(57)【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第１電極と；
前記第１電極との間が電気的に連結された電子放出部と；
前記第１電極から絶縁され、かつ、前記第１電極上に位置し、さらに、前記第１電極との交差領域に、前記電子放出部を開放するための複数の第１開口部が形成された第２電極と；
前記第２電極から絶縁され、かつ、前記第２電極上に位置し、さらに、前記第２電極に形成された第１開口部に連通するように第２開口部が形成された第３電極と；
を含み、
前記電子放出部と前記第２電極とは、
Ｄ１が前記第２電極に形成された第１開口部の幅を示し、Ｄ２が前記電子放出部の幅を示すとすれば、次の条件（条件１：０．５＜Ｄ２／Ｄ１≦０．５７９、条件２：Ｄ２≧１μｍ）を同時に満足するように形成されたことを特徴とする、電子放出デバイス。
【請求項２】
前記Ｄ１と前記Ｄ２とは、
前記第１電極または前記第２電極のうち、いずれか一つの電極の幅方向に沿って測定される幅であることを特徴とする、請求項１に記載の電子放出デバイス。
【請求項３】
前記電子放出部と前記第２電極に形成された第１開口部とが、前記第１電極の長手方向に沿って一列に位置し、
前記Ｄ１と前記Ｄ２とは、
前記第１電極の幅方向に沿って測定される幅であることを特徴とする、請求項２に記載の電子放出デバイス。
【請求項４】
前記電子放出部と前記第２電極に形成された第１開口部とは、
各平面形状が円形に形成されていることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の電子放出デバイス。
【請求項５】
前記電子放出部は、
電子放出物質からなる電子放出層またはその表面に電子放出物質が露出して位置する電子放出層のうち、いずれか一つにより構成されることを特徴とする、請求項１に記載の電子放出デバイス。
【請求項６】
前記電子放出部は、
炭素ナノチューブ、黒鉛、黒鉛ナノファイバー、ダイヤモンド、ダイヤモンド状炭素、フラーレン（Ｃ６０）またはシリコンナノワイヤーからなる群から選択された、少なくとも一つの物質を含むことを特徴とする、請求項５に記載の電子放出デバイス。
【請求項７】
前記第３電極には、
前記交差領域ごとに複数個形成された前記電子放出部を、一括して開放させる前記第２開口部が形成されることを特徴とする、請求項３に記載の電子放出デバイス。
【請求項８】
前記第１電極または前記第２電極のうち、一の電極が走査電極であり、他の電極がデータ電極であり、前記第３電極が集束電極であることを特徴とする、請求項１に記載の電子放出デバイス。
【請求項９】
第１基板と；
前記第１基板に対して、所定の間隔をおいて対向配置される第２基板と；
前記第１基板上に形成される第１電極と；
前記第１電極との間が電気的に連結された電子放出部と；
前記第１電極から絶縁され、かつ、前記第１電極上に位置し、さらに、前記電子放出部開放のための複数の第１開口部が前記第１電極との交差領域に形成された第２電極と；
前記第２電極から絶縁され、かつ、前記第２電極上に位置し、さらに、前記第２電極に形成された第１開口部に連通するように第２開口部が形成された第３電極と；
前記第２基板の一面に形成された蛍光層と；
前記蛍光層の一面に位置する第４電極と；
を含み、
前記電子放出部と前記第２電極とは、
Ｄ１が前記第２電極に形成された第１開口部の幅を示し、Ｄ２が前記電子放出部の幅を示すならば、次の２条件（条件１：０．５＜Ｄ２／Ｄ１≦０．５７９、条件２：Ｄ２≧１μｍ）を同時に満足することを特徴とする、電子放出表示デバイス。
【請求項１０】
前記電子放出部と前記第２電極に形成された第１開口部とが、前記第１電極の長手方向に沿って一列に配置され、
前記Ｄ１と前記Ｄ２とが、前記第１電極の幅方向に沿って測定される幅であることを特徴とする、請求項９に記載の電子放出表示デバイス。
【請求項１１】
前記電子放出部と前記第２電極に形成された第１開口部とは、
それぞれ、その平面形状が円形であることを特徴とする、請求項９または請求項１０に記載の電子放出表示デバイス。
【請求項１２】
前記蛍光層は、
前記第２基板の一方向に沿って交互に配置された赤色蛍光層と、緑色蛍光層と、青色蛍光層と、を含み、
前記Ｄ１と前記Ｄ２とは、
前記一方向と直交する方向に沿って測定される幅であることを特徴とする、請求項９に記載の電子放出表示デバイス。
【請求項１３】
前記電子放出部と前記第２電極に形成された第１開口部とは、
前記第２基板の一方向と直交する方向に沿って一列に配置されたことを特徴とする、請求項１２に記載の電子放出表示デバイス。
【請求項１４】
前記電子放出部は、
電子放出物質からなる電子放出層、または、その表面に電子放出物質が露出して位置する電子放出層のうち、いずれか一つにより構成されることを特徴とする、請求項９に記載の電子放出表示デバイス。
【請求項１５】
前記第３電極には、
前記交差領域ごとに複数個形成された前記電子放出部を一括して開放させるための一つの第２開口部が形成されることを特徴とする、請求項１３に記載の電子放出表示デバイス。
【請求項１６】
前記第１電極または前記第２電極のうち、一の電極が走査電極であり、他の電極がデータ電極であり、さらに、前記第３電極が集束電極であり、前記第４電極がアノード電極であることを特徴とする、請求項９に記載の電子放出表示デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出デバイスにかかり、より詳しくは、ゲート電極の開口部と電子放出部の幅比率を最適化した電子放出デバイス、およびこれを用いた電子放出表示デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子放出素子は、電子源の種類に応じて、熱陰極を用いる方式と冷陰極を用いる方式とに分類できる。なお、以下では類似の用語を幾つか用いるため、各用語の構造複雑度に応じて、構成物質＜放出部＜放出素子＜放出デバイス＜放出表示デバイスのように順序付けをして用語を用いる。
【０００３】
ここで、冷陰極を用いる方式の電子放出素子としては、電界放出アレイ型、表面伝導エミッション型、金属−絶縁層−金属型および金属−絶縁層−半導体型などが知られている。
【０００４】
この中で、電界放出アレイ型の電子放出素子は、構成物資を成形した電子放出部と、電子放出部の電子放出を制御する駆動電極であるカソード電極およびゲート電極と、を備えたものである。さらに、電子放出部の構成物質としては、仕事関数が低いか、或いは縦横比が大きい物質が用いられる。例えば、炭素ナノチューブや、黒鉛またはダイヤモンド状炭素のような炭素系物質が使われる。そして、真空中の弱電界によって、簡単に電子を放出させる原理が用いられる。
【０００５】
電子放出素子は、第１基板上に、アレイ構造を成すように配置されて電子放出デバイスを構成する。また、電子放出デバイスは、蛍光層とアノード電極などで構成された発光ユニットが備わった第２基板と結合して、電子放出表示デバイスを構成する。
【０００６】
通常の電界放出アレイ型の電子放出表示デバイスは、第１基板上にカソード電極と絶縁層およびゲート電極が順次に形成されている。また、通常の電界放出アレイ型の電子放出表示デバイスは、ゲート電極と絶縁層とに開口部が形成され、カソード電極表面の一部が露出され、開口部内側のカソード電極上に、電子放出部が配置された構成である。そして、第１基板に対向する第２基板の一面には、蛍光層とアノード電極とが位置する。
【０００７】
カソード電極とゲート電極とは、互いに交差する方向に沿って、帯状パターンを成すように形成され、二つの電極の交差領域が一つの画素領域を構成し、画素領域の所定部位に電子放出部が相互間任意の距離をおいて位置する。
【０００８】
前記カソード電極とゲート電極とに所定の駆動電圧を印加すると、二つの電極の電位差が臨界値以上である画素で電子放出部の周囲に電界が形成されて、これから電子が放出される。さらに、放出された電子は、アノード電極に印加された高電圧に引き寄せられて、第２基板へ向かいながら、対応する画素の蛍光層に衝突して、これを発光させる。
【０００９】
また、前述した構造により、電子ビーム集束のためにゲート電極の上部に追加絶縁層と集束電極とが位置してもよい。なお、集束電極は、０ボルトまたは数ボルト〜数十ボルトの負の直流電圧が印加され、集束電極に形成された開口部の壁際を通過する電子に反発力を付与して、この電子を電子ビーム束の中心部に集束させる。
【００１０】
一方、電子放出部の形状は、初期に提案された円錐形状のスピントタイプとは違って、その表面に電子放出物質が露出されて位置する任意の層で構成されてもよく、このような電子放出部は、主に製造が容易なスクリーン印刷法で形成される。
【００１１】
後者の電子放出部と集束電極とを備えた電子放出表示デバイスにおいて、電子ビーム軌跡を調べることにより、電子ビーム束には主電子ビームと、強度が主電子ビームより弱く、主電子ビームの外側において、主電子ビームより広がったサブ電子ビームと、が存在することが確認できる。
【００１２】
これにより、蛍光層の発光状態は、主電子ビームによる主発光領域とサブ電子ビームによる副次発光領域とに分けて認識でき、サブ電子ビームが隣接する他色蛍光層まで広く拡散して進行する場合には、他色発光を誘発して画面の色純度を低下させる。
【００１３】
副次発光を起こすサブ電子ビームの発生原因は、主に電子放出部の隅部から放出される電子がゲート電極に引き寄せられてから、集束電極に非常に近接した一部の電子が集束電極の負電界によって、反対方向に強く曲げられる現象による。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来は、サブ電子ビームの発生を抑制するために、主に、集束電極に形成された開口部の形状または大きさを変更したり、集束電圧の大きさ自体を調節していた。しかしながら、サブ電子ビーム発生を抑制するために、集束電極の開口部幅を拡大させたり、集束電圧を高めるようにすると、サブ電子ビームが抑制されて副次発光は減少するが、主電子ビームの幅がむしろ広がって、主発光領域の幅が過大になる問題が発生する。
【００１５】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、主電子ビームに大きい影響を与えずにサブ電子ビーム発生を抑制して、副次発光を最小化することが可能な、新規かつ改良された電子放出デバイス、およびこれを用いた電子放出表示デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、基板と、基板上に形成された第１電極と、第１電極との間が電気的に連結された電子放出部と、第１電極から絶縁され、かつ、第１電極の上部に位置し、さらに、第１電極との交差領域に、電子放出部を開放するための複数の第１開口部が形成された第２電極と、第２電極から絶縁され、かつ、第２電極の上部に位置し、さらに、第２電極に形成された第１開口部に連通するように第２開口部が形成された第３電極と、を含み、電子放出部と第２電極とは、Ｄ１が第２電極に形成された第１開口部の幅を示し、Ｄ２が電子放出部の幅を示すとすれば、次の２条件（条件１：Ｄ２／Ｄ１≦０．５７９、条件２：Ｄ２≧１μｍ）を同時に満足するように形成されたことを特徴とする、電子放出デバイスが提供される。
【００１７】
かかる構成により、主に電子放出部の縁部から放出されるサブ電子ビームを抑制することが可能になる。その結果、所望の色相を有する蛍光層に電子ビームを照射する際に、他の色相にサブ電子ビームが照射されることにより発生する副次的な発光を抑制することが可能になり、画面の色純度を高めることができる。
【００１８】
Ｄ１とＤ２とは、第１電極または第２電極のうち、いずれか一つの電極の幅方向に沿って測定される幅であってもよい。
【００１９】
電子放出部と第２電極に形成された第１開口部とが、第１電極の長手方向に沿って一列に位置し、Ｄ１とＤ２とは、第１電極の幅方向に沿って測定される幅であってもよい。
【００２０】
電子放出部と第２電極に形成された第１開口部とは、各平面形状が円形に形成されていてもよい。
【００２１】
電子放出部は、電子放出物質からなる電子放出層またはその表面に電子放出物質が露出して位置する電子放出層のうち、いずれか一つにより構成されていてもよい。
【００２２】
電子放出部は、炭素ナノチューブ、黒鉛、黒鉛ナノファイバー、ダイヤモンド、ダイヤモンド状炭素、フラーレン（Ｃ６０）またはシリコンナノワイヤーからなる群から選択された、少なくとも一つの物質を含んでもよい。
【００２３】
第３電極には、交差領域ごとに複数個形成された電子放出部を、一括して開放させる第２開口部が形成されてもよい。
【００２４】
第１電極または第２電極のうち、一の電極が走査電極であり、他の電極がデータ電極であり、第３電極が集束電極であってもよい。
【００２５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１基板と、第１基板に対して、所定の間隔をおいて対向配置される第２基板と、第１基板上に形成される第１電極と、第１電極との間が電気的に連結された電子放出部と、第１電極から絶縁され、かつ、第１電極の上部に位置し、さらに、電子放出部開放のための複数の第１開口部が第１電極との交差領域に形成された第２電極と、第２電極から絶縁され、かつ、第２電極の上部に位置し、さらに、第２電極に形成された第１開口部に連通するように第２開口部が形成された第３電極と、第２基板の一面に形成された蛍光層と、蛍光層の一面に位置する第４電極と、を含み、電子放出部と第２電極とは、Ｄ１が第２電極に形成された第１開口部の幅を示し、Ｄ２が電子放出部の幅を示すならば、次の２条件（条件１：Ｄ２／Ｄ１≦０．５７９、条件２：Ｄ２≧１μｍ）を同時に満足することを特徴とする、電子放出表示デバイスが提供される。
【００２６】
かかる構成により、主に電子放出部の縁部から放出されるサブ電子ビームを抑制することが可能になる。その結果、所望の色相を有する蛍光層に電子ビームを照射する際に、他の色相にサブ電子ビームが照射されることにより発生する副次的な発光を抑制することが可能になり、画面の色純度を高めることができる。
【００２７】
電子放出部と第２電極に形成された第１開口部とが、第１電極の長手方向に沿って一列に配置され、Ｄ１とＤ２とが、第１電極の幅方向に沿って測定される幅であってもよい。
【００２８】
電子放出部と第２電極に形成された第１開口部とは、それぞれ、その平面形状が円形であってもよい。
【００２９】
蛍光層は、第２基板の一方向に沿って交互に配置された赤色蛍光層と、緑色蛍光層と、青色蛍光層と、を含み、Ｄ１とＤ２とは、一方向と直交する方向に沿って測定される幅であってもよい。
【００３０】
電子放出部と第２電極に形成された第１開口部とは、第２基板の一方向と直交する方向に沿って一列に配置されてもよい。
【００３１】
電子放出部は、電子放出物質からなる電子放出層、または、その表面に電子放出物質が露出して位置する電子放出層のうち、いずれか一つにより構成されてもよい。
【００３２】
第３電極には、交差領域ごとに複数個形成された電子放出部を一括して開放させるための一つの第２開口部が形成されてもよい。
【００３３】
第１電極または第２電極のうち、一の電極が走査電極であり、他の電極がデータ電極であり、さらに、第３電極が集束電極であり、第４電極がアノード電極であってもよい。
【００３４】
より詳細には、上記課題を解決するための本発明は、基板と、基板上に形成される第１電極と、第１電極に電気的に連結される電子放出部と、第１電極上に第１電極から絶縁されて位置しながら、第１電極との交差領域に電子放出部開放のための複数の開口部を形成された第２電極と、第２電極上に第２電極から絶縁されて位置しながら、第２電極の開口部に連通する開口部を形成された第３電極と、を含み、電子放出部と第２電極が下記の２条件を同時に満足する電子放出デバイスを提供する。
【００３５】
条件１：  Ｄ２／Ｄ１≦０．５７９・・・（１）、
条件２：  Ｄ２≧１μｍ・・・（２）
【００３６】
ここで、Ｄ１は第２電極の開口部幅を示し、Ｄ２は電子放出部の幅を示す。また、前記電子放出部と第２電極開口部は、第１電極の長手方向に沿って一列に位置でき、前記Ｄ１とＤ２は、第１電極の幅方向に沿って測定される幅により定義できる。さらに、前記電子放出部と第２電極開口部とは、円形に形成されてもよい。
【００３７】
前記電子放出部は、電子放出物質からなる電子放出層とその表面に電子放出物質が露出されて位置する電子放出層のうちいずれか一つに形成されてもよい。また、前記第３電極には、前記交差領域ごとに複数個形成された電子放出部を一括して開放させる一つの開口部を形成してもよい。
【００３８】
前記第１電極と第２電極のうちいずれか一つの電極は走査電極であり、他の一つの電極はデータ電極であり、第３電極は集束電極に形成されてもよい。
【００３９】
また、上記課題を解決するために、本発明は、所定の間隔をおいて対向配置される第１基板および第２基板と、第１基板上に形成される第１電極と、第１電極に電気的に連結される電子放出部と、第１電極上に第１電極から絶縁されて位置しながら、第１電極との交差領域に電子放出部開放のための複数の開口部を形成された第２電極と、第２電極上に第２電極から絶縁されて位置しながら、第２電極の開口部に連通する開口部を形成された第３電極と、第２基板の一面に形成される蛍光層と、蛍光層の一面に位置する第４電極と、を含み、電子放出部と第２電極が下記の２条件を同時に満足する電子放出表示デバイスを提供する。
【００４０】
条件１：  Ｄ２／Ｄ１≦０．５７９・・・（１）、
条件２：  Ｄ２≧１μｍ・・・（２）
【００４１】
ここで、Ｄ１は第２電極の開口部幅を示し、Ｄ２は電子放出部の幅を示す。また、前記蛍光層は、第２基板の一方向に沿って交互に位置する赤色、緑色および青色蛍光層などに形成されてもよく、前記Ｄ１とＤ２は、前記一方向と直交する方向に沿って測定される幅に定義されてもよい。さらに、前記電子放出部と第２電極開口部は、前記一方向と直交する方向に沿って一列に位置できる。
【発明の効果】
【００４２】
以上説明したように本発明によれば、ゲート電極の開口部幅に対する電子放出部の幅比率を最適化することによって副次発光を誘導するサブ電子ビーム発生を抑制できる。したがって、本発明による電子放出表示デバイスは画面の色純度を高めて、向上した表示品質を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
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、本明細書および図面において、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。
【００４４】
図１および図２は、それぞれ本発明の一実施形態による電子放出表示デバイスの部分分解斜視図および部分断面図である。また、図３は、図１に示す電子放出デバイスの部分拡大平面図である。
【００４５】
図１を参照すれば、電子放出表示デバイスは、所定の間隔をおいて対向配置された第１基板１０と第２基板１２とを含む。第１基板１０と第２基板１２との周縁には、密封部材（図示せず）が配置されて両基板を接合する。また、内部空間は、約１０−６Ｔｏｒｒの真空度で排気されて、第１基板１０と、第２基板１２と、密封部材とにより、真空容器が構成される。
【００４６】
第２基板１２と対向する第１基板１０の一面には、電子放出素子がアレイを形成するように配置され、電子放出素子と第１基板１０とが電子放出デバイス１００を構成している。また、電子放出デバイス１００は、第２基板１２および第２基板１２に形成された発光ユニット１１０と結合して、電子放出表示デバイスを構成する。
まず、第１基板１０の上には、第１電極のカソード電極１４が、第１基板１０の一方向に沿って帯状パターンを成すように形成される。また、第１基板１０上には、カソード電極１４を覆いながら、第１基板１０上の全体を覆うように第１絶縁層１６が形成される。第１絶縁層１６の上には第２電極であるゲート電極１８が、カソード電極１４と直交する方向に沿って帯状パターンに形成される。
【００４７】
カソード電極１４とゲート電極１８との交差領域を画素領域として定義すると、カソード電極１４の上には、各画素領域ごとの電子放出部２０が形成される。第１絶縁層１６とゲート電極１８とには、各電子放出部２０に対応する開口部１６１、１８１が形成されて第１基板１０の上に電子放出部２０が露出（開放とも記す）されるようにする。
【００４８】
電子放出部２０は、真空のうちから電界が加えられれば電子を放出する物質、たとえ炭素系物質またはナノメートルサイズ物質からなる。電子放出部２０は、一例として炭素ナノチューブ、黒鉛、黒鉛ナノファイバー、ダイヤモンド、ダイヤモンド状炭素、フラーレン（Ｃ６０）、シリコンナノワイヤーまたはこれらの組み合わせ物質を含んでもよい。
【００４９】
電子放出部２０は、所定の厚さと幅を有する一種の電子放出層からなるが、この電子放出層は、電子放出物質単独に形成されるか、或いはその表面に電子放出物質が露出されて位置する構成からなる。このような電子放出部２０の製造法としては、スクリーン印刷、直接成長、化学気相蒸着またはスパッタリングなどを適用できる。
【００５０】
本実施形態にかかる電子放出部２０は、画素領域ごとにカソード電極１４またはゲート電極１８のうち、いずれか一つの電極の長手方向に沿って一列に配置されてもよい。例えば、電子放出部２０は、カソード電極１４の長手方向に沿って一列に位置し、それぞれ、電子放出部２０とゲート電極１８の開口部１８１とが、円形に形成されていてもよい。
【００５１】
そして、ゲート電極１８および第１絶縁層１６の上に、第３電極である集束電極２２が形成される。集束電極２２の下部には、第２絶縁層２４が位置して、ゲート電極１８と集束電極２２とを絶縁させる。また、集束電極２２および第２絶縁層２４にも、電子ビーム通過のための開口部２２１、２４１が形成される。
【００５２】
従って、図２に示すように、第２電極であるゲート電極１８の開口部１８１と、第３電極である集束電極２２の開口部２２１とは、第２絶縁層２４の開口部２４１によって連通されている。また、図１、図３に示すように、第２電極および第１絶縁層１６に形成された開口部の平面形状と、電子放出部の平面形状とが、円形または対称型多角形の場合には、全体として直線状の同心円（多角形）筒にできる。
【００５３】
集束電極２２は、図１、図３に示すように、画素領域ごとに一つの細長い開口部２２１を形成して、一つの画素領域から放出される複数本の電子ビームを包括的に集束できる。これに対し、図４に示すような集束電極２２’は、電子放出部２０ごとにこれに対応する一つの円形開口部２２２を形成して、各電子放出部２０から放出される電子を個別に集束できる。
【００５４】
次に、第１基板１０に対向する第２基板１２の面には、蛍光層２６（例えば、赤色と緑色および青色蛍光層２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂ）が相互間任意の距離をおいて配置され、各蛍光層２６の間に画面のコントラスト向上のための黒色層２８が形成される。蛍光層２６は、画素領域ごとに一つの色の蛍光層が対応するように配置され、ゲート電極１８の長手方向に沿って赤色と緑色および青色蛍光層２６Ｒ、２６Ｇ、２７Ｂが交互に位置する。
【００５５】
そして、蛍光層２６と黒色層２８との上にアルミニウム（Ａｌ）のような金属膜からなるアノード電極３０が形成される。アノード電極３０は、外部から電子ビーム加速に必要な高電圧が印加されて蛍光層２６を高電位状態に維持させ、蛍光層２６から放射された可視光のうち第１基板１０に向かって、放射された可視光を第２基板１２側に反射させて画面の輝度を高める。
【００５６】
一方、アノード電極は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）のような透明導電膜で形成されてもよい。この場合、アノード電極は、第２基板１２に向かった蛍光層２６と黒色層２８の一面に位置する。またアノード電極として前述した透明導電膜と金属膜とを一緒に形成する構造も可能である。
【００５７】
そして、第１基板１０と第２基板１２との間には、真空容器に加えられる圧縮力を支持し、両基板の間隔を一定に維持させるスペーサ３２（図２参照）が配置される。スペーサ３２は、蛍光層２６を侵さないように黒色層２８に対応して位置する。
【００５８】
前述した構成の電子放出表示デバイスは、外部からカソード電極１４、ゲート電極１８、集束電極２２およびアノード電極３０に所定の電圧を供給して駆動する。
【００５９】
例えば、カソード電極１４とゲート電極１８とのうち、いずれか一つの電極に走査駆動電圧が印加されて走査電極として機能する。一方、他の一つの電極にデータ駆動電圧が印加されてデータ電極として機能する。そして、集束電極２２には、電子ビームの集束に必要な電圧、例えば、０ボルトまたは数〜数十ボルトの負の直流電圧が印加され、アノード電極３０には、電子ビーム加速に必要な電圧、例えば、数百〜数千ボルトの正の直流電圧が印加される。
【００６０】
そうすれば、カソード電極１４とゲート電極１８との電位差が臨界値以上である画素で電子放出部２０周囲に電界が形成され、これから電子が放出する。放出された電子は、集束電極２２の開口部２２１を通過しながら、電子ビーム束の中心部に集束されて、アノード電極３０に印加された高電圧に引き寄せられる。集束された電子ビーム束は、対応する画素の蛍光層２６に衝突することによってこれを発光させる。
【００６１】
図５および図６は、それぞれ電子放出部２０の中央から放出される電子ビーム軌跡と、電子放出部２０の隅部から放出される電子ビーム軌跡とを示す概略図である。また、カソード電極１４の幅方向（図面のｘ軸方向）に沿って切開した電子放出デバイスの断面と、この方向に対する電子ビーム軌跡を示した。
【００６２】
図５を参照すれば、電子放出部２０の中央から放出される電子ビーム束は、左右が対称な形状を構成し、第２基板（図示せず）に向かって発散している。特に、該電子ビーム束は、サブ電子ビームなしにその全体が主電子ビームを形成している。
【００６３】
一方、図６を参照すれば、電子放出部２０の隅部から放出される電子は、ゲート電極１８に向かって、その全体が一方向に偏った状態で第２基板（図示せず）に向かって進行し、この電子が主電子ビームを構成する。この場合、放出された電子のうち、集束電極２２に非常に近接した電子が集束電極２２の負電界によって、主電子ビームと反対方向に急激に曲がりながら、サブ電子ビームを形成する。
【００６４】
このように、電子放出部２０から放出される電子のうち、主に隅部から放出される電子によって、主電子ビームの外側で主電子ビームより広幅を有するサブ電子ビームが形成され、このサブ電子ビームによって、蛍光層上には主発光領域の外側に副次発光領域が存在するようになる。
【００６５】
このような副次発光現象は、電子放出部２０がスピントタイプではない所定の幅を有する電子放出層で形成されることによって、比較的に広い電子放出領域を持つためである。
【００６６】
従って、本実施形態の電子放出表示デバイスは、ゲート電極１８の開口部１８１の幅に対する電子放出部２０の幅比率を下記のように最適化して、サブ電子ビーム発生を抑制する構造を提供する。本実施形態で電子放出部２０とゲート電極１８は下記条件を満足するように形成される。
【００６７】
【数１】
0004414418.tif 000002
【００６８】
ここで、Ｄ１とＤ２とは、それぞれ他色の蛍光層が隣接する方向、つまり、カソード電極１４の幅方向に沿って測定したゲート電極１８の開口部１８１の幅と電子放出部２０の幅とを示す。電子放出部２０とゲート電極１８の開口部１８１とが円形の場合、Ｄ１とＤ２とは、それぞれゲート電極１８の開口部１８１の直径と電子放出部２０の直径とにより表現できる。
【００６９】
図７は、ゲート電極１８の開口部の幅に対する電子放出部２０の幅比率を変化させながら、蛍光層に到達する主電子ビームの幅とサブ電子ビームの幅とを測定して得られた結果を示すグラフである。グラフに表示する主電子ビームの幅とサブ電子ビームの幅とは、他色蛍光層が互いに隣接する方向に沿って測定した幅を示す。
【００７０】
実験に使用された電子放出表示ディバイスは、第１絶縁層の厚さが３μｍ、ゲート電極の開口部の幅が１５μｍ、第２絶縁層の厚さが４μｍ、集束電極の開口部の幅が３８μｍであり、電子放出部の幅を２μｍから１２μｍまで変化させながら、主電子ビームの幅とサブ電子ビームの幅とを測定した。駆動条件は、カソード電圧２０Ｖ、ゲート電圧８０Ｖ、集束電圧０Ｖ、アノード電圧８ｋＶに設定した。
【００７１】
図７を参照すれば、ゲート電極１８の開口部の幅に対する電子放出部２０の幅比率（Ｄ２／Ｄ１）が大きくなるほど、主電子ビームの幅は漸進的に縮小される反面、サブ電子ビーム幅は急激に拡大される傾向を示す。特に、ゲート電極の開口部の幅に対する電子放出部の幅比率（Ｄ２／Ｄ１）が０．５７９より大きい場合、サブ電子ビームの幅が主電子ビームの幅を超過して、副次発光領域が存在することを確認できる。
【００７２】
実験結果に基づいて、本実施形態でゲート電極１８の開口部１８１幅（Ｄ１）に対する電子放出部２０の幅（Ｄ２）比率は、０．５７９以下に制限されると、主電子ビームの幅の急激な縮小なしにサブ電子ビームの発生を効果的に抑制できる。
【００７３】
一方、電子放出部２０の幅については、１μｍ以上の幅が望ましい。幅が１μｍ未満の場合には、電子放出部２０のパターン工程に難しさがあり、特に電子放出物質と感光性物質とを含むペースト状混合物を第１基板全体に印刷し、露光によって、混合物を選択的に硬化させ、硬化されない部位を除去して、電子放出部を形成する際、感光工程などに難しさが発生する。
【００７４】
また、電子放出部２０の幅が１μｍ未満になれば、電子放出部２０の放出電流量が急激に低下するので、駆動電圧を高めなければならないという負担がある。一例として、６μｍ幅の電子放出部２０と比較する場合、２μｍ幅の電子放出部２０は、３倍以上の駆動電圧を必要とし、１μｍ幅の電子放出部２０は、６倍以上の駆動電圧を必要とする。従って、電子放出部２０の許容最小幅は１μｍが適当である。
【００７５】
このような本実施形態の電子放出表示デバイスは、電子放出部２０とゲート電極１８とが前述した条件を満足するように形成されることによって、副次発光を抑制して画面の色純度を高め、適正な電子放出面積を確保して、低駆動電圧でも電子放出部２０のエミッション効率を高く維持できる。
【００７６】
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、本発明はかか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。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる電子放出表示デバイスの部分分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる電子放出表示デバイスの部分断面図である。
【図３】図１に示す電子放出デバイスの部分拡大平面図である。
【図４】集束電極の変形例にかかる電子放出デバイスの部分拡大平面図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる電子放出表示デバイスにより、電子放出部の中央から放出される電子ビームの軌跡を示す概略図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる電子放出表示デバイスにより、電子放出部の隅部から放出される電子ビームの軌跡を示す概略図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる電子放出表示デバイスにより、ゲート電極の開口部幅に対する電子放出部の幅比率を変化させながら、主電子ビーム幅とサブ電子ビーム幅とを測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７８】
１０    第１基板
１２    第２基板
１４    カソード電極
１６    第１絶縁層
１８    ゲート電極
２０    電子放出部
２２    集束電極
２４    第２絶縁層
２６、２６Ｒ、２６Ｇ、２６Ｂ    蛍光層
２８    黒色層
３０    アノード電極
３２    スペーサ
１００    電子放出デバイス
１１０    発光ユニット
１６１、１８１、２２１、２２２、２４１    開口部
【図１】
0004414418.tif 000003
【図２】
0004414418.tif 000004
【図３】
0004414418.tif 000005
【図４】
0004414418.tif 000006
【図５】
0004414418.tif 000007
【図６】
0004414418.tif 000008
【図７】
0004414418.tif 000009