(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3または１２ＳｒＯ・７Ａｌ2Ｏ3の化学式で表されるマイエナイト型化合物のいずれかを５０モル％以上含有し、かつ最大粒子径が１００μｍ以下である導電性マイエナイト型化合物粉末が、表面を露出させて基体に固定されていることを特徴とする電子エミッタ。
【請求項２】
前記導電性マイエナイト型化合物粉末が、粉砕によりその９０％以上の粒径が０．１〜５０μｍである粒度分布とされている請求項１に記載の電子エミッタ。
【請求項３】
前記導電性マイエナイト型化合物粉末が、最大粒子径が２０μｍ以下であり、粒子の９０％以上が粒径０．２〜２０μｍである請求項１または２に記載の電子エミッタ。
【請求項４】
エミッタパネルとアノードパネルとが対向して配設された冷陰極蛍光管であって、
前記冷陰極蛍光管は、
前記エミッタパネルとアノードパネルとの間の空間が１０-3Ｐａより高真空に保持され、
前記アノードパネルは正極とされる透明電極と蛍光体とを備え、
外部電源より前記電子エミッタと前記正極との間に電圧を印加して前記電子エミッタから電子放出させ、前記放出された電子により蛍光体を光らせる冷陰極蛍光管であって、
前記エミッタパネルが請求項１〜３のいずれかに記載の電子エミッタを備えていることを特徴とする冷陰極蛍光管。
【請求項５】
１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3または１２ＳｒＯ・７Ａｌ2Ｏ3の化学式で表されるマイエナイト型化合物のいずれかを５０モル％以上含有し、かつ最大粒子径が１００μｍ以下である電子エミッタ用導電性マイエナイト型化合物粉末。
【請求項６】
前記導電性マイエナイト型化合物粉末の９０％以上の粒子の粒径が０．１〜５０μｍである粒度分布を有する請求項５に記載の電子エミッタ用導電性マイエナイト型化合物粉末。
【請求項７】
前記導電性マイエナイト型化合物粉末が、その前駆体を熱処理して形成された導電性マイエナイト型化合物に粉砕を施した導電性マイエナイト型化合物粉末であって、前記前駆体が炭素原子を、前駆体が含有するＣａ、ＳｒおよびＡｌの合計原子数に対する炭素原子数の比で０．２〜１１．５％含有する炭素含有前駆体である請求項５または６に記載の電子エミッタ用導電性マイエナイト型化合物粉末。
【請求項８】
前記粉砕が、水を使わない機械的粉砕である請求項７に記載の電子エミッタ用導電性マイエナイト型化合物粉末。
【請求項９】
最大粒子径が２０μｍ以下であり、粒子の９０％以上が粒径０．２〜２０μｍである請求項５〜８のいずれかに記載の導電性マイエナイト型化合物粉末。
【請求項１０】
請求項５〜９のいずれかに記載の導電性マイエナイト型化合物粉末を用いた冷陰極蛍光管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子エミッタ、フィールドエミッションディスプレイ装置、冷陰極蛍光管、平面型照明装置、および電子放出材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィールドエミッションディスプレイ装置（以下ＦＥＤという）は、電子を放出する、ミクロンサイズの極微小な電子エミッタを備えた微小電子源が、画素ごとに多数配列されていて、これと対向して配設された正極上の蛍光体を電子線励起により発光させて画像表示させる。高精細表示が可能で、ＣＲＴパネルよりはるかに薄型化できるので、大画面フラットディスプレイとして期待されている。また、冷陰極蛍光管や平面型照明装置は、強電界により電子放出させる電子エミッタを備えた微小電子源を用いており、管径を小さくすることにより高輝度化とともに装置自体が小型化されるため、液晶等の非発光型表示装置のバックライトとして期待されている。【０００３】
ＦＥＤや冷陰極蛍光管に用いられる従来技術の微小電子源の典型的な構造を図４〜６の模式的断面図を用いて説明する。前記微小電子源は、電子エミッタを備えたエミッタパネルと、正極を備えたアノードパネルとが、対向して配設されていて、前記エミッタパネルとアノードパネルとの間の空間は典型的に１０−３〜１０−５Ｐａ（絶対圧、以下同様。）の高真空に保持されている。電子エミッタと正極との間に高電圧を印加することにより、電子エミッタから電子線が放出され、正極上に備えられた蛍光体が電子線により励起されて発光する。【０００４】
図４に概略断面図を示した２極構成の微小電子源１は、円錐形状あるいは針状に加工された電子放出材料からなる電子エミッタ２が備えられた負極４ａと、負極４ａと対向して配設された正極３ａとを備えている。電子エミッタ２へは負極４ａにより給電される。図５、図６はそれぞれ、より高電界を電子エミッタに印加するための引き出し電極５を備える従来の微小電子源の例で、図５は３極構成の微小電子源６、図６は、引き出し電極がガラス基板１３上に並列配置された３極構成の平面型微小電子源７の概略断面図である。これらの微小電子源では、電子エミッタはモリブデン（Ｍｏ）などの金属やカーボンなどの材料で形成される。【０００５】
電子エミッタ先端での電界Ｅと印加電圧Ｖとの間には式（１）の関係がある。
Ｅ＝β×Ｖ                        ・・・・・・・（１）
ここでβは電界集中係数である。また、高電界により電子放出させるときの印加電圧Ｖと放出電流Ｉとの間には、式（２）の関係がある（「フィールドエミッションディスプレイ技術」、シーエムシー出版）。
Ｉ＝ａ×Ｖ２×ｅｘｐ（−ｂ／Ｖ）      ・・・・・（２）
ａ＝（Ａ×β２／Φ）×ｅｘｐ（９．８／Φ１／２）
ｂ＝（−６．５×１０９×Φ３／２）／β
ここで、Ａ：エミッション面積（ｍ２）、β：電界集中係数（ｍ−１）、Φ：仕事関数（ｅＶ）である。【０００６】
微小電子源の駆動を容易にするためには、低電圧駆動できることが求められていて、特にＦＥＤのように駆動電圧のオン・オフにより電子放出を制御する用途では、駆動電圧の低電圧化が必要である。式（１）および式（２）からわかるように、電子エミッタからの放出電流を大きくするためには印加電圧を高電圧とする他に、電子エミッタを仕事関数が小さい材料で形成する、電界集中係数を大きくする、電子エミッタとゲート電極または正極との電極間隔を狭くする、などが有効である。【０００７】
モリブデン（Ｍｏ）などの金属やカーボンは、電子の放出しやすさの指標の一つである仕事関数が４ｅＶ程度と、それほど低くないために、低電界で電子放出させるためには、微細な針状の構造を形成して電界集中係数を大きくする必要があった。たとえばモリブデンの場合、高さ１μｍ程度の円錐状に加工されて用いられる。カーボンの場合は、カーボンナノチューブのような直径が数１０ｎｍ程度の線状の構造に合成され用いられる。しかしながら、先鋭な形状の電子エミッタは電極加工が難しく、また、電極間隔を狭くすると素子作製や信頼性に問題が生じるため、電子エミッタやそれらを用いるＦＥＤや冷陰極蛍光管の製造を困難なものにしていた。
一方、導電性マイエナイト型化合物は０．６ｅＶと大変小さい仕事関数を示すが、電子放出させるためには室温で１．５ｋＶ以上と非常に大きな電圧を印加する必要があった（非特許文献１）。【０００８】
【非特許文献１】Ａｄｖ．  Ｍａｔｅｒ．  ｖｏｌ．１６，ｐ．６８５−６８９，（２００４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するべく提案されたものであり、製造が容易で低駆動電圧で電子放出させることができる電子エミッタ、およびこの電子エミッタを用いたフィールドエミッションディスプレイ装置および冷陰極蛍光管、平面型照明装置、さらにこの電子エミッタに用いられる、製造が容易で低駆動電圧で電子放出させることができる導電性マイエナイト型化合物粉末を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３または１２ＳｒＯ・７Ａｌ２Ｏ３の化学式で表されるマイエナイト型化合物のいずれかを５０モル％以上含有し、かつ最大粒子径が１００μｍ以下である導電性マイエナイト型化合物粉末が、表面を露出させて基体に固定されていることを特徴とする電子エミッタを提供する。この場合、前記導電性マイエナイト型化合物粉末は、粉砕により９０％以上の粒子の粒径が０．１〜５０μｍである粒度分布とされていることが好ましい。【００１１】
本発明は、また、エミッタパネルとアノードパネルとが対向して配設されたフィールドエミッションディスプレイ装置であって、前記フィールドエミッションディスプレイ装置は、前記エミッタパネルとアノードパネルとの間の空間が１０−３Ｐａより高真空に保持され、前記アノードパネルは正極とされる透明電極と蛍光体とを備え、外部電源より前記電子エミッタと前記正極との間に電圧を印加して前記電子エミッタから電子放出させ、該放出された電子により蛍光体を光らせるフィールドエミッションディスプレイ装置であって、前記エミッタパネルが前記電子エミッタを備えていることを特徴とするフィールドエミッションディスプレイ装置を提供する。【００１２】
本発明は、さらに、エミッタパネルとアノードパネルとが対向して配設された冷陰極蛍光管であって、前記冷陰極蛍光管は、前記エミッタパネルとアノードパネルとの間の空間が１０−３Ｐａより高真空に保持され、前記アノードパネルは正極とされる透明電極と蛍光体とを備え、外部電源より前記電子エミッタと前記正極との間に電圧を印加して前記電子エミッタから電子放出させ、該放出された電子により蛍光体を光らせる冷陰極蛍光管であって、前記エミッタパネルが前記電子エミッタを備えていることを特徴とする冷陰極蛍光管を提供する。【００１３】
本発明は、さらにまた、エミッタパネルとアノードパネルとが対向して配設された平面型照明装置であって、前記平面型照明装置は、前記エミッタパネルとアノードパネルとの間の空間が１０−３Ｐａより高真空に保持され、前記アノードパネルは正極とされる透明電極と蛍光体とを備え、外部電源より前記電子エミッタと前記正極との間に電圧を印加して前記電子エミッタから電子放出させ、該放出された電子により蛍光体を光らせる平面型照明装置であって、前記エミッタパネルが前記電子エミッタを備えていることを特徴とする平面型照明装置を提供する。【００１４】
また、本発明は、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３または１２ＳｒＯ・７Ａｌ２Ｏ３の化学式で表されるマイエナイト型化合物のいずれかを５０モル％以上含有し、最大粒子径が１００μｍ以下である電子エミッタ用導電性マイエナイト型化合物粉末を提供する。【００１５】
この場合、前記導電性マイエナイト型化合物粉末の９０％以上の粒子の粒径が０．１〜５０μｍである粒度分布を有する電子エミッタ用導電性マイエナイト型化合物粉末であることが好ましい。前記導電性マイエナイト型化合物粉末は、前駆体を熱処理して形成された導電性マイエナイト型化合物を粉砕して粉体化された粉末であって、前記前駆体が炭素を、その前駆体が含有するＣａ、ＳｒおよびＡｌの合計原子数に対する炭素原子数の比で０．２〜１１．５％含有する炭素含有前駆体であることが好ましい。さらに、前記粉砕が、水を使わないで機械的に粉砕する方法で行われることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、製造が容易でかつ低駆動電圧で電子放出させることができる電子放出材料が得られる。この電子放出材料を用いると、製造が容易で、かつ低い印加電圧から電子放出させることができ、同じ印加電圧に対して大きい放出電流が得られる電子エミッタが得られる。さらに製造が容易で、低電圧で駆動可能なフィールドエミッションディスプレイ装置、および冷陰極蛍光管、平面型照明装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の２極型微小電子源の模式的断面図。
【図２】本発明の３極型微小電子源の模式的断面図。
【図３】本発明の平面型３極型微小電子源の模式的断面図。
【図４】従来技術の２極型微小電子源の模式的断面図。
【図５】従来技術の３極型微小電子源の模式的断面図。
【図６】従来技術の平面型３極型微小電子源の模式的断面図。
【図７】本発明のフィールドエミッションディスプレイ装置の模式的断面図。
【図８】本発明の冷陰極蛍光管の模式的断面図。
【図９】本発明の平面型照明装置の模式的断面図。
【図１０】実施例の例２および例３の電子エミッタの印加電圧に対する放出電流の特性を示すグラフ。
【符号の説明】
【００１８】
１：従来技術の２極構成の微小電子源
２：電子エミッタ
３、４：基板
３ａ：正極、４ａ：負極
５：引き出し電極
６：従来技術の３極型微小電子源
７：従来技術の平面型３極型微小電子源
８：本発明の２極型微小電子源
９、１５、２３：本発明の微小電子源（電子エミッタ）
１０：本発明の３極型微小電子源
１１：本発明の平面型３極型微小電子源
１２、１６、２４：導電性接着剤層
１３、２１：ガラス基板
１４：負極とされる透明電極
２０：正極とされる透明電極
１７：引き出し電極
１８：絶縁体層
１９、２８：蛍光体層
２２：負極
２５：金属メッシュ正極
２６：ガラス管
２７：水銀蒸気と希ガスからなる雰囲気ガス
２９：メッシュ状の引き出し電極
３０：アノードパネル
４０：エミッタパネル
５０：スペーサ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
導電性マイエナイト型化合物は、仕事関数が小さいが、電子放出させるために高電圧を印加する必要があるという課題がある。検討の結果、本願発明者は、導電性マイエナイト型化合物を粉末化すると、粉末の粒子は角の多い複雑な形状を示し、同じ最大粒径の球体よりはるかに大きな電界集中係数βを示すことを見出した。そして、この粉末が表面を露出させて電極上に固定された電子エミッタを形成し、対向配置されたアノードとの間に電圧を印加することにより、低い駆動電圧での電子放出と、大きな放出電流が得られるという、従来予想できなかった現象を観測し本発明を完成するに至った。【００２０】
本発明の電子エミッタを用いた微小電子源を図１〜３の概略断面図を用いて説明する。図１は本発明の電子エミッタ９を用いた２極構成の微小電子源８の概略断面図で、電子エミッタ９を備えたエミッタパネル４０と、基板３上に形成された正極３ａを備えたアノードパネル３０とが、対向配置されている。エミッタパネル４０には、本発明の電子エミッタ９が表面を露出させて導電性接着剤層１２により基板４表面に形成された負極４ａ上に固定されていて、電子エミッタと正極の間の空間は、１０−３Ｐａ以下の真空度とされる。【００２１】
本発明の電子エミッタを用いた微小電子源は、この２極構成以外に、図２に示す３極構成（３極型微小電子源１０）や、図３に概略断面図を示す平面構成（平面型微小電子源１１）とすることもできる。図２に示す３極型微小電子源１０は、２極型微小電子源の構成にさらに引き出し電極５を備えることにより、電子エミッタにさらに高電界を印加することができる。図３の平面型微小電子源１１は、現行の膜形成技術を主体とした製造法により微小電子源を形成できるという特徴がある。【００２２】
＜導電性マイエナイト型化合物粉末の調製＞
本発明の電子エミッタは、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３または１２ＳｒＯ・７Ａｌ２Ｏ３の化学式で表されるマイエナイト型化合物のいずれかを５０モル％以上含有し最大粒子径が１００μｍ以下である導電性マイエナイト型化合物粉末からなる。この導電性マイエナイト型化合物粉末が、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３または１２ＳｒＯ・７Ａｌ２Ｏ３の化学式で表されるマイエナイト型化合物のいずれかを５０モル％以上含有する導電性マイエナイト型化合物粉末でないと、電子放出に寄与しない粒子の割合が多くなり所望の電流が得られない。露出された粉末表面に充分な量の導電性マイエナイト型化合物を存在させて充分な電子放出と負極との導通をおこなわせるために、好ましくは７０モル％以上であり、特に、電子放出により充分大きい電流を得るために９０モル％以上であるのが好ましい。
また、導電性マイエナイト型化合物粉末は、最大粒子径が１００μｍ以下であり、好ましくは５０μｍ以下であり、さらに好ましくは３０μｍ以下である。最大粒子径が１００μｍより大きいとエミッタの小型化ができないおそれがある。
この導電性マイエナイト型化合物粉末は、導電率が０．１Ｓ／ｃｍ以上であることが好ましい。導電率が低いと仕事関数が上昇し電子放出に必要な電圧が高くなるとともに、電子放出させたときに過剰なジュール熱が発生し、吸着ガスの放出やエミッタの劣化を引き起こすおそれがある。【００２３】
かかる高い導電性を備えた導電性マイエナイト型化合物粉末の製造法は特に限定されないが、炭素原子を含有する炭素含有前駆体を熱処理して形成された導電性マイエナイト型化合物を、粉砕して製造する方法が例示される。この場合、前記炭素含有前駆体は、酸化物換算で、ＣａＯまたはＳｒＯと、Ａｌ２Ｏ３とのモル比が１１．８：７．２〜１２．２：６．８であって、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＡｌ２Ｏ３の合計が前記炭素含有前駆体に対して５０モル％以上である組成を有することが好ましい。この組成とすると、前述の熱処理により導電性の良好なマイエナイト型化合物の結晶を生成させることができる。【００２４】
炭素含有前駆体の炭素原子は、含有するＣａ、ＳｒおよびＡｌの合計原子数に対する炭素原子数の比で０．２〜１１．５％含有することが好ましい。この組成とすることにより、工業的に容易に実現できる雰囲気中での熱処理により、良好な導電性をもつ導電性マイエナイト型化合物粉末が得られる。すなわち、前記熱処理は、炭素含有前駆体を酸素分圧が１０Ｐａ以下の低酸素雰囲気中で９００〜１４７０℃まで加熱、保持し、次いで所定の冷却速度で冷却する熱処理であることが好ましい。この熱処理により、前記炭素含有前駆体は結晶化・還元されて導電性マイエナイト型化合物とされる。酸素分圧が１０Ｐａ以下の雰囲気は、工業的に入手可能な高純度ガスを用いて容易に実現できる。また、前記熱処理温度では、前記炭素含有前駆体および導電性マイエナイト型化合物は溶融しないので、簡単な装置で熱処理することができる。【００２５】
この炭素含有前駆体は、ＣａＯ、ＳｒＯ、Ａｌ２Ｏ３、および炭素原子の所望の組成が得られるように調合し混合した原料を、酸素分圧が１０Ｐａ以下の低酸素雰囲気中で溶融して作製することが好ましい。ＣａＯ、ＳｒＯ、Ａｌ２Ｏ３の原料は酸化物に限定されず、炭酸化物、水酸化物、などを適宜用いてもよい。前記原料に混合する炭素原子の量は、溶融して作製された炭素含有前駆体に含有される炭素原子の量が所望値となるように調整することが好ましい。原料に混合する炭素原子としては、無定形炭素、グラファイト、ダイアモンドなどの粉末が好ましく用いられるが、アセチリド化合物、共有結合性またはイオン性の金属炭化物、または炭化水素化合物を用いてもよい。あるいは、溶融にカーボン容器を用いて酸素分圧が１０−１５Ｐａ以下の雰囲気で溶融し、容器との反応により溶融液中に炭素原子を溶け込ませてもよい。溶融時の酸素分圧が１０Ｐａ超では、得られる炭素含有前駆体中の炭素含有量が変動するおそれがある。前記溶融温度は１４７０℃超であって、好ましくは１５５０℃以上である。【００２６】
前記熱処理は、前記の炭素原子を含有させた前駆体を、最大粒子径が、好ましくは１〜１００μｍとなるように粗粉砕して粒状とした粒状前駆体に対しておこなうと、表面積の増加により還元反応が進行し易くなり、低熱処理温度で高い導電率が得易くなるので好ましい。高導電率を容易に得るためには、最大粒子径を１００μｍ以下とすることが好ましい。また、最大粒子径が１μｍ以下では粒子が凝集するおそれがある。このようにして形成された導電性マイエナイト化合物は１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３または１２ＳｒＯ・７Ａｌ２Ｏ３の化学式で表されるマイエナイト型化合物の少なくとも一部に[Ｃａ２４Ａｌ２８Ｏ６４]４＋４ｅ−または[Sr２４Ａｌ２８Ｏ６４]４＋４ｅ−と表記される導電性マイエナイト型化合物のいずれかを含有している。【００２７】
このようにして得られた導電性マイエナイト型化合物を粉砕すると、ガラスのような貝殻状または平滑な破面で割れやすく、それにより、元の材料表面と破面とで鋭利な角が形成されて電子放出させ易い形状の粉末が得られる。そのため、前述の工程で得られた導電性マイエナイト型化合物を所望の粒径分布となるように粉砕すると、電子放出特性に優れた電子エミッタ用導電性マイエナイト型化合物粉末が得られて好ましい。前記粉砕は、鋭利な角をもつ粉末が得られるとともに、粉末の角が丸まらないようにおこなうことが好ましい。そのため、前述の工程で得られた導電性マイエナイト型化合物を、金属やセラミックスなどのハンマ、ローラやボールなどを用いて材料に圧縮、せん断および摩擦力を加えて機械的に粉砕する方法を用いることが好ましい。このような粉砕をおこなう粉砕装置としてはスタンプミル、ローラミル、ボールミル、振動ミル、遊星ミル、ジェットミル等が挙げられる。このとき、水を使わないで機械的に粉砕する製造方法を用いることが、さらに好ましい。水を使わない場合は、有機溶媒を使ってもよく、例えばイソプロピルアルコール、トルエンが例示される。前述の粉砕方法の中では、気流中に粒子を巻き込み、粒子同士の衝突により粉砕させるジェットミルが、水も使わず粉砕できて、さらに異物の混入が少ないため特に好ましい。ジェットミルの場合、例えば粒子径１ｍｍ以下の粒子を流量１００Ｌ／分の空気で運び粉砕室に入れることで所望の粉末が得られる。必要に応じて該粉末をもう一度ジェットミルで粉砕することでさらに細かい粒子を得ることもできる。【００２８】
前記粉砕は、得られた導電性マイエナイト型化合物粉末の最大粒子径が１００μｍ以下となるようにおこなわれる。最大粒子径が１００μｍより大きいと、本発明の電子エミッタを用いた微小電子源の小型化が難しくなり好ましくない。粒径が１００μｍ以上の粒子を、例えば篩い、遠心力や沈降速度を利用した気流分級機や液体分級機を用いて分級して除くことも好ましい。さらに、前記粉砕は、９０％以上の粒子の粒径が好ましくは０．１〜５０μｍ、特に好ましくは０．２〜２０μｍである粒度分布を有するようにおこなわれることが好ましい。粒径０．１μｍ未満の粒子が１０％以上含まれると、粒子同士が凝集して電子エミッタ用導電性マイエナイト型化合物粉末の製造が困難になり、また、電子エミッタとして負極に固定したときに電界集中効果が充分得られなくなるおそれがある。粒径５０μｍ超の粒子が１０％以上含まれると、微小電子源の単位面積当たりに配置できる電子エミッタの数が減るので、放出電流密度が低下し必要な輝度が得られないおそれがある。【００２９】
とくにＦＥＤに用いる場合、導電性マイエナイト型化合物粉末の最大粒子径は、所望の領域に電子エミッタを生産性よく形成するために５μｍ以下とすることが好ましい。このとき、粒子の９０％以上が粒径０．２〜４μｍであることが好ましい。電子エミッタとする導電性マイエナイト型化合物粉末は、効率よく電子放出させるために粉末の表面が充分露出されていることが好ましいが、０．２μｍ未満が１０％以上含まれると、導電性マイエナイト型化合物粉末の表面が充分露出されないおそれがある。４μｍ超が１０％以上含まれると、微小電子源に配置できる導電性マイエナイト型化合物粉末の粒子数が少なくなって、充分な量の電子放出が得られないおそれがある。【００３０】
また、冷陰極蛍光管および平面型照明装置に用いる場合、導電性マイエナイト型化合物粉末の最大粒子径は２０μｍ以下とすると、高輝度が得やすくなって好ましい。このとき、粒子の９０％以上が粒径０．２〜２０μｍであることが好ましい。０．２μｍ未満が１０％以上含まれると、電子エミッタ作成時に導電性マイエナイト型化合物粉末の表面が充分露出されないおそれがある。２０μｍ超が１０％以上含まれると単位面積あたりの導電性マイエナイト型化合物粉末の粒子数が少なくなって、充分な量の電子放出が得られないおそれがある。【００３１】
＜微小電子源＞
このようにして得られた導電性マイエナイト型化合物粉末は電子放出特性が優れていて、電子エミッタとして用いると、低い印加電圧で電子放出させることができ、また大きな電子放出電流が得られる。この導電性マイエナイト型化合物粉末を用いた電子エミッタは、モリブデンなどの金属やカーボンを微細加工したり、カーボンナノチューブのようなナノメートルレベルの微細構造物を用いたりする従来技術の電子エミッタと比べて容易に、また低コストで製造することができる。【００３２】
この導電性マイエナイト型化合物粉末を電子エミッタとして用いる微小電子源は、電子エミッタを備えたエミッタパネルとアノードパネルとを備えていて、透明電極付きガラス基板を用いて以下のように作製することができる。もちろん、他の作製方法を用いたり、構成を変えたりすることも可能であり、以下の説明に限定されない。【００３３】
エミッタパネル４０は、ガラス基板（図１〜３の符号４）に負極（図１〜３の符号４ａ）として用いる透明電極が形成された透明電極付きガラス基板を用いて形成することが好ましい。透明電極４ａとしては、スパッタリングによりコーティングされたＩＴＯ（酸化錫ドープ酸化インジウム）のほかに、ＡｌやＧａ等がドープされた酸化亜鉛、ＳｂやＦ等がドープされた酸化錫、または、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕなどの極薄い金属膜が好ましく用いられる。電子エミッタ９とされる導電性マイエナイト型化合物粉末は、粒子表面が露出されていることが必要である。そのため、電子エミッタ９とされる導電性マイエナイト型化合物粉末は、透明電極１４上に接着剤層１２を塗布し、その上に散布して固定したり、塗布時に表面に露出されるように導電性マイエナイト型化合物粉末を多量に分散させた接着剤を塗布したりして、形成することが好ましい。接着剤の塗布方法としては、例えばスクリーン印刷、インクジェット印刷、スピンコートが例示される。【００３４】
この接着剤としては、透明電極上に塗布可能で、導電性マイエナイト型化合物粉末を透明電極上に保持可能であれば、種々のものを用いることができるが、導電性をもつ接着剤であることが好ましい。また、接着層形成後に真空中でのガス放出量が少ないことが好ましい。ガス放出が多いと、電子エミッタ周囲の空間の真空度を悪化させアーク放電を誘発して、電子エミッタおよび周辺を損傷させるおそれがあるためである。【００３５】
上記の説明では、導電性マイエナイト型化合物粉末を固定し電子エミッタとするための基体としては、透明電極付きガラス基板を用いたが、適用可能な基体はこれに限定されない。本発明の電子エミッタを発光素子に用い、電子エミッタの基体から光を取り出さない場合は、金属、セラミックス等の透明でない材料からなる電極付の基体を用いることも可能である。【００３６】
アノードパネル３０は、ガラス基板（図１〜３の符号３）に正極（図１〜３の符号３ａ）として用いる透明電極が形成された透明電極付きガラス基板を用いて形成することが好ましい。透明電極としては、エミッタパネルに用いた透明電極と同様の透明電極を用いることができる。【００３７】
本発明の微小電子源では、エミッタパネル４０とアノードパネル３０とは、電極面を対向させて所定の間隔で配置され、電子エミッタ９と正極３ａとの間の空間は１０−３〜１０−５Ｐａの高真空に保持される。【００３８】
本発明の２極構造の微小電子源では、エミッタパネル４０とアノードパネル３０の間隔は３〜２０μｍとされ、負極４ａと正極３ａとの間に高電圧を印加することにより電子エミッタ９から電子放出させる。印加電圧は、典型的には数１００Ｖで正極の方が高電位とされる。本発明の３極構成の微小電子源では、エミッタパネル４０、アノードパネル３０、引き出し電極５の３つの電極が備えられている。電子エミッタ９と引き出し電極５との間隔は３〜２０μｍとされ、典型的には１０〜１００Ｖ（正極の方が高電位）の電圧を印加して電子放出させる。引き出し電極５と正極３ａとの間隔は０．５〜４ｍｍとされ、典型的には数ｋＶ（正極の方が高電位とされる）の高電圧を印加して、電子エミッタ９から放出された電子を加速して正極へ入射させる。【００３９】
このとき、正極３ａ上に蛍光体からなる蛍光体層を配設すると、前記放出電子により励起させ発光をおこなわせることができる。また、電子エミッタ９と正極３ａとの間の空間を、例えば圧力１０−１〜１０−３Ｐａの水銀蒸気と希ガスとの混合ガス雰囲気とし、前記放出電子により水銀原子を励起して紫外線を発生させ、この紫外線により蛍光体層２８を励起させ発光させることも好ましい。
発光させた光を取り出さない側の基板および電極は、透明である必要はないので、ガラスや透明電極は必ずしも用いる必要はなく他の基板や電極を用いてもよい。【００４０】
＜ＦＥＤ＞
次に、本発明の導電性マイエナイト型化合物粉末および電子エミッタを用いたフィールドエミッションディスプレイ装置（ＦＥＤ）について図７を用いて説明するが、かかるＦＥＤは以下の説明に限定されない。
図７に構成を示すＦＥＤは、引き出し電極１７を備えた３極構成であり、導電性マイエナイト型化合物粉末からなる電子エミッタ１５と引き出し電極１７とが形成されたエミッタパネルと、正極２０および正極上に形成された蛍光体層１９を備えたアノードパネルとを備えている。エミッタパネル上には、電子エミッタ１５と接続される透明電極１４と引き出し電極１７とがパターニングされて多数、周期的に配置され、それぞれに対して外部から独立に電圧を印加可能とされている。【００４１】
本構成のＦＥＤのそれぞれの電極に対して外部電源を用いて所望の高電圧を印加し、導電性マイエナイト型化合物粉末からなる透明電極１４と引き出し電極との間に印加した高電圧（典型的には１０〜１００Ｖで正極の方が高電位とされる）により、電子エミッタ１５の表面から電子放出させ、引き出し電極１７の開口部を通過した電子を、引き出し電極１７と正極２０との間に印加した高電圧（典型的には数ｋＶで正極の方が高電位とされる）により加速して、蛍光体層１９に入射させ、蛍光体を励起して発光させる。エミッタパネル上に多数形成された微小電子源のそれぞれは、前述したように、外部から独立に電圧を印加可能とされているので、画素毎に駆動して所望の表示をおこなわせることができる。【００４２】
エミッタパネルを形成するための基板としては、透明電極１４が形成されたガラス基板１３が好ましく用いられる。電子エミッタ１５は、透明電極１４の表面に導電性接着剤を塗布して導電性接着剤層１６を形成し、その上に導電性マイエナイト型化合物粉末を散布し、次いで導電性接着剤を固化させて形成される。この構成により電子エミッタ１５とされる導電性マイエナイト型化合物粉末は、粉末の表面が露出されて基板表面に固定され、導電性接着剤層１６によりガラス基板１３上の透明電極１４と電気的に接続される。【００４３】
引き出し電極１７は、透明電極１４の上に絶縁体層１８を形成し、この絶縁体層１８の上に導電層を積層して形成される。絶縁体層１８としては所望のパターンに形成された厚さ１〜２０μｍの二酸化ケイ素やポリイミドからなる層が例示される。この絶縁体層は、前記の絶縁体からなる層を形成時あるいは形成後にパターニングを施すことにより所望のパターンとされる。引き出し電極１７は絶縁体層１８に積層して形成され、絶縁体層と同様、形成時あるいは形成後に所望のパターンとされる。引き出し電極１７としては、スパッタで成膜しパターニングされたＡｌやＣｒなどの金属膜や、銀や銅などの金属微粒子を含有するペーストをスクリーン印刷した配線パターンなどが例示される。厚さは導通がとれればよく、制限されないが、好ましくは０．１〜５μｍである。【００４４】
隣り合う引き出し電極１７間の開口幅は、１画素の幅より小さければよく、典型的には５〜１００μｍであり、好ましくは１０〜２０μｍである。５μｍ未満では高精細なパターニングが必要になるためコストが嵩み好ましくない。１００μｍ超では開口中心部で電界が弱くなって電子放出が十分されないおそれがある。画素内でより均一な輝度で表示させるためには２０μｍ以下が好ましい。充分な輝度を得るとともに容易に製造可能とするためには１０μｍ以上が好ましい。【００４５】
アノードパネルは、透明電極付きガラス基板の透明電極２０上に蛍光体層１９を積層して形成され、透明電極２０は正極として用いられる。蛍光体層１９の表面には、帯電防止のためにＡｌなどの薄い金属膜などを形成してもよい。【００４６】
アノードパネルとエミッタパネルとは、それぞれの基板の電極が形成された面を対向させ、正極、パターニングされたそれぞれの負極および引き出し電極へ給電する端子（図示せず）を取り出し、周辺に真空シールを施して積層一体化されて内部を１０−３〜１０−５Ｐａの高真空に保持して封止される。【００４７】
電子エミッタ９と引き出し電極５との間隔は３〜２０μｍとすることが好ましい。３μｍ未満では製造が難しく、また絶縁性が保たれないおそれがある。２０μｍ超では電子放出に必要な電圧が高くなり、高価な駆動回路を要したりが駆動が難しくなったりするおそれがある。
引き出し電極５と正極３ａとの間隔は０．５〜４ｍｍとすることが好ましい。０．５ｍｍ未満では、両パネルの間でアーク放電を誘発するおそれがあり、４ｍｍ超では、放出された電子の収束性が低下して表示品位が低下するおそれがある。
本発明の電子放出エミッタを用いると、ＦＥＤ装置を容易にかつ低コストで製造することができる。【００４８】
＜冷陰極蛍光管＞
次に、本発明の導電性マイエナイト型化合物粉末および電子エミッタを用いた冷陰極蛍光管について図８を用いて説明するが、本発明の冷陰極蛍光管は以下の説明に限定されない。図８の冷陰極蛍光管は、内面に蛍光体層２８が塗布された円筒形のガラス管２６中に、負極２２と正極２５とを備えた２極構成の電子源が２対備えられている。冷陰極管内部は高真空に真空引きされた後、圧力１０−１〜１０−３Ｐａの水銀蒸気と希ガスとの混合ガスが封入され封止されている。負極２２の表面には、導電性マイエナイト型化合物粉末を備えた電子エミッタ２３が、粒子表面を露出させて導電性接着剤層２４により固定されていて、正極２５は格子状の金属メッシュ電極からなる。負極２２と正極２５とは、近接対向させて配置されていて、外部から独立に電圧を印加可能とされている。【００４９】
正極２５と負極２２との間に高電圧（典型的には数１００Ｖで正極の方が高電位とされる）を印加すると、導電性マイエナイト型化合物粉末からなる電子エミッタ２３の表面から電子放出される。放出された電子の一部は正極２５に捕獲されるが、捕獲されずに金属メッシュ電極を通過した電子は雰囲気ガス２７中の水銀原子を励起して紫外線を発生させ、この紫外線が蛍光体層２８を励起して発光させる。本方法によれば、低電圧で駆動できて大きな電子放出電流をとれる電子エミッタを容易にかつ低コストで製造することができるので、冷陰極蛍光管が生産性良く低コストで得られる。【００５０】
＜平面型照明装置＞
次に、本発明の導電性マイエナイト型化合物粉末および電子エミッタを用いた平面型照明装置について図９を用いて説明するが、本発明の平面型照明装置は以下の説明に限定されない。図９の構成の平面型照明装置は、それぞれ透明電極付きガラス基板を用いて作製されたアノードパネルとエミッタパネルとが対向させ配置されていて、メッシュ状の引き出し電極２９を備えた３極構成の微小電子源を用いている。【００５１】
エミッタパネルは、負極として用いられる透明電極１４上に、前述の導電性マイエナイト型化合物粉末からなる電子エミッタ１５が粉末の表面を露出させて導電性接着剤層１６により固定されている。アノードパネルは、正極として用いられる透明電極２０上に，蛍光体層１９を積層して作成されている。蛍光体層１９は、例えば、蛍光体を含有した感光性スラリーを塗布して形成され、必要に応じて形成後、フォトリソグラフィによりパターニングされる。蛍光体としては例えばＺｎＯ：Ｚｎが用いられる。蛍光体層１９の表面には、帯電防止のためにＡｌ膜などの薄い導電膜を形成してもよい。メッシュ状の引き出し電極２９は、ステンレスやアルミニウム、ニオブなどの金属からなる、金属線を織った金属メッシュ、穴あき金属板などを好ましく用いることができる。厚さは２０〜３００μｍが好ましい。メッシュの開口部は典型的には２０〜１００μｍが好ましく、開口率（開口面積／全面積）が２０〜７０％であることが好ましい。メッシュ状の引き出し電極の一例としては、線径１００μｍのステンレス線により、１５０μｍ角の格子状に織られたステンレス・メッシュが例示される。【００５２】
メッシュ状の引き出し電極２９は、電子エミッタ１５および正極２０と電気的に絶縁され、かつ所定の距離を保って保持される。メッシュ状の引き出し電極２９とエミッタパネルとは、引き出し電極のメッシュ面と電子エミッタの先端との間隔が２０〜５００μｍとすることが好ましい。所定の電極間隔とし、かつ両電極が接触して短絡することを防ぐために、エミッタパネルの周辺部に絶縁性のスペーサ５０を設けたり、絶縁体からなる球状のスペーサ（図示せず）を両電極間の全面に分散配置させたりすることが好ましい。絶縁体からなる球状のスペーサとしては、例えば直径５０μｍのシリカ球を、電極１ｍｍ２当たりに１個の割合で配置して用いることが例示され、また、メッシュ状の引き出し電極２９の電子エミッタ側に接着して配置すると、引き出し電極による遮蔽を最小限にできてさらに好ましい。また、メッシュ状の引き出し電極２９とアノードパネルとは、引き出し電極のメッシュ面と蛍光体層の表面との距離が、０．５〜４ｍｍとすることが好ましい。
アノードパネルとエミッタパネルとは、それぞれの電極形成面を対向させ、周辺に真空シールを施されて積層一体化され、内部を１０−３〜１０−５Ｐａの高真空状態に真空引きした後封止される。【００５３】
本構成の平面型照明装置は、正極２０、負極としての透明電極１４、引き出し電極２９のそれぞれに対して、外聞電源（図示せず）から電圧印加することにより、導電性マイエナイト型化合物粉末からなる電子エミッタ１５の表面から放出させた電子を、メッシュ状の引き出し電極２９と正極２０との間に印加された電圧（典型的には数ｋＶで正極の方が高電位とされる）により加速して正極２０上の蛍光体層１９に入射させ、蛍光体を励起して発光させる。引き出し電極−負極間、引き出し電極−正極間に印加される電圧としては、それぞれ７０Ｖ、２ｋＶが例示される。図９では、負極、正極は一面に形成されているが、必要に応じてパターニングしてもよい。パターニングすると、電子エミッタを分割して駆動できるようになり、照明の自由度が上がり好ましい。
本発明による電子放出エミッタを用いることで製造が容易になり、さらに製造コストを下げることが期待できる。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されない。例１、例２、例５、および例６は実施例であり、例３、例４は比較例である。【００５５】
「例１」
まず、定法にしたがって、酸化物換算で、ＣａＯ  ６１．０モル％、Ａｌ２Ｏ３  ３５．３モル％、ＳｉＯ２  ３．７モル％の組成のガラス原料に対して、このガラス原料中のＣａ、Ａｌ、Ｓｉの合計原子数に対する原子数の比で０．８％の炭素粉末を添加して、炭素含有カルシウムアルミネートガラス原料を調合する。次いで、１６５０℃で溶融し、ガラス化して、バルク状の炭素含有カルシウムアルミネートガラスを作成した。得られたガラスをラマン分光により分析したところ、カーボンがガラス中にＣ２２−イオンの状態で含有されていることがわかった。また、２次イオン分析法および燃焼分析法により、得られたガラス中に含有される炭素原子は、このガラス中のＣａ、Ａｌ、Ｓｉの合計原子数に対する原子数の比で０．５％であることを確認した。【００５６】
この炭素含有カルシウムアルミネートガラスを粗粉砕して最大粒径１００μｍとし、１３００℃の窒素雰囲気中で３時間保持する熱処理をおこなって、導電性マイエナイト型化合物を得た。得られた導電性マイエナイト型化合物を、水を用いないでアルミナ乳鉢で破砕し、最大粒径が１００μｍで、９０％以上の粉末の粒径が０．１〜５０μｍなる粒度分布の導電性マイエナイト型化合物粉末を得た。【００５７】
「例２」
例１の導電性マイエナイト型化合物粉末を用いて、図１に示す２極構成の微小電子源８を作製した。ＩＴＯからなる透明電極が一方の面に形成された透明電極付きガラス基板４を用意し、透明電極４ａ上に導電性ペースト（藤倉化成社製ドータイト）を塗布し、塗布した導電性ペースト上にこの粉末を散布した。次いでこの基板を真空容器で５×１０−４Ｐａ以下の真空度まで真空引きして溶剤を充分揮発させ導電性ペーストを固化させて本例のエミッタパネル１０を得た。以上の工程により、導電性マイエナイト型化合物粉末からなる電子エミッタ９が負極４ａ上に、固化された導電性ペーストからなる導電性接着剤層１２により、表面を露出させて固定されている。【００５８】
同様の透明電極付きガラス基板を、アノードパネル３として用いるためにもう１枚用意し、エミッタパネルとアノードパネルとを対向させ配置した。このとき、エミッタパネルとアノードパネルとの間隔は、電子エミッタ９の上端と、アノードパネル表面の正極（図示せず）の表面との距離が０．３ｍｍとなるように保持して真空容器（図示せず）内に設置し、５×１０−４Ｐａ以下まで真空引きした。このようにして形成された２極型微小電子源に対して外部電源を用いて、負極を接地し、正極に正電圧を印加して、両極間を流れる電流を測定した。【００５９】
「例３」
例１と同様にして、バルク状の炭素含有カルシウムアルミネートガラスを作成し、作成したバルク状ガラスをカーボンるつぼ中に入れて１３００℃の窒素雰囲気中で３時間保持する熱処理をおこなった後、炉内放冷してバルク状の導電性マイエナイト型化合物を得た。
得られた導電性マイエナイト型化合物を破砕してピラミッド形状とし、これを用いて図４の構成の微小電子源１を作製した。すなわち一方の面にＩＴＯからなる透明電極が形成された透明電極付きガラス基板４を用意し、この透明電極付きガラス基板４の透明電極上に、ピラミッド形状の導電性マイエナイト型化合物をピラミッド形状の頂点が上になるように固定して、本例の電子エミッタ２とした。次いでエミッタパネルは真空容器で５×１０−４Ｐａ以下の真空度まで真空引きして溶剤を充分揮発させ導電性ペーストを固化させた。【００６０】
例２と同様に、アノードパネルを用意し、電子エミッタ２の頂点と上部の正極との距離が０．３ｍｍとなるようにエミッタパネルとアノードパネルとを保持して真空容器内に設置し、真空容器内を５×１０−４Ｐａ以下まで真空引きして本例の２極型微小電子源とした。このようにして形成された２極型エミッタに対して例２と同様に外部電源を用いて、負極を接地し、正極に正電圧を印加して、両極間を流れる電流を測定した。【００６１】
「例４」
一様電界中の半球付平板の場合、すなわち、１対の平板電極が対向して置かれていて、その一方の電極表面に半球体の突起がある場合の、半球状突起の先端部の電界は、半球なしの場合の電界の３倍であることが知られている。半球状突起の直径を１００μｍ、突起先端と対向する電極との距離を３００μｍと置いたときの電界集中係数βを計算すると、βは１×１０４ｍ−１となった。【００６２】
「例２〜４」の２極型微小電子源の評価結果
例２の導電性マイエナイト型化合物粉末、例３のピラミッド形状に加工した導電性マイエナイト型化合物バルク体を、それぞれ電子エミッタとして用いた２極型微小電子源について、印加電圧に対する放出電流の変化を測定した結果を図１０のグラフにまとめた。このグラフから、バルク体の電子エミッタを用いた例３に比べて、粉末の電子エミッタを用いた例２は、低い印加電圧から電子放出が始まるとともに、同じ印加電圧に対して大きい電流が得られることがわかる。例２と例３とは、電子エミッタの材料や電極間距離は同一なので、この差は電界集中係数の違いによると考えられる。すなわち、導電性マイエナイト型化合物を粉末化すると、電子エミッタとして用いるのに適する大きな電界集中係数が得られることがわかった。【００６３】
例２および例３の結果を、電界電子放出での印加電圧Ｖと放出電流Ｉとの関係を表す前述の式（２）式を用いてフィッティングすると、測定結果とよく一致した。例２についてフィティング結果をグラフ中の実線に示す。仕事関数を０．６ｅＶとして、このときのフィッティングパラメーターからβを求めると、例２では電界集中係数βは１×１０７ｍ−１と大きな値が得られた。例３では、電界集中係数βは１．５×１０５ｍ−１であった。【００６４】
すなわち、例２の導電性マイエナイト型化合物粉末では、例３のピラミッド形状の導電性マイエナイト型化合物バルク体に対して約７０倍、例４の半球状突起に対して約１０００倍の大きな電界集中係数βが得られている。このように、粉末化によって予想よりはるかに大きな電界集中効果が得られることがわかった。【００６５】
「例５」
本例では、本発明の微小電子源を用いた３極型構成の微小電子源を用いたＦＥＤを作製する。スパッタによりＩＴＯからなる透明電極が形成された厚さ２．８ｍｍのガラス基板（旭硝子社製ＰＤ２００）を２枚用意し、まず、そのうちの１枚を用いてエミッタパネルを形成する。【００６６】
フォトリソグラフィとエッチングにより、透明電極をストライプ状にパターニングをおこなう。次いで例１と同様に作製された導電性マイエナイト型化合物粉末を含有させた銀ペーストをスクリーン印刷により印刷して、パターニングされた透明電極上に、所望のパターンエミッタ形状で厚みが１０μｍのパターンを形成する。ここで用いた導電性マイエナイト型化合物粉末は、最大粒径５μｍ、全粒子中の９０％が粒子系０．５〜２μｍである。これにより電子エミッタ１５とされる導電性マイエナイト型化合物粉末が、粉末の表面が露出されて基板表面に固定され、導電性接着剤層１６により、ガラス基板上の透明電極１４と電気的に接続される。【００６７】
引き出し電極１７は、エミッタパネルとされるガラス基板上に形成される。まず、厚さ１５μｍのポリイミド系の感光性樹脂層をスクリーン印刷で形成し、さらにスパッタにより膜厚０．３μｍのアルミニウム膜を積層させて成膜し、フォトリソグラフィとエッチングにより不要な部分のアルミニウム膜とポリイミド膜とを除去して、ゲート電極の開口径が１０μｍである所望のパターンを持つ絶縁体層１８と引き出し電極１７とを形成する。【００６８】
もう１枚の透明電極付きガラス基板を用いて、アノードパネルを作製する。アノードパネルは、ガラス基板２１の透明電極２０上に、蛍光体を含有した感光性スラリーを塗布後、フォトリソグラフィでパターニングする操作を繰り返して、ＲＧＢ各色の蛍光体が配列された所望のパターン（図示せず）の蛍光体層１９を形成して作製される。透明電極２０は正極として用いる。蛍光体としては、赤色用にはＳｒＴｉＯ３：Ｐｒ、緑色用にはＺｎＧａＯ４：Ｍｎ、青色用にはＺｎＧａＯ４を用いる。蛍光体１９の表面には、帯電防止のために厚さ１００ｎｍのアルミニウム膜を形成する。【００６９】
このようにして得られたアノードパネルとエミッタパネルとを、エミッタパネル上のゲート電極上面とアノードパネルの蛍光面との間隔が３ｍｍとなるように両基板の電極面を対向させ、周辺に真空シールを施して積層する。その後、内部を１０−４Ｐａの高真空状態に真空引きした後封止して、本例のフィールドエミッションディスプレイ装置が得られる。【００７０】
外部電源（図示せず）を用いて、引き出し電極−負極間、引き出し電極−正極間にそれぞれ７０Ｖ、３ｋＶの電圧を印加すると、それぞれの画素の電子エミッタ１５の表面から電子放出される。引き出し電極１７の開口部を通過した電子は、引き出し電極１７と正極２０との間に印加された電圧により加速され、蛍光体層１９に入射して、それぞれの画素に対応する蛍光体を励起して発光させる。【００７１】
本例のフィールドエミッションディスプレイ装置では、多数形成された、電導電性マイエナイト型化合物粉末からなる本発明の子エミッタのそれぞれに対して外部から独立に電圧を印加することできるようにされているので、画素毎に駆動して所望の表示をおこなわせることができる。【００７２】
「例６」
本発明の微小電子源を用いた平面型照明装置の１例を図９を用いて説明する。
本例の平面型照明装置は、引き出し電極をメッシュ状の引き出し電極２９を備えた３極構成の微小電子源を用いる。エミッタパネルを形成するための基板としては、ＩＴＯからなる透明電極がコーティングされた厚さ２．８ｍｍのガラス基板（旭硝子社製ＰＤ２００）を用いる。まず、負極として用いる透明電極１４の表面に、スクリーン印刷により、例１と同様に作製された導電性マイエナイト型化合物粉末を含有させた銀ペーストを印刷して、厚さ１０μｍのパターンを形成する。ここで用いた導電性マイエナイト型化合物粉末は、最大粒径１０μｍ、全粒子中の９０％が粒子径が１〜５μｍであった。次いで銀ペーストを乾燥固化させて、電子エミッタ１５とされる導電性マイエナイト型化合物粉末が、導電性接着剤層１６により、粉末の表面が露出されて基板表面に固定され、ガラス基板上の透明電極１４と電気的に接続されたエミッタパネルが形成される。【００７３】
アノードパネルは、エミッタパネルと同じ透明電極付きガラス基板を用いて形成され、正極として用いられる透明電極２０上に、蛍光体層１９、帯電防止層（図示せず）を積層して形成される。蛍光体材料はＺｎＯ：Ｚｎを用いる。帯電防止層は、１００ｎｍのＡｌ膜とする。
メッシュ状の引き出し電極２９としては、線径１００μｍのステンレス線を１５０μｍ角の格子状に織ったステンレス・メッシュを用いる。電子エミッタ１５とメッシュ電極が短絡しないように、周辺に絶縁性のスペーサ５０を設けるとともに、直径５０μｍのシリカ球を１ｍｍ２に１個の割合で配置（図示せず）して、エミッタパネルと積層する。次いで、アノードパネルとエミッタパネルとを、電極形成面を対向させ、パネル周囲に真空シール（図示せず）を施して積層一体化し、内部を１０−３〜１０−５Ｐａの高真空状態に真空引きした後封止して、本例の平面型照明装置とする。【００７４】
以上により作製された本例の平面型照明装置に対して外部電源（図示せず）を用いて、負極としての透明電極１４と引き出し電極２９の間に７０Ｖ、正極２０と引き出し電極２９の間に２ｋＶを印加すると、導電性マイエナイト型化合物粉末からなる電子エミッタ１５の表面から電子放出され、メッシュ状の引き出し電極２９の開口部を通過した電子は引き出し電極２９−正極２０間の電圧により加速されて蛍光体層１９に入射し、蛍光体を励起して発光させる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明の電子放出材料を用いると、製造が容易でかつ低い印加電圧で電子放出させることが可能な電子放出材料が得られる。また、この電子放出材料を用いると、低い印加電圧から電子放出するとともに、同じ印加電圧に対して大きい電流が得られる電子エミッタを容易に製造することができる。また、電子エミッタが小型化される。
さらに、本発明の電子放出材料および電子エミッタを用いると、製造が容易で、低い印加電圧での駆動が可能なフィールドエミッションディスプレイ装置、冷陰極蛍光管、および平面型照明装置が実現される。このフィールドエミッションディスプレイ装置、冷陰極蛍光管、および平面型照明装置は、低電圧駆動が可能なため、駆動電圧のオン・オフが容易であり、表示用に適する。
なお、２００５年４月１８日に出願された日本特許出願２００５−１１９７２３号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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