電子放出素子および照明ランプ
【課題】より低電圧で電子放出が可能であり、駆動コストの低減と長寿命化を図ることができる電子放出素子を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の電子放出素子は、ゲート電極のカソード電極と対向する面側に絶縁体を形成し、絶縁体の厚さが、カソード電極とゲート電極間の距離よりも小さいことを特徴とする。これにより、カソード電極とゲート電極との間において、誘電率に偏りが生じることになり、カソード電極上の電子放出源の表面に電界を好適に集中させることが出来る。
【解決手段】本発明の電子放出素子は、ゲート電極のカソード電極と対向する面側に絶縁体を形成し、絶縁体の厚さが、カソード電極とゲート電極間の距離よりも小さいことを特徴とする。これにより、カソード電極とゲート電極との間において、誘電率に偏りが生じることになり、カソード電極上の電子放出源の表面に電界を好適に集中させることが出来る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出素子および照明ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低消費電力で高輝度のランプとして、電子放出素子の冷陰極電子放出源から電界放出させた電子を蛍光体に衝突させることにより、蛍光体を励起発光させる電界電子放出（フィールドエミッション）型の発光装置が開発されている。これらは、電界電子放出型照明ランプ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｌａｍｐ： ＦＥＬ）や電界電子放出型表示装置（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ： ＦＥＤ）としての用途が見込まれている。
【０００３】
この種の電子放出素子において、その構造はカソード電極とゲート電極から構成されており、電子放出機構は、ゲート電極に、カソード電極に対して、プラスの電位を印加することで、電子放出源であるカソード電極表面の電界強度を高め、カソード電極から電子が放出される。
【０００４】
駆動時のゲートの電圧（以降、ゲート駆動電圧）が低ければ、駆動コストの低減と長寿命化が図れるため、ゲート駆動電圧は電子放出素子の特性として重要である。
【０００５】
ゲートの電圧を低くしていくと、カソード電極表面の電界が低下し、電子が放出されなくなる。そのため、電子放出源であるカソード電極表面に電界が集中しやすい構造がより望ましいといえる。
【０００６】
例えば、ＦＥＬに用いる従来の電子放出素子として、カソード電極の電子放出源にカーボンナノチューブを使用し、カーボンナノチューブのミクロな突起形状を用いることで、電子放出源表面の電界を高めることが提案されている（特許文献１参照）。
しかしながら、このような基本構造だけでは、電子放出源表面の電界を高めることが困難で、電子放出のために大きな電圧を印加する必要があり、ゲート駆動電圧の上昇を招いていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２２０８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、より低電圧で電子放出が可能であり、駆動コストの低減と長寿命化を図ることができる電子放出素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態は、電子放出源を有するカソード電極と、前記カソード電極と対向し、電子を通過させる開口部を有するゲート電極と、前記ゲート電極の前記カソード電極と対向する面側に形成された絶縁体と、を備え、前記絶縁体の厚さｄ１が、カソード電極とゲート電極間の距離ｄに対し、
０＜ｄ１＜ｄ
であることを特徴とする電子放出素子である。
【００１０】
また、前記絶縁体の厚さｄ１が、カソード電極とゲート電極間の距離ｄに対し、
０．４ｄ≦ｄ１＜ｄ
であることが好ましい。
【００１１】
また、前記絶縁体の誘電率ε１が、真空の誘電率ε０、に対し、
ε１＞ε０
であることが好ましい。
【００１２】
また、前記絶縁体の誘電率ε１が、真空の誘電率ε０、に対し、
ε１／ε０≧４
であることが好ましい。
【００１３】
また、更に、前記絶縁体に積層された第２の絶縁体と、を備え、
前記絶縁体の誘電率ε１が、第２の絶縁体の誘電率ε２に対し、
ε１＞ε２
であることが好ましい。
【００１４】
また、前記絶縁体の誘電率ε１が、前記第２の絶縁体の誘電率ε２に対し、
ε１／ε２≧４
であることが好ましい。
【００１５】
また、前記電子放出源は、ナノ炭素材料よりなり、前記ナノ炭素材料は、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノフィラメント、カーボンナノウォール、カーボンナノコイルからなる群から選択されたいずれか一つのナノ炭素材料を含むナノ炭素材料であってもよい。
【００１６】
本発明の一実施形態は、上述の電子放出素子を用いた照明ランプである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電子放出素子は、ゲート電極のカソード電極と対向する面側に絶縁体を形成し、絶縁体の厚さが、カソード電極とゲート電極間の距離よりも小さいことを特徴とする。これにより、カソード電極とゲート電極との間の空間において、誘電率に偏りが生じることになり、カソード電極上の電子放出源の表面に電界を好適に集中させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の電子放出素子に係る概略図である。
【図２】本発明の電子放出素子に係る概略図である。
【図３】本発明の電子放出素子に係る概略図である。
【図４】参考例１の電子放出素子に係る概略図である。
【図５】参考例２の電子放出素子に係る概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の電子放出素子について、具体的に説明を行なう。
本発明の電子放出素子は、電子放出源を有するカソード電極と、前記カソード電極と対向し、電子を通過させる開口部を有するゲート電極と、前記ゲート電極の前記カソード電極と対向する面側に形成された絶縁体と、を有する。
【００２０】
電子放出源は、電界を集中させ、電界放出を行なう部位である。電子放出源は電界を集中させるのに適した形状およびであることが好ましく、円錐、円柱などに形状に加工されていてもよい。また、シリコン、金属材料などであってもよい。
【００２１】
また、電子放出源は、ナノ炭素材料であることが好ましい。炭素材料は、表面に酸化膜を形成しないため、シリコンや金属材料に比較して、低い表面仕事関数をもつ。さらに、ナノオーダーの先端構造を持つため、より低い電界での電子放出を得ることができる。
ここで、ナノ炭素材料としては、例えば、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノフィラメント、カーボンナノウォール、カーボンナノコイル、などが挙げられる。
特に、カーボンナノチューブは高密度で垂直配高して製造出来ることが知られており、垂直配高したカーボンナノチューブは電界集中に適した形状および特性を示すことから、本発明の電子放出素子において、電子放出源として用いるのに好ましい。
【００２２】
カソード電極は、導電性材料であれば良い。例えば、金属材料または半金属材料であれば良く、具体的には、銅、銀、タングステン、アルミニウム、ニッケル、モリブデン、鋼、ステンレス、インバー、コバール、シリコン、単結晶シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、酸化インジウムスズ、などであってもよい。
【００２３】
ゲート電極は、カソード電極上の電子放出素子から電子を放出させ、この電子をアノード電極の方向へと導くための電極である。
ゲート電極は、電子を通過させる開口部を有し、導電性材料よりなる。
ゲート電極に用いる導電性材料としては、例えば、金属材料または半金属材料であれば良く、具体的には、銅、銀、タングステン、アルミニウム、ニッケル、モリブデン、鋼、ステンレス、インバー、コバール、シリコン、単結晶シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、酸化インジウムスズ、などであってもよい。
【００２４】
ゲート電極の開口部において、ゲート電極の開口部の形成方法は、機械加工、エッチング、スクリーン印刷などの加工方法を用いて良い。
また、ゲート電極の開口部において、開口部を形成する領域は、ゲート電極上において、ゲート電極およびカソード電極に対して垂直な方向から見たとき、少なくともカソード電極上の電子放出源が形成された部分の直上に形成されていればよい。
また、ゲート電極の開口部において、開口部の形状は、円形、矩形、ライン状など適宜設計し、決定してよい。
【００２５】
また、ゲート電極は、開口部を有する導電性材料であれば良いことから、金属材料からなるメッシュをゲート電極として用いてもよい。
【００２６】
絶縁体は、カソード電極とゲート電極との間の空間において、誘電率に偏りが生じるために設けるものであり、誘電率が高い材料を用いれば良い。
例えば、（１）アルミナ、窒化ケイ素、窒化アルミ、炭化ケイ素、酸化ジルコニウム、などのセラミック、（２）樹脂、（３）ガラス、などを用いても良い。
【００２７】
本発明の電子放出素子は、ゲート電極のカソード電極と対向する面側に絶縁体を形成し、絶縁体の厚さが、カソード電極とゲート電極間の距離よりも小さいことを特徴とする。これにより、カソード電極とゲート電極との間の空間において、誘電率に偏りが生じることになり、カソード電極上の電子放出源の表面に電界を好適に集中させることが出来る。
以上より、本発明の電子放出素子は、カソード電極表面の電界を高め、より低電圧での電子放出が可能となり、駆動コストの低減と長寿命化が図れる。
【００２８】
以下、図１を用いながら、本発明の電子放出素子の第１の実施形態について、具体的に説明を行なう。
図１では、真空容器中に、カソード電極１、ゲート電極５が平行に配置されて構成されている。カソード電極１は、表面に電子放出源２が形成されている。ゲート電極５は、カソード電極１に向かい合う面に絶縁体Ａ３が形成されている。ゲート電極５と絶縁体Ａ３は、カソード電極１の電子放出源２に対応して所定の径を有する開口部を設け構成されている。絶縁体Ａ３の厚さｄ１がカソード電極、ゲート電極の電極間距離ｄに対して
０＜ｄ１＜ｄ
となるよう、カソード電極１と絶縁体Ａ３が構成されている。
【００２９】
第１の実施形態の電子放出素子の構成の場合、電子放出源の表面に電界が集中しやすくなる理由を、図１を用いて以下に説明する。
ゲート電極、カソード電極に蓄えられる電荷Ｑの量は、電極間の電気容量Ｃと、電極間の電圧Ｖにより、次式で求められる。
Ｑ＝Ｃ・Ｖ （１）
次に、式１のゲート電極、カソード電極間の電気容量Ｃについて計算する。電極間の電気容量Ｃ、絶縁体Ａの電気容量Ｃ１、真空部の電気容量Ｃ２は、絶縁体Ａの誘電率ε１、真空の誘電率ε０、対向する面積Ｓ、絶縁体Ａの厚さｄ１、真空部の間隔ｄ２、により、次式で求められる。
１／Ｃ＝１／Ｃ１＋１／Ｃ２ （２）
Ｃ１＝ε１・Ｓ／ｄ１ （３）
Ｃ２＝ε０・Ｓ／ｄ２ （４）
式２に式３、式４を代入すれば、電気容量Ｃは次式となる。
Ｃ＝ε１・ε０・Ｓ／（ε１・ｄ２＋ε０・ｄ１） （５）
よって、カソード電極、ゲート電極に蓄えられる電荷Ｑの量は、式１と式５より、次式で求められる。
Ｑ＝ε１・ε０・Ｓ・Ｖ／（ε１・ｄ２＋ε０・ｄ１） （６）
【００３０】
次に、ゲート電極表面の電界Ｅｇ、カソード電極表面の電界Ｅｃは、表面の誘電率（ゲート電極表面：ε１、カソード電極表面：ε０）、導体の電荷密度σより、次式で求められる。
Ｅｃ＝σ／ε０ （７）
Ｅｇ＝σ／ε１ （８）
また、電荷密度σは、次式により求められる。
σ＝Ｑ／Ｓ （９）
式６、式９を式７に代入することで、式１０が導ける。
Ｅｃ＝ε１・Ｖ／（ε１・ｄ２＋ε０・ｄ１） （１０）
ここで、電極間距離ｄ（＝ｄ１＋ｄ２）、電極間電圧Ｖを固定し、
ε１＞ε０ （１１）
の場合を考えれば、カソード電極表面の電界Ｅｃは、１：絶縁体Ａの比誘電率ε１を高め、２：厚さｄ１が厚い方が、高まることがわかる。
【００３１】
また、前記絶縁体の厚さｄ１が、カソード電極とゲート電極間の距離ｄに対し、
０．４ｄ≦ｄ１＜ｄ
であることが好ましい。絶縁体の厚さｄ１が上記範囲にあることにより、効果的に電界を集中させることが出来る。
【００３２】
また、ε１／ε０≧４、となる絶縁体Ａを備えることで、よりカソード電極表面の電界を高めることが出来る。ここで、式（１０）をｄ１＝ｄ２とし、単純化した場合を考える。ε１／ε０＝４であった場合、ε１／ε０＝１と比べて、カソード電極表面の電界Ｅｃが１．６倍高くなることがわかる。このため、より好適に電界を集中することが出来る。
【００３３】
第１の実施形態にあって、カソード電極とゲート電極との間は、絶縁体の部位と、真空下の部位と、の２層の構成となっており、誘電率に偏りが生じることになる。
このため、第１の実施形態にあって、用いる絶縁体は、誘電率が真空の誘電率より高い材料であればよい。
また、絶縁体の配置によって電子放出源の電界が高まるため、ゲート電極とカソード電極間の距離ｄは限定されず、適宜設計し、決定してよい。
【００３４】
以下、図２を用いながら、本発明の電子放出素子の第２の実施形態について、具体的に説明を行なう。
図２では、真空容器中に、カソード電極１、ゲート電極５が平行に配置されて構成されている。カソード電極１は、表面に電子放出源２が形成されている。ゲート電極５は、カソード電極１に向かい合う面に絶縁体Ａ３が形成され、さらに絶縁体Ａ３のカソード電極１の間に絶縁体Ｂ４が形成されている。ゲート電極５と絶縁体Ａ３と絶縁体Ｂ４は、カソード電極１の電子放出源２に対応して所定の径を有する開口部を設け構成されている。絶縁体Ａ３の厚さｄ１がカソード電極、ゲート電極の電極間距離ｄに対して
０＜ｄ１＜ｄ
となるよう、カソード電極１と絶縁体Ａ３と絶縁体Ｂ４を備える。
【００３５】
第２の実施形態の電子放出素子の構成の場合、電界集中しやすくなる理由を、図２を用いて以下に述べる。
上述の第１の実施形態と同様にして、カソード電極表面の電界Ｅｃは以下のように導ける。
Ｅｃ＝ε１・Ｖ／（ε１・ｄ２＋ε２・ｄ１） （１２）
ここで、電極間距離ｄ（＝ｄ１＋ｄ２）、電極間電圧Ｖを固定し、
ε１＞ε２ （１３）
の場合を考えれば、カソード電極表面の電界Ｅｃは、１：絶縁体Ａの比誘電率ε１を高め、２：厚さｄ１が厚い方が、高まることがわかる。
【００３６】
また、前記絶縁体の厚さｄ１が、カソード電極とゲート電極間の距離ｄに対し、
０．４ｄ≦ｄ１＜ｄ
であることが好ましい。絶縁体の厚さｄ１が上記範囲にあることにより、効果的に電界を集中させることが出来る。
【００３７】
また、ε１／ε２≧４、となる絶縁体Ａ、絶縁体Ｂを備えることで、よりカソード電極表面の電界を高めることが出来る。ここで、式（１０）をｄ１＝ｄ２とし、単純化した場合を考える。ε１／ε２＝４であった場合、ε１／ε２＝１と比べて、カソード電極表面の電界Ｅｃが１．６倍高くなることがわかる。このため、より好適に電界を集中することが出来る。
【００３８】
第２の実施形態にあって、カソード電極とゲート電極との間は、第１の絶縁体の部位（図２の絶縁体Ａ）と、第２の絶縁体（図２の絶縁体Ｂ）の部位と、の２層の構成となっており、誘電率に偏りが生じることになる。
このため、第２の実施形態にあって、用いる第１の絶縁体は、誘電率が第２の絶縁体の誘電率より高い材料であればよい。また、第２の絶縁体は複数層が積層された多層の絶縁体であっても良く、第２の絶縁体が多層の場合、第２の絶縁体の少なくとも１層が、第１の絶縁体の誘電率より小さければよい。
また、絶縁体の配置によって電子放出源の電界が高まるため、ゲート電極とカソード電極間の距離ｄは限定されず、適宜設計し、決定してよい。
【００３９】
以上より、電子放出源の電界を高めるためには、誘電率の異なる層が少なくとも２層以上、カソード電極とゲート電極との間に形成されている必要があり、ｄ１≠０、ｄ１≠ｄといえる。よって、絶縁体の厚さｄ１がカソード電極とゲート電極との間の距離ｄに対して、０＜ｄ１＜ｄであることを理論式から導いた。
【００４０】
以下、図３を用いながら、本発明の電子放出素子の第３の実施形態について、具体的に説明を行なう。
本発明の電子放出素子にあって、電子放出源表面の電界に影響を及ぼす絶縁体は、電子放出源近傍の絶縁体が支配的であるため、絶縁体をゲート電極開口付近のみ形成していてもよい。
図３では、（ａ）第１の実施形態に対応し、絶縁体をゲート電極開口付近のみ形成した概略図、（ｂ）第２の実施形態に対応し、絶縁体をゲート電極開口付近のみ形成した概略図、を示す。
【実施例】
【００４１】
＜実施例１＞
まず、カソード電極１として、低抵抗のｎ型単結晶シリコン（１００）基板を用意した。
【００４２】
次に、カソード電極１の表面に対し、マグネトロンスパッタリング法を用いて触媒として用いるコバルトを担持した。
このとき、組み立てたときゲート電極５開口の中央部分に該当する部位にのみコバルトを担持するように、メタルマスクを用いてコバルト担持部位のパターニングを行なった。
【００４３】
次に、表面にコバルト触媒が担持されたカソード電極１を、メタノール中に浸漬して電極を通して通電し、初期に６００℃、３分、続いて９００℃、６分の条件で基板を加熱し、基板近傍の固液界面接触分解反応を起こし、メタノール中の炭素原子を原料としてカーボンナノチューブを生成させた。
以上より、電子放出源２として、垂直配向したカーボンナノチューブをカソード電極１に生成した。
【００４４】
次に、比誘電率εｒが７の低温焼成セラミックに対し、レーザを照射し電子通過用の開口を形成した。なお、低温焼成セラミックの膜厚は、２００μｍとした。
【００４５】
次に、開口が形成された低温焼成セラミックに対し、片面に、Ａｇペーストをパターン印刷し、焼成した。
以上より、銀を用いたゲート電極５上に、比誘電率εｒが７の低温焼成セラミックの絶縁体Ａ３が積層された部材を形成した。
【００４６】
次に、ゲート電極５とカソード電極１とを１０００μｍの距離を取って配置し、本発明の電子放出素子を製造した（図１参照）。
【００４７】
＜実施例２＞
実施例１と同様に、本発明の電子放出素子を製造した。
ただし、絶縁体Ａ３である低温焼成セラミックの膜厚は、４００μｍとした。
【００４８】
＜実施例３＞
実施例１と同様に、本発明の電子放出素子を製造した。
ただし、絶縁体Ａ３である低温焼成セラミックの膜厚は、６００μｍとした。
【００４９】
＜実施例４＞
実施例１と同様に、本発明の電子放出素子を製造した。
ただし、絶縁体Ａ３である低温焼成セラミックの膜厚は、８００μｍとした。
【００５０】
＜参考例１＞
実施例１と同様に、電子放出素子を製造した。
ただし、製造後、絶縁体Ａ３を剥離し、絶縁体Ａ３を設けない構成とした（図４参照）。
【００５１】
＜参考例２＞
実施例１と同様に、電子放出素子を製造した。
ただし、絶縁体Ａ３である低温焼成セラミックの膜厚は、１０００μｍとし、ゲート電極５とカソード電極１との間の距離である１０００μｍと同じとした（図５参照）。
【００５２】
＜評価１＞
実施例１〜４および参考例１〜２の電子放出素子について、特性の評価を行った。
評価では、電子放出素子を、蛍光体を形成したアノード電極とともに、真空容器中に、カソード電極、ゲート電極、アノード電極の順に配置し、アノード電極にて発光を開始したときのゲート電圧を、５回測定し平均値を求めた。
評価結果を表１に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
表１より、カソード電極とゲート電極との間において誘電率に偏りが生じている実施例１〜４は、カソード電極とゲート電極との間において誘電率に偏りがない参考例１〜２と比べ、発光開始電圧が低くなったことが確認された。
【００５５】
参考例１の構成では、カソード電極表面の電界Ｅｃは、式１０に
ε１＝ε０、ｄ１＋ｄ２＝ｄを代入した、次式で求められる。
Ｅｃ＝Ｖ／ｄ （１４）
このため、本発明の誘電率の偏りによる電子放出源表面の電界集中効果が消えてしまうものと考えられる。
【００５６】
また、参考例２の構成では、カソード電極表面の電界Ｅｃは、式１２に
ε２＝ε１、ｄ１＋ｄ２＝ｄを代入した、次式で求められる。
Ｅｃ＝Ｖ／ｄ （１４）
このため、参考例１の場合と同様となり、本発明の誘電率の偏りによる電子放出源表面の電界集中効果が消えてしまうものと考えられる。
【００５７】
また、絶縁体Ａ３の厚さｄ１が電極間距離ｄに対して、０．４ｄ、０．６ｄ、０．８ｄの厚さのとき、２ｋＶ以下の低い電圧から電子放出を確認することができ、参考例１、参考例２と比べ１割以上低い電圧で駆動させることができた。
よって、絶縁体Ａ３の厚さｄ１がカソード電極、ゲート電極間の距離ｄに対して
０．４ｄ≦ｄ１＜ｄ
となる絶縁体がより効果的であることが示された。
【００５８】
また、上記絶縁体Ａ３の厚さｄ１の範囲の効果は、作用機構が同様であることから、図２に示す構成であっても、同様に有効である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の電子放出素子は、強電界によって電子を放出する電界放射型の電子放出素子としての利用が期待され、具体的には、例えば、光プリンタ、電子顕微鏡、電子ビーム露光装置などの電子発生源や電子銃、平面ディスプレイを構成するアレイ状のフィールドエミッタアレイの面電子源、照明ランプ、などの用途としての電子放出素子として有用である。
特に、照明ランプとして用いる場合、（１）ディスプレイ用途：液晶バックライト、プロジェクタ光源、ＬＥＤディスプレイ光源、（２）シグナル用途：交通信号灯、産業／業務用回転灯・信号灯、非常灯・誘導灯、（３）センシング用途：赤外線センサ光源、産業用光センサ光源、光通信用光源、（４）医療・画像処理用途：医療用光源（眼底カメラ・スリットランプ）、医療用光源（内視鏡）、画像処理用光源、（５）光化学反応用途：硬化・乾燥／接着用光源、洗浄／表面改質用光源、水殺菌／空気殺菌用光源、（６）自動車用光源：ヘッドランプ、リアコンビネーションランプ、内装ランプ、（７）一般照明：オフィス照明、店舗照明、施設照明、舞台照明・演出照明、屋外照明、住宅照明、ディスプレイ照明（パチンコ機、自動販売機、冷凍・冷蔵ショーケース）、機器・什器組込照明、などの用途に応用が期待される。
【符号の説明】
【００６０】
１……カソード電極
２……電子放出源
３……絶縁体Ａ
４……絶縁体Ｂ
５……ゲート電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出素子および照明ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低消費電力で高輝度のランプとして、電子放出素子の冷陰極電子放出源から電界放出させた電子を蛍光体に衝突させることにより、蛍光体を励起発光させる電界電子放出（フィールドエミッション）型の発光装置が開発されている。これらは、電界電子放出型照明ランプ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｌａｍｐ： ＦＥＬ）や電界電子放出型表示装置（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ： ＦＥＤ）としての用途が見込まれている。
【０００３】
この種の電子放出素子において、その構造はカソード電極とゲート電極から構成されており、電子放出機構は、ゲート電極に、カソード電極に対して、プラスの電位を印加することで、電子放出源であるカソード電極表面の電界強度を高め、カソード電極から電子が放出される。
【０００４】
駆動時のゲートの電圧（以降、ゲート駆動電圧）が低ければ、駆動コストの低減と長寿命化が図れるため、ゲート駆動電圧は電子放出素子の特性として重要である。
【０００５】
ゲートの電圧を低くしていくと、カソード電極表面の電界が低下し、電子が放出されなくなる。そのため、電子放出源であるカソード電極表面に電界が集中しやすい構造がより望ましいといえる。
【０００６】
例えば、ＦＥＬに用いる従来の電子放出素子として、カソード電極の電子放出源にカーボンナノチューブを使用し、カーボンナノチューブのミクロな突起形状を用いることで、電子放出源表面の電界を高めることが提案されている（特許文献１参照）。
しかしながら、このような基本構造だけでは、電子放出源表面の電界を高めることが困難で、電子放出のために大きな電圧を印加する必要があり、ゲート駆動電圧の上昇を招いていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２２０８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、より低電圧で電子放出が可能であり、駆動コストの低減と長寿命化を図ることができる電子放出素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態は、電子放出源を有するカソード電極と、前記カソード電極と対向し、電子を通過させる開口部を有するゲート電極と、前記ゲート電極の前記カソード電極と対向する面側に形成された絶縁体と、を備え、前記絶縁体の厚さｄ１が、カソード電極とゲート電極間の距離ｄに対し、
０＜ｄ１＜ｄ
であることを特徴とする電子放出素子である。
【００１０】
また、前記絶縁体の厚さｄ１が、カソード電極とゲート電極間の距離ｄに対し、
０．４ｄ≦ｄ１＜ｄ
であることが好ましい。
【００１１】
また、前記絶縁体の誘電率ε１が、真空の誘電率ε０、に対し、
ε１＞ε０
であることが好ましい。
【００１２】
また、前記絶縁体の誘電率ε１が、真空の誘電率ε０、に対し、
ε１／ε０≧４
であることが好ましい。
【００１３】
また、更に、前記絶縁体に積層された第２の絶縁体と、を備え、
前記絶縁体の誘電率ε１が、第２の絶縁体の誘電率ε２に対し、
ε１＞ε２
であることが好ましい。
【００１４】
また、前記絶縁体の誘電率ε１が、前記第２の絶縁体の誘電率ε２に対し、
ε１／ε２≧４
であることが好ましい。
【００１５】
また、前記電子放出源は、ナノ炭素材料よりなり、前記ナノ炭素材料は、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノフィラメント、カーボンナノウォール、カーボンナノコイルからなる群から選択されたいずれか一つのナノ炭素材料を含むナノ炭素材料であってもよい。
【００１６】
本発明の一実施形態は、上述の電子放出素子を用いた照明ランプである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電子放出素子は、ゲート電極のカソード電極と対向する面側に絶縁体を形成し、絶縁体の厚さが、カソード電極とゲート電極間の距離よりも小さいことを特徴とする。これにより、カソード電極とゲート電極との間の空間において、誘電率に偏りが生じることになり、カソード電極上の電子放出源の表面に電界を好適に集中させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の電子放出素子に係る概略図である。
【図２】本発明の電子放出素子に係る概略図である。
【図３】本発明の電子放出素子に係る概略図である。
【図４】参考例１の電子放出素子に係る概略図である。
【図５】参考例２の電子放出素子に係る概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の電子放出素子について、具体的に説明を行なう。
本発明の電子放出素子は、電子放出源を有するカソード電極と、前記カソード電極と対向し、電子を通過させる開口部を有するゲート電極と、前記ゲート電極の前記カソード電極と対向する面側に形成された絶縁体と、を有する。
【００２０】
電子放出源は、電界を集中させ、電界放出を行なう部位である。電子放出源は電界を集中させるのに適した形状およびであることが好ましく、円錐、円柱などに形状に加工されていてもよい。また、シリコン、金属材料などであってもよい。
【００２１】
また、電子放出源は、ナノ炭素材料であることが好ましい。炭素材料は、表面に酸化膜を形成しないため、シリコンや金属材料に比較して、低い表面仕事関数をもつ。さらに、ナノオーダーの先端構造を持つため、より低い電界での電子放出を得ることができる。
ここで、ナノ炭素材料としては、例えば、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノフィラメント、カーボンナノウォール、カーボンナノコイル、などが挙げられる。
特に、カーボンナノチューブは高密度で垂直配高して製造出来ることが知られており、垂直配高したカーボンナノチューブは電界集中に適した形状および特性を示すことから、本発明の電子放出素子において、電子放出源として用いるのに好ましい。
【００２２】
カソード電極は、導電性材料であれば良い。例えば、金属材料または半金属材料であれば良く、具体的には、銅、銀、タングステン、アルミニウム、ニッケル、モリブデン、鋼、ステンレス、インバー、コバール、シリコン、単結晶シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、酸化インジウムスズ、などであってもよい。
【００２３】
ゲート電極は、カソード電極上の電子放出素子から電子を放出させ、この電子をアノード電極の方向へと導くための電極である。
ゲート電極は、電子を通過させる開口部を有し、導電性材料よりなる。
ゲート電極に用いる導電性材料としては、例えば、金属材料または半金属材料であれば良く、具体的には、銅、銀、タングステン、アルミニウム、ニッケル、モリブデン、鋼、ステンレス、インバー、コバール、シリコン、単結晶シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、酸化インジウムスズ、などであってもよい。
【００２４】
ゲート電極の開口部において、ゲート電極の開口部の形成方法は、機械加工、エッチング、スクリーン印刷などの加工方法を用いて良い。
また、ゲート電極の開口部において、開口部を形成する領域は、ゲート電極上において、ゲート電極およびカソード電極に対して垂直な方向から見たとき、少なくともカソード電極上の電子放出源が形成された部分の直上に形成されていればよい。
また、ゲート電極の開口部において、開口部の形状は、円形、矩形、ライン状など適宜設計し、決定してよい。
【００２５】
また、ゲート電極は、開口部を有する導電性材料であれば良いことから、金属材料からなるメッシュをゲート電極として用いてもよい。
【００２６】
絶縁体は、カソード電極とゲート電極との間の空間において、誘電率に偏りが生じるために設けるものであり、誘電率が高い材料を用いれば良い。
例えば、（１）アルミナ、窒化ケイ素、窒化アルミ、炭化ケイ素、酸化ジルコニウム、などのセラミック、（２）樹脂、（３）ガラス、などを用いても良い。
【００２７】
本発明の電子放出素子は、ゲート電極のカソード電極と対向する面側に絶縁体を形成し、絶縁体の厚さが、カソード電極とゲート電極間の距離よりも小さいことを特徴とする。これにより、カソード電極とゲート電極との間の空間において、誘電率に偏りが生じることになり、カソード電極上の電子放出源の表面に電界を好適に集中させることが出来る。
以上より、本発明の電子放出素子は、カソード電極表面の電界を高め、より低電圧での電子放出が可能となり、駆動コストの低減と長寿命化が図れる。
【００２８】
以下、図１を用いながら、本発明の電子放出素子の第１の実施形態について、具体的に説明を行なう。
図１では、真空容器中に、カソード電極１、ゲート電極５が平行に配置されて構成されている。カソード電極１は、表面に電子放出源２が形成されている。ゲート電極５は、カソード電極１に向かい合う面に絶縁体Ａ３が形成されている。ゲート電極５と絶縁体Ａ３は、カソード電極１の電子放出源２に対応して所定の径を有する開口部を設け構成されている。絶縁体Ａ３の厚さｄ１がカソード電極、ゲート電極の電極間距離ｄに対して
０＜ｄ１＜ｄ
となるよう、カソード電極１と絶縁体Ａ３が構成されている。
【００２９】
第１の実施形態の電子放出素子の構成の場合、電子放出源の表面に電界が集中しやすくなる理由を、図１を用いて以下に説明する。
ゲート電極、カソード電極に蓄えられる電荷Ｑの量は、電極間の電気容量Ｃと、電極間の電圧Ｖにより、次式で求められる。
Ｑ＝Ｃ・Ｖ （１）
次に、式１のゲート電極、カソード電極間の電気容量Ｃについて計算する。電極間の電気容量Ｃ、絶縁体Ａの電気容量Ｃ１、真空部の電気容量Ｃ２は、絶縁体Ａの誘電率ε１、真空の誘電率ε０、対向する面積Ｓ、絶縁体Ａの厚さｄ１、真空部の間隔ｄ２、により、次式で求められる。
１／Ｃ＝１／Ｃ１＋１／Ｃ２ （２）
Ｃ１＝ε１・Ｓ／ｄ１ （３）
Ｃ２＝ε０・Ｓ／ｄ２ （４）
式２に式３、式４を代入すれば、電気容量Ｃは次式となる。
Ｃ＝ε１・ε０・Ｓ／（ε１・ｄ２＋ε０・ｄ１） （５）
よって、カソード電極、ゲート電極に蓄えられる電荷Ｑの量は、式１と式５より、次式で求められる。
Ｑ＝ε１・ε０・Ｓ・Ｖ／（ε１・ｄ２＋ε０・ｄ１） （６）
【００３０】
次に、ゲート電極表面の電界Ｅｇ、カソード電極表面の電界Ｅｃは、表面の誘電率（ゲート電極表面：ε１、カソード電極表面：ε０）、導体の電荷密度σより、次式で求められる。
Ｅｃ＝σ／ε０ （７）
Ｅｇ＝σ／ε１ （８）
また、電荷密度σは、次式により求められる。
σ＝Ｑ／Ｓ （９）
式６、式９を式７に代入することで、式１０が導ける。
Ｅｃ＝ε１・Ｖ／（ε１・ｄ２＋ε０・ｄ１） （１０）
ここで、電極間距離ｄ（＝ｄ１＋ｄ２）、電極間電圧Ｖを固定し、
ε１＞ε０ （１１）
の場合を考えれば、カソード電極表面の電界Ｅｃは、１：絶縁体Ａの比誘電率ε１を高め、２：厚さｄ１が厚い方が、高まることがわかる。
【００３１】
また、前記絶縁体の厚さｄ１が、カソード電極とゲート電極間の距離ｄに対し、
０．４ｄ≦ｄ１＜ｄ
であることが好ましい。絶縁体の厚さｄ１が上記範囲にあることにより、効果的に電界を集中させることが出来る。
【００３２】
また、ε１／ε０≧４、となる絶縁体Ａを備えることで、よりカソード電極表面の電界を高めることが出来る。ここで、式（１０）をｄ１＝ｄ２とし、単純化した場合を考える。ε１／ε０＝４であった場合、ε１／ε０＝１と比べて、カソード電極表面の電界Ｅｃが１．６倍高くなることがわかる。このため、より好適に電界を集中することが出来る。
【００３３】
第１の実施形態にあって、カソード電極とゲート電極との間は、絶縁体の部位と、真空下の部位と、の２層の構成となっており、誘電率に偏りが生じることになる。
このため、第１の実施形態にあって、用いる絶縁体は、誘電率が真空の誘電率より高い材料であればよい。
また、絶縁体の配置によって電子放出源の電界が高まるため、ゲート電極とカソード電極間の距離ｄは限定されず、適宜設計し、決定してよい。
【００３４】
以下、図２を用いながら、本発明の電子放出素子の第２の実施形態について、具体的に説明を行なう。
図２では、真空容器中に、カソード電極１、ゲート電極５が平行に配置されて構成されている。カソード電極１は、表面に電子放出源２が形成されている。ゲート電極５は、カソード電極１に向かい合う面に絶縁体Ａ３が形成され、さらに絶縁体Ａ３のカソード電極１の間に絶縁体Ｂ４が形成されている。ゲート電極５と絶縁体Ａ３と絶縁体Ｂ４は、カソード電極１の電子放出源２に対応して所定の径を有する開口部を設け構成されている。絶縁体Ａ３の厚さｄ１がカソード電極、ゲート電極の電極間距離ｄに対して
０＜ｄ１＜ｄ
となるよう、カソード電極１と絶縁体Ａ３と絶縁体Ｂ４を備える。
【００３５】
第２の実施形態の電子放出素子の構成の場合、電界集中しやすくなる理由を、図２を用いて以下に述べる。
上述の第１の実施形態と同様にして、カソード電極表面の電界Ｅｃは以下のように導ける。
Ｅｃ＝ε１・Ｖ／（ε１・ｄ２＋ε２・ｄ１） （１２）
ここで、電極間距離ｄ（＝ｄ１＋ｄ２）、電極間電圧Ｖを固定し、
ε１＞ε２ （１３）
の場合を考えれば、カソード電極表面の電界Ｅｃは、１：絶縁体Ａの比誘電率ε１を高め、２：厚さｄ１が厚い方が、高まることがわかる。
【００３６】
また、前記絶縁体の厚さｄ１が、カソード電極とゲート電極間の距離ｄに対し、
０．４ｄ≦ｄ１＜ｄ
であることが好ましい。絶縁体の厚さｄ１が上記範囲にあることにより、効果的に電界を集中させることが出来る。
【００３７】
また、ε１／ε２≧４、となる絶縁体Ａ、絶縁体Ｂを備えることで、よりカソード電極表面の電界を高めることが出来る。ここで、式（１０）をｄ１＝ｄ２とし、単純化した場合を考える。ε１／ε２＝４であった場合、ε１／ε２＝１と比べて、カソード電極表面の電界Ｅｃが１．６倍高くなることがわかる。このため、より好適に電界を集中することが出来る。
【００３８】
第２の実施形態にあって、カソード電極とゲート電極との間は、第１の絶縁体の部位（図２の絶縁体Ａ）と、第２の絶縁体（図２の絶縁体Ｂ）の部位と、の２層の構成となっており、誘電率に偏りが生じることになる。
このため、第２の実施形態にあって、用いる第１の絶縁体は、誘電率が第２の絶縁体の誘電率より高い材料であればよい。また、第２の絶縁体は複数層が積層された多層の絶縁体であっても良く、第２の絶縁体が多層の場合、第２の絶縁体の少なくとも１層が、第１の絶縁体の誘電率より小さければよい。
また、絶縁体の配置によって電子放出源の電界が高まるため、ゲート電極とカソード電極間の距離ｄは限定されず、適宜設計し、決定してよい。
【００３９】
以上より、電子放出源の電界を高めるためには、誘電率の異なる層が少なくとも２層以上、カソード電極とゲート電極との間に形成されている必要があり、ｄ１≠０、ｄ１≠ｄといえる。よって、絶縁体の厚さｄ１がカソード電極とゲート電極との間の距離ｄに対して、０＜ｄ１＜ｄであることを理論式から導いた。
【００４０】
以下、図３を用いながら、本発明の電子放出素子の第３の実施形態について、具体的に説明を行なう。
本発明の電子放出素子にあって、電子放出源表面の電界に影響を及ぼす絶縁体は、電子放出源近傍の絶縁体が支配的であるため、絶縁体をゲート電極開口付近のみ形成していてもよい。
図３では、（ａ）第１の実施形態に対応し、絶縁体をゲート電極開口付近のみ形成した概略図、（ｂ）第２の実施形態に対応し、絶縁体をゲート電極開口付近のみ形成した概略図、を示す。
【実施例】
【００４１】
＜実施例１＞
まず、カソード電極１として、低抵抗のｎ型単結晶シリコン（１００）基板を用意した。
【００４２】
次に、カソード電極１の表面に対し、マグネトロンスパッタリング法を用いて触媒として用いるコバルトを担持した。
このとき、組み立てたときゲート電極５開口の中央部分に該当する部位にのみコバルトを担持するように、メタルマスクを用いてコバルト担持部位のパターニングを行なった。
【００４３】
次に、表面にコバルト触媒が担持されたカソード電極１を、メタノール中に浸漬して電極を通して通電し、初期に６００℃、３分、続いて９００℃、６分の条件で基板を加熱し、基板近傍の固液界面接触分解反応を起こし、メタノール中の炭素原子を原料としてカーボンナノチューブを生成させた。
以上より、電子放出源２として、垂直配向したカーボンナノチューブをカソード電極１に生成した。
【００４４】
次に、比誘電率εｒが７の低温焼成セラミックに対し、レーザを照射し電子通過用の開口を形成した。なお、低温焼成セラミックの膜厚は、２００μｍとした。
【００４５】
次に、開口が形成された低温焼成セラミックに対し、片面に、Ａｇペーストをパターン印刷し、焼成した。
以上より、銀を用いたゲート電極５上に、比誘電率εｒが７の低温焼成セラミックの絶縁体Ａ３が積層された部材を形成した。
【００４６】
次に、ゲート電極５とカソード電極１とを１０００μｍの距離を取って配置し、本発明の電子放出素子を製造した（図１参照）。
【００４７】
＜実施例２＞
実施例１と同様に、本発明の電子放出素子を製造した。
ただし、絶縁体Ａ３である低温焼成セラミックの膜厚は、４００μｍとした。
【００４８】
＜実施例３＞
実施例１と同様に、本発明の電子放出素子を製造した。
ただし、絶縁体Ａ３である低温焼成セラミックの膜厚は、６００μｍとした。
【００４９】
＜実施例４＞
実施例１と同様に、本発明の電子放出素子を製造した。
ただし、絶縁体Ａ３である低温焼成セラミックの膜厚は、８００μｍとした。
【００５０】
＜参考例１＞
実施例１と同様に、電子放出素子を製造した。
ただし、製造後、絶縁体Ａ３を剥離し、絶縁体Ａ３を設けない構成とした（図４参照）。
【００５１】
＜参考例２＞
実施例１と同様に、電子放出素子を製造した。
ただし、絶縁体Ａ３である低温焼成セラミックの膜厚は、１０００μｍとし、ゲート電極５とカソード電極１との間の距離である１０００μｍと同じとした（図５参照）。
【００５２】
＜評価１＞
実施例１〜４および参考例１〜２の電子放出素子について、特性の評価を行った。
評価では、電子放出素子を、蛍光体を形成したアノード電極とともに、真空容器中に、カソード電極、ゲート電極、アノード電極の順に配置し、アノード電極にて発光を開始したときのゲート電圧を、５回測定し平均値を求めた。
評価結果を表１に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
表１より、カソード電極とゲート電極との間において誘電率に偏りが生じている実施例１〜４は、カソード電極とゲート電極との間において誘電率に偏りがない参考例１〜２と比べ、発光開始電圧が低くなったことが確認された。
【００５５】
参考例１の構成では、カソード電極表面の電界Ｅｃは、式１０に
ε１＝ε０、ｄ１＋ｄ２＝ｄを代入した、次式で求められる。
Ｅｃ＝Ｖ／ｄ （１４）
このため、本発明の誘電率の偏りによる電子放出源表面の電界集中効果が消えてしまうものと考えられる。
【００５６】
また、参考例２の構成では、カソード電極表面の電界Ｅｃは、式１２に
ε２＝ε１、ｄ１＋ｄ２＝ｄを代入した、次式で求められる。
Ｅｃ＝Ｖ／ｄ （１４）
このため、参考例１の場合と同様となり、本発明の誘電率の偏りによる電子放出源表面の電界集中効果が消えてしまうものと考えられる。
【００５７】
また、絶縁体Ａ３の厚さｄ１が電極間距離ｄに対して、０．４ｄ、０．６ｄ、０．８ｄの厚さのとき、２ｋＶ以下の低い電圧から電子放出を確認することができ、参考例１、参考例２と比べ１割以上低い電圧で駆動させることができた。
よって、絶縁体Ａ３の厚さｄ１がカソード電極、ゲート電極間の距離ｄに対して
０．４ｄ≦ｄ１＜ｄ
となる絶縁体がより効果的であることが示された。
【００５８】
また、上記絶縁体Ａ３の厚さｄ１の範囲の効果は、作用機構が同様であることから、図２に示す構成であっても、同様に有効である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の電子放出素子は、強電界によって電子を放出する電界放射型の電子放出素子としての利用が期待され、具体的には、例えば、光プリンタ、電子顕微鏡、電子ビーム露光装置などの電子発生源や電子銃、平面ディスプレイを構成するアレイ状のフィールドエミッタアレイの面電子源、照明ランプ、などの用途としての電子放出素子として有用である。
特に、照明ランプとして用いる場合、（１）ディスプレイ用途：液晶バックライト、プロジェクタ光源、ＬＥＤディスプレイ光源、（２）シグナル用途：交通信号灯、産業／業務用回転灯・信号灯、非常灯・誘導灯、（３）センシング用途：赤外線センサ光源、産業用光センサ光源、光通信用光源、（４）医療・画像処理用途：医療用光源（眼底カメラ・スリットランプ）、医療用光源（内視鏡）、画像処理用光源、（５）光化学反応用途：硬化・乾燥／接着用光源、洗浄／表面改質用光源、水殺菌／空気殺菌用光源、（６）自動車用光源：ヘッドランプ、リアコンビネーションランプ、内装ランプ、（７）一般照明：オフィス照明、店舗照明、施設照明、舞台照明・演出照明、屋外照明、住宅照明、ディスプレイ照明（パチンコ機、自動販売機、冷凍・冷蔵ショーケース）、機器・什器組込照明、などの用途に応用が期待される。
【符号の説明】
【００６０】
１……カソード電極
２……電子放出源
３……絶縁体Ａ
４……絶縁体Ｂ
５……ゲート電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出源を有するカソード電極と、
前記カソード電極と対向し、電子を通過させる開口部を有するゲート電極と、
前記ゲート電極の前記カソード電極と対向する面側に形成された絶縁体と、を備え、
前記絶縁体の厚さｄ１が、カソード電極とゲート電極間の距離ｄに対し、
０＜ｄ１＜ｄ
であること
を特徴とする電子放出素子。
【請求項２】
前記絶縁体の厚さｄ１が、カソード電極とゲート電極間の距離ｄに対し、
０．４ｄ≦ｄ１＜ｄ
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。
【請求項３】
前記絶縁体の誘電率ε１が、真空の誘電率ε０、に対し、
ε１＞ε０
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。
【請求項４】
前記絶縁体の誘電率ε１が、真空の誘電率ε０、に対し、
ε１／ε０≧４
であること
特徴とする請求項３に記載の電子放出素子。
【請求項５】
更に、前記絶縁体に積層された第２の絶縁体と、を備え、
前記絶縁体の誘電率ε１が、第２の絶縁体の誘電率ε２に対し、
ε１＞ε２
であること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子放出素子。
【請求項６】
前記絶縁体の誘電率ε１が、前記第２の絶縁体の誘電率ε２に対し、
ε１／ε２≧４
であること
を特徴とする請求項５に記載の電子放出素子。
【請求項７】
前記電子放出源は、ナノ炭素材料よりなり、
前記ナノ炭素材料は、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノフィラメント、カーボンナノウォール、カーボンナノコイルからなる群から選択されたいずれか一つのナノ炭素材料を含むナノ炭素材料であること
を特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の電子放出素子。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の電子放出素子を用いた照明ランプ。
【請求項１】
電子放出源を有するカソード電極と、
前記カソード電極と対向し、電子を通過させる開口部を有するゲート電極と、
前記ゲート電極の前記カソード電極と対向する面側に形成された絶縁体と、を備え、
前記絶縁体の厚さｄ１が、カソード電極とゲート電極間の距離ｄに対し、
０＜ｄ１＜ｄ
であること
を特徴とする電子放出素子。
【請求項２】
前記絶縁体の厚さｄ１が、カソード電極とゲート電極間の距離ｄに対し、
０．４ｄ≦ｄ１＜ｄ
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。
【請求項３】
前記絶縁体の誘電率ε１が、真空の誘電率ε０、に対し、
ε１＞ε０
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。
【請求項４】
前記絶縁体の誘電率ε１が、真空の誘電率ε０、に対し、
ε１／ε０≧４
であること
特徴とする請求項３に記載の電子放出素子。
【請求項５】
更に、前記絶縁体に積層された第２の絶縁体と、を備え、
前記絶縁体の誘電率ε１が、第２の絶縁体の誘電率ε２に対し、
ε１＞ε２
であること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子放出素子。
【請求項６】
前記絶縁体の誘電率ε１が、前記第２の絶縁体の誘電率ε２に対し、
ε１／ε２≧４
であること
を特徴とする請求項５に記載の電子放出素子。
【請求項７】
前記電子放出源は、ナノ炭素材料よりなり、
前記ナノ炭素材料は、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノフィラメント、カーボンナノウォール、カーボンナノコイルからなる群から選択されたいずれか一つのナノ炭素材料を含むナノ炭素材料であること
を特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の電子放出素子。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の電子放出素子を用いた照明ランプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−３４８６７（Ｐ２０１１−３４８６７Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８１３４９（Ｐ２００９−１８１３４９）
【出願日】平成２１年８月４日（２００９．８．４）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月４日（２００９．８．４）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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