WO2002007180A1

WO2002007180A1 - Element a emission d'electrons et son procede de fabrication; affichage utilisant un tel element

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Publication number: WO2002007180A1
Application number: PCT/JP2001/006114
Authority: WO
Inventors: Tetsuya Shiratori; Koji Akiyama; Hideo Kurokawa
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2001-07-16
Publication date: 2002-01-24
Also published as: JP2002100282A; KR20030029626A; CN1460275A; TW498380B; CN1229837C; US6972513B2; KR100812873B1; CN100524577C; EP1313122A1; US20040012327A1; CN1848353A; EP1313122A4; JP4861571B2

Description

電子放出素子およびその製造方法、ならびにこれを用いた画像表示装置技術分野本発明は、いわゆる冷陰極型（電界放出型）の電子放出素子お

5 よびその製造方法、ならびにこれを用いた画像表示装置に関するものであって、特に、電子放出素子から放出される電子の集束性を改善する技術に関する。背景技術

近年、薄型のフラットパネルディスプレイ装置として、微小な冷陰極型（電界 L0 放出型）電子放出素子をパネル内部にマトリックス状に配設し、各電子放出素子に選択的に駆動電圧を印加することによって、各素子から放出される電子が対向するパネルに形成された蛍光体層を励起発光し、画像を表示する画像表示装置が提案されている。

このような画像表示装置においては、表示画像の高精細化に対応するため、電

-5 子放出素子から放出される電子の集束性の向上が求められている。通常、電子放出素子から放出される電子は、基板垂直方向に対して数十度の角度を持って拡がるため、集束性が悪くなりやすい。この電子の集束性を向上させるために、例えば、特開 2 0 0 0— 6 7 7 3 6号公報に記載されている従来技術がある。

図 1 7は、上記従来技術における電子放出素子の一部概略断面図である。

!0 同図に示すように、電子放出素子 1 0 0は、基板 2 1 0 0、力ソード電極 2 3

0 0、絶縁層 2 4 0 0、引き出し電極 2 5 0 0が順に積層された構成を有する。そして、電子放出素子 1 0 0には、引き出し電極 2 5 0 0から力ソード電極 2 3

0 0の途中まで貫通する孔 2 6 0 0の底部に、電子放出層 2 7 0 0が被膜されている。この電子放出層 2 7 0 0の表面は、力ソード電極 2 3 0 0と絶縁層 2 4 0

!5 0の界面よりも基板側に位置するように形成されている。

このような電子放出素子 1 0 0において、上記引き出し電極 2 5 0 0に電圧が印加されると、例えば、図中実線で示す凹型の等電位面 Aが形成される。そのため、電子放出層 2 7 0 0の中心点 P付近に電界集中が起こり、そこから主に電子が放出されるようになる。一方、電子放出層 2 7 0 0の表面端部は、中心点 Pに ίθ 比べて電界集中が起こりにくく、電子が放出されにくい。この表面端部から放出される電子は絶縁層 2 4 0 0にチャージアップを起こす可能性があるが、その量は少ないと考えられる。

したがって、電子は、主に電子放出層 2 7 0 0の表面における中心点 P付近から放出されるので、電子ビーム B 1はまつすぐ進行して被照射面にスポット的に照射されると考えられ、電子の集束性は良好であると思われる。

しかしながら、上記従来技術の電子放出素子においては、まだ電子の集束性に改善の余地があると考えられる。

電子放出層 2 7 0 0の中心点 Pから放出される電子は、電子ビーム B 2 , B 3 で示すように、放出された時点で土数十度程度の角度を有して拡がって進む。そして、等電位面 Aにおいてこれと垂直をなす方向に大きく偏向されて、電子ビーム B 2一， B 3一のように広がって、被照射面における照射面積が大きくなると考えられ、集束性は十分と言えない。電子放出層 2 7 0 0表面の端部から放出される電子についても、集束することが困難となる場合があり、そのような場合にはチャージアップが引き起こされる。

このように、上記従来の電子放出素子においては、放出される電子ビームの広がりが大きく、電子の集束性においてまだ多くの改善の余地が残されている。本発明は、上記課題に鑑み、従来に比べて電子の集束性を向上することができる電子放出素子およびその製造方法ならびにこれを用いた画像表示装置を提供することを目的とする。発明の開示

上記目的を達成するため、本発明に係る電子放出素子は、基板上に力ソード電極と絶縁層と電子弓 Iき出し電極とが順に積層され、前記弓 Iき出し電極側からカソ一ド電極まで到達する孔の底面に、前記力ソード電極と接触する電子放出層が具設された電子放出素子であって、前記電子放出層は、その表面が前記力ソード電極と絶縁層との界面よりも基板側に位置するように具設されており、前記電子放出層と前記カソード電極との接触領域は、前記孔の底面における中心部を除く、周辺領域に限定されていることを特徴としている。

このような電子放出素子によれば、電子放出層の表面において、その中心部から電子が放出されにくくなる一方、その端部からは電子が放出され易くなる。この電子放出暦の端部から放出される電子の集束性は髙いので、罨子放出素子の電子の集束性を向上することができる。

また、電子の集束性と亀界強度分布の両者のバランスを考えて、前記電子放出暦は、その表面から前記カソード電極と絶縁層との界面までの積層方向の距離が、その界面における前記孔の開口幅に対して 0. 0 2〜0. 1 5倍となるように具設されていることが望ましい。

ここで、前記電子放出層は、その表面が凹面形状であれば、電子放出層表面の端部から放出される電子を比較的初期の段階で偏向することができるので、電子の集束性が向上する。この電子放出層の底面を、凸面形状としてもよい。

さらに、前記電子放出暦が、その表面に突起を有していれば、その突起に電界集中が起こり易くなるので、より髦子放出性が向上する。

この電子放出層の突起は、複数個形成され、その髙さを H、稱接する突起との距離を Dとする場合に、 D≥H/2の関係を満たすようにすれば、電界集中が起こりにくくなることを抑制できる。

ここで、前記 ¾子放出層が、電子を放出する放出層と、当該放出雇を配向させるために表面に凹凸を有する配向層とからなり、前記放出層は、前記配向層表面の形状に応じた凹凸形状を有しているようにすれば、より突起先端に ¾界集中させることができ、電子放出性を向上することができる。

また、前記電子放出暦は、前記孔の底面の中心部を除く周緣部に配されているようにすれば、孔の中心部からは電子が放出されないので、髦子の集束性を向上することができる。

また、前記力ソード電極が、前記孔の底面における中心部を除く周緣部に突出した突出部を有するようにすれば、髦子放出暦の端部への電子供給量を増加させ、電子放出層表面端部からの電子放出量を增加させることができるので、電子の集束性を向上することができる。

前記カソード電極は、前記基板との間に当該カソ一ド雷極と異なる導電性材質からなる第 2の力ソード電極を介して配され、当該第 2の力ソード電極は、前記孔における底面の中心部を除く周縁部に突出した突出部を有するように構成することもできる。

前記髦子放 ώ暦は、髦子放出材料としての繊維状のグラフアイト、もしくは力 —ボン ·ナノチューブを含むようにすれば、これらのァスぺクト比は非常に高いので、電界集中を起こしやすく、電子放出素子の電子放出性を向上することがでぎる。

前記電子放出層は、前記電子放出材料を配向させるための多足形状をした配向部材を含むようにすれば、多足体によって形成される突起が鋭くなり、先端に電界集中が起こり易くなるので、電子放出性を向上することができる。

また、本発明に係る電子放出素子は、基板上に力ソード電極と絶縁層と電子引き出し電極とが順に積層され、前記引き出し電極側からカソ一ド電極まで到達する孔の底面に、前記カソード電極と接触する電子放出層が具設された電子放出素子であって、前記電子放出層は、その表面が前記力ソード電極と絶縁層との界面よりも基板側に位置し、前記界面から電子放出層表面までの積層方向の距離が、前記界面位置における孔の開口幅に対して 0. 0 2〜0. 1 5倍の範囲となるように具設されていることを特徴としている。

このような範囲においては、従来に比べて電子放出性、電子集束性を向上させながら、力ソード電極に印加す ¾電圧を通常使用する範囲内に低く保つことがでぎる。

また、本発明に係る電子放出素子は、基板上に力ソード電極と絶縁層と電子引き出し電極とが順に積層され、前記弓 Iき出し電極からカソード電極まで到達する孔の底面に電子放出層が具設された電子放出素子であって、前記電子放出層は、前記孔における力ソード電極露出面と接触するとともに、その電子放出層表面が凹面形状を有することを特徴とする。

これによつて、電子放出層表面の端部から放出される電子は、比較的早い段階で偏向されるので、従来に比べて電子の集束性が向上すると考えられる。

本発明に係る電子放出素子の製造方法は、基板上に当該基板まで貫通する孔を有する力ソード電極を形成する電極形成ステップと、前記孔の底面に電子放出物質と溶剤を含むペーストを塗布することによって、電子放出層を形成する電子放出層形成ステップとを有することを特徴とする。

これによれば、力ソード電極には、基板まで貫通する孔が開けられ、孔の底面は基板となるので、基板上に形成される電子放出層の加工精度が高まる。すなわち、電子放出層の寸法精度が高まり、電子放出性および集束性を均一化することができる。図面の簡単な説明図 1は、本発明の第 1の実施の形態に係る画像表示装置の概略断面図である。図 2は、図 1の画像表示装置における背面パネルの概略斜視図である図 3は、第 1の実施の形態に係る電子放出素子の要部断面図である。

図 4は、第 1の実施の形態に係る電子放出素子の製造方法を説明するための、各製造工程における電子放出素子の要部断面図であり、（a )〜（e )の順に進行する。

図 5は、図 4に示す電子放出素子の製造方法と異なる製造方法を説明するための、各製造工程における電子放出素子の要部断面図であり、（a )、（b)の順に進行する。

図 6は、第 1の実施の形態に係る電子放出素子の変形例を説明するための電子放出素子の要部断面図である。

図 7 ( a ) は、第 1の実施の形態に係る電子放出素子の変形例を説明するための電子放出素子の要部断面図である。

図 7 (b ) は、第 1の実施の形態に係る電子放出素子の変形例を説明するための電子放出素子の要部断面図である。

図 8は、本発明の第 2の実施の形態に係る電子放出素子の要部断面図である。図 9は、本発明の第 2の実施の形態に係る電子放出素子の変形例を説明するための電子放出素子の要部断面図ある。

図 1 0は、本発明の第 3の実施の形態に係る電子放出素子の要部断面図である。図 1 1 ( a ) は、第 3の実施の形態に係る電子放出素子の変形例を説明するための電子放出素子の要部断面図である。

図 1 1 ( b) は、第 3の実施の形態に係る電子放出素子の変形例を説明するための電子放出素子の要部断面図である。

図 1 2は、本発明の第 4の実施の形態に係る電子放出素子の要部断面図である。図 1 3は、本発明の第 5の実施の形態に係る電子放出素子の要部断面図である。図 1 4は、第 5の実施の形態に係る電子放出素子の変形例を説明するための電子放出素子の要部断面図である。

図 1 5は、第 5の実施の形態に係る電子放出素子の変形例を説明するための電子放出素子の要部断面図である。

図 1 6は、第 5の実施の形態に係る電子放出素子の変形例を説明するための電 5 子放出素子の要部断面図である。

図 1 7は、従来の電子放出素子における要部断面図である。発明を実施するための最良の形態

L0 以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

〔第 1の実施の形態〕

<画像表示装置の全体構成 >

図 1は、本第 1の実施の形態に係る画像表示装置 1の概略構成を示す断面図である。図 1を参照しながら画像表示装置 1の構造について説明する。

.5 同図に示すように、画像表示装置 1は、前面パネル 1 0と背面パネル 2 0とがギヤップ材 3 0を介して対向した状態に配されて構成されており、パネル間の空間 3 1は高真空状態に保持されている。

前面パネル 1 0は、前面ガラス基板 1 1、アノード電極 1 2、蛍光体層 1 3を備え、前面ガラス基板 1 1の対向面上に、アノード電極 1 2が被膜されるととも :0 に、その表面上に蛍光体層 1 3が画素単位ごとに配設されて構成されている。

前面ガラス基板 1 1は、例えば、ソーダガラス材料からなる平板状の基板である。ソーダガラスは平滑性に優れる上、コスト的にも好ましい。

アノード電極 1 2は、 I T Oなどの透明導電材料からなる表示電極である。蛍光体層 1 3は、電子線により励起発光する公知の蛍光体粒子からなり、カラ 5 一表示を行う画像表示装置の場合には、 R (赤)， G (緑)， B (青）の色を発光する蛍光体層が画素ごとに順に配設される。

背面パネル 2 0は、複数本の電子ビームを放出することができる電子放出素子であり、背面ガラス基板 2 1と、電子を放出するための電子放出部 2 2を備えている。

0 背面ガラス基板 2 1は、前面ガラス基板 1 1と同様、ソーダガラスからなる絶縁性の平板状の基板である。この背面ガラス基板 21の対向面上に、電子放出部 22が形成されている。

図 2は、電子放出部 22の構成を説明するための背面パネル 20の概略斜視図である。

同図に示すように、電子放出部 22は、力ソード電極 23、絶縁層 24、引き出し電極 25、電子放出層 27 (図 3) を備え、背面ガラス基板 21上にストライブ状に列設された力ソード電極 23に対して、これと直交するように、ストライブ状に絶縁層 24、引き出し電極 25'が列設された状態で積層されるとともに、その直交点においては、絶縁層 24、引き出し電極 25が力ソード電極 23上に積層され、引き出し電極 25および絶縁層 24を貫通して力ソード電極 23まで到達する孔 26が形成されている。そして、孔 26内には、電子放出層 27 (図 3) が設けられている。

画像表示装置 1の駆動時には、力ソード電極 23、アノード電極 12、および引き出し電極 25の各端部に図示しない制御駆動手段が接続され、各制御駆動手段により選択された力ソード電極 23が接地されるとともに、引き出し電極 25 に対しては約 20〜7 OV、アノード電極: I 2に対しては約 8~1 OkVの電圧が印加される。このとき、各電極 23, 25の交差点にある孔 26の電子放出層 27 (図 3) からアノード電極 12に向かって電子が放出される。この電子が蛍光体層 13 (図 1) において可視光に変換されるので、画像表示装置 1における表示方向に画像を表示することができる。なお、ここでは、力ソード電極 23を接地するようにしたが、特にこれに制限されるものではなく、力ソード電極 23 に電圧を印加するようにしてもよい。その場合には、引き出し電極 25およびァノード電極 12に印加する電圧は、上記各電圧値（20〜70Vおよび 8~10 kV)に、力ソード電極 23に印加する電圧をそれぞれ付加した値とすればよい。

<電子放出部 22の構成 >

図 3は、電子放出部 22の構成を説明するための背面パネル 20の要部断面図である。

同図に示すように、背面パネル 20は、背面ガラス基板 21上に、力ソード電極 23、絶縁層 24、引き出し電極 25が積層された構成をしており、引き出し電極 25から力ソード電極 23まで貫通し、底面が背面ガラス基板 21となる孔 2 6の底部に電子放出層 2 7が設けられている。

力ソード電極 2 3は、電子放出層 2 7に対して電子を供給するために導電性の材料（アルミ、クロムなど）からなり、厚みが例えば 5 0〃m程度に形成される。その材質は、配線抵抗の少ないものであれば好ましいが、特に制限されるものではない。

絶縁層 2 4は、力ソード電極 2 3と引き出し電極 2 5とを絶縁する働きを有し、絶縁物質であるアルミナなどのセラミックスからなり、厚みが例えば 5 0〜1 0 0〃m程度に設けられる。この絶縁層 2 4は、材質が絶縁物質に限られるものではなく、非常に高い抵抗値を有する半導電性のものであっても、力ソード電極 2 3と引き出し電極 2 5との電位差を電子放出可能な程度に保持することができるものであれば使用することができる。このような半導電性のものであれば、チヤージアップを防止するという観点からは好ましい場合もあるからである。

引き出し電極 2 5は、電子放出層 2 7から電子を引き出す働きを有し、カソード電極 2 3と同様の導電性を有する材質からなり、厚みが例えば 5 0 m程度に設けられる。

電子放出層 2 7は、力ソード電極 2 3から供給される電子を放出する機能を有し、カーボンファイバーおよびカーボン .ナノチューブなどの非常に大きなァスぺクト比を有するカーボン材料からなり、その配向方向がランダムとなるように群集した層である。上記カーボン材料は、炭素材料であるため安定性に優れ、六炭素環のび結合が一部切れたところを含むので電子放出性が優れるという特性に加え、そのアスペクト比の大きさ（例えば 1 0 0以上）により、電界集中が非常に起こり易く、電子放出性にも優れるという特性も有する。

ここで、電子放出層 2 7は、その底面が背面ガラス基板 2 1と直接接するように形成されており、これによつて、力ソード電極 2 3は、電子放出層 2 7の底面と接することなくその側端面だけと接するようになる。したがって、電子放出素子 1が駆動された場合には、電子放出層 2 7は、力ソード電極 2 3と接する側端面から電子が供給されるようになり、電子が主に放出される場所も、電子供給側に近い電子放出層 2 7の表面の端部になると思われる。

このような電子放出層 2 7の表面端部から放出された電子は、被照射面に対して集束されやすいと考えられる。この理由について、以下に説明する。電子放出層 2 7の表面端部、例えば、図 3に示す点 Q l , Q 2から放出された電子は、通常数十度の角度を有して拡がりながら進行する。しかし、点 Q l , Q 2から放出された電子は、等電位面 Aに対して垂直方向となるように偏向されたとしても、その偏向点付近の等電位面 Aは比較的平坦であるので、見かけ上略コリメートされた状態で集束点 Q 3に向かうように偏向される。すなわち、集束点 Q 3においては点 Q 1および点 Q 2から放出された電子が集まり、スポット的に照射される。

一方、電子放出層 2 7の中心点付近からも電子が放出されると考えられるが、電子放出層 2 7の表面端部の点に比べるとカソード電極 2 3から距離が離れており、供給される電子の量が少ないと考えられるため、そこから放出される電子量はほとんどないと考えられる。

すなわち、力ソード電極 2 3が、電子放出層 2 7の底面における中心部と接触せず、電子放出層 2 7の側面などの底面の周辺領域と接触する構成をとることによって、集束性の悪い、電子放出層 2 7表面の中心点 Pから放出される電子の量を抑制するとともに、集束性の良好な、電子放出層 2 7の表面端部 Q l , Q 2から放出される電子の量を相対的に増加させることができるので、その結果、電子放出素子 1の集束点 Q 3への集束性を従来に比べて向上することができる。ここで、電子放出層 2 7の表面は、力ソード電極 2 3と絶縁層 2 4との界面よりも背面ガラス基板 2 1寄りに設けられており、力ソード電極 2 3と絶縁層 2 4 との界面位置における孔 2 6の開口幅を W、力ソード電極 2 3と絶縁層 2 4の界面から電子放出層 2 7表面までの積層方向の距離を Hとすると、距離 Hは、 0 . 0 2 W- 0 . 1 5 Wの範囲内とすることが好ましい。

距離 Hは、大きければ大きいほど電子集束性の観点からは好ましいが、その値を大きくしすぎると電子を放出させるための駆動電圧を高めなくてはならず、また電子放出層 2 7表面上における電界強度分布が大きくなるという不具合が生じる。駆動電圧を高めるには、装置コストが高くなり、また、電界強度分布が大きくなればェミツション領域が狭まりエミッション電流が低下したり、エミッション特性が劣化したりし易い。そこで、電子ビーム集束性と電界強度分布との両者の兼ね合いを考慮し、実験およぴシミュレーシヨンの結果から上述の範囲が好ましいことを明らかにした。上述したように、従来の電子放出素子に比べて集束性が向上するので、これを画像表示装置に用いた場合には、画像表示装置を高精細化することできる。く画像表示装置 1の製造方法 >

本発明に係る画像表示装置の製造方法は、背面パネル 2 0の形成方法に大きな特徴を有している。そのため、主に背面パネル 2 0の形成方法について説明をする。

図 4 ( a ) 〜 ( e ) は、背面パネル 2 0の各製造工程における要部断面図である。

図 4 ( a ) に示すように、まず、背面ガラス基板 2 1を用意する。

次に、図 4 (b ) に示すように、その背面ガラス基板 2 1表面上に、アルミやクロムを含むぺ一ストを塗布し、ペースト中の溶剤を乾燥後、ペーストに含まれる樹脂を焼成して焼失させる、いわゆる厚膜形成プロセスを用いて、所望の厚さ ( 5 0〃m) に形成し、力ソード電極 2 3となる層を積層する。ここで、厚膜形成プロセスの代わりに、アルミやクロムなどの電極となる材料をスパッタリング法や蒸着法などの薄膜形成プロセスを用いてもよい。

このように形成された力ソード電極 2 3となる層の表面に対してパターンエツチングを施すことによって、図 2に示すようにカソ一ド電極 2 3がライン状に形成されるとともに、図 4 ( c ) に示すような背面ガラス基板 2 1まで貫通する孔 2 6 0が形成される。

次に、電子放出部材（カーボン 'ナノチューブやカーボンファイバ一など）と、揮発性溶媒（アセトン、エタノール、もしくは酢酸イソァミルとニトロセル口一スの混合溶液であるビークル（ビヒクル）など）を混合することによって得られるペースト 2 7 0 (もしくは分散液）を、印刷法を用いて塗布したりインクジェットを用いて滴下したりして、孔 2 6 0に充填する（図 4 ( d ))。

このペースト 2 7 0の充填量は、ペースト中の電子放出部材の混合量などに応じて、電子放出層 2 7となったときにその表面がカソード電極 2 3と絶縁層との界面よりも背面ガラス基板 2 1寄りに形成されるように調整すればよい。この後、ペースト 2 7 0の溶媒を蒸発させることにより、電子放出層 2 7が形成される（図 4 ( e ))₀

また、図 4 ( d )， ( e ) のところで説明した電子放出層 2 7の形成方法としては、スキージを用いた方法も使用することができる。

図 5 ( a )、 (b ) は、電子放出層 2 7をスキージを用いて形成する方法を説明するための各製造工程における背面パネル 2 0の要部断面図である。

図 5 ( a ) に示すように、孔 2 6 0 (図 4 ( c )) にペースト 2 7 0を溢れるように充填する。その後、図 5 (b ) に示すように、スキージ 2 7 2を用いて、力ソード電極 2 3表面と孔 2 6 0内の一部のペースト 2 7 1を拭い取った後、溶剤を乾燥することによりカーボンファイバーなどの繊維状電子放出部材がランダムに配向した電子放出層 2 7 (図 4 ( e )) を形成することができる。

ここで、スキージ 2 7 2の弾力性の違いによって、孔 2 6 0内に充填されたぺ一スト 2 7 1を拭い取る量が異なり、スキージ 2 7 2が軟らかいほど拭い取る量が多くなって形成される電子放出層 2 7の厚みを薄くできるので、スキージ 2 7 2は、形成したい電子放出層 2 7の厚みに応じてその弾力性を変更すればよい。次に、厚膜形成法などを用いて、孔 2 6 (図 3 ) を形成するため、これに相当する位置に貫通穴を有するラィン状の絶縁層 2 4および引き出し電極 2 5を形成しておく。これらの孔がカソード電極 2 3の孔 2 6 0と合うように、かつカソード電極 2 3と直交するように積層する（図 2参照）ことにより、電子放出部 2 2 を備えた背面パネル 2 0が形成される。

他方、前面パネル 1 0は、まず、前面ガラス基板 1 1表面上に、蒸着法等を用いて I T Oからなる膜を形成し、次にその表面上に印刷法等を用いて蛍光体層 1 3をライン状に形成することにより得られる。

最後に、上記背面パネル 2 0の周囲にギャップ材 3 0を配設し、高真空下で前面パネル 1 0と対向して張り合わせることにより、電子放出素子 1が形成される。ここで、図 1 7を用いて説明した従来の電子放出素子の場合、力ソード電極 2 3 0 0と絶縁層 2 4 0 0との界面から電子放出層 2 7 0 0までの積層方向の距離 (図 3における距離 Hに相当する）の寸法精度は、力ソード電極 2 3 0 0および電子放出層 2 7 0 0の厚みの加工精度と、孔 2 6 0 0の底面の加工精度とに依存する。電子放出層 2 7 0 0の加工精度は比較的制御し易いが、孔 2 6 0 0の底面の加工精度は制御が難しく、得られる電子放出層 2 7 0 0表面の寸法精度も不十分になるため、各電子放出素子のエミッション特性を均一化することは難しいと考えられる。一方、本第 1の実施の形態の場合、電子放出層 2 7は、背面ガラス基板 2 1上に直接形成されるので、図 3における距離 Hの寸法精度は、力ソード電極 2 3および電子放出層 2 7の厚み 2点の精度のみに依存する。したがって、孔 2 6の底面の加工精度を考慮する必要が無い。また、力ソード電極 2 3、電子放出層 2 7 5 の寸法精度は比較的制御し易いため、各電子放出素子のエミッション特性を均一化することは比較的容易である。したがって、本実施の形態の電子放出素子の製造方法によれば、従来に比べて電子放出素子のエミッシヨン特性を均一化することができる。

(変形例）

L0 ①上記実施の形態においては、電子放出層 2 7の底面が背面ガラス基板 2 1の全面と接するように形成されていたが、これに限定されるものではなく、孔底面の中心において電子放出層がカソード電極と接触しない領域を有する構成であればよい。

図 6 ( a ) は、本変形例における背面パネル 2 0 0の要部断面図である。なお、 L5 本変形例においては、上記第 1の実施の形態と電子放出層の構成が異なるのみであり、図 3と同じ番号を付したものについては、同じ構成要素であるので詳細な説明を省略する。

同図に示すように、電子放出層 2 7 4は、基本的には図 3における電子放出層 2 7と同じ構成であるが、その中心に背面ガラス基板 2 1まで貫通する孔 2 6 1

50 が開けられ、平面視環状の構成を有する。

これによつて、孔 2 6底面の中心部には、孔 2 6 1により電子放出層が存在しない領域が形成されているため、従来技術のような集束性の悪い、電子放出層表面中心部からの電子放出が全く起こらない。したがって、第 1の実施の形態に比ベて電子の集束性がさらに向上すると考えられる。

!5 ②また、電子放出層が孔底面の中心部において力ソード電極と接触しない構成として、以下に示す構成を考えることができ、これによつても本発明を実施することができる。

図 7 ( a ) は、本変形例における背面パネル 2 0 1の要部断面図である。なお、本変形例においては、第 1の実施の形態と電子放出層およびカソード電極の形状

10 が異なるのみであり、図 3と同じ番号を付したものについては、同じ構成要素であるので詳細な説明については省略する。

同図に示すように、力ソード電極 2 3 0は、孔 2 6 2側に突出した突出部 2 3 0 aを有している。これによつて、電子放出層 2 7 5は、その底面において、中心部が背面ガラス基板 2 1と接する一方、周縁部がカソード電極 2 3 0と接するようになる。このため、電子放出層 2 7 5の周縁部は、力ソード電極 2 3 0との接触面積が増加するので、電子放出層 2 7 5表面における端部から放出される電子量を多くすることができる。そのため、第 1の実施の形態に比べて電子の集束性を向上することができる。

また、図 7 (b ) の背面パネル 2 0 2に示すように、力ソード電極を 2種類の導電層 2 3 1 , 2 3 2から構成し、突出部 2 3 2 aを形成するようにしてもよい。

〔第 2の実施の形態〕

本第 2の実施の形態に係る画像表示装置は、第 1の実施の形態で述べた画像表示装置と略同じ構成をしており、背面パネルにおける電子放出層の形状が異なるのみであるので、以下、電子放出層について主に説明する。

上記第 1の実施の形態においては、電子放出層の外表面を略平面に形成していたが、本第 2の実施の形態では、その表面の形状を凹面に形成している。

図 8は、第 2の実施の形態に係る背面パネル 2 0 3の要部断面図である。なお、図 3と同じ番号を付したものについては、同じ構成であるので詳細な説明については省略する。

同図に示すように、孔 2 6の底面には、外表面が凹レンズのように中心部がくぼみ、周縁部が盛り上がる凹面形状（以下、凹レンズ形状という。）をした電子放出層 2 7 7が形成されている。

電子放出層 2 7 7の表面を凹レンズ形状に形成することにより、電子放出層 2 7 7の表面の端部 2 7 7 aが図中破線で示す等電位面 A 2に近づき、この端部 2 7 7 aから放出された電子は、比較的初期の段階で等電位面 A 2に対して垂直方向となるように偏向される。この偏向点付近の等電位面 A 2は、比較的平坦であるので、放出された電子は見かけ上略コリメートされたように進行し、集束される。したがって、第 1の実施の形態に比べて電子の集束性が高まると考えられる。この電子放出層 2 7 7表面は、力ソード電極 2 3と絶縁層 2 4との界面よりも背面ガラス基板 2 1側に形成されている。ここで、電子放出層 2 7 7の表面は、第 1の実施の形態と同様の理由により、電子ビーム集束性と電界強度分布との両者の兼ね合いを考慮し、力ソード電極 2 3表面からの距離 H 2が、力ソード電極 2 3の開ロ幅^¥ 2の0. 0 2〜0. 1 5倍の範囲内に収まるようにすることが望ましい。

5 このような形状を有する電子放出層 2 7 7を形成する方法としては、第 1の実施の形態において、図 4, 5を用いて説明した方法と同様の方法を用いることができる。ただし、ペースト 2 7 0 (図 4， 5 ) に含まれる溶媒を、力ソード電極 2 3に対して接触角が 9 0 ° 以下となるものを選択するようにする必要がある。このような接触角度となる溶剤を選択することによって、ペースト 2 7 0を塗布

L0 した後、もしくはペーストを塗布後にスキージを用いて拭い取った後のペースト

2 7 0は、力ソード電極 2 3に対して接触角が 9 0 ° 以下の角度をなすため、そのペースト 2 7 0表面が凹レンズ形状をなす。この状態の保持しつつ、ペースト中の溶剤を乾燥することにより、電子放出層 2 7 7は、凹レンズ形状に形成される。

.5 (変形例）

上記第 2の実施の形態においては、電子放出層 2 7 7と接触している背面ガラス基板 2 1の面は平面であつたが、この形状に限られるものではなく接触面を凹レンズ形状に加工してもよい。

図 9は、本変形例における背面パネル 2 0 4の要部断面図である。なお、本変 !0 形例においては、電子放出層、および背面ガラス基板の形状が異なるのみであり、図 8と同じ番号を付したものについては、同じ構成要素であるので詳細な説明を省略する。

同図に示すように、本変形例における背面ガラス基板 2 1 0は、電子放出層 2 7 8と'接する面において、凹レンズ形状をした、くぼみ 2 1 1が形成されている。 15 このくぼみ 2 1 1の上に第 1の実施の形態と同様の電子放出部材を含むペーストを塗布することにより、くぼみ 2 1 1の形状に応じた電子放出層 2 7 8が形成される。

くぼみ 2 1 1の形成方法としては、背面ガラス基板 2 1をエッチングなどの化学的に処理する方法、サンドブラストなどの機械加工的に処理する方法、および溶射や印刷などを用いて成膜する方法などの公知の手法を用いることができる。このくぼみ 2 1 1のカーブを調整することにより、電子放出層 2 7 8は、そのカーブに応じた表面形状が形成されるので、電子放出層 2 7 8の表面における凹レンズの形状を調整することが可能となる。

〔第 3の実施の形態〕

5 第 3の実施の形態にかかる画像表示装置は、第 1の実施の形態で述べた画像表示装置と略同じ構成をしており、背面パネルにおける電子放出層の形状が異なるのみであるので、以下、電子放出層について主に説明する。

上記第 1の実施の形態においては、電子放出層の外表面を略平面形状に形成していたが、本第 3の実施の形態では、その表面に凹凸を設けている。

L0 図 1 0は、第 3の実施の形態に係る背面パネル 2 0 5の要部断面図である。なお、図 3と同じ番号を付したものについては、同じ構成であるので詳細な説明については省略する。

同図に示すように、孔 2 6の底面には、電子放出層 3 7 0が形成され、その表面には複数の突起 3 7 1を備える。この突起 3 7 1の先端は、力ソード電極 2 3

L5 と絶縁層 2 4との界面よりも背面ガラス基板 2 1側に形成されている。ここで、突起 3 7 1の先端から力ソード電極 2 3と絶縁層 2 4の界面までの積層方向の距離 H 3は、第 1の実施の形態と同様、電子ビーム集束性と電界強度分布との両者の兼ね合いを考慮し、孔 2 6の上記界面における開口幅 W 3に対して 0. 0 2〜 0. 1 5倍の範囲内となるようにすることが好ましい。

!0 このように電子放出層 3 7 0に複数の突起 3 7 1を設けることによって、突起

3 7 1の先端における電界集中が起こりやすくなる。また、電子放出層 3 7 0は、第 1の実施の形態と同様、カーボン繊維やカーボン 'ナノチューブなどのァスぺクト比の高いものを用いており、電界集中の起こりやすい突起 3 7 1の中でさらに電界集中が起こりやすくなる構成を有する。そのため、第 1の実施の形態に比

!5 ベて電子放出性が向上する。

突起 3 7 1の数は、多ければ多いほど、電界集中が起こり、電子放出個所となる数が増加するため、ェミッション特性の観点からは好ましいが、あまり突起数が多くなりすぎると、その密度が高まり、突起 3 7 1における電界集中が起こりにくくなる。そのため、突起 3 7 1の密度は、以下の関係式を満たすように形成

:0 することが好ましい。 D≥H 4/ 2

ここで、 Dは隣接する突起 3 7 1の先端同士の積層方向直交方向における距離であり、 H 4は、隣接する突起 3 7 1間における谷の底から突起 3 7 1先端までの高さである。このような関係式を満たせば、個々の突起 3 7 1が、隣接する突 5 起 3 7 1の電界集中に悪影響を及ぼさないことをシミュレーシヨンおよび実験により確認している。

上述したように、電子放出層 3 7 0表面に突起 3 7 1を設けることにより、電界集中の効果がより高まり、第 1の実施の形態に比べて電子放出性が向上する。

(変形例）

L0 ①上記第 3の実施の形態においては、電子放出曆 3 7 0がカーボンファイバ一やカーボン 'ナノチューブなどの電子放出部材からなる単層で形成されていたが、これに限定されるものではなく、電子放出層を異なる電子放出部材からなる複数層で形成するようにしてもよい。

図 1 1 ( a ) は、本変形例における背面パネル 2 0 0の要部断面図である。な

15 お、本変形例においては、第 3の実施の形態と電子放出層の構成が異なるのみであり、図 1 0と同じ番号を付したものについては同じ.構成要素であるので、主に電子放出層の構成について説明する。

同図に示すように、電子放出層 3 7 2は、配向層 3 7 3と放出層 3 7 4とからなり、孔 2 6の底面に配向層 3 7 3と放出層 3 7 4が積層された構成を有する。

!0 配向層 3 7 3は、その表面に突起を備えることにより、放出層 3 7 4を凹凸状に配向させるものであり、放出層 3 7 4に対して電子を供給したり、放出層 3 7 4から放出された電子のチャージアップの発生を抑制したりする観点から、 Z n Oなどの導電性の材料から構成される。

放出層 3 7 4は、第 3の実施の形態と同様、力一ボンファイバーやカーボン ·

!5 ナノチューブなどの電子放出部材から構成されている。

電子放出層 3 7 2の形成方法は、まず孔 2 6の底面に Z n Oなど導電性材料からなる層を印刷法などにより形成する。その後、エッチングなどの処理をおこなうことによってその表面に突起を形成して配向層 3 7 3を形成する。次に、放出層 3 7 4となるペーストを配向層 3 7 3上に塗布、溶媒を乾燥することより電子

!0 放出層 3 7 2を形成することができる。上記構成を有する電子放出層によっても、第 3の実施の形態と同様の効果が得られると考えられる。

②上記変形例においては、配向層 3 7 3を形成したが、配向層の代わりに配向部材を用いることもできる。

5 図 1 1 ( b) は、本変形例における背面パネル 2 0 7の要部断面図である。

同図に示すように、電子放出層 3 7 5は、配向部材 3 7 6と放出層 3 7 7とからなる。

配向部材 3 7 6は、四面体の頂点をそれぞれ先端とする四本の足を有する Z n Oゥイスカー（たとえば松下アムテック株式会社製の「パナテトラ」）であり、一

.0 本の足は背面ガラス基板 2 1に対してほぼ垂直に立った状態となっている。この配向部材 3 7 6は、導電性かつ多面体の頂点をそれぞれ先端とする複数の足を有する多足体であればよく、 Z n Oウイスカ一のほかに、多足体ゥイスカーを形成しゃすい S i , T i , B, F e , S n , M gなどの単体、およびその酸化物、窒化物、炭化物なども使用することができる。

-5 放出層 3 7 7は、カーボン繊維やカーボン ·ナノチューブなどの電子放出部材が配向部材 3 7 6の足にまとわりつくように付着して構成されている。

上記構成によって、電子放出層 3 7 5は、その表面において、電界集中の起こり易くなる突起が鋭利に形成されるので、さらに電界集中が起こりやすくなる。そのため、電子放出性が、第 3の実施の形態に比べて向上すると考えられる。

10 この電子放出層 3 7 5の形成方法としては、第 1の実施の形態において図 4 ,

5を用いて説明したペーストに、配向部材 3 7 6を混ぜて混合ペーストを作製し、これを塗布することにより形成する方法があげられる。また、あらかじめ配向部材を溶剤に分散させておいた分散液を孔 2 6に塗布、溶剤を乾燥することによつて配向部材を形成しておき、電子放出部材を含むペーストを塗布するようにして

!5 もよい。このようにすれば、混合ペーストにおいて電子放出部材と配向部材との比重に違いに起因して均一に作製できない場合であっても、配向部材に電子放出材料が均一にまとわりついた状態の電子放出層 3 7 5を形成することができる。

〔第 4の実施の形態〕

第 4の実施の形態にかかる画像表示装置は、第 1の実施の形態で述べた画像表

;0 示装置と略同じ構成をしており、背面パネルにおける電子放出層の底面がカソ一ド電極と接するように形成されている点が異なるのみであるので、以下、背面パネルについて主に説明する。

上記第 1の実施の形態においては、電子放出層が背面ガラス基板上に直接形成されていたが、本第 4の実施の形態では、従来の技術と同様、力ソード電極の上 5 に形成されている。

図 1 2は、第 4の実施の形態に係る背面パネル 4 0 0の要部断面図である。なお、図 3と同じ番号を付したものについては、同じ構成であるので詳細な説明については省略する。

同図に示すように、背面パネル 4 0 0は、ガラス基板 2 1、力ソード電極 2 3 L0 0、絶縁層 2 4、引き出し電極 2 5が順に積層されるとともに、引き出し電極 2

5から力ソード電極 2 3 0の途中まで貫通する孔 2 6 3が形成され、その底部に電子放出層 4 7 0が設けられている。

ここで、電子放出層 4 7 0の表面は、力ソード電極 2 3 0と絶縁層 2 4の界面よりも背面ガラス基板 2 1側に形成される。さらに、電子放出層 4 7 0の表面は、 L5 電子ビーム集束性と電界強度分布との両者の兼ね合いを考慮し、力ソード電極 2

3 0と絶縁層 2 4の界面からの積層方向の距離 H 4が、カソード電極 2 3 0と絶縁層 2 4との界面位置における孔 2 6 3の開口幅 W4の 0. 0 2〜0. 1 5倍の範囲に収まるようにする必要がある。このように制限される理由は、第 2の実施の形態と同様である。

50 すなわち、距離 H 4は、大きければ大きいほど電子集束性の観点からは好ましいが、その値を大きくすると電子を放出させるための駆動電圧を高めなくてはならず、また電子放出層表面上における電界強度分布が大きくなるという不具合が生じる。駆動電圧を高めるには、装置に対するコストが高まり、また、電界強度分布が大きくなればェミツション領域が狭まりエミッション電流が低下したり、

!5 ェミッション特性が劣化したりし易い。そこで、電子ビーム集束性と電界強度分布との両者の兼ね合いを考慮し、通常使用される引き出し電極の印加電圧（2 0

〜7 0 V) の範囲で、引き出し電極 2 5の開口部を電子が 1 0 0 %通過する場合のカソード電極と絶縁層の界面から電子放出層表面までの距離 H 4と力ソード電極の開口幅 W 4の比（0. 0 2〜0. 1 5 ) を実験により導き出した。

10 なお、このときの実験条件としては、以下に示す条件で行った。力ソード電極：厚み 50 m、印加電圧 0V

絶縁層：厚み 50〜： 100〃 m

引き出し電極：厚み 50 ;t m、印加電圧： 20〜70V、開口幅 0. 2 mm ァノード電極：印加電圧： 8〜： I 0 k V

引き出し電極からアノード電極までの距離 0. 5〜2mm

上記実験条件において、引き出し電極の印加電圧を 20〜 70Vまで変化させ、その開口部から 100%電子が通過する状態となる条件について検討した。

そのときの電子放出層の距離 H 4を走査型電子顕微鏡（SEM) を用いて測定し、 H4が 4〃m (2 OV) 〜30 m (70V) となることを確認した。ここで、力ソード電極の開口幅 W4は 200〃mであったので Η4/ Υ4 = 0. 02 〜0. 15となる。

このような構成によって、電子は、従来技術と同様、電子放出層 470の中心部分から放出されやすくなるが、条件が最適化されているので、従来技術のように絶縁層 24にチャージアップすることなく、電子が 100%放出されるようになり、従来に比べ電子の集束性が向上する。

電子放出層 470を形成する方法としては、第 1および第 2の実施の形態において説明した方法と同様の方法を用いることができる。ただし、力ソード電極 2 30は、電子放出層 470を設ける穴を形成する際にエッチング時間を最適化するなどして背面ガラス基板 21にまで貫通しないように加工する必要がある。

〔第 5の実施の形態〕

第 5の実施の形態にかかる画像表示装置は、第 4の実施の形態で述べた画像表示装置と略同じ構成をしており、背面パネルの電子放出層の形状が異なるのみであるので、以下、電子放出層について主に説明する。

上記第 4の実施の形態においては、電子放出層の表面が平面に形成されていたが、本第 5の実施の形態では、その表面が凹面形状に形成されている。

図 13は、第 5の実施の形態に係る背面パネルの要部断面図である。なお、図 12と同じ番号を付したものについては、同じ構成であるので詳細な説明については省略する。

同図に示すように、孔 263の底面には、外表面が凹レンズ形状をした電子放出層 471が形成されている。このような形状に電子放出層 471を形成することにより、電子放出層 4 7 1の端部が図中破線で示す等電位面 A 3に近づき、放出された電子は、比較的初期の段階で等電位面 Aに対して垂直方向となるように偏向される。この偏向点付近の等電位面 Aは比較的平坦であるので、放出された電子は見かけ上略コリメートされた様に進行し、集束される。

5 したがって、従来の技術に比べて、電子放出層 4 7 1の周縁部から電子が放出され易くなり、中心部よりも集束性の高い部分から放出される電子が増加するので、電子の集束性が高まると考えられる。

ここで、電子放出層 4 7 1の表面は、力ソード電極 2 3 1表面よりも背面ガラス基板 2 1側に形成される。ここで、電子放出層 4 7 1の表面は、第 2の実施の

L0 形態と同様の理由により、電子ビーム集束性と電界強度分布との両者の兼ね合いを考慮し、力ソード電極 2 3表面からの距離 H 5が、力ソード電極 2 3の開口幅 W 5の 0. 0 2〜0. 1 5倍の範囲に収まるようにすることが望ましい。

このように電子放出層 4 7 1を形成する方法としては、第 2の実施の形態において説明した方法と同様の方法を用いることができ、電子放出層 4 7 1を形成す

L5 るためのペーストを、力ソード電極 2 3 0に対して 9 0 ° 以下の接触角となるようなものを選択すればよ V、。

(変形例）

①図 1 4に示すように、力ソード電極 2 3 2に凹面部 2 3 3を設け、その上に電子放出層 4 7 2を形成することによって、電子放出層 4 7 2の底面をその中心

!0 部が盛り上がった凸レンズ状の凸面形状としても同様の効果が得られると考えられる。このように凹面部 2 3 3を設ければ、電子放出層 4 7 2の表面形状は凹面部 2 3 3の形状に応じて形成されるので、凹面部 2 3 3の形状を変更することにより電子放出層 4 7 2の形状を自在に変更することができる。

②また、'図 1 5に示すように、孔 2 6 4の底面における力ソード電極 2 3 2の !5 凹面部 2 3 3の上に、第 3の実施の形態で述べたような多足体からなる配向部材

4 7 5を設け、それにまとわりつくように電子放出部材 4 7 4を付着させてもよい。

③さらに、力ソード電極を背面ガラス基板上にライン状に形成するのではなく、図 1 6に示すように、背面パネル 4 0 4において、力ソード電極 2 3 4を画素単

!0 位毎に設けるようにしても良い。このような構成によれば、力ソード電極 2 3 4 自体を巨視的な突起とみなすことができるので、電子放出層 4 7 6に対する電界集中が起こり易くなると考えられる。したがって、上記第 5の実施の形態と比べてもエミッション特性が優れると考えられる。産業上の利用可能性本発明に係る電子放出素子およびこれを用いた画像表示装置は、特に高精細を要求される画像表示装置を実現するのに有効である。

Claims

請求の範囲

1 . 基板上に力ソード電極と絶縁層と電子弓 Iき出し電極とが順に積層され、前記引き出し電極側からカソード電極まで到達する孔の底面に、前記力ソード電

5 極と接触する電子放出層が具設された電子放出素子であって、

前記電子放出層は、その表面が前記力ソード電極と絶縁層との界面よりも基板側に位置するように具設されており、

前記電子放出層と前記カソード電極との接触領域は、前記孔の底面における中心部を除く、周辺領域に限定されている

0 ことを特徴とする電子放出素子。

2. 前記電子放出層は、その表面から前記力ソード電極と絶縁層との界面までの積層方向の距離が、その界面における前記孔の開口幅に対して 0. 0 2〜 0. 1 5倍となるように具設されていることを特徴とする請求項 1に記載の電子

5 放出素子。

3. 前記電子放出層は、その表面が凹面形状であることを特徴とする請求項 1に記載の電子放出素子。 '

10 4. 前記電子放出層は、その底面が凸面形状であることを特徴とする請求項 3に記載の電子放出素子。

5. 前記電子放出層は、その表面に突起を有することを特徴とする請求項 1に記載の電子放出素子。

;5

6. 前記電子放出層の突起は、複数個形成され、その高さを H、隣接する突起との距離を Dとする場合に、 D≥HZ2の関係を満たすことを特徴とする請求項 5に記載の電子放出素子。

0 7. 前記電子放出層は、電子を放出する放出層と、当該放出層を配向させるために表面に凹凸を有する配向層とからなり、前記放出層は、前記配向層表面の形状に応じた凹凸形状を有していることを特徴とする請求項 5に記載の電子放出素子。

8. 前記電子放出層は、前記孔の底面の中心部を除く周縁部に配されていることを特徴とする請求項 1に記載の電子放出素子。

9. 前記力ソード電極は、前記孔の底面における中心部を除く周縁部に突出した突出部を有することを特徴とする請求項 1に記載の電子放出素子。

.0

1 0. 前記力ソード電極は、前記基板との間に当該力ソード電極と異なる導電性材質からなる第 2の力ソード電極を介して配され、当該第 2の力ソード電極は、前記孔における底面の中心部を除く周縁部に突出した突出部を有することを特徴とする請求項 1に記載の電子放出素子。

•5

1 1 . 前記電子放出層は、電子放出材料として、繊維状のグラフアイト、もしくはカーボン ·ナノチューブを含むことを特徴とする請求項 1に記載の電子放出素子。

!0 1 2. 前記電子放出層は、前記電子放出材料を配向させるための多足形状をしこ配向部材を含むことを特徴とする請求項 1 1·に記載の電子放出素子。

1 3. 基板上に力ソード電極と絶縁層と電子弓 Iき出し電極とが順に積層され、前記弓 Iき出し電極側からカソ一ド電極まで到達する孔の底面に、前記力ソード電

:5 極と接触する電子放出層が具設された電子放出素子であって、

前記電子放出層は、その表面が前記カソード電極と絶縁層との界面よりも基板側に位置し、前記界面から電子放出層表面までの積層方向の距離が、前記界面位置における孔の開口幅に対して 0. 0 2〜0. 1 5倍の範囲となるように具設されている

ίθ ことを特徴とする電子放出素子。

1 4. 前記電子放出層は、その表面に突起を有することを特徴とする請求項 1 3に記載の電子放出素子。 1 5. 前記電子放出層の突起は、複数個形成され、その高さを H、隣接する突起との距離を Dとする場合に、 D Hノ 2の関係を満たすことを特徴とする請求項 1 4に記載の電子放出素子。

1 6. 前記電子放出層は、電子を放出する放出層と、当該放出層を配向させるために表面に凹凸を有する配向層とからなり、前記放出層は、前記配向層表面の形状に応じた凹凸形状を有していることを特徴とする請求項 1 4に記載の電子放出素子。

1 7 前記電子放出層は、前記孔の底面の中心部を除く周縁部に配されていることを特徴とする請求項 1 3に記載の電子放出素子。

1 8. 前記電子放出層は、電子放出材料として、繊維状のグラフアイト、もしくはカーボン ·ナノチューブを含むことを特徴とする請求項 1 3に記載の電子放出素子。

1 9. 前記電子放出層は、前記電子放出材料を配向させるための多足形状をした配向部材を含むことを特徴とする請求項 1 8に記載の電子放出素子。

2 0. 基板上に力ソード電極と絶縁層と電子弓 Iき出し電極とが順に積層され、前記引き出し電極側から力ソード電極まで到達する孔の底面に、前記力ソード電極と接触する電子放出層が具設された電子放出素子であって、

前記電子放出層は、その表面が凹面形状を有する

ことを特徴とする電子放出素子。 2 1 . 前記電子放出層は、その表面が前記力ソード電極と絶縁層との界面よりも基板側に位置することを特徴とする請求項 2 0に記載の電子放出素子。

2 2. 前記電子放出層は、その表面から前記力ソード電極と絶縁層との界面までの積層方向の距離が、その界面における前記孔の開口幅に対して 0. 0 2 〜0. 1 5倍となるように具設されていることを特徴とする請求項 2 0に記載の電子放出素子。

2 3. 前記電子放出層は、その底面が凸面形状を有することを特徴とする請求項 2 0に記載の電子放出素子。

2 4. 前記電子放出層は、その外表面に突起を有することを特徴とする請求項 2 0に記載の電子放出素子。

2 5. 前記電子放出層の突起は、複数個形成され、その高さを H、隣接する突起との距離を Dとする場合に、 D≥H/ 2の関係を満たすことを特徴とする請求項 2 4に記載の電子放出素子。

2 6. 前記電子放出層は、電子放出材料として、繊維状のグラフアイト、もしくはカーボン ·ナノチューブを含むことを特徴とする請求項 2 0に記載の電子放出素子。

2 7. 前記電子放出層は、前記電子放出材料を配向させるための多足形状をした配向部材を含むことを特徴とする請求項 2 6に記載の電子放出素子。

2 8. 基板上に、電子ビームを出射する複数の電子放出部がマトリックス状に配列された電子放出素子を備えた第 1パネルと、第 2パネルとがギヤップ材を介して対向配置された画像表示装置であって、

前記電子放出素子として請求項 1に記載の電子放出素子を用いたことを特徴とする画像表示装置。

2 9. 基板上に、電子ビームを出射する複数の電子放出部がマトリックス状に配列された電子放出素子を備えた第 1パネルと、第 2パネルとがギャップ材を介して対向配置された画像表示装置であつて、

前記電子放出素子として請求項 1 3に記載の電子放出素子を用いたことを特徴とする画像表示装置。

3 0. 基板上に、電子ビームを出射する複数の電子放出部がマトリックス状に配列された電子放出素子を備えた第 1パネルと、第 2パネルとがギャップ材を介して対向配置された画像表示装置であって、

前記電子放出素子として請求項 2 0に記載の電子放出素子を用いたことを特徴とする画像表示装置。

3 1 . 基板上に当該基板まで貫通する孔を有するカソード電極を形成する電極形成ステップと、

前記孔の底面に電子放出物質と溶剤を含むペーストを塗布することによって、電子放出層を形成する電子放出層形成ステツプとを有することを特徴とする電子放出素子の製造方法。

3 2. 前記溶剤は、前記力ソード電極に対する接触角が 9 0 ° 以下となるものであることを特徴とする請求項 3 1に記載の電子放出素子の製造方法。

3 3. 前記ペーストは、前記電子放出層を配向させる多足形状の配向部材を含むことを特徴とする請求項 3 1に記載の電子放出素子の製造方法。