(57)【要約】【課題】長期に渡って変動の少ない安定した電子放出特性を有する電子放出素子を提供する。【解決手段】導電性膜を複数の開口部によって部分的に複数に分割し、該開口部に対応する領域の基板１に凹部１ａを形成し、部分的に分割された領域において隣接する導電性膜４ａ，４ｂ間の距離を延長することによって、該導電性膜４ａと４ｂの近傍において活性化工程で堆積するカーボン膜５ａ，５ｂが隣接する導電性膜４ａ，４ｂに向かって延出する延出部が５ａ同士、５ｂ同士で連結するのを防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、絶縁性基板の上に形成された一対の素子電極と、該素子電極間をつなぐように形成された導電性膜とを備えた電子放出素子であって、
上記絶縁性基板が、上記素子電極間の間隙において、該間隙に沿った方向に複数の凹部を有し、
上記導電性膜が、上記凹部に対応する領域に開口部を有し、素子電極間の間隙に沿った方向において該開口部に隣接する領域に第１の間隙を有し、
上記導電性膜の第１の間隙には第２の間隙を有するカーボン膜を有し、該カーボン膜が上記凹部の側面を底面に向かって延出した延出部を有し、且つ、開口部を挟んで隣り合うカーボン膜の延出部が互いに連結していないことを特徴とする電子放出素子。
【請求項２】
少なくとも、絶縁性基板の上に形成された一対の素子電極と、該素子電極間をつなぐように形成された導電性膜とを備えた電子放出素子であって、
上記絶縁性基板が、上記素子電極間の間隙において、該間隙に沿った方向に複数の凹部を有し、
上記導電性膜が、上記素子電極間の間隙に沿った方向において上記凹部に隣接する領域に開口部を有し、且つ、上記凹部内に配置した領域に第１の間隙を有し、
上記導電性膜の第１の間隙には第２の間隙を有するカーボン膜を有し、該カーボン膜が上記凹部の側面を絶縁性基板の上面に向かって延出した延出部を有し、且つ、隣り合う凹部にそれぞれ配置したカーボン膜の延出部が互いに連結していないことを特徴とする電子放出素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電子放出素子が複数配置された第１の基板と、該電子放出素子と対向して該電子放出素子から放出された電子が照射される画像表示部材が配置された第２の基板とを対向配置させてなることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子放出素子及びそれを用いた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子放出素子には電界放出型や表面伝導型などの電子放出素子がある。図１８，１９を用いて従来の表面伝導型電子放出素子とその製造工程を模式的に示す。
【０００３】
図１８は従来の表面伝導型電子放出素子の一例の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は平面模式図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面模式図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ’線で切断した場合の斜視図である。図１９は係る電子放出素子の製造工程を示す図であり、図１８（ｃ）に対応する斜視図である。
【０００４】
係る素子の作製工程としては、先ず、絶縁性基板１上に一対の素子電極２，３を設ける〔図１９（ａ）〕。次に、一対の素子電極２，３間を導電性膜４で接続する〔図１９（ｂ）〕。そして、素子電極２，３間に電圧を印加することで、導電性膜４の一部に第１の間隙５を形成する「通電フォーミング」と呼ばれる処理を施す〔図１９（ｃ）〕。通電フォーミング処理は、導電性膜４に電流を流し、その電流に起因したジュール熱で導電性膜４の一部に第１の間隙６を形成する工程である。この通電フォーミング処理により、第１の間隙６を挟んで対向する一対の導電性膜４ａ，４ｂが設けられる。そして、「活性化」と呼ばれる処理を施す。活性化処理は、炭素含有ガス雰囲気中で、一対の素子電極２，３間に電圧を印加する処理である。これによって、第１の間隙６内の基板１上及び第１の間隙６近傍の導電性膜４ａ，４ｂ上に導電性のカーボン膜５ａ，５ｂを設けることができる〔図１８〕。以上により電子放出素子が形成される。
【０００５】
図１８に示す上記電子放出素子から電子を放出させる際には、一方の素子電極２又は３に印加する電位を他方の素子電極３又は２に印加する電位よりも高くする。この様に素子電極２と３の間に電圧を印加する事で、第２の間隙７に強い電界が生じる。その結果、低電位側の素子電極３又は２に接続するカーボン膜５ｂ又は５ａの端縁であって、第２の間隙７の外縁を構成する部分の多数の箇所（複数の電子放出部）から電子がトンネルし、その電子の一部が放出されると考えられている。
【０００６】
特許文献１乃至３には、導電性膜４の形状制御や、複数分割した導電性膜４により、通電フォーミング処理時の第１の間隙６のバラツキや活性化処理時における電子放出部の放電破壊、駆動時のイオン衝撃等による電子放出部破壊を抑制する技術が開示されている。
【０００７】
このような電子放出素子を複数配置することで構成した電子源を備えた基板と、蛍光体等からなる発光体膜を備えた基板とを対向させて内部を真空に維持することで画像表示装置を構成することができる。
【０００８】
【特許文献１】特許第２６２７６２０号公報
【特許文献２】特開２００２−３５２６９９号公報
【特許文献３】特開２００４−５５３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年の画像表示装置では、表示画像を長期に渡って輝度の変動が少なく、安定して表示できることが求められる。そのため、電子放出素子を複数個配列した電子源を備えた画像表示装置においては、各電子放出素子が良好な特性を長期に渡って変動が少ない状態を維持することが求められる。
【００１０】
しかしながら、従来の表面伝導型電子放出素子を駆動させた場合、上記導電性膜４のシート抵抗が低い場合には、電子放出量のゆらぎ（短時間に電子放出電流の変動が起こる現象）が生じてしまう問題があった。
【００１１】
また、前述したように一方のカーボン膜５ａ又は５ｂの端縁の一部であって、間隙７の外縁を構成する多数の箇所から、電子がトンネルすると考えられている。例えば、素子電極２の電位を素子電極３の電位よりも高くして駆動させた時には、素子電極３に導電性膜４ｂを介して接続するカーボン膜５ｂがエミッタに相当する。その結果、カーボン膜５ｂの端縁であって、第２の間隙７の外縁を構成する部分に多数の電子放出部が存在するものと想定される。即ち、第２の間隙７に沿って、低電位が印加される素子電極３に接続するカーボン膜５ｂの端縁に、電子放出部が多数並んでおり、個々の電子放出部は、カーボン膜５ｂが有する抵抗値で電気的に連結されていると考えられている。よって、例えカーボン膜５ｂより高いシート抵抗を持った導電性膜を配置しても、カーボン膜５ｂの端縁に配置された電子放出部同士の連結抵抗により、電子放出量のゆらぎは十分に抑制されない場合があった。
【００１２】
そのため、上記電子放出素子を多数配列した電子源では、導電性膜４ａ，４ｂの抵抗値、或いは、カーボン膜５ａ同士、５ｂ同士の連結抵抗に起因すると見られる、電子放出量のゆらぎが生じていた。また、上記電子放出素子を用いた画像表示装置では、上記電子放出量のゆらぎに起因すると見られる、隣接画素の輝度バラツキや輝度変動が生じる場合があった。そのため、高精細で良好な表示画像を得ることが難しかった。
【００１３】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、長期に渡って変動の少ない安定した電子放出特性を有する電子放出素子を提供することを目的とする。そして、本発明は、長期に渡って変動の少ない安定した電子放出特性を有する電子放出素子を用いて、長期に変動の少ない長寿命な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】
【００１４】
本発明の第１は、少なくとも、絶縁性基板の上に形成された一対の素子電極と、該素子電極間をつなぐように形成された導電性膜とを備えた電子放出素子であって、
上記絶縁性基板が、上記素子電極間の間隙において、該間隙に沿った方向に複数の凹部を有し、
上記導電性膜が、上記凹部に対応する領域に開口部を有し、素子電極間の間隙に沿った方向において該開口部に隣接する領域に第１の間隙を有し、
上記導電性膜の第１の間隙には第２の間隙を有するカーボン膜を有し、該カーボン膜が上記凹部の側面を底面に向かってに延出した延出部を有し、且つ、開口部を挟んで隣り合うカーボン膜の延出部が互いに連結していないことを特徴とする。
【００１５】
本発明の第２は、少なくとも、絶縁性基板の上に形成された一対の素子電極と、該素子電極間をつなぐように形成された導電性膜とを備えた電子放出素子であって、
上記絶縁性基板が、上記素子電極間の間隙において、該間隙に沿った方向に複数の凹部を有し、
上記導電性膜が、上記素子電極間の間隙に沿った方向において上記凹部に隣接する領域に開口部を有し、且つ、上記凹部内に配置した領域に第１の間隙を有し、
上記導電性膜の第１の間隙には第２の間隙を有するカーボン膜を有し、該カーボン膜が上記凹部の側面を絶縁性基板の上面に向かって延出した延出部を有し、且つ、隣り合う凹部にそれぞれ配置したカーボン膜の延出部が互いに連結していないことを特徴とする。
【００１６】
本発明の第３は、電子放出素子が複数配置された第１の基板と、該電子放出素子と対向して該電子放出素子から放出された電子が照射される画像表示部材が配置された第２の基板とを対向配置させてなることを特徴とする画像表示装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、良好な電子放出特性を長期に渡って維持でき、その結果、輝度変化の少ない高品位な表示画像を表示できる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】
【００１８】
以下に、本発明の電子放出素子及びその製造方法について説明するが、以下に示す材料や値は一例である。本発明の目的、効果を奏する範囲内であれば、上記材料や数値などは、その応用に適するように、種々の材料や値の変形例を採用することができる。
【００１９】
以下に本発明の電子放出素子の様々な形態を説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
先ず、本発明の第１の電子放出素子の最も典型的な形態例の基本的な構成について図１を用いて説明する。図１（ａ）は、本例における典型的な構成を示す模式的な平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面模式図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面模式図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線で切断した場合の斜視図である。
【００２１】
本発明において、素子電極２，３の対向方向をＸ方向、該対向方向に直交する方向（素子電極間の間隙７に沿った方向）をＹ方向、基板１の法線方向をＺ方向とする。
【００２２】
絶縁性基板１上には素子電極２と３とが距離Ｌ１離れて配置されている。そして、導電性膜４ａは、素子電極２とカーボン膜５ａとを接続しており、導電性膜４ｂは、素子電極３とカーボン膜５ｂとを接続している。導電性膜４ａと導電性膜４ｂとは第１の間隙６（図３参照）を挟んで対向しており、またカーボン膜５ａ，５ｂは、第２の間隙７を挟んで対向している。そして、絶縁性基板１には、素子電極２と３との間隙において、Ｙ方向に複数の凹部１ａが設けられ、該凹部１ａに対応する領域に導電性膜４ａが開口部を有している。尚、本例においては、絶縁性基板１の凹部１ａと導電性膜４ａの開口部とを一致させているが、導電性膜４ａの開口部を絶縁性基板１の凹部１ａよりも広く形成してもかまわない。導電性膜４ａと４ｂ間の間隙６は、Ｙ方向において該凹部１ａに隣接する領域に配置する。
【００２３】
第２の間隙７の幅は、ドライバーのコストなどを考慮して駆動電圧を３０Ｖ以下にするため、及び、駆動時の予期せぬ電圧変動による放電を抑制するために、実用的には１ｎｍ以上１０ｎｍ以下に設定される。
【００２４】
尚、図１では、カーボン膜５ａとカーボン膜５ｂを完全に分離された２つの膜として示した。しかし、間隙７は上述したように非常に狭い幅であるので、間隙７とカーボン膜５ａとカーボン膜５ｂとをまとめて、「間隙を備えるカーボン膜」と表現することができる。そのため、本発明の電子放出素子は、駆動する際に、間隙を備えるカーボン膜５ａ，５ｂの一方の端部と他方の端部との間に電圧を印加することで電子を放出する電子放出素子、ということができる。
【００２５】
また、カーボン膜５ａとカーボン膜５ｂは極めて微小な領域で繋がっている場合もある。極めて微小な領域であれば、その領域は高抵抗であるので電子放出特性への影響は限定的であるため許容できる。この様な、カーボン膜５ａとカーボン膜５ｂが一部で繋がった形態も、「間隙を備えるカーボン膜」と表現することができる。
【００２６】
図１（ａ）では、間隙７が直線形状である例を示した。しかしながら、間隙７は、直線形状であることが好ましいが、直線形状に限定されるものではない。特定の周期性をもって折れ曲がったり、円弧状であったり、円弧と直線を組み合わせた形態などの所定の形態であっても良い。
【００２７】
ここで、間隙７は、カーボン膜５ａの端縁（外縁）とカーボン膜５ｂの端縁（外縁）とが対向することで構成されている。
【００２８】
そして、この電子放出素子では、駆動時（電子放出時）に、例えば素子電極２の電位よりも高い電位を素子電極３に印加する場合、カーボン膜５ａの端縁の一部であって、間隙７の外縁を構成する部分に、多数の電子放出部が存在すると考えられる。素子電極２に接続するカーボン膜５ａがエミッタに相当すると考えられる。即ち、カーボン膜５ａの端縁の一部であって、間隙７の外縁を構成する部分に多数の電子放出部が存在すると考えられる。
【００２９】
間隙７は、ＦＩＢ（集束イオンビーム）などのナノスケールの各種高精細な加工方法を導電性膜に施すことによっても形成することができる。そのため、本発明の電子放出素子の間隙７は、上記複数の導電性膜が電気的に独立していれば、後述する「通電フォーミング」処理や「活性化」処理で形成するものに限定されることはない。
【００３０】
また、本例では、上記複数のカーボン膜５ａ，５ｂと導電性膜４ａ，４ｂが形成されていない領域には、活性化抑制層（不図示）がそれぞれの膜に接するように形成されている。この活性化抑制層は、多数の電子放出部が存在する間隙７を、後述する活性化処理で形成する場合に先だって設けることが好ましい。その理由は、基板１の主成分が活性化促進材料（ＳｉＯ2）の場合、この活性化抑制層を配置させないと、カーボン膜５ａ，５ｂが基板１上に広がって堆積し、隣り合う導電性膜の間で電気的に短絡が生じてしまうためである。しかしながら、活性化抑制層を設けた場合であっても、隣り合うカーボン膜５ａ同士、５ｂ同士が連結してしまう場合がある。
【００３１】
本発明においては、基板１に凹部１ａを設けることにより、隣り合う導電性膜４ａ間及び４ｂ間の距離を延長し、隣り合うカーボン膜５ａ同士及び５ｂ同士の連結を防止して電気的短絡を防止する。カーボン膜５ａ，５ｂはそれぞれ経時的に隣接する導電性膜４ａ，４ｂに向かって延出するが、凹部１ａを設けることにより、該延出部は凹部１ａの底面に向かって延出する。よって、隣接する導電性膜４ａ，４ｂにそれぞれ堆積するカーボン膜５ａ同士、５ｂ同士が互いに連結する前に活性化工程が終了する。これにより、電子放出量のゆらぎを抑制することができる。
【００３２】
導電性膜４ａ，４ｂの材料としては、金属や半導体などの導電性材料を用いることができる。例えばＰｄ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属又は酸化物、或いはそれらの合金、或いはカーボン等を用いることができる。
【００３３】
導電性膜４ａ，４ｂは、本発明の効果である電子放出量のゆらぎ抑制のために、Ｒｓ（シート抵抗）が１×１０2乃至１×１０7Ω／□の抵抗値の範囲で形成される。上記抵抗値を示す膜厚としては、具体的には５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲にあることが好ましい。尚、Ｒｓは、厚さがｔ、幅がｗで長さがｌの膜の長さ方向に測定した抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ／ｗ）とおいた時に現われる値で、抵抗率をρとすればＲｓ＝ρ／ｔである。また、導電性膜４ａ，４ｂを形成する領域幅Ｗ３は、好ましくは素子電極２，３の幅Ｗ２よりも小さく設定される〔図１（ａ）参照〕。
【００３４】
素子電極２と３とが対向する方向（Ｘ方向）における距離Ｌ１及びそれぞれの膜厚は、電子放出素子の応用形態等によって適宜設計される。例えば、テレビジョン等の画像表示装置に用いる場合では、解像度に対応して設計される。とりわけ、高品位（ＨＤ）テレビでは高精細さが要求されるため、画素サイズを小さくする必要がある。そのため、電子放出素子のサイズが限定された中で、十分な輝度を得るために、十分な放出電流Ｉｅが得られるように設計される。
【００３５】
上記間隔Ｌ１の実用的な範囲としては５０ｎｍ以上２００μｍ以下、好ましくは、１μｍ以上１００μｍ以下に設定される。導電性膜４ａ，４ｂの最小幅Ｗ１の好ましい範囲としては９ｎｍ以上３６μｍ以下である。また、素子電極２，３の膜厚は、実用的には１００ｎｍ以上１０μｍ以下である。
【００３６】
基板１としては、石英ガラス、青板ガラス、ガラス基板に酸化シリコン（典型的にはＳｉＯ2）を積層したガラス基板、或いは、アルカリ成分を減らしたガラス基板を用いることができる。
【００３７】
素子電極２，３の材料としては、金属や半導体などの導電性材料を用いることができる。例えばＮｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属或いは合金及びＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ2、Ｐｄ−Ａｇ等の金属或いは金属酸化物等を用いることができる。
【００３８】
活性化抑制層の材料としては、金属や半導体などの酸化物、窒化物又はそれらの混合物が好ましく用いられる。例えば、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇｅ等の酸化物、又は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇｅ等の窒化物、或いはそれらの混合物が挙げられる。これらの活性化抑制層の実用的なシート抵抗の範囲は、素子電極２，３のショート防止、駆動時のリーク電流防止という意味で、１×１０4Ω／□以上が好ましい。シート抵抗の上限値に特に制限はないが、本発明の電子放出素子を画像表示装置に用いるにあたり、帯電防止膜としての機能も同時に持たせるのであれば、１×１０11Ω／□以下が好ましい。また、活性化抑制層は、導電性膜４ａ，４ｂが形成されていない領域にのみ形成されていることが好ましい。しかしながら、間隙６を形成する以前の導電性膜４上に活性化抑制層が形成されていても、後のフォーミング処理、活性化処理の熱により、少なくとも間隙６付近から消失或いは凝集離散すればかまわない。
【００３９】
次に、本例の電子放出素子の製造方法について説明する。
【００４０】
図２，図３は、図１に例示した電子放出素子の製造工程を示す断面模式図である。以下に各工程を説明する。
【００４１】
（工程１）
基板１を十分に洗浄し、素子電極２，３を形成するための材料を、真空蒸着法、スパッタ法等により堆積する。そして、フォトリソグラフィー技術などを用いてパターニングすることにより、素子電極２，３を基板１上に設ける〔図２（ａ）〕。
【００４２】
（工程２）
続いて、基板１上に設けられた素子電極２と３との間を接続する導電性膜４を形成する〔図２（ｂ）〕。
【００４３】
導電性膜４の形成方法としては、例えば、先ず、有機金属溶液を塗布して乾燥することにより、有機金属膜を形成する。そして、有機金属膜を加熱焼成処理し、金属膜或いは金属酸化物膜などの金属化合物膜とする。その後、導電性膜４上にマスクを形成し、エッチング等によりパターニングすることで開口部を有する導電性膜４を得るとともに、上記マスクを利用してドライエッチングにより開口部内の基板１に凹部１ａを形成する〔図３（ｃ）〕。この時、導電性膜４の材料としては、金属や半導体などの導電性材料を用いることができる。例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属或は金属化合物（合金や金属酸化物など）を用いることができる。
【００４４】
尚、ここでは、有機金属溶液の塗布法により説明したが、導電性膜４の形成法はこれに限られるものではない。例えば、真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、分散塗布法、ディッピング法、スピンナー法、インクジェット法等の公知の手法によっても形成することも出来る。
【００４５】
導電性膜４は、Ｒｓ（シート抵抗）が１０2Ω／□以上１０7Ω／□以下の抵抗値の範囲で形成される。
【００４６】
尚、工程２と工程１は順序を入れ替えることも可能である。即ち、基板１の洗浄後に導電性膜４及び開口部を形成し、その後、素子電極２，３を形成してもよい。
【００４７】
また、凹部１ａの深さＤとしては、開口部の幅をＷ、開口部端から凹部１ａ内に延出するカーボン膜５ａ，５ｂの長さをＭとすると、Ｍ≦Ｄ＋Ｗ／２を満たすように決めることができる。Ｍは凹部１ａの側面の材料や活性化条件等で適宜決まり、例えば活性化促進材であるＳｉＯ2ではおよそ数１００ｎｍ乃至１０μｍであり、活性化抑制材である金属の酸化物（Ｗ、Ｇｅ等含む）では１０ｎｍ乃至１μｍ程度である。従って、電子放出部位である間隙７付近の導電性膜４ａ，４ｂの幅Ｗ１とピッチが決まればＷが求まり、適宜Ｄを決めることができる。例えばＷ１＝１５０ｎｍ、ピッチ＝３００ｎｍ、Ｍ＝２００ｎｍとすると、Ｗ＝１５０ｎｍであり、Ｄ≧２００−１５０／２＝１２５ｎｍとすればよい。
【００４８】
（工程３）
続いて、Ｙ方向に隣接するカーボン膜５ａ同士、５ｂ同士の連結防止をより一層効果的に行うために、導電性膜４をパターニングし、且つ凹部１ａを設けた基板１上に、必要に応じて活性化抑制層（不図示）を形成する。前述したように、活性化抑制層の材料としては、金属や半導体などの酸化物、窒化物またはそれらの混合物が好ましく用いられる。例えば、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇｅ等の酸化物、又は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇｅ等の窒化物、或はそれらの混合物が挙げられる。活性化抑制層の形成方法としては、特に限定されず、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、分散塗布法、ディッピング法、スピンナー法、インクジェット法等の公知の手法によって形成することができる。
【００４９】
（工程４）
続いて、導電性膜４に第１の間隙６を形成する。間隙６の形成方法としては、ＥＢリソグラフィー法を用いたパターニング法を採用できる。また、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）を導電性膜４の間隙６を形成したい箇所に照射する事によって、導電性膜４の所定の箇所に間隙６を設ける事ができる。
【００５０】
また、公知の「通電フォーミング」処理によって、導電性膜４に電流を流すことにより導電性膜４の一部に間隙６を設けることもできる。導電性膜４に電流を流すためには、具体的には、素子電極２と３の間に電圧を印加することで行うことができる。
【００５１】
本工程により、第１の間隙６を挟んで、Ｘ方向に、導電性膜４ａと４ｂとが対向して配置される〔図３（ｄ）〕。尚、導電性膜４ａと４ｂとは微小な部分で繋がっている場合もある。
【００５２】
工程４以降の処理は、例えば、図７に示す真空装置内に上記工程１乃至３を終えた基板１を配置し、内部を真空にした後で行うことができる。
【００５３】
図７に示した測定評価装置は真空装置（真空チャンバー）を備えており、該真空装置には不図示の排気ポンプ及び真空計等の真空装置に必要な機器が具備されている。内部は、所望の真空下で種々の測定評価を行えるようになっている。
【００５４】
また、本測定評価装置には、不図示のガス導入装置を付設することで、後述する活性化処理に用いる炭素含有ガスを所望の圧力で真空装置内に導入することができる。また、真空装置全体、及び真空装置内に配置された基板１は、不図示のヒーターにより加熱することができる。
【００５５】
通電フォーミング処理は、パルス波高値が定電圧（一定）であるパルス電圧を繰り返し素子電極２と３の間に印加することによって行うことができる。また、パルス波高値を徐々に増加させながら、パルス電圧を印加することによって行うこともできる。パルス波高値が一定である場合のパルス波形の例を図８（ａ）に示す。図８（ａ）中、Ｔ１及びＴ２は電圧波形のパルス幅とパルス間隔（休止時間）であり、Ｔ１は１μｓｅｃ乃至１０ｍｓｅｃ、Ｔ２は１０μｓｅｃ乃至１００ｍｓｅｃとすることができる。印加するパルス波形自体は、三角波や矩形波を用いることができる。
【００５６】
次に、パルス波高値を増加させながら、パルス電圧を印加する場合のパルス波形の例を図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）中、Ｔ１及びＴ２は電圧波形のパルス幅とパルス間隔（休止時間）であり、Ｔ１は１μｓｅｃ乃至１０ｍｓｅｃ、Ｔ２は１０μｓｅｃ乃至１００ｍｓｅｃとすることができる。印加するパルス波形自体は、三角波や矩形波を用いることができる。印加するパルス電圧の波高値は、例えば０．１Ｖステップ程度ずつ、増加させる。
【００５７】
以上説明した例においては、素子電極２と３の間に三角波パルスを印加している。しかしながら、素子電極２，３間に印加する波形は三角波に限定することはなく、矩形波など所望の波形を用いてもよい。また、その波高値及びパルス幅、パルス間隔等についても上述の値に限ることはない。第１の間隙６が良好に形成されるように、電子放出素子の抵抗値等にあわせて、適切な値を選択することができる。
【００５８】
（工程５）
次に、活性化処理を施す。活性化処理は、例えば、図７に示した真空装置内に炭素含有ガスを導入し、炭素含有ガスを含む雰囲気下で、素子電極２，３間に図９（ａ）や図９（ｂ）に示す様な、両極性のパルス電圧を複数回印加することで行う。即ち、導電性膜４ａ，４ｂに両極性のパルス電圧を複数回印加する。
【００５９】
この処理により、雰囲気中に存在する炭素含有ガスから、カーボン膜５ａ，５ｂを基板１上に設けることができる。具体的には、導電性膜４ａと４ｂとの間（間隙６）の基板１上及びその近傍の導電性膜４ａ，４ｂ上にカーボン膜５ａ，５ｂが堆積する。即ち、間隙７を介して対向配置するカーボン膜５ａ，５ｂが基板１上に設けられる。
【００６０】
上記炭素含有ガスとしては例えば有機物質ガスを用いることができる。有機物質としては、アルカン、アルケン、アルキンの脂肪族炭化水素類、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、フェノール、カルボン、スルホン酸等の有機酸類等を挙げることが出来る。具体的には、メタン、エタン、プロパンなどＣnＨ2n+2で表される飽和炭化水素、エチレン、プロピレンなどＣnＨ2n等の組成式で表される不飽和炭化水素が使用できる。また、ベンゼン、トルエン、メタノール、エタノール、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミン、エチルアミン、フェノール、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等も使用できる。特にはトルニトリルが好ましく用いられる。
【００６１】
上記活性化処理中に印加する両極性のパルス電圧の波形は、素子電極２と３の電位の関係を所定のタイミング又は所定の周期で逆転させる波形である〔図９（ａ）、（ｂ）〕。上記電位の関係の逆転は、交互に逆転する波形であることが好ましいが、必ずしも交互に逆転させる形態に本発明は限定されるものではない。
【００６２】
両極性のパルス電圧の印加としては、例えば、以下のように行うことで実現することができる。即ち、素子電極２の電位を、素子電極３の電位よりも高くせしめるパルス電圧を印加する。その後、素子電極３の電位を素子電極２の電位よりも低くせしめるパルス電圧を印加する。そして、この行為を繰返すことが好ましい。尚、素子電極２の電位と、素子電極３の電位とのどちらを先に高電位にするかは任意に設定することができる。
【００６３】
印加する最大電圧値（絶対値）は、実用的には、１０Ｖ以上２５Ｖ以下の範囲で適宜選択することが好ましい。
【００６４】
図９（ａ）中、Ｔ１は、印加するパルス電圧のパルス幅、Ｔ２はパルス間隔である。この例では、電圧値は正負の絶対値が等しい場合を示しているが、電圧値は正負の絶対値が異なる場合もある。また、図９（ｂ）中、Ｔ１は正の電圧値のパルス電圧のパルス幅であり、Ｔ１’は負の電圧値のパルス電圧のパルス幅である。Ｔ２はパルス間隔である。尚、この例においては、Ｔ１＞Ｔ１’に設定し、電圧値は正負の絶対値が等しく設定されている場合を示しているが、電圧値は正負の絶対値が異なる場合もある。活性化処理は、素子電流Ｉｆの上昇が緩やかになった後に終了することが好ましい。
【００６５】
以上の工程１乃至工程５により図１に示した電子放出素子を形成することができる。
【００６６】
作製された電子放出素子は、駆動を行う前（画像表示装置に適用する場合には発光体に電子線を照射する前）に、好ましくは、真空中で加熱する処理である安定化処理を行う。係る安定化処理を行うことで、前述した活性化処理などによって基板１の表面や、その他の箇所に付着した余分な炭素や有機物を除去することが好ましい。
【００６７】
具体的には、真空装置内で、余分な炭素や有機物質を排気する。真空装置内の有機物質は極力排除することが望ましいが、有機物質の分圧としては１×１０-8Ｐａ以下まで除去することが好ましい。また、有機物質以外の他のガスをも含めた真空容器内の全圧力は、３×１０-6Ｐａ以下が好ましい。
【００６８】
安定化処理を行った後に、電子放出素子を駆動する時の雰囲気は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ましいが、これに限るものではない。有機物質が十分除去されていれば、圧力自体は多少上昇しても十分に安定な特性を維持することができる。
【００６９】
以上の工程により、本発明の電子放出素子を形成することができる。
【００７０】
（第２実施形態）
本発明の第２の電子放出素子の最も典型的な形態例の基本的な構成について図４を用いて説明する。図４（ａ）は、本例における典型的な構成を示す模式的な平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面模式図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面模式図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線で切断した場合の斜視図である。
【００７１】
第１実施形態においては、絶縁性基板１に設けた凹部１ａを挟んで導電性膜４ａ，４ｂを配置したが、本例では、逆に凹部内に導電性膜４ａ，４ｂを配置し、Ｙ方向において凹部１ａに隣接する領域（基板１表面）には導電性膜４ａ，４ｂの開口部を配置する。本例においては、図４（ｄ）に示すように、カーボン膜５ａ，５ｂから延出する延出部は凹部１ａの側面を基板１の上面方向に延出するが、該凹部１ａによって距離が延長されているため、互いに連結することがなく、電気的短絡が防止される。
【００７２】
次に、本例の電子放出素子の製造方法について、図５，図６を用いて説明する。
【００７３】
（工程１）
第１実施形態の工程１と同様に、基板１上に素子電極２，３を形成する〔図５（ａ）〕。
【００７４】
（工程２）
素子電極間の間隙において、基板１に複数の凹部１ａをドライエッチング等により形成する〔図５（ｂ）〕。
【００７５】
（工程３）
第１実施形態の工程２と同様に素子電極２と３との間を接続する導電性膜４を形成し、凹部１ａ内に導電性膜４が残り、Ｙ方向において凹部１ａに隣接する領域は開口部となるように導電性膜４をパターニングする〔図６（ｃ）〕。
【００７６】
（工程４）
第１実施形態の工程４と同様にして、凹部１ａ内の導電性膜４に間隙６を形成する。
【００７７】
次に、上述した本発明の電子放出素子の基本特性について、図１０を用いて説明する。図７に示した測定評価装置により測定される、本発明の電子放出素子の放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと素子電極２，３に印加する素子電圧Ｖｆの関係の典型的な例を図１０に示す。
【００７８】
尚、図１０は、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆに比べて著しく小さいので、任意単位で示されている。図１０からも明らかなように、本発明の電子放出素子は放出電流Ｉｅに対する３つの性質を有する。
【００７９】
先ず第１に、本発明の電子放出素子は、ある電圧（しきい値電圧と呼ぶ；図１０中のＶｔｈ）以上の素子電圧を印加すると急激に放出電流Ｉｅが増加する。一方で、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である。
【００８０】
第２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。
【００８１】
第３に、アノード電極１０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。つまり、アノード電極１０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。
【００８２】
以上のような電子放出素子の特性を用いると、入力信号に応じて電子放出特性を容易に制御できることになる。
【００８３】
次に、本発明の電子放出素子を用いて構成される画像表示装置の一例について、図１１を用いて説明する。図１１は本発明の画像表示装置を構成する表示パネルを一部切除して示した基本構成図である。
【００８４】
図１１において、電子源基板（リアプレート、第１の基板）３１上に本発明の電子放出素子３４をマトリクス状に複数配置している。フェースプレート（第２の基板）４６はガラスなどの透明基板４３の内面に蛍光体膜４４とメタルバック４５等が形成されてなる。支持枠４２はフェースプレート４６とリアプレート３１の間に配置される。リアプレート３１、支持枠４２及びフェースプレート４６は、接合部にフリットガラスやインジウムなどの接着剤を付与することにより封着されている。この封着された構造体で外囲器４８が構成される。尚、上記メタルバック４５は、図７を用いて説明したアノード電極１０に相当する部材である。
【００８５】
また、フェースプレート４６とリアプレート３１との間に、必要に応じて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、大気圧に対して十分な強度を持つ外囲器４８を構成することができる。
【００８６】
図１２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図１１で示した蛍光体膜４４の具体的な構成例である。蛍光体膜４４は、モノクロームの場合は単色の蛍光体５２のみから成る。カラーの画像表示装置を構成する場合には、蛍光体膜４４は、少なくともＲＧＢ３原色の蛍光体５２と、各色の間に配置される光吸収部材５１とを含む。光吸収部材５１は好ましくは、黒色の部材を用いることができる。図１２（ａ）は、光吸収部材５１をストライプ状に配列した形態である。図１２（ｂ）は、光吸収部材５１をマトリクス状に配列した形態である。一般に、図１２（ａ）の形態は「ブラックストライプ」と呼ばれ、図１２（ｂ）の形態は「ブラックマトリクス」と呼ばれる。光吸収部材５１を設ける目的は、カラー表示の場合必要となる３原色蛍光体の各蛍光体５２間の塗り分け部における混色等を目立たなくすることと、蛍光体膜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にある。光吸収部材５１の材料としては、通常良く用いられている黒鉛を主成分とする材料だけでなく、光の透過及び反射が少ない材料であればこれに限るものではない。また、導電性であっても絶縁性であっても良い。
【００８７】
また、蛍光体膜４４の内面側（電子放出素子３４側）には、メタルバックと呼ばれる導電性膜が設けられる。メタルバック４５の目的は、蛍光体５２からの発光のうち、電子放出素子３４側へ向かう光をフェースプレート４６側へ鏡面反射することで輝度を向上させることである。また、電子ビーム加速電圧を印加するためのアノードとして作用させること、及び、外囲器内で発生した負イオンの衝突による蛍光体のダメージを抑制すること等である。
【００８８】
メタルバック４５は、好ましくは、アルミニウム膜で形成されることが好ましい。メタルバック４５は、蛍光体膜４４作製後、蛍光体膜４４の表面の平滑化処理（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。
【００８９】
フェースプレート４６には、更に蛍光体膜４４の導電性を高めるため、蛍光体膜４４と透明基板４３との間にＩＴＯなどからなる透明電極（不図示）を設けてもよい。
【００９０】
上記外囲器４８内の各電子放出素子３４は前述したＸ方向配線３２及びＹ方向配線３３に接続している。そのため、各電子放出素子３４に接続する端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍ、Ｄｙ１乃至Ｄｙｎを通じて電圧を印加することにより、所望の電子放出素子３４から電子放出させることができる。この時、高圧端子４７を通じ、メタルバック４５に５ｋＶ以上３０ｋＶ以下、好ましくは１０ｋＶ以上２５ｋＶ以下の電圧を印加する。尚、フェースプレート４６と基板３１との間隔は１ｍｍ以上５ｍｍ以下、更に好ましくは１ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定される。この様にする事で、選択した電子放出素子から放出された電子は、メタルバック４５を透過し、蛍光体膜４４に衝突する。そして蛍光体５２を励起・発光させることで画像を表示するものである。
【００９１】
尚、以上述べた構成においては、各部材の材料等、詳細な部分は上記した内容に限られるものではなく、目的に応じて適宜変更される。
【実施例】
【００９２】
以下に、実施例を挙げて、本発明をさらに詳述する。
【００９３】
（実施例１）
本実施例では、第１の実施形態例で説明した電子放出素子を作製した例を示す。本例の電子放出素子の構成は、図１と同様である。以下、図１乃至図３を用いて、本例の電子放出素子の基本的な構成及び製造方法を説明する。
【００９４】
（工程−ａ）
最初に、清浄化した石英基板１上に、スパッタ法を用いてＴｉを厚さ５ｎｍ形成し、その後Ｔｉ上にＰｔを厚さ４０ｎｍ形成した。その後、フォトリソを用いて素子電極２，３を基板１上にパターン形成した。素子電極間の間隔Ｌ１が２０μｍと１００μｍ、２種類のものを作製した。また、素子電極２，３の幅Ｗ２は５００μｍとした〔図２（ａ）〕。
【００９５】
（工程−ｂ）
続いて、工程−ａを経た各基板１上に、有機パラジウム化合物溶液を回転塗布した後に、加熱焼成処理を施した。こうしてＰｄを主元素として含む導電性膜４が形成された〔図２（ｂ）〕。
【００９６】
続いて導電性膜４をステッパーを用いたフォトリソでパターニングし、開口部を形成して該開口部によって導電性膜４を部分的に複数に分割した。さらに、導電性膜パターニングマスクを利用して引き続き導電性膜の開口部内の基板１表面をドライエッチングにより掘り込み、深さ０．５μｍの凹部１ａを形成した〔図３（ｃ）〕。導電性膜４の幅Ｗ１は１μｍ、隣り合う導電性膜４の間隔（開口部、凹部１ａの幅）Ｗは、幅Ｗ１と同じに設置した。導電性膜４の正味の全幅Ｗ３は１８０μｍとした。よって開口部によって分割された領域の導電性膜４の本数は、１８０／（２×Ｗ１）＝９０本である。導電性膜４のＲｓ（シート抵抗）は、１×１０4Ω／□であり、膜厚は１０ｎｍとした。
【００９７】
（工程−ｃ）
工程−ｂを経た各基板１上に、活性化抑制層として、スパッタ法を用い、Ｓｂ（アンチモン）とＳｎＯ2（酸化錫）の混合物層を形成した。該混合物層の膜厚は１０ｎｍ、Ｒｓ（シート抵抗）は２×１０10Ω／□であった。
【００９８】
（工程−ｄ）
上記工程−ａ乃至工程−ｃを経た各基板１を図７の真空装置内に設置し、真空ポンプにて排気した。そして、１×１０-6Ｐａの真空度に達した後、電源１１を用いて素子電極２，３間に電圧Ｖｆを印加し、フォーミング処理を行い、導電性膜４に間隙６を形成して、導電性膜４ａ，４ｂを形成した〔図３（ｄ）〕。フォーミング処理における電圧波形は図８（ｂ）に示したものを用いた。
【００９９】
図８（ｂ）中、本例ではＴ１を１ｍｓｅｃ、Ｔ２を１６．７ｍｓｅｃとし、三角波の波高値は０．１Ｖステップで昇圧させることで、フォーミング処理を行った。また、フォーミング処理中は、間欠的に、０．１Ｖの電圧の抵抗測定パルスを素子電極２，３間に印加し、抵抗を測定した。尚、フォーミング処理の終了は、抵抗測定パルスでの測定値が約１ＭΩ以上になった時とした。
【０１００】
（工程−ｅ）
続いて、活性化処理を行った。具体的には、トルニトリルを真空装置内に導入した。その後、図９（ａ）に示した波形のパルス電圧を、最大電圧値±２０Ｖ、Ｔ１が１ｍｓｅｃ、Ｔ２が１０ｍｓｅｃの条件で、素子電極２，３間に印加した。活性化処理を開始後、素子電流Ｉｆが緩やかな上昇に入ったことを確認し、電圧の印加を停止し、活性化処理を終了した。その結果、カーボン膜５ａ，５ｂを形成した（図２）。以上の工程で電子放出素子を形成した。
【０１０１】
（工程−ｆ）
次に、それぞれの電子放出素子に対し、安定化処理を行った。具体的には、真空装置及び電子放出素子をヒーターにより加熱して約２５０℃に維持しながら真空装置内の排気を続けた。２０時間後、ヒーターによる加熱を止め、室温に戻したところ真空装置内の圧力は１×１０-8Ｐａ程度に達した。
【０１０２】
続いて、図７に示した測定装置で、各素子に対し実用的な駆動を行い、放出電流Ｉｅを長時間に渡り測定した。実用的な駆動では、アノード電極１０と電子放出素子の間の距離Ｈを２ｍｍとした。高圧電源１３によりアノード電極１０に５ｋＶの電位を与え、電源１１を用いて各電子放出素子の素子電極２，３の間に、波高値１７Ｖ、パルス幅１００μｓｅｃ、周波数６０Ｈｚの矩形パルス電圧を印加した。
【０１０３】
電流計１２により、本例の電子放出素子の放出電流Ｉｅを測定し、放出電流Ｉｅのゆらぎ値は、各素子において、同じ測定時間間隔で複数回行い、得られた複数データーの（標準偏差／平均値×１００（％））を計算することで求めた。以下の表１に各素子の放出電流Ｉｅのゆらぎ値を示す。また、比較のために上述の工程−ｂにおいて開口部内の基板１に凹部１ａを形成しなかった場合の電子放出素子の放出電流Ｉｅのゆらぎ値を表２に示す。
【０１０４】
【表１】
2009277460.tif 000003
【０１０５】
【表２】
2009277460.tif 000004
【０１０６】
また、上記放出電流Ｉｅの測定後、それぞれの素子を光学顕微鏡及びＳＥＭ（電子顕微鏡）で観察したところ、開口部内に凹部１ａを形成した場合は各素子とも隣り合う導電性膜４ａ，４ｂはカーボン膜５ａ同士、５ｂ同士による短絡を生じてはいなかった。この時、カーボン膜５ａ、５ｂから凹部１ａ内に延出している延出部の長さＭは平均して約０．７μｍ程度であった。これに対し、凹部１ａを形成しなかった場合には、隣り合う導電性膜４ａ，４ｂがカーボン膜５ａ同士、５ｂ同士の連結により短絡を生じている箇所が見受けられた。
【０１０７】
これらの結果から、凹部１ａを形成した場合には隣り合うカーボン膜同士の連結が阻止され、放出電流Ｉｅのゆらぎが効果的に抑えられることがわかった。
【０１０８】
（実施例２）
本例では、第２の実施形態例で説明した電子放出素子を作製した例を示す。本例の電子放出素子の構成は、図４と同様である。以下、図４乃至図６を用いて、本例の電子放出素子の基本的な構成及び製造方法を説明する。
【０１０９】
（工程−ａ）
実施例１の工程−ａと同様にして、石英基板１上に素子電極２，３を形成した〔図５（ａ）〕。
【０１１０】
（工程−ｂ）
続いて、工程−ａを経た各基板１上に、ステッパーを用いたフォトリソでパターニングし、基板１表面をドライエッチングにより掘り込み、深さ０．１μｍの凹部１ａを形成した〔図５（ｂ）〕。次に基板１上に有機パラジウム化合物溶液を回転塗布した後に、加熱焼成処理をした。こうしてＰｄを主元素として含む導電性膜４が形成された。続いて凹部１ａ内に導電性膜４を残し、Ｙ方向において凹部１ａに隣接する基板１上には開口部を形成するように導電性膜４をフォトリソでパターニングした。こうして複数の凹部１ａ内に形成された導電性膜４とそれに繋がる素子電極２，３を形成した〔図６（ｃ）〕。この時、凹部１ａ内の導電性膜４の幅Ｗ１は２００ｎｍ、隣り合う導電性膜４の間隔Ｗは、幅Ｗ１と同じに設置した。導電性膜４の正味の全幅Ｗ３は１８０μｍとした。よってそれぞれの素子において導電性膜４の部分的に分割された箇所の本数は、１８０／（２×Ｗ１）＝４５０本である。導電性膜４のＲｓ（シート抵抗）は、１×１０4Ω／□であり、膜厚は、１０ｎｍとした。
【０１１１】
（工程−ｃ）
続いて、工程−ｂを経た各基板１上に、活性化抑制層として、スパッタ法を用い、Ｗ（タングステン）とＧｅＮ（窒化ゲルマニウム）の混合物層を形成した。該混合物層の膜厚は１０ｎｍ、Ｒｓ（シート抵抗）は２×１０10Ω／□であった。
【０１１２】
（工程−ｄ）
次に、実施例１の工程−ｄと同様にしてフォーミング処理を行い、導電性膜４に間隙６を形成して、導電性膜４ａ，４ｂを形成した〔図６（ｄ）〕。
【０１１３】
（工程−ｅ）
続いて、実施例１の工程−ｅと同様にして活性化処理を行い、カーボン膜５ａ，５ｂを形成した（図４）。
【０１１４】
（工程−ｆ）
次に、実施例１の工程−ｆと同様にして安定化処理を行った。
【０１１５】
続いて、実施例１と同様にして放出電流Ｉｅを長時間に渡り測定した。以下の表３に各素子の放出電流Ｉｅのゆらぎ値を示す。また、比較のために上述の工程−ｂにおいて凹部１ａを形成しなかった場合の電子放出素子の放出電流Ｉｅのゆらぎ値を表４に示す。
【０１１６】
【表３】
2009277460.tif 000005
【０１１７】
【表４】
2009277460.tif 000006
【０１１８】
また、上記放出電流Ｉｅの測定後、それぞれの素子を光学顕微鏡及びＳＥＭ（電子顕微鏡）で観察したところ、凹部１ａ内を形成した場合は各素子とも隣り合う導電性膜４ａ，４ｂはカーボン膜５ａ同士、５ｂ同士による短絡を生じてはいなかった。この時、カーボン膜５ａ、５ｂから凹部１ａ内に延出している延出部の長さＭは平均して約０．１５μｍ程度であった。これに対し、凹部１ａを形成しなかった場合には、隣り合う導電性膜４ａ，４ｂがカーボン膜５ａ同士、５ｂ同士の連結により短絡を生じている箇所が見受けられた。
【０１１９】
これらの結果から、導電性膜を限られた領域に密に形成した場合においても、凹部１ａを形成した場合には隣合うカーボン膜同士の連結が阻止され、放出電流Ｉｅのゆらぎが効果的に抑えられることがわかった。
【０１２０】
（実施例３）
本実施例では、上述した実施例１で作製した電子放出素子と同様の製造方法によって形成した電子放出素子を多数基板上にマトリクス状に配列して電子源を形成し、さらに該電子源を用いて図１１に示した画像表示装置を作製した。製造工程を図１３乃至図１７に沿って説明する。
【０１２１】
〈素子電極作製工程〉
先ず、素子電極２，３を、基板３１上に多数形成した（図１３）。具体的には、チタニウムＴｉと白金Ｐｔとの積層膜を４０ｎｍの厚みで基板３１上に成膜した後、フォトリソグラフィー法によってパターニングして形成した。また、素子電極２と３との間隔Ｌ１を２０μｍとし、長さＷ２を２００μｍとした。
【０１２２】
〈Ｙ方向配線形成工程〉
次に、図１４に示すように、銀を主成分とするＹ方向配線３３を、素子電極３に接続するように形成した。このＹ方向配線３３は変調信号が印加される配線として機能する。
【０１２３】
〈絶縁層形成工程〉
次に図１５に示すように、次の工程で作製するＸ方向配線３２と前述のＹ方向配線３３を絶縁するために、酸化シリコンからなる絶縁層６１を、後述するＸ方向配線３２の下であって、且つ、先に形成したＹ方向配線３３を覆うように形成した。Ｘ方向配線３２と素子電極２との電気的接続が可能なように、絶縁層６１の一部にコンタクトホールを開けて形成した。
【０１２４】
〈Ｘ方向配線形成工程〉
図１６に示すように、銀を主成分とするＸ方向配線３２を、先に形成した絶縁層６１の上に形成した。Ｘ方向配線３２は、絶縁層６１を挟んでＹ方向配線３３と交差しており、絶縁層６１のコンタクトホール部分で素子電極２に接続される。このＸ方向配線３２は走査信号が印加される配線として機能する。このようにしてマトリクス配線を有する基板３１が形成された。
【０１２５】
〈導電性膜形成工程〉
上記マトリクス配線が形成された基板３１上の素子電極２と３の間にインクジェット法により、導電性膜４を形成した（図１７）。本例では、インクジェット法に用いるインクとして、有機パラジウム錯体溶液を用いた。この有機パラジウム錯体溶液を、素子電極２と３とをつなぐように付与した後、この基板３１を空気中にて、加熱焼成処理をして酸化パラジウム（ＰｄＯ）からなる導電性膜４とした。
【０１２６】
その後、上記導電性膜４にＦＩＢを用いて、導電性膜４内に開口部を形成し、導電性膜４を部分的に５０本に分割した。該分割領域の導電性膜のＷ１は１μｍ、隣り合う導電性膜４の間隔が１μｍである。
【０１２７】
その後、実施例１と同様にして、各導電性膜４に間隙６を形成し、その後、活性化処理を行った。活性化処理において、各ユニット（一対の素子電極２，３と導電性膜４）に印加する電圧の波形などは、実施例１の電子放出素子の作製方法で示した通りである。
【０１２８】
以上の工程で、本例の電子源（複数の電子放出素子）が配置された基板３１が形成された。
【０１２９】
次いで、図１１に示したように、上記基板３１の２ｍｍ上方に、ガラス基板４３の内面に蛍光体膜４４とメタルバック４５とが積層されているフェースプレート４６を支持枠４２を介して配置した。そして、フェースプレート４６、支持枠４２、基板３１の接合部を、低融点金属であるインジウム（Ｉｎ）を加熱し冷却することによって封着した。また、この封着工程は、真空チャンバー中で行ったため、排気管を用いずに、封着と封止を同時に行った。
【０１３０】
本例では、画像表示部材である蛍光体膜４４は、カラー表示するために、ストライプ形状〔図１２（ａ）〕の蛍光体５２とした。そして、先ずブラックストライプ５１を所望の間隔を置いて形成した。続いて、ブラックストライプ５１間にスラリー法により各色蛍光体５２を塗布して蛍光膜４４を作製した。ブラックストライプ５１の材料としては、通常よく用いられている黒鉛を主成分とする材料を用いた。
【０１３１】
また、蛍光膜４４の内面側（電子放出素子側）にはアルミニウムからなるメタルバック４５を設けた。メタルバック４５は、蛍光体膜４４の内面側に、Ａｌを真空蒸着することで作製した。
【０１３２】
以上のようにして完成した画像表示装置のＸ方向配線３２及びＹ方向配線３３を通じて、所望の電子放出素子を選択し、１７Ｖのパルス電圧を印加した。そして同時に、高圧端子Ｈｖを通じてメタルバック４５に１０ｋＶの電圧を印加したところ、輝度むらが少なく、輝度の変動も少ない明るい良好な画像を長時間に渡り表示することができた。
【０１３３】
以上説明した実施形態及び実施例は、本発明の一例に過ぎず、上記した各材料、サイズなどについての様々な変形例を本発明は除外するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の第１の電子放出素子の構成例を模式的に示す図である。
【図２】図１の電子放出素子の製造工程を示す模式図である。
【図３】図１の電子放出素子の製造工程を示す模式図である。
【図４】本発明の第２の電子放出素子の構成例を模式的に示す図である。
【図５】図２の電子放出素子の製造工程を示す模式図である。
【図６】図２の電子放出素子の製造工程を示す模式図である。
【図７】電子放出素子の測定評価機能を備えた真空装置の一例を示す模式図である。
【図８】本発明の電子放出素子のフォーミング処理時に印加するパルスの一例を示す模式図である。
【図９】本発明の電子放出素子の活性化処理時に印加するパルスの一例を示す模式図である。
【図１０】本発明の電子放出素子の電子放出特性を示す模式図である。
【図１１】本発明の電子放出素子を用いた表示パネルの構成を示す模式図である。
【図１２】本発明の画像表示装置に用いられる蛍光体膜の模式図である。
【図１３】本発明の実施例３の電子源の製造工程を示す平面模式図である。
【図１４】本発明の実施例３の電子源の製造工程を示す平面模式図である。
【図１５】本発明の実施例３の電子源の製造工程を示す平面模式図である。
【図１６】本発明の実施例３の電子源の製造工程を示す平面模式図である。
【図１７】本発明の実施例３の電子源の製造工程を示す平面模式図である。
【図１８】従来の電子放出素子の一例を示す模式図である。
【図１９】図２０の電子放出素子の製造工程を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１  絶縁性基板
１ａ  凹部
２，３  素子電極
４ａ，４ｂ  導電性膜
５ａ，５ｂ  カーボン膜
６  第１の間隙
７  第２の間隙
【図１】
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【図２】
2009277460.tif 000008
【図３】
2009277460.tif 000009
【図４】
2009277460.tif 000010
【図５】
2009277460.tif 000011
【図６】
2009277460.tif 000012
【図７】
2009277460.tif 000013
【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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