JP2000048709A - 電子放出素子及びこれを用いた表示装置 - Google Patents
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- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
- H01J1/312—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode having an electric field perpendicular to the surface, e.g. tunnel-effect cathodes of metal-insulator-metal [MIM] type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2329/00—Electron emission display panels, e.g. field emission display panels
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- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
- Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
- Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低い電圧で安定して電子放出することのでき
る電子放出発光素子及び誤発光のない高信頼性表示装置
を提供する。 【解決手段】 オーミック電極上に形成された金属又は
半導体からなる電子供給層、電子供給層上に形成された
絶縁体層及び絶縁体層上に形成された金属薄膜電極から
なり、電子供給層及び金属薄膜電極間に電界が印加され
たとき電子を放出する電子放出素子であって、電子供給
層はダイオード機能層を有する。
る電子放出発光素子及び誤発光のない高信頼性表示装置
を提供する。 【解決手段】 オーミック電極上に形成された金属又は
半導体からなる電子供給層、電子供給層上に形成された
絶縁体層及び絶縁体層上に形成された金属薄膜電極から
なり、電子供給層及び金属薄膜電極間に電界が印加され
たとき電子を放出する電子放出素子であって、電子供給
層はダイオード機能層を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子及び
これを用いた電子放出表示装置に関し、特に電子放出素
子の複数を例えばマトリクス状などの画像表示配列にし
た電子放出素子フラットパネルディスプレイ装置に関す
る。
これを用いた電子放出表示装置に関し、特に電子放出素
子の複数を例えばマトリクス状などの画像表示配列にし
た電子放出素子フラットパネルディスプレイ装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来からフラットパネルディスプレイ装
置として電界電子放出素子のＦＥＤ（field emission d
isplay）が、陰極の加熱を必要としない冷陰極の電子放
出源のアレイを備えた平面形発光ディスプレイとして知
られている。例えば、spindt形冷陰極を用いたＦＥＤの
発光原理は、冷陰極アレイが異なるもののＣＲＴ（cath
ode ray tube）と同様に、陰極から離間したゲート電極
により電子を真空中に引出し、透明陽極に塗布された蛍
光体に衝突させて、発光させるものである。
置として電界電子放出素子のＦＥＤ（field emission d
isplay）が、陰極の加熱を必要としない冷陰極の電子放
出源のアレイを備えた平面形発光ディスプレイとして知
られている。例えば、spindt形冷陰極を用いたＦＥＤの
発光原理は、冷陰極アレイが異なるもののＣＲＴ（cath
ode ray tube）と同様に、陰極から離間したゲート電極
により電子を真空中に引出し、透明陽極に塗布された蛍
光体に衝突させて、発光させるものである。
【０００３】しかしながら、この電界放出源は、微細な
spindt型冷陰極の製造工程が複雑で、その工程数が多い
ので、製造歩留りが低いといった問題がある。また、面
電子源として金属−絶縁体−金属（ＭＩＭ）構造の電子
放出素子がある。このＭＩＭ構造の電子放出素子は、基
板上に陰極としてのＡｌ層、膜厚１０ｎｍ程度のＡｌ2
Ｏ3絶縁体層、膜厚１０ｎｍ程度の陽極としてのＡｕ層
を順に形成した構造を有するものがある。これを真空中
で対向電極の下に配置して下部Ａｌ層と上部Ａｕ層の間
に電圧を印加するとともに対向電極に加速電圧を印加す
ると、電子の一部が上部Ａｕ層を飛び出し対向電極に達
する。しかしながら、ＭＩＭ構造の電子放出素子を用い
てもまだ放出電子の量は十分とはいえない。
spindt型冷陰極の製造工程が複雑で、その工程数が多い
ので、製造歩留りが低いといった問題がある。また、面
電子源として金属−絶縁体−金属（ＭＩＭ）構造の電子
放出素子がある。このＭＩＭ構造の電子放出素子は、基
板上に陰極としてのＡｌ層、膜厚１０ｎｍ程度のＡｌ2
Ｏ3絶縁体層、膜厚１０ｎｍ程度の陽極としてのＡｕ層
を順に形成した構造を有するものがある。これを真空中
で対向電極の下に配置して下部Ａｌ層と上部Ａｕ層の間
に電圧を印加するとともに対向電極に加速電圧を印加す
ると、電子の一部が上部Ａｕ層を飛び出し対向電極に達
する。しかしながら、ＭＩＭ構造の電子放出素子を用い
てもまだ放出電子の量は十分とはいえない。
【０００４】これを改善するために、従来のＡｌ2Ｏ3絶
縁体層の膜厚を数ｎｍ程度薄膜化したり、極薄膜のＡｌ
2Ｏ3絶縁体層の膜質及びＡｌ2Ｏ3絶縁体層と上部Ａｕ層
の界面を、より均一化することが必要であると考えられ
ている。例えば、特開平７−６５７１０号に記載の発明
のように、絶縁体層のさらなる薄膜化及び均一化のため
に陽極酸化法を用いて、化成電流を制御することにより
電子放出特性を向上させる試みがなされている。
縁体層の膜厚を数ｎｍ程度薄膜化したり、極薄膜のＡｌ
2Ｏ3絶縁体層の膜質及びＡｌ2Ｏ3絶縁体層と上部Ａｕ層
の界面を、より均一化することが必要であると考えられ
ている。例えば、特開平７−６５７１０号に記載の発明
のように、絶縁体層のさらなる薄膜化及び均一化のため
に陽極酸化法を用いて、化成電流を制御することにより
電子放出特性を向上させる試みがなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の事情
に鑑みてなされたものであり、低い電圧で安定して電子
放出することのできる電子放出効率の高い電子放出素子
及びこれを用いたフラットパネルディスプレイ装置など
の電子放出表示装置を提供することを目的とする。
に鑑みてなされたものであり、低い電圧で安定して電子
放出することのできる電子放出効率の高い電子放出素子
及びこれを用いたフラットパネルディスプレイ装置など
の電子放出表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】さらに、電子放出素子のディスプレイ装置
への広範囲な応用を考え、電子放出素子を画素に対応さ
せてドットマトリクス構造にした場合、電気的リークに
より非選択画素からも電子放出がおこり、対応する蛍光
体が発光してしまう問題がある。したがって、誤発光の
ない信頼性の高い電子放出素子及びこれを用いた電子放
出表示装置を提供することをも本発明のさらなる目的と
する。
への広範囲な応用を考え、電子放出素子を画素に対応さ
せてドットマトリクス構造にした場合、電気的リークに
より非選択画素からも電子放出がおこり、対応する蛍光
体が発光してしまう問題がある。したがって、誤発光の
ない信頼性の高い電子放出素子及びこれを用いた電子放
出表示装置を提供することをも本発明のさらなる目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の電子放出素子
は、オーミック電極上に形成された金属又は半導体から
なる電子供給層、前記電子供給層上に形成された絶縁体
層及び前記絶縁体層上に形成された金属薄膜電極からな
り、前記電子供給層及び前記金属薄膜電極間に電界が印
加されたとき電子を放出する電子放出素子であって、前
記電子供給層はダイオード機能層を有することを特徴と
する。
は、オーミック電極上に形成された金属又は半導体から
なる電子供給層、前記電子供給層上に形成された絶縁体
層及び前記絶縁体層上に形成された金属薄膜電極からな
り、前記電子供給層及び前記金属薄膜電極間に電界が印
加されたとき電子を放出する電子放出素子であって、前
記電子供給層はダイオード機能層を有することを特徴と
する。
【０００８】本発明の電子放出素子においては、前記ダ
イオード機能層は前記オーミック電極と前記電子供給層
との界面に設けられていることを特徴とする。本発明の
電子放出素子においては、前記ダイオード機能層は前記
電子供給層の中間に設けられていることを特徴とする。
本発明の電子放出素子においては、前記ダイオード機能
層は前記絶縁体層と前記電子供給層との界面に設けられ
ていることを特徴とする。
イオード機能層は前記オーミック電極と前記電子供給層
との界面に設けられていることを特徴とする。本発明の
電子放出素子においては、前記ダイオード機能層は前記
電子供給層の中間に設けられていることを特徴とする。
本発明の電子放出素子においては、前記ダイオード機能
層は前記絶縁体層と前記電子供給層との界面に設けられ
ていることを特徴とする。
【０００９】本発明の電子放出素子においては、前記ダ
イオード機能層は、ｐｎ接合又はｐｉｎ接合であり、そ
のｐ型層が前記電子供給層として前記絶縁体層に接し、
かつ前記絶縁体層と前記オーミック電極との間に形成さ
れていることを特徴とする。本発明の電子放出素子にお
いては、前記ダイオード機能層は、ショットキ接合であ
り、その半導体層がｐ型であるとき該半導体層が前記電
子供給層として前記絶縁体層に接し、又はその半導体層
がｎ型であるとき金属層が前記電子供給層として前記絶
縁体層に接し、かつ前記絶縁体層と前記オーミック電極
との間に形成されていることを特徴とする。
イオード機能層は、ｐｎ接合又はｐｉｎ接合であり、そ
のｐ型層が前記電子供給層として前記絶縁体層に接し、
かつ前記絶縁体層と前記オーミック電極との間に形成さ
れていることを特徴とする。本発明の電子放出素子にお
いては、前記ダイオード機能層は、ショットキ接合であ
り、その半導体層がｐ型であるとき該半導体層が前記電
子供給層として前記絶縁体層に接し、又はその半導体層
がｎ型であるとき金属層が前記電子供給層として前記絶
縁体層に接し、かつ前記絶縁体層と前記オーミック電極
との間に形成されていることを特徴とする。
【００１０】本発明の電子放出素子においては、前記絶
縁体層は誘電体からなり５０ｎｍ以上の膜厚を有するこ
とを特徴とする。本発明の電子放出素子においては、前
記オーミック電極がＴｉＮからなることを特徴とする。
本発明の電子放出表示装置は、真空空間を挾み互いに対
向する一対の背面基板及び透光性の前面基板と、各々
が、前記背面基板の前記真空空間側の表面に形成された
オーミック電極上に形成された金属又は半導体からなる
電子供給層、前記電子供給層上に形成された絶縁体層及
び前記絶縁体層上に形成され前記真空空間に面する金属
薄膜電極からなる電子放出素子の複数と、を備え、前記
前面基板がその前記真空空間側の表面に形成されたコレ
クタ電極及び前記コレクタ電極上に形成された蛍光体層
を有し、前記蛍光体層に対応する複数の発光部からなる
画像表示配列を有している電子放出表示装置であって、
前記電子供給層の各々はダイオード機能層を有すること
を特徴とする。
縁体層は誘電体からなり５０ｎｍ以上の膜厚を有するこ
とを特徴とする。本発明の電子放出素子においては、前
記オーミック電極がＴｉＮからなることを特徴とする。
本発明の電子放出表示装置は、真空空間を挾み互いに対
向する一対の背面基板及び透光性の前面基板と、各々
が、前記背面基板の前記真空空間側の表面に形成された
オーミック電極上に形成された金属又は半導体からなる
電子供給層、前記電子供給層上に形成された絶縁体層及
び前記絶縁体層上に形成され前記真空空間に面する金属
薄膜電極からなる電子放出素子の複数と、を備え、前記
前面基板がその前記真空空間側の表面に形成されたコレ
クタ電極及び前記コレクタ電極上に形成された蛍光体層
を有し、前記蛍光体層に対応する複数の発光部からなる
画像表示配列を有している電子放出表示装置であって、
前記電子供給層の各々はダイオード機能層を有すること
を特徴とする。
【００１１】本発明の電子放出表示装置においては、前
記電子放出素子の各々を取り囲み複数の電子放出領域に
区画する絶縁性支持部が形成され、前記背面基板から前
記真空空間側の前記絶縁性支持部の表面まで距離が、前
記背面基板から前記真空空間側の前記電子供給層の表面
まで距離と実質的に等しいことを特徴とする。本発明の
電子放出表示装置においては、前記金属薄膜電極の複数
の上にバスラインが形成され、前記オーミック電極及び
前記バスラインはそれぞれストライプ状の電極でありか
つ互いに直交する位置に配列されていることを特徴とす
る。
記電子放出素子の各々を取り囲み複数の電子放出領域に
区画する絶縁性支持部が形成され、前記背面基板から前
記真空空間側の前記絶縁性支持部の表面まで距離が、前
記背面基板から前記真空空間側の前記電子供給層の表面
まで距離と実質的に等しいことを特徴とする。本発明の
電子放出表示装置においては、前記金属薄膜電極の複数
の上にバスラインが形成され、前記オーミック電極及び
前記バスラインはそれぞれストライプ状の電極でありか
つ互いに直交する位置に配列されていることを特徴とす
る。
【００１２】本発明の電子放出表示装置においては、前
記背面基板及び前記前面基板の間に配置され互いに当接
する複数の隔壁が形成されていることを特徴とする。本
発明の電子放出表示装置においては、前記絶縁体層は誘
電体からなり５０ｎｍ以上の膜厚を有することを特徴と
する。本発明の電子放出表示装置においては、前記オー
ミック電極がＴｉＮからなることを特徴とする。
記背面基板及び前記前面基板の間に配置され互いに当接
する複数の隔壁が形成されていることを特徴とする。本
発明の電子放出表示装置においては、前記絶縁体層は誘
電体からなり５０ｎｍ以上の膜厚を有することを特徴と
する。本発明の電子放出表示装置においては、前記オー
ミック電極がＴｉＮからなることを特徴とする。
【００１３】以上の構成により、本発明の電子放出素子
は、電子を素子の一方向しか流さないｐｎ接合、ｐｉｎ
接合、ショットキ接合などからなるダイオードとして機
能するダイオード機能層を有するので、例えば本発明の
電子放出素子の複数を表示素子に用いた場合、電気的リ
ークにより非選択画素から発光が生じない。さらに、本
発明の電子放出素子では、絶縁体層は厚い膜厚を有する
のでスルーホールが発生しにくいので製造歩留まりが向
上する。また、本発明の電子放出素子は、画素バルブの
発光源、電子顕微鏡の電子放出源、真空マイクロエレク
トロニクス素子などの高速素子に応用でき、さらに面状
又は点状の電子放出ダイオードとして、ミリ波又はサブ
ミリ波の電磁波を放出する発光ダイオード又はレーザダ
イオードとして、さらには高速スイッチング素子として
動作可能である。
は、電子を素子の一方向しか流さないｐｎ接合、ｐｉｎ
接合、ショットキ接合などからなるダイオードとして機
能するダイオード機能層を有するので、例えば本発明の
電子放出素子の複数を表示素子に用いた場合、電気的リ
ークにより非選択画素から発光が生じない。さらに、本
発明の電子放出素子では、絶縁体層は厚い膜厚を有する
のでスルーホールが発生しにくいので製造歩留まりが向
上する。また、本発明の電子放出素子は、画素バルブの
発光源、電子顕微鏡の電子放出源、真空マイクロエレク
トロニクス素子などの高速素子に応用でき、さらに面状
又は点状の電子放出ダイオードとして、ミリ波又はサブ
ミリ波の電磁波を放出する発光ダイオード又はレーザダ
イオードとして、さらには高速スイッチング素子として
動作可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照しつつ説明する。図１に示すように、本発明の電子放
出素子は、ガラス素子基板１０上に例えば、アルミニウ
ム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）などからなるオーミック電極１１を形成し、その上
に金属又はシリコン（Ｓｉ）などの半導体からなる電子
供給層１２を形成し、その上にＳｉＯx（Ｘ＝０．１〜
２．０）などからなる絶縁体層１３を積層し、その上に
真空空間に面する例えば白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）など
の金属薄膜電極１５を積層してなる。特に、電子供給層
１２の中間には、ｐｎ接合、ｐｉｎ接合、ショットキ接
合などのダイオード機能層１４が設けられている。絶縁
体層１３は誘電体からなり５０ｎｍ以上の極めて厚い膜
厚を有する。
照しつつ説明する。図１に示すように、本発明の電子放
出素子は、ガラス素子基板１０上に例えば、アルミニウ
ム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）などからなるオーミック電極１１を形成し、その上
に金属又はシリコン（Ｓｉ）などの半導体からなる電子
供給層１２を形成し、その上にＳｉＯx（Ｘ＝０．１〜
２．０）などからなる絶縁体層１３を積層し、その上に
真空空間に面する例えば白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）など
の金属薄膜電極１５を積層してなる。特に、電子供給層
１２の中間には、ｐｎ接合、ｐｉｎ接合、ショットキ接
合などのダイオード機能層１４が設けられている。絶縁
体層１３は誘電体からなり５０ｎｍ以上の極めて厚い膜
厚を有する。
【００１５】ガラスからなる前面基板１はその内面にイ
ンジウム錫酸化物（いわゆるＩＴＯ）、酸化錫（Ｓｎ
Ｏ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などからなるコレクタ電極２
を有し、背面基板１０の電子放出素子Ｓから発した電子
を受ける。透明コレクタ電極２の上に蛍光体３R,G,Bが
塗布されている。この電子放出素子の対向する一対の前
面及び背面すなわち第１及び第２基板１０，１は真空空
間４を挾むようにスペーサなどで保持され、封止されて
いる。第２基板１の内面にはコレクタ電極２と蛍光体層
３R,G,Bとが位置する。また、ＣＲＴ同様ブラックスト
ライプＢＭやメタルバックを設けてもよい。素子基板１
０の材質はガラスの他に、Ａｌ2Ｏ3，Ｓｉ 3Ｎ4、ＢＮ等
のセラミックスでも良い。
ンジウム錫酸化物（いわゆるＩＴＯ）、酸化錫（Ｓｎ
Ｏ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などからなるコレクタ電極２
を有し、背面基板１０の電子放出素子Ｓから発した電子
を受ける。透明コレクタ電極２の上に蛍光体３R,G,Bが
塗布されている。この電子放出素子の対向する一対の前
面及び背面すなわち第１及び第２基板１０，１は真空空
間４を挾むようにスペーサなどで保持され、封止されて
いる。第２基板１の内面にはコレクタ電極２と蛍光体層
３R,G,Bとが位置する。また、ＣＲＴ同様ブラックスト
ライプＢＭやメタルバックを設けてもよい。素子基板１
０の材質はガラスの他に、Ａｌ2Ｏ3，Ｓｉ 3Ｎ4、ＢＮ等
のセラミックスでも良い。
【００１６】この素子の電子放出原理は、図１に示すよ
うに、表面の金属薄膜電極１５を正電位Ｖｄとし裏面オ
ーミック電極１１を接地電位としたダイオード構造から
説明できる。オーミック電極１１と金属薄膜電極１５と
の間に電圧Ｖｄを印加し電子供給層１２に電子を注入す
ると、ダイオード電流Ｉｄが流れ、絶縁体層１３は高抵
抗であるので、印加電界の大部分は絶縁体層１３にかか
る。電子は、金属薄膜電極１５側に向けて絶縁体層１３
内を移動する。金属薄膜電極１５付近に達した電子は、
そこで強電界により一部は金属薄膜電極１５をトンネル
し、外部の真空中に放出される。
うに、表面の金属薄膜電極１５を正電位Ｖｄとし裏面オ
ーミック電極１１を接地電位としたダイオード構造から
説明できる。オーミック電極１１と金属薄膜電極１５と
の間に電圧Ｖｄを印加し電子供給層１２に電子を注入す
ると、ダイオード電流Ｉｄが流れ、絶縁体層１３は高抵
抗であるので、印加電界の大部分は絶縁体層１３にかか
る。電子は、金属薄膜電極１５側に向けて絶縁体層１３
内を移動する。金属薄膜電極１５付近に達した電子は、
そこで強電界により一部は金属薄膜電極１５をトンネル
し、外部の真空中に放出される。
【００１７】このトンネル効果によって薄膜電極１５か
ら放出された電子ｅ（放出電流Ｉｅ）は、対向したコレ
クタ電極（透明電極）２に印加された高い加速電圧Ｖｃ
によって加速され、コレクタ電極２に集められる。コレ
クタ電極に所望色発光の蛍光体３が塗布されていれば対
応する可視光を発光させる。ダイオード機能層１４は、
図１に示すように、電子供給層１２と絶縁体層１３の界
面に設けられてもよいが、図２に示すように、電子供給
層１２に挟まれその中間に設けられてもよい。また、ダ
イオード機能層１４は、図３に示すように、オーミック
電極１１と電子供給層１２の界面に設けられてもよい。
このダイオード機能層１４は、電流を素子の一方向しか
流さないたとえばｐ型シリコン層及びｎ型シリコン層の
積層からなるｐｎ接合の層、さらに、ｐ型シリコン層及
びｎ型シリコン層の間にｉ層を設けたｐｉｎ接合の積層
であり、金属層および半導体の接合からなるショットキ
接合の積層などからなるダイオードとして機能する。ｎ
型シリコン層はIV属のシリコン層に、共有結合をした際
に自由電子を生じさせるような不純物、つまりリンのよ
うなＶ属の原子をドープすれば形成できる。またｐ型シ
リコン層はホールを生成するような不純物、つまりホウ
素などのIII属の原子をシリコン層にドープすれば形成
できる。この不純物をドープする方法としては、エピタ
キシャル成長法、イオン注入法、熱拡散法が用いられ
る。エピタキシャル成長法は気相エピタキシャル法が良
く用いられるが、その中でも化学的方法（ＣＶＤ）と蒸
着、スパッタなどの物理的方法（ＰＶＤ）が用いられ
る。不純物濃度としてはｎ型、ｐ型いずれも１０10〜１
０20／ｃｍ3程度であり、その時の比抵抗率は１０5〜１
０-3Ω・ｃｍ程度となる。
ら放出された電子ｅ（放出電流Ｉｅ）は、対向したコレ
クタ電極（透明電極）２に印加された高い加速電圧Ｖｃ
によって加速され、コレクタ電極２に集められる。コレ
クタ電極に所望色発光の蛍光体３が塗布されていれば対
応する可視光を発光させる。ダイオード機能層１４は、
図１に示すように、電子供給層１２と絶縁体層１３の界
面に設けられてもよいが、図２に示すように、電子供給
層１２に挟まれその中間に設けられてもよい。また、ダ
イオード機能層１４は、図３に示すように、オーミック
電極１１と電子供給層１２の界面に設けられてもよい。
このダイオード機能層１４は、電流を素子の一方向しか
流さないたとえばｐ型シリコン層及びｎ型シリコン層の
積層からなるｐｎ接合の層、さらに、ｐ型シリコン層及
びｎ型シリコン層の間にｉ層を設けたｐｉｎ接合の積層
であり、金属層および半導体の接合からなるショットキ
接合の積層などからなるダイオードとして機能する。ｎ
型シリコン層はIV属のシリコン層に、共有結合をした際
に自由電子を生じさせるような不純物、つまりリンのよ
うなＶ属の原子をドープすれば形成できる。またｐ型シ
リコン層はホールを生成するような不純物、つまりホウ
素などのIII属の原子をシリコン層にドープすれば形成
できる。この不純物をドープする方法としては、エピタ
キシャル成長法、イオン注入法、熱拡散法が用いられ
る。エピタキシャル成長法は気相エピタキシャル法が良
く用いられるが、その中でも化学的方法（ＣＶＤ）と蒸
着、スパッタなどの物理的方法（ＰＶＤ）が用いられ
る。不純物濃度としてはｎ型、ｐ型いずれも１０10〜１
０20／ｃｍ3程度であり、その時の比抵抗率は１０5〜１
０-3Ω・ｃｍ程度となる。
【００１８】たとえばシリコンの電子供給層１２から薄
膜電極１５に向けて電子が流れ、その逆は流れないよう
にするためには、図１に示すように、たとえばＳｉＯ2
の絶縁体層１３側にｐ型シリコン層を形成し、基板のオ
ーミック電極１１側にｎ型シリコン層を形成すれば良
い。発光させるとき、金属薄膜電極１５にプラス電位を
印加するので、順方向となり電子は金属薄膜電極１５方
向へ流れ、そのまま素子から飛び出し蛍光体まで加速さ
れる。
膜電極１５に向けて電子が流れ、その逆は流れないよう
にするためには、図１に示すように、たとえばＳｉＯ2
の絶縁体層１３側にｐ型シリコン層を形成し、基板のオ
ーミック電極１１側にｎ型シリコン層を形成すれば良
い。発光させるとき、金属薄膜電極１５にプラス電位を
印加するので、順方向となり電子は金属薄膜電極１５方
向へ流れ、そのまま素子から飛び出し蛍光体まで加速さ
れる。
【００１９】電子放出素子におけるダイオード機能層の
一例としてｎ−ｉ−ｐ型シリコン層からなるダイオード
機能層の作製方法を説明する。ダイオード機能層の成膜
方法は、例えばマスクを用いたスパッタ法が可能であ
る。まず、図４に示すように、ガラス基板１０上のオー
ミック電極１１は、例えば、窒化チタンで作製する。オ
ーミック電極の材料は高融点金属のタンタル、白金、コ
バルトなどでも良いが、この後で成膜するシリコンと反
応しやすいため、特に窒化チタンが良い。
一例としてｎ−ｉ−ｐ型シリコン層からなるダイオード
機能層の作製方法を説明する。ダイオード機能層の成膜
方法は、例えばマスクを用いたスパッタ法が可能であ
る。まず、図４に示すように、ガラス基板１０上のオー
ミック電極１１は、例えば、窒化チタンで作製する。オ
ーミック電極の材料は高融点金属のタンタル、白金、コ
バルトなどでも良いが、この後で成膜するシリコンと反
応しやすいため、特に窒化チタンが良い。
【００２０】次に、オーミック電極１１上にマスクを用
いてスパッタによりｎ型シリコン層を作製する。この場
合、ターゲットとしてはアンチモン又はリンを高濃度ド
ープした１Ω・ｃｍ以下のシリコンターゲットを用い、
水素ガスをアルゴンガスに少量混合した雰囲気中でスパ
ッタする。次に、ｎ型シリコン層上に直接ｐ型シリコン
を成膜して、直接ｎｐとしても良いが、確実にｐｎ接合
を形成するために、低い濃度の真性層いわゆるｉ層(int
rinsic layer)シリコンをｎ型シリコン及びｐ型シリコ
ン間に成膜してｎ+ｎ-ｐ+とする。ｉ層は、ｎ型上に同
じマスクを用いて、上記と同じ元素をドープした５０Ω
・ｃｍ以上のシリコンターゲットを用いスパッタする。
いてスパッタによりｎ型シリコン層を作製する。この場
合、ターゲットとしてはアンチモン又はリンを高濃度ド
ープした１Ω・ｃｍ以下のシリコンターゲットを用い、
水素ガスをアルゴンガスに少量混合した雰囲気中でスパ
ッタする。次に、ｎ型シリコン層上に直接ｐ型シリコン
を成膜して、直接ｎｐとしても良いが、確実にｐｎ接合
を形成するために、低い濃度の真性層いわゆるｉ層(int
rinsic layer)シリコンをｎ型シリコン及びｐ型シリコ
ン間に成膜してｎ+ｎ-ｐ+とする。ｉ層は、ｎ型上に同
じマスクを用いて、上記と同じ元素をドープした５０Ω
・ｃｍ以上のシリコンターゲットを用いスパッタする。
【００２１】次に、ｐ型シリコンを成膜する。ホウ素を
高濃度ドープした１Ω・ｃｍ以下のシリコンターゲット
を用いスパッタする。いずれも雰囲気はｎ型と同等であ
る。このようにして、図５に示すように、オーミック電
極１１上にダイオード機能層１４を形成する。このｐ型
シリコン層を電子放出素子の電子供給層として用いる。
その後、図６に示すように、上にダイオード機能層１４
上に絶縁体層１３及び金属薄膜電極１５をスパッタして
素子が完成する。
高濃度ドープした１Ω・ｃｍ以下のシリコンターゲット
を用いスパッタする。いずれも雰囲気はｎ型と同等であ
る。このようにして、図５に示すように、オーミック電
極１１上にダイオード機能層１４を形成する。このｐ型
シリコン層を電子放出素子の電子供給層として用いる。
その後、図６に示すように、上にダイオード機能層１４
上に絶縁体層１３及び金属薄膜電極１５をスパッタして
素子が完成する。
【００２２】図６に示すようにダイオード機能層のｐ型
シリコン層を電子放出素子の電子供給層としても良い
が、このｎ−ｉ−ｐ型シリコン層は抵抗が高い場合が多
いので、あくまでもダイオード特性を持たせるためとし
て、更にダイオード機能層の上にシリコン層を同じマス
クを用いて電子供給層として成膜する（図３参照）。こ
の場合には、ｎ−ｉ−ｐ型シリコン層の抵抗を下げるた
めに熱を加え、ポリシリコン状態にしてから電子放出素
子を成膜する。
シリコン層を電子放出素子の電子供給層としても良い
が、このｎ−ｉ−ｐ型シリコン層は抵抗が高い場合が多
いので、あくまでもダイオード特性を持たせるためとし
て、更にダイオード機能層の上にシリコン層を同じマス
クを用いて電子供給層として成膜する（図３参照）。こ
の場合には、ｎ−ｉ−ｐ型シリコン層の抵抗を下げるた
めに熱を加え、ポリシリコン状態にしてから電子放出素
子を成膜する。
【００２３】これらの層は、スパッタリング法をとおし
て、Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅあるいはそれらの混合ガス、又は
これらの希ガスを主成分としＯ2，Ｎ2などを混入した混
合ガスを用いてガス圧 0.1〜 100mTorr好ましくは 0.1
〜２０mTorr、成膜レート 0.1〜1000nm/min好ましくは
0.5〜 100nm/minのスパッタ条件で成膜される。さらに
第２の実施例として、スパッタリング法に代えて、プラ
ズマＣＶＤによるダイオード機能層の作製方法を説明す
る。
て、Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅあるいはそれらの混合ガス、又は
これらの希ガスを主成分としＯ2，Ｎ2などを混入した混
合ガスを用いてガス圧 0.1〜 100mTorr好ましくは 0.1
〜２０mTorr、成膜レート 0.1〜1000nm/min好ましくは
0.5〜 100nm/minのスパッタ条件で成膜される。さらに
第２の実施例として、スパッタリング法に代えて、プラ
ズマＣＶＤによるダイオード機能層の作製方法を説明す
る。
【００２４】図７に示すように、プラズマＣＶＤ装置を
用いて、ガラス基板１０上のオーミック電極１１上に、
順次、ｎ−ｐ型シリコン層を成膜していく。ｎ型はシラ
ンガスにホスフィンを数％以下混合した気体を用いたプ
ラズマＣＶＤで成膜する。この上にシランガスにジボラ
ンを数％以下混合した気体を用いてｐ型シリコン層を成
膜する。ＣＶＤの場合はｐｎ接合が比較的容易に作製で
きるので、ｉ型シリコンを中間に設けても設けなくても
良い。
用いて、ガラス基板１０上のオーミック電極１１上に、
順次、ｎ−ｐ型シリコン層を成膜していく。ｎ型はシラ
ンガスにホスフィンを数％以下混合した気体を用いたプ
ラズマＣＶＤで成膜する。この上にシランガスにジボラ
ンを数％以下混合した気体を用いてｐ型シリコン層を成
膜する。ＣＶＤの場合はｐｎ接合が比較的容易に作製で
きるので、ｉ型シリコンを中間に設けても設けなくても
良い。
【００２５】その後、エッチングにより、電極上のみに
シリコン層を残すようにストライプ構造を形成する。エ
ッチングは一般方法で、図８に示すように、まずレジス
ト２０を上記シリコン層にスピンコートし、乾燥させた
後、フォトマスク２１を用いて露光する。次に、図９に
示すように、現像液によりオーミック電極上のみにレジ
スト２０を残し、その後、水洗し乾燥させる。ここにフ
ッ酸系溶媒を噴霧することにより、電極間のシリコン層
が除去され、図１０に示すように、所定のｐｎ接合のダ
イオード機能層１４の積層構造を得ることができる。こ
の後、水洗、乾燥し、酸素プラズマによりアッシング
（レジスト除去）する。最後に抵抗値に応じて熱を加え
抵抗を下げるようにしても良い。
シリコン層を残すようにストライプ構造を形成する。エ
ッチングは一般方法で、図８に示すように、まずレジス
ト２０を上記シリコン層にスピンコートし、乾燥させた
後、フォトマスク２１を用いて露光する。次に、図９に
示すように、現像液によりオーミック電極上のみにレジ
スト２０を残し、その後、水洗し乾燥させる。ここにフ
ッ酸系溶媒を噴霧することにより、電極間のシリコン層
が除去され、図１０に示すように、所定のｐｎ接合のダ
イオード機能層１４の積層構造を得ることができる。こ
の後、水洗、乾燥し、酸素プラズマによりアッシング
（レジスト除去）する。最後に抵抗値に応じて熱を加え
抵抗を下げるようにしても良い。
【００２６】その後、図６に示す方法と同様に、スパッ
タリング法によりダイオード機能層１４上に絶縁体層１
３及び金属薄膜電極１５を積層して素子が完成する。ま
た、第３の実施例として、上記第２の実施例と同様の方
法を用いて、ｐｎ接合のかわりに、ダイオード機能層を
ショットキ接合として形成できる。この場合、形成され
る半導体層と金属層の接触であるショットキ接合は、そ
の半導体層がｐ型であるとき該半導体層が電子供給層と
して絶縁体層に接触するように、又は、その半導体層が
ｎ型であるとき金属層が電子供給層として絶縁体層に接
触するように、絶縁体層とオーミック電極との間に積層
される。
タリング法によりダイオード機能層１４上に絶縁体層１
３及び金属薄膜電極１５を積層して素子が完成する。ま
た、第３の実施例として、上記第２の実施例と同様の方
法を用いて、ｐｎ接合のかわりに、ダイオード機能層を
ショットキ接合として形成できる。この場合、形成され
る半導体層と金属層の接触であるショットキ接合は、そ
の半導体層がｐ型であるとき該半導体層が電子供給層と
して絶縁体層に接触するように、又は、その半導体層が
ｎ型であるとき金属層が電子供給層として絶縁体層に接
触するように、絶縁体層とオーミック電極との間に積層
される。
【００２７】またさらに、他の実施例においては、ダイ
オード機能層を、電子供給層１２中にイオン注入方法な
どにより材料をドーパントとして分散させて設けること
もできる。実際に、例えば、背面基板内面に、スパッタ
リング法によりＴｉＯｘのオーミック電極を厚さ３００
ｎｍ、その上にＳｉの電子供給層を約５μｍ、その上に
ＳｉＯｘの絶縁体層を４００ｎｍ、その上にＰｔの金属
薄膜電極を約１０ｎｍ成膜し、電子放出素子単体が完成
させた。透明ガラス基板１の内面にＩＴＯコレクタ電
極、各コレクタ電極上に、蛍光体層を形成した透明基板
を作成した。これら素子基板及び透明基板を、金属薄膜
電極及びコレクタ電極が向かい合うように平行に１０ｍ
ｍ離間してスベーサにより保持し、間隙を１０-7Ｔｏｒ
ｒ又は１０-5Ｐａの真空になし、電子放出素子を組立
て、特性を調べた。
オード機能層を、電子供給層１２中にイオン注入方法な
どにより材料をドーパントとして分散させて設けること
もできる。実際に、例えば、背面基板内面に、スパッタ
リング法によりＴｉＯｘのオーミック電極を厚さ３００
ｎｍ、その上にＳｉの電子供給層を約５μｍ、その上に
ＳｉＯｘの絶縁体層を４００ｎｍ、その上にＰｔの金属
薄膜電極を約１０ｎｍ成膜し、電子放出素子単体が完成
させた。透明ガラス基板１の内面にＩＴＯコレクタ電
極、各コレクタ電極上に、蛍光体層を形成した透明基板
を作成した。これら素子基板及び透明基板を、金属薄膜
電極及びコレクタ電極が向かい合うように平行に１０ｍ
ｍ離間してスベーサにより保持し、間隙を１０-7Ｔｏｒ
ｒ又は１０-5Ｐａの真空になし、電子放出素子を組立
て、特性を調べた。
【００２８】ＳｉＯｘ絶縁体層の全体厚が５０ｎｍ〜１
０００ｎｍのとき、絶縁体層膜厚に対する放出電流Ｉｅ
及び電子放出効率(Ie/Id)の変化において、 200Ｖ以下
の電圧を加えることにより、絶縁体層の全体厚５０ｎｍ
以上の５０ｎｍ〜１０００ｎｍで、１×１０-3以上の放
出効率が得られることが確認された。よって、絶縁体層
膜厚が５０ｎｍ以上と厚く電子供給層がダイオード機能
層を有する素子から、良好な結果が得られることが判明
した。またさらに、上記実施例素子において、蛍光体を
塗布したコレクタ電極及び金属薄膜電極の間に約４ｋＶ
の電圧を印加した状態では、絶縁体層膜厚５０ｎｍ以上
の素子で薄膜電極に対応する形の均一な蛍光パターンが
観測された。
０００ｎｍのとき、絶縁体層膜厚に対する放出電流Ｉｅ
及び電子放出効率(Ie/Id)の変化において、 200Ｖ以下
の電圧を加えることにより、絶縁体層の全体厚５０ｎｍ
以上の５０ｎｍ〜１０００ｎｍで、１×１０-3以上の放
出効率が得られることが確認された。よって、絶縁体層
膜厚が５０ｎｍ以上と厚く電子供給層がダイオード機能
層を有する素子から、良好な結果が得られることが判明
した。またさらに、上記実施例素子において、蛍光体を
塗布したコレクタ電極及び金属薄膜電極の間に約４ｋＶ
の電圧を印加した状態では、絶縁体層膜厚５０ｎｍ以上
の素子で薄膜電極に対応する形の均一な蛍光パターンが
観測された。
【００２９】スパッタリング法で成膜した絶縁体層の表
面をＳＥＭで観察したところ、２０ｎｍ程度の微細構造
からなることを特徴としていることが判った。５０ｎｍ
以上の膜厚を有しながらトンネル電流が流れるといった
特異な現象はこの特徴に起因すると考えられる。このよ
うに、基板の上に薄膜電極、シリコンの電子供給層、酸
化シリコンの絶縁体層、薄膜電極層、バスラインを順次
形成した構造を持つ電子放出素子はシリコン層中にｐｎ
接合を形成すれば、外部に別途トランジスタを個別に設
ける必要がなくなり、価格、歩留まりなどが飛躍的に改
善される。
面をＳＥＭで観察したところ、２０ｎｍ程度の微細構造
からなることを特徴としていることが判った。５０ｎｍ
以上の膜厚を有しながらトンネル電流が流れるといった
特異な現象はこの特徴に起因すると考えられる。このよ
うに、基板の上に薄膜電極、シリコンの電子供給層、酸
化シリコンの絶縁体層、薄膜電極層、バスラインを順次
形成した構造を持つ電子放出素子はシリコン層中にｐｎ
接合を形成すれば、外部に別途トランジスタを個別に設
ける必要がなくなり、価格、歩留まりなどが飛躍的に改
善される。
【００３０】絶縁体層１３の誘電体材料としては、酸化
珪素ＳｉＯｘ（ｘは原子比を示す）が特に有効である
が、ＬｉＯx，ＬｉＮx，ＮａＯx，ＫＯx，ＲｂＯx，Ｃ
ｓＯx，ＢｅＯx，ＭｇＯx，ＭｇＮx，ＣａＯx，Ｃａ
Ｎx，ＳｒＯx，ＢａＯx，ＳｃＯx，ＹＯx，ＹＮx，Ｌａ
Ｏ x，ＬａＮx，ＣｅＯx，ＰｒＯx，ＮｄＯx，ＳｍＯx，
ＥｕＯx，ＧｄＯx，ＴｂＯ x，ＤｙＯx，ＨｏＯx，Ｅｒ
Ｏx，ＴｍＯx，ＹｂＯx，ＬｕＯx，ＴｂＯx，ＤｙＯ x，
ＨｏＯx，ＥｒＯx，ＴｍＯx，ＹｂＯx，ＬｕＯx，Ｔｉ
Ｏx，ＴｉＮx，ＺｒＯ x，ＺｒＮx，ＨｆＯx，ＨｆＮx，
ＴｈＯx，ＶＯx，ＶＮx，ＮｂＯx，ＮｂＮx，ＴａＯx，
ＴａＮx，ＣｒＯx，ＣｒＮx，ＭｏＯx，ＭｏＮx，Ｗ
Ｏx，ＷＮx，ＭｎＯx，ＲｅＯx，ＦｅＯx，ＦｅＮx，Ｒ
ｕＯx，ＯｓＯx，ＣｏＯx，ＲｈＯx，ＩｒＯx，Ｎｉ
Ｏx，ＰｄＯx，ＰｔＯx，ＣｕＯx，ＣｕＮx，ＡｇＯx，
ＡｕＯx，ＺｎＯx，ＣｄＯx，ＨｇＯx，ＢＯx，ＢＮx，
ＡｌＯx，ＡｌＮx，ＧａＯx，ＧａＮx，ＩｎＯx，Ｓｉ
Ｎx，ＧｅＯx，ＳｎＯx，ＰｂＯx，ＰＯx，ＰＮx，Ａｓ
Ｏx，ＳｂＯx，ＳｅＯx，ＴｅＯxなどの金属酸化物又は
金属窒化物でもよい。
珪素ＳｉＯｘ（ｘは原子比を示す）が特に有効である
が、ＬｉＯx，ＬｉＮx，ＮａＯx，ＫＯx，ＲｂＯx，Ｃ
ｓＯx，ＢｅＯx，ＭｇＯx，ＭｇＮx，ＣａＯx，Ｃａ
Ｎx，ＳｒＯx，ＢａＯx，ＳｃＯx，ＹＯx，ＹＮx，Ｌａ
Ｏ x，ＬａＮx，ＣｅＯx，ＰｒＯx，ＮｄＯx，ＳｍＯx，
ＥｕＯx，ＧｄＯx，ＴｂＯ x，ＤｙＯx，ＨｏＯx，Ｅｒ
Ｏx，ＴｍＯx，ＹｂＯx，ＬｕＯx，ＴｂＯx，ＤｙＯ x，
ＨｏＯx，ＥｒＯx，ＴｍＯx，ＹｂＯx，ＬｕＯx，Ｔｉ
Ｏx，ＴｉＮx，ＺｒＯ x，ＺｒＮx，ＨｆＯx，ＨｆＮx，
ＴｈＯx，ＶＯx，ＶＮx，ＮｂＯx，ＮｂＮx，ＴａＯx，
ＴａＮx，ＣｒＯx，ＣｒＮx，ＭｏＯx，ＭｏＮx，Ｗ
Ｏx，ＷＮx，ＭｎＯx，ＲｅＯx，ＦｅＯx，ＦｅＮx，Ｒ
ｕＯx，ＯｓＯx，ＣｏＯx，ＲｈＯx，ＩｒＯx，Ｎｉ
Ｏx，ＰｄＯx，ＰｔＯx，ＣｕＯx，ＣｕＮx，ＡｇＯx，
ＡｕＯx，ＺｎＯx，ＣｄＯx，ＨｇＯx，ＢＯx，ＢＮx，
ＡｌＯx，ＡｌＮx，ＧａＯx，ＧａＮx，ＩｎＯx，Ｓｉ
Ｎx，ＧｅＯx，ＳｎＯx，ＰｂＯx，ＰＯx，ＰＮx，Ａｓ
Ｏx，ＳｂＯx，ＳｅＯx，ＴｅＯxなどの金属酸化物又は
金属窒化物でもよい。
【００３１】また、ＬｉＡｌＯ2，Ｌｉ2ＳｉＯ3，Ｌｉ2
ＴｉＯ3，Ｎａ2Ａｌ22Ｏ34，ＮａＦｅＯ2，Ｎａ4ＳｉＯ
4，Ｋ2ＳｉＯ3，Ｋ2ＴｉＯ3，Ｋ2ＷＯ4，Ｒｂ2Ｃｒ
Ｏ4，ＣＳ2ＣｒＯ4，ＭｇＡｌ2Ｏ4，ＭｇＦｅ2Ｏ4，Ｍ
ｇＴｉＯ3，ＣａＴｉＯ3，ＣａＷＯ4，ＣａＺｒＯ3，Ｓ
ｒＦｅ12Ｏ19，ＳｒＴｉＯ3，ＳｒＺｒＯ3，ＢａＡｌ2
Ｏ4，ＢａＦｅ12Ｏ19，ＢａＴｉＯ3，Ｙ3Ａl5Ｏ12，Ｙ3
Ｆｅ5Ｏ12，ＬａＦｅＯ3，Ｌａ3Ｆｅ5Ｏ12，Ｌａ2Ｔｉ2
Ｏ7，ＣｅＳｎＯ4，ＣｅＴｉＯ4，Ｓｍ3Ｆｅ5Ｏ１2，Ｅ
ｕＦｅＯ3，Ｅｕ3Ｆｅ5Ｏ12，ＧｄＦｅＯ3，Ｇｄ3Ｆｅ5
Ｏ12，ＤｙＦｅＯ3，Ｄｙ3Ｆｅ5Ｏ12，ＨｏＦｅＯ3，Ｈ
ｏ3Ｆｅ5Ｏ12，ＥｒＦｅＯ3，Ｅｒ3Ｆｅ5Ｏ 12，Ｔｍ3Ｆ
ｅ5Ｏ12，ＬｕＦｅＯ3，Ｌｕ3Ｆｅ5Ｏ12，ＮｉＴｉ
Ｏ3，Ａｌ2ＴｉＯ3，ＦｅＴｉＯ3，ＢａＺｒＯ3，Ｌｉ
ＺｒＯ3，ＭｇＺｒＯ3，ＨｆＴｉＯ4，ＮＨ4ＶＯ3，Ａ
ｇＶＯ3，ＬｉＶＯ3，ＢａＮｂ2Ｏ6，ＮａＮｂＯ3，Ｓ
ｒＮｂ2Ｏ6，ＫＴａＯ3，ＮａＴａＯ3，ＳｒＴａ2Ｏ6，
ＣｕＣｒ2Ｏ4，Ａｇ2ＣｒＯ4，ＢａＣｒＯ4，Ｋ2ＭｏＯ
4，Ｎａ2ＭｏＯ4，ＮｉＭｏＯ4，ＢａＷＯ4，Ｎａ2ＷＯ
4，ＳｒＷＯ4，ＭｎＣｒ2Ｏ4，ＭｎＦｅ2Ｏ4，ＭｎＴｉ
Ｏ3，ＭｎＷＯ4，ＣｏＦｅ2Ｏ4，ＮｎＦｅ2Ｏ4，ＦｅＷ
Ｏ4，ＣｏＭｏＯ4，ＣｏＴｉＯ3，ＣｏＷＯ4，ＮｉＦｅ
2Ｏ4，ＮｉＷＯ4，ＣｕＦｅ2Ｏ4，ＣｕＭｏＯ4，ＣｕＴ
ｉＯ3，ＣｕＷＯ4，Ａｇ2ＭｏＯ4，Ａｇ2ＷＯ4，ＺｎＡ
ｌ2Ｏ4，ＺｎＭｏＯ4，ＺｎＷＯ4，ＣｄＳｎＯ3，Ｃｄ
ＴｉＯ3，ＣｄＭｏＯ4，ＣｄＷＯ4，ＮａＡｌＯ2，Ｍｇ
Ａｌ2Ｏ4，ＳｒＡｌ2Ｏ4，Ｇｄ3Ｇａ5Ｏ12，ＩｎＦｅＯ
3，ＭｇＩｎ2Ｏ4，Ａｌ2ＴｉＯ5，ＦｅＴｉＯ3，ＭｇＴ
ｉＯ3，Ｎａ2ＳｉＯ3，ＣａＳｉＯ3，ＺｒＳｉＯ4，Ｋ2
ＧｅＯ3，Ｌｉ2ＧｅＯ3，Ｎａ2ＧｅＯ3，Ｂｉ2Ｓｎ
3Ｏ9，ＭｇＳｎＯ3，ＳｒＳｎＯ3，ＰｂＳｉＯ3，Ｐｂ
ＭｏＯ4，ＰｂＴｉＯ3，ＳｎＯ2−Ｓｂ2Ｏ3，ＣｕＳｅ
Ｏ4，Ｎａ2ＳｅＯ3，ＺｎＳｅＯ3，Ｋ2ＴｅＯ3，Ｋ2Ｔ
ｅＯ4，Ｎａ2ＴｅＯ3，Ｎａ2ＴｅＯ4などの金属複合酸
化物、ＦｅＳ，Ａｌ2Ｓ3，ＭｇＳ，ＺｎＳなどの硫化
物、ＬｉＦ，ＭｇＦ2，ＳｍＦ3などのフッ化物、ＨｇＣ
ｌ，ＦｅＣｌ2，ＣｒＣｌ3などの塩化物、ＡｇＢｒ，Ｃ
ｕＢｒ，ＭｎＢｒ2などの臭化物、ＰｂＩ2，ＣｕＩ，Ｆ
ｅＩ2などのヨウ化物、又は、ＳｉＡｌＯＮなどの金属
酸化窒化物でも絶縁体層１３の誘電体材料として有効で
ある。
ＴｉＯ3，Ｎａ2Ａｌ22Ｏ34，ＮａＦｅＯ2，Ｎａ4ＳｉＯ
4，Ｋ2ＳｉＯ3，Ｋ2ＴｉＯ3，Ｋ2ＷＯ4，Ｒｂ2Ｃｒ
Ｏ4，ＣＳ2ＣｒＯ4，ＭｇＡｌ2Ｏ4，ＭｇＦｅ2Ｏ4，Ｍ
ｇＴｉＯ3，ＣａＴｉＯ3，ＣａＷＯ4，ＣａＺｒＯ3，Ｓ
ｒＦｅ12Ｏ19，ＳｒＴｉＯ3，ＳｒＺｒＯ3，ＢａＡｌ2
Ｏ4，ＢａＦｅ12Ｏ19，ＢａＴｉＯ3，Ｙ3Ａl5Ｏ12，Ｙ3
Ｆｅ5Ｏ12，ＬａＦｅＯ3，Ｌａ3Ｆｅ5Ｏ12，Ｌａ2Ｔｉ2
Ｏ7，ＣｅＳｎＯ4，ＣｅＴｉＯ4，Ｓｍ3Ｆｅ5Ｏ１2，Ｅ
ｕＦｅＯ3，Ｅｕ3Ｆｅ5Ｏ12，ＧｄＦｅＯ3，Ｇｄ3Ｆｅ5
Ｏ12，ＤｙＦｅＯ3，Ｄｙ3Ｆｅ5Ｏ12，ＨｏＦｅＯ3，Ｈ
ｏ3Ｆｅ5Ｏ12，ＥｒＦｅＯ3，Ｅｒ3Ｆｅ5Ｏ 12，Ｔｍ3Ｆ
ｅ5Ｏ12，ＬｕＦｅＯ3，Ｌｕ3Ｆｅ5Ｏ12，ＮｉＴｉ
Ｏ3，Ａｌ2ＴｉＯ3，ＦｅＴｉＯ3，ＢａＺｒＯ3，Ｌｉ
ＺｒＯ3，ＭｇＺｒＯ3，ＨｆＴｉＯ4，ＮＨ4ＶＯ3，Ａ
ｇＶＯ3，ＬｉＶＯ3，ＢａＮｂ2Ｏ6，ＮａＮｂＯ3，Ｓ
ｒＮｂ2Ｏ6，ＫＴａＯ3，ＮａＴａＯ3，ＳｒＴａ2Ｏ6，
ＣｕＣｒ2Ｏ4，Ａｇ2ＣｒＯ4，ＢａＣｒＯ4，Ｋ2ＭｏＯ
4，Ｎａ2ＭｏＯ4，ＮｉＭｏＯ4，ＢａＷＯ4，Ｎａ2ＷＯ
4，ＳｒＷＯ4，ＭｎＣｒ2Ｏ4，ＭｎＦｅ2Ｏ4，ＭｎＴｉ
Ｏ3，ＭｎＷＯ4，ＣｏＦｅ2Ｏ4，ＮｎＦｅ2Ｏ4，ＦｅＷ
Ｏ4，ＣｏＭｏＯ4，ＣｏＴｉＯ3，ＣｏＷＯ4，ＮｉＦｅ
2Ｏ4，ＮｉＷＯ4，ＣｕＦｅ2Ｏ4，ＣｕＭｏＯ4，ＣｕＴ
ｉＯ3，ＣｕＷＯ4，Ａｇ2ＭｏＯ4，Ａｇ2ＷＯ4，ＺｎＡ
ｌ2Ｏ4，ＺｎＭｏＯ4，ＺｎＷＯ4，ＣｄＳｎＯ3，Ｃｄ
ＴｉＯ3，ＣｄＭｏＯ4，ＣｄＷＯ4，ＮａＡｌＯ2，Ｍｇ
Ａｌ2Ｏ4，ＳｒＡｌ2Ｏ4，Ｇｄ3Ｇａ5Ｏ12，ＩｎＦｅＯ
3，ＭｇＩｎ2Ｏ4，Ａｌ2ＴｉＯ5，ＦｅＴｉＯ3，ＭｇＴ
ｉＯ3，Ｎａ2ＳｉＯ3，ＣａＳｉＯ3，ＺｒＳｉＯ4，Ｋ2
ＧｅＯ3，Ｌｉ2ＧｅＯ3，Ｎａ2ＧｅＯ3，Ｂｉ2Ｓｎ
3Ｏ9，ＭｇＳｎＯ3，ＳｒＳｎＯ3，ＰｂＳｉＯ3，Ｐｂ
ＭｏＯ4，ＰｂＴｉＯ3，ＳｎＯ2−Ｓｂ2Ｏ3，ＣｕＳｅ
Ｏ4，Ｎａ2ＳｅＯ3，ＺｎＳｅＯ3，Ｋ2ＴｅＯ3，Ｋ2Ｔ
ｅＯ4，Ｎａ2ＴｅＯ3，Ｎａ2ＴｅＯ4などの金属複合酸
化物、ＦｅＳ，Ａｌ2Ｓ3，ＭｇＳ，ＺｎＳなどの硫化
物、ＬｉＦ，ＭｇＦ2，ＳｍＦ3などのフッ化物、ＨｇＣ
ｌ，ＦｅＣｌ2，ＣｒＣｌ3などの塩化物、ＡｇＢｒ，Ｃ
ｕＢｒ，ＭｎＢｒ2などの臭化物、ＰｂＩ2，ＣｕＩ，Ｆ
ｅＩ2などのヨウ化物、又は、ＳｉＡｌＯＮなどの金属
酸化窒化物でも絶縁体層１３の誘電体材料として有効で
ある。
【００３２】さらに、絶縁体層１３の誘電体材料として
ダイヤモンド，フラーレン(C２ｎ)などの炭素、或い
は、Al4C3，B4C，CaC2，Cr3C2，Mo2C，MoC，NbC，SiC，
TaC，TiC，VC，W2C，WC，ZrCなどの金属炭化物も有効で
ある。なお、フラーレン(C２n)は炭素原子だけからなり
Ｃ60に代表される球面篭状分子でＣ32〜Ｃ960などがあ
り、また、上式中、Ox，Nxのxは原子比を表す。
ダイヤモンド，フラーレン(C２ｎ)などの炭素、或い
は、Al4C3，B4C，CaC2，Cr3C2，Mo2C，MoC，NbC，SiC，
TaC，TiC，VC，W2C，WC，ZrCなどの金属炭化物も有効で
ある。なお、フラーレン(C２n)は炭素原子だけからなり
Ｃ60に代表される球面篭状分子でＣ32〜Ｃ960などがあ
り、また、上式中、Ox，Nxのxは原子比を表す。
【００３３】絶縁体層の厚さは、５０ｎｍ以上、好まし
くは 100〜1000ｎｍ程度である。電子放出素子の電子供
給層１２の材料としてはＳｉが特に有効であるが、アモ
ルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）や、ａ−Ｓｉのダンリン
グボンドを水素（Ｈ）で終結させた水素化アモルファス
シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）、さらにＳｉの一部を炭素
（Ｃ）で置換した水素化アモルファスシリコンカーバイ
ド（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）や、Ｓｉの一部を窒素（Ｎ）で置
換した水素化アモルファスシリコンナイトライド（ａ−
ＳｉＮ：Ｈ）などの化合物半導体も用いられ、ホウ素、
アンチモンをドープしたシリコンも用いられ得る。Ｓｉ
の代わりにゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン（Ｓｉ
Ｃ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム
（ＩｎＰ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）など、Ｉ
Ｖ族、III-Ｖ族、II-VI族などの単体半導体及び化合物
半導体も電子供給層に用いられ得る。
くは 100〜1000ｎｍ程度である。電子放出素子の電子供
給層１２の材料としてはＳｉが特に有効であるが、アモ
ルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）や、ａ−Ｓｉのダンリン
グボンドを水素（Ｈ）で終結させた水素化アモルファス
シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）、さらにＳｉの一部を炭素
（Ｃ）で置換した水素化アモルファスシリコンカーバイ
ド（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）や、Ｓｉの一部を窒素（Ｎ）で置
換した水素化アモルファスシリコンナイトライド（ａ−
ＳｉＮ：Ｈ）などの化合物半導体も用いられ、ホウ素、
アンチモンをドープしたシリコンも用いられ得る。Ｓｉ
の代わりにゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン（Ｓｉ
Ｃ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム
（ＩｎＰ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）など、Ｉ
Ｖ族、III-Ｖ族、II-VI族などの単体半導体及び化合物
半導体も電子供給層に用いられ得る。
【００３４】又は、電子供給層１２の材料としてＡｌ，
Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕなどの金属でも有効であるが、Ｓｃ，
Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｇａ，
Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔｃ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｃ
ｄ，Ｌｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，
Ｔｌ，Ｐｂ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓ
ｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙ
ｂ，Ｌｕなども用いられ得る。
Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕなどの金属でも有効であるが、Ｓｃ，
Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｇａ，
Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔｃ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｃ
ｄ，Ｌｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，
Ｔｌ，Ｐｂ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓ
ｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙ
ｂ，Ｌｕなども用いられ得る。
【００３５】電子放出側の金属薄膜電極１５の材料とし
てはＰｔ，Ａｕ，Ｗ，Ｒｕ，Ｉｒなどの金属が有効であ
るが、Ａｌ，Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃ
ｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，
Ｔｃ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｌｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｒ
ｅ，Ｏｓ，Ｔｌ，Ｐｂ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐ
ｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔ
ｍ，Ｙｂ，Ｌｕなども用いられ得る。
てはＰｔ，Ａｕ，Ｗ，Ｒｕ，Ｉｒなどの金属が有効であ
るが、Ａｌ，Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃ
ｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，
Ｔｃ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｌｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｒ
ｅ，Ｏｓ，Ｔｌ，Ｐｂ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐ
ｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔ
ｍ，Ｙｂ，Ｌｕなども用いられ得る。
【００３６】またこれらの電子放出素子の成膜法として
は、スパッタリング法が特に有効であるが、真空蒸着
法、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）法、レーザ
アブレーション法、ＭＢＥ（molecular beam epitaxy）
法、イオンビームスパッタリング法でも有効である。図
１１は、内部に隔壁を有する実施例の電子放出素子フラ
ットパネルディスプレイ装置を示す。実施例のフラット
パネルディスプレイ装置は、ガラスなどの一対の透光性
の前面基板１及び背面基板１０からなり、背面基板１０
側の隔壁ＲＲと前面基板１側の第２隔壁ＦＲとが当接し
て、両基板は真空空間４を挾み互いに対向している。
は、スパッタリング法が特に有効であるが、真空蒸着
法、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）法、レーザ
アブレーション法、ＭＢＥ（molecular beam epitaxy）
法、イオンビームスパッタリング法でも有効である。図
１１は、内部に隔壁を有する実施例の電子放出素子フラ
ットパネルディスプレイ装置を示す。実施例のフラット
パネルディスプレイ装置は、ガラスなどの一対の透光性
の前面基板１及び背面基板１０からなり、背面基板１０
側の隔壁ＲＲと前面基板１側の第２隔壁ＦＲとが当接し
て、両基板は真空空間４を挾み互いに対向している。
【００３７】背面基板１０の真空空間４側内面には、そ
れぞれ平行に伸長する複数のオーミック電極１１が形成
されている。オーミック電極１１は、カラーディスプレ
イパネルとするために赤、緑、青のＲ，Ｇ，Ｂ色信号に
応じて３本１組となっており、それぞれに所定信号が印
加される。オーミック電極１１の上に電子放出素子Ｓの
複数が形成され、電子放出素子Ｓがマトリクス状に配置
されている。それぞれが平行に伸長する複数のバスライ
ン１６は、隣接する素子の金属薄膜電極１５の一部上
に、これらを電気的に接続するために形成され、オーミ
ック電極１１に垂直に伸長して架設されている。オーミ
ック電極１１及びバスライン１６の交点が電子放出素子
Ｓに対応する。よって、本発明の表示装置の駆動方式と
しては単純マトリクス方式又はアクティブマトリクス方
式が適用できる。発光駆動させるとき、金属薄膜電極１
５にプラス電位を印加するので、ダイオード機能層１４
の順方向となり電子は金属薄膜電極１５方向へ流れ、そ
のまま素子から飛び出し蛍光体まで加速される。しか
し、逆バイアスとなった時は電流が流れず、マトリクス
ディスプレイ上の他の画素を経由した閉回路が形成され
ず、したがって電気的リークも起らなくなる。
れぞれ平行に伸長する複数のオーミック電極１１が形成
されている。オーミック電極１１は、カラーディスプレ
イパネルとするために赤、緑、青のＲ，Ｇ，Ｂ色信号に
応じて３本１組となっており、それぞれに所定信号が印
加される。オーミック電極１１の上に電子放出素子Ｓの
複数が形成され、電子放出素子Ｓがマトリクス状に配置
されている。それぞれが平行に伸長する複数のバスライ
ン１６は、隣接する素子の金属薄膜電極１５の一部上
に、これらを電気的に接続するために形成され、オーミ
ック電極１１に垂直に伸長して架設されている。オーミ
ック電極１１及びバスライン１６の交点が電子放出素子
Ｓに対応する。よって、本発明の表示装置の駆動方式と
しては単純マトリクス方式又はアクティブマトリクス方
式が適用できる。発光駆動させるとき、金属薄膜電極１
５にプラス電位を印加するので、ダイオード機能層１４
の順方向となり電子は金属薄膜電極１５方向へ流れ、そ
のまま素子から飛び出し蛍光体まで加速される。しか
し、逆バイアスとなった時は電流が流れず、マトリクス
ディスプレイ上の他の画素を経由した閉回路が形成され
ず、したがって電気的リークも起らなくなる。
【００３８】図１２に示すように、電子放出素子Ｓはス
トライプ状のオーミック電極１１上に順に形成された電
子供給層を型シリコンとして有するダイオード機能層１
４、絶縁体層１３及び金属薄膜電極１５からなる。金属
薄膜電極１５の一部は真空空間４に面している。ストラ
イプのオーミック電極の寸法として例をあげると、幅１
６０μｍ、厚さ０．３μｍ、線間隔３００μｍである。
トライプ状のオーミック電極１１上に順に形成された電
子供給層を型シリコンとして有するダイオード機能層１
４、絶縁体層１３及び金属薄膜電極１５からなる。金属
薄膜電極１５の一部は真空空間４に面している。ストラ
イプのオーミック電極の寸法として例をあげると、幅１
６０μｍ、厚さ０．３μｍ、線間隔３００μｍである。
【００３９】特に、本実施例では、電子放出素子Ｓの各
々を取り囲み複数の電子放出領域に区画する絶縁性支持
部１７が形成されている。この絶縁性支持部１７はバス
ライン１６を支え、断線を防止する。すなわち、図１２
に示すように、電子放出素子以外の周縁部にあらかじめ
絶縁性支持部、或いは電気抵抗の大きい物質を、その後
の工程で電子放出素子を形成した場合の最終的な厚さと
同程度に成膜しておくのである。絶縁性支持部１７の厚
さは例えば５μｍとしている。
々を取り囲み複数の電子放出領域に区画する絶縁性支持
部１７が形成されている。この絶縁性支持部１７はバス
ライン１６を支え、断線を防止する。すなわち、図１２
に示すように、電子放出素子以外の周縁部にあらかじめ
絶縁性支持部、或いは電気抵抗の大きい物質を、その後
の工程で電子放出素子を形成した場合の最終的な厚さと
同程度に成膜しておくのである。絶縁性支持部１７の厚
さは例えば５μｍとしている。
【００４０】さらに、本実施例では、背面基板１０から
真空空間４へ突出するように絶縁性支持部１７上に背面
基板側の隔壁ＲＲが形成されている。隔壁ＲＲは所定間
隔で間隔を隔てて配置されている。図１１では、隔壁Ｒ
Ｒは電子放出素子Ｓ列毎にそれらの間に形成されている
が、隔壁ＲＲを、電子放出素子Ｓの例えば２，３列毎の
間に間隔をあけて形成してもよい。また、図１１では、
隔壁ＲＲはオーミック電極１１にほぼ垂直な方向に連続
して形成されているが、前面基板１側の第２隔壁ＦＲに
当接する部分を含む上部面積を残して間欠的に形成して
もよい。いずれにしても隔壁ＲＲは電子放出素子Ｓ間に
形成されている。
真空空間４へ突出するように絶縁性支持部１７上に背面
基板側の隔壁ＲＲが形成されている。隔壁ＲＲは所定間
隔で間隔を隔てて配置されている。図１１では、隔壁Ｒ
Ｒは電子放出素子Ｓ列毎にそれらの間に形成されている
が、隔壁ＲＲを、電子放出素子Ｓの例えば２，３列毎の
間に間隔をあけて形成してもよい。また、図１１では、
隔壁ＲＲはオーミック電極１１にほぼ垂直な方向に連続
して形成されているが、前面基板１側の第２隔壁ＦＲに
当接する部分を含む上部面積を残して間欠的に形成して
もよい。いずれにしても隔壁ＲＲは電子放出素子Ｓ間に
形成されている。
【００４１】更に、この隔壁ＲＲはその上底面積が、背
面基板と接する下底面積よりも大きく形成されることが
好ましい。すなわち、隔壁ＲＲはその上部に背面基板に
略平行な方向に突出するオーバーハング部１８を有する
ように、形成されることが好ましい。図１３に示すよう
に、絶縁性支持部１７と接触する部分（下底）の電極方
向の長さが上面（上底）のそれより短く、電極方向の断
面が台形いわゆる逆テーパとなっている。すなわち、オ
ーバーハング部１８は、スクリーン印刷のほかにフォト
リソグラフィ法などの手法を用いて隔壁ＲＲのアンダカ
ットとして形成できる。
面基板と接する下底面積よりも大きく形成されることが
好ましい。すなわち、隔壁ＲＲはその上部に背面基板に
略平行な方向に突出するオーバーハング部１８を有する
ように、形成されることが好ましい。図１３に示すよう
に、絶縁性支持部１７と接触する部分（下底）の電極方
向の長さが上面（上底）のそれより短く、電極方向の断
面が台形いわゆる逆テーパとなっている。すなわち、オ
ーバーハング部１８は、スクリーン印刷のほかにフォト
リソグラフィ法などの手法を用いて隔壁ＲＲのアンダカ
ットとして形成できる。
【００４２】更に、図１１では、背面基板１０の金属薄
膜電極１５上に設けられたバスライン１６の形状が単純
な直線状で形成されているが、バスライン１６を直線状
でなく、電子放出素子の金属薄膜電極１５の間におい
て、金属薄膜電極上における幅よりも大なる幅を有する
ように、すなわち電子放出素子の間では素子上よりも太
くなるように形成することが好ましい。これによって、
バスラインの抵抗値を低減できる。
膜電極１５上に設けられたバスライン１６の形状が単純
な直線状で形成されているが、バスライン１６を直線状
でなく、電子放出素子の金属薄膜電極１５の間におい
て、金属薄膜電極上における幅よりも大なる幅を有する
ように、すなわち電子放出素子の間では素子上よりも太
くなるように形成することが好ましい。これによって、
バスラインの抵抗値を低減できる。
【００４３】なお、図１１では図示しないが背面基板１
０及びオーミック電極１１間には、ＳｉＯx，ＳｉＮx，
Ａｌ2Ｏ3，ＡｌＮなどの絶縁体からなるインシュレータ
層を形成してもよい。インシュレータ層はガラスの背面
基板１０から素子への悪影響（アルカリ成分などに不純
物の溶出や、基板面の凹凸など）を防ぐ働きをなす。金
属薄膜電極１５の材質は、電子放出の原理から仕事関数
φが小さい材料で、薄い程良い。電子放出効率を高くす
るために、金属薄膜電極１５の材質は周期律表のＩ族、
II族の金属が良く、たとえばＣｓ，Ｒｂ，Ｌｉ，Ｓｒ，
Ｍｇ，Ｂａ，Ｃａ等が有効で、更に、それらの合金であ
っても良い。また、金属薄膜電極１５の材質は極薄化の
面では、導電性が高く化学的に安定な金属が良く、たと
えばＡｕ，Ｐｔ，Ｌｕ，Ａｇ，Ｃｕの単体又はこれらの
合金等が望ましい。また、これらの金属に、上記仕事関
数の小さい金属をコート、あるいはドープしても有効で
ある。
０及びオーミック電極１１間には、ＳｉＯx，ＳｉＮx，
Ａｌ2Ｏ3，ＡｌＮなどの絶縁体からなるインシュレータ
層を形成してもよい。インシュレータ層はガラスの背面
基板１０から素子への悪影響（アルカリ成分などに不純
物の溶出や、基板面の凹凸など）を防ぐ働きをなす。金
属薄膜電極１５の材質は、電子放出の原理から仕事関数
φが小さい材料で、薄い程良い。電子放出効率を高くす
るために、金属薄膜電極１５の材質は周期律表のＩ族、
II族の金属が良く、たとえばＣｓ，Ｒｂ，Ｌｉ，Ｓｒ，
Ｍｇ，Ｂａ，Ｃａ等が有効で、更に、それらの合金であ
っても良い。また、金属薄膜電極１５の材質は極薄化の
面では、導電性が高く化学的に安定な金属が良く、たと
えばＡｕ，Ｐｔ，Ｌｕ，Ａｇ，Ｃｕの単体又はこれらの
合金等が望ましい。また、これらの金属に、上記仕事関
数の小さい金属をコート、あるいはドープしても有効で
ある。
【００４４】バスライン１６の材料としては、Ａｕ，Ｐ
ｔ，Ａｌ，Ｃｕ等の一般にＩＣの配線に用いられる物で
良く、各素子にほぼ同電位を供給可能ならしめるに足る
厚さで、 0.1〜５０μｍが適当である。但し、抵抗値が
許容できるのであればバスラインを使用しないで、金属
薄膜電極に使用する材料を使用することもできる。一
方、表示面である透明ガラスなどの透光性の前面基板１
の内面（背面基板１０と対向する面）には、ＩＴＯから
なる透明なコレクタ電極２が一体的に形成され、これに
高い電圧が印加される。なお、ブラックストライプやバ
ックメタルを使用する場合は、ＩＴＯを設けずにこれら
をコレクタ電極とすることが可能である。
ｔ，Ａｌ，Ｃｕ等の一般にＩＣの配線に用いられる物で
良く、各素子にほぼ同電位を供給可能ならしめるに足る
厚さで、 0.1〜５０μｍが適当である。但し、抵抗値が
許容できるのであればバスラインを使用しないで、金属
薄膜電極に使用する材料を使用することもできる。一
方、表示面である透明ガラスなどの透光性の前面基板１
の内面（背面基板１０と対向する面）には、ＩＴＯから
なる透明なコレクタ電極２が一体的に形成され、これに
高い電圧が印加される。なお、ブラックストライプやバ
ックメタルを使用する場合は、ＩＴＯを設けずにこれら
をコレクタ電極とすることが可能である。
【００４５】コレクタ電極２上には、フロントリブ（第
２隔壁）ＦＲがオーミック電極１１に平行となるように
複数形成されている。延在しているフロントリブ間のコ
レクタ電極２の上には、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する蛍光体か
らなる蛍光体層３Ｒ，３Ｇ，３Ｂが真空空間４に面する
ように、それぞれ形成されている。このように、各蛍光
体の境には背面基板と前面基板の距離を一定（例えば、
１ｍｍ）に保つためのフロントリブ（第２隔壁）ＦＲが
設けられている。背面基板１０上に設けられたリアリブ
（隔壁）ＲＲと直交する方向にフロントリブ（第２隔
壁）ＦＲが前面基板１に設けられているので、光の３原
色に相当するＲ，Ｇ，Ｂに前面基板の蛍光体を塗り分け
ることが確実になる。
２隔壁）ＦＲがオーミック電極１１に平行となるように
複数形成されている。延在しているフロントリブ間のコ
レクタ電極２の上には、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する蛍光体か
らなる蛍光体層３Ｒ，３Ｇ，３Ｂが真空空間４に面する
ように、それぞれ形成されている。このように、各蛍光
体の境には背面基板と前面基板の距離を一定（例えば、
１ｍｍ）に保つためのフロントリブ（第２隔壁）ＦＲが
設けられている。背面基板１０上に設けられたリアリブ
（隔壁）ＲＲと直交する方向にフロントリブ（第２隔
壁）ＦＲが前面基板１に設けられているので、光の３原
色に相当するＲ，Ｇ，Ｂに前面基板の蛍光体を塗り分け
ることが確実になる。
【００４６】このように、実施例の電子放出素子フラッ
トパネルディスプレイ装置はマトリクス状に配置されか
つ各々が赤Ｒ、緑Ｇ及び青Ｂの発光部からなる発光画素
の複数からなる画像表示配列を有している。もちろん、
ＲＧＢの発光部に代えてすべてを単色の発光部としてモ
ノクロムディスプレイパネルも形成できる。
トパネルディスプレイ装置はマトリクス状に配置されか
つ各々が赤Ｒ、緑Ｇ及び青Ｂの発光部からなる発光画素
の複数からなる画像表示配列を有している。もちろん、
ＲＧＢの発光部に代えてすべてを単色の発光部としてモ
ノクロムディスプレイパネルも形成できる。
【図１】 本発明による実施例の電子放出素子の概略断
面図である。
面図である。
【図２】 本発明による他の実施例の電子放出素子のダ
イオード機能層近傍を示す概略部分拡大断面図である。
イオード機能層近傍を示す概略部分拡大断面図である。
【図３】 本発明による更なる他の実施例の電子放出素
子のダイオード機能層近傍を示す概略部分拡大断面図で
ある。
子のダイオード機能層近傍を示す概略部分拡大断面図で
ある。
【図４】 本発明による実施例の電子放出素子内のダイ
オード機能層の製造工程における基板の概略部分断面図
である。
オード機能層の製造工程における基板の概略部分断面図
である。
【図５】 本発明による実施例の電子放出素子内のダイ
オード機能層の製造工程における基板の概略部分断面図
である。
オード機能層の製造工程における基板の概略部分断面図
である。
【図６】 本発明による実施例の電子放出素子内のダイ
オード機能層の製造工程における基板の概略部分断面図
である。
オード機能層の製造工程における基板の概略部分断面図
である。
【図７】 本発明による他の実施例の電子放出素子内の
ダイオード機能層の製造工程における基板の概略部分断
面図である。
ダイオード機能層の製造工程における基板の概略部分断
面図である。
【図８】 本発明による他の実施例の電子放出素子内の
ダイオード機能層の製造工程における基板の概略部分断
面図である。
ダイオード機能層の製造工程における基板の概略部分断
面図である。
【図９】 本発明による他の実施例の電子放出素子内の
ダイオード機能層の製造工程における基板の概略部分断
面図である。
ダイオード機能層の製造工程における基板の概略部分断
面図である。
【図１０】 本発明による他の実施例の電子放出素子内
のダイオード機能層の製造工程における基板の概略部分
断面図である。
のダイオード機能層の製造工程における基板の概略部分
断面図である。
【図１１】 本発明による実施例の電子放出素子フラッ
トパネルディスプレイ装置を示す概略部分斜視図であ
る。
トパネルディスプレイ装置を示す概略部分斜視図であ
る。
【図１２】 実施例の電子放出素子フラットパネルディ
スプレイ装置の図１１における線ＡＡに沿った概略部分
拡大断面図。
スプレイ装置の図１１における線ＡＡに沿った概略部分
拡大断面図。
【図１３】 実施例の電子放出素子フラットパネルディ
スプレイ装置の図１１における線ＢＢに沿った概略部分
拡大断面図。
スプレイ装置の図１１における線ＢＢに沿った概略部分
拡大断面図。
１ 透光性の前面基板 ２ コレクタ電極 ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ 蛍光体層 ４ 真空空間 １０ 背面基板 １１ オーミック電極 １２ 電子供給層 １３ 絶縁体層 １５ 金属薄膜電極 １６ バスライン １７ 絶縁性支持部 １８ オーバーハング部 ＲＲ 隔壁 ＦＲ 第２隔壁
フロントページの続き (72)発明者 岩崎 新吾 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号パイ オニア株式会社総合研究所内 (72)発明者 根岸 伸安 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号パイ オニア株式会社総合研究所内 (72)発明者 中馬 隆 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号パイ オニア株式会社総合研究所内 (72)発明者 山田 高士 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号パイ オニア株式会社総合研究所内 (72)発明者 吉澤 淳志 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号パイ オニア株式会社総合研究所内 (72)発明者 佐藤 英夫 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号パイ オニア株式会社総合研究所内 (72)発明者 吉川 高正 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号パイ オニア株式会社総合研究所内 (72)発明者 小笠原 清秀 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号パイ オニア株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 5C031 DD09 DD17 5C036 EE01 EE03 EE04 EF01 EF06 EF09 EG12 EH04
Claims (14)
- 【請求項１】 オーミック電極上に形成された金属又は
半導体からなる電子供給層、前記電子供給層上に形成さ
れた絶縁体層及び前記絶縁体層上に形成された金属薄膜
電極からなり、前記電子供給層及び前記金属薄膜電極間
に電界が印加されたとき電子を放出する電子放出素子で
あって、前記電子供給層はダイオード機能層を有するこ
とを特徴とする電子放出素子。 - 【請求項２】 前記ダイオード機能層は前記オーミック
電極と前記電子供給層との界面に設けられていることを
特徴とする請求項１記載の電子放出素子。 - 【請求項３】 前記ダイオード機能層は前記電子供給層
の中間に設けられていることを特徴とする請求項１記載
の電子放出素子。 - 【請求項４】 前記ダイオード機能層は前記絶縁体層と
前記電子供給層との界面に設けられていることを特徴と
する請求項１記載の電子放出素子。 - 【請求項５】 前記ダイオード機能層は、ｐｎ接合又は
ｐｉｎ接合であり、そのｐ型層が前記電子供給層として
前記絶縁体層に接し、かつ前記絶縁体層と前記オーミッ
ク電極との間に形成されていることを特徴とする請求項
１記載の電子放出素子。 - 【請求項６】 前記ダイオード機能層は、ショットキ接
合であり、その半導体層がｐ型である場合、該半導体層
が前記電子供給層として前記絶縁体層に接し、又は、そ
の半導体層がｎ型である場合、金属層が前記電子供給層
として前記絶縁体層に接し、かつ前記絶縁体層と前記オ
ーミック電極との間に形成されていることを特徴とする
請求項１記載の電子放出素子。 - 【請求項７】 前記絶縁体層は誘電体からなり５０ｎｍ
以上の膜厚を有することを特徴とする請求項１〜６のい
ずれか１記載の電子放出素子。 - 【請求項８】 前記オーミック電極がＴｉＮからなるこ
とを特徴とする請求項１〜７のいずれか１記載の電子放
出素子。 - 【請求項９】 真空空間を挾み互いに対向する一対の背
面基板及び透光性の前面基板と、 各々が、前記背面基板の前記真空空間側の表面に形成さ
れたオーミック電極上に形成された金属又は半導体から
なる電子供給層、前記電子供給層上に形成された絶縁体
層及び前記絶縁体層上に形成され前記真空空間に面する
金属薄膜電極からなる電子放出素子の複数と、を備え、 前記前面基板がその前記真空空間側の表面に形成された
コレクタ電極及び前記コレクタ電極上に形成された蛍光
体層を有し、前記蛍光体層に対応する複数の発光部から
なる画像表示配列を有している電子放出表示装置であっ
て、 前記電子供給層の各々はダイオード機能層を有すること
を特徴とする電子放出表示装置。 - 【請求項１０】 前記電子放出素子の各々を取り囲み複
数の電子放出領域に区画する絶縁性支持部が形成され、
前記背面基板から前記真空空間側の前記絶縁性支持部の
表面まで距離が、前記背面基板から前記真空空間側の前
記電子供給層の表面まで距離と実質的に等しいことを特
徴とする請求項９記載の電子放出表示装置。 - 【請求項１１】 前記金属薄膜電極の複数の上にバスラ
インが形成され、前記オーミック電極及び前記バスライ
ンはそれぞれストライプ状の電極でありかつ互いに直交
する位置に配列されていることを特徴とする請求項９又
は１０記載の電子放出表示装置。 - 【請求項１２】 前記背面基板及び前記前面基板の間に
配置され互いに当接する複数の隔壁が形成されているこ
とを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１記載の電子
放出表示装置。 - 【請求項１３】 前記絶縁体層は誘電体からなり５０ｎ
ｍ以上の膜厚を有することを特徴とする請求項９〜１２
のいずれか１記載の電子放出表示装置。 - 【請求項１４】 前記オーミック電極がＴｉＮからなる
ことを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１記載の電
子放出表示装置。
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