(57)【要約】【課題】  部品数を増加させることなく，絶縁層の表面に静電荷が蓄積することを防止することのできる，電子放出素子を提供する。【解決手段】  基板上に所定パターンに形成される第１電極であるカソード電極６と，カソード電極６の上部で交差し，所定パターンに形成される第２電極であるゲート電極１０と，カソード電極６とゲート電極１０との間に形成される絶縁層８と，ゲート電極１０と離隔して，絶縁層８の表面の一部を覆い，カソード電極６と電気的に接続される，複数の導電層２２と，を備えることにより，非表示領域において絶縁層８を覆い，カソード電極６と同時に制御される導電層２２が，絶縁層８の表面に静電荷が蓄積するのを防止することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に所定パターンに形成される第１電極と，
前記第１電極の上部で交差し，所定パターンに形成される第２電極と，
前記第１電極と前記第２電極との間に形成される絶縁層と，
前記第２電極と離隔して前記絶縁層の表面の一部を覆い，前記第１電極と電気的に接続される，複数の導電層と，
を備えることを特徴とする電子放出素子。
【請求項２】
前記第１電極はストライプ状のパターンを有し，前記複数の導電層は，前記第１電極のストライプと１対１に対応して配置され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】
各々の前記導電層は，対応する各々の前記第１電極に電気的に接続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】
前記第１電極は前記絶縁層より外周に露出する端部を有し，前記導電層は，前記絶縁層の側面を覆い，前記第１電極の上面に接触することを特徴とする請求項１，２または３のいずれかに記載の電子放出素子。
【請求項５】
前記第１電極または前記第２電極のいずれか一つに，電気的に接続される前記電子放出部をさらに備えることを特徴とする請求項１，２，３または４のいずれかに記載の電子放出素子。
【請求項６】
前記第２電極と前記絶縁層とが開口されて前記第１電極の一部表面を露出させ，前記開口部内の第１電極上に前記電子放出部が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】
前記電子放出部は，前記第２電極と接触して位置す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８】
電子放出部が，カーボンナノチューブ，グラファイト，グラファイトナノファイバ，ダイアモンド，ダイアモンド状カーボン，Ｃ６０，及びシリコンナノワイヤからなる群より選ばれる少なくとも一種の物質を有することを特徴とする請求項５，６または７のいずれかに記載の電子放出素子。
【請求項９】
互いに対向して配置される第１基板及び第２基板と，
前記第１基板及び前記第２基板の間であって，前記第１基板上に所定パターンに形成される第１電極と，
前記第１電極の上部で交差し，所定パターンに形成される第２電極と，
前記第１電極と前記第２電極との間に形成される絶縁層と，
前記第２電極と離隔して前記絶縁層の表面の一部を覆い，前記第１電極と電気的に接続される，複数の導電層と，
前記第１基板及び前記第２基板の間であって，前記第２基板上部に形成される少なくとも一つの第３電極と，
前記第３電極の一方の面に形成される蛍光層と，
を備えることを特徴とする電子放出素子。
【請求項１０】
前記第１電極はストライプ状のパターンを有し，前記複数の導電層は，前記第１電極のストライプと１対１に対応して配置され，電気的に接続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。
【請求項１１】
前記第１電極は前記絶縁層より外周に露出する端部を有し，前記導電層は，前記絶縁層の側面を覆い，前記第１電極の上面に接触することを特徴とする請求項９または１０に記載の電子放出素子。
【請求項１２】
前記第１電極または前記第２電極のいずれか一つに電気的に接続される電子放出部をさらに備えることを特徴とする請求項９，１０または１１のいずれかに記載の電子放出素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子放出素子に係り，より詳しくは二つの基板から構成され，一基板に電子放出構造物が形成され，他基板が発光又は表示作用をする電極構造を有する電子放出素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に，電子放出素子は，電子源として熱陰極を用いる方式と，冷陰極を用いる方式がある。このうち，冷陰極を用いる方式の電子放出素子としては，ＦＥＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｔｔｅｒ  Ａｒｒａｙ）型，ＳＣＥ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｅｍｉｔｔｅｒ）型，ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）型，ＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型，及びＢＳＥ（Ｂａｌｌｉｓｔｉｃ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｅｒ）型の電子放出素子が知られている。
【０００３】
前記の電子放出素子はその種類によって細部構造が異なるが，基本的には，真空容器を構成する二つの基板のうちの一基板に，電子放出部と電子引出電極を含む電子放出構造物を形成し，他基板に蛍光層の電子加速電極を備えて所定の発光又は表示作用をする。
【０００４】
電子引出電極は，互いに直交する方向に形成される第１電極と第２電極とからなり，公知のマトリックスアドレス方式で駆動して電子放出部の電子放出を制御する。この際，第１電極と第２電極との間には，これらの電気的絶縁のための絶縁層が所定厚さに形成されている。
【０００５】
このような電子放出素子は，電子放出構造物が設けられた第１基板と蛍光層が設けられた第２基板を，その間が所定の間隔となるように平行に配置し，第１基板及び第２基板の縁部にフリット（ｆｒｉｔ）のようなシーリング物質を塗布し，両基板を相互接合させることにより真空容器を構成する。この際，真空容器内には表示領域と非表示領域が区分される。
【０００６】
ところが，前記のような構成の電子放出素子の殆どの場合，表示領域上に位置する絶縁層は，その上に形成された第１電極及び第２電極で覆われるが，フリットが塗布されるシーリングラインの周囲，つまり非表示領域上の絶縁層は電極で覆われないでそのまま真空中に露出している。このため，従来の電子放出素子においては，絶縁層の表面に静電荷が蓄積する場合があり，正常でない動作，アーク放電（ａｒｃｉｎｇ），フラッシュオーバー（ｆｌａｓｈ−ｏｖｅｒ）などの副作用を引き起こす。
【０００７】
このような問題点を防止するため，例えば，特許文献１に示されるように，非表示領域に配置される絶縁層上に静電荷が蓄積することを防止する，いわゆるイオン遮蔽層（ｉｏｎ  ｓｈｉｅｌｄ）又は犠牲層（ｓａｃｒｉｆｉｃｉａｌ  ｐｏｒｔｉｏｎｓ）と名付けられた電極を形成した電界放出表示装置が開示されている。
【０００８】
イオン遮蔽層または犠牲層は，非表示領域上の絶縁層上に形成される一種の電極層であって，これらは表示領域に位置する電極とは別途の電圧を受けて，非表示領域に配置された絶縁層の表面に静電荷が蓄積しないようにする役割をする。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第５９２６５６０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし，イオン遮蔽層や犠牲層は，電子放出素子に基本的に備えられる電極駆動ＩＣとは別途に，ほかの駆動ＩＣから駆動電圧を受けて機能するので，装置の構成部品数が増加し，製造単価の上昇をもたらす問題点がある。
【００１１】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，部品数を増加させることなく，絶縁層の表面に静電荷が蓄積することを防止することのできる，電子放出素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，基板上に所定パターンに形成される第１電極と，第１電極の上部で交差し，所定パターンに形成される第２電極と，第１電極と第２電極との間に形成される絶縁層と，第２電極と離隔して絶縁層の表面の一部を覆い，第１電極と電気的に接続される，複数の導電層と，を備えることを特徴とする電子放出素子が提供される。
【００１３】
第２電極と離隔して，つまり，第１電極と第２電極との交差領域である表示領域（画素領域）以外の領域である基板外周部の非表示領域において，絶縁層を覆って，第１電極と電気的に接続される導電層を設けることにより，絶縁層の表面に発生した静電荷を，第１電極と同電位の導電層に流して蓄積させないようにすることができる。導電層は，第１電極と同じ駆動素子で制御することができるので，部品数を増加させることなく，絶縁層の表面に静電荷が蓄積するのを防止することができる。
【００１４】
ここで，第１電極はストライプ状のパターンを有し，複数の導電層は，第１電極のストライプと１対１に対応して配置することができる。その場合，各々の導電層は，対応する各々の第１電極に電気的に接続されることが好ましい。
【００１５】
第１電極は絶縁層より外周に露出する端部を有し，導電層は，絶縁層の側面を覆い，第１電極の上面に接触することにより，第１電極と導電層とを接続することができる。
【００１６】
また，上記電子放出素子においては，第１電極または第２電極のいずれか一つに，電気的に接続される電子放出部を備えることができる。例えば，第２電極と絶縁層とが開口されて第１電極の一部表面を露出させ，開口部内の第１電極上に電子放出部が形成することができる。或いは，電子放出部は，第２電極と接触して位置してもよい。
【００１７】
この時，電子放出部は，カーボンナノチューブ，グラファイト，グラファイトナノファイバ，ダイアモンド，ダイアモンド状カーボン，Ｃ６０，及びシリコンナノワイヤからなる群より選ばれる少なくとも一種の物質を有することが好ましい。これらの物質は，真空中で電界により容易に電子が放出される物質であるため，電子放出部構成物質として適用することにより，電子放出効果を高めることができる。
【００１８】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，互いに対向して配置される第１基板及び第２基板と，第１基板及び第２基板の間であって，第１基板上に所定パターンに形成される第１電極と，第１電極の上部で交差し，所定パターンに形成される第２電極と，第１電極と第２電極との間に形成される絶縁層と，第２電極と離隔して絶縁層の表面の一部を覆い，第１電極と電気的に接続される，複数の導電層と，第１基板及び第２基板の間であって，第２基板上部に形成される少なくとも一つの第３電極と，第３電極の一方の面（片面）に形成される蛍光層と，を備えることを特徴とする電子放出素子が提供される。
【００１９】
第１基板上に第１電極及び絶縁層を介して第２電極が形成され，第２基板上に第３電極及び蛍光層が形成される電子放出素子において，第２電極と離隔した，基板外周部の領域である非表示領域に，絶縁層を覆って，第１電極と電気的に接続される導電層を設けることにより，絶縁層の表面に発生した静電荷を，第１電極と同電位の導電層に流すことができ，導電層は，第１電極と同じ駆動素子で制御することができるので，部品数を増加させることなく，絶縁層の表面に静電荷が蓄積するのを防止することができる。
【００２０】
上記と同様，第１電極はストライプ状のパターンを有し，複数の導電層は，第１電極のストライプと１対１に対応して配置され，電気的に接続することができる。また，第１電極は絶縁層より外周に露出する端部を有し，導電層は，絶縁層の側面を覆い，第１電極の上面に接触することにより，第１電極と導電層とを接続することができる。さらに，第１電極または第２電極のいずれか一つに電気的に接続される電子放出部を備えることができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上詳述したように本発明の電子放出素子によれば，非表示領域上の絶縁層表面に導電層が形成され，この導電層が絶縁層の下に配置される電極と接して電気的に接続されることにより，絶縁層の表面に発生した静電荷を流すことができ，導電層を駆動するための別途の部品を用いずに，絶縁層の表面に静電荷が蓄積することを防止することができる。これにより，静電荷の蓄積による，アーク放電，フラッシュオーバーなどの非正常的な問題点を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２３】
（第１の実施の形態）
図１は，第１の実施の形態による電子放出素子の部分分解斜視図，図２は図１の組立状態を示す部分断面図である。図１及び図２に示すように，電子放出素子は，真空の内部空間を介在して互いに平行に配置される第１基板２と第２基板４とを含む。第１基板２には，電子放出部１２とともに電子引出電極として機能する第１電極及び第２電極（カソード電極６及びゲート電極１０）が備えられ，第２基板４には，蛍光層１４とともに電子加速電極として機能する第３電極が備えられる。
【００２４】
第１基板２上に設けられる電子放出構造物は電子放出素子の種類によって細部構成に違いがあるが，以降では，一例としてＦＥＡ型電子放出素子に適用される電子放出構造物について説明する。
【００２５】
まず，基板である第１基板２上には，所定パターン，例えばストライプ形状の第１電極，つまりカソード電極６が互いに所定間隔を置いて第１基板２の一方向（図面のｙ軸方向）に複数列形成され，絶縁層８が，カソード電極６を覆うように，第１基板２の全体にわたって形成される。絶縁層８上には，所定パターン，例えばストライプ形状の第２電極，つまりゲート電極１０が互いに所定間隔を置き，カソード電極６と直交する方向（図面のｘ軸方向）に複数列形成される。
【００２６】
この実施の形態において，カソード電極６とゲート電極１０との交差領域を画素領域（表示領域）と定義すると，それぞれの画素領域ごとに，絶縁層８とゲート電極１０に少なくとも一つのゲートホール８ａ，１０ａが形成されて，カソード電極６の一部表面を露出させ，ゲートホール８ａ，１０ａ内のカソード電極６上に電子放出部１２が形成される。
【００２７】
電子放出部１２は，電界の印加により電子を放出する物質，例えばカーボン系物質又はナノメートル（ｎｍ）サイズの物質から形成できる。電子放出部１２として使用可能な物質としては，カーボンナノチューブ，グラファイト，グラファイトナノファイバ，ダイアモンド，ダイアモンド状カーボン，Ｃ６０，シリコンナノワイヤのいずれか一種，またはこれらの組合せを用いることができる。これらの物質は，真空中で電界により容易に電子が放出される物質であるため，電子放出部構成物質として適用することにより，電子放出効果を高めることができる。その製造方法としては，直接成長，スクリーン印刷，化学気相蒸着又はスパッタリングなどを適用することができる。
【００２８】
前記の構成において，カソード電極６とゲート電極１０とに所定の駆動電圧を印加すると，両電極間の電圧差により，電子放出部１２の周囲に電界が形成され，電子放出部１２から電子が放出される。
【００２９】
また，第１基板２に対向する第２基板４の一方の面（片面）には，蛍光層１４，一例として赤色，緑色及び青色の蛍光層１４が所定間隔を置いて形成され，各色の蛍光層１４間には，画面のコントラストを向上させるための黒色層１６が形成される。蛍光層１４と黒色層１６上には，蒸着による金属膜（例えば，アルミニウム箔）からなった第３電極，つまりアノード電極１８が形成される。アノード電極１８は，外部から電子ビームの加速に必要な高電圧を受け，メタルバック（ｍｅｔａｌ  ｂａｃｋ）効果により画面の輝度を高める役割をする。
【００３０】
一方，アノード電極は，金属膜であり透明な導電膜，例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）からなり得る。この場合，まず第２基板４上に透明導電膜からなるアノード電極（図示せず）を形成し，その上に蛍光層１４と黒色層１６を形成するが，必要によって，蛍光層１４及び黒色層１６上に金属膜を形成することにより，画面の輝度を高めることができる。このようなアノード電極は第２基板４の全体に形成するか，又は所定パターンに区分して形成することができる。
【００３１】
このように構成される第１基板２と第２基板４は，ゲート電極１０とアノード電極１８が対面した状態で所定間隔に離隔され，その縁部（基板の外周部）に塗布されるフリットのようなシーリング材２０により相互接合され，その間に形成される内部空間が排気されて真空状態が維持される。
【００３２】
このような電子放出素子においては，素子の非表示領域上，つまり表示領域でない，シーリング材２０が配置される外周部に位置する絶縁層８の表面に静電荷が蓄積することを防止するための導電層２２が設けられる。この導電層２２は，第２電極であるゲート電極１０と離隔して，非表示領域上の絶縁層８の表面を覆うとともに外側端がカソード電極６に電気的に接続されるように，シーリング材２０の内側と外側にともに形成され，カソード電極６と同一の駆動ＩＣにより駆動される。
【００３３】
本実施の形態において，導電層２２は，非表示領域上の絶縁層８上において，この絶縁層８上に形成される電極であるゲート電極１０から所定間隔を置き，ゲート電極１０と直交する方向に複数設けられる。すなわち，導電層２２はカソード電極６と同一方向に複数設けられる。導電層２２は，一例として，絶縁層８の下側に形成される電極であるカソード電極６と１対１に対応して配置され，導電層２２の一端がシーリング材２０の外側に伸びて絶縁層８の側面とカソード電極６の上面にわたって形成されることにより，カソード電極６と接触する構造をなす。
【００３４】
導電層２２は，絶縁層８上に導電膜を形成し，これをパターニングしてゲート電極１０を形成するに際して，ゲート電極１０と同時に形成することができる。このような導電層２２は，シーリング材２０の内側に位置する非表示領域上の絶縁層８の表面を覆うことにより，絶縁層８の表面に発生した静電荷をカソード電極６と同電位の導電層２２に流して，電子放出素子の駆動時に発生した静電荷が絶縁層８の表面に蓄積することを防止する。
【００３５】
また，導電層２２は，カソード電極６と接触して電気的に接続されるので，別途の駆動ＩＣは不要であり，カソード電極６のための駆動ＩＣの制御を受ける。これにより，本実施の形態の電子放出素子は，基本的に，素子の構成のために備えられる電極駆動ＩＣによって，カソード電極６とともに静電荷蓄積防止のための導電層２２を駆動することができる。
【００３６】
（第２の実施の形態）
図３は，第２の実施の形態による電子放出素子の部分分解斜視図である。同図に示すように，第２の実施の形態においては，第１基板２上に，第１電極としてゲート電極２４が互いに所定間隔を置いて複数形成され，絶縁層８が，ゲート電極２４を覆うように，第１基板２の全体にわたって形成される。第１基板２に対向する第２基板４は，第１の実施の形態と同様の構成であるので，説明を省略する。絶縁層８上には，第２電極としてカソード電極２６が互いに所定間隔を置き，ゲート電極２４と直交する方向に複数列形成され，カソード電極２６の一側辺部に形成された凹部２６ａの内側に電子放出部２８が形成される。
【００３７】
本実施の形態の電子放出素子においては，静電荷の蓄積防止のための導電層３０が非表示領域上の絶縁層８の表面を覆うとともに，外側端が，絶縁層８の下側に配置される電極であるゲート電極２４に電気的に接続されるように，シーリング材２０の内側と外側にともに形成され，ゲート電極２４と同一の駆動ＩＣにより駆動される。
【００３８】
このように，本実施の形態の電子放出素子は，非表示領域上の絶縁層８の表面を覆うように導電層３０を形成し，この導電層３０を絶縁層８の下側に配置される電極と電気的に接続することにより，絶縁層８の表面に発生した静電荷をゲート電極２４と同電位の導電層３０に流すことができ，別途の駆動ＩＣなしでも導電層３０を駆動して，絶縁層８の表面に静電荷が蓄積しないようにする。
【００３９】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４０】
上記実施の形態においては，電子放出素子としてＦＥＡ型電子放出素子を例として説明したが，本発明はＦＥＡ型に限定されるものでなく，多様に変形可能なものである。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は電子放出素子に適用可能であり，より詳しくは二つの基板から構成され，一基板に電子放出構造物が形成されて他基板が発光又は表示作用をする電極構造を有する電子放出素子に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１の実施の形態による電子放出素子を示す部分分解斜視図である。
【図２】図１の組立状態を示す部分断面図である。
【図３】第２の実施の形態による電子放出素子を示す部分分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
２    第１基板
４    第２基板
６    カソード電極
８    絶縁層
８ａ  ゲートホール
１０ａ  ゲートホール
１０    ゲート電極
１２    電子放出部
１４    蛍光層
１６    黒色層
１８    アノード電極
２０    シーリング材
２２    導電層
【図１】
2005347232.tif 000003
【図２】
2005347232.tif 000004
【図３】
2005347232.tif 000005