JP2000260301A - 電子放出装置及びその製造方法 - Google Patents

電子放出装置及びその製造方法

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JP2000260301A JP2000058491A JP2000058491A JP2000260301A JP 2000260301 A JP2000260301 A JP 2000260301A JP 2000058491 A JP2000058491 A JP 2000058491A JP 2000058491 A JP2000058491 A JP 2000058491A JP 2000260301 A JP2000260301 A JP 2000260301A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価で、簡単に製造でき、効率の良い電子放
出装置を提供する。 【解決手段】 この電子放出装置１、４０、６０、７０
は基材１０、４１、６２、７１と、この基材上に配置さ
れたｎ型材料１３、４４、６１、７５の領域と、ｐ型材
料１６、４５、６３、６４、７４の領域とを有し、更
に、これ等の領域の間には電子を遊離するため真空に直
接露出するインタフェース接合部１９、４９を有する。
ｐ型材料の領域はｎ型材料１３の領域の上にある薄い層
１６であり、又はこれ等２個の領域は基材４１の隣接す
る部分の上にある層４４、４５であってもよく、これ等
の層の隣接する端縁はインタフェース接合部４９を形成
している。また、ｐ型粒子６４により、又はｐ型粒子７
４と、ｎ型粒子７５との両方により形成された多数のイ
ンタフェース接合部を有することができる。これ等粒子
はインキジェット印刷技術によって基材上に被着するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はｎ型材料の領域と、
ｐ型材料の領域と、これ等２個の領域の間のインタフェ
ース接合部とを具える電子放出装置、及びその製造方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子放出装置は発光装置、ディスプレ
イ、高周波真空電子装置のような種々の用途、又はガス
イオン化のため電子供給源を必要とする用途に使用され
ている。通常の電子放出装置は上下に位置するｐ型材料
と、ｎ型材料とから成る層を有する平坦な構造から成
る。これ等層の前後に電圧を加えると、これ等異なる材
料の間の接合部に電子を発生する。これ等電子は上記の
層の内の上層をくぐり抜けてその上面に達するが、この
上面は真空に露出しており、ここで電子が遊離する。こ
のような電子放出装置の例は米国特許第5202571 号、英
国特許第2322001 号、及び英国特許第2322000 号に記載
されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これ等の電子放出装置
は広範囲に使用されているが、一層安価に、一層簡単に
製造でき、しかも一層効率良く電子を放出し得る電子放
出装置が待望されている。本発明の目的は従来の電子放
出装置に比較し、一層安価に、一層簡単に製造でき、一
層効率良く電子を放出することができると共に、電子放
出装置を組み込む器機に容易に配置し得る電子放出装
置、及びその製造方法を得るにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の一態様はｎ型材料の領域と、ｐ型材料の領
域と、これ等２個の領域の間のインタフェース接合部と
を具える電子放出装置において、インタフェース接合部
から真空内に直接電子を遊離させるため、このインタフ
ェース接合部が真空に露出していることを特徴とする。
【０００５】また、本発明の他の態様である電子放出装
置の製造方法は適切な溶液内へのｐ型粒子、又はｎ型粒
子の懸濁液を設ける工程と、基材上に前記粒子を被着さ
せるためインキジェット印刷法を使用して複数個の電子
放出接合部を形成する工程とから成ることを特徴とす
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】ｎ型材料の領域と、ｐ型材料の領
域とが他方の材料上の一方の材料の層によって形成され
ており、インタフェース接合部がこれ等の材料の層の一
方の層の端縁に露出している。ｐ型材料の層がｎ型材料
の層上に形成されており、ｐ型材料の層の上面が真空に
露出しており、露出されたインタフェース接合部におけ
る電子の遊離の他に、ｐ型材料の層を通して電子を透過
するようこの層が十分薄いのが好適である。また代案と
して、共通の基材上のｎ型材料とｐ型材料とのそれぞれ
の層によってｎ型材料とｐ型材料とのそれぞれの領域を
設け、これ等２個の領域の隣接する端縁に沿ってインタ
フェース接合部を形成する。また、この電子放出装置は
他方の型の材料の領域に隣接する一方の型の材料の複数
個の粒子によって形成された複数個の露出インタフェー
ス接合部を有する。負電子親和性を呈するようｐ型材料
を活性化することができ、ｐ型材料をダイヤモンドで形
成することができる。
【０００７】この電子放出装置を製造するに当たり、ｎ
型粒子とｐ型粒子との間に接合部を形成するようｎ型粒
子とｐ型粒子との両方を基材上に被着する。ｐ型粒子が
ダイヤモンドであるのが好適である。添付図面を参照し
て、本発明電子放出装置、及びディスプレイを例として
説明する。
【０００８】
【実施例】図１において、この電子放出装置１はｎ型珪
素層１３を上表面１２に支持する（溶融石英、即ち7059
のような）電気絶縁ガラス板基材１０を有する。珪素層
１３の上面上の左側端縁にある銀電極１４によってこの
珪素層１３への電気的接触が行われる。この珪素層の一
部を酸化することによって形成されたシリカの絶縁パッ
ド１５をこの珪素層１３の上面上の電極１４に隣接して
設ける。ｐ型ダイヤモンド層１６を絶縁パッド１５の上
と、珪素層１３の上面上とに延在し、ｐ型ダイヤモンド
層１６を珪素層の右端の僅か手前で終わらせ、ダイヤモ
ンド層に隣接して露出する珪素層の上面の領域１７を残
す。ダイヤモンド層の下面が珪素層の上面に接触する区
域はこれ等２個の材料間のインタフェース接合部１８と
なっている。このインタフェース接合部１８をダイヤモ
ンド層１６の右側端縁に沿って露出し、露出接合部１９
を生ぜしめる。ダイヤモンド層１６への電気的接触はこ
のダイヤモンド層１６が絶縁パッド１５上に延在してい
る位置において、金のコーティング２１によって覆われ
ているチタン接点パッド２０によって行われる。
【０００９】この電子放出装置１をカバーガラス３０の
下方に設置する。インジウム酸化物、又は錫酸化物のよ
うな導電材料から成る薄い透明なコーティング３１をカ
バーガラス３０はその下側に有する。陽極スクリーンを
形成している蛍光体層３２を導電コーティング３１の頂
部に被着する。この電子放出装置１をハウジング２内に
収容し、このハウジングのカバーガラス３０はハウジン
グの少なくとも１個の壁の一部となっており、ハウジン
グが真空になるように、このハウジングを排気する。接
点、即ち電極１４を負電圧の電源３に接続し、接点２
０、２１を正電圧の電源４に接続し、カバーガラス３０
上の導電コーティング３１を正電圧の電源４の電圧より
一層高い正電圧の電源５に接続する。
【００１０】珪素層１３とダイヤモンド層１６とによっ
てヘテロ接合エミッタを形成し、５ボルトより低い順方
向電圧バイアスを加えた時、電子放出を生ずるようにす
る。この電子放出の一次経路は珪素層１３から大きな区
域のインタフェース接合部１８に入り、薄いｐ型ダイヤ
モンド層１６を経て、真空に露出しているｐ型ダイヤモ
ンド層１６の上面まで達する。電子放出の二次経路は真
空に露出しているインタフェース接合部１９から直接、
始まっている。露出接合部１９からの電子放出の二次経
路は材料の層を経てのみ電子を放出する装置に比較し、
電子の流れを顕著に増大する。電子放出の一次経路、及
び二次経路の両方に関し、インタフェース接合部におけ
る珪素とダイヤモンドとの間の（７％より多い）大きな
格子不整合に起因するトラップエイドの再結合は主電流
機構、もっと正確に言えば少数キャリア拡散である。
【００１１】層１６を経て、露出接合部１９から放出す
る電子は陽極電圧の結果として陽極スクリーン３０に移
動する。スクリーン３０に衝突する電子は蛍光体層３２
に蛍光を発生させ、可視光線を放出させ、この可視光線
はカバーガラスを経て外方に出る。
【００１２】フェルミ準位以上のトラップ状態の高いコ
ンセントレーションを有する強くドープされたｎ型材料
の場合、ｐｎｎ型オージェ再結合が発生し、この再結合
はｐ型ダイヤモンドの伝導帯内に熱い電子を押し進める
ことができる。ＮＥＡ（負電子親和）表面が存在し、低
陽極電圧（１０ V /μm 以下) の作用の許で、これ等の
電子はバンドベンディングの作用、及びフィールドペネ
トーションの作用の両方を受け、これ等電子は低下した
真空バリヤをトンネルし、蛍光体（陽極）スクリーンに
向け放出される。
【００１３】ｐ型ダイヤモンド層１６は１ミクロンの厚
さより薄いのが好適で、1017/cm3以上のホールキャリア
コンセントレーションを有するのが好適であると共に、
結晶粒界、及び含有される黒鉛のような材料の低コンセ
ントレーションを呈するのが好適である。ｐ型ダイヤモ
ンド層１６の露出する上面は以下に詳述する水素プラズ
マ処理により、又は低仕事関数金属の被着により、負電
子親和性を発揮するように活性化される。例えば、ニッ
ケル、又はチタンのような金属は水素の無い（１１１）
ｐ型ダイヤモンド表面上に負電子親和性を誘導すること
が知られており、銅、セシウム、又はコバルトも（１０
０）ｐ型ダイヤモンド表面上に負電子親和性を誘導する
と信じられている。
【００１４】この電子放出装置は標準成長リソグラフマ
スキング技術によって製作することができ、スパッタリ
ングによってガラス基材に適当なｎ型接点金属をパター
ン付けし、メタライジングされた表面上にSiH4の熱分解
によりポリシリコン層の選択的な被着を行い、O2、及び
SiH4を使用する熱酸化、又は高圧化学蒸着法（ＣＶＤ）
によりメタライジングされた表面、及びポリシリコン区
域に酸化珪素層の選択的なパターン付けをする工程を行
う必要がある。次に、高温フィラメント化学蒸着法、マ
イクロ波化学蒸着法、直流プラズマ化学蒸着法、又は無
線周波数プラズマ化学蒸着法のような既知の一般のガス
合成法を使用する被着により整合マスクを介して、この
ｐ型の薄いフィルム状のダイヤモンド層１６にパターン
付けをする。炭素の原料としてはメタン、エタン、アセ
チレンのような炭化水素ガス、アルコールのような有機
液体、又は炭化水素ガスにすることができ、これ等の材
料に水素を適当に加える。ｐ型層１６を得るための不純
物としては周期表の第３族から選んだ原素が可能であ
る。例えば、ボロンのドープは原料ガスにボロン含有化
合物を添加することによって達成することができる。代
案として、固有ダイヤモンド層のイオン移植によってボ
ロンのドープを行うこともできる。
【００１５】ｐ型ダイヤモンド層１６の電気的性質を向
上させるため、一連の生長表面後処理を採用してもよ
い。ヘリウム雰囲気、又は窒素雰囲気中で、（基材ガラ
スに応じて）５００℃から７５０℃の範囲の温度で、熱
焼なましを行うか、又は代わりに、高真空の雰囲気内で
エキシマレーザ焼なましを行い、ホールコンセントレー
ションを増大させることができる。この処理の目的は組
み込まれたボロンをダイヤモンド内の置換型格子位置に
拡散させるのを阻害するフィルム内に含まれる水素を遊
離させることである。この表面処理の後、このｐ型ダイ
ヤモンド層を化学的洗浄剤に露出して、薄い非ダイヤモ
ンド表面層を除去する。
【００１６】水素プラズマ処理を使用して多結晶のダイ
ヤモンド表面を平滑にし、再構成し、粒子境界の密度を
減少させることによって、薄いダイヤモンド層１６の前
後の電導性を増大させることができる。この処理は低圧
水素雰囲気内で３００ボルトを越える正の直流電圧にｐ
型ダイヤモンド層をバイアスすることによって行うこと
ができる。この処理は原子水素のハイフラックス、及び
イオンにダイヤモンド表面を露出し、表面の粗さを減少
させ、更に疑似連続フィルムの発生に起因し、粒子境界
の密度を減少させる。これ等の作用は水素原子に助けら
れた表面拡散に起因しており、この拡散はsp2-の混成軌
道関数を持つ結合非晶質材料をエッチングしながら、sp
3 の混成軌道関数を持つ（ダイヤモンド）結晶度を再生
することができる。
【００１７】この水素プラズマ処理にｐ型ダイヤモンド
フィルムを露出する第２の結果は（１１１）１×１、又
は（１００）２×１のダイヤモンド表面構造にダングリ
ングボンドのモノハイドライドターミネーションを行わ
せることによって、負電子親和状態を誘導することであ
る。電極から真空中に電子を放出する性質を増大するた
め負電子親和表面を使用することができる。
【００１８】ここで、図２、及び図３において、溶融石
英基材４２を支持するガラスベース４１を有する代案の
電子放出装置４０を図示する。石英基材４２の上面４３
は多結晶のｎ型珪素層４４と、多結晶のｐ型ＣＶＤ（化
学蒸着）ダイヤモンド層４５とを支持する。２個の層４
４と４５とは長方形の形状であり、その内端４６、４７
は相互に向き合っている。これ等の端面４６、４７は垂
直平面に対し、僅かな角度で傾斜していて、これ等２個
の端面の下部は相互に接触して、接合部４９と、Ｖ字状
ギャップ５０とを形成しており、このギャップ５０は層
の上面で一層広くなっている。珪素層４４に接触するよ
うに、基材４２上に銀接点５１を形成する。ダイヤモン
ド層４５に接触するように基材４２の反対端にチタン・
金接点５２を形成する。
【００１９】蛍光物質コーティング陽極スクリーン５４
の下方に、排気ハウジング５３内に電子放出装置４０を
設置し、珪素接点５１を負電圧源５５に接続し、ダイヤ
モンド接点５２を正電圧源５６に接続し、陽極スクリー
ンを一層高圧の正電圧源５７に接続する。
【００２０】１０ボルトより低い順方向バイアス電圧に
応動して、接合部４９に電子放出が発生する。この電子
放出装置４０の平坦な幾何学的形状は、珪素層４３とダ
イヤモンド層４４との間に限定された接触区域を有する
インタフェース接合領域４９を局限している。インタフ
ェース領域４９は下の基材４２によって、及びその上面
上の真空によって区切られている。インタフェース接合
領域４９はその全長に沿って連続的である必要はなく、
基材４２を真空に接触させる大きな割合を占める欠如し
た部分をインタフェース接合領域４９は有することがで
きる。
【００２１】ｐ型ダイヤモンド層４５は厚さが１ミクロ
ンよりも薄く、粒子境界密度が非常に小さくキャリア密
度が高い（１００）模様付き表面を呈しているのが好適
である。インタフェース接合領域４９では、ｐ型ダイヤ
モンド層４５は（１００）、及び（１１１）の両方の特
殊表面結晶を含む結晶表面組織で終わっている。
【００２２】ｐ型ダイヤモンド表面、及びインタフェー
ス領域４９には図１に示す電子放出装置に関して説明し
たのと同一の表面処理を加え、ｐ型半導体性を増大す
る。負電子親和性を発揮するようｐ型ダイヤモンド表面
を活性化させてもよい。この平坦接合部の幾何学的性質
によって生じた高度のキャリアコンファイメント、及び
インタフェース４９の局部的な性質によってトラップエ
イド再結合、及びオージェ電子発生のレベルを強化す
る。また、接合インタフェース４９に欠如部が存在する
から、金属不純物を介する基材に助けられたトンネル作
用は順方向接合電流のために、キャリアを提供してい
る。これにより付加的なキャリア源を生ずることとな
り、これ等キャリアはｐ型ダイヤモンド表面での真空バ
リヤを通じてトンネルすることができ、接合インタフェ
ース４９から陽極スクリーン５４に向けての電子放出の
収量に貢献する。
【００２３】図２、及び図３に示す電子放出装置の構造
は図１に示す電子放出構造の場合と同一のプロセス技術
を使用して製作することができ、図２、及び図３の電子
放出装置の平坦な構造は図１に示す電子放出装置よりも
一層簡単に製作することができる。また、図１に示す電
子放出装置の製作中に採用された表面処理も図２、及び
図３に示す電子放出装置の製作に使用することができ
る。
【００２４】図４、及び図５には、図２、及び図３に示
す装置に類似する電子放出装置６０を示し、この装置６
０は絶縁基材６２上に形成されたｎ型珪素層６１を有す
る。しかし、ダイヤモンド層は不連続で、ボロンでドー
プされたナノ結晶ｐ型ダイヤモンド粒子６４の層６３に
よって形成されている。この粒子６４の寸法は代表的
に、５００ナノメートルから５０ナノメートルの間にあ
る。ダイヤモンド粒子６４の層６３は接点６５にオーム
接触している。この生じた接合インタフェース構造はポ
リ珪素層６１と、ダイヤモンドナノ粒子６４との間に形
成されるのが好適な独立インタフェース一群から成る。
従って、ポリ珪素６１とダイヤモンド粒子６４とを直接
リンクする接合部の有効面積は小さい。これはインタフ
ェースのトラップ状態の数と密度とを限定する効果を有
し、ｎ+ 型珪素６１からｐ型ダイヤモンド粒子６４内に
少数キャリアを注入する割合を増大させる。
【００２５】ｎ+ 型珪素の代わりに、ゲルマニウム、ダ
イヤモンド、炭化珪素、窒化硼素、又は窒化アルミニウ
ムのような他の適切にｎ型、又はｎ+ 型にドープされた
半導体を使用することができる。ダイヤモンド粒子６４
を包囲する領域における絶縁基材６２の表面上の金属イ
オン６６の存在から生ずる不純物のレベルによって、及
び接合インタフェースにおけるダイヤモンド粒子とこの
接合インタフェースから僅かに除去されたダイヤモンド
粒子との間に発生する空間電荷から生ずる不純物のレベ
ルによって、インタフェース領域と、ｐ型ダイヤモンド
接点６５との間の伝導を媒介する。
【００２６】この分散したダイヤモンド粒子構造はｐ型
ダイヤモンド粒子６４を含む区域を通ずる電子が基材に
助けられたトンネル作用、及びホッピング作用で電子が
入射するのを増大させる。この伝導機構は接合部の前後
に加わる５〜１５ボルトの範囲の順方向バイアス電圧の
作用を受けて発生する。この順方向電流の（１％より少
ない）僅かな％が一層小さな粒子の表面の高い幾何学的
フィールドハンスメントファクタに基因して、この粒子
の表面から失われ、これにより粒子表面上の下降した真
空バリヤを通じて、電子を陽極スクリーンに向けトンネ
ルさせることができる。負電子親和性を呈するようｐ型
ダイヤモンド粒子６４を処理すれば、伝導帯最小部位か
ら真空中に熱平行キャリアの放出を行わせ、電子放出の
収量を増大する。この対策はダイヤモンド接合電子放出
構造の製作中に、ニッケルのような金属原子、及びイオ
ンを基材表面上に導入することによって、ダイヤモンド
と基材とのインタフェースに負電子親和性を導入するこ
とである。真空熱焼なましの前に、原子水素に露出する
ことを行う次の表面処理を採用し、金属原子をダイヤモ
ンド表面に電気的に接触させることによってｐ型ダイヤ
モンド表面上の陰電子親和性を活性化する。ｐ型ダイヤ
モンド伝導帯内への熱平衡化キャリアの供給はダイヤモ
ンド粒子６４と、その下にある基材６２との間の接合部
に形成されたインタフェース状態、及び不純物を介する
電子のフィールドインジュースドトンネル作用によって
生ずる。
【００２７】ニッケルの単層の覆いを有する吸着物質が
無いダイヤモンド表面、及び単一水素化物の両方が負電
子親和材料を示すことが報告されている。J.Van der We
ide、及びR.J.Nemanichの論文、Phys.Rev.B 49,13,629,
(1994年) を参照されたい。図４、及び図５に示すヘテ
ロ接合電子放出装置は国際公開番号第WO98/27568号に記
載されているプリンテングアンドプロセッシング法によ
って製作することができる。
【００２８】フォトレジストマスクを介する選択的な被
着により、又はシルクスクリーン印刷により、希望する
パターンにダイヤモンドナノグリッドを被着させること
ができる。代案として、インキジェット印刷法を使用す
ることができる。この場合、使用するプリントヘッドに
適する代表的に2.3 〜3 センチポアズの粘度を呈するよ
う配合された界面活性剤を含む水溶液内に、ダイヤモン
ドナノグリッドを懸濁させる。このようにして、注意深
く制御された粒子の分散状態で、高い精度で、しかも再
現できるように、ナノグリッドを被着することができ、
同様の電気的特性を有する一連の電子放出サイトを製作
することができる。
【００２９】図６、及び図７において、他の代案の電子
放出装置７０を示し、真空に露出されるｐ型材料と、ｎ
型材料との間の接合部から電子放出を生ずる。この電子
放出装置７０は相互に離間された２個の金属接点７２、
７３を有する絶縁基材ガラス７１を有する。このヘテロ
接合電子放出装置は基材７１上に選択的に被着されたｐ
型ダイヤモンドナノグリッド７４によって、２個の接点
７２、７３間に形成される。この基材にはｎ+ 型珪素の
ミクロン以下の粒子７５と、金属のミクロン以下の粒子
とを単独で、又は一緒に加えられている。ｎ+ 型珪素の
代わりに、ゲルマニウム、ダイヤモンド、炭化珪素、窒
化ボロン、又は窒化アルミニウムのような他の適当なｎ
型、又はｎ+ 型でドープされた半導体にしてもよい。こ
の電子放出構造を形成する材料の粒子寸法は全て５００
ナノメートルから５０ナノメートルの範囲にある。接点
７２、７３間に電圧を加えた時、ダイヤモンド粒子７４
が珪素粒子７５に接触しているインタフェース領域から
電子を放出し、基材７１と、ダイヤモンドナノ粒子、及
びｎ型半導体粒子、及び／又はガラス表面に加えた金属
粒子との間に一連の独立インタフェースを形成する。こ
の分散粒子構造により、ｐ型ダイヤモンド粒子を含む領
域を通ずる電子の基材に助けられたトンネル作用、及び
ホッピング作用による電子の入射を増大させる。この伝
導機構は接合部の前後に加える５〜１５ボルトの範囲の
順方向電圧バイアスの作用を受けて発生する。
【００３０】図６、及び図７の電子放出構造はインキジ
ェット印刷法で製造するのが好適であるが、通常の印刷
法で製造することもできる。2.3 〜3 センチポアズの範
囲の粘度にするために配合した界面活性剤を含む水溶液
内に各形式の粒子を懸濁する。これにより、注意深く制
御された粘度分布で、高い精度で、再現性あるように材
料を被着することができ、類似の電気特性を有する電子
放出サイトの一群を製作する。この印刷技術は一連の電
子放出装置の製造のためには通常の印刷方法より有利で
ある。
【００３１】上述のいずれの電子放出装置も、個々の電
子放出装置を選択的に付勢することができるように、ア
ドレス可能なアレーに組み込むことができる。このよう
なアレーを使用してディスプレイにすることができる。
図６、及び図７に示す種類の電子放出装置８１を採用す
る一つのアレー８０の一例を図８に示す。これはガラ
ス、又はセラミックのような絶縁基材８２を有し、４個
の垂直なｙアドレスライン８３をこの絶縁基材上に被着
する。各ｙアドレスライン８３は４個の短い水平に延び
る接点８４を有する。４個の水平なｘアドレスライン８
５を基材８２に側方に延在し、ｙアドレスライン上に被
着した絶縁パッド８６によって、ｘアドレスライン８５
をｙアドレスライン８３に対して絶縁する。各ｘアドレ
スライン８５は４個の垂直に延びる接点８７を有し、こ
れ等の接点８７は僅かなギャップ８８によってｙアドレ
ス接点８４から離間している。金属粒子を混合したｎ型
珪素粒子と、ｐ型ダイヤモンドナノグリッドとから成る
小区域を各ギャップ８８内の基材８２上に被着し、１６
個の個々の選択的にアドレス可能な電子放出領域８９を
形成する。
【００３２】金属アドレスライン８３、８５はCr、Co、
Al、Cu、Au、Ni、又はITO （酸化インジウム錫）のよう
な金属から造ることができ、スクリーン印刷のような通
常の印刷法、又はリソグラフィで形成したマスクを介す
るスパッタリング被着を使用して、これ等金属アドレス
をパターン付けすることができる。代案として、市販の
入手可能な金属・ポリマ溶液から配合した印刷溶液を使
用して、インキジェットプリンタにより、アドレスライ
ン８３、８５、及び絶縁パッド８６をパターン付けして
もよい。このアレーの希望する電気的性質は流れる空気
中での適切な熱処理によって得られる。
【００３３】インキジェット技術のような方法で、ダイ
ヤモンドナノグリッドをまず被着し、次に珪素粒子を被
着するのが好適である。ｘアドレスライン８５を電気的
に浮動状態に維持しながら、好適にはｙアドレスライン
８３に加える３００ボルトまでの正電圧バイアスを使用
して、この被着した粒子を次に５００℃〜１０００℃の
上昇した温度範囲内で、水素プラズマ処理で処理する。
次に、熱処理、又は選択的なエキシマレーザ照射を使用
して、ヘリウム中に、又は高真空雰囲気中にアレーを設
置することによって、この基材を焼なましする。
【００３４】図９は図８の構成部分と同様の構成部分を
有し、図８のエミッタに類似するエミッタのアレー９０
を示し、類似の部分には同一の符号にダッシュを付して
示す。アレー９０はそれぞれほぼ１００ミクロン平方の
１６個のエミッタ領域８９′を形成している４個のｙア
ドレスライン８３′と、４個の直交ｘアドレスライン８
５′とを有する。また、アレー９０はｙアドレスライン
８３′に平行に延在する４個の陽極アドレスライン９１
を有し、それぞれのエミッタ領域８９′に隣接して設置
された４個の蛍光スクリーン、又はピクセル９２を各陽
極アドレスライン９１は有する。前に述べた電子放出装
置の構成とは異なり、この蛍光スクリーン９２はガラス
基材８２′に組み込まれている。アドレスライン８
３′、８５′、９１はITO （酸化インジウム錫）のよう
な光学的に透明な伝導材料にすることができ、この場
合、蛍光ピクセル９２は基材８２′を通して透過するよ
うに見るべきで、透明カバーガラスの方向から反射する
ようにピクセルを見ると光学的に不透明である。
【００３５】図１０は各電子放出装置８９′に対し３個
の別個の陽極アドレスライン９１Ｂ、９１Ｒ、９１Ｇを
設けることによって、どのように図９のアレーを変更し
て、多色ディスプレイを形成するかを示し、各アドレス
ラインは異なる色、即ち、青、赤、緑のピクセル蛍光体
９２Ｂ、９２Ｒ、９２Ｇにそれぞれ関連している。エミ
ッタ８９′の左側の縦列は比較のためモノクロームの形
態に示されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例の電子放出装置の線図的
正面図である。
【図２】 本発明の第２実施例の電子放出装置の平面図
である。
【図３】 図２に示す第２実施例の電子放出装置の正面
図である
【図４】 本発明の第３実施例の電子放出装置の平面図
である。
【図５】 図４に示す第３実施例の電子放出装置の正面
図である。
【図６】 本発明の第４実施例の電子放出装置の平面図
である。
【図７】 図６に示す第４実施例の電子放出装置の正面
図である。
【図８】 本発明の電子放出装置のアレーの平面図であ
る。
【図９】 本発明のマトリックスアレーモノクロームデ
ィスプレイの平面図である。
【図１０】 本発明のマトリックスアレーカラーディス
プレイの平面図である。
【符号の説明】
１、４０、６０、７０ 電子放出装置 ２ ハウジング ３、４、５ 電源 １０ 電気絶縁ガラス板基材 １３ ｎ型珪素層 １４ 銀電極、接点 １５ 絶縁パッド １６ ｐ型ダイヤモンド層 １７ 領域 １８ インタフェース接合部 １９ 露出接合部 ２０ チタン接点パッド ２１ 金のコーティング ３０ カバーガラス ３１ コーティング、導電コーティング ３２ 蛍光体層 ４１ ガラスベース ４２ 溶融石英基材 ４４ ｎ型珪素層 ４５ ｐ型化学蒸着ダイヤモンド層 ４６、４７ 内端、端面 ４９ 接合部、インタフェース領域 ５０ Ｖ字状ギャップ ５１ 銀接点 ５２ チタン・金接点 ５３ 排気ハウジング ５４ 蛍光物質コーティング陽極スクリーン ５５、５６、５７ 電圧源 ６１ ｎ型珪素層 ６２ 絶縁基材 ６３ ｐ型ダイヤモンド粒子の層 ６４ ｐ型ダイヤモンド粒子 ６５ ダイヤモンド接点 ６６ 金属イオン ７１ 絶縁基材ガラス ７２、７３ 金属接点 ７４ ｐ型ダイヤモンドナノグリッド ７５ 珪素粒子
フロントページの続き (71)出願人 599114922 ワン ナン ワン ＷＡＮＧ ＷＡＮＧ ＮＡＮＧ イギリス国 ウィルトシャー ビーエス８ １ティーエル ニア バス リンプリー ストーク マートレッツ（番地なし) (72)発明者 ワン ナン ワン イギリス国 ウィルトシャー ビーエス８ １ティーエル ニア バス リンプリー ストーク マートレッツ（番地なし) (72)発明者 ニール アンソニー フォックス イギリス国 グロスターシャー ジーエル 54 ５エルエイ チェルトナム ウィンチ コーム ゴッドウィン ロード 32

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ｎ型材料の領域（１３、４４、６１、７
    ５）と、ｐ型材料の領域（１６、４５、６３、６４、７
    ４）と、これ等２個の領域の間のインタフェース接合部
    （１９、４９）とを具える電子放出装置において、前記
    インタフェース接合部から真空内に直接電子を遊離させ
    るため、前記インタフェース接合部（１９、４９）が真
    空に露出していることを特徴とする電子放出装置。
  2. 【請求項２】 ｎ型材料の前記領域と、ｐ型材料の前記
    領域とが他方の前記材料（１３）上の一方の材料（１
    ６）の層によって形成されており、前記インタフェース
    接合部（１９）がこれ等の材料の層の一方の層の端縁に
    露出していることを特徴とする請求項１に記載の電子放
    出装置。
  3. 【請求項３】 ｐ型材料（１６）の前記層がｎ型材料の
    前記層（１３）上に形成されており、ｐ型材料の前記層
    の上面が前記真空に露出しており、露出されたインタフ
    ェース接合部（１９）における電子の遊離の他に、ｐ型
    材料の前記層（１６）を通して電子を透過するようこの
    層（１６）が十分薄いことを特徴とする請求項２に記載
    の電子放出装置。
  4. 【請求項４】 共通の基材（４１）上のｎ型材料とｐ型
    材料（４５）とのそれぞれの前記層（４４、４５）によ
    ってｎ型材料（４４）とｐ型材料（４５）とのそれぞれ
    の前記領域を設け、これ等２個の領域の隣接する端縁
    （４６、４７）に沿って前記インタフェース接合部（４
    ９）を形成したことを特徴とする請求項１に記載の電子
    放出装置。
  5. 【請求項５】 他方の型の前記材料の前記領域（６１、
    ６６、７５）に隣接する一方の型の前記材料の複数個の
    粒子（６４、７４）によって形成された複数個の露出イ
    ンタフェース接合部を有することを特徴とする請求項１
    に記載の電子放出装置。
  6. 【請求項６】 負電子親和性を呈するよう前記ｐ型材料
    （１６、４５、６３、６４、７４）を活性化することを
    特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の電子放出
    装置。
  7. 【請求項７】 前記ｐ型材料（１６、４５、６３、６
    ４、７４）がダイヤモンドから成ることを特徴とする前
    記請求項のいずれか１項に記載の電子放出装置。
  8. 【請求項８】 適切な溶液内へのｐ型粒子、又はｎ型粒
    子の懸濁液を設ける工程と、基材上に前記粒子を被着さ
    せるためインキジェット印刷法を使用して複数個の電子
    放出接合部を形成する工程とから成ることを特徴とする
    電子放出装置の製造方法。
  9. 【請求項９】 前記ｎ型粒子とｐ型粒子との間に接合部
    を形成するよう前記ｎ型粒子とｐ型粒子との両方を前記
    基材上に被着することを特徴とする請求項８に記載の方
    法。
  10. 【請求項１０】 ダイヤモンドのｐ型粒子を被着するこ
    とを特徴とする請求項９、又は１０に記載の方法。
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