じる場合があった。このように、亀裂の端部で切れ残りを生じると、この部分がエミッション電流に寄与しないリーク電流の経路となり、表示装置の消費電力が増大するとともに、ドライバの電流容量を圧迫してドライバの負担を増大する問題があった。
【０００８】
例えば、導電性薄膜を形成するための金属溶液をインクジェット方式により基板上に形成する場合、基板に噴射した金属溶液が基板に濡れ広がり金属溶液の端部の膜厚が他の部分と比較して薄くなる。膜厚が薄くなると、この薄くなった部分で電流が流れ難くなり、ジュール熱が小さくなって切れ残りを生じてしまう。
【特許文献１】特開平９−２３７５７１号公報（段落［００８５］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明の目的は、リーク電流を抑制できドライバの負担を軽減できる電子放出素子、電子放出装置、表示装置、および電子放出素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の電子放出素子は、基板上に互いに離間して設けられた一対の電極と、これら一対の電極をつなぐ導電膜と、この導電膜の膜厚を均一にすべく導電膜の周縁部を規定する規定手段と、上記一対の電極に電位差を与えることにより上記導電膜に亀裂を生じせしめて形成される電子放出部と、を有する。
【００１１】
また、本発明の電子放出装置は、上記電子放出素子を基板上に複数個並べて配置して構成され、外部から与えられる信号に応じて各電子放出素子の一対の電極に選択的に電位差を与えることにより上記複数の電子放出素子から選択的に電子を放出させる。
【００１２】
また、本発明の表示装置は、上記電子放出装置と、この電子放出装置の複数の電子放出素子から選択的に放出される電子の衝突により画像を表示する画像表示部と、を有する。
【００１３】
また、本発明の電子放出素子の製造方法によると、基板上に互いに離間した一対の電極を形成する工程と、これら一対の電極をつなぐ導電膜の周縁部の広がりを規制する孔を有する絶縁膜を上記一対の電極を跨ぐように上記基板上に形成する工程と、上記絶縁膜の孔に導電性の膜材料を供給して上記一対の電極をつなぐ導電膜を形成する工程と、上記一対の電極に電位差を与えて上記導電膜に亀裂を生じせしめて電子放出部を形成する工程と、を有する。
【００１４】
更に、本発明の電子放出素子の製造方法によると、絶縁膜の周縁部の広がりを規制する形状を有するとともに絶縁膜の膜厚を均一にすべく均一な深さを有する有底の穴を基板上に形成する工程と、上記穴内で互いに離間して一部が介在するように上記基板上に一対の電極を形成する工程と、上記一対の電極をつなぐように上記穴内に導電性の膜材料を供給して上記導電膜を形成する工程と、上記一対の電極に電位差を与えて上記導電膜に亀裂を生じせしめて電子放出部を形成する工程と、を有する。
【００１５】
上記発明によると、一対の電極をつなぐ導電膜の周縁部を規定して、任意形状の均一な膜厚の導電膜を形成する。
【発明の効果】
【００１６】
この発明の電子放出素子、電子放出装置、表示装置、および電子放出素子の製造方法は、上記のような構成および作用を有しているので、導電膜の周縁部で膜厚が薄くなることがなく膜厚を均一にすることができ、電子放出部の端部に切れ残りを生じることを防止でき、リーク電流を抑制できるとともにドライバの負担を軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１には、この発明の実施の形態に係る電子放出素子を備えた表示装置として表面伝導型電子放出表示装置（以下、ＳＥＤと称する）の外観斜視図を示してある。
【００１９】
ＳＥＤは、それぞれ矩形状の石英ガラスからなるリアプレート１０およびフェースプレート１２を有する。これらのプレート１０、１２は、約１．５〜３．０ｍｍの間隔を置いて対向配置されている。そして、リアプレート１０およびフェースプレート１２は、ガラスからなる矩形枠状の側壁１４を介して周縁部同志が接合され、偏平な矩形状の真空外囲器１５を構成している。
【００２０】
図２および図３に示すように、フェースプレート１２の内面には蛍光体スクリーン１６が形成されている。この蛍光体スクリーン１６は、赤、青、緑の複数の蛍光体層１６ａ、および蛍光体層間に位置した黒色着色層１６ｂを並べて構成されている。これらの蛍光体層１６ａはストライプ状あるいはドット状に形成されている。また、蛍光体スクリーン１６上には、アルミニウム等からなるメタルバック１７が形成されている。さらに、フェースプレート１２と蛍光体スクリーン１６との間に、例えばＩＴＯからなる透明導電膜あるいはカラーフィルタ膜を設けてもよい。このように、フェースプレート１２に複数の層を積層した構造が、本発明の画像表示部として機能する。
【００２１】
リアプレート１０（基板）の内面には、蛍光体層１６ａを励起発光させるための電子ビームを放出する多数の電子放出素子１８が設けられている。これらの電子放出素子１８は、画素毎、すなわち蛍光体層１６ａ毎に一対一で対応して設けられ、複数列および複数行に並べて配列されている。各電子放出素子１８の詳細については後に詳述する。
【００２２】
図４に示すように、リアプレート１０上には、多数の電子放出素子１８を接続する多数本の配線がマトリックス状に設けられている。このように、多数の電子放出素子１８をマトリックス状に配線してリアプレート１０上に配置した構造が、本発明の電子放出装置として機能する。電子放出素子１８の配列については、種々のものを採用できるが、ここでは、図４を用いてその一例を説明する。
【００２３】
電子放出装置は、リアプレート１０の内面に、多数の電子放出素子１８を整列配置して構成される。すなわち、図中Ｘ方向（上下方向）にｎ個、Ｙ方向（左右方向）にｍ個の電子放出素子１８が形成されている。
【００２４】
各電子放出素子１８の一方の電極は、それぞれ同じ行にある電子放出素子１８同士で共通の配線により接続されている。これをＹ配線と呼ぶ。Ｙ配線は、Ｙ1からＹmまでｍ本ある。また、各電子放出素子１８の他方の電極は、それぞれ同じ列にある電子放出素子１８同士で共通の配線により接続されている。これをＸ配線と呼ぶ。Ｘ配線は、Ｘ1からＸnまでｎ本ある。
【００２５】
Ｘ配線およびＹ配線は、各電子放出素子１８の後述する一対の電極膜と同様な材料で、同様な成膜およびパターニング方法で形成される。また、全てのＸ配線とＹ配線との間には交差点があるが、全ての交差点は図示しない絶縁膜により、電気的に絶縁されているものとする。この絶縁膜として、例えば、真空蒸着法、印刷<BR>法、スパッタ法等を用いて形成されるＳｉＯ2等がある。
【００２６】
例えば、Ｙ配線には、Ｙ方向に配列した電子放出素子１８の行を選択するための信号電圧（走査信号）が印加され、Ｘ配線にはＸ方向に配列した電子放出素子１８の電流を変調するための信号電圧（変調信号）が印加されるようになっている。従って、各電子放出素子１８に印加される駆動電圧は、各電子放出素子１８に印加される走査信号と変調信号の差電圧として供給される。
【００２７】
例えば、特定の電子放出素子１８に着目して、Ｙ配線にマイナスしきい値電圧Ｖf［Ｖ］を印加し、Ｘ配線に０［Ｖ］を印加した場合は、素子電極間にはしきい値電圧Ｖｆが印加されることになる。
【００２８】
従って、例えば、配線Ｙ1にマイナスのしきい値電圧Ｖf［Ｖ］を印加（走査信号を入力）し、配線Ｘ1に０［Ｖ］、Ｘ2〜Ｘnには０［Ｖ］以上の任意電圧（変調信号）を印加する事により、配線Ｙ1と配線Ｘ1に配線された電子放出素子１８では、素子電流は放出されず、その他の電子放出素子１８では任意の素子電流が放出されることになる。
【００２９】
この様に、上記構成の電子放出装置においては、単純なマトリクス配線を用いて、特定の電子放出素子１８を選択的に独立して駆動することが可能である。
【００３０】
また、上記のように構成されたフェースプレート１２とリアプレート１０の周縁部同士を接合する側壁１４は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着材２０により、リアプレート１０の周縁部およびフェースプレート１２の周縁部に封着され、フェースプレート１２およびリアプレート１０を接合している。
【００３１】
さらに、ＳＥＤは、リアプレート１０およびフェースプレート１２の間に配設されたスペーサアッセンブリ２２を備えている。このスペーサアッセンブリ２２は、板状のグリッド２４と、グリッドの両面に一体的に立設された複数の柱状のスペーサ３０と、を備えて構成されている。
【００３２】
詳細に述べると、グリッド２４はフェースプレート１２の内面に対向した第１面２４ａおよびリアプレート１０の内面に対向した第２面２４ｂを有し、これらのプレート１０、１２と平行に配置されている。そして、グリッド２４には、エッチング等により多数のビーム通過孔２６および複数のスペーサ開孔２８が形成されている。ビーム通過孔２６は、それぞれ電子放出素子１８に対向して配列されているとともに、スペーサ開孔２８は、それぞれビーム通過孔間に位置し所定のピッチで配列されている。
【００３３】
グリッド２４は、例えば鉄−ニッケル系の金属板により厚さ０．１〜０．２５［ｍｍ］に形成されているとともに、その表面には、金属板を構成する元素からなる酸化膜、例えば、Ｆｅ3Ｏ4、ＮｉＦｅ3Ｏ4からなる酸化膜が形成されている。また、ビーム通過孔２６は、０．１５〜０．２５［ｍｍ］×０．２０〜０．４０［ｍｍ］の矩形状に形成され、スペーサ開孔２８は直径が約０．１〜０．２［ｍｍ］の略円形に形成されている。
【００３４】
グリッド２４の第１面２４ａ上には、各スペーサ開孔２８に重ねて第１スペーサ３０ａが一体的に立設され、その延出端は、メタルバック１７および蛍光体スクリーン１６の黒色着色層１６ｂを介してフェースプレート１２の内面に当接している。また、グリッド２４の第２面２４ｂ上には、各スペーサ開孔２８に重ねて第２スペーサ３０ｂが一体的に立設され、その延出端は、リアプレート１０の内面に当接している。そして、各スペーサ開孔２８、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは互いに整列して位置し、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂはこのスペーサ開孔２８を介して互いに一体的に連結されている。
【００３５】
第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂの各々は、グリッド２４側からその延出端に向かって徐々に径が小さくなるテーパ形状、すなわち、より詳細には略円錐台形状に形成されている。
【００３６】
例えば、各第１スペーサ３０ａは、グリッド２４側の端部の径が約４００［μｍ］、延出端側の端部の径が約２８０［μｍ］、高さが約０．３〜０．５［ｍｍ］に形成され、アスペクト比（高さ／グリッド側端の径）は０．７５〜１．２５となっている。
【００３７】
また、各第２スペーサ３０ｂは、グリッド２４側の端部の径が約４００［μｍ］、延出端側の径が約１５０［μｍ］、高さが約１〜１．２［ｍｍ］に形成され、アスペクト比は、２．５〜３となっている。
【００３８】
前述したように、グリッド２４に形成された各スペーサ開孔２８の径は約０．１〜０．２［ｍｍ］であり、第１スペーサ３０ａのグリッド側端の径、及び第２スペーサ３０ｂのグリッド側端の径よりも十分に小さく、設定されている。そして、第１スペーサ３０ａおよび第２スペーサ３０ｂをスペーサ開孔２８と同軸的に整列して一体的に設けることにより、第１および第２スペーサはスペーサ開孔２８を通して互いに一体的に連結され、グリッド２４と一体に形成されている。
【００３９】
そして、上記のように構成されたスペーサアッセンブリ２２のグリッド２４は、図示しない電源から所定の電圧が印加され、クロストークを防止するとともに各ビーム通過孔２６により対応する電子放出素子１８から放出された電子ビームを所望の蛍光体層上に収束する。また、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは、フェースプレート１２およびリアプレート１０の内面に当接することにより、真空外囲器１５の外側からプレート１０、１２に作用する大気圧荷重を支持し、プレート間の間隔を所定値に維持している。
【００４０】
さらに、上記のように製造されたスペーサアッセンブリ２２を組み込んでＳＥＤを製造する。この場合、予め、電子放出素子１８が設けられているとともに側壁１４が接合されたリアプレート１０と、蛍光体スクリーン１６およびメタルバック１７の設けられたフェースプレート１２とを用意しておく。そして、上記のように製造されたスペーサアッセンブリ２２をリアプレート１０上に位置決めした状態で、このリアプレート１０およびフェースプレート１２を図示しない真空チャンバ内に配置する。そして、真空チャンバ内を真空排気した状態で、側壁１４を介してフェースプレート１２をリアプレート１０に接合する。これにより、スペーサアッセンブリ２２を備えたＳＥＤが製造される。
【００４１】
次に、本発明の第１の実施の形態に係る電子放出素子１８について、図５を参照してより詳細に説明する。図５には、１つの電子放出素子１８をリアプレート１０の内面側から見た平面図を示してある。
【００４２】
電子放出素子１８は、リアプレート１０の内面に、互いに離間した２つの素子電極３１、３２（一対の電極）を形成し、これら素子電極３１、３２間のギャップを跨ぐようにガイド膜（規定手段、絶縁膜）３３を設け、その後、ガイド膜３３の孔３３ａ内に導電性の膜材料を供給して素子電極３１、３２間のギャップを繋ぐ導電膜３４を形成し、最後に、導電膜３４を２分割したようなライン状の電子放出部３６を形成して構成されている。
【００４３】
リアプレート１０の材料として、本実施の形態で採用した石英ガラスの他に、Ｎａ等の不純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、青板ガラスにスパッタ法等によりＳｉＯ2を積層した積層体、アルミナ等のセラミックス及びＳｉ基板等を用いることができる。
【００４４】
また、素子電極３１、３２の材料としては、一般的な導体材料を用いることができ、例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属、或は合金印刷導体、半導体材料等から適宜選択される。本実施の形態では、Ｐｔにより素子電極３１、３２を形成した。
【００４５】
また、ガイド膜３３の材料としては、例えば、酸化珪素（ＳｉＯ2）などの絶縁材料を用いることができる。尚、ガイド膜３３の厚さは、少なくとも導電膜３４が孔３３ａから突出することのない十分な厚さに設定される。
【００４６】
導電膜３４を形成するための導電性の膜材料として、例えば、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＰｂＯ、Ｓｂ2Ｏ3等の酸化物導電体、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、カーボン等を含む有機金属溶液が挙げられる。
【００４７】
電子放出部３６は、導電膜３４の一部に形成された高抵抗の亀裂により構成され、導電膜３４の膜厚、膜質、材料及び後述する通電フォーミング等の手法等に依存したものとなる。本実施の形態では、ガイド膜３３の孔３３ａによって周縁部を規定した導電膜３４を形成するため、導電膜３４の周縁部がリアプレート１０に濡れ広がることがなく、リアプレート１０に対して略垂直に切り立った状態となる。このため、導電膜３４の膜厚を周縁部を含めて均一に形成でき、電子放出部３６の端部で切れ残りを生じることを防止できる。
【００４８】
このように形成される電子放出部３６の内部には、直径が数Åから数十ｎｍの範囲の導電性微粒子が存在する場合もある。この導電性微粒子は、導電膜３４を構成する材料の元素の一部、あるいは全ての元素を含有するものとなる。また、少なくとも電子放出部３６及びその近傍の導電膜３４には、炭素及び炭素化合物が堆積される。
【００４９】
次に、上記構造の電子放出素子１８の製造方法について、図６に示すフローチャートとともに図７乃至図１０を参照して説明する。  
まず、リアプレート１０を有機溶剤により十分に洗浄した後、真空蒸着法やスパッタ法を用いて素子電極３１、３２の材料となるＰｔを２０〜５０ｎｍの厚さで成膜する。この後、フォトリソグラフィー技術により、上述した形状の素子電極３１、３２をリアプレート１０上に複数組形成する（図６；ステップ１）。このとき、一対の素子電極３１、３２の間には、図７に示すようなギャップＧが形成される。
【００５０】
この後、複数組の素子電極３１、３２に重ねてリアプレート１０上に真空蒸着法、印刷法、スパッタ法などを用いて例えばＳｉＯ2などの絶縁膜を約２０ｎｍの厚さで成膜する。そして、この絶縁膜をリフトオフ、エッチング、レーザ加工等により例えば図８に示す形状にパターニングし、一対の素子電極３１、３２の間のギャップＧを跨ぐ形状の複数のガイド膜３３を形成する（ステップ２）。ここでは、矩形の絶縁膜に円形の孔３３ａを有するガイド膜３３を例示したが、ガイド膜３３の外形および孔３３ａの形状は任意に設定可能である。
【００５１】
次に、上記のように形成した各ガイド膜３３の孔３３ａ内に、図９に示すように有機金属溶液Ｌを供給する。有機金属溶液Ｌは、バブルジェット法、インクジェット法、ピエゾジェット法、ディッピング法、またはスピンナー法などを用いて孔３３ａ内に供給される。このとき、ガイド膜３３の孔３３ａの垂直に切り立った内壁が有機金属溶液Ｌの濡れ広がりを規制するよう機能する。有機金属溶液Ｌには、導電膜３４の材料（本実施の形態ではＰｄ）を主元素とする有機化合物の溶液を用いることができる。そして、この有機金属溶液を加熱焼成処理し、図１０に示すような略円柱形状の複数の導電膜３４を形成する（ステップ３）。この導電膜３４の周縁部は、ガイド膜３３の孔３３ａによって規定され、図１０に示すように、膜厚方向に切り立った形状、すなわち略円柱形状となる。
【００５２】
さらに、この後、各導電膜３４に電子放出部３６を形成するためのフォーミング処理を行う（ステップ４）。フォーミング処理は、通常、一対の素子電極３１、３２に電位差を与えて各導電膜３４に通電することにより行う。つまり、素子電極３１、３２間に、電圧を印加する事により、導電膜３４内に、ジュール熱が発生し、導電膜３４に亀裂が生じ、電子放出部３６が形成される。フォーミング処理時における電圧は、パルス波形が望ましい。フォーミング処理の終了は、例えば、０．１［Ｖ］程度の電圧印加により流れる電流を測定し、抵抗値を求めて、１［ＭΩ］以上の抵抗を示した時点とすることができる。
【００５３】
本実施の形態では、素子電極３１、３２と導電膜３４を形成した状態のリアプレート１０を図示しない真空装置内に設置し、１０-4［Ｐａ］台の真空中で素子電極３１、３２間に電圧を印加した。電圧波形は矩形波パルスとし、パルス幅を０．１［ｍｓｅｃ］、パルス間隔を１６［ｍｓｅｃ］、波高値を１０［Ｖ］として、６０秒間電圧を印加した。この結果、素子電極３１、３２が対向する端辺と略平行に、各導電膜３４の略中間位置に電子放出部３６が形成された。また、このとき、電子放出部３６の端部に切れ残りを生じるこてとはなかった。
【００５４】
上記のようにフォーミング処理を終えた電子放出素子１８には活性化処理が施される。活性化処理とは、例えば、有機物質のガスを含有する雰囲気下で、フォーミング処理と同様に、素子電極３１、３２間にパルス状の電圧を印加することで実施される。この活性化処理により、後述する素子電流Ｉfおよび放出電流Ｉeが著しく増加する。
【００５５】
有機物質のガスを含有する雰囲気は、油拡散ポンプやロータリーポンプなどを用いて真空装置内を排気した場合に雰囲気内に残留する有機ガスを利用して形成することができる他、真空中に適当な有機物質のガスを導入することによっても得られる。適当な有機物質としては、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、アルコール類、アルデヒド類、ケトン類、アミン類、有機酸類等がある。
【００５６】
本実施の形態では、リアプレート１０を収容配置した真空装置内にメタンを１０-3［Ｐａ］台で導入し、活性化処理を実施した。素子電極３１、３２に印加する電圧は、１８［Ｖ］の矩形パルスで、パルス幅を１［ｍｓｅｃ］、パルス間隔を１０［ｍｓｅｃ］とし、３０分間電圧を印加した。
【００５７】
この活性化処理により、雰囲気中に存在する有機物質から、炭素あるいは炭素化合物が電子放出素子１８上に堆積し、少なくとも電子放出部３６が炭化される。これにより、素子電流Ｉf、放出電流Ｉeが著しく変化するようになる。尚、堆積物の膜厚は、５０［ｎｍ］以下の範囲とするのが好ましく、３０［ｎｍ］以下の範囲とすることがより好ましい。
【００５８】
上述したように活性化処理がなされた電子放出素子１８には、真空雰囲気中で熱処理（ベーキング処理）がなされる。言い換えると、真空装置内に配置したリアプレート１０を加熱しつつ真空装置内に残留した有機ガスを排気する。真空装置を排気する真空排気装置は、当該装置から発生するオイルが電子放出素子１８の特性に影響を与えないように、オイルを使用しないものを用いるのが好ましい。真空装置内の有機成分の分圧は、上記炭素あるいは炭素化合物がほぼ新たに堆積しない分圧で１０−6［Ｐａ］以下が好ましく、さらには１０-8［Ｐａ］以下が特に好ましい。さらに、真空装置内を排気するときには、真空装置全体を加熱して、真空装置内壁や、電子放出素子１８に吸着した有機物質分子を排気しやすくする。
【００５９】
以上のように、上述した第１の実施の形態の電子放出素子１８によると、ガイド膜３３の孔３３ａの形状に依存した形状の均一な膜厚を有する導電膜３４を形成できる。このため、従来のようにガイド膜３３を設けない場合と比較して、導電膜３４の周縁部の膜厚を均一にでき、通電フォーミング時における電子放出部３６の端部の切れ残りを防止できる。よって、本発明によると、エミッションに寄与しない不所望なリーク電流を抑制でき、ＳＥＤの消費電力を低減でき、ドライバの負担を軽減できる。
【００６０】
また、本実施の形態によると、ガイド膜３３の孔３３ａの形状を任意に設定することにより、導電膜３４の形状を任意に設定でき、設計の自由度を高めることができるとともに、電子放出部３６の長さなども自由に設計できる。
【００６１】
次に、この発明の第２の実施の形態に係る電子放出素子の製造方法について、図１１に示すフローチャートとともに図１２乃至図１５を参照して説明する。  
まず、リアプレート１０の上面に図１２に示すような有底の穴４１を多数形成する（図１１；ステップ１）。穴４１の位置は、電子放出部３６の位置に応じて決められる。穴４１の形状は、任意に設定可能であるが、本実施の形態では円形にした。穴４１の深さは、導電膜３４の厚さより少なくとも深く、且つ均一に形成することが重要である。
【００６２】
この後、リアプレート１０を有機溶剤により十分に洗浄し、図１３に示すような素子電極３１、３２を成膜する（ステップ２）。このとき、素子電極３１、３２の一部が穴４１内に介在し、両者の間に所定のギャップＧが形成されている。素子電極３１、３２の成膜方法は、上述した第１の実施の形態と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００６３】
次に、素子電極３１、３２が部分的に介在した穴４１内に、図１４に示すように有機金属溶液Ｌを供給し、図１５に示すような導電膜３４を形成する（ステップ３）。導電膜３４の材料や形成方法は上述した第１の実施の形態と同じである。本実施の形態でも、穴４１の垂直に切り立った内壁が有機金属溶液Ｌの濡れ広がりを規制するよう機能するため、導電膜３４の周縁部が膜厚方向に切り立った形状となり、膜厚が均一になる。
【００６４】
さらに、この後、各導電膜３４に電子放出部３６を形成するためのフォーミング処理（ステップ４）を経て、活性化処理、およびベーキング処理がなされ、リアプレート１０上に多数の電子放出素子１８が形成される。尚、フォーミング処理、活性化処理、およびベーキング処理については、上述した第１の実施の形態と同じであるため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００６５】
以上のように、本実施の形態においても、上述した第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。また、本実施の形態のように、リアプレート１０に穴４１を形成する場合、第１の実施の形態のガイド膜３３を省略でき、部品点数を少なくでき、製造コストを低減できる。
【００６６】
なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。
【００６７】
例えば、上述した実施の形態では、一対の素子電極３１、３２をつなぐ導電膜３４として円形の絶縁膜を形成した場合について説明したが、これに限らず、導電膜３４の形状は任意に設定できる。
【００６８】
例えば、図１６に示すように、導電膜３４の形状をひし形にしてその対角線に沿って電子放出部３６を形成することにより、電子放出部３６の長さを比較的長くすることができる。これにより、電界放出型電子源の欠点であるエミッションのゆらぎの問題を解消できる。つまり、電子放出部３６を長くして且つ素子電圧を上げることにより、エミッションの不所望な振動を抑制でき、ゆらぎを解消できる。
【００６９】
また、図１６に示す形状を採用することにより、円形の導電膜３４に形成する電子放出部３６と同じ長さの電子放出部を形成しようとした場合、導電膜３４を形成するための絶縁材の供給量を少なくでき、その分コストを低減できる。
【００７０】
また、上述した第１の実施の形態では、リアプレート１０上に素子電極３１、３２を形成した後、ガイド膜３３を形成したが、リアプレート１０を製造する際にガイド膜３３に相当する形状加工をしても良い。さらに、全てのガイド膜３３をつなげてリアプレート１０の全面に亘って絶縁層を設け、電子放出部３６を形成する位置に孔３３ａを開けたものを採用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】この発明の実施の形態に係る表示装置を示す外観斜視図。
【図２】図１の表示装置の内部構造を説明するための断面図。
【図３】図２を部分的に拡大して示す断面図。
【図４】図１の表示装置に組み込まれた電子放出装置を示す概念図。
【図５】この発明の第１の実施の形態に係る電子放出素子を概略的に示す平面図。
【図６】図５の電子放出素子を製造する方法を説明するためのフローチャート。
【図７】図６のフローチャートとともに電子放出素子の製造方法を説明するための平面図（ａ）、および断面図（ｂ）。
【図８】図６のフローチャートとともに電子放出素子の製造方法を説明するための平面図（ａ）、および断面図（ｂ）。
【図９】図６のフローチャートとともに電子放出素子の製造方法を説明するための平面図（ａ）、および断面図（ｂ）。
【図１０】図６のフローチャートとともに電子放出素子の製造方法を説明するための平面図（ａ）、および断面図（ｂ）。
【図１１】この発明の第２の実施の形態に係る電子放出素子を製造する方法を説明するためのフローチャート。
【図１２】図１１のフローチャートとともに電子放出素子の製造方法を説明するための平面図（ａ）、および断面図（ｂ）。
【図１３】図１１のフローチャートとともに電子放出素子の製造方法を説明するための平面図（ａ）、および断面図（ｂ）。
【図１４】図１１のフローチャートとともに電子放出素子の製造方法を説明するための平面図（ａ）、および断面図（ｂ）。
【図１５】図１１のフローチャートとともに電子放出素子の製造方法を説明するための平面図（ａ）、および断面図（ｂ）。
【図１６】電子放出素子の導電膜の変形例を示す斜視図。
【符号の説明】
【００７２】
１０…リアプレート、
１２…フェースプレート、
１５…真空外囲器、
１８…電子放出素子、
３１、３２…素子電極、
３３…ガイド膜、
３３ａ…孔、
３４…導電膜、
３６…電子放出部、
４１…穴、
Ｇ…ギャップ、
Ｌ…有機金属溶液。
【図１】
2005174864.tif 000003
【図２】
2005174864.tif 000004
【図３】
2005174864.tif 000005
【図４】
2005174864.tif 000006
【図５】
2005174864.tif 000007
【図６】
2005174864.tif 000008
【図７】
2005174864.tif 000009
【図８】
2005174864.tif 000010
【図９】
2005174864.tif 000011
【図１０】
2005174864.tif 000012
【図１１】
2005174864.tif 000013
【図１２】
2005174864.tif 000014
【図１３】
2005174864.tif 000015
【図１４】
2005174864.tif 000016
【図１５】
2005174864.tif 000017
【図１６】
2005174864.tif 000018