(57)【要約】【課題】  従来技術に係る電界放出素子の問題点であったゲート漏洩電流、アノード電圧による電子放出、電子ビームの広がりなどを大きく改善できる効果がある。【解決手段】  本発明は、電子を放出する電界エミッタを備えるカソード部、電子放出を誘導する電界放出誘導−ゲート部及び前記放出された電子を受けるアノード部を含んで構成された電界放出素子において、カソード部と電界放出誘導−ゲート部との間に介在して電子の放出を抑制する機能を行う電界放出抑制ゲート部をさらに含む電界放出素子を提供する。【選択図】  図３
2005071993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成されたカソード電極、および、前記カソード電極の一部上に形成された電界エミッタを有するカソード部と、
前記電界エミッタを取り囲む形態でその周囲の上部に形成された電界放出抑制−ゲート部と、
前記電界放出抑制−ゲート部上に形成された電界放出誘導−ゲート部と、
前記電界エミッタと対向し、前記電界エミッタから放出された電子を受けるアノード電極を備えるアノード部と
を具え、
前記電界放出抑制−ゲート部は、前記電界エミッタからの電子放出を抑制し、
前記電界放出誘導−ゲート部は、前記電界エミッタから電子放出を誘導することを特徴とする電界放出素子。
【請求項２】
前記電界放出抑制−ゲート部は、
前記カソード電極及び前記電界エミッタと電気的に絶縁するために形成され、その内部に電界放出抑制−ゲート開口を備える第１絶縁体及び前記第１絶縁体上に形成された電界放出抑制−ゲート電極により構成されたことを特徴とする請求項１記載の電界放出素子。
【請求項３】
前記電界放出抑制−ゲート開口の大きさは、
前記第１絶縁体の厚さと比較して１ないし２０倍以下で構成されたことを特徴とする請求項２記載の電界放出素子。
【請求項４】
前記電界放出誘導−ゲート部は、
前記電界放出抑制−ゲート部の前記電界放出抑制−ゲート電極と電気的に絶縁するために形成され、その内部に電界放出誘導−ゲート開口を備える第２絶縁体及び前記第２絶縁体上に形成された電界放出誘導−ゲート電極により構成されたことを特徴とする請求項１記載の電界放出素子。
【請求項５】
前記電界放出誘導−ゲート開口の大きさは、
前記第２絶縁体の厚さと比較して１ないし３倍以下で構成されたことを特徴とする請求項４記載の電界放出素子。
【請求項６】
前記電界放出誘導−ゲート開口は、
傾斜した内壁を持つ形状で形成され、前記カソード部側から前記アノード部側へ順次小さな開口大きさを持つように構成されたことを特徴とする請求項４記載の電界放出素子。
【請求項７】
前記電界放出誘導−ゲート電極は、
前記電界放出誘導−ゲート開口の内壁には覆われないように構成されたことを特徴とする請求項４記載の電界放出素子。
【請求項８】
前記電界エミッタは、
ダイアモンド、ダイアモンド状カーボン、カーボンナノチューブまたはカーボンナノファイバーで製作可能なカーボン電界エミッタからなることを特徴とする請求項１記載の電界放出素子。
【請求項９】
前記カーボン電界エミッタは、
触媒金属を利用してダイアモンド、ダイアモンド状カーボン、カーボンナノチューブ、又はカーボンナノファイバーを、前記カソード電極上に直接成長させて形成されたことを特徴とする請求項８記載の電界放出素子。
【請求項１０】
前記カーボン電界エミッタは、
粉状ダイアモンド、ダイアモンド状カーボン、カーボンナノチューブまたはカーボンナノファイバーを、ペーストで混合してプリンティング方法で形成されたことを特徴とする請求項８記載の電界放出素子。
【請求項１１】
前記カソード部、電界放出抑制−ゲート部、電界放出誘導−ゲート部、アノード部は、全部別途の基板に形成、又は、前記カソード部と前記電界放出抑制−ゲート部とが一つの基板に形成され、
前記電界放出誘導−ゲート部とアノード部は、別途の基板に形成、又は、前記カソード部、前記電界放出抑制−ゲート部及び前記電界放出誘導−ゲート部が一つの基板上に形成され、
前記アノード部は、別途の基板に形成されたことを特徴とする請求項１記載の電界放出素子。
【請求項１２】
前記電界放出抑制−ゲート部、電界放出誘導−ゲート部及びアノード部は、
前記カソード部の前記電界エミッタが前記電界放出抑制−ゲート開口と前記電界放出誘導−ゲート開口を通してアノード部のアノード電極と互いに対向できるように真空パッケージングされていることを特徴とする請求項１記載の電界放出素子。
【請求項１３】
前記電界放出誘導−ゲート部には、一定の直流電圧を印加して前記カソード部の電界エミッタから電子放出を誘導し、
前記電界放出抑制−ゲート部には、負電圧のスキャン信号、前記カソード部には正または負電圧のデータ信号を各々入力して画像を表現することを特徴とする請求項１記載の電界放出素子。
【請求項１４】
前記電界放出素子は、前記データ信号のパルス振幅またはパルス幅を変化させて階調を表現することを特徴とする請求項１３記載の電界放出素子。
【請求項１５】
前記アノード部は、
透明基板と、
透明基板上に形成された透明電極と、
前記透明電極上の所定領域に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）または青（Ｂ）の蛍光体と、
前記蛍光体との間に形成されたブラックマトリックスと
を含むことを特徴とする請求項１記載の電界放出素子。
【請求項１６】
前記カソード部、電界放出抑制−ゲート部及び電界放出誘導−ゲート部は、前記アノード部とスペーサを支持台にして対向することを特徴とする請求項１記載の電界放出素子。
【請求項１７】
前記電界放出−抑制ゲート部は、
少なくとも２個以上の開口を含むように分離されて形成され、そのそれぞれの開口内に電界エミッタが形成されていることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の電界放出素子。
【請求項１８】
電子を放出する電界エミッタを備えるカソード部、電子放出を誘導する電界放出誘導−ゲート部及び前記放出された電子を受けるアノード部を含んで構成された電界放出素子において、
前記カソード部と前記電界放出誘導−ゲート部との間に介在して電子の放出を抑制する機能を行う電界放出抑制ゲート部を具えたことを特徴とする電界放出素子。
【請求項１９】
前記電界放出誘導−ゲート部には、前記電界エミッタから電子が放出されるように電界を印加し、
前記電界放出抑制−ゲート部には、前記電界放出誘導−ゲート部により前記電界エミッタに誘導される電界と反対方向で電界を印加して前記電界エミッタからの電子放出を抑制することを特徴とする請求項１８記載の電界放出素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界放出素子に関し、カソード部と電界放出誘導−ゲート部との間に介在して電子の放出を抑制する機能を行う電界放出抑制ゲート部を備える電界放出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界放出素子は真空または特定ガス雰囲気で電界（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｅｌｄ）を印加してカソード電極から電子を放出させる素子であって、マイクロ波素子及びセンサー、平板ディスプレーなどの電子源として広く利用されている。
【０００３】
電界放出素子で電子の放出は、素子構造及びエミッタ物質、エミッタ模様によってその効率が大きく変わる。電界放出素子の構造は、大きくカソードとアノードとから構成された２極型（ｄｉｏｄｅ）と、カソード、ゲート、アノードとから構成された３極型（ｔｒｉｏｄｅ）に分類できる。
【０００４】
３極型電子放出素子において、カソードまたは電界エミッタは電子を出す機能を、ゲートは電子放出を誘導する電極に、アノードは放出された電子を受ける機能を行う。３極型構造では電子放出のための電界をエミッタと隣接したゲートに印加するために、２極型に比べて低電圧駆動が可能で、且つ放出電流を容易に制御できるために多く開発されている。
【０００５】
電界エミッタ物質としては、金属、シリコン、ダイアモンド、ダイアモンド状カーボン（ｄｉａｍｏｎｄ  ｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ）、カーボンナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ）、カーボンナノファイバー（ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｆｉｂｅｒ）などがあって、カーボンナノチューブとナノファイバーなどは、その自体が細くて尖っていて、安全性が優秀なために、エミッタ物質として広く使われている。
【０００６】
以下、従来技術による電界放出素子の中から最も広く使用されてきた構造の一つであるスピント型電界放出素子を説明する。図１は、従来技術によるスピント（ｓｐｉｎｄｔ）型電界放出素子の概略的な構成図である。
【０００７】
スピント型電界放出素子は、カソード、ゲート及びアノードとから構成され、カソードは、カソード基板（１１）と、その上に形成されたカソード電極（１２）、金属チップ（１３）、金属チップ（１３）を取り囲む構造でなされて、内部にゲート開口（２２）を持つ絶縁体（２１）を備え、この絶縁体（２１）の上部にはゲート電極（２３）が形成されている。そして、上述の全体構造と対向されるように配列されたアノード基板（３１）上にはアノード電極（３２）が形成されている。
【０００８】
このような電界放出素子の製作のためには、絶縁体（２１）に〜１ｕｍ程度のゲート開口（２２）を形成し、その上に犠牲分離膜を形成した後に、電子ビーム蒸着方法を利用して自己整列状態である金属チップ（１３）を形成するようになる。
【０００９】
したがって、上述の工程過程では微細パターンを形成すべきで、電子ビーム蒸着方法を通した自己整列方式を使用するために、大面的を目標にする電界放出素子の応用には難しさが伴う。
【００１０】
このような工程上の問題点を解決するために、もう少し簡単な工程で電界放出素子を製作するための努力があって、それに相応できる電界エミッタ物質の中の一つとしてカーボンナノチューブ及びカーボンナノファイバーなどがある。
【００１１】
カーボンナノチューブ及びカーボンナノファイバーは、それ自体が非常に小さな径（〜ｎｍ）を持っている反面、長さが長い（〜ｕｍ）ゆえに、電子放出源として非常に適した構造を持つ。しかし、これを電界による電子放出源として使用する場合、電子放出を容易に誘導して制御できる構造を持つようにするために、図１のスピント型の金属チップに比べて自己整列方式で電子放出ゲートを形成することが容易でない。
【００１２】
図２は、従来技術に係るカーボンナノチューブまたはカーボンナノファイバーの電界放出素子の概略的な構成図である。図１のスピント型電界放出素子との差異点を基準で説明すれば、図２の電界放出素子の電界エミッタ（１４）であるカーボンナノチューブまたはカーボンナノファイバーは、絶縁体内部に形成されたゲート開口（〜１０ｕｍ）を通して露出される。
【００１３】
したがって、放出された電子等が電界放出ゲートへ流れ込んで漏洩電流を形成する場合が多く発生する。また、絶縁体の厚さに比べて開口が大きいために、アノード電圧による電子放出が発生して電子放出の制御が非常に難しくなって、合わせて放出された電子ビームがアノードに到着する時、放出された瞬間に比べて広く広がる現象が発生するようになる。
【００１４】
このような現象等は、電界放出素子の特性を阻害し、特に平面表示装置で応用時に大きい問題を誘発できる。
【００１５】
電子放出源から放出される電子等が集束電界の影響によりアノード電極に集束されるようにする技術が知られている（特許文献１）。
【００１６】
電気泳動法で炭素ナノチューブをカソード電極に選択的に蒸着して三極型電界放出表示素子を製造する方法が知られている（非特許文献１）。
【００１７】
ＳＯＧコーティングとポリッシングを利用する自己整列方式のゲート形成技術が記載されている（非特許文献２）。
【００１８】
【特許文献１】米国特許第６、４３７、５０３号明細書
【００１９】
【非特許文献１】Ｗ．  Ｂ．  Ｃｈｏｉ  ｅｔ  ａｌ．，  ”Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉ  ｓｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅｓ  ｆｏｒ  ｔｒｉｏｄｅ−ｔｙｐｅｆｉｅｌｄ”，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．７８，  Ｎｏ．１１，  ｐｐ１５４７−１５４９，  ２００１．３．１２
【００２０】
【非特許文献２】Ｑ．  Ｈ．  Ｗａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，  ”Ｆｌａｔ  ｐａｎｅｌ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｐｒｏｔｏ  ｔｙｐｅ  ｕｓｉｎｇｇａｔｅｄ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｆｉｅｌｄ  ｅｍｉｔｔｅｒｓ”，  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．７８，  Ｎｏ．９，  ｐｐ１２９４−１２９６，  ２００１．２．２６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
したがって、本発明は、上述の問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、新しい類型の電界放出素子を提供することにある。
【００２２】
本発明の他の目的は、電子放出電極であるゲートへ流れ込む漏洩電流を減少させ、電子放出の制御を容易にすることにある。
【００２３】
また、本発明の他の目的は、主にゲート電極近くに置かれてあるカーボンナノチューブまたはナノファイバーから電子放出が発生するようになり、これから誘発される漏洩電流と電子ビームの広がり現象を克服することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
前記問題点を解決するために案出されたもので、本発明の一側面は基板と、基板上に形成されたカソード電極、カソード電極の一部上に形成された電界エミッタを有するカソード部と、電界エミッタを取り囲む形態でその周囲の上部に形成された電界放出抑制−ゲート部と、電界放出抑制−ゲート部上に形成された電界放出誘導−ゲート部と、及び電界エミッタから放出された電子が集束されるアノード電極を備えるアノード部とを含んで構成され、電界放出抑制−ゲート部は、前記電界エミッタからの電子放出を抑制し、電界放出誘導−ゲート部は、前記電界エミッタから電子放出を誘導する電界放出素子を提供する。
【００２５】
本発明の他の側面は、電子を放出する電界エミッタを備えるカソード部、電子放出を誘導する電界放出誘導−ゲート部及び前記放出された電子を受けるアノード部を含んで構成された電界放出素子において、カソード部と前記電界放出誘導−ゲート部との間に介在して電子の放出を抑制する機能を行う電界放出抑制ゲート部をさらに含む電界放出素子を提供する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の電界放出素子を電界放出ディスプレーに応用する場合、電界放出に必要な電界を電界放出誘導−ゲート部のゲート電極を通して印加するために、アノード部とカソード部の間隔を自由に調節でき、これに伴いアノードに高電圧を印加できるようになって電界放出ディスプレーの輝度を大きく高めることができる。
【００２７】
本発明による電界放出素子は、従来のカーボン電界放出素子の問題点であるゲート漏洩電流、アノード電圧による電子放出、電子ビームの広がりを大きく改善できる。
【００２８】
また、電界放出誘導−ゲート電極に印加される電圧は、アノード電圧による電界エミッタの電子放出を抑制し、またアノード部とゲート部との間に全体的に均一の電位を形成することによって、局部的なアーキングを防止して電界放出ディスプレーの寿命を大きく向上させることができる効果がある。
【００２９】
さらに、その一方で、電界放出誘導−ゲート部の傾斜した内壁を有する放出誘導−ゲート開口は、前記電界エミッタから放出された電子を対向アノードの蛍光体に集束させる役割をし、これに伴い、高解像度の電界放出ディスプレーを製作できるようにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施例に係る電界放出素子を詳細に説明する。しかし、本発明は、以下、開示される実施例に限定されることでなく、互いに異なる多様な形態で具現されることができ、但し本実施例は、本発明の開示が完全するようにし、通常の知識を持つ者に発明の範疇を完全に知らせてくれるために提供されているものである。
【００３１】
（第１実施例）
図３は、本発明の第１実施例に係る電界放出素子の概略的な構成図である。
【００３２】
図３の電界放出素子は、カソード部（１００）、電界放出抑制−ゲート部（２００）、電界放出誘導−ゲート部（３００）、及びアノード部（４００）を含んで構成される。この電界放出素子は、電界放出ディスプレーにおいて一つのドットピクセル（ｄｏｔ  ｐｉｘｅｌ）に該当するものであって、実際の電界放出ディスプレーの製作においては、多数個のドットピクセルがマトリックス型で配列され、これら各々に各種信号等を印加するための配線等が含まれる。
【００３３】
一方、カソード部（１００）、電界放出抑制−ゲート部（２００）、電界放出誘導−ゲート部（３００）、アノード部（４００）は、全部別途の基板に形成されることもでき、カソード部（１００）と電界放出抑制−ゲート部（２００）が一つの基板に形成され、電界放出誘導−ゲート部（３００）とアノード部（４００）とは、別途の基板に形成されることもでき、カソード部（１００）、電界放出抑制−ゲート部（２００）及び電界放出誘導−ゲート部（３００）が一つの基板上に形成され、アノード部（４００）は、別途の基板に形成されることもできる。
【００３４】
カソード部（１００）は、例えばガラス、セラミック、ポーリイミドのような絶縁性基板でなるカソード基板（１１０）、カソード基板（１１０）上の所定領域に金属、金属化合物などでなされているカソード電極（１２０）と、カソード電極（１２０）の一部の上にダイアモンド、ダイアモンド状カーボン、炭素ナノチューブ、炭素ナノファイバーなどでなされる膜状（薄膜または厚膜）の電界エミッタ（１３０）を備える。例えば、カソード基板は、０．５ｍｍないし５ｍｍの厚さを持って、カソード電極は、０．１ｕｍないし１．０ｕｍの厚さを持つ。
【００３５】
電界放出抑制−ゲート部（２００）は、酸化膜、窒化膜等で製作可能な第１絶縁体（２１０）と、第１絶縁体（２１０）の内部にこれを貫通する構造で形成される放出抑制−ゲート開口（２２０）と、第１絶縁体（２１０）上の一部領域に金属、金属化合物などで形成可能な電界放出抑制−ゲート電極（２３０）とを有する。
【００３６】
例えば、第１絶縁体（２１０）と電界放出抑制−ゲート電極（２３０）の厚さは、各々０．５ｕｍないし２０ｕｍ、０．１ｕｍないし１．０ｕｍであり、電界放出抑制−ゲート開口（２２０）は、５ｕｍないし１００ｕｍである。
【００３７】
電界放出誘導−ゲート部（３００）は、ガラス、酸化膜、窒化膜等でなされる第２絶縁体（３１０）と、第２絶縁体（３１０）を貫通する電界放出誘導−ゲート開口（３２０）と、第２絶縁体（３１０）との一部の上に金属、金属化合物などでなされている電界放出誘導−ゲート電極（３３０）を有する。例えば、第２絶縁体（３１０）は、５０ｕｍないし５００ｕｍ、電界放出誘導−ゲート電極（３３０）は、０．１ｕｍないし１．０ｕｍ、電界放出誘導−ゲート開口（３２０）は、５０ｕｍないし５００ｕｍで製作できる。
【００３８】
アノード部（４００）は、アノード基板（４１０）上に金属、金属化合物、透明電極などで製造可能なアノード電極（４２０）を有する。望ましくは、アノード基板（４１０）は透明基板で、アノード電極（４２０）は透明電極で製作する。例えば、アノード基板（４１０）は、０．５ｍｍないし５．０ｍｍ、アノード電極（４２０）は、略０．１ｕｍ程度で製作可能である。
【００３９】
一方、カソード部（１００）、電界放出抑制−ゲート部（２００）、電界放出誘導−ゲート部（３００）、アノード部（４００）は、カソード部（１００）の電界エミッタ（１３０）が電界放出抑制−ゲート開口（２２０）と電界放出誘導−ゲート開口（３２０）とを通してアノード部（４００）のアノード電極（４２０）と互いに対向して真空パッケージングされる。
【００４０】
電界エミッタ（１３０）は、薄膜または厚膜で形成でき、カソード電極（１２０）上に触媒金属を利用してダイアモンド、ダイアモンド状カーボン、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバーなどを直接成長させたり、予め成長された粉状ダイアモンド、ダイアモンド状カーボン、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバーをペースト（ｐａｓｔｅ）で混合してプリンティングする方法で製作されることができる。
【００４１】
望ましくは、電界放出抑制−ゲート部（２００）の電界放出抑制−ゲート開口（２２０）の大きさは、第１絶縁体（２１０）の厚さに対して１ないし２０倍となるようにすることによって、電界放出抑制−ゲート電極（２３０）により電界エミッタ（１３０）から電子放出が起こることを容易に抑制可能である。仮りに２０倍以上の場合は、電界放出抑制−ゲート部（２００）が電界放出誘導−ゲート部（３００）により電界エミッタ（１３０）に誘導される電界を遮蔽するのは難しくなって、これに伴い電界放出誘導−ゲート部（３００）により電界エミッタ（１３０）で電界放出されることを抑制するのは難しくなる。望ましい絶縁体（２１０）の厚さは、０．５ｕｍないし２０ｕｍ程度である。
【００４２】
電界放出誘導−ゲート部（３００）は、第２絶縁体とともに電界エミッタ（１３０）がアノード電圧により電子を放出することを抑制する役割をし、電界エミッタ（１３０）から放出された電子がアノード部の特定の位置に行くことができるようにする電子ビームを集束する効果を持つようにすることができる。
【００４３】
望ましくは、電界放出誘導−ゲート部（３００）の電界放出誘導−ゲート開口（３２０）は、第２絶縁体（３１０）を貫通する傾斜した内壁を持つようにし、カソード部（１００）側から前記アノード部（４００）側へ順次小さな開口の大きさを持つように構成することによって電界エミッタ（１３０）から放出された電子がアノード電極（４２０）の特定領域に集束できるようにする。
【００４４】
また、電界放出誘導−ゲート部（３００）の電界放出誘導−ゲート開口（３２０）の大きさは、第２絶縁体（３１０）の厚さに対して、１ないし３倍となるようにすることによってアノード電極（４２０）による電界が前記電界エミッタ（１３０）に誘導されて電子放出が起こることを防止できるようにすることができる。仮りに、３倍以上の場合は、電界放出誘導−ゲート部（３００）がアノード電極（４２０）に印加されるアノード電圧により電界エミッタ（１３０）に誘導される電界を遮蔽するのは難しくなって、これに伴いアノード電圧により電界エミッタ（１３０）で電子が放出されることを抑制するのは難しくなる。望ましい第２絶縁体（３１０）の厚さは、５０ｕｍないし５００ｕｍである、
【００４５】
一方、望ましくは、電界放出誘導−ゲート部（３００）のゲート電極（３３０）は、電界放出誘導−ゲート開口（３２０）の傾斜した絶縁体内壁には覆われないように形成することによって、電界エミッタ（１３０）から放出された電子が電界放出誘導−ゲート電極（３３０）へ流れることを防止できるようにすることができる。
【００４６】
一方、カソード部（１００）、電界放出抑制−ゲート部（２００）、電界放出誘導−ゲート部（３００）とアノード部（４００）とは、スペーサ（不図示）などで互いに対向されるように接着される。
【００４７】
また、電界放出誘導−ゲート電極（３３０）には電界エミッタ（１３０）から電子が放出されるように電界を電界エミッタ（１３０）方向で印加し（図３で実線矢印方向）、電界放出抑制−ゲート電極（２３０）には前記電界放出誘導−ゲート電極により電界エミッタ（１３０）に誘導される電界と反対方向で電界を印加し（図３で点線矢印方向）、電界エミッタ（１３０）から電子が放出出来ないようにする。電界放出誘導−ゲート電極（３３０）の電位は、電界エミッタ（１３０）の電位より高く構成し、電界放出抑制−ゲート電極（２３０）の電位は、電界エミッタ（１３０）の電位より低く構成できる。
【００４８】
例えば、図３に示すように、電界エミッタ（１３０）は、接地状態で連結し、電界放出誘導−ゲート電極（３３０）には正電圧、電界放出抑制−ゲート電極（２３０）には負の圧を印加することによって、これは具現可能となる。
【００４９】
次に、本発明の好適な実施例に係る電界放出素子を用いた電界放出ディスプレーの製作例について説明する。
【００５０】
図４は、本発明の好適な実施例に係る電界放出ディスプレーにおいて一つのドットピクセル（ｄｏｔ  ｐｉｘｅｌ）の構成を説明するために示す断面図で、図５は、図４のドットピクセル等がマトリックス型で配列されたアレイ構造を説明するための平面図である。
【００５１】
図４を参照すれば、アノード部（４００）は、ガラスのような透明絶縁性基板でなされるアノード基板（４１０）上に、透明電極（４２０）と、透明電極（４２０）の一部の上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の蛍光体（４３０）と、隣接した蛍光体（４３０）等間にブラックマトリックス（ｂｌａｃｋ  ｍａｔｒｉｘ）（４４０）を有する。カソード部（１００）、電界放出抑制−ゲート部（２００）、電界放出誘導−ゲート部（３００）、アノード部（４００）は、スペーサ（５００）を支持台にして、カソード部（１００）の電界エミッタ（１３０）が電界放出抑制−ゲート部（３００）の電界放出抑制−ゲート開口（２２０）と電界放出誘導−ゲート部（３００）の電界放出誘導−ゲート開口（３２０）を通してアノード部の蛍光体（４３０）と互いに対向するように整列されて真空パッケージングされている。ここで、スペーサ（５００）は、カソード部（１００）／電界放出抑制−ゲート部（２００）／電界放出誘導−ゲート部（３００）とアノード部（４００）間の離隔を維持させる役割をし、必ずあらゆるピクセルに設置される必要はない。
【００５２】
以下、本電界放出素子の駆動方式の一例について詳細に説明する。
【００５３】
まず、電界放出誘導−ゲート部（３００）の電界放出誘導ゲート−電極（３３０）に一定の直流電圧（例えば、１００Ｖないし１５００Ｖ）を印加してカソード部（１００）の電界エミッタ（１３０）から電子放出を誘導するとともに、アノード部（４００）のアノード電極（４２０）に直流高電圧（例えば、１０００Ｖないし１５０００Ｖ）を印加して放出された電子を高エネルギーで加速させることができるようにした後、電界放出抑制−ゲート電極（２３０）には０ないし−５０Ｖ程度の負電圧（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｖｏｌｔａｇｅ）を有するディスプレースキャンパルス信号を印加し、カソード電極（１２０）には０ないし５０Ｖの正電圧または０ないし−５０Ｖの負電圧を持つデータパルス信号を各々入力して画像を表現する。
【００５４】
この際、ディスプレーの階調表現（ｇｒａｙ  ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）は、カソード電極（１２０）に印加されるデータ信号のパルス振幅（ｐｕｌｓｅ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）またはパルス幅（ｐｕｌｓｅ  ｗｉｄｔｈ）を調節して得ることができる。
【００５５】
図５を参照すれば、図４の各ドットピクセル等は、行列形態で配列されていて、カソード電極（１２０）と電界放出抑制−ゲート電極（２３０）が電界放出ディスプレーの行列アドレッシング電極で配置されている。図５にはアノード部（４００）が示されておらず、電界エミッタ（１３０）の大きさが電界放出誘導−ゲート開口（３２０）より小さな場合を示しているが、実際、具現時には電界エミッタ（１３０）の大きさが電界放出誘導−ゲート開口（３２０）より大きいように構成することも可能することは自明である。
（第２実施例）
【００５６】
次に、図６ないし図８を参照して本発明の第２実施例に係る電界放出素子を詳細に説明する。説明の都合上、第１実施例との差異点を中心に詳細に説明する。
【００５７】
図６は、本発明の好適な実施例に係る電界放出素子の概略的な構成図で、図７は、本発明の好適な実施例に係る電界放出ディスプレーで一つのドットピクセル（ｄｏｔ  ｐｉｘｅｌ）の構成を説明するために示す断面図で、図８は、図７のピクセル等がマトリックス型で配列された構造を説明するための平面図である。
【００５８】
第２実施例と第１実施例との主な差異点は、第２実施例では電界放出−抑制ゲート開口が２個以上の領域に分離されているという点である。そして、そのそれぞれの電界放出−抑制ゲート開口内に電界エミッタが分離形成されている。
【００５９】
第２実施例によれば電界放出抑制−ゲート部を用いた電界放出抑制効果を倍加させることができる長所がある。したがって電流を極大化させながらもより一層容易に電界放出を集束または制御できるようになる。
【００６０】
電界エミッタの大きさは、略０．５ｕｍないし１０ｕｍで製造でき、電界放出−抑制ゲート開口の大きさは、１ｕｍないし１０ｕｍなどで構成できる。一方、実際の駆動条件においても第１実施例と比較して電界放出抑制ゲート部の電圧が低くなることができ、または電界放出電流密度を増加させることができる。
【００６１】
以上、説明した本発明は、前述の実施例及び添付の図面により限定されることでなく、本発明の技術的思想を外れない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であるということは本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者にあっては明白なことである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】従来技術に係るスピント（ｓｐｉｎｄｔ）型電界放出素子の概略的な構成図である。
【図２】従来技術に係るカーボンナノチューブまたはカーボンナノファイバーの電界放出素子の概略的な構成図である。
【図３】本発明の第１実施例に係る電界放出素子の概略的な構成図である。
【図４】本発明の第１実施例に係る電界放出ディスプレーにおいて一つのドットピクセルの構成を説明するために示す断面図である。
【図５】図４のピクセル等がマトリックス型で配列された構造を説明するためのピクセルアレイの平面図である。
【図６】本発明の第２実施例に係る電界放出素子の概略的な構成図である。
【図７】本発明の第２実施例に係る電界放出ディスプレーにおいて一つのドットピクセルの構成を説明するために示す断面図である。
【図８】図７のピクセル等がマトリックス型で配列された構造を説明するためのピクセルアレイの平面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１００  カソード部
１１０  カソード基板
１２０  カソード電極
１３０  電界エミッタ
２００  電界放出抑制−ゲート部
２１０  第１絶縁体
２２０  放出抑制−ゲート開口
２３０  電界放出抑制−ゲート電界
３００  電界放出誘導−ゲート部
３１０  第２絶縁体
３２０  電界放出誘導−ゲート開口
３３０  電界放出誘導−ゲート電極
４００  アノード部
４１０  アノード基板
４２０  アノード電極
【図１】
2005071993.tif 000003
【図２】
2005071993.tif 000004
【図３】
2005071993.tif 000005
【図４】
2005071993.tif 000006
【図５】
2005071993.tif 000007
【図６】
2005071993.tif 000008
【図７】
2005071993.tif 000009
【図８】
2005071993.tif 000010