JP2005166665A - 電子放出素子 - Google Patents

Abstract

【課題】電子放出ユニットから放出された電子の移動経路を効率よく制御するグリッド電極構造を備えた電子放出素子を提供する。
【解決手段】電子放出素子は，第１基板２０と，上記第１基板２０上に形成される電子放出部と，上記第１基板２０と対向して配置され，上記第１基板２０と共に封入されて真空容器を形成する第２基板２２と，上記第１基板２０と第２基板２２との間に設置され，少なくとも一つの側面が第１基板２０に対して垂直な平面状に形成されない複数の電子通過孔４２を有するグリッド電極４０とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は，放出電子の移動経路を効率よく制御可能なグリッド電極構造を備えた電子放出素子に関する。

一般に，電子放出素子（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）は，電子放出源として熱陰極を用いる方式と，電子放出源として冷陰極を用いる方式に大別される。

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 Ｅｍｉｔｔｉｎｇ）型などが知られている。

上述した電子放出素子は，その種類によって細部的な構造が異なるが，基本的には，真空容器内に電子放出のための構造物，すなわち電子放出ユニットとこの電子放出ユニットに対向して配置された発光部とを備えて所定の発光又は表示作用を行う。

最近は，電子放出ユニットから発光部に向かって進む電子の移動経路を制御するための手段をさらに備えた電子放出素子が開発されている。例えば，このような電子の移動経路を制御するための手段として，グリッド電極又は集束電極などが挙げられる。

一般に，グリッド電極又は集束電極は，電子放出ユニットの形成された第１基板と，光部の形成された第２基板との間に配置される。特に，グリッド電極は，第１基板に対して所定の間隔をおいて配置される。グリッド電極には，複数の電子通過孔が第１基板に対して垂直に設けられることが一般的である。

しかしながら上記従来の方法では，電子通過孔を有するグリッド電極を採用した電子放出素子において，電子は実質的に上記電子放出ユニットの周辺部から集中放出され，上記第１基板に対してランダムに上記第２基板に向かって進む。このような理由により，上記電子放出ユニットから放出された電子が上記電子通過孔を通過できないか或いは指定された経路から逸脱するという問題があった。

また，上記電子放出ユニットから放出された電子が，垂直構造の電子通過孔の内壁に衝突して上記第１基板に向かって逆散乱するか或いは所望の発光部に衝突しない場合がある。このように所望の発光部と衝突せずに所望の発光部以外の他の発光部に衝突すると，他色発光が発生し且つ色純度が低下するという問題点があった。

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，電子放出ユニットから放出された電子の移動経路を効率よく制御することが可能な，新規かつ改良されたグリッド電極構造を備えた電子放出素子を提供することにある。

上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，第１基板と；上記第１基板上に形成される電子放出部と；上記第１基板と対向して配置され，上記第１基板と共に密封されて真空容器を形成する第２基板と；上記第１基板と上記第２基板との間に設置され，少なくとも一つの側面が上記第１基板に対して垂直な平面状に形成されない複数の電子通過孔を有するグリッド電極と；を備えたことを特徴とする，電子放出素子が提供される。

また，上記電子放出部は，グラファイト，ダイアモンド，ダイアモンドライクカーボン，ナノチューブ，ナノワイヤ，Ｃ_６０よりなる群から選択される１種又は２種以上の組み合わせで形成されてもよい。

また，上記電子通過孔は，大径部（Ｓ１）と小径部（Ｓ２）とを備え，上記大径部（Ｓ１）は，少なくとも上記電子通過孔の上記第２基板側の端部に形成されてもよい。

また，上記小径部（Ｓ２）は，上記電子通過孔の上記第１基板側の端部からの距離（Ｄ２）が上記電子通過孔の上記第２基板側の端部からの距離（Ｄ１）より小さい部分に形成されてもよい。

また，上記小径部（Ｓ２）は，少なくとも上記電子通過孔の上記第１基板側の端部に形成されてもよく，上記電子通過孔の上記側面は，上記電子通過孔が上記第１基板側に向かって狭くなるように傾いた傾斜面からなってもよい。

また，上記電子通過孔の上記傾斜面は，曲面からなってもよい。

また，上記大径部（Ｓ１）は上記電子通過孔の両端部に形成されてもよく，上記小径部（Ｓ２）は上記電子通過孔の中間部に形成されてもよい。

また，上記電子通過孔の上記小径部（Ｓ２）に対する上記大径部（Ｓ１）の比（ａ＝Ｓ１／Ｓ２）は，１〜２の範囲であってもよい。

また，上記グリッド電極の厚さ（Ｄ）に対する上記距離（Ｄ２）の比は，０．３以下であってもよい。

また，上記グリッド電極は，上記複数の電子通過孔を連結するブリッジ部を有してもよく，上記ブリッジ部は，上記電子通過孔の上記第２基板側の端部の幅（Ｂ１）が上記第１基板側の端部の幅（Ｂ２）より小さくなるよう形成されてもよい。

また，上記ブリッジ部は，上記第１基板側の端部の幅（Ｂ２）に対する上記第２基板側の端部の幅（Ｂ１）の比（β＝Ｂ１／Ｂ２）は，０．２〜０．５の範囲内であってもよい。

また，上記グリッド電極の厚さ（Ｄ）に対する上記ブリッジ電極の上記第２基板側の端部の幅（Ｂ１）の比（Ｂ１／Ｄ）は，０．２以上であってもよい。

また，上記グリッド電極は，上記複数の電子通過孔を連結するブリッジ部を有してもよく，上記ブリッジ部の両側面の少なくとも一部にそれぞれ傾斜面が形成されてもよい。

また，上記ブリッジ部の上記両側面に形成された上記傾斜面の勾配が同一であってもよい。

また，上記ブリッジ部の一側面に形成される傾斜面は，少なくとも２つの勾配を有するよう変化してもよい。

また，上記ブリッジ部の一側面に形成される傾斜面は，上記第２基板側の勾配より上記第１基板側の勾配が小さくなるよう形成されてもよい。

また，上記ブリッジ部の両側面の全体は，同一の勾配の傾斜面で形成されてもよい。

また，上記ブリッジ部の全体幅（Ｂｗ）に対する，上記ブリッジ部の一側面に形成される傾斜面の水平長さ（Ａｓ）の比（Ａｓ／Ｂｗ）と，上記ブリッジ部の全体幅（Ｂｗ）に対する，他側面に形成される傾斜面の水平長さ（Ｃｓ）の比（Ｃｓ／Ｂｗ）とは，０．３〜０．７であってもよい。

また，上記ブリッジ部の他側面に形成される傾斜面の水平長さ（Ｃｓ）に対する一側面に形成される傾斜面の水平長さ（Ａｓ）の比（Ａｓ／Ｃｓ）は，０．５〜１．５であってもよい。

本発明によれば，傾斜構造の電子通過孔によって，電子が電子通過孔の内壁に衝突して移動経路が変更されることを防止することができるので，他色発光及び色純度を改善させることが可能な電子放出素子を提供できる。

また，本発明によれば，発光部に衝突する電子の量が増加するので，輝度及び画質を向上させることが可能な電子放出素子を提供できる。

また，本発明によれば，電子が上記電子通過孔の内壁から散乱しないので，電子ビームの集束度を増加させることが可能な電子放出素子を提供できる。

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。

図１は本発明の実施形態に係る電子放出素子を示す部分拡大斜視図，図２は本発明の実施形態に係る電子放出素子を示す部分拡大断面図である。

図１及び図２を参照すると，本発明の実施形態に係る電子放出素子は，第１基板２０と第２基板２２を，内部空間部が設けられるように所定の間隔をおいて実質的に平行に配置し，これらの基板を接合させることによりその内部が真空容器を構成するようにする。

上記第１基板２０は，電子放出ユニットを有し，上記第２基板２２に向かって電子を放出する。上記第２基板２２は，電子によって可視光を放出する発光部を有し，所定の表示を行う。

より具体的には，上記第１基板２０上に所定のパターン，例えばストライプ状を取る複数のカソード電極２６が互いに任意の間隔をおいて形成される。上記カソード電極２６を覆う絶縁層２５が上記第１基板２０の内面全体に形成される。上記絶縁層２５上に上記ゲート電極２４がカソード電極２６との交差方向に形成される。

上記カソード電極２６と上記ゲート電極２４とが交差する領域を画素領域と定義する。上記ゲート電極２４と上記絶縁層２５にはそれぞれの画素領域毎に少なくとも一つのホールが形成され，上記カソード電極２６の表面を露出させる。上記ホールによって露出した上記カソード電極２６に電子放出部２８が形成される。

上記電子放出部２８を構成する電子放出物質としては大きくカーボン系物質とナノメートルサイズの物質があるが，カーボン系物質としてはカーボンナノチューブ，グラファイト，ダイアモンドライクカーボン，Ｃ_６０などがあり，ナノメートルサイズの物質としてはカーボンナノチューブ，グラファイトナノファイバー，シリコンナノワイヤなどがある。

上記第１基板２０に対向する上記第２基板２２には発光部が形成される。すなわち，上記第２基板の一面には蛍光層３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂと黒色層３５が形成され，この蛍光層３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂと黒色層３５を覆いながら上記アノード電極３２が形成される。上記アノード電極３２は金属膜，一例としてアルミニウム膜で形成できる。上記アノード電極３２は，外部から電子ビームの加速に必要な電圧を印加され，メタルバック（ｍｅｔａｌ ｂａｃｋ）効果によって画面の輝度を高める役割をする。

一方，上記アノード電極３２は，金属膜ではない透明な導電膜，例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）で形成できる。この場合，第２基板２２上に，透明導電膜からなるアノード電極（図示せず。）をまず形成し，その上に上記蛍光層３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂと黒色層３５を形成することもできる。また，上記蛍光層３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂと黒色層３５上に金属膜を形成して画面の輝度向上に利用することもできる。このようなアノード電極は第２基板２２の一面全体に形成し，或いは所定のパターンに形成することもできる。

このように構成される第１基板２０と第２基板２２は，上記電子放出ユニットと上記発光部とが向かい合った状態で内部構成要素の設置に必要な間隔を隔ててその周縁部に塗布される例えばフリット（ｆｒｉｔ）のようなシーリング（ｓｅａｌｉｎｇ）物質によって接合される。上記第１基板２０と上記第２基板２２との間に設けられる内部空間を排気させて真空状態にすることにより，電子放出素子を構成する。

上記構造では，上記カソード電極２６と上記ゲート電極２４に一定の駆動電圧を印加すると，上記電子放出部２８の周囲に電界が形成されて電子が放出される。放出された電子が該当画素の上記蛍光層３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂに衝突してこれを励起させることにより，所定の表示が行われる。

本発明の好適な実施形態に係る電子放出素子は，放出された電子の移動経路を制御するための手段としてグリッド電極４０をさらに含むこともできる。上記グリッド電極４０は，スペーサ３８によって，電子放出部２８から放出される電子ビームを集束させることが可能な位置に支えられる。上記グリッド電極４０には，複数の電子通過孔４２が所定のパターンに形成される。上記電子通過孔４２は，上記グリッド電極４０の高さ方向Ｚ（第１基板，第２基板に対して垂直方向）に沿って切り取った少なくとも１つ以上の断面の側面線が非線形曲線である。言い換えれば，上記グリッド電極４０の電子通過孔４２の側面のうち少なくとも一つは，傾斜面であることもできる。上記傾斜面は１つの傾斜角度をもつものであってもよく，２以上の傾斜角度をもつものであってもよい。一方，上記傾斜面は，曲面からなってもよい。図２は上記グリッド電極４０を構成する上記電子通過孔４２のブリッジ部４４の一例を示す。

次に，図３〜図１２を参照して，本発明の第１実施形態〜第９実施形態の電子放出素子に使用されたグリッド電極の構造をより詳細に説明する。本発明の第１実施形態〜第９実施形態に係る放出素子は，第１基板及び第２基板の構成が同一であり，グリッド電極の構造のみが異なる。

図３〜図６は本発明の第１〜第４実施形態に係る電子放出素子のグリッド電極を図１のＡ−Ａ線で切り取った断面図である。

図３〜図５において，図１のＡ−Ａ線に沿った断面は，グリッド電極４０の高さ方向Ｚのほぼ中間部を基準として，第２基板２２側の孔の直径が第１基板２０側の孔の直径より大きい。以下，孔の直径が大きい部分を「大径部Ｓ１」とし，孔の直径が小さい部分を「小径部Ｓ２」とする。

本発明の第１実施形態である図３において，上記電子通過孔４２の上端部（第２基板２２側の端部）から距離Ｄ１だけ離れて大径部Ｓ１が形成され，上記電子通過孔４２の下端部（第１基板２０側の端部）から距離Ｄ２だけ離れて小径部Ｓ２が形成される。上記大径部Ｓ１と上記小径部Ｓ２は緩やかに連なっている。

上記電子通過孔４２の下端部からの距離Ｄ２が上記電子通過孔４２の上端部からの距離Ｄ１より小さいことが好ましい。これは，小径部Ｓ２を上記グリッド電極４０の高さＤの中間部から上記第１基板２０（電子放出部２８）側に偏って配置することにより，電子が上記電子通過孔４２の内壁から散乱することを防止することができるためである。より好ましくは，上記グリッド電極４０の高さＤに対する上記距離Ｄ２の比（Ｄ２／Ｄ）は０．３以下の範囲内である。

また，本発明の第２実施形態である図４及び本発明の第３実施形態である図５において，上記グリッド電極４０の電子通過孔４２は，図１の高さ方向Ｚに沿って上方に向かうにつれ連続的に孔の直径が増加する傾斜面を有することもできる。この傾斜面が図５に示すように曲面からなってもよい。この際，上記第２基板２２側の上記電子通過孔４２の上端部に大径部Ｓ１が配置される。

本発明の第４実施形態に係る電子放出素子に使用されたグリッド電極４０において，図６に示すように，上記グリッド電極４０の電子通過孔４２は高さ方向Ｚに沿ってその高さのほぼ中間を基準として両方向に行くほど孔の直径が大きくなる。この際，小径部Ｓ２が上記電子通過孔４２の高さのほぼ中間に配置される。また，上記電子通過孔４２の下端部の大径部Ｓ３は上記電子通過孔４２の上端部の大径部Ｓ１の直径以下且つ上記小径部Ｓ２の直径以上であることが好ましい。

このような本発明の第１〜第４実施形態の特徴的構成によれば，上記電子通過孔のほぼ中間部から上端部に行くほど孔径を増加させると，上記電子放出部２８から放出された電子の移動経路中に上記電子通過孔４２の内壁が存在しなくなる。したがって，電子が電子通過孔４２の内壁と衝突しなくなるので，電子の進行経路が変更されない。

また，本発明の好適な第１〜第４実施形態に係るグリッド電極４０において，小径部Ｓ２に対する大径部Ｓ１の比（ａ＝Ｓ１／Ｓ２）を約１．０〜２．０の範囲内に設定することが好ましい。これは上記電子放出部２８から放出された電子が上記電子通過孔４２の内壁から散乱することをなるべく防止するためである。言い換えれば，比ａが１．０より小さければ，電子が上記電子通過孔４２の内壁に衝突する可能性が高くなる。また，比ａが２．０より大きければ，上記電子通過孔４２の内壁の加工が難しく，電子の移動経路を逸脱し過ぎて非効果的である。

次に，本発明の好適な第５実施形態〜第９実施形態に係る電子放出素子に使用されたグリッド電極４０を考察する。

図７〜図１１は本発明の第５〜第９実施形態に係る電子放出素子のグリッド電極を図１のＢ−Ｂ線で切り取った断面図である。

第５実施形態である図７及び第６実施形態である図８において，図１のＢ−Ｂ線で切り取ったグリッド電極４０の断面は，上記ブリッジ部４４の下端部（第１基板２０側の端部）の幅Ｂ２が上記ブリッジ部４４の上端部（第２基板２２側の端部）の幅Ｂ１より大きい。また，上記グリッド電極４０のブリッジ部４４は，図１の高さ方向Ｚに沿って上方に連続的に幅が減少する傾斜面を有する。図８に示すようにこの傾斜面が曲面からなってもよい。この際，上記ブリッジ部４４の下端部の幅Ｂ２に対する上記ブリッジ部４４の上端部の幅Ｂ１の比（β＝Ｂ１／Ｂ２）は約０．２〜０．５であることが好ましい。上記比βを約０．５より大きく設定すると，電子と衝突する上記電子通過孔の内壁を十分除去することができない。また，上記比βを約０．２より小さく設定すると，上記ブリッジ部４４の強度が十分ではない。また，上記ブリッジ部４４の最小幅Ｂ１は上記グリッド電極の高さＤの約０．２倍以上（Ｂ１／Ｄが約０．２以上）であることが好ましい。これは上記ブリッジ部４４の強度を十分保つことができるためである。

第７実施形態である図９によれば，図１のＹ軸方向に沿って切り取った断面において上記グリッド電極４０のブリッジ部４４の一側面（図９において右側面）の一部（電子放出部２８に近い第１基板２０側の下部側面）を傾斜面にする。上記グリッド電極４０のブリッジ部４４の他側面（図９において左側面）の一部（電子放出部２８から遠い第２基板２２側の上部側面）を傾斜面にする。上記一側面の一部（図９において右側面）と他側面（図９において左側面）の勾配は同一である。傾斜面でない右側面，左側面の残り部分は，第1，第２基板に対して垂直に形成される。

第８実施形態である図１０によれば，図１のＹ軸方向に沿って切り取った断面において前記グリッド電極４０のブリッジ部４４の一側面（図１０において右側面）の一部（電子放出部２８に近い第１基板２０側の下部側面）を傾斜面に，残り部分を第１，第２基板に対して垂直に形成する。前記グリッド電極４０のブリッジ部４４の他側面（図１０において左側面）を２つの勾配を有するように変化している傾斜面にする。この際，上記上部側面（第２基板２２側）の傾斜面の勾配より上記下部側面（第１基板２０側）の勾配を緩やかにする。ここで，勾配とは第２基板２２に垂直な垂線に対する傾斜面の傾斜角度の絶対値をいう。

上記ブリッジ部４４の形状によれば，上記グリッド電極４０の電子通過孔４２は高さ方向Ｚに沿ってその高さのほぼ中間を基準として両方向に行くほど孔の直径が大きくなる。この際，小径部Ｓ２が上記電子通過孔４２の高さのほぼ中間に配置される。また，上記電子通過孔４２の下端部の大径部Ｓ３は，上記電子通過孔４２の上端部の大径部Ｓ１の直径以下且つ上記小径部Ｓ２の直径以上である。

次に，本発明の好適な第９実施形態に係る電子放出素子に使用されたグリッド電極４０のブリッジ部４４を考察する。

第９実施形態である図１１によれば，図１のＹ軸方向に沿った断面において上記グリッド電極４０のブリッジ部４４の一側面全体に傾斜面が形成されることもできる。この際，上記グリッド電極４０のブリッジ部４４の両側面全体にわたって，同一の勾配を有する傾斜面が形成されることもできる。

図９〜図１１において，上記ブリッジ部４４の一側面に形成される傾斜面の水平長さＡｓ及び他側面に形成される傾斜面の水平長さＣｓはそれぞれブリッジ部４４の全体幅Ｂｗの約０．３〜０．７倍（Ａｓ／Ｂｗ，Ｃｓ／Ｂｗが約０．３〜０．７）であることが好ましい。これは，傾斜面の水平長さＡｓ，Ｃｓを上記ブリッジ部４４の全体幅Ｂｗの約０．３より小さく設定すると，電子と衝突する上記ブリッジ部４４の側面を十分除去することができないためであり，上記傾斜面の水平長さＡｓ，Ｃｓを上記ブリッジ部４４の全体幅Ｂｗの約０．７倍より大きく設定すると，上記ブリッジ部４４の強度が十分でないためである。

また，上記他側面に形成される傾斜面の水平長さＣｓに対する，一側面に形成される傾斜面の水平長さＡｓの比を約０．５〜１．５の範囲で設定する。すなわち，０．５≦Ａｓ／Ｃｓ≦１．５を満足するように両側面を形成する。

本発明に係る電子放出素子において，図１２ａ〜図１２ｃはそれぞれ電子通過孔の高さ方向Ｚに沿った断面が垂直構造（図１２ａ），正の傾斜構造（図１２ｂ），負の傾斜構造（図１２ｃ）を有する場合の電子ビームの強度を示すグラフである。ここで，正の傾斜構造とは，上端部から下端部に行くほど直径が減少する構造である。

図１２ａ〜図１２ｃから分かるように，垂直構造の電子通過孔４２（図１２ａ参照）は，所定の傾斜構造の電子通過孔４２（図１２ｂ及び図１２ｃ参照）に比べて電子ビームのサイズが４００μｍから３００μｍ又は２６０μｍに減少し，ビームの強さが１．０以上に増加する。これは，上記電子放出部２８から放出された電子が本発明に係る傾斜構造のグリッド電極４０の電子通過孔４２を通過する場合に集束するためであり，上記電子通過孔４２の側面に衝突して移動経路が変化する電子の数が減少するためである。したがって，他色発光又は色純度が改善される。

次に，上記のように構成される本発明に係る好適な電子放出素子の一実施形態の作動過程を説明する。

まず，外部からゲート電極（第１電極）２４，カソード電極（第２電極）２６，グリッド電極４０，アノード電極３２に所定の電圧を印加する。この際，例えば第１電極のゲート電極２４には（＋）電圧，第２電極のカソード電極２６には（−）又は（＋）電圧を印加することもできる。但し，上記カソード電極の電圧レベルより上記ゲート電極の電圧レベルがさらに大きくなければならず，上記ゲート電極の電圧レベルよりアノード電極の電圧レベルを大きくしなければならない。上記グリッド電極４０の電圧レベルを上記ゲート電極の電圧レベルと上記アノード電極の電圧レベルとの間に設定する。また，上記グリッド電極４０には上記アノード電極３２の直流電圧又は交流電圧を印加することもできる。

上記のように各電極に電圧を印加すると，上記第１電極のゲート電極２４と上記第２電極のカソード電極２６との電圧差によって電子放出部２８の周囲に電界が形成される。この際，上記電子放出部２８から電子が放出され，放出された電子を，グリッド電極４０に印加された電圧及びグリッド電極４０の電子通過孔４２の傾斜構造によって集束させる。次に，集束した電子は，上記アノード電極３２に印加された高電圧に引かれ，当該画素の蛍光膜３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂに衝突して発光する。

本発明に係る電子放出素子は，上記電界放出型（ＦＥＤ）電子放出素子だけでなく，表面伝導型（ＳＥＤ）電子放出素子，他のグリッド電極（グリッドプレート又は集束電極など）を使用する様々な電子放出素子に適用することができる。

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。

本発明は，電子放出素子に適用可能であり，特にグリッド電極構造を備えた電子放出素子に適用可能である。

本発明の実施形態に係る電子放出素子を示す部分拡大斜視図である。 本発明の実施形態に係る電子放出素子を示す部分拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係る電子放出素子に使用されたグリッド電極の図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電子放出素子に使用されたグリッド電極の図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 本発明の第３実施形態に係る電子放出素子に使用されたグリッド電極の図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 本発明の第４実施形態に係る電子放出素子に使用されたグリッド電極の図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 本発明の第５実施形態に係る電子放出素子に使用されたグリッド電極の図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 本発明の第６実施形態に係る電子放出素子に使用されたグリッド電極の図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 本発明の第７実施形態に係る電子放出素子に使用されたグリッド電極の図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 本発明の第８実施形態に係る電子放出素子に使用されたグリッド電極の図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 本発明の第９実施形態に係る電子放出素子に使用されたグリッド電極の図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 電子通過孔の高さ方向に沿った断面が垂直構造を有する場合の電子ビームの強さを示すグラフである。 電子通過孔の高さ方向に沿った断面が正の傾斜構造を有する場合の電子ビームの強さを示すグラフである。 電子通過孔の高さ方向に沿った断面が負の傾斜構造を有する場合の電子ビームの強さを示すグラフである。

符号の説明

２０ 第１基板
２２ 第２基板
２４ ゲート電極
２５ 絶縁層
２６ カソード電極
２８ 電子放出部
３２ アノード電極
３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ 蛍光層
３５ 黒色層
４０ グリッド電極
４２ 電子通過孔
４４ ブリッジ部

Claims (19)

1. 第１基板と；
   前記第１基板上に形成される電子放出部と；
   前記第１基板と対向して配置され，前記第１基板と共に密封されて真空容器を形成する第２基板と；
   前記第１基板と前記第２基板との間に設置され，少なくとも一つの側面が前記第１基板に対して垂直な平面状に形成されない複数の電子通過孔を有するグリッド電極と；
   を備えたことを特徴とする，電子放出素子。
2. 前記電子放出部は，グラファイト，ダイアモンド，ダイアモンドライクカーボン，ナノチューブ，ナノワイヤ，Ｃ_６０よりなる群から選択される１種又は２種以上の組み合わせで形成されることを特徴とする，請求項１記載の電子放出素子。
3. 前記電子通過孔は，大径部（Ｓ１）と小径部（Ｓ２）とを備え，
   前記大径部（Ｓ１）は，少なくとも前記電子通過孔の前記第２基板側の端部に形成されることを特徴とする，請求項１または２のいずれかに記載の電子放出素子。
4. 前記小径部（Ｓ２）は，前記電子通過孔の前記第１基板側の端部からの距離（Ｄ２）が前記電子通過孔の前記第２基板側の端部からの距離（Ｄ１）より小さい部分に形成されることを特徴とする，請求項３に記載の電子放出素子。
5. 前記小径部（Ｓ２）は，少なくとも前記電子通過孔の前記第１基板側の端部に形成され，
   前記電子通過孔の前記側面は，前記電子通過孔が前記第１基板側に向かって狭くなるように傾いた傾斜面からなることを特徴とする請求項３に記載の電子放出素子。
6. 前記電子通過孔の前記傾斜面は，曲面からなることを特徴とする，請求項５記載の電子放出素子。
7. 前記大径部（Ｓ１）は前記電子通過孔の両端部に形成され，
   前記小径部（Ｓ２）は前記電子通過孔の中間部に形成されることを特徴とする，請求項３に記載の電子放出素子。
8. 前記電子通過孔の前記小径部（Ｓ２）に対する前記大径部（Ｓ１）の比（ａ＝Ｓ１／Ｓ２）は，１〜２の範囲であることを特徴とする，請求項３，４，５，６または７のいずれかに記載の電子放出素子。
9. 前記グリッド電極の厚さ（Ｄ）に対する前記距離（Ｄ２）の比は，０．３以下であることを特徴とする，請求項４に記載の電子放出素子。
10. 前記グリッド電極は，前記複数の電子通過孔を連結するブリッジ部を有し，
    前記ブリッジ部は，前記電子通過孔の前記第２基板側の端部の幅（Ｂ１）が前記第１基板側の端部の幅（Ｂ２）より小さくなるよう形成されることを特徴とする，請求項１，２，３，４，５，６，７，８または９のいずれかにの電子放出素子。
11. 前記ブリッジ部は，前記第１基板側の端部の幅（Ｂ２）に対する前記第２基板側の端部の幅（Ｂ１）の比（β＝Ｂ１／Ｂ２）は，０．２〜０．５の範囲内であることを特徴とする，請求項１０に記載の電子放出素子。
12. 前記グリッド電極の厚さ（Ｄ）に対する前記ブリッジ電極の前記第２基板側の端部の幅（Ｂ１）の比（Ｂ１／Ｄ）は，０．２以上であることを特徴とする，請求項１１記載の電子放出素子。
13. 前記グリッド電極は，前記複数の電子通過孔を連結するブリッジ部を有し，
    前記ブリッジ部の両側面の少なくとも一部にそれぞれ傾斜面が形成されていることを特徴とする，請求項１，２，３，４，５，６，７，８または９のいずれかに記載の電子放出素子。
14. 前記ブリッジ部の前記両側面に形成された前記傾斜面の勾配が同一であることを特徴とする，請求項１３に記載の電子放出素子。
15. 前記ブリッジ部の一側面に形成される傾斜面は，少なくとも２つの勾配を有するよう変化していることを特徴とする，請求項１３に記載の電子放出素子。
16. 前記ブリッジ部の一側面に形成される傾斜面は，前記第２基板側の勾配より前記第１基板側の勾配が小さくなるよう形成されることを特徴とする，請求項１５に記載の電子放出素子。
17. 前記ブリッジ部の両側面の全体は，同一の勾配の傾斜面で形成されることを特徴とする，請求項１３に記載の電子放出素子。
18. 前記ブリッジ部の全体幅（Ｂｗ）に対する，前記ブリッジ部の一側面に形成される傾斜面の水平長さ（Ａｓ）の比（Ａｓ／Ｂｗ）と，前記ブリッジ部の全体幅（Ｂｗ）に対する，他側面に形成される傾斜面の水平長さ（Ｃｓ）の比（Ｃｓ／Ｂｗ）とは，０．３〜０．７であることを特徴とする，請求項１３，１４，１５，１６または１７のいずれかに記載の電子放出素子。
19. 前記ブリッジ部の他側面に形成される傾斜面の水平長さ（Ｃｓ）に対する一側面に形成される傾斜面の水平長さ（Ａｓ）の比（Ａｓ／Ｃｓ）は，０．５〜１．５であることを特徴とする，請求項１３，１４，１５，１６または１７のいずれかに記載の電子放出素子。
    

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