[发明专利]电子发射元件、电子源以及图像形成装置

说明书

技术领域

本发明涉及通过施加电压进行电子发射的电子发射元件、电子源以及图像形成装置。

背景技术

以往，作为电子发射元件，已知大致分为热电子发射元件和冷阴极电子发射元件的两种。在冷阴极发射元件中有电场发射型(以下，称为“FE型”。)、金属/绝缘层/金属型(以下，称为“MIM型”。)和表面传导型电子发射元件等。

作为FE型的例子，已知有在以下文献中公开的情况，即，W.P.Dyke & W.W.Dolan，”Field Emission”，Advance in ElectronPhysics，8，89(1956)或者C.A.Spindt，”PHYSICAL Properties ofthin-film field emission cathodes with molybde nium cones”，J.Appl.Phys.，47，5248(1976)等。

作为MIM型的例子已知有在以下文献中公开的情况，即，C.A.Mead，”Operation of Tunnel-Emission Devices”，J.Apply.Phys.，32，646(1961)等。

此外，在最近的例子中，研究了以下方法，即，Toshiaki，Kusunoki，“Fluctuation-free electron emission from non-formedmetal-insulator-metal(MIM)cathodes fabricated by low currentAnodic oxidation”，Jpn.J.Appl.Phys.vol.32(1993)pp.L1695，Mutsumi Suzuki等，“An MIM-Cathode Array forCathodeluminescent Displays”，IDW96，(1996)pp.529。

作为表面传导型的例子，有在艾林松的报告(M.I.Elinson，RadioEng.Electron Phys.，10(1965))中记载的方法等，该表面传导型电子发射元件，是利用在形成于衬底上的小面积的薄膜上，使电流与膜面平行流过，产生电子放射的现象的元件。在表面传导型元件中，有报告说使用了在上述的艾林松的报告中的SnO₂薄膜的元件、使用了Au薄膜的元件、(G.Dittmer，Thin Solid Films，9，317(1972))、采用In₂O₃/SnO₂的元件(M.Hartwelland和C.G.Fonstad，IEEE Trans，EDConf.，519(1983))等。

可是，在图像显示装置中，通过向与电子发射元件相对设置的荧光体(阴极电极)，轰击从电子发射元件发射出的电子，使其发光，从而使荧光体发光，但在高精细度的图像形成装置中，需要电子轨道的聚束、电子发射元件尺寸的小型化，驱动电压的低电压以及可靠性高的电子发射元件的制造方法。

在FE型电子发射元件中，如图20所示，已公知有Spindt型，因为电子发射部分的前端形成尖锐的构造，所以电束的聚束困难，难以实现高精细度的图像形成装置。

此外，还提出过，在Spindt型电子发射元件中，设置用于使电子束聚束的聚束电极的元件构造，但存在元件构造和制造方法复杂等的问题。

与此相反，在例如日本专利特开平8-96704中所述的电子发射元件中，如图21所示，提出了在栅电极以及绝缘层的开口部分内形成大致平坦的电子发射层，抑制电子束的扩散的构成，但从电子发射层的端部发射出的电子沿着用栅电极和阴极电极形成电场大范围扩散。

此外，在特开平8-115654号中公开的例子中，以电子束的聚束为目的，提出了把阴极电极的一部分挖成凹槽状，在该被开挖的区域中设置电子发射层的构造，但在这种构成的情况下，例如，如图23所示，当在开挖的侧壁，和未开挖部分的区域上附着有电子发射层的情况下等下，不能得到电子束的聚束效果，在元件的制造时，需要高精度的定位技术，存在元件的一致性的问题。

发明内容