WO2004003955A1 - 冷陰極構造、電子放出装置及び電子放出型表示装置 - Google Patents

Abstract

　冷陰極構造は、絶縁基板と、絶縁基板上に設けられた導電性カソード電極と、カソード電極上に設けられたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に設けられたゲート電極と、ゲート電極とゲート絶縁膜を貫通するように形成されたエミッタホールと、エミッタホールの底部に形成され、分布抵抗成分を有する電子放出部とを具備する。電子放出部は、その表面に分散され、電子を放出する突起を有している。電子放出部の中央部の突起は、第１抵抗値を持つように分布抵抗成分を介してカソード電極に接続され、電子放出部の周辺部の突起は、第２抵抗値を持つように分布抵抗成分を介してカソード電極に接続され、第１抵抗値は、第２抵抗値より大きい。この結果、動作時には、電子放出部の中央部の突起は、周辺部の突起より高い電位にある。

Description

明 細 書 冷陰極構造、 電子放出装置及び電子放出型表示装置 技術分野

本発明 は、 冷陰極構造、 電子放出装置及び電子放出型 表示装置 に 関 し 、 特 に安定 し た電子放出特性 を有す る 冷 陰極構造、 電子放出装置及び電子放出型表示装置に 関す る 。 背景技術

F E D ( F i e l d E m i s s i o n D i s p l a y ) 等 に使用 さ れ る 電子放出装置 と して、 力 一ポ ンナ ノ チュ ー ブ （ C a r b o n N a n o T u b e 、 以下 「 C N T 」 と も 記す） を用 い る 装置が提案 さ れてい る 。 例 え ば、 「 フ ラ ッ ト パネル · ディ ス プ レイ 2 0 0 2 戦略 編」 （ 日 経マイ ク ロ デノ イ ス 別冊、 日 経 Β Ρ 社、 J o n g h u n Y o u , 2 0 0 2 、 P 1 9 6 〜 2 0 4 ) に 、 C N T — F E D の技術が開示 さ れて い る 。 図 1 及び図 2 を参照 し て、 その技術 を説明す る 。

図 1 は、 C N T — F E D の カ ソ 一 ド ノ°ネルの構成 を 示 す図で あ る 。 力 ソ ー ド パネルは、 力 ソ ー ド 電極 1 0 3 、 ゲー ト 絶縁膜 1 0 5 、 及びゲー ト 電極 1 0 6 を備え て い る 。 力 ソ ー ド 電極 1 0 3 とそ の上方 に配置 さ れたゲー ト 電極 1 0 6 と は、 ゲー ト 絶縁膜 1 0 5 を挟んで交差 し て い る 。 各交差領域に ェ ミ ッ タ ホール 1 1 0 が設け ら れ、 各交差領域がサブ ピ ク セル と 呼ばれる 発光単位であ る 。 図 2 は、 図 1 に示 さ れる 構造のェ ミ ッ タ ホ一ル 1 1 0 周辺部の 断面構造 を示す図で あ る 。 ガ ラ ス 製の絶縁基板 1 0 1 の上 に力 ソ ー ド電極 1 0 3 、 ゲー ト 絶縁膜 1 0 5 及びゲー ト 電極 1 0 6 が順 に配設 さ れて レゝ る 。 エ ミ ッ 夕 ホール 1 1 0 は、 ゲー ト 絶縁膜 1 0 5 及びゲー ト 電極 1 0 6 を貫通 して、 力 ソ ー ド 電極 1 0 3 に ま で達 して い る 。 ェ ミ ッ タ ホール 1 1 0 の底部、 即ち 力 ソ ー ド 電極 1 0 3 の表面 に は、 力 ソ ー ド電極 1 0 3 と 電気的 に導通で あ る よ う に 、 カ ーボ ン ナ ノ チュ ー ブ 1 0 8 と 導電性ペー ス 卜 1 0 4 と を含む力 一ポ ンナ ノ チュ ー ブペース ト 1 0 9

(以後、 「 C N T ペース ト 」 と も 記す） が堆積さ れて い る 。 ェ ミ ッ タ ホール 1 1 0 が形成 さ れた後、 C N T ぺー ス ト 1 0 9 が堆積 さ れて い る 。 こ のた め 、 C N T ペース ト 1 0 9 は、 図 2 に示さ れる よ う に、 中央部が隆起 し た 凸型形状 を有する 。 凸型形状のペース ト 1 0 4 の表面か ら カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ 1 0 8 が突き 出 し て い る 。 ゲ― ト 絶縁膜 1 0 5 の膜厚 d I は、 1 5 / mで あ り 、 ェ ミ ッ タ ホ一ル 1 1 0 の 開 口 径 D H は、 5 5 mで あ る 。 図 1 と 図 2 に示 さ れる よ う に 、 力 ソ ー ド パネルの 上方 に は、 ァ ノ ー ド 電極 1 0 7 が配置さ れて い る 。

図 3 は、 力 ソ ー ド パネルか ら ア ノ ー ド 電極 1 0 7 へ電 子が放出 さ れた と き の状態 を示す グ ラ フ で あ る 。 縦軸は、 ア ノ ー ド 電極か ら 力 ソ ー ド 電極へ流れる ア ノ ー ド電流 を 示 し 、 横軸 は、 ゲー ト 電圧 （ゲー ト 電極 一 力 ソ ー ド 電極 間電圧） を示 して レ る 。 ま た、 3 つ の 曲線は、 力 ソ ー ド 電極 — ア ノ ー ド電極間の ア ノ ー ド 電圧が、 l k V 、 2 k V 、 及び 3 k V の場合 を示 し て い る 。 図 3 カゝ ら 明 ら かなよ う に 、 ア ノ ー ド 電流はア ノ ー ド 電 圧 に依存 して変化 して い る 。 ア ノ ー ド 電圧が 3 k V の と き 、 ゲー ト 電圧が 2 0 Vで あ り 、 力 ソ ー ド 電圧が 0 V の と き に 、 3 A程度の相 当 する 電子が放出 さ れて い る こ と が分か る 。 ゲー ト 電圧が 2 0 V未満の低い領域にお い て も 、 ア ノ ー ド 電流がゼ ロ に な ら な い状態、 すなわ ち 、 低 ゲー ト 電圧で も電子放出が行われる 状態は、 ダイ オー ド ァ ク シ ョ ン と 呼ばれる 。 ダイ ォー ド ア ク シ ョ ンが発生 し て い る 場合、 表示装置は、 ゲー ト 電圧、 正確 に はゲー ト 電極— カ ソ 一 ド 電極の 間 の電圧 に基づい て各 ピ ク セルの 発光状態 を制御できな い動作不良状態 に あ る 。 そのた め 、 意図さ れな い 輝点が生 じ る こ と と な る 。

現在の C N T — F E D 技術は、 ェ ミ ッ タ ホール径 を縮 小する 方 向 に進んでい る 。 低ゲー ト 電圧での電子放出 を 可能 と す る よ う に穴径が縮め ら れ、 かつ 、 ゲー ト 絶縁膜 の厚さ は薄 く さ れて い る 。 例 え ば、 C N T ペース ト の上 面 と ゲー ト 電極 と の高低差が 3 m程度で、 ゲー ト 電極 の 高 さ で の 穴径 （開 口 径 D H ) が 3 0 m程度 （穴 は上 に い く ほ ど広がっ て レ¾ る ） の浅穴 を有す る C N T — F E D で あ る 。 そ の よ う な構造 は、 図 2 よ り も 浅穴で あ り 、 ダイ ォ一 ド ア ク シ ヨ ン に よ る不良がよ り 発生 し 易 い構造 と 予 想 さ れる 。 従 っ て、 こ の よ う な構造 を有 し なが ら 、 ダイ オー ド ァ ク シ ョ ンが発生 し な い表示装置が望 ま れて い る 。

一方、 C N T型 の電子源 にお い て、 過大に電子が放出 さ れる 状況 を抑制する 電子放出 の安定化技術が提案さ れ て い る 。 特開 2 0 0 0 — 2 9 4 1 1 9 号公報は、 電子放 出源の製造方法、 電子放出源及び蛍光発光型表示装置 を 開示 し て い る 。 こ の従来例 の電子放出源 の製造方法で は カ ソ ー ド 電極 と ゲー ト電極の 間 に電子放出素子が配設 さ れて い る 。 絶縁基板上に力 ソ ー ド 電極が形成 さ れ、 分散 さ れた カ ーボ ンナ ノ チュ ー ブを含む力 一 ボ ン物質がカ ソ — ド 電極 に被着さ れ る。 力 ソ ー ド 電極 に対 し て略垂直方 向 に電界が印加 さ れた状態で、 力 一ボ ンナ ノ チュ ー ブを 含むカ ー ボ ン物質が力 ソ ー ド 電極 に 固定 さ れる 。 カ ソ ー ド 電極 と カ ーボ ンナ ノ チュ ー ブ を含む力 一ボ ン物質 の 間 に抵抗層が形成 さ れ る 。

図 4 は、 上記特開 2 0 0 0 — 2 9 4 1 1 9 号公報 に 開 示 さ れた電子放出源 を説明する 断面図で あ る 。 絶縁基板 1 0 1 の上 に 力 ソ ー ド電極 1 0 3 、 ゲー ト 絶縁膜 1 0 5 及びゲー ト 電極 1 0 6 が配設 さ れて い る 。 エ ミ ッ 夕 ホー ル 1 1 0 は、 ゲー ト 絶縁膜 1 0 5 及びゲー ト 電極 1 0 6 を貫通 し て力 ソ ー ド 電極 1 0 3 に達 し て レ る 。 ェ ミ ッ タ ホール 1 1 0 の底部 には、 抵抗層 1 1 2 が形成 さ れ、 抵 抗層 1 1 2 の表面 に はカ ーボ ンナ ノ チュ ー ブ 1 0 8 が設 け ら れて い る 。 ゲー ト電極 1 0 6 の上方 に は、 ア ノ ー ド 電極 1 0 7 が配置 さ れて い る 。 カ ーボ ンナ ノ チ ュー ブ 1 0 8 の先端か ら 電子 1 2 0 が放出 さ れる 。

こ の電子放出源は、 ェ ミ ッ タ ホ一ル 1 1 0 の底部 に あ る 力 ソ ー ド 電極 1 0 3 と カ ーボ ンナ ノ チ ュ ー ブ 1 0 8 と の 間 に抵抗層 1 1 2 を有す る 。 カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ 1 0 8 の A 、 B 、 C か ら電子 1 2 0 が放出 さ れる と 、 それ ぞれの 力 一 ボ ンナ ノ チュ ー ブ 1 0 8 の直下の抵抗層 1 1 2 の抵抗成分 1 1 2 ' で あ る R _A 、 R _B 、 R _c に よ り 電位 降下が発生す る 。 そ の電位降下 に よ り 、 カ ーボ ン物質 と ゲー ト 電極 1 0 6 が短絡 し た場合の過電流が防止 さ れて レ る 。 図 4 に示 さ れる よ う に 、 抵抗成分 R _A 、 R _B及び R _c は、 互い に並列に接続さ れてい る 。

特開 2 0 0 1 — 1 2 6 6 0 9 号公報 には、 電子放出素 子及び表示装置が開示さ れて い る 。 こ の従来例 の電子放 出素子は、 絶縁基板 と 、 第 1 電極 と 、 第 2 電極 と 、 エ ミ ッ 夕 と 、 絶縁層 と 、 開 口部 と 、 抵抗層 と を備えて い る 。 こ こ で 、 第 1 電極は、 絶縁基板上 に配設さ れ、 第 2 電極 は、 第 1 電極の上方 に第 1 電極か ら 離間 し て配設さ れて い る 。 ェ ミ ッ タ は、 第 1 電極 と第 2 電極と の 間 に配設 さ れてい る 。 ェ ミ ッ タ は、 中央部が周辺部よ り も厚 く 形成 さ れた金属層 と 金属層上 に形成 さ れ力 一ボ ンナ ノ チ ュ ー ブ及びカ ー ボ ンナ ノ フ ァ イ ノ の う ち の 少な く と も一方 を 含む炭素材料で形成 さ れて い る 。 絶縁層は、 第 1 電極 と 第 2 電極 と の 間 に配設 さ れて い る 。 開 口部は、 第 2 電極 及び絶縁層 を貫通す る よ う に形成 さ れてい る 。 抵抗層 は、 第 1 電極 と 絶縁層 と の 間 に配設 さ れて い る と共 に、 開 口 部か ら 露出す る よ う に形成 さ れて い る 。 金属層が、 抵抗 層 に接する よ う に配設 さ れて い る 。

図 5 は、 上記特開 2 0 0 1 _ 1 2 6 6 0 9 号公報 に 開 示 さ れた電子放出素子 を説明す る 断面 図で あ る 。 絶縁基 板 1 0 1 の 上 に 力 ソ ー ド電極 1 0 3 、 抵抗層 1 1 3 、 ゲ ー ト 絶縁膜 1 0 5 及びゲー ト 電極 1 0 6 が配設 さ れて い る 。 ゲー ト 電極 1 0 6 の上方 に は、 ア ノ ー ド 電極 1 0 7 が配置 して い る 。 抵抗層 1 1 3 は、 絶縁基板 1 0 1 上 に 形成さ れて い る 。 ェ ミ ッ タ ホール 1 1 0 は、 ゲー ト 絶縁 膜 1 0 5 及びゲー ト 電極 1 0 6 を貫通 して抵抗層 1 1 3 に達 し て い る 5 か ら 明 ら かな よ う に 、 エ ミ ッ 夕 ホー ル 1 1 0 の底部 は、 金属部 1 0 4 ' と その表面の カ ー ボ ンナ ノ チ ュ ー ブ 1 0 8 と を有す る 金属層 1 0 9 ' が形成 さ れて い る 。 力 ポ ンナ ノ チ ュ ー ブ 1 0 8 の先端か ら 電子 1 2 0 が放出 さ れる 。 エ ミ ッ 夕 ホール 1 1 0 直下の抵抗 層 1 1 3 の下 に は 、 力 ソ ー ド 電極 1 0 3 が存在 し な レ 。

の電子放出 子で は、 金属層 1 0 9 ' がェ ミ ッ タ ホー ル 1 1 0 内部 状配置さ れて いて 、 そ の下側部分が抵 抗層 1 1 3 の抵抗成分 1 1 3 ' と 接続さ れて い る 。 そ う す る こ と で、 異常 に多量の電子放出が あ っ た場合、 こ の 島 状の金属層 1 0 9 ' の全体の電位が、 正電位に 向か っ て上 昇する 。 それ に り 、 カ ーボ ンナ ノ チュ ー ブ 1 0 8 へ印 加 さ れる 実効電界が抑制 さ れ電子放出 を制御 し て い る 。

た、 特開 2 0 0 1 — 2 1 0 2 2 1 号公報 に は、 冷陰 極及びそ の冷 の製造方法が開示 さ れて い る 。 こ の従 来例 の冷陰極は 電子源 と 、 電子源 と 電気的 に接続さ れ た力 ソ ー ド 電 と 、 ゲー ト 電極 と 、 電子源 と ゲー ト 電極 と を電気的 に絶縁す る ため のゲー ト 絶縁層 と を備えて い る 。 フ 卜 糸 E が第 1 ゲ一 ト 絶縁層 と第 2 ゲー ト 絶縁 層 と を有す る こ で、 第 1 ゲー ト 絶縁層 は電子放出領 域を規定 し 、 2 ゲ一 ト 絶縁層 は力 ソ ー ド 電極 と ゲ一 ト 電極 と の 間 の絶 層 と して機能す る 。 更 に、 電子源 と 力 ソ ド 電極 と の間 に高抵抗層が配設 さ れて い る 。 複数 の 電子源は互 い に 気的 に絶縁さ れて い る 。 特開 2 0 0 1 一 2 1 0 2 2 公報 に開示さ れる 冷陰極は、 図 4 に示 さ れる抵抗層 1 2 と 同様の高抵抗層が付加 さ れた C N T 型電子源で あ 特開 2 0 0 1 — 2 5 0 4 6 9 号公報 に は、 電界放出電 子源ア レイ 及びそ の製造方法が開示 さ れて い る 。 こ の従 来例 の電界放出電子源ア レイ で は、 電界放出電子源 と 力 ソ ー ド 電極配線 と が抵抗層 を介 し て電気的 に接続 さ れて い る 。 電界放出電子源 と抵抗層が同一の微小空間 に形成 さ れて い る 。 微小空間 のそれぞれが絶縁体材料で絶縁分 離 さ れて い る 。 電子放出領域が微小空間 の集積 と し て形 成 さ れて い る 。 特開 2 0 0 1 — 2 5 0 4 6 9 号公報 に 開 示 さ れ る電界放出電子源ア レイ は、 図 4 と 同様の抵抗接 続関係 を有 し て い る 。

特開 2 0 0 0 — 3 4 8 6 0 0 号公報 に は、 円筒型電子 源 を 用 い る 冷陰極及びその製造方法が開示 さ れて い る 。 こ の従来例 の 円筒型電子源 は、 真空 中 に電子 を放出す る 電子源 と 、 電子を 引 き 出すた め のゲー ト 電極 と 、 電子源 と ゲー ト 電極 を電気的 に絶縁す る ゲー ト 絶縁層 を備 え て い る 。 電子源が円筒型電子源で あ り 、 円筒型電子源の 片 端又 は両端が、 電子源 を構成す る 材料 と 異な る 高抵抗材 料で置換 さ れて い る 。 特開 2 0 0 0 - 3 4 8 6 0 0 号公 報 に 開示 さ れた 円筒型電子源は、 図 4 と 同様の抵抗接続 関係 を有 し て い る 。

上記の各従来例では、 1 つ の エ ミ ッ 夕 ホールの内部 に 複数 の エ ミ ッ シ ョ ンサイ ト を備 え る C N T 型 の電子源は 図 4 に示 さ れて い る抵抗接続関係、 又 は、 図 5 に示 さ れ る 抵抗接続関係 を有 し て い る 。

こ こ で 、 図 4 にお い て、 A電子源の電位変化は B 電子 源か ら の電子放出 に影響を与え な い 。 つ ま り 、 A電子源 が異常 に電子放出 し た場合、 A電子源の直下の 力 ソ ー ド 電極か ら A電子源 に 向か っ て垂直上方 に流れ る 電子流 と 抵抗成分 R _A と に よ る 電圧降下の ため A電子源の電子放出 が抑制 さ れる が、 その電圧降下は B 電子源か ら の電子放 出 に影響 を与 えな い。 B 電子源で は、 そ の直下の カ ソ ー ド 電極 と の 間 の電子流が少な い場合、 垂直方向 の電圧降 下は少な い の で、 通常通 り の電子放出が行われ る 。 ま た 、 図 5 に示 さ れ る 場合は、 島状の金属層 1 0 9 ' では全て の 力 一ボ ン ナ ノ チュ ー ブ 1 0 8 は同電位 と な っ て い る 。 す なわ ち 、 抵抗層 1 1 3 が無 い場合の力 ソ ー ド 電極 1 0 3 に 、 外部か ら 抵抗が接続さ れた場合 と 同様の状況 と な る 。

次 に、 ダイ オー ド ア ク シ ョ ン につ い て説明す る 。 図 6 A は、 図 1 に示 さ れる 単純 マ ト リ ク ス 構造の C N T型 F E D にお いて 、 ゲー ト 電圧 V g と 力 ソ ー ド 電圧 V k の組 に対す る ド ラ イ ブ電圧 を示す表で あ る 。 ま た 、 図 6 B は、 そ の C N T 型電子源 にお け る 力 ソ ー ド 電極 と ゲー ト 電極 と の 間 の電界 （横軸） と 、 力 ソ ー ド 電極か ら ア ノ ー ド 電 極へ流れ る 電流の 密度 （縦軸） と の 関係 を示す グ ラ フ で あ る 。

ダイ ォー ド ア ク シ ョ ンがお き る 状況は、 以下 の様 に な る 。

本来で あ れば、 ゲー ト 電圧 V g と 力 ソ ー ド 電圧 V k の 組に対 し て 図 6 A の表の ド ライ ブ電圧が印加 さ れる 場合、 表右下の 4 0 V 印加 （ V g = + 2 0 V 、 V k = - 2 0 V ) 以外の 状態で は電子が一定値以下 （ し き い値電流以 下） にな ら な ければな ら な い 。 図 6 B を参照すれば、 V g = + 2 0 V , V k = — 2 0 V以外の状況、 例 え ば V g = + 2 0 V , V k = 0 V にお いて は、 ェ ミ ッ タ 表面 の電 界が 2 V / m ( 2 X 1 0 ⁶ V / m ) 以上 と な る 領域は、 存在 し な い はずで あ る 。

図 Ί は、 従来の電子放出素子 と等電位線を示す断面図 で あ り 、 図 7 で使用 さ れる 符号は、 既述の 図 4 と 同様で あ る 。 こ こ で、 図 7 に示さ れる よ う に、 実際 に はェ ミ ツ タ ホール 1 1 0 の側壁周辺 の電界は 2 X I 0 ⁶ V / m未満 にな つ て い る が、 中央部分では 2 X I 0 e v Z m以上の 高 電界領域が形成さ れて い る 。 等電位線に よ り 示 さ れる よ う に 、 こ の部分か ら は電子が放出 さ れ続 け、 ダイ オー ド ァ ク シ ョ ンが発生す る 。 こ の領域を ダイ ォ一 ド ア ク シ ョ ン領域 と 名 づける

ダィ オー ド ァ ク ン ヨ ン は、 特 に 、 (ア ノ ー ド 電極 1 0 7 - ゲー ト 電極 1 0 6 間 の電界） ≥ (ゲー ト 電極 1 0 6 - カ ソ ー ド 電極 1 0 3 間 の電界） と い う 条件、 すなわ ち 、 ( V a - V g ) / d a ^ ( V g - V k ) / d k の条件で発 生 し 易 い 。 こ こ で 、 ァ ノ ー ド 電極 1 0 7 の電位 V a 、 ゲ ー ト 電極 1 0 6 の電位 V g 、 カ ソ ー ド 電極 1 0 3 の電位 V k 、 ア ノ ー ド電極 1 0 7 一 ゲー ト 電極 1 0 6 間 の距離 d a 、 及び、 ゲ一 ト 電極 1 0 6 — 力 ソ ー ド 電極 1 0 3 ( あ る い は C N T ペー ス 卜 表面） 間 の距離 d k であ る 。 ま た 、 C N T型電子源 にお い て、 電子放出 の安定化 の 際、 ド ラ イ ブ電圧 (ゲ一 ト 電極 一 力 ソ 一 ド 電極間 の電 圧） の増加 を抑制する こ と が望まれて い る 。

図 8 は、 ェ ミ ツ タ カ、 ら 放出 さ れる 電流量 （縦軸） と ゲ ー ト 電極 一 力 ソ ー ド電極間 の電圧 V g k ( ド ライ ブ電 圧） （横軸） と の 関係 を示すグ ラ フ で あ る 。 曲線 A は、 図 4 及び図 5 の よ う な抵抗層 を用 い な い場合 を示 し 、 曲 線 B は、 抵抗層 を用 い る 場合 を示 して い る 。 ま た 、 電流 I 1 は、 図 6 A にお ける ピー ク 輝度電流 に相当 し 、 1 2 は、 し き い値電流 に相 当す る 。

図 8 に示 さ 4し る よ う に 、 図 4 及び図 5 に示さ れ る よ う に抵抗が付加 さ れる 場合 (曲線 Β ) の ド ラ イ ブ電圧 （ V 2 2 - V 2 1 ) は、 抵抗が付加 さ れな い 場合 (曲線 A ) の ド ラ イ ブ電圧 （ V 1 2 - V 1 1 ) と 比較 して 、 数倍以 上 に高 く な つ て い る 。 図 4 ま た は図 5 に示 さ れる 電子放 出装置 に お い て は、 抵抗が C Ν Τ ぺ—ス ト 1 0 9 に直列 に接続 さ れて い る 。 即ち 、 等価回路的 に は、 各カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ一ブ 1 0 8 毎に 、 力一ポ ンナ ノ チ ュ ー ブ 1 0 8 一 抵抗層 の抵抗 一 力 ソ一 ド 電極 1 0 3 と 直列 に接続 さ れ て い る 。 こ の ため 、 各ェ ミ ッ タ ホ一ル 1 1 0 内 の C N T ペース ト 1 0 9 の表面電位が一様 に変化 し 、 印加電圧 V g k が増加 さ れる と そ の分だけ電子放出が促進 さ れ る が そ の電子放出 に相 当 する 電流が直列抵抗 に流れて電圧降 下 （正 の電位方向 に シ フ ト ） が促進さ れ る 。 こ の結果、 図 8 に示 さ れ る よ う に 、 抵抗が付加 さ れて い る 場合 に は 大き な ド ラ ィ ブ振幅が必要 と な る 。

上 し 明 と 関連 し て、 冷陰極電界電子放出 素子及び冷 陰極電界電子放出型 装置が、 特開 2 0 0 0 - 1 5 6 1 4 7 号公報 に開 示 さ れて い る o の従来例 の冷陰極電 界電子放出素子は、 支持 表面 に、 電子放出層、 絶縁層 ゲー ト 電極層 が こ の順 に積層 さ れ、 ゲー ト 電極層 と 絶縁 層 と を貫通す る 開 口 部が設 け ら れ、 開 口 部の 底面 に露出 し た電子放出層か ら 電子が放出 さ れ る 。 開 口 部の 開 口 面 積は、 開 口 上端部側か ら 開 口 底面側 に 向か っ て連続的 に 又 は不連続的 に減少 し て い る 。

ま た、 電子放出装置及びそ の駆動方法が、 特開 2 0 0 2 — 6 3 8 6 2 号公報に 開示 さ れてい る 。 こ の従来例 の 電子放出装置は、 基板 と 、 開 口部 を有 し 、 基板上に配置 さ れたゲー ト 電極 と 、 開 口 部内の基板上に 力 ソ ー ド 材料 で形成 さ れた薄膜の ェ ミ ッ タ と 、 ェ ミ ッ タ か ら 所定の 間 隔 を あ けて配設 さ れ、 所定の電位が印加 さ れる ァ ノ ー ド 電極 と を備 えて い る 。 ェ ミ ッ タ か ら 放出 さ れる 電子がァ ノ 一 ド 電極 に到達す る 際の広が り 範囲 が所定の限界値以 内 にな る よ う にゲー ト 電位が印加 さ れ る 。 ゲー ト . エ ミ ッ タ 間電界が、 ア ノ ー ド 電極 と ゲー ト 電極間 に形成 さ れ る ゲ一 卜 · ア ノ ー ド 間電界よ り も 小 さ い値 に設定 さ れて い る 。 発明の開示

従っ て 、 本発明 の 目 的 は、 ダイ オー ド ア ク シ ョ ン を解 消する こ と が出来 る 冷陰極構造、 電子放出装置及び電子 放出型表示装置 を提供す る こ と で あ る 。

また 、 本発明 の他 の 目 的 は、 低 ド ラ イ ブ電圧 （ V g の 振幅 と V k の振幅 を低 く 抑制す る） を実現で き る 冷陰極 構造、 電子放出装置及び電子放出型表示装置 を提供する こ と で あ る 。

本発 明 の更に他の 目 的は、 電子放出 を安定化する こ と が可能な冷陰極構造、 電子放出装置及び電子放出型表示 装置を提供す る こ と で あ る 。

本発明 の観点では、 冷陰極構造は、 絶縁基板 と 、 絶縁 基板上 に設 け ら れた導電性力 ソ ー ド 電極 と 、 力 ソ ー ド電 極上 に設け ら れたゲー ト 絶縁膜 と 、 ゲー ト 絶縁膜上 に設 け ら れたゲー ト 電極 と 、 ゲー ト 電極 と ゲー ト 絶縁膜を貫 通す る よ う に 形成 さ れたェ ミ ッ タ ホール と 、 エ ミ ッ 夕 ホ 一ルの底部 形成 さ れ、 分布抵抗成分 を有す る 電子放出 部 と を具備す る 。 電子放出部は、 その表面 に分散 さ れ、 電子 を放出す る 突起 を有 してい る 。 前記ェ ミ ッ タ ホール の前記底部の 中央部 にお け る 前記電子放出部の電位は、 前記エ ミ ッ 夕 ホールの前記底部の周辺部 にお け る 前記電 子放出部の電位よ り 高 い。 こ こ で 、 前記ェ ミ ッ タ ホール の前記底部の 中央部 に お け る 電子放出部 の突起は、 第 1 抵抗値 を持つ よ う に分布抵抗成分 を介 し てカ ソ ー ド 電極 に接続さ れ、 前記エ ミ ッ 夕 ホールの前記底部の周辺部 に お け る 電子放 出部 の突起は、 第 2 抵抗値 を持つ よ う に分 布抵抗成分を 介 し て力 ソ ー ド電極 に接続 さ れ、 第 1 抵抗 値は、 第 2 抵抗値 よ り 大き い 。 こ の結果、 動作時に は、 電子放出部の 中央部の突起は、 周辺部の突起よ り 高 い電 位 に あ る 。

こ こ で 、 電子放出部 は、 第 1 分布抵抗成分 を有す る 下 側抵抗層 と 、 下側抵抗層 の上 に形成 さ れ、 第 2 分布抵抗 成分 を有する 抵抗層 と を具備 し て も よ い 。 抵抗層 は、 そ の表面 に突起 を有 し て い る 。 下側抵抗層 の シー ト 抵抗は、 1 0 Μ Ω以上で 5 0 0 Μ Ω以下で あ る こ と が望 ま し く 、 抵 抗層 の シー ト 抵抗 は、 1 0 Μ Ω以上 5 0 0 Μ Ω以下であ る こ と が望 ま し い。 第 1 分布抵抗成分の値 と第 2 分布抵抗 成分の値 はほ ぼ等 し レ ¾ こ と が望 ま し い 。

ェ ミ ッ タ ホールは、 ゲー ト 電極 と ゲ一 ト 絶縁膜に加え て、 力 ソ ー ド 電極 を貫通 し て い て も よ い 。 こ の 場合、 電 子放出部は、 絶縁基板上に形成 さ れ、 エ ミ ッ 夕 ホールの 底部の端部 にお いてカ ソ ー ド電極 と電気的 に接続さ れて い る 。 こ う して、 電子放出部の 中央部 の突起 は、 電子放 出部の周辺部の突起よ り 大き い抵抗値 を も っ てカ ソ ー ド 電極 に接続 さ れル こ と にな る 。

ま た 、 電子放出部は、 力 ソ ー ド 電極上 に形成さ れて い て も よ い 。 こ の場合、 絶縁基板は、 ェ ミ ッ タ ホール に対 応する 部位 に第 1 窪み を有 し 、 力 ソ ー ド 電極は、 絶縁基 板の表面 に 沿っ て、 第 2 窪み を持つ よ う に形成さ れ、 電 子放出部 は、 力 ソ ー ド 電極の第 2 窪み に形成 さ れて も よ い 。 こ の と き、 電子放出部は、 分布抵抗成分 を有する 抵 抗層 と を具備 し 、 抵抗層 は、 そ の表面 に突起 を有 し て い る 。 抵抗層 の シー ト 抵抗は、 1 0 Μ Ω以上 5 0 0 Μ Ω以下 で あ る こ と が望 ま し い 。

エ ミ ッ 夕 ホールは、 ゲー ト 電極 と ゲー ト 絶縁膜に加 え て 、 力 ソ ー ド電極 を貫通 し て い て も よ い 。 電子放出部は、 絶縁基板上 に形成 さ れ、 ェ ミ ッ タ ホールの 底部の端部 に お いて力 ソ ー ド 電極 と 電気的 に接続 さ れて い る 。

上記の冷陰極構造 に お いて、 抵抗層 は、 ほ ぼ一様な厚 さ を有 し て いて も よ く 、 場合 に よ っ て は、 抵抗層 の膜厚 は、 エ ミ ッ タ ホールの 中央部で薄 く 周辺部で厚い こ と が 好 ま し く 、 他の場合 に は、 抵抗層 の膜厚は、 ェ ミ ッ タ ホ —ルの 中央部で厚 く 周辺部で薄 く と も よ い 。 ま た、 下側 抵抗層 の膜厚は、 ェ ミ ッ タ ホールの 中央部で厚 く 周辺部 で薄 く と も よ い。

ま た、 突起は、 カ ーボ ンナ ノ チ ュ ー ブ、 力 一 ボ ンナ ノ フ ァ イ バー及びカ ー ボ ンナ ノ ホー ン の 少な く と も 一種類 を含んでい る こ と が望ま し い

ま た 本発明 の他の観点では、 冷陰極構造は、 絶縁基 板 と 、 絶縁基板上 に設 け ら れた導電性カ ソ ー ド電極 と 、 カ ソ ー ドヽ電極上に設け ら れたゲ一 ト 絶縁膜 と 、 ゲー ト 絶 縁膜上 に設 け ら れたゲー 卜 電極 と 、 ゲー ト 電極 と ゲ一 ト 絶縁膜 を貫通する よ う に形成 さ れた ェ ミ ッ タ ホール と 、 ェ ミ ツ 夕 ホールの 底部 に形成さ れた電子放出部 と を具備 す る 。 子放 出部は その表面 に分散 さ れ、 電子 を放出 す る 突 を有 し 、 ェ ミ ッ 夕 ホ一ルの 中央部で の突起の電 位 は、 ェ ミ ッ タ ホールの周辺部で の突起 の電位よ り も 高 い 。 こ で、 突起は、 カ ー ボ ンナ ノ チ ュ ー ブ、 カ ーボ ン ナ ノ フ ァ ィ バ一及び力一ボ ンナ ノ ホー ン の少な く と も一 種類 を んで い る こ と が望 ま し い

ま た 本発明の他の観点では、 電子放出装置は、 上口し の冷陰 構造 と 、 ゲ一 ト 電極及び電子放出部 に対向 し て 離間 し て設 け ら れた ァ ノ ー ド と 、 ァ ノ ー ド 電極 に ァ ノ ー ド 圧 を 印加する 源 と 、 ケ ー 卜 電極にゲ一 ト 電圧を 印加す る 源 と を具備 し て い る 。 カ ソ一 ド 電 極 に力 ソ ー ド 電圧 を 印加す る第 3 電源 を更 に具備 し て い て も よ い。 こ の場合、 ( V a 一 V g ) Z d a ≥ ( V g - V k ) Z d k の条件 にお いて 、 電放出部の 中央部カゝ ら の電 子放出が電放出部の周辺部か ら の電子放出 よ り も 少な い。

し V a はァ ノ ー ド電極の電位、 V g はゲー ト の電位 V k はカ ソ ー ド電極の電位、 d a は ァ ノ ー ド 電 極の ゲ ト 電極側の表面 と ゲ一 ト 電極の ァ ノ 一 ド電極側 の表面 と の距離、 及び d k ゲ一 ト 電極のゲ一 卜 絶 ' 膜側 の表面 と 電子源膜のゲー ト 電 の表面 と の距離で あ る ま た、 ( V a 一 V g ) ノ d a < ( V g - V k ) Z d k の 条件にお いて 、 電子放出部か ら 放出 さ れた電子が、 ゲー ト 電極の高 さ にお ける 電子放出部の 中央部付近に対応す る 位置 に集束さ れる 。

また、 本発明 の他の観点では、 電子放出型表示装置は 上記の電子放出装置 と 、 水平同期信号 と 、 垂直同期信号 と 、 デ— タ ク ϋ ッ ク と 、 デー タ 信号 と に基づいて、 X駆 動信号及び Y駆動信号 を 出 力す る 制御回路部 と 、 X駆動 信号に基づい て、 電子放出装置のカ ソ ー ド電極 を制御す る X ド ラ ィ バ部 と 、 Υ 駆動信号 に基づい て、 電子放出装 置のゲー 卜 電極を制御する Y ド ラ イ バ部 と を具備する 。 図面の簡単な説明

図 1 は、 第 1 従来例 の C N T — F E D の力 ソ ー ドパネ ルの構成 を示す図で あ り 、

図 2 は、 第 1 従来例 の C N T — F E D の 力 ソ ー ドパネ ル にお け る エ ミ ッ 夕 ホール周辺部 の構造 を示す断面図で あ り

3 は、 第 1 従来例 の C N T — F E D にお レ て、 カ ソ 一 ド パ ネルか ら ァ ノ ー ド 電極へ電子が放出 さ れた結果 を 示す グ ラ フ で あ り 、

4 は、 第 2 従来例 の電子放出源 を示す断面図であ り 5 は、 第 3 従来例 の電子放出素子 を示す断面図で あ

Ό 、

6 A は、 C N T 型 F E D にお け る ゲー ト 電圧 とカ ソ ド、 電圧の 印加の一例 を示す表で あ り 、

6 B は、 C N T 型電子源にお け る カ ゾ ー ド 電極ー ゲ ー ト 電極間電界 と 、 力 ソ ー ド電極 一 ア ノ ー ド 電極間電流 密度 と の 関係 の一例 を示す グ ラ フ で あ り 、

図 7 は、 従来の電子放出素子 と等電位線 を示す図で あ り 、

図 8 は、 ェ ミ ッ タ か ら 放出 さ れる 電流量 と ゲー ト 電極 一 力 ソ ー ド 電極間電圧 と の 関係 を示すグ ラ フ であ り 、 図 9 A は、 本発明 の第 1 実施例 に よ る 電子放出装置の 構造 を示す断面図であ り 、 図 9 B は、 図 9 A に示さ れる 第 1 実施例 に よ る 電子放出装置の等価回路 を示す図で あ り 、

図 1 O A か ら 1 0 E は、 本発明 の第 1 実施例 に よ る 電 子放出装置の製造方法 を示す断面図であ り 、

図 1 1 は、 本発 明 の電子放出装置が適用 さ れる電子放 出表示装置の構成 を示すブ ロ ッ ク 図で あ り 、

図 1 2 A は、 本発明 の第 2 実施例 に よ る 電子放出装置 の構造 を示す断面 図で あ り 、 図 1 2 B は、 図 1 2 A に示 さ れる 第 2 実施例 に よ る 電子放出装置の等価回路を示す 図で あ り 、

図 1 3 は、 ェ ミ ッ タ ホールの 中心軸の片側 につ い て、 電子源膜上の電位分布 を示す図で あ り 、

図 1 4 は、 電子放出 装置 にお け る 電子源膜か ら の電子 放出特性 を示すグ ラ フ であ り 、

図 1 5 は、 電子放出装置 にお け る 所定の条件で の電子 源膜上 の電位分布 を示す図で あ り 、

図 1 6 は、 電子放出装置 にお け る 所定の 条件での電子 源膜上 の電位分布 を示す図で あ り 、

図 1 7 A は、 本発明 の第 3 実施例 に よ る 電子放出装置 の構造 を示す断面 図で あ り 、 図 1 7 B は、 図 1 7 A に示 さ れる 第 3 実施例 によ る 電子放出装置 の等価回路 を示す 図で あ り 、

図 1 8 A は、 本発明 の第 4 実施例 に よ る電子放出装置 の構造を示す断面 図で あ り 、 図 1 8 B は、 図 1 8 A に示 さ れる 第 4 実施例 に よ る 電子放出装置 の等価回路 を示す 図で あ り 、

図 1 9 A は、 本発明 の第 5 実施例 に よ る電子放出装置 の構造 を示す断面 図で あ り 、 図 1 9 B は、 図 1 9 A に示 さ れる 第 5 実施例 によ る 電子放出装置 の等価回路 を示す 図であ る 。 発明 を実施する ため の最良の形態 以下 に 、 本発明 の冷陰極構造、 電子放出装置及び電子 放出型表示装置 を添付図面を参照 し て詳細 に説明す る 。 以下の説明 に お い て、 力 一ボ ンナ ノ チ ュ ー ブ （ C a r b o n N a n o T u b e : C N T ) を用 い た冷陰極構 造 を含む電子放出装置が適用 さ れた電子放出型表示装置 と し て の F E D ( F i e l d E m i s s i o n D i s p 1 a y ) を例 と し て説明する 。 し か し 、 通常の F E D や他の用途 に お いて も 、 本願発明 は適用 可能であ る 。 なお、 以下の説明 にお い て同一又 は相 当部分に は同一の 符号を付 して説明する 。

(第 1 実施例）

以下 に、 本発明 の第 1 実施例 に よ る 冷陰極構造 を有す る 電子放出装置が適用 さ れた C N T — F E D (電子放出 型表示装置） を 説明す る 。 図 9 A は、 本発明 の第 1 実施例 に よ る 電子放出装置の 構成を示す断面図で あ る 。 電子放出装置は、 絶縁基板 1 、 下側抵抗層 2 、 力 ソ ー ド電極 3 、 電子源膜 9 、 ゲー ト 絶 縁膜 5 、 ゲー ト 電極 6 、 ア ノ ー ド 電極 7 を備え る 。 電子 放出部は、 下側抵抗層 2 と 電子源膜 9 と を有 し 、 電子源 膜 9 は分布抵抗成分 を有する抵抗層 と し て のペース ト 4 と 力 一ボ ンナ ノ チ ュ ー ブ 8 と を含んで い る 。 第 1 電源 1 6 、 第 2 電源 1 7 、 第 3 電源 1 8 が、 ア ノ ー ド 電極 7 、 ゲー ト 電極 6 、 力 ソ ー ド電極 3 にそれぞれ接続さ れて い る 。 第 1 電源 1 6 は、 ア ノ ー ド 電極 7 に ア ノ ー ド電圧 V a を 印力 Π し 、 第 2 電源 1 7 は、 ゲー ト 電極 6 にゲー ト 電 圧 V g を 印加 し 、 第 3 電源 1 8 は、 力 ソ ー ド 電極 3 に力 ソ ー ド電圧 V k を 印加する 。 各電源 は、 制御部 1 5 に よ り 制御 さ れる 。

絶縁基板 1 は、 ガ ラ ス基板の よ う な絶縁材料製の基板、 あ る い は表面 に絶縁性膜が形成 さ れた基板で あ る 。 こ の 例で は、 絶縁基板 1 と し て 1 m m の厚みの ガ ラ ス 板が用 い ら れる 。

電子放出部 の下側抵抗層 2 は、 絶縁基板 1 上の電子が 放出 さ れ る べ き位置 に 、 所定の形状で形成 さ れて い る 。 こ の例で は、 下側抵抗層 2 は、 直径 6 0 m、 厚み 1 m の 円盤状 に ア モル フ ァ ス シ リ コ ン を堆積す る こ と に よ り 形成さ れ る 。 下側抵抗層 2 は、 分布抵抗成分 を有す る 抵 抗層 と し て働 く 。 ま た 、 下側抵抗層 2 は、 その周辺 にお い て力 ソ ー ド 電極 3 と 電気的 に接続 さ れて い る 。 下側抵 抗層 2 は、 印加 さ れた 力 ソ ー ド電圧 V k (但 し 、 自 身で の電圧降下分 を 除 く ） を電子源膜 9 に 印加する 。 カ ソ ー ド 電圧 V k の表面上 の一部 に は電子源膜 9 が配設 さ れて い る 。 第 1 力 ソ ー ド 電極 2 の シー ト 抵抗は 2 0 0 Μ Ωで あ る 。 シー ト 抵抗の範囲 は、 1 0 〜 5 0 0 M Ωが好ま し い 。 抵抗が小 さ 過ぎる と 、 通常の導電性力 ソ ー ド 電極 と 同様 に な っ て し ま い 、 抵抗が大き過ぎる 場合 に は、 ド ラ イ ブ 電圧が高 く な り 、 最悪の場合電流が流れな く なる 。

力 ソ ー ド 電極 3 は、 絶縁基板 1 上で、 下側抵抗層 2 の 周辺 に 、 下側抵抗層 2 と電気的に接続す る よ う に配設さ れて い る 。 こ の例で は、 力 ソ ー ド 電極 3 は、 厚み 2 m 、 シー ト 抵抗 5 Ωの 銀ペース ト 配線で あ る 。 た だ し 、 カ ソ ー ド 電極 3 は、 下側抵抗層 2 の端面 と 直接接 し ていて も 良 く 、 下側抵抗層 2 の端部を覆 う よ う に配設 さ れて い て も 良 いが、 下側抵抗層 2 の、 電子源膜 9 を配設する 領域 に は、 配設 さ れな い 。 そ の際、 第 1 力 ソ ー ド 電極 2 の周 囲 全体 を 囲む よ う に配設 さ れて い る こ と が望 ま し い。 こ れ は、 下側抵抗層 2 上の電子源膜 9 に均等 に電圧 を 印加す る ため であ る 。 力 ソ ー ド電極 3 は、 従来の電子放出装置 にお け る 力 ソ ー ド 電極 に相 当 する 。 力 ソ ー ド電極 3 は、 下側抵抗層 2 、 抵抗層 と し て のペース ト 4 及び力 一 ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ 8 に 力 ソ ー ド 電圧 V k を 印力 Qする 。 · ゲー ト絶縁膜 5 は、 力 ソ ー ド 電極 3 上 に、 力 ソ ー ド 電 極 3 を 覆 う よ う に配設さ れて い る 。 こ の例では、 ゲー ト 絶縁膜 5 は、 厚み 1 0 m のガ ラ ス の膜であ る 。 ゲー ト 絶 縁膜 5 は、 下側抵抗層 2 の 、 電子源膜 9 が配設 さ れて い な い部分を覆 っ て も 良 い。 ゲー ト 絶縁膜 5 は、 力 ソ ー ド 電極 3 とゲ一 ト 電極 6 と の 間 を絶縁す る 。

ゲー ト 電極 6 は、 ゲー ト 絶縁膜 5 上 に 、 ゲー ト 絶縁膜 5 の全部又は一部 を覆 う よ う に配設 さ れて い る 。 こ の例 では、 厚み l z m、 シー ト 抵抗 1 0 Ωの銀ペース ト 電極で あ る 。 ゲー ト 電極 6 は、 ェ ミ ッ タ ホール 1 0 の 開 口 部 の 縁に達 し て い る こ と が望ま し い 。 ゲー ト 電極 6 は、 ゲ一 ト 電圧 V g が印加 さ れる 。

ェ ミ ッ タ ホール 1 0 は、 力 ソ ー ド 電極 3 、 ゲー ト 絶縁 膜 5 及びゲー ト 電極 6 を貫通 し て、 下側抵抗層 2 に達す る よ う に形成 さ れてい る 。 こ の例で は、 下側抵抗層 2 'を 覆 う よ う に ス ク リ ー ン 印刷で堆積 さ れた力 ソ ー ド電極 3 、 ゲー ト 絶縁膜 5 及びゲー ト 電極 6 にサ ン ド ブ ラ ス ト 工法 を適用す る こ と に よ り 、 円筒形 の穴 と し て形成 さ れる 。 穴の直径は、 4 0 mで あ る 。

電子源膜 9 は、 ペース ト 4 と 、 電子放出突起 と し て の 力 一ボ ンナ ノ チュ ー ブ 8 と を含んで い る 。 電子源膜 9 は、 ェ ミ ッ タ ホ一 ル 1 0 の底部、 即 ち 下側抵抗層 2 の全表面、 又は底部の周辺部 を除 く 中央部分 に堆積さ れ る 。 こ の例 では、 電子源膜 9 は、 4 0 m直径の ェ ミ ッ タ ホール 1 0 の底部 に厚み 1 m に堆積 さ れ る 。 電子源膜 9 は、 ゲー ト 電圧 V g 、 力 ソ ー ド電圧 V k 、 ア ノ ー ド 電圧 V a に基づ いて、 電子 を 放出する 。

電子源膜 9 は、 カ ーボ ンナ ノ チ ュ ー ブ 8 がペース ト 4 中 に電子源膜 9 の表面 に垂直な方向 に配向 し て分散さ れ た高抵抗膜で あ る 。 カ ーボ ンナ ノ チュ ー ブ 8 及びそ の不 純物 は低抵抗物質で あ る の で、 高 い シー ト 抵抗の電子源 膜 9 を得る た め に 、 カ ーボ ンナ ノ チ ュ ー ブ 8 は精製 さ れ、 かつ そ の長 さ が短 く さ れて い る 。 カ ー ボ ンナ ノ チュ ー ブ を短 く する に 、 化学的エ ッ チ ン グ、 燃焼、 機械的す り つ ぶ しな ど の方法が組み合わ さ れる 。 こ の例で は、 カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ 8 は長 さ が 0 . 5 m以下 に短縮さ れ、 平 均存在密度が 1 本 /平方 / x m に な る よ う に調整 さ れて い る ペース ト 4 は、 カ ーボ ンナ ノ チ ュ ー ブ 8 を含み、 それ ら を保持す る 。 電子源膜 9 は、 下側抵抗層 2 の よ う に抵抗 層 と し て働 く 。 電子源膜 9 は、 力 ソ ー ド電圧 V k が印カロ さ れ、 カ ー ボ ンナ ノ チ ュ ー ブ 8 に力 ソ ー ド電圧 V k (た だ し、 自 身で の電圧降下分を 除 く ） を 印加す る 。 こ の例 で は、 電子源膜 9 は、 シー ト 抵抗が 2 0 0 M Ωであ る 。 シ ー ト抵抗 の範 囲は、 1 0 〜 5 0 0 M Ωが好 ま し い 。 抵抗が 小 さ過ぎる と 、 通常の導電性カ ゾ ー ド 電極 と 同様に な つ て し ま い 、 抵抗が大き過ぎる 場合 に は、 ド ラ イ ブ電圧が 高 く な り 、 最悪の場合電流が流れな く な る 。 ま た、 下側 抵抗層 2 と 同程度の シー ト 抵抗で あ る こ と が好ま し い 。 両者を共 に有効 に利用 する た め で あ る 。

なお 、 本発 明 は、 力 一ボ ンナ ノ チ ュ ー ブ 8 に限定 さ れ る も の で はな い。 例え ば、 カ ー ボ ン ナ ノ フ ァ イ ノ ーゃ 力 一ボ ンナ ノ ホ ー ン の よ う な力 一 ボ ン の ナ ノ 構造 を有す る 材料を用 い て も 同様 に実施可能で あ る 。 ま た 、 針状又 は 円 錐状あ る い は角 錐状の形状を有 し 、 他の種類の導電性 材料、 例 え ば、 ス ピ ン ト （ S p i n d t ) 型ェ ミ ッ タ に 用 い ら れ る 材料で形成 さ れた物質で あ っ て も 良 い。

また 、 上記力 一ボ ンナ ノ チ ュ ー ブ 8 の よ う に先端が尖 鋭化 し た構造 を有する 他の材料 を用 い る こ と も 可能で あ る 。 例 え ば、 炭化物、 例え ば炭素、 炭化珪素、 酸化物、 例 えば酸化亜鉛、 及び金属例 え ば銀及びス ズの針状結晶 ゃ ゥ イ ス 力 一 を用 い る こ と が出来 る 。 更 に、 髭結晶 の代 表的な 生成機構で あ る V L S ( V a p o r L i q u i d S o 1 i d ) 機構 によ り 生成 さ れた シ リ コ ンの ナ ノ ワイ ヤ を利用 す る こ と も 出来 る 。 それ ら は、 先端の直径 が 0 . 5 m以下で あ る こ と が好 ま し い。 よ り 好ま し く は 0 . 1 mで あ る 。 先端の直径が小 さ い ほ ど、 電子が放出 し易 く な る か ら で あ る 。

ま た 、 本発明 の電子源膜 9 で は、 ペース ト 4 部分 の抵 抗が高 い。 そ の た め 、 前述の先端が尖鋭化 し た構造 を有 する 他 の材料 と し て、 抵抗が高 い 材料 を用 い て も 、 ぺ一 ス ト 4 部分か ら 電子が放出 さ れる こ と が無い。

ア ノ ー ド 電極 7 は、 ゲー ト 電極 6 か ら ゲー ト 絶縁膜 5 と反対側の方向 に離れて設 け ら れ る 。 ア ノ ー ド電極 7 は、 力 ソ ー ド 側か ら 放出 さ れた電子を 受 け取る 。 こ の例で は、 ア ノ ー ド 電極 7 は、 ゲー ト 電極 6 か ら 上方 2 m m離れて 配設 さ れて い る 。

第 1 実施例で は、 制御部 1 5 の 制御 に よ り 、 ア ノ ー ド 電極 7 に は第 1 電源 1 6 か ら V a = 6 k V の ア ノ ー ド 電 圧が、 ゲー ト 電極 6 に は第 2 電源 1 7 か ら 矩形パルス 電 圧が印加 さ れて い る 。 矩形パルス 電圧は、 低 レベル と し て V g = 0 V を有 し 、 高 レベル と し て 1 5 〜 2 0 V を有 する 。 第 2 力 ソ ー ド 電極 3 に は第 3 電源 1 8 か ら 矩形パ ルス 電圧が印加 さ れ る 。 矩形パルス 電圧は、 低 レベル と し て V k = — 1 5 〜 一 2 0 V を高 レベル と し て 0 V を有 する 。

図 1 O A か ら 1 0 E を参照 し て 、 電子放出装置の製造 方法 に つ い て説明す る 。 図 図 1 0 A か ら 1 0 E は、 本発 明 の電子放出装置の製造方法 を説 明す る た め の断面図で あ る 。

図 1 O A に示 さ れ る よ う に、 絶縁基板 1 と し て、 ガ ラ ス 基板が提供 さ れる 。 図 1 0 B に示 さ れ る よ う に、 絶縁基 板 1 上 に 、 C V D 法に よ り ア モル フ ァ ス シ リ コ ン膜が成 膜さ れ る 。 成膜後 に、 フ ォ ト リ ソ グ ラ フ ィ ー方法に よ り 、 所望の位置 に所望の形状 を有する 下側抵抗層 2 が形成 さ れ る 。 次 に 、 図 1 0 C に示 さ れる よ う に、 絶縁基板 1 及 び下側抵抗層 2 の 一部 を覆 う よ う に、 力 ソ ー ド 電極 3 と し て銀ペース ト が、 所望の位置に所望の形状 にパ タ ー ン 印刷 さ れ る 。 同様 に、 ゲー ト 絶縁膜 5 と し てガ ラ ス べ一 ス ト 、 ゲー ト 電極 6 と し て銀ペース ト が、 それぞれ所望 の位置、 所望の形状にパ タ ー ン印刷 さ れる 。 そ の後、 各 膜毎、 又 は 3 種類 の膜一体で焼成又は乾燥処理が行われ、 3 つ の膜が形成さ れる 。 図 1 0 D と 1 0 C に示 さ れ る よ う に、 上記の よ う に作成 さ れた膜付き の基板 に所定 の マ ス ク 処理が行われ る 。 サ ン ド ブ ラ ス ト 工法に よ り 、 円筒 形 のエ ミ ッ 夕 ホー ル 1 0 が形成 さ れる 。 エ ミ ッ 夕 ホール 1 0 が形成 さ れた後、 マス ク は除去 さ れ る 。 次 に、 図 1 0 E に示 さ れる よ う に 、 ェ ミ ッ タ ホール 1 0 へ 、 力 一ポ ンナ ノ チ ュ ー ブ 8 を含有す る ペース ト 4 が堆積さ れ る 。 ペース ト 4 を所定 の温度で焼成又は乾燥する こ と に よ り ， 電子源膜 9 が形成 さ れる 。 そ の後、 ア ノ ー ド 電極 7 が配 設 さ れた後、 電子が放出 さ れ る 領域が真空 に さ れる 。 以 上 に よ り 、 電子放出素子が完成する 。

次に 、 本発明 の 電子放出型表示装置 につ いて説明す る （ 図 1 1 は、 本発明 の第 1 実施例 に よ る 電子放出表示装置 の構成 を示す ブ ロ ッ ク 図で あ る 。 電子放出型表示装置は， F E D ノ、°ネ ル 3 1 、 制御回路 3 2 、 電源回路 3 3 、 Y ド ラ イ バ 3 4 及び X ド ラ イ ノ 3 5 を備えて い る 。

F E D パ ネル 3 1 は、 図 9 A に示 さ れる 電子放出装置 がマ ト リ ッ ク ス 状 に形成 さ れた表示部で あ る 。 制御 回路 3 2 は、 水平同期信号、 垂直同期信号、 デー タ ク ロ ッ ク 及びデー タ 信号等 を入力 し 、 Y ド ラ イ ノ 3 4 及び X ド ラ イ ノ 3 5 へ Y駆動信号及び X駆動信号 を 出 力す る 。 Y ド ラ イ ノ 3 4 及び X ド ラ イ ゾ 3 5 は、 画像 を表示する よ う に 、 Y駆動信号及び X駆動信号に基づいて、 それぞれ F E D パネル 3 1 のゲー ト 電圧及び力 ソ ー ド 電圧 を駆動

( ア ノ ー ド 電圧は一定） す る 。 電源回路 3 3 は、 F E D パ ネル 3 1 、 制御回路 3 2 、 Y ド ラ イ ノ 3 4 及び X ド ラ ィ バ 3 5 を含む電子放出表示装置 の各部へ電力 を供給す る 。

ただ し 、 本発明 は、 図 1 1 の構成に制限 さ れる も ので はな く 、 前述の F E D パネル 3 1 を用 いて い れば、 他の 従来技術を用 いて、 電子放出表示装置を構成する こ と も 可能で あ る 。

次 に 、 本発明の第 1 実施例 に よ る 電子放出表示装置の 動作を 、 図 9 A と 9 B を参照 して説明す る 。

図 9 B は、 図 9 A に示 さ れる 下側抵抗層 2 、 力 ソ ー ド 電極 3 及び電子源膜 9 に対応する 等価回路 を示す図で あ る 。 等価回路は、 抵抗成分 4 ' 、 抵抗成分 2 ' 、 導体 3 ' 及び導体 8 ' を有す る 。 ただ し 、 抵抗成分 2 ' 、 抵抗成分 4 ' 、 導体 3 ' 及び導体 8 ' は、 図 9 A の第 1 力 ソ ー ド 電 極 2 、 ペー ス ト 4 、 第 2 力 ソ ー ド 電極 3 及びカ ーボ ンナ ノ チ ュ ー ブ 8 に対応する 。 図 9 B に示 さ れる 導体 8 ' の P I 、 P 2 、 P 3 、 P 2 ' P I ， は、 図 9 A の領域 P l 、 P l 、 P 2 、 P 3 、 P 2 ' P 1 ' にお い て電子源膜 9 の表面 に垂直 に配向 さ れた カ ー ボ ンナ ノ チ ュ ー ブ 8 を代表 し て示 して い る 。 図 9 B に示 さ れる よ う に 、 電子源膜 9 の抵抗成分 4 ' が、 導体 3 ' に 対 して直列 に接続さ れて い る 。 同様 に、 下側抵抗層 2 の 抵抗成分 2 ' が、 導体 3 ' に対 し て直列 に接続 さ れて い る 電子源膜 9 の抵抗層 4 の抵抗成分 4 ' 及び下側抵抗層 2 の 抵抗成分 2 ' が、 互い に並列 に接続さ れてい る 。 こ の た め 電子放出部 の 中央部の突起 （カ ー ボ ンナ ノ チュ ー ブ） か ら カ ソ ー ド 電極 3 ま での抵抗は、 電子放出部の周辺部の 突起か ら 力 ソ ー ド 電極 3 ま で の抵抗よ り 大き く な る 。

図 9 B にお い て、 力 ソ ー ド 電圧 V k 、 ゲー ト 電圧 V g 及びア ノ ー ド 電圧 V a の制御 に よ り 、 導体 8 ' の P 1 、 P 1 、 P 2 、 P 3 、 P 2 ' 、 P I ' か ら 電子が放出 さ れ る 。 そ の場合、 放出 さ れる 電子は第 2 力 ソ ー ド 電極 3 (導体 3 ' ) か ら 各抵抗成分 （ 2 ' 又は 4 ' ) を経 由 し て供給 さ れる 。 例 え ば、 P 3 力 ら 放出 さ れ る 電子は P 1 と P 2 と の 間 の抵抗成分 2 ' 又は抵抗成分 4 ' 、 及び p 2 と P 3 と の 間の抵抗成分 2 ' 又は抵抗成分 4 ' (又は、 P 1 ' と P 2 ' と の 間の抵抗成分 2 ' 又 は抵抗成分 4 ' 、 及び P 2 ' と P 3 ' と の 間 の抵抗成分 2 ' 又 は抵抗成分 4 ' ) を経 由 し て供給 さ れ る 。 そ の た め 、 各抵抗 にお い て電圧降下 (正の電位への シ フ ト ） が生 じて 、 Ρ 3 の位置での電位 が高 く な る 。 他 の 力 一ボ ンナ ノ チ ュ ー ブ 8 も 同様で あ る 。 その結果、 電子源膜 9 の 中央部分の電位は、 正方向 に シ フ ト す る の で 、 電子源膜 9 全体の電位分布は、 中央部が 高 く 、 周辺部が低い 山形 にな る 。 こ の よ う に、 ダイ ォ一 ド ア ク シ ョ ン が生 じやす い電子源膜 9 の 中央部分の電位 を正 の高 い電位にする こ と が出来る 。 こ う して 、 ゲー ト 電極 と電子源膜 9 の 中央部での電位差が小 さ く な る 。 従 つ て 、 図 7 を参照 し て説明 さ れた よ う に、 電子源膜 9 の 中央部分 に 印加 さ れる電界が高 く な る 現象 を 防止する こ と が可能 と な る 。 それに よ り 、 中央部分か ら の 電子放出 を抑制す る こ と が出来る

こ の と き 、 電子源膜 9 の 周辺部分はゲー ト 電極 6 で印 加 さ れる 電界 の影響 を強 く 受け る ので 、 ゲー ト 電極 6 に 正の 高 い電圧 を 印カ卩 し た場合に は多量の電子が放出 さ れ る 。 一方、 ゲー ト 電極 6 に低い電圧 も し く は負 の電圧が 印加 さ れた場合に は電子は放出 さ れな い 。

上記の説明 では第 2 力 ソ ー ド 電極 3 の電位がゼロ で あ る と さ れた が、 ゲー ト 電極 6 電位 をゼ ロ と して も よ レ 。 こ の 場合、 第 2 力 ソ ー ド 電極 3 の電位が高 い負電位に設 定 さ れた場合 に は、 電子源膜 9 の周辺部か ら 多量の電子 が放出 さ れる 。 第 2 カ ソ一 ド電極 3 の電位が正 の電位 に 設定 さ れた場合 に は電子は放出 さ れな い。

本発明 では電子源膜 9 の 周辺部すな わち ゲー ト 電極 6 の近傍で は、 ド ラ イ ブ電圧 に応 じ て電子の放出が行われ ま た は停止 さ れる 。 電子源膜 9 の 中央部は、 電子放出が 抑制 さ れた状態 を維持する こ と が出来 き る 。 こ う して、 ダイ ォ一 ド ア ク シ ョ ン を解消す る こ と が出来る 。

ま た、 カ ー ボ ンナ ノ チユ ーブ 8 がゲー ト 電極 6 と接触 する 場合な ど 、 電子が過大 に流れる 場合、 電流が流れる こ と に伴 い 、 電子源膜 9 の抵抗層 4 の抵抗成分又 は下側 抵抗層極 2 の抵抗成分に よ り 、 過大 に電流が流れて い る 電子源膜 9 又 は下側抵抗層 2 の部分の電圧が大幅 に降下 す る 、 即 ち 、 正の電位へシ フ ト する 。 そ の結果、 過大 に 電流が流れて い る 電子源膜 9 又は下側抵抗層 2 の部分 と ゲー ト 電極 6 と の 間 の電界が低下する 。 こ れ に よ り 、 電 子放出 を抑制する こ とが出来 る 。 すなわ ち 、 電子放出 を 安定化 さ せ る こ と が出来る 。

上記 の場合、 周辺部の領域 （ P l 、 P 2 、 P 2 ' 、 P

1 ' ) で は、 第 2 力 ソ ー ド 電極 3 か ら の抵抗成分が少な い 従 っ て 、 図 8 にお け る 曲線 B の よ う に、 大き な ド ラ イ ブ 電圧 を 印加す る 必要がな く 、 曲線 A の 2 倍程度の ド ラ イ ブ電圧 に抑制する こ と が可能 と な る 。 すなわ ち 、 低 ド ラ ィ ブ電圧で駆動す る こ と が出来 る 。

なお 、 図 1 1 に示 さ れる 、 本発明 の第 1 実施例 に よ る 電子放出型表示装置の動作は、 電子放出装置の動作が前 述の通 り で あ る他 は、 従来技術 と 同様で あ る のでそ の説 明 を省略す る 。

前述の電子放出装置を用 い た電子放出型表示装置 につ い て も 、 ダイ オー ド ア ク シ ョ ン を解消 し 、 電子放出 を安 定化 し 、 低 ド ラ イ ブ電圧で駆動す る こ と が出来 る 。 すな わ ち 、 本発明 は F E D で壁掛けテ レ ビ を製造す る 場合 に 有効な技術で あ る 。

(第 2 実施例）

次に 、 本発明 の第 2 実施例 に よ る 電子放出装置が適用 さ れる C N T — F E D につ い て説明す る 。

図 1 2 A は、 本発 明の第 2 実施例 に よ る 電子放出装置 の構成 を示す断面 図であ る 。 電子放出装置は、 絶縁基板

1 、 第 2 力 ソ ー ド 電極 3 、 ペース ト 4 と カ ーボ ンナ ノ チ ュ 一 ブ 8 と を含む電子源膜 9 、 ゲー ト 絶縁膜 5 、 ゲー ト 電極 6 、 ア ノ ー ド 電極 7 を備 えて い る 。 こ の例では、 電 子放出部は、 電子源膜 9 を有 し 、 電子源膜 9 は分布抵抗 成分 を有する 抵抗層 と し て のペース ト 4 と突起 と し て の 力 一ボ ンナ ノ チュ ー ブ 8 と を含んで い る 。 ア ノ ー ド 電極 7 に はア ノ ー ド電圧 V a を 印加す る 第 1 電源 1 6 、 ゲー ト 電極 6 に はゲー ト 電圧 V g を 印加する 第 2 電源 1 7 、 力 ソ 一 ド 電極 3 に は力 ソ ー ド 電圧 V k を 印カ卩す る 第 3 電 源 1 8 が、 それぞれ接続 さ れて い る 。 各電源は、 制御部 1 5 に よ り 制御 さ れる 。

第 2 実施例では、 第 1 力 ソ ー ド 電極 2 を用 い て い な い 点が第 1 実施例 と 異な る 。 そ の場合、 エ ミ ッ 夕 ホール 1 0 は、 力 ソ ー ド電極 3 、 ゲー ト 絶縁膜 5 及びゲー ト 電極 6 を貫通 し て絶縁基板 1 に達す る よ う に形成 さ れる 。

電子源膜 9 は、 ペース ト 4 と 力 一ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ 8 と を含み、 ェ ミ ッ タ ホール 1 0 の底部、 即ち 絶縁基板 1 の全表面 に 、 電子源膜 9 の外周部が第 2 カ ゾ ー ド 電極 3 と 接す る よ う に堆積さ れて い る 。 厚みは、 力 ソ ー ド 電極 3 と 同程度で あ る 。 た だ し 、 電子源膜 9 の外周部がカ ソ ー ド 電極 3 と 接 し て いれば、 厚みは前述 の場合 に制限 さ れな い 。

その他 の構成は、 実施例 1 と 同様で あ る ので、 そ の説 明 を省略す る 。

ま た、 本発明の第 2 実施例 に よ る 電子放出装置の製造 方法は、 図 1 0 B にお い て、 下側抵抗層 2 を形成す る プ 口 セス が無 く 、 図 1 0 D にお いてェ ミ ッ タ ホール 1 0 を 形成する プ ロ セス で、 エ ミ ッ 夕 ホール 1 0 が絶縁基板 1 ま で形成 さ れ る 以外は、 第 1 実施例 と 同様で あ る 。 従つ て、 その説明 を省略する 。

本発明 の第 2 実施例 に よ る 電子放出型表示装置は、 図 1 1 にお い て第 2 実施例 の電子放出装置 を F E D パネル 3 1 に用 い る 他は、 第 1 実施例 と 同様で あ る ので、 その 説明 を省略す る 。

次に、 本発明の第 2 実施例 に よ る 電子放出型表示装置 の動作 につ い て、 図 1 2 A と 1 2 B を参照 し て説明す る 。

図 1 2 B は、 図 1 2 A にお ける 力 ソ ー ド 電極 3 及び電 子源膜 9 に対応する 等価回路 を示す図で あ る 。 等価回路 は、 抵抗成分 2 ' 、 導体 3 ' 及び導体 8 ' を有す る 。 た だ し 、 抵抗成分 4 ' 、 導体 3 ' 及び導体 8 ' は、 図 1 2 A の ペース ト 4 、 力 ソ ー ド 電極 3 及びカ ーボ ンナ ノ チ ュ ー ブ 8 に対応す る 。

図 1 2 B の導体 8 ， の P l 、 P 2 、 P 3 、 P 2 ' 、 P 1 ， は、 図 1 2 A の各領域 （ P l 、 P 2 、 P 3 、 P 2 ' 、 P 1 ' ) にお い て垂直 に配向 し たカ ー ボ ンナ ノ チ ュ ー ブ 8 を代表 し て示 して い る 。 電子源膜 9 のペース ト 4 の抵抗 成分 4 ' が直列 に接続さ れて い る 。 図 1 2 B にお いて、 力 ソ ー ド 電圧 V k 、 ゲー ト 電圧 V g 及びア ノ ー ド 電圧 V a の 制御 を通 し て、 導体突起 8 ' の P l 、 P 2 、 P 3 、 P 2 ' 、 P 1 ' か ら 電子が放出 さ れる 。 こ の場合、 放出電子 は第 2 力 ソ ー ド 電極 3 か ら 各抵抗 を経 由 し て供給さ れる 。 P 3 か ら 放出 さ れる 電子は P 1 と P 2 と の 間 の抵抗成分 4 ' 、 及び、 P 2 と P 3 と の 間の抵抗成分 4 ' (又 は、 P 1 ' と P 2 ' と の 間 の抵抗成分 4 ' 、 及び、 P 2 ' と ？ 3 ' と の 間の抵抗成分 4 ' ) を経 由 し て供給さ れる 。 そ の た め 、 各抵抗 にお い て電圧降下 （正の電位への シフ ト ） が生 じ て 、 Ρ 3 の位置で の電位が高 く な る 。 他のカ ーボ ンナ ノ チ ュ ー ブ 8 も 同様で あ る 。 その結果、 電子源膜 9 の 中央部分の電位は、 正方向 に シフ ト する ので、 電子源 膜 9 全体 の電位は、 中央部が高 く 、 周辺部が低い 山形 に な る 。

図 1 3 は、 図 1 2 Α の ェ ミ ッ タ ホール 1 0 におけ る 中 心軸 の片側にお け る 電子源膜 9 上の電位分布 を示す 図で あ る 。 縦軸は、 電子源膜 9 上部表面か ら の距離、 横軸 は、 中心軸 と 垂直な方向 の 中心軸か ら の距離で あ る 。 た だ し 、 ゲ一 ト 開 口部、 g口ち ェ ミ ッ タ ホール 1 0 の 開 口 部の 半径 = 2 0 m , ゲー ト 絶縁膜の厚み （ゲー ト 電極 6 — 電子源 膜 9 間 の 距離 d k ) = 1 0 τη , ゲー ト 電極 6 — ア ノ ー ド 電極間 の 距離 d a = 2 m m、 ァ ノ 一 ド 電極 7 ( 図 1 2 A に 図示せず） に ア ノ ー ド 電圧 V a = 6 k V 、 ゲー ト 電極 6 にゲー ト 電圧 V g = 3 3 V 、 力 ソ ー ド電極 3 にカ ソ ー ド 電圧 V k = 0 V が印加 さ れ る 。 ま た 、 電子源膜 9 が 2 0 0 Μ Ωの シー ト 抵抗 を有す る 高抵抗膜と し て、 シ ミ ュ レ — シ ョ ンが行われた と き の電位分布 を示 し て い る 。

前述の よ う に、 第 2 実施例で は、 ダイ オー ド ァ ク シ ョ ンが生 じ ゃすい電子源膜 9 の 中央部分 の電位を正の 高 い 電位 にす る こ と が出来 る の で 、 電子源膜 9 の 中央部分か ら そ の周 囲 にか けて電位分布 の勾配が緩や か に なる 、 即 ち 、 電界が減少す る こ と が判 る 。 こ う して 、 電子源膜 9 の 中央部分 に 印加 さ れ る 電界が高 く 成 る現象 を 防止す る こ と が可能 と な る 。 こ う し て、 中央部分か ら の電子放出 を抑制する こ と が出来 る 。 すなわ ち 、 本発明 の第 2 実施 例では、 電子源膜 9 の 周辺部すなわち ゲー ト 電極 6 の近 傍では ド ラ イ ブ電圧 に応 じて電子が放出 ま た はその放出 が停止 さ れ る 。 電子源膜 9 の 中央部は、 電子放出が抑制 さ れた状態 を維持す る こ と が出来き、 ダイ オー ド ァ ク シ ョ ン を解消す る こ と が出来る 。

ま た 、 図 1 4 は、 図 1 2 に示さ れる 電子放出装置 に お け る電子源膜 9 か ら の電子放出特性を示す グ ラ フ で あ る 。 横軸は、 ゲー ト 電圧 （ゲー ト 電極 一 力 ソ ー ド 電極間 の電 圧） 、 縦軸は、 ア ノ ー ド 電流 （力 ソ ー ド 電極 — ア ノ ー ド 電極間 の電流） で あ る 。 半径 2 0 mのゲー ト 開 口 （エ ミ ッ タ ホール） の 中心 （ 図 1 2 A に お け る 領域 P 3 を代 表） か ら の電子放出 を示す電流 I 3 、 中心か ら 8 m ( 図 1 2 A に お け る 領域 P 2 及び P 2 ' を代表） か ら の電子放 出 を示す電流 1 2 、 中 心力 ら 2 0 m ( 図 1 2 A にお け る 領域 P 1 及び P 1 ' を代表、 電子源膜の端部） か ら の電子 放出 を示す電流 I 1 、 及び、 こ の ェ ミ ッ タ ホールか全体 か ら の電子放出特性 を示す電流 I T o t a 1 をそれぞれ 示 して い る 。 図 1 3 の状態は、 図 1 4 にお い て V g = 3 3 V の場合で あ る 。 V g = 3 3 V にお いて、 周辺部 （ I 1 及び I 2 ) よ り も 中央部 （ I 3 ) の電子放出が少な い 。 V g = 3 3 V の と き 、 ( V a - V g ) / d a = ( 6 0 0 0 - 3 3 ) / 2 0 0 0 < ( V g - V k ) / d k - ( 3 3 — 0 ) Z 1 0 で あ る 。 すなわ ち 、 （ V a — V g ) / d a < ( V g - V k ) / d k の条件に お いて 中央部分か ら の 電子放出が周辺部よ り も 少な い状況が作 り 出 さ れる 例で あ る

図 1 5 は 、 従来技術で あ る 図 2 に示 さ れ る 電子放 出装 置 にお け る ( V a - V g ) / d a < ( V g - V k ) / d k の条件での C N T ぺ― ス 卜 1 0 9 (電子源膜） 上 の電 位分 を示す図で あ る V a - V g ) / d a < ( V g 一 V k ) / d k の条件で は、 ゲ一 ト 電極 1 0 6 -第 1 力 ソ一 ド電極 1 0 3 間 の電界が、 ゲー ト 電極 1 0 6 - ァ ノ ― ド 0 7 間 の電界よ り も大き い ため 、 ェ ミ ツ 夕 ホ 一ル 1 1 0 の 内部及びゲ ~ ト 電極 1 0 6 近傍では、 そ の 中 心軸付近の等電位面がァ ノ ー ド 電極 1 0 7 側へ膨 ら む (上 に凸） 状態 と な る 。 そ のた め 、 そ の膨 ら んだ電 面 は、 C N T ペ ー ス 卜 1 0 9 か ら 放出 さ れる 電子 1 2 0 に 対 し て、 円 孔 レ ンズ と し て機能す る 。 すなわ ち 、 電子 1 2 0 は、 円孔 レ ンズに よ り 軌道 を 曲 げ ら れ、 本来到達す ベき ェミ ツ 夕 ホール 1 1 0 上方の ア ノ ー ド 電極 1 0 7 か ら ずれた場所の ァ ノ 一 ド 電極 1 0 7 へ到達する 可能性が め る

方、 図 1 6 は、 図 1 2 A に示 さ れ る 電子放出装置 に お け る 、 （ V a — V g ) / d a く ( V g - V k ) / cl k の条件で の電子源膜 9 上 の電位分布 を示す断面図で あ る ( V a — V g ) / d a < ( V g - V k ) / d k の条件 に お レ て も 、 エ ミ ッ 夕 ホ―ル 1 0 の 内部及びゲー ト 電極 6 の高 さ付近で、 下に 凸の電位分布 と な っ て い る 。 ゲー ト 6 の高 さ 付近で は 子 2 0 が集束 し て い る 。

以上の よ う に 、 第 2 実施例 の電子源膜 9 の高抵抗層 ( ぺ一ス ト 4 ) の効果に よ り 、 電子源膜 9 の表面の 中央 部分での電位 を 周辺部分で の電位よ り も 高 く 設定す る こ と が出来 る 。 そ の た め 、 中央部分の等電位面 の 間隔が広 が り 、 上 に 凸 ではな く 、 下に 凸 に電位分布 を作 り 出す こ と が可能 と な る 。 すな わち 、 ( V a - V g ) Z d a < ( V g - V k ) / d k の条件 にお いて も 、 ゲー ト 電極 6 の高 さ 近傍で等電位面が上 に 凸の 円孔 レ ンズ を形成 し な い ので、 電子 は発散す る こ と な く 、 ア ノ ー ド 電極 7 の所 定の位置へ到達す る こ とが可能 と な る 。

ま た、 図 1 4 に お い て、 中央部分か ら の電子放出が周 辺部 よ り も 少 な い状況 は、 V 9 V に お いて も 起き て い る 。 V g = 1 9 V にお いて、 （ V a - V g ) / d a = ( 6 0 0 0 - 1 9 ) Z 2 0 0 0 ≥ ( V g - V k ) / d k = ( 1 9 - 0 ) / 1 0 であ る 。 すなわ ち 、 （ V a — V g ) / d a ≥ ( V g - V k ) / d k の条件 にお いて 中央部 分か ら の電子放出が周 辺部よ り も 少な い状況 を作 り 出 し た例で あ る 。

、 従来技術の 場合、 （ V a _ V g ) / d a ≥ ( V g - V k ) Z d k の条件は、 図 7 に示 さ れ る よ う に 、 ェ ミ ッ タ ホ—ル 1 1 0 の 中央部分で は周辺部 に 比較 し て高 電界領域が形成さ れて い る 。 その た め 、 こ の部分か ら は 電子が放出 し 続け、 ダイ ォ一 ド ア ク シ ョ ン が発生す る 可 能性があ る 。

し か し 、 図 1 2 A の よ う に 、 本発明 の電子放出装置で は、 電子源膜 9 の表面 の 中央部分の 印加電界が周辺部分 の表面の 印加電界よ り も低 く な る よ う に 、 電子源膜 9 中 央部分の電位 を正方向 に シ フ ト さ せる こ と が出来る 。 そ の た め 、 中央部分か ら 電子が放出 し続 け る よ う なダイ ォ 一 ド リ ア ク シ ヨ ン を 防止す る こ と が可能 と な る 。 ま た 、 電子が過大 に流れる よ う な状況が発生 した場合、 電流が流れる こ と に伴い 、 電子源膜 9 の抵抗成分に よ り 、 電圧が大幅 に降下す る 、 即ち 正の電位へ シ フ ト する 。 そ の結果、 過大 に電流が流れてい る電子源膜 9 の部分 と ゲ — ト 電極 6 と の 間の電界が低下する 。 こ れ に よ り 、 電子 放出 を抑制す る こ と が出来 る 。 すなわ ち 、 電子放出 を安 定ィヒ さ せ る こ と が出来 る 。

上記 の場合、 周辺部の領域 （図 1 2 A に お け る P 1 、 P 2 、 P 2 ， 、 P 1 ' ) では、 第 2 力 ソ ー ド 電極 3 か ら の 抵抗成分が少な い。 従 っ て、 図 8 にお け る 曲線 B の よ う な大き な ド ラ イ ブ電圧 を 印加する 必要がな く 、 曲線 A の 2 倍程度の ド ラ イ ブ電圧 に抑制する こ と が可能 と な る 。 すなわ ち 、 低 ド ラ イ ブ電圧で駆動す る こ と が出来る 。

第 2 実施例で示さ れた装置の寸法や 印加電圧は 2 0 ィ ンチか ら 6 0 ィ ンチ を 中心 と し た壁掛 けテ レ ビ を低 コ ス ト で製造する 場合に典型的 に用 い ら れる 値で あ る 。 すな わ ち 、 本発明 は F E D で壁掛けテ レ ビ を製造す る場合 に 有効な技術で あ る 。

なお、 第 2 実施例 は、 図 1 3 〜 図 1 6 の説明 につ い て、 図 1 2 A の構造の場合 につ いて説明 し て い る 。 しか し な が ら 、 第 1 実施例 に示 さ れる 図 9 A の構造 の場合にお い て も 、 具体的数値が異な る ほか は同様 に実施す る こ と が 出来、 同様の効果を得 る こ と が出来 る 。

なお 、 図 1 1 に示す、 本発明 の第 2 実施例 に よ る 電子 放出型表示装置の動作は、 電子放出装置の動作が前述の 通 り で あ る 他 は、 第 1 実施例 と 同様で あ る の でその説明 を省略す る 。 前述の電子放出装置を用 い た電子放出型表示装置 につ い て も 、 ダイ オー ド ア ク シ ョ ン を解消 し 、 電子放出 を安 定化 し 、 低 ド ラ イ ブ電圧で駆動す る こ と が出来 る 。 すな わ ち 、 本発明 は F E D で壁掛けテ レ ビ を製造す る 場合 に 有効な技術で あ る 。

(第 3 実施例）

次 に 、 本発明 の第 3 実施例 に よ る電子 ¾出装置が適用 さ れた C N T — F E D につ いて説明す る 。

図 1 7 A は、 本発明 の第 3 実施例 に よ る 電子放出装置 の構成 を示す断面 図であ る 。 電子放出装置は、 絶縁基板 1 、 第 2 力 ソ ー ド 電極 3 、 電子源膜 9 、 ゲー ト 絶縁膜 5 、 ゲー ト 電極 6 、 ア ノ ー ド 電極 7 を備え て い る 。 電子放出 部は、 電子源膜 9 を有 し 、 電子源膜 9 は、 分布抵抗成分 を有す る 抵抗層 と して のペース ト 4 と そ の表面で分散さ れた突起 と し て の カ ー ボ ンナ ノ チ ュ ー ブ 8 と を含んで い る 。

図 1 7 A の電子源膜 9 は、 ぺ一 ス ト 4 の周辺部が厚 く 盛 り 上が り 、 中央部が薄 く 凹んで い る 点が、 ペー ス ト 4 が概ね平坦で あ る 第 2 実施例 の電子源膜 9 と 異な る 。

図 1 7 B は、 図 1 7 A に示 さ れ る 第 2 力 ソ ー ド 電極 3 及び電子源膜 9 に対応す る 等価回路を 示す図で あ る 。 等 価回路は、 抵抗成分 2 ' 、 導体 3 ' 及び導体 8 ' を有す る 。 た だ し 、 抵抗成分 4 ' — a 〜 4 ' 一 b 、 導体 3 ' 及び導体 8 ' は、 図 1 7 A のペース ト 4 、 第 2 力 ソ ー ド 電極 3 及び カ ー ボ ンナ ノ チ ュ ー ブ 8 に対応する 。

図 1 7 B の導体 8 ' の P l 、 P 2 、 P 3 、 P 2 ' 、 P 1 ， は、 図 1 7 A の各領域 （ P l 、 P 2 、 P 3 、 P 2 ， 、 P 1 ' ) にお いて垂直 に配向 さ れた カ ーボ ンナ ノ チュ ー ブ 8 を代表 し て示 し て い る 。 電子源膜 9 のペース ト 4 の抵 抗成分 4 ' _ a 〜 4 ' _ b が直列 に接続 さ れて レゝ る 。

図 1 7 B にお い て 、 中央部 に向か う ほ どべ一ス ト 4 の 厚みが薄 く な る た め 、 その抵抗値が高 く な る 。 すなわ ち 、 抵抗成分 4 ' 一 a の抵抗値 <抵抗成分 4 ' 一 b の抵抗値、 で あ る 。 すなわち 、 図 1 2 A の場合 に 比較 し て、 中央部 P 3 の位置で の電位がよ り 高 く な る 。 そ の結果、 電子源 膜 9 の 中央部分の電位は、 よ り 大き く 正方向 に シ フ ト す る の で 、 電子源膜 9 全体の電位は、 中央部がよ り 高 く 、 周辺部が低い 山形 に な る 。

そ の他 の電子放出装置の構成は、 第 2 実施例 と 同様で あ る ので、 そ の説明 を省略する 。 ま た 、 電子放出装置の 製造方法 に つ い て は、 周辺部を厚 く 盛 り 上が ら せ、 中央 部 を薄 く 凹む よ う にす る 他は、 第 2 実施例 と 同様で あ る の でその 説明 を省略す る 。 本発明で あ る 電子放出型表示 装置 につ い て は、 図 1 1 にお いて第 3 実施例 の電子放出 装置を F E D パネル 3 1 に用 い る 他 は、 第 2 実施例 と 同 様で あ る の で、 そ の説明 を省略す る 。 ま た 、 図 1 7 A の 場合の電子放出装置及び電子放出型表示装置の動作は、 電子源膜 9 の形状が異な る 他は第 2 実施例 と 同様で あ る ので、 そ の 説明 を省略する 。

第 3 実施例 にお いて も 、 第 2 実施例 と 同様の効果 を得 る こ と が 出来る 。

第 3 実施例で は、 第 2 実施例 の 図 1 2 A にお け る 電子 源膜 9 の ペー ス ト 4 の周辺部が厚 く 盛 り 上が り 、 中央部 が薄 く 凹 んで い る 場合 につ いて説明 して い る 。 同様 に、 第 1 実施例 の 図 9 A にお け る 電子減膜 9 のペース ト 4 の 周辺部が厚 く 盛 り 上が り 、 中央部が薄 く 凹 んで い る 場合 (図示さ れず） に つ い て も 、 本実施例 の場合 と 同様の効 果を得 る こ と が出来る 。

(第 4 実施例）

次に 、 本発明 の第 4 実施例 に よ る 電子放出装置が適用 さ れた C N T — F E D の に つ い て説 明す る 。

図 1 8 A は、 本発明 の第 4 実施例 に よ る 電子放出装置 の構成 を示す断面 図で あ る 。 電子放出装置は、 絶縁基板 1 、 下側抵抗層 2 1 、 力 ソ ー ド 電極 3 、 電子源膜 9 、 ゲ ー ト 絶縁膜 5 、 ゲー ト 電極 6 、 ア ノ ー ド 電極 7 を備えて い る 。 電子放出部 は、 分布抵抗成分 を有す る 下側抵抗層 2 と 電子源膜 9 と を有 し 、 電子源膜 9 は、 分布抵抗成分 を有す る 抵抗層 と し て のペース ト 4 とそ の表面 に分散さ れた突起 と し て の カ ー ボ ンナ ノ チ ュ ー ブ 8 と を含んで い る 。 図 1 8 A に示 さ れる よ う に 、 電子放出装置は、 カ ソ — ド 電極 3 が、 絶縁基板 1 上に形成 さ れェ ミ ッ タ ホール 1 0 の底部 に も存在す る点、 下側抵抗層 2 1 が、 ェ ミ ツ 夕 ホール 1 0 の底部の全面、 又 は底部の周辺部 を除 く 中 央部分 に堆積さ れ る 点が第 1 実施例 と 異な る 。

力 ソ ー ド 電極 3 は、 エミ ッ 夕 ホール 1 0 の底部 も含め た絶縁基板 1 上 に 、 所定の厚みで形成 さ れて い る 。 カ ソ — ド 電極 3 は、 従来の電子放出装置 にお け る 力 ソ ー ド 電 極 と 同様で あ る 。

下側抵抗層 2 1 は、 エ ミ ッ 夕 ホール 1 0 底部の カ ソ ー ド電極 3 上の電子が放出 さ れ る べき位置 に 、 周辺部が薄 く 、 中央部が厚 く 盛 り 上がつ た 凸形状 に形成さ れる 。 下 側抵抗層 2 1 は、 抵抗層 と し て働 く 。 ま た 、 力 ソ ー ド 電 極 3 か ら カ ソ ー ド 電圧 V k が印加 さ れ、 電子源膜 9 へ力 ソ一 ド 電圧 V k (た だ し 、 自 身で の電圧降下分を除 く ） が印加 さ れる 。 表面 に は電子源膜 9 が配設 さ れてい る 。 こ の例で は、 下側抵抗層 2 1 と し て、 高抵抗ペース 卜 が 使用 さ れ、 周辺部が薄 く 中央部が厚 く 盛 り 上がっ た 凸形 状 に、 4 0 m直径 のエ ミ ッ タ ホール 1 0 の底部に 、 中 心 部の厚み 1 m に堆積さ れる 。 シー ト 抵抗は 2 0 0 M Ωで め る 。 シー ト 抵抗の範囲は、 1 0 〜 5 0 0 M Ωであ る こ と が好 ま し い。 抵抗が小 さ 過ぎる と 、 通常の導電性カ ソ ー ド 電極 と 同様 に な つ て し ま い 、 抵抗が大き過ぎる場合 に は、 ド ラ イ ブ電圧が高 く な り 、 最悪の 場合電流が流れな く な る

電子源膜 9 は、 ェ ミ ッ タ ホール 1 0 の 4 0 m直径の穴 の底部 に形成 さ れた下側抵抗層 2 1 上 に 、 厚み 1 mに堆 積す る 。 電子源膜 9 のその他の特性、 構成等 につ い て は、 第 1 実施例 と 同様で あ る のでそ の説明 を省略する 。

8 B は、 図 1 8 A にお け る下側抵抗層 2 1 、 カ ソ ー ド電極 3 及び電子源膜 9 に対応する 等価回路を示す図 で あ る 。 等価回路は、 抵抗成分 2 1 ' 一 1 〜 3 、 導体 3 ' 抵抗成分 4 ' 及び導体 8 ' を有す る 。 た だ し 、 抵抗成分 2

1 ， - 1 〜 3 、 導体 3 ' 、 抵抗成分 4 ' 及び導体 8 ' は、 図 1 8 A の下側抵抗層 2 1 、 第 2 力 ソ ー ド 電極 3 、 ベー ス 卜 4 及び力 一 ボ ンナ ノ チュ ー ブ 8 に対応する 。

図 1 8 B の導体 8 ' の P l 、 P 2 、 P 3 、 P 2 ' 、 p 1 ， は、 図 1 8 A の各領域 （ P l 、 P 2 、 P 3 、 P 2 ， 、 p 1 ' ) に お い て垂直 に配向 さ れた力 一ボ ンナ ノ チ ュ ー ブ 8 を代表 し て示 し て い る 。

電子源膜 9 の べ一ス ト 4 の抵抗成分 4 ' は、 各導体 8 ' を介 して直列 に接続 し 、 各導体を互い に並列 に接続 し て レ る 。 ま た 、 抵抗成分 2 1 ， _ 1 〜 2 1 ， — 3 のそれぞれ は、 一端側 を導体 8 ' の それぞれ と 直列 に接続 し、 他端側 を導体 3 ' と 接続 し て い る 。

図 1 8 B にお い て、 中央部に 向か う ほ ど第 1 力 ソ ー ド 電極 2 1 の厚みが厚 く な る ため、 そ の抵抗値が高 く な る 。 すな わち 、 抵抗成分 2 1 ' 一 1 の抵抗値 <抵抗成分 2 1 ' 一 2 の抵抗値ぐ抵抗成分 2 1 ' — 3 の抵抗値、 であ る 。 す なわ ち 、 中央部 P 3 の位置での電位がよ り 高 く な る 。 そ の結果、 電子源膜 9 の 中央部分の電位は、 大き く 正方向 に シ フ ト す る の で、 電子源膜 9 全体の電位は、 中央部が 高 く 、 周辺部が低 い 山形 に な る 。

そ の他の電子放出装置の構成は、 第 1 実施例 と 同様で あ る ので、 そ の説明 を省略する 。 ま た 、 本発明であ る 電 子放出型表示装置 に つ い て は、 図 1 1 にお いて第 3 実施 例 の電子放出装置が F E D パネル 3 1 に適用 さ れる 他 は、 第 1 実施例 と 同様で あ る の で、 そ の説明 を省略する 。

ま た、 本発明 の電子放出装置の製造方法 につ いて は、 図 1 0 B に示 さ れ る 、 第 1 力 ソ ー ド 電極 2 を形成する プ 口 セ ス が無 く 、 図 1 0 D に示さ れる エ ミ ッ 夕 ホール 1 0 を形成する プ ロ セ ス で、 ェ ミ ッ タ ホール 1 0 の底部が第 2 力 ソ ー ド 電極 3 と さ れ、 図 1 0 E に示さ れる 、 電子源 膜 9 が形成 さ れる 前 に第 1 力 ソ ー ド 電極 2 1 が形成さ れ る 以外 は、 第 1 実施例 と 同様で あ る 。 従っ て、 その説明 は省略する 。 ただ し 、 図 1 0 E に示 さ れる 、 電子源膜 9 の形成方法 と して、 ペース ト 4 を下側抵抗層 2 1 に塗付 後、 従来知 ら れた電気泳動法で、 ペース ト 表面 にカ ー ボ ンナ ノ チュ ー ブ 8 を形成する こ と も 可能で あ る 。

ま た 、 図 1 8 A に示さ れ る 電子放出装置及び電子放出 型表示装置の動作は、 電子源膜 9 の形状が異な る以外は 第 1 実施例 と 同様で あ る ので、 そ の説明 を省略する 。

本実施例 にお いて も 、 第 1 実施例 と 同様の効果 を得 る こ と が出来 る 。

(第 5 実施例）

図 1 9 A と 図 1 9 B は、 本発明 の第 5 実施例 に よ る 電 子放出装置 を示す。 第 4 実施例で は、 エ ミ ッ 夕 ホール 1 0 の底部は、 絶縁基板 1 表面の平坦部分を使用 して い る ので平坦で あ る 。 し か し 、 ェ ミ ッ タ ホール 1 0 の底部 に 窪み （凹部） を形成 し 、 そ こ に電子源膜 9 を形成 し て も 上記実施例 と 同様の効果を得 る こ と が出来 る 。 図 1 9 A に示さ れる 電子放出装置は、 ェ ミ ッ タ ホール 1 0 の底部 が窪んで い る 点が図 1 8 A と 異な る 。 すな わ ち 、 絶縁基 板 1 上のェ ミ ッ タ ホール 1 0 が形成さ れる 領域に、 予 め 窪みが形成 さ れる 。 そ こ に下側抵抗層 2 1 、 力 ソ ー ド 電 極 3 及び電子源膜 9 が形成 さ れ、 図 1 8 A と 同様の電子 放出装置 を得 る こ と が出来る 。 そ の場合、 図 1 9 B に示 さ れる よ う に 、 下側抵抗層 2 1 、 力 ソ ー ド 電極 3 及び電 子源膜 9 に対応す る 等価回路 は、 図 1 8 B と 同等 と な る 。

第 5 実施例 は、 上記 の第 1 か ら 第 3 実施例 と 同様 の効 果を得る こ と がで き る 。 加えて、 以下の効果 を有す る 。 すなわち 、 電子源膜 9 の形成の ため にェ ミ ッ タ ホール 1 0 へカ ーボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ 8 を含有する ペース ト 4 が堆 積さ れる 際、 ェ ミ ッ タ ホール 1 0 底部が窪んで い る の で ペース ト を 良好 にその領域内 に保持す る こ と が出来 る 。 従っ て、 電子源膜 9 を含め た電子放出装置の製造歩留 ま り を 向上 さ せ る こ と が出来 る 。

図 1 9 A に 示 さ れる ェ ミ ッ タ ホール 1 0 に窪み を設 け る 手法は、 図 2 に例示 さ れる従来の技術 （ 図 1 9 A に示 さ れ る電子放 出装置お いて、 下側抵抗層 2 を用 いず、 電 子源膜 9 のペ ース ト 4 が導電性ペース ト で あ る 場合） に 対 し て適用 し て も 、 同様に、 製造歩留 ま り を 上げる と い う 効果を得る こ と がで き る 。

本発明 に よ り 、 ゲー ト 電極 と 力 ソ ー ド 電極 と の 間 の ド ラ イ ブ振幅 を 低振幅 にす る こ と がで き る と 共 に、 ダイ ォ 一 ド ア ク シ ョ ン を抑制する こ と が可能 と な る 。

Claims

請求の範囲

1 . 絶縁基板 と 、

前記絶縁基板上 に設け ら れた導電性カ ソ 一 ド電極 と 、 前記カ ソ ー ド 電極上 に設 け ら れたゲー ト 絶縁膜 と 、 前記ゲー ト 絶縁膜上 に設け ら れたゲ一 ト 電極 と 、 前記ゲー ト 電極 と 前記ゲ一 ト 絶縁膜を貫通する よ う に 形成さ れた エ ミ ッ 夕 ホール と 、

前記ェ ミ ッ タ ホールの底部 に形成 さ れ、 分布抵抗成分 を有す る 電子放出部 と

を具備 し 、

前記電子放出部は、 そ の表面 に分散さ れ、 電子 を放出 する突起 を 有 し 、

前記エ ミ ッ 夕 ホールの前記底部 の 中央部 にお け る 前記 電子放出部 の電位は、 前記ェ ミ ッ タ ホールの 前記底部 の 周辺部 にお け る 前記電子放出部の電位よ り 高 い

冷陰極構造。

2 . 請求項 1 の冷陰極構造 にお いて 、

前記エ ミ ッ 夕 ホールの前記底部 の前記 中央部 にお け る 前記電子放 出部の前記突起は、 第 1 抵抗値 を持つ よ う に 前記分布抵抗成分を介 して前記カ ソ ー ド 電極 に接続さ れ 前記エ ミ ッ タ ホールの前記低部の 前記周辺部 にお け る 前 記電子放出部の前記突起は、 第 2 抵抗値 を持つ よ う 記分布抵抗成分 を介 し て前記カ ソ ー ド 電極 に接続 さ れ、 前記第 1 抵抗値 は、 前記第 2 抵抗値よ り 大き い

冷陰極構造。

3 . 請求項 1 又は 2 に記載 の冷陰極構造 に お いて 、 前記電子放出部は、

第 1 分布抵抗成分 を有す る 下側抵抗層 と 、

前記下側抵抗層 の上 に形成 さ れ、 第 2 分布抵抗成分を 有する 抵抗層 と を具備 し 、

前記抵抗層 は、 そ の表面 に 前記突起 を有す る 冷陰極構 造。

4 . 請求項 3 に記載の冷陰極構造 にお いて 、

前記下側抵抗層 の シー ト 抵抗は、 1 0 M Ω以上で 5 0 0 M Ω以下で あ る

冷陰極構造。

5 . 請求項 3 又は 4 に記載 の冷陰極構造 にお いて 、

前記抵抗層 の シー ト 抵抗は、 1 0 Μ Ω以上 5 0 0 Μ Ω以 下であ る

冷陰極構造。

6 . 請求項 3 に記載の冷陰極構造 にお い て 、

前記第 1 分布抵抗成分の値 と前記第 2 分布抵抗成分の 値 はほ ぼ等 し い

冷陰極構造。

7 . 請求項 3 乃至 6 の いずれか に記載の冷陰極構造 に お いて 、

前記ェ ミ ッ タ ホールは、 前記ゲー ト 電極 と 前記ゲー ト 絶縁膜 に加 えて、 前記力 ソ ー ド電極 を貫通 し 、 前記電子放 出部は、 前記絶縁基板上 に形成 さ れ、 前記 ェ ミ ッ タ ホールの前記底部の端部 にお い て前記力 ソ ー ド 電極 と 電気的 に接続さ れて い る

冷陰極構造。

8 . 請求項 3 乃至 6 の いずれか に記載 の冷陰極構造に お いて 、

前記電子放出部は、 前記力 ソ ー ド 電極上 に形成 さ れて い る

冷陰極構造。

9 . 請求項 8 に記載の冷陰極構造 にお い て、

前記絶縁基板は、 前記ェ ミ ッ タ ホール に対応す る 部位 に第 1 窪み を 有 し 、

前記力 ソ ー ド電極は、 前記絶縁基板の表面 に沿 っ て、 第 2 窪み を持つ よ う に形成さ れ、

前記電子放 出部は、 前記力 ソ ー ド 電極の前記第 2 窪み に形成 さ れる

冷陰極構造。

1 0 . 請求項 1 又は 2 に記載の冷陰極構造 にお い て、 前記電子放 出部は、

分布抵抗成分 を有する抵抗層 と を 具備 し 、

前記抵抗層 は、 そ の表面 に前記突起 を有す る 冷陰極構 造。

1 1 . 請求項 1 0 に記載の 冷陰極構造 にお いて、 前記抵抗層 の シー ト 抵抗は、 1 0 Μ Ω以上 5 0 0 Μ Ω以 下であ る

冷陰極構造。

1 2 . 求項 1 0 又 は 1 1 に記載の冷陰極構造にお い て、..

前記ェ ミ ッ タ ホール は、 前記ゲー ト 電極 と 前記ゲー ト 絶縁膜 に加 えて、 前記力 ソ ー ド 電極 を貫通 し 、

前記電子放出部は、 前記絶縁基板上 に形成 さ れ、 前記 エ ミ ッ タ ホールの前記底部の端部 にお いて前記カ ソ ー ド 電極 と 電気的 に接続 さ れて い る

冷陰極構造。

1 3 . 請求項 3 乃至 1 2 の いずれか に記載の冷陰極構造 にお い て、

前記抵抗層 は、 ほ ぼ一様な厚 さ を有する

冷陰極構造。

1 4 . 請求項 7 又 は 1 2 に記載の冷陰極構造にお い て、 前記抵抗層 の膜厚は、 前記ェ ミ ッ タ ホールの 中央部で 薄 く 周辺部で厚い

冷陰極構造。

1 5 . 請求項 7 乃至 9 の いずれか に記載 の冷陰極構造 に お レ て 、

前記抵抗層 の膜厚は、 前記エ ミ ッ 夕 ホールの 中央部で 厚 く 周辺部で薄い 冷陰極構造。

1 6 . 請求項 1 5 に記載の冷陰極構造 にお いて、

前記下側抵抗層 の膜厚は、 前記エ ミ ッ 夕 ホールの 中央 部で厚 く 周辺部で薄い

冷陰極構造。

1 7 . 請求項 1 乃至 1 6 の いずれか に記載の冷陰極構 造にお いて 、

前記突起は、 カ ーボ ンナ ノ チ ュ ー ブ、 カ ーボ ンナ ノ フ ア イ バー及びカ ーボ ンナ ノ ホー ン の少な く と も 一種類 を 含む冷陰極構造。

1 8 . 絶縁基板 と 、

前記絶縁基板上 に設 け ら れた導電性力 ソ ー ド 電極 と 、 前記カ ソ 一 ド電極上 に設 け ら れたゲー ト 絶縁膜 と 、 前記ゲ一 ト 絶縁膜上 に設 け ら れたゲー ト 電極 と 、 前記ゲ一 ト 電極 と 前記ゲー ト 絶縁膜を貫通す る よ う に 形成さ れたエ ミ ッ 夕 ホール と 、

前記エ ミ ッ タ ホールの底部 に形成さ れた電子放出部 と を具備 し 、

前記電子放出部は、 その表面 に分散さ れ、 電子を放出 する 突起 を有 し 、

前記エ ミ ッ タ ホール の 中央部で の前記突起の電位は、 前記エ ミ ッ タ ホールの周辺部での前記突起 の電位よ り も 高い

冷陰極構造。

1 9 . 請求項 1 8 に記載の冷陰極構造 にお い て、 前記突起は、 カ ーボ ンナ ノ チ ュ ー ブ、 カ ーボ ンナ ノ フ ァ イ ノ 一及び力 一 ボ ンナ ノ ホー ン の少な く と も 一種類 を 含む冷陰極構造。

2 0 . 請求項 1 乃至 1 9 の いずれか に記載の冷陰極構 造 と 、

前記ゲー ト 電極及び前記電子放出部 に対向 し て離間 し て設 け ら れた ア ノ ー ド 電極 と 、

前記ア ノ ー ド電極に ア ノ ー ド 電圧 を 印加す る 第 1 電源 と 、

前記ゲー ト 電極 にゲ一 ト 電圧 を 印加す る第 2 電源 と を具備す る電子放出装置。

2 1 . 請求項 2 0 に記載の電子放出装置 にお いて 、

前記カ ソ 一 ド電極 に カ ソ ー ド 電圧 を 印加す る 第 3 電源 を更 に具備す る 電子放出装置。

2 2 . 請求項 2 1 に記載の電子放出装置 に お いて、

( V a - V g ) / d a ≥ ( V g - V k ) ノ d k の 条件 ί お い て、 前記電放出部の前記 中央部か ら の電子放出が前 記電放出部の 前記周辺部か ら の電子放出 よ り も 少な い 、 こ こ で、 V a は前記ア ノ ー ド 電極の電位、 V g は前記ゲ ー ト 電極の電位、 V k は前記力 ソ ー ド 電極の電位、 d a は前記ァ ノ ー ド電極の前記ゲー ト 電極側の表面 と 前記ゲ — ト 電極の前記ア ノ ー ド 電極側の表面 と の距離、 及び d k 前記ゲー ト 電極 の前記ゲー ト 絶縁膜側 の表面 と 前記電 子源膜の前記ゲー ト 電極側 の表面 と の距離で あ る 電子放出装置。

2 3 . 請求項 2 1 に記載の電子放出装置 に お いて、

( V a - V g ) / d a < ( V g - V k ) / d k の条件 に お い て、 前記電子放出部か ら 放出 さ れた 前記電子が、 前記ゲー ト 電極の高 さ にお ける 前記電子放出部の前記 中 央部付近 に対応す る 位置 に集束さ れる 、

こ こ で 、 V a は前記ア ノ ー ド 電極 の電位、 V g は前記ゲ ー ト 電極の 電位、 V k は前記力 ソ ー ド 電極の電位、 d a は前記 ア ノ ー ド 電極の前記ゲー ト 電極側の表面 と前記ゲ 一 卜 電極の 前記ァ ノ ー ド 電極側の表面 と の距離、 及び d k 前記ゲー ト 電極の前記ゲー ト 絶縁膜側の表面 と 前記電 子源膜の前記ゲー ト 電極側の表面 と の距離で あ る

電子放出装置。

2 4 . 請求項 2 0 乃至 2 3 の いずれか に記載の電子放 出装置 と 、

水平 同期信号 と 、 垂直 同期信号 と 、 デー タ ク ロ ッ ク と ， データ 信号 と に基づい て、 X駆動信号及び Y 駆動信号 を 出 力す る 制御回路部 と 、

前記 X駆動信号 に基づい て、 前記電子放出装置のカ ソ ー ド電極 を 制御する X ド ラ イ ノ 部 と、

前記 Y駆動信号 に基づい て、 前記電子放出装置のゲー ト 電極 を制御す る Y ド ラ イ バ部 と

を具備す る 電子放出型表示装置。