JP2005166666A - 電子放出素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 優れた色座標特性を維持すると同時に輝度特性を大きく改善する。
【解決手段】 基板２の一面に形成された少なくとも一つ以上のアノード電極１１と，アノード電極１１の一面に，それぞれがパターン化されて，相互に所定の距離だけ離隔されて配設される複数の蛍光層１３を含む発光部２１とを備え，上記複数の蛍光層１３のうちの少なくとも一つの蛍光層は，複数のパターンに分割形成された多重分割パターンを有するように構成した。このとき，上記複数の蛍光層１３には，少なくとも一つの緑色蛍光層１３Ｇと，少なくとも一つの青色蛍光層１３Ｂと，少なくとも一つの赤色蛍光層１３Ｒとが含まれるよのがよい。更に，上記多重分割パターンを有する蛍光層は，赤色蛍光層１３Ｒであるのがよい。
【選択図】 図２

Description

本発明は電子放出素子及びその製造方法に関する。

電子放出素子（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ）は，一般的に，対向配置された後面基板と前面基板とを備える。後面基板には，電子放出源であるエミッタと，上記電子放出源から電子を放出させるための電極であるカソード電極及びゲート電極とが形成される。また，前面基板の一面には蛍光膜（蛍光層）が形成される。

このような，電子放出素子は，カソード電極とゲート電極との間の電圧差を利用して電子放出源の周囲に電界を形成して電子放出源から電子を放出させる。そして，放出された電子が蛍光膜に衝突して発光することによって，所定のイメージが表示される。この過程で，電子放出源から放出された電子を蛍光膜に引き寄せるためには，蛍光膜が位置する前面基板の一面を高電位状態に維持しなければならない。

このため，通常の電子放出素子においては，前面基板と蛍光膜との間に透明導電膜からなるアノード電極を形成し，ここに数百〜数千ボルトの正電圧（＋）を印加している。かかる透明導電膜の代表的な例としては，ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）膜が挙げられる。

このとき，上記前面基板に形成された蛍光膜からなる発光部は，一般的には，緑色蛍光膜，青色蛍光膜，及び赤色蛍光膜と，遮光層とを含んで構成される。図１は，従来の電子放出素子の発光部の構造を概略的に示した斜視図である。図１を参照すると，従来の発光部は，緑色蛍光膜１３Ｇと，青色蛍光膜１３Ｂと，赤色蛍光膜１３Ｒと，遮光層１７とを有する。

上記発光部は，先ず遮光層１７が等間隔でストライプパターンに形成され，その上に緑色蛍光膜１３Ｇ，青色蛍光膜１３Ｂ，及び赤色蛍光膜１３Ｒをスラリー法で形成することにより，図１に示された構造を有するようになる。この時，外面から見える各色相別のライン間の幅は同一である。

しかし，上記のような電子放出素子は，実際に駆動をしてみると，各色相に対する輝度特性や色再現特性が期待よりも低くなるという問題があった。例えば，赤色層の発光輝度は青色層の発光輝度よりも低く再現されるため，上記電子放出素子を用いて表示を行うと赤色層の発光輝度が低くなり，電子放出素子全体としての輝度特性が低下するという問題がある。

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，優れた色座標特性を維持すると同時に輝度特性を大きく改善することができる電子放出素子及びその製造方法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，基板の一面に形成された少なくとも一つ以上のアノード電極と，上記アノード電極の一面に，それぞれがパターン化されて，相互に所定の距離だけ離隔されて配設される複数の蛍光層を含む発光部とを含み，上記複数の蛍光層のうちの少なくとも一つの蛍光層は，複数のパターンに分割形成された多重分割パターンを有すること，を特徴とする電子放出素子が提供される。

このような本発明にかかる電子放出素子によれば，上記多重分割パターンを有する蛍光層に設けられる複数の分割パターンの蛍光層を，相互に異なる輝度特性や色座標特性などの光特性を有するように形成することにより，脆弱な特性を相互に補完しあうことができる。その結果，複数の分割パターンが合成された当該蛍光層全体としての輝度特性や色座標特性などの光特性を向上させることができる。このように，多重分割パターンを有する蛍光層の特性が向上することにより，各色相の蛍光層からなる電子放出素子の発光部全体としての輝度特性や色再現特性も向上される。

このとき，上記複数の蛍光層には，少なくとも一つの緑色蛍光層と，少なくとも一つの青色蛍光層と，少なくとも一つの赤色蛍光層とが含まれるように構成するのがよい。

そして，上記多重分割パターンはストライプパターンであるのがよい。また，より好ましくは，上記多重分割パターンは二重のストライプパターンであるのがよい。

また，上記多重分割パターンを有する蛍光層は，多重分割パターンを有さない少なくとも一つ以上の他の蛍光層の面積と，当該多重分割パターンに含まれる複数のパターンの合計面積との比率が，１：１〜１：１.８の範囲内となるように形成されるのがよい。

そして，上記電子放出素子は，相互に隣接する上記蛍光層の間に形成される少なくとも一つ以上の遮光層をさらに含むことができる。このとき，上記遮光層は，上記多重分割パターンを有する蛍光層に含まれる複数の分割パターンの合計面積と，上記多重分割パターンを有する蛍光層の分割パターン間に設けられる遮光層の面積との比率が１：１〜２：１の範囲内となるように形成されるのがよい。

また，より好ましくは，上記多重分割パターンを有する蛍光層は，赤色蛍光層であるのがよい。このとき，上記多重分割パターンを有する赤色蛍光層に含まれる複数の分割パターンは，それぞれ，Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ，Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ，及びＣａ_ｘＳｒ_１−ｘＳ：Ｅｕ（この時，０＜ｘ＜１）からなる群より選択される蛍光体を含むことができる。

上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，基板の一面に形成された少なくとも一つ以上のアノード電極と，上記アノード電極の一面に，それぞれがパターン化されて，相互に所定の距離だけ離隔されて配設される緑色蛍光層，青色蛍光層，及び赤色蛍光層を含む発光部とを含み，上記緑色蛍光層及び青色蛍光層のうちの少なくとも一つは，単一のパターンとして形成された単一分割パターンを有し，上記赤色蛍光層は，２つのパターンに分割形成された二重分割パターンを有すること，を特徴とする電子放出素子が提供される。

このような本発明にかかる電子放出素子によれば，上記二重分割パターンを有する赤色蛍光層に設けられる２つの分割パターンの蛍光層を，相互に異なる輝度特性や色座標特性などの光特性を有するように形成することにより，脆弱な特性を相互に補完しあうことができる。その結果，２つの分割パターンが合成された赤色蛍光層全体としての輝度特性や色座標特性などの光特性を向上させることができる。このように，二重分割パターンを有する赤色蛍光層の特性が向上することにより，赤，緑，及び青の各色相の蛍光層からなる電子放出素子の発光部全体としての輝度特性や色再現特性も向上される。

このとき，上記赤色蛍光体の分割パターンはストライプパターンであるのがよい。また，上記赤色蛍光層は，上記緑色蛍光層または上記青色蛍光層の面積と，当該赤色蛍光層の二重分割パターンに含まれる２つのパターンの合計面積との比率が，１：１〜１：１.８の範囲内となるように形成されるのがよい。

また，上記電子放出素子は，相互に隣接する上記蛍光層の間に形成される少なくとも一つ以上の遮光層をさらに含むことができる。このとき，上記遮光層は，上記赤色蛍光層に含まれる２つの分割パターンの合計面積と，上記赤色蛍光層の２つの分割パターン間に設けられる遮光層の面積との比率が１：１〜２：１の範囲内となるように形成されるのがよい。

また，上記二重分割パターンを有する赤色蛍光層に含まれる２つの分割パターンは，それぞれ，Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ，Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ，及びＣａ_ｘＳｒ_１−ｘＳ：Ｅｕ（この時，０＜ｘ＜１）からなる群より選択される蛍光体を含むことができる。

上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，相互に所定の距離だけ離隔されて対向配置され，密封材により接合されて真空容器を構成する第１基板及び第２基板と，上記第１基板上に形成されるカソード電極と，上記カソード電極上に配設される電子放出部と，上記電子放出部を囲んで設けられる絶縁層を介してカソード電極上に配設されるゲート電極と，上記第２基板上に形成される少なくとも一つ以上のアノード電極と，上記アノード電極の一面に，それぞれがパターン化されて，相互に所定の距離だけ離隔されて配設される緑色蛍光層，青色蛍光層，及び赤色蛍光層を含む発光部とを含み，上記緑色蛍光層，青色蛍光層，及び赤色蛍光層のうちの少なくとも一つの蛍光層は，複数のパターンに分割形成された多重分割パターンを有すること，を特徴とする電子放出素子が提供される。

このような本発明にかかる電子放出素子によれば，上記多重分割パターンを有する蛍光層に設けられる複数の分割パターンの蛍光層を，相互に異なる輝度特性や色座標特性などの光特性を有するように形成することにより，脆弱な特性を相互に補完しあうことができる。その結果，複数の分割パターンが合成された当該蛍光層全体としての輝度特性や色座標特性などの光特性を向上させることができる。このように，多重分割パターンを有する蛍光層の特性が向上することにより，赤，緑，及び青の各色相の蛍光層からなる電子放出素子の発光部全体としての輝度特性や色再現特性も向上される。

このとき，上記多重分割パターンを有する緑色蛍光層，青色蛍光層，及び赤色蛍光層のうちの少なくとも一つの蛍光層は，多重分割パターンを有さない少なくとも一つ以上の他の蛍光層の面積と，当該多重分割パターンに含まれる複数のパターンの合計面積との比率が，１：１〜１：１.８の範囲内となるように形成されるのがよい。

また，上記電子放出素子は，相互に隣接する上記蛍光層の間に形成される少なくとも一つ以上の遮光層をさらに含むことができる。このとき，上記遮光層は，上記多重分割パターンを有する蛍光層に含まれる複数のパターンの合計面積と，当該遮光層の面積との比率が１：１〜１：の範囲内となるように形成されるのがよい。

また，より好ましくは，上記多重分割パターンを有する蛍光層は，赤色蛍光層であるのがよい。このとき，上記多重分割パターンを有する赤色蛍光層に含まれる複数の分割パターンは，それぞれ，Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ，Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ，及びＣａ_ｘＳｒ_１−ｘＳ：Ｅｕ（この時，０＜ｘ＜１）からなる群より選択される蛍光体を含むことができる。

上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，第２基板上に少なくとも一つ以上のアノード電極を形成するアノード形成段階と，上記第２基板上の発光領域に，少なくとも一つの緑色蛍光層と，少なくとも一つの青色蛍光層と，少なくとも一つの赤色蛍光層とを，相互に所定の距離だけ離隔させて，スラリー法で形成する蛍光層形成段階とを含み，上記緑色蛍光層，青色蛍光層，及び赤色蛍光層のうちの少なくとも一つの蛍光層は，複数のパターンに分割形成された多重分割パターンを有すること，を特徴とする電子放出素子の製造方法が提供される。

このような本発明にかかる電子放出素子の製造方法によれば，上記多重分割パターンを有する蛍光層に設けられる複数の分割パターンの蛍光層を，相互に異なる輝度特性や色座標特性などの光特性を有するように形成することができる。その結果，複数の分割パターンが合成された蛍光層全体としての輝度特性や色座標特性などの光特性を向上させることができる。このように，多重分割パターンを有する蛍光層の特性が向上することにより，赤，緑，及び青の各色相の蛍光層からなる電子放出素子の発光部全体としての輝度特性や色再現特性も向上される。

このとき，上記多重分割パターンを有する蛍光層は，多重分割パターンを有さない少なくとも一つ以上の他の蛍光層の面積と，当該多重分割パターンに含まれる複数のパターンの合計面積との比率が，１：１〜１：１.８の範囲内となるように形成されるのがよい。

また，上記アノード形成段階と上記蛍光層形成段階との間に，上記第２基板上に設定された任意の非発光領域に少なくとも一つ以上の遮光層を形成する段階をさらに含むことができる。このとき，上記遮光層は，上記多重分割パターンを有する蛍光層に含まれる複数の分割パターンの合計面積と，上記多重分割パターンを有する蛍光層の分割パターン間に設けられる遮光層の面積との比率が１：１〜２：１の範囲内となるように形成されるのがよい。

また，より好ましくは，上記多重分割パターンを有する蛍光層は，赤色蛍光層であるのがよい。このとき，上記多重分割パターンを有する赤色蛍光層に含まれる複数の分割パターンは，それぞれ，Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ，Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ，及びＣａ_ｘＳｒ_１−ｘＳ：Ｅｕ（この時，０＜ｘ＜１）からなる群より選択される蛍光体を含むことができる。

本発明によれば，特性を改善しようとする色相の蛍光層を複数のパターンに分割形成して多重分割パターンの蛍光層を備えたことにより，発光輝度の減少を防止し，光特性も向上させることができる電子放出素子を提供できるものである。

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。

先ず，本発明の実施の形態の概要について説明する。本実施形態にかかる電子放出素子は，アノードパネル（基板）に要求される輝度及び色座標を満たすために，他の色相と比較して相対的に特性が低く現れる色相の蛍光層（蛍光膜）を，少なくとも一つの分割パターン（多重分割パターン）の蛍光層として構成することを特徴とする。すなわち，従来は所定のパターンを有する単一のパターンとして形成されていた蛍光層を，２つ以上のパターンに分割して多重分割パターンの蛍光層として構成する。上記のように構成することより，電子放出素子の，例えば輝度特性や色座標特性などの光特性を向上させることができる。

従来の電子放出素子は，等間隔に形成された遮光層上に，蛍光層が，赤色，緑色，及び青色別に，例えばライン状などの所定のパターンに形成された構造を有する。本実施形態にかかる電子放出素子では，上記既存の構造に対して，脆弱な光特性を有する色相のラインをさらに形成して当該色相の蛍光層のパターンを増加させることができる。このとき，上記パターンが増加された蛍光層を組成する蛍光体の材料には，一方のパターンには色座標特性は優れているが輝度特性が低い一つの蛍光体を用い，もう一方のパターンには色座標特性は低いが輝度特性が優れている別の蛍光体を用いるのがよい。このように，蛍光層を少なくとも一つの分割パターン（多重分割パターン）に形成して，各々のライン（パターン）に異なる蛍光体材料を用いることにより，いかなる特定の駆動条件（電圧及び電流密度）においても，優れた色座標特性を維持すると同時に輝度特性を改善することができる。

また，上記少なくとも一つの分割パターン（多重分割パターン）に形成される蛍光層は，緑色蛍光層，青色蛍光層，及び赤色蛍光層のうちの少なくとも一つ以上とすることができる。このとき，赤色発光輝度が青色発光輝度よりも低く現れる従来技術の問題を改善するための好ましい一実施例としては，例えば，青色蛍光層に隣接して赤色蛍光層のラインをさらに一つ形成して二重分割パターンの赤色蛍光層を形成する構成を挙げることができる。

上記少なくとも一つの分割パターン（多重分割パターン）に形成される色相の蛍光層は，少なくとも２個以上のパターンに分割して形成することができる。

そして，上記多重分割パターンに分割された蛍光層においては，蛍光層を組成する蛍光体として，各分割パターン間で，互いに同一かまたは互いに異なる成分からなる蛍光体を用いることができる。すなわち，上記多重分割パターンに分割された蛍光層に含まれる複数の分割パターンに相互に異なる蛍光体を用いた場合，一つの色相の蛍光層には少なくとも２種以上の異なる蛍光体が含まれることになる。

上記少なくとも一つの分割パターン（多重分割パターン）に形成される蛍光層に用いられる蛍光体としては，一般的に用いられる赤色蛍光体，緑色蛍光体，青色蛍光体などを使用することができる。赤色蛍光体の代表的な例としては，Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ，Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ，及びＣａ_ｘＳｒ_１−ｘＳ：Ｅｕ（この時，０＜ｘ＜１）などを挙げることができるが，これらに限定されるわけではない。また，青色蛍光体としては，例えばＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌなどの蛍光体を用いることができ，緑色蛍光体としては，例えばＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌなどの緑色蛍光体などを用いることができるが，これらに限定されるわけではない。例えば，赤色蛍光層が多重分割パターンに形成される場合，赤色蛍光層に含まれる複数のパターンに用いる赤色蛍光体は，それぞれ，Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ（ユーロピウムを付活剤とした酸化物系蛍光体），Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ（ユーロピウムを付活剤とした酸硫化物系蛍光体），及びＣａ_ｘＳｒ_１−ｘＳ：Ｅｕ（この時，０＜ｘ＜１）からなる群より選択されるものを含むことができる。

また，上記少なくとも一つの分割パターン（多重分割パターン）を有する各々の蛍光層においては，各分割パターンの面積が，互いに同一かまたは異なるように構成することができる。このように，同一色相内の分割パターン間の面積比率は限定されないが，期待される特性（例えば色座標特性や輝度特性など）が得られるような面積比率に構成されるのがよい。

上記緑色蛍光層，青色蛍光層，及び赤色蛍光層のうちの多重分割パターンを有する蛍光層のなかの少なくとも一つの蛍光層は，多重分割パターンを有さない少なくとも一つ以上の他の蛍光層に対して１：１〜１：１.８の面積比率で形成されるのが好ましい。すなわち，多重分割されていない蛍光層の面積と，多重分割された蛍光層に含まれる複数の分割パターンの合計面積との比率が，１：１〜１：１.８の範囲内となるように構成されるのがよい。このとき，上記多重分割パターンを有する蛍光層の多重分割パターンを有さない蛍光層に対する面積比率が上記範囲未満であると，蛍光層の特性を向上させることができなくなる。また，上記範囲を超えると，多重分割パターンの蛍光層の発光強化によりホワイト均衡が崩れるといった問題が生じるので好ましくない。

例えば，赤色蛍光層が２つのパターンに分割された二重分割パターンの赤色蛍光層として形成される場合，緑色蛍光層及び青色蛍光層は同一面積に形成され，赤色蛍光層は緑色蛍光層または青色蛍光層に対して１：１〜１：１.８の面積比率で形成されるのが好ましい。すなわち，緑色蛍光層または青色蛍光層と，赤色蛍光層に含まれる２つの分割パターンの合計面積との比率が，１：１〜１：１.８の範囲内となるように構成されるのがよい。このとき，赤色蛍光層に含まれる２つの分割パターン同士の面積比率は特に限定されず，期待する色座標特性や輝度特性などの特性を得ることができる面積比率となるように構成されるのがよい。

本実施形態にかかる電子放出素子は，相互に隣接する蛍光層の間に少なくとも一つ以上の遮光層をさらに含むことができる。すなわち，異なる色相の蛍光層間，または同一色相内の分割パターン間に遮光層を設けることができる。この時，上記遮光層は，複数のパターンに分割された多重分割パターンを有する蛍光層に対して１：１〜２：１の面積比率で形成されるように構成するのがよい。すなわち，多重分割された蛍光層に含まれる複数の分割パターンの合計面積と，上記多重分割パターンを有する蛍光層の分割パターン間に設けられる遮光層の面積との比率が１：１〜２：１の範囲内となるように構成されるのがよい。この時，上記遮光層の多重分割された蛍光層に対する面積比率が上記範囲未満であると，コントラストが低下するといった問題が生じる。また，上記範囲を超えると，輝度が低下するといった問題が生じるので好ましくない。

例えば，赤色蛍光層が２つのパターンに分割された二重分割パターンの赤色蛍光層として形成される場合，上記遮光層は，赤色蛍光層に対して１：１〜２：１の面積比率で形成されるのが好ましい。すなわち，赤色蛍光層に含まれる２つの分割パターンの合計面積と，上記赤色蛍光層の２つの分割パターン間に設けられる遮光層の面積との比率が，１：１〜２：１の範囲内となるように構成されるのがよい。

以下，添付した図面を参照して，本発明の実施の形態にかかる電子放出素子についてより詳細に説明する。図２は，本発明の実施の形態にかかる電子放出素子の発光部の概略構成を示す斜視図である。

図２を参照すると，本実施形態にかかる電子放出素子の発光部は，青色蛍光層１３Ｂに隣接する赤色蛍光層１３Ｒが２つのパターンに分割されて二重分割パターンに形成される。すなわち，緑色蛍光層１３Ｇと，青色蛍光層１３Ｂと，二重分割パターンの赤色蛍光層１３Ｒとは，相互に所定の距離だけ離隔されて配設される。そして，上記各色相の蛍光層の間には遮光層１７が設けられる。蛍光層１３と遮光層１７とにより発光部が構成される。遮光層１７は，上記二重分割パターンの赤色蛍光層１３Ｒの間にも位置する。上記のような構成とすることにより，従来の赤色蛍光層，緑色蛍光層，及び青色蛍光層からなる電子放出素子において，赤色蛍光層の色相が脆弱であった問題が解決される。つまり，特性を改善しようとする色相の蛍光層を２つのパターンに分割された二重分割パターン，例えば二重ストライプ（ｄｏｕｂｌｅ ｓｔｒｉｐｅ）パターンに形成することにより，当該色相の光特性及び画像全体の光特性を向上させることができる。このとき，赤色蛍光層に含まれる２つのパターンに用いる蛍光体には，同一の成分からなる蛍光体をそれぞれの蛍光体に使用することもできるし，異なる成分からなる蛍光体をそれぞれの蛍光体に使用することもできる。

図３は，本実施形態にかかる電子放出素子の部分断面図である。図３を参照すると，本実施形態にかかる電子放出素子は，任意の大きさを有する第１基板（またはカソード基板）１と第２基板（またはアノード基板）２とが，内部空間が形成されるように所定の距離だけ離隔されて略平行に配置される。上記真空容器内の第１基板１上には，電子を放出することができる電子放出部が形成される。また，上記真空容器内の第２基板２上には，上記電子放出部から放出された電子により発光して所定のイメージを実現する発光部が形成される。

また，第１基板１と第２基板２との間には，複数のスペーサ２２が配置されて，二つの基板間の間隔を一定に維持する。図３に示す電子放出素子を，例えばカラー表示装置などに用いた場合，複数の上記電子放出素子が第１基板１と第２基板２との間に二次元のマトリックス状に配置される。そして，上記第１基板１と第２基板２とを互いに結合させて装置の外形である真空容器が形成される。

本実施形態にかかる電子放出素子の構成について説明する。第１基板１には，カソード電極３，絶縁層５，及びゲート電極７が形成され，第２基板２には，アノード電極１１及び蛍光層１３が形成される。パターン化されたカソード電極３とパターン化されたゲート電極７とは，略直交に交差するように設けられる。カソード電極３とゲート電極７との交差領域には，絶縁層５を貫通する孔５ａ及びゲート電極７を貫通する孔７ａが相互に連通して形成される。そして，これら孔５ａ，７ａによって露出されたカソード電極３に，電子放出部１５が電気的に連結（接続）されるように配設される。電子放出部１５は，カソード電極３の表面に直接形成されることもできる。

ここで，本実施形態における電子放出素子の画素領域をゲート電極７とカソード電極３との交差領域と定義する場合，電子放出部１５は，各画素領域ごとに，カソード電極３の一側縁部に位置する。また，電子放出部１５は，各画素領域ごとに，カソード電極３の両側縁部に位置することもできるし，中央部に位置することもできる。すなわち，各画素領域（交差領域）に設けられる電子放出部１５の数及び配置位置は多様に変更することができる。いずれの場合においても，電子放出部１５が設けられる位置には，絶縁層５とゲート電極７とを貫通する孔が形成され，当該孔により露出されたカソード電極３に，電子放出部１５が電気的に連結（接続）されるように配設される。

次に，電子放出部１５を含む第１基板１側の構造について詳細に説明する。カソード電極３は，所定のパターン，例えば分割されたパターンで第１基板１の一方向に沿って形成される。また，絶縁層５は，カソード電極３を覆いながら第１基板１の上に全体的に配置される。そして，絶縁層５上には，複数のゲート電極７が，所定のパターン，例えば分割されたパターンで形成される。このとき，パターン化されたゲート電極７は，パターン化されたカソード電極３と直交する方向に任意の間隔をおいて分割パターンを維持して形成される。ここで，ゲート電極７は，絶縁層５に形成された孔５ａと連通する孔７ａを有する。

絶縁層５は，誘電体ペーストを，厚膜印刷，乾燥，及び焼成する過程を数回繰り返すことにより，第１基板１の上全体に所定の厚さで形成される。ここで，絶縁層５の厚さは約２０μｍであるのがよい。また，絶縁層５を形成する誘電体ペーストには，周知の一般的な組成のものを用いることができる。

ゲート電極７は，絶縁層５上に金属物質を蒸着し，これをパターニングして，カソード電極３と直交する分割パターンに形成する。そして，周知の一般的なフォトリソグラフィ工程により，カソード電極３とゲート電極７とが交差する領域にゲート電極７を貫通する孔７ａ及び絶縁層５を貫通する孔５ａを形成する。

上記のようにゲート電極７及び絶縁層５を貫通する孔７ａ，５ａを形成した後，電子放出部形成用ペースト組成物をカソード電極３上に塗布して電子放出部１５を形成する。この際，導電性を有する炭素系物質（カーボン系物質）が電子放出部１５のペースト組成物として用いられてカソード電極３及びゲート電極７にかけて形成されると，二つの電極間にショートを誘発するおそれがある。したがって，このような電極間のショートを防止するために，選択的に犠牲層を用いて電子放出部１５を形成することもできる。しかし，本発明は必ずしもこれに限定されるわけではなく，上記のように犠牲層を形成せずに電子放出部１５を形成することもできる。

電子放出部１５は，スクリーン印刷またはフォトリソグラフィ工程によって製造することができる。また，電子放出部１５を組成する電子放出物質としては，カーボン系物質またはナノメートルサイズ物質などを用いることができる。上記カーボン系物質としては，例えば，カーボンナノチューブ，グラファイト，ダイヤモンド状カーボン，Ｃ_６０（フラーレン；ｆｕｌｌｅｒｅｎ）などを挙げることができる。また，ナノメートルサイズ物質としては，例えば，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ーなどを挙げることができる。より好ましくは，電子放出部１５は，カーボンナノチューブ，グラファイト，ダイヤモンド状カーボン，Ｃ_６０，グラファイトナノファイバー，またはシリコンナノワイヤーのうちのいずれか一つまたはこれらを組み合わせた物質からなることができる。

また，電子放出部１５を形成する際に用いられるペースト組成物には，無機粉末，バインダー樹脂，または有機溶媒を更に含むことができる。上記無機粉末は，好ましくはガラス原料であるのがよい。また，バインダー樹脂及び有機溶媒は，一般的な炭素系物質（好ましくは，カーボンナノチューブ）のペーストを製造する際に用いられるものを用いることができ，特に限定はされない。また，電子放出部１５の組成物には，必要に応じて感光性樹脂及びＵＶ用開始剤を更に添加することができる。

このような構成を有する電子放出部１５は，上記真空容器の外部からカソード電極３及びゲート電極７に印加される電圧により，カソード電極３とゲート電極７との間に形成される電子分布に応じて電子を放出する。

また，本発明にかかる電子放出素子の上記電子放出部１５側の構造は，上記のような例に限定されるわけではない。例えば，カソード基板である第１基板１上に，パターン化されたゲート電極７が先に形成され，ゲート電極７上に絶縁層５を隔ててパターン化されたカソード電極３が形成された後に，カソード電極３に電子放出部１５が電気的に連結さた構造を適用することも可能である。

次に，発光部を含む第２基板２側の構造について詳細に説明する。発光部２１は，第２基板２の一面（第１基板と対向する面）に形成されるアノード電極１１と，アノード電極１１上に形成される赤色蛍光層１３Ｒ，緑色蛍光層１３Ｇ，及び青色蛍光層１３Ｂからなる蛍光層１３と，遮光層１７とにより構成される。

図４は，電子放出素子の発光部を含む第２基板２の部分断面図である。図４を参照すると，第１基板１に対向する第２基板２の一面には，少なくとも一つ以上のパターン化されたアノード電極１１が形成される。そして，アノード電極１１上には，複数のパターンに多重分割された少なくとも一つ以上の赤色蛍光層１３Ｒと，緑色蛍光層１３Ｇと，青色蛍光層１３Ｂとが相互に所定の距離だけ離隔されて設けられた蛍光層１３が形成される。

アノード電極１１は，例えばＩＴＯ膜などの透明導電膜からなる。また，アノード電極１１は，一般的なフォトリソグラフィ工程によって所定のパターンに分割して形成することができる。

アノード電極１１は，基板２の全面に形成されることもできるし，Ｙ軸方向に長いストライプ形態に形成されることもできる。通常の電子放出素子（たとえば、ＦＥＤ）においては，例えば図３に示すように，Ｒ，Ｇ，Ｂ蛍光層１３と黒色層１７がＹ軸方向に長いストライプ形態に形成され，アノード電極１１は，基板２の全面に形成される。また，アノード電極１１が長いストライプ形態に形成される場合は，アノード電極１１のパターンは，各蛍光層に対応して分割パターンに形成される。すなわち，Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光体ごとに一つのアノード電極１１が対応するが、必ずしもそれに限定されるわけではない。アノード電極１１の構成や配置は多様に変更することができ，上に述べたのはその一例に過ぎない。

また，各蛍光層１３の間の非発光領域には，画面のコントラストを高める遮光層１７が形成されて，蛍光層１３と共に発光部２１を構成する。

蛍光層１３は，相互に所定の距離だけ離隔された少なくとも一つの分割パターンからなる多重分割パターンの蛍光層である。好ましくは，蛍光層１３は，１つの分割パターンによって構成される単一分割パターンの緑色蛍光層１３Ｇと，１つの分割パターンによって構成される単一分割パターンの青色蛍光層１３Ｂと，青色蛍光層１３Ｂに隣接して２つの分割パターンによって構成される二重分割パターンの赤色蛍光層１３Ｒとからなり，これらの分割パターンの間に遮光層１７が位置する。ここで，赤色蛍光層１３Ｒは，一つの画素内で青色蛍光層１３Ｂと隣接してもよいし，隣り合う画素において青色蛍光層１３Ｂと隣接してもよい。

蛍光層１３と遮光層１７とからなる発光部２１の表面には，メタルバック（ｍｅｔａｌ ｂａｃｋ）効果によって画面の輝度を高めるために，例えばアルミニウム薄膜などの金属膜（図示せず）を設けることもできる。

上記のような金属膜を，遮光層１７と間隔を置かずに形成する場合には，選択的に遮光層１７に表面平坦化層，つまりフィルミング層を形成することができ，これは焼成によって除去される。

蛍光層１３は，アノード電極１１上に，電気泳動法，スクリーン印刷，スピンコーティングなどの方法によって形成することができる。

蛍光層１３の，緑色蛍光層，青色蛍光層，及び赤色蛍光層を形成するスラリー液の組成は，特に限定されないが，蛍光体，感光性樹脂，溶媒，分散剤，及び増粘剤などを含むのがよい。上記感光性樹脂としては，ポリエステルアクリレート系樹脂を用いることができるが，これに限定されるわけではない。上記溶媒としては，ブチルセルソルブ（ＢＣ；Ｂｙｔｙｌ Ｃｅｌｌｏｓｏｌｖｅ），ブチルカルビトルアセテート（ＢＣＡ；Ｂｕｔｙｌ ｃａｒｂｉｔｏｌ ａｃｅｔａｔｅ），またはテルピネオール（ＴＰ；ｔｅｒｐｉｎｅｏｌ）などの有機溶媒を用いることができる。

また，上記蛍光層１３を形成するスラリー液の組成物は，必要に応じて通常の光感性モノマー，光開始剤，セルロース，アクリレートやビニル系のような非感光性ポリマー，分散剤，消泡剤などをさらに含むことができる。上記感光性モノマーとしては，例えば，熱分解性アクリレート系モノマー，ベンゾフェノン系モノマー，アセトフェノン系モノマー，またはチオキサントーン系モノマーなどを挙げることができる。より具体的には，エポキシアクリレート，ポリエステルアクリレート，２,４−ジエチルオキサントーン（２，４−ｄｉｅｔｈｙｌｏｘａｎｔｈｏｎｅ），または２,２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノンを用いることができる。上記感光性モノマーの含量は，スラリー液の１〜７０重量％であるのがよい。上記光開始剤の種類としては，一般的に用いられている開始剤を用いることができ，その含量も特に限定されない。

遮光層１７は，クロム酸化膜のような薄膜，または黒鉛のような炭素系物質の厚膜からなることができる。

次に，本実施形態にかかる電子放出素子の第２基板２側の製造方法について説明する。先ず，アノード形成段階として，第２基板上に少なくとも一つ以上のアノード電極を形成する。次に，蛍光層形成段階として，第２基板２上の発光領域に，少なくとも一つの緑色蛍光層１３Ｇと，少なくとも一つの青色蛍光層１３Ｂと，少なくとも一つの赤色蛍光層１３Ｒとを，相互に所定の距離だけ離隔させて，スラリー法で形成する。このとき，緑色蛍光層１３Ｇ，青色蛍光層１３Ｂ，及び赤色蛍光層１３Ｒのうちの少なくとも一つの蛍光層は，複数のパターンに分割形成された多重分割パターンを有する。

また，上記アノード形成段階と蛍光層形成段階との間に，遮光層１７を形成する段階をさらに含むことができる。遮光層１７は，第２基板２上に設定された任意の非発光領域に少なくとも一つ以上が形成される。

上記のようにして形成された第１基板１と第２基板２との間には，複数のスペーサ２２が配置されて，二つの基板間の間隔は一定に維持される。スペーサ２２は，電子ビームの放出及び蛍光層１３の発光に影響を与えないように，非発光領域，つまり遮光層１７が形成された位置の下に配置される。

したがって，ゲート電極７及びカソード電極３に所定の駆動電圧を印加すれば，二つの電極の電圧差によって電子放出部１５の周囲に電子が形成され，電子放出部１５から電子が放出される。そして，アノード電極１１に数百〜数千ボルトの（＋）電圧を印加すれば，電子放出部１５から放出された電子が蛍光層１３に到達し，これを励起させて可視光を発光させることによって，所定の表示が行われる。

以下，本発明の好ましい実施例及び比較例について説明する。下記実施例は，本発明をより明確に説明するためのものであって，本発明の内容は下記実施例に限定されるものではない。

（実施例１及び実施例２）
透明基板に酸化インジウムＩｎ_２Ｏ_３をスパッタリングしてからエッチングして，所定のパターンに分割された分割パターンのアノード電極を形成した。次に，上記アノード電極の分割パターンの間に遮光層を形成した。緑色蛍光体スラリー液，青色蛍光体スラリー液，及び赤色蛍光体スラリー液は，それぞれの色相の蛍光体粒子の表面が酸化インジウムＩｎ_２Ｏ_３でコーティングされたを蛍光体を用いて製造した。上記各色相の蛍光体スラリー液を，上記透明基板に各々塗布して，乾燥及び露光した。その後，低圧ノズルで現像をして，硬化されていない蛍光体スラリー液を除去して乾燥させることにより，緑色蛍光層，青色蛍光層，及び赤色蛍光層を形成した。このようにしてアノードパネルを製造した後，通常の方法でカソード電極，ゲート電極，及び電子放出部を形成して，電子放出素子を製造した。

この時，上記赤色蛍光層は，第１の分割パターンと第２の分割パターンの２つのパターンに分割された二重分割パターンを有する。そして，下記表１に示したように，実施例１と実施例２においては，２つのパターンの赤色蛍光層に使用するそれぞれの蛍光体の成分が異なる。ここで，もし赤色蛍光層を単一のパターンで形成した場合に組成材料として用いる蛍光体を第１の蛍光体とし，上記第１の蛍光体を用いて形成される赤色蛍光層の分割パターンを第１の分割パターンとする。上記第１の分割パターンに対して本実施例で追加される２つ目の分割パターンの赤色蛍光層を第２の分割パターンとし，第２の分割パターンの組成材料として用いる蛍光体を第２の蛍光体とする。

実施例１では，第１の蛍光体としてＹ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕを用いて第１の分割パターンを形成した。そして，輝度特性を向上させるために形成される第２の分割パターンに用いる第２の蛍光体としては，Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕを使用した。

また，実施例２は，第１の蛍光体としてＹ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕを用いて第１の分割パターンを形成した。そして，色再現性を向上させるために形成される第２の分割パターンに用いる第２の蛍光体としては，Ｃａ_ｘＳｒ_１−ｘＳ：Ｅｕを用いた。

上記緑色蛍光層及び青色蛍光層は，一般的なスラリー組成で単一分割パターンの蛍光層を各々形成した。

上記緑色蛍光層，青色蛍光層，及び赤色蛍光層を形成するためのスラリー液には，蛍光体以外に，感光性樹脂，溶媒，分散剤，及び増粘剤を含むようにした。

上記二重分割パターンを形成するにあたっては，遮光層の形成時に赤色蛍光層のストライプに隣接してさらに一つのストライプを形成して，二重分割パターンを有するようにした。

このとき，上記二重分割パターンの赤色蛍光層の幅の比率は，緑色蛍光層及び青色蛍光層に対して１：１になるようにした。すなわち，緑色蛍光層または青色蛍光層の幅（面積）と，第１の分割パターンと第２の分割パターンの合計幅（合計面積）との比率が１：１になるようにした。また，赤色蛍光層の第１の分割パターンと第２の分割パターンの幅（面積）は同一にした。

また，上記二重分割パターンの赤色蛍光層で，赤色蛍光層の幅全体に対する遮光層の幅の比率は２：１になるようにした。すなわち，赤色蛍光層の２つの分割パターンの合計面積と上記２つの分割パターン間に形成される遮光層の面積との比率が２：１になるようにした。

上記のように電子放出素子を製造した後に，上記二重分割パターンの赤色蛍光層を含む電子放出素子の発光輝度を測定して，その結果を下記表１に示した。

上記表１を参照すると，実施例１及び実施例２においては，赤色蛍光相を二重分割パターンに形成することによって，発光輝度の減少を防止することができることが分かる。

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，画像表示装置（ディスプレイ装置）に適用可能であり，特に電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）などの画像表示装置に適用可能である。

従来の電子放出素子の発光部の概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態にかかる電子放出素子の発光部の概略構成を示す図である。 同実施の形態における電子放出素子の部分断面図である。 同実施の形態における電子放出素子の発光部を含む基板の部分断面図である。

符号の説明

１ 第１基板
２ 第２基板
３ カソード電極
５ 絶縁膜
５ａ，７ａ 孔
７ ゲート電極
１１ アノード電極
１３ 蛍光層
１５ 電子放出部
１７ 遮光層
２１ 発光部
２２ スペーサ

Claims (27)

1. 基板の一面に形成された少なくとも一つ以上のアノード電極と，
   前記アノード電極の一面に，それぞれがパターン化されて，相互に所定の距離だけ離隔されて配設される複数の蛍光層を含む発光部とを含み，
   前記複数の蛍光層のうちの少なくとも一つの蛍光層は，複数のパターンに分割形成された多重分割パターンを有すること，
   を特徴とする電子放出素子。
2. 前記複数の蛍光層には，少なくとも一つの緑色蛍光層と，少なくとも一つの青色蛍光層と，少なくとも一つの赤色蛍光層とが含まれることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
3. 前記多重分割パターンはストライプパターン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。
4. 前記多重分割パターンは二重のストライプパターン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。
5. 前記多重分割パターンを有する蛍光層は，
   多重分割パターンを有さない少なくとも一つ以上の他の蛍光層の面積と，当該多重分割パターンに含まれる複数のパターンの合計面積との比率が，１：１〜１：１.８の範囲内となるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
6. 前記電子放出素子は，
   相互に隣接する前記蛍光層の間に形成される少なくとも一つ以上の遮光層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
7. 前記遮光層は，
   前記多重分割パターンを有する蛍光層に含まれる複数の分割パターンの合計面積と，前記多重分割パターンを有する蛍光層の分割パターン間に設けられる遮光層の面積との比率が１：１〜２：１の範囲内となるように形成されることを特徴とする請求項６に記載の電子放出素子。
8. 前記多重分割パターンを有する蛍光層は，赤色蛍光層であ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。
9. 前記多重分割パターンを有する赤色蛍光層に含まれる複数の分割パターンは，それぞれ，
   Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ，Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ，及びＣａ_ｘＳｒ_１−ｘＳ：Ｅｕ（この時，０＜ｘ＜１）からなる群より選択される蛍光体を含むことを特徴とする請求項８に記載の電子放出素子。
10. 基板の一面に形成された少なくとも一つ以上のアノード電極と，
    前記アノード電極の一面に，それぞれがパターン化されて，相互に所定の距離だけ離隔されて配設される緑色蛍光層，青色蛍光層，及び赤色蛍光層を含む発光部とを含み，
    前記緑色蛍光層及び青色蛍光層のうちの少なくとも一つは，単一のパターンとして形成された単一分割パターンを有し，
    前記赤色蛍光層は，２つのパターンに分割形成された二重分割パターンを有すること，
    を特徴とする電子放出素子。
11. 前記赤色蛍光体の分割パターンはストライプパターン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. 前記赤色蛍光層は，
    前記緑色蛍光層または前記青色蛍光層の面積と，当該赤色蛍光層の二重分割パターンに含まれる２つのパターンの合計面積との比率が，１：１〜１：１.８の範囲内となるように形成されることを特徴とする請求項１０に記載の電子放出素子。
13. 前記電子放出素子は，
    相互に隣接する前記蛍光層の間に形成される少なくとも一つ以上の遮光層をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の電子放出素子。
14. 前記遮光層は，
    前記赤色蛍光層に含まれる２つの分割パターンの合計面積と，前記赤色蛍光層の２つの分割パターン間に設けられる遮光層の面積との比率が１：１〜２：１の範囲内となるように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。
15. 前記二重分割パターンを有する赤色蛍光層に含まれる２つの分割パターンは，それぞれ，
    Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ，Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ，及びＣａ_ｘＳｒ_１−ｘＳ：Ｅｕ（この時，０＜ｘ＜１）からなる群より選択される蛍光体を含むことを特徴とする請求項１４に記載の電子放出素子。
16. 相互に所定の距離だけ離隔されて対向配置され，密封材により接合されて真空容器を構成する第１基板及び第２基板と，
    前記第１基板上に形成されるカソード電極と，
    前記カソード電極上に配設される電子放出部と，
    前記電子放出部を囲んで設けられる絶縁層を介してカソード電極上に配設されるゲート電極と，
    前記第２基板上に形成される少なくとも一つ以上のアノード電極と，
    前記アノード電極の一面に，それぞれがパターン化されて，相互に所定の距離だけ離隔されて配設される緑色蛍光層，青色蛍光層，及び赤色蛍光層を含む発光部とを含み，
    前記緑色蛍光層，青色蛍光層，及び赤色蛍光層のうちの少なくとも一つの蛍光層は，複数のパターンに分割形成された多重分割パターンを有すること，
    を特徴とする電子放出素子。
17. 前記多重分割パターンを有する緑色蛍光層，青色蛍光層，及び赤色蛍光層のうちの少なくとも一つの蛍光層は，
    多重分割パターンを有さない少なくとも一つ以上の他の蛍光層の面積と，当該多重分割パターンに含まれる複数のパターンの合計面積との比率が，１：１〜１：１.８の範囲内となるように形成されることを特徴とする請求項１６に記載の電子放出素子。
18. 前記電子放出素子は，
    相互に隣接する前記蛍光層の間に形成される少なくとも一つ以上の遮光層をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の電子放出素子。
19. 前記遮光層は，
    前記多重分割パターンを有する蛍光層に含まれる複数のパターンの合計面積と，当該遮光層の面積との比率が１：１〜１：の範囲内となるように形成されることを特徴とする請求項１８に記載の電子放出素子。
20. 前記多重分割パターンを有する蛍光層は，赤色蛍光層であることを特徴とする請求項１６または１７のいずれかに記載の電子放出素子。
21. 前記多重分割パターンを有する赤色蛍光層に含まれる複数の分割パターンは，それぞれ，
    Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ，Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ，及びＣａ_ｘＳｒ_１−ｘＳ：Ｅｕ（この時，０＜ｘ＜１）からなる群より選択される蛍光体を含むことを特徴とする請求項２０に記載の電子放出素子。
22. 第２基板上に少なくとも一つ以上のアノード電極を形成するアノード形成段階と，
    前記第２基板上の発光領域に，少なくとも一つの緑色蛍光層と，少なくとも一つの青色蛍光層と，少なくとも一つの赤色蛍光層とを，相互に所定の距離だけ離隔させて，スラリー法で形成する蛍光層形成段階とを含み，
    前記緑色蛍光層，青色蛍光層，及び赤色蛍光層のうちの少なくとも一つの蛍光層は，複数のパターンに分割形成された多重分割パターンを有すること，
    を特徴とする電子放出素子の製造方法。
23. 前記多重分割パターンを有する蛍光層は，
    多重分割パターンを有さない少なくとも一つ以上の他の蛍光層の面積と，当該多重分割パターンに含まれる複数のパターンの合計面積との比率が，１：１〜１：１.８の範囲内となるように形成されることを特徴とする請求項２２に記載の電子放出素子の製造方法。
24. 前記アノード形成段階と前記蛍光層形成段階との間に，
    前記第２基板上に設定された任意の非発光領域に少なくとも一つ以上の遮光層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の電子放出素子の製造方法。
25. 前記遮光層は，
    前記多重分割パターンを有する蛍光層に含まれる複数の分割パターンの合計面積と，前記多重分割パターンを有する蛍光層の分割パターン間に設けられる遮光層の面積との比率が１：１〜２：１の範囲内となるように形成されることを特徴とする請求項２４に記載の電子放出素子の製造方法。
26. 前記多重分割パターンを有する蛍光層は，赤色蛍光層であることを特徴とする請求項２４に記載の電子放出素子の製造方法。
27. 前記多重分割パターンを有する赤色蛍光層に含まれる複数の分割パターンは，それぞれ，
    Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ，Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ，及びＣａ_ｘＳｒ_１−ｘＳ：Ｅｕ（この時，０＜ｘ＜１）からなる群より選択される蛍光体を含むことを特徴とする請求項２６に記載の電子放出素子の製造方法。

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