JP2001195973A - 電子放出素子及びその製造方法並びに電子放出素子を用いた表示装置 - Google Patents
電子放出素子及びその製造方法並びに電子放出素子を用いた表示装置Info
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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
- H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
- H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
- H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
-
- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低い電圧で安定して電子放出する電子放出素
子及び電子放出表示装置を提供する。 【解決手段】 金属若しくは金属化合物又は半導体から
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、絶縁体層はその膜
厚が漸次減少する電子放出部となる少なくとも１つの島
領域を有し、さらに島領域の上部若しくは下部又は内部
に炭素又は炭素化合物からなる炭素領域が設けられてい
る。
子及び電子放出表示装置を提供する。 【解決手段】 金属若しくは金属化合物又は半導体から
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、絶縁体層はその膜
厚が漸次減少する電子放出部となる少なくとも１つの島
領域を有し、さらに島領域の上部若しくは下部又は内部
に炭素又は炭素化合物からなる炭素領域が設けられてい
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ＣＲＴ（cathod
e 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ＣＲＴ（cathod
e 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層から真空中へ飛び出し対
向電極に達する。この発光素子でも電子を対向電極に塗
布された蛍光体に衝突させて、発光させる。
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層から真空中へ飛び出し対
向電極に達する。この発光素子でも電子を対向電極に塗
布された蛍光体に衝突させて、発光させる。
【０００４】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。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Ａｌ2Ｏ3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。
を用いてもまだ放出電子の量は十分とはいえない。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Ａｌ2Ｏ3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。
【０００５】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。し
かしながら、このような方法で製造されたＭＩＭ構造の
電子放出素子でも、まだ放出電流は１×１０-5Ａ／cm2
程度で、電子放出効率は０．１％程度にすぎない。
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。し
かしながら、このような方法で製造されたＭＩＭ構造の
電子放出素子でも、まだ放出電流は１×１０-5Ａ／cm2
程度で、電子放出効率は０．１％程度にすぎない。
【０００６】絶縁体層の膜厚が数十ｎｍ〜数μｍと厚い
ＭＩＭ型電子放出素子では平面的に均一なフォーミング
状態が得られず、電子放出特性が不安定という問題があ
る。一般に、絶縁体層の膜厚が数十ｎｍ〜数μｍと厚い
ＭＩＭまたはＭＩＳ型電子放出素子は、単純に素子を製
造しただけでは電子放出は得られない。金属薄膜電極が
正極になるようにオーミック電極との間に電圧を印加す
る“フォーミング”(forming)という処理が必要であ
る。フォーミング処理はいわゆる絶縁破壊とは異なり、
電極材料の絶縁体層への拡散、絶縁体層中での結晶化、
フィラメントと呼ばれる導電経路の成長、絶縁体組成の
化学量論的なズレなど、いろいろな説があるが、いまだ
に明確には解明されていない。このフォーミング処理は
制御性が非常に悪く、素子を安定的に再現性良く製造す
ることが難しい。また、フォーミングサイトは電極面内
に偶発的に成長するという側面があるため、電子放出の
起点（電子放出源）の特定ができない。すなわち素子表
面に均一に電子放出の起点を形成することができないの
で、電子放出パターンの均一性は著しく悪いものとなっ
てしまう。
ＭＩＭ型電子放出素子では平面的に均一なフォーミング
状態が得られず、電子放出特性が不安定という問題があ
る。一般に、絶縁体層の膜厚が数十ｎｍ〜数μｍと厚い
ＭＩＭまたはＭＩＳ型電子放出素子は、単純に素子を製
造しただけでは電子放出は得られない。金属薄膜電極が
正極になるようにオーミック電極との間に電圧を印加す
る“フォーミング”(forming)という処理が必要であ
る。フォーミング処理はいわゆる絶縁破壊とは異なり、
電極材料の絶縁体層への拡散、絶縁体層中での結晶化、
フィラメントと呼ばれる導電経路の成長、絶縁体組成の
化学量論的なズレなど、いろいろな説があるが、いまだ
に明確には解明されていない。このフォーミング処理は
制御性が非常に悪く、素子を安定的に再現性良く製造す
ることが難しい。また、フォーミングサイトは電極面内
に偶発的に成長するという側面があるため、電子放出の
起点（電子放出源）の特定ができない。すなわち素子表
面に均一に電子放出の起点を形成することができないの
で、電子放出パターンの均一性は著しく悪いものとなっ
てしまう。
【０００７】また、他の電子放出素子として、絶縁基板
上に設けられた対向電極間に導電性薄膜を架設して通電
処理により、亀裂からなる電子放出部を導電性薄膜内に
設ける表面伝導型電子放出素子がある。この亀裂は導電
性薄膜を局所的に破壊、変質又は変形させたものであ
り、このため電子放出部内部の均一性や形状の再現性が
悪い、電子放出部の形状が線状に限定されてしまうなど
の問題がある。
上に設けられた対向電極間に導電性薄膜を架設して通電
処理により、亀裂からなる電子放出部を導電性薄膜内に
設ける表面伝導型電子放出素子がある。この亀裂は導電
性薄膜を局所的に破壊、変質又は変形させたものであ
り、このため電子放出部内部の均一性や形状の再現性が
悪い、電子放出部の形状が線状に限定されてしまうなど
の問題がある。
【０００８】
【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表示装置を提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の電子放出素子
は、金属若しくは金属化合物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、前記絶縁体
層はその膜厚が漸次減少する電子放出部となる少なくと
も１つの島領域を有していること、及び前記島領域の上
部若しくは下部又は内部に炭素又は炭素化合物からなる
炭素領域が設けられていることを特徴とする。
は、金属若しくは金属化合物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、前記絶縁体
層はその膜厚が漸次減少する電子放出部となる少なくと
も１つの島領域を有していること、及び前記島領域の上
部若しくは下部又は内部に炭素又は炭素化合物からなる
炭素領域が設けら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、前記金属薄膜電極及び前記炭素領域は、物理堆
積法又は化学堆積法で積層されることを特徴とする。本
発明の電子放出素子においては、前記炭素領域は、前記
島領域の上部若しくは前記金属薄膜電極上に積層された
薄膜であることを特徴とする。本発明の電子放出素子に
おいては、前記炭素領域は、前記電子供給層及び前記金
属薄膜電極間に電圧が印加されつつ前記島領域上に積層
された薄膜であることを特徴とする。
縁体層、前記金属薄膜電極及び前記炭素領域は、物理堆
積法又は化学堆積法で積層されることを特徴とする。本
発明の電子放出素子においては、前記炭素領域は、前記
島領域の上部若しくは前記金属薄膜電極上に積層された
薄膜であることを特徴とする。本発明の電子放出素子に
おいては、前記炭素領域は、前記電子供給層及び前記金
属薄膜電極間に電圧が印加されつつ前記島領域上に積層
された薄膜であることを特徴とする。
【００１１】本発明の電子放出素子においては、印加さ
れた前記電圧は、上昇及び下降する電圧印加期間により
間欠的に供給されることを特徴とする。本発明の電子放
出素子においては、前記炭素領域は、前記金属薄膜電極
内に分散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、前記炭素領域は、前記金属薄膜電極
下に積層された薄膜であることを特徴とする。
れた前記電圧は、上昇及び下降する電圧印加期間により
間欠的に供給されることを特徴とする。本発明の電子放
出素子においては、前記炭素領域は、前記金属薄膜電極
内に分散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、前記炭素領域は、前記金属薄膜電極
下に積層された薄膜であることを特徴とする。
【００１２】本発明の電子放出素子においては、前記炭
素領域は、前記絶縁体層下に積層された薄膜であること
を特徴とする。本発明の電子放出素子においては、前記
金属薄膜電極は、前記絶縁体層とともにその膜厚が漸次
減少し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、前記炭素領域は、前記絶縁体層とともにそ
の膜厚が漸次減少していることを特徴とする。
素領域は、前記絶縁体層下に積層された薄膜であること
を特徴とする。本発明の電子放出素子においては、前記
金属薄膜電極は、前記絶縁体層とともにその膜厚が漸次
減少し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、前記炭素領域は、前記絶縁体層とともにそ
の膜厚が漸次減少していることを特徴とする。
【００１３】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、前記島領域以外では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、前記島領域における前記金属薄膜電
極が前記絶縁体層上で終端し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、前記島領域における
前記絶縁体層が前記電子供給層上で終端していることを
特徴とする。
縁体層は誘電体からなり、前記島領域以外では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、前記島領域における前記金属薄膜電
極が前記絶縁体層上で終端し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、前記島領域における
前記絶縁体層が前記電子供給層上で終端していることを
特徴とする。
【００１４】本発明の電子放出素子においては、前記島
領域は前記金属薄膜電極及び前記絶縁体層の平坦表面に
おける凹部であることを特徴とする。本発明の電子放出
素子においては、前記島領域において微粒子を備えてい
ることを特徴とする。本発明の電子放出素子において
は、前記島領域において、前記基板の法線方向に突出し
かつその上部に前記基板に平行な方向に突出するオーバ
ーハング部を有する逆テーパブロックを備えていること
を特徴とする。
領域は前記金属薄膜電極及び前記絶縁体層の平坦表面に
おける凹部であることを特徴とする。本発明の電子放出
素子においては、前記島領域において微粒子を備えてい
ることを特徴とする。本発明の電子放出素子において
は、前記島領域において、前記基板の法線方向に突出し
かつその上部に前記基板に平行な方向に突出するオーバ
ーハング部を有する逆テーパブロックを備えていること
を特徴とする。
【００１５】また、本発明の電子放出素子の製造方法
は、金属若しくは金属化合物又は半導体からなる電子供
給層を基板上に形成する電子供給層形成工程と、各々が
前記電子供給層上に接触する部分周りに影を形成する遮
蔽体を前記電子供給層上に形成する遮蔽体形成工程と、
前記電子供給層及び前記遮蔽体上に絶縁体を堆積させ、
絶縁体の薄膜からなる絶縁体層を、前記遮蔽体下の接触
する部分周囲の前記絶縁体層の膜厚が漸次減少する島領
域となるように、形成する絶縁体形成工程と、前記絶縁
体層上に金属薄膜電極を形成して、前記島領域を電子放
出部として形成する金属薄膜電極形成工程と、を含む電
子放出素子の製造方法であって、前記島領域の近傍に炭
素又は炭素化合物からなる炭素領域を設ける工程を含む
ことを特徴とする。
は、金属若しくは金属化合物又は半導体からなる電子供
給層を基板上に形成する電子供給層形成工程と、各々が
前記電子供給層上に接触する部分周りに影を形成する遮
蔽体を前記電子供給層上に形成する遮蔽体形成工程と、
前記電子供給層及び前記遮蔽体上に絶縁体を堆積させ、
絶縁体の薄膜からなる絶縁体層を、前記遮蔽体下の接触
する部分周囲の前記絶縁体層の膜厚が漸次減少する島領
域となるように、形成する絶縁体形成工程と、前記絶縁
体層上に金属薄膜電極を形成して、前記島領域を電子放
出部として形成する金属薄膜電極形成工程と、を含む電
子放出素子の製造方法であって、前記島領域の近傍に炭
素又は炭素化合物からなる炭素領域を設ける工程を含む
ことを特徴とする。
【００１６】本発明の電子放出素子の製造方法において
は、前記金属薄膜電極形成工程の直後に前記遮蔽体を除
去する遮蔽体除去工程を含み、前記炭素領域を設ける工
程は前記遮蔽体除去工程の直後に実行され、前記炭素領
域が前記金属薄膜電極上に積層された薄膜として形成さ
れることを特徴とする。本発明の電子放出素子の製造方
法においては、前記炭素領域を設ける工程において、前
記電子供給層と前記金属薄膜電極との間に電圧を印加し
つつ炭素領域の薄膜を積層することを特徴とする。
は、前記金属薄膜電極形成工程の直後に前記遮蔽体を除
去する遮蔽体除去工程を含み、前記炭素領域を設ける工
程は前記遮蔽体除去工程の直後に実行され、前記炭素領
域が前記金属薄膜電極上に積層された薄膜として形成さ
れることを特徴とする。本発明の電子放出素子の製造方
法においては、前記炭素領域を設ける工程において、前
記電子供給層と前記金属薄膜電極との間に電圧を印加し
つつ炭素領域の薄膜を積層することを特徴とする。
【００１７】本発明の電子放出素子の製造方法において
は、印加された前記電圧は、上昇及び下降する電圧印加
期間により間欠的に供給されることを特徴とする。本発
明の電子放出素子の製造方法においては、前記絶縁体形
成工程の直後に前記遮蔽体を除去する遮蔽体除去工程を
含み、前記炭素領域を設ける工程は前記金属薄膜電極形
成工程の中に実行され、前記炭素領域が前記金属薄膜電
極内に分散されることを特徴とする。
は、印加された前記電圧は、上昇及び下降する電圧印加
期間により間欠的に供給されることを特徴とする。本発
明の電子放出素子の製造方法においては、前記絶縁体形
成工程の直後に前記遮蔽体を除去する遮蔽体除去工程を
含み、前記炭素領域を設ける工程は前記金属薄膜電極形
成工程の中に実行され、前記炭素領域が前記金属薄膜電
極内に分散されることを特徴とする。
【００１８】本発明の電子放出素子の製造方法において
は、前記炭素領域を設ける工程は前記金属薄膜電極形成
工程の直後に実行され、前記炭素領域が前記金属薄膜電
極上に積層された薄膜として形成されることを特徴とす
る。本発明の電子放出素子の製造方法においては、前記
炭素領域を設ける工程は前記金属薄膜電極形成工程の直
前に実行され、前記炭素領域が前記金属薄膜電極下に積
層された薄膜として形成されることを特徴とする。
は、前記炭素領域を設ける工程は前記金属薄膜電極形成
工程の直後に実行され、前記炭素領域が前記金属薄膜電
極上に積層された薄膜として形成されることを特徴とす
る。本発明の電子放出素子の製造方法においては、前記
炭素領域を設ける工程は前記金属薄膜電極形成工程の直
前に実行され、前記炭素領域が前記金属薄膜電極下に積
層された薄膜として形成されることを特徴とする。
【００１９】本発明の電子放出素子の製造方法において
は、前記炭素領域を設ける工程は前記絶縁体形成工程の
直前に実行され、前記炭素領域が前記絶縁体層下に積層
された薄膜として形成されることを特徴とする。本発明
の電子放出素子の製造方法においては、前記金属薄膜電
極形成工程の直後に前記遮蔽体を除去する遮蔽体除去工
程を含み、前記炭素領域を設ける工程は前記遮蔽体除去
工程の直後に実行され、前記炭素領域が前記金属薄膜電
極上に積層された薄膜として形成されることを特徴とす
る。
は、前記炭素領域を設ける工程は前記絶縁体形成工程の
直前に実行され、前記炭素領域が前記絶縁体層下に積層
された薄膜として形成されることを特徴とする。本発明
の電子放出素子の製造方法においては、前記金属薄膜電
極形成工程の直後に前記遮蔽体を除去する遮蔽体除去工
程を含み、前記炭素領域を設ける工程は前記遮蔽体除去
工程の直後に実行され、前記炭素領域が前記金属薄膜電
極上に積層された薄膜として形成されることを特徴とす
る。
【００２０】本発明の電子放出素子の製造方法において
は、前記炭素領域を設ける工程の直後、前記金属薄膜電
極形成工程の直後又は前記遮蔽体除去工程の直後に、前
記電子供給層と前記金属薄膜電極との間に電圧を印加す
る導電経路成長工程を含むことを特徴とする。本発明の
電子放出素子の製造方法においては、前記遮蔽体は微粒
子であり、前記遮蔽体形成工程において前記微粒子を前
記電子供給層上に散布する工程を含むことを特徴とす
る。
は、前記炭素領域を設ける工程の直後、前記金属薄膜電
極形成工程の直後又は前記遮蔽体除去工程の直後に、前
記電子供給層と前記金属薄膜電極との間に電圧を印加す
る導電経路成長工程を含むことを特徴とする。本発明の
電子放出素子の製造方法においては、前記遮蔽体は微粒
子であり、前記遮蔽体形成工程において前記微粒子を前
記電子供給層上に散布する工程を含むことを特徴とす
る。
【００２１】本発明の電子放出素子の製造方法において
は、前記遮蔽体は、各々が前記基板の法線方向に突出し
かつその上部に前記基板に平行な方向に突出するオーバ
ーハング部を有する電気絶縁性の逆テーパブロックであ
り、前記遮蔽体形成工程において、前記基板上に逆テー
パブロック材料層を成膜し、その上にフォトリソグラフ
ィ法によって少なくとも前記電子供給層の一部分を露出
せしめるレジストマスクを形成し、ドライエッチング法
又はウエットエッチング法によって前記オーバーハング
部を有する逆テーパブロックを食刻する工程を含むこと
を特徴とする。
は、前記遮蔽体は、各々が前記基板の法線方向に突出し
かつその上部に前記基板に平行な方向に突出するオーバ
ーハング部を有する電気絶縁性の逆テーパブロックであ
り、前記遮蔽体形成工程において、前記基板上に逆テー
パブロック材料層を成膜し、その上にフォトリソグラフ
ィ法によって少なくとも前記電子供給層の一部分を露出
せしめるレジストマスクを形成し、ドライエッチング法
又はウエットエッチング法によって前記オーバーハング
部を有する逆テーパブロックを食刻する工程を含むこと
を特徴とする。
【００２２】本発明の電子放出素子の製造方法において
は、前記絶縁体層、前記金属薄膜電極及び前記炭素領域
は、物理堆積法又は化学堆積法で積層されることを特徴
とする。さらに、本発明の表示装置は、真空空間を挾み
対向する一対の第１及び第２基板と、前記第１基板に設
けられた複数の電子放出素子と、前記第２基板内に設け
られたコレクタ電極と、前記コレクタ電極上に形成され
た蛍光体層と、からなる電子放出表示装置であって、前
記電子放出素子の各々は、金属若しくは金属化合物又は
半導体からなりかつオーミック電極上に形成された電子
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るこ
と、前記絶縁体層はその膜厚が漸次減少する電子放出部
となる少なくとも１つの島領域を有していること、及び
前記島領域の上部若しくは下部又は内部に炭素又は炭素
化合物からなる炭素領域が設けられていることを特徴と
する。
は、前記絶縁体層、前記金属薄膜電極及び前記炭素領域
は、物理堆積法又は化学堆積法で積層されることを特徴
とする。さらに、本発明の表示装置は、真空空間を挾み
対向する一対の第１及び第２基板と、前記第１基板に設
けられた複数の電子放出素子と、前記第２基板内に設け
られたコレクタ電極と、前記コレクタ電極上に形成され
た蛍光体層と、からなる電子放出表示装置であって、前
記電子放出素子の各々は、金属若しくは金属化合物又は
半導体からなりかつオーミック電極上に形成された電子
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るこ
と、前記絶縁体層はその膜厚が漸次減少する電子放出部
となる少なくとも１つの島領域を有していること、及び
前記島領域の上部若しくは下部又は内部に炭素又は炭素
化合物からなる炭素領域が設けられていることを特徴と
する。
【００２３】本発明の表示装置においては、前記絶縁体
層、前記金属薄膜電極及び前記炭素領域は、物理堆積法
又は化学堆積法で積層されることを特徴とする。本発明
の表示装置においては、前記炭素領域は、前記島領域の
上部若しくは前記金属薄膜電極上に積層された薄膜であ
ることを特徴とする。本発明の表示装置においては、前
記炭素領域は、前記電子供給層及び前記金属薄膜電極間
に電圧が印加されつつ前記島領域上に積層された薄膜で
あることを特徴とする。
層、前記金属薄膜電極及び前記炭素領域は、物理堆積法
又は化学堆積法で積層されることを特徴とする。本発明
の表示装置においては、前記炭素領域は、前記島領域の
上部若しくは前記金属薄膜電極上に積層された薄膜であ
ることを特徴とする。本発明の表示装置においては、前
記炭素領域は、前記電子供給層及び前記金属薄膜電極間
に電圧が印加されつつ前記島領域上に積層された薄膜で
あることを特徴とする。
【００２４】本発明の表示装置においては、印加された
前記電圧は、上昇及び下降する電圧印加期間により間欠
的に供給されることを特徴とする。本発明の表示装置に
おいては、前記炭素領域は、前記金属薄膜電極内に分散
されていることを特徴とする。本発明の表示装置におい
ては、前記炭素領域は、前記金属薄膜電極下に積層され
た薄膜であることを特徴とする。
前記電圧は、上昇及び下降する電圧印加期間により間欠
的に供給されることを特徴とする。本発明の表示装置に
おいては、前記炭素領域は、前記金属薄膜電極内に分散
されていることを特徴とする。本発明の表示装置におい
ては、前記炭素領域は、前記金属薄膜電極下に積層され
た薄膜であることを特徴とする。
【００２５】本発明の表示装置においては、前記炭素領
域は、前記絶縁体層下に積層された薄膜であることを特
徴とする。本発明の表示装置においては、前記金属薄膜
電極は、前記絶縁体層とともにその膜厚が漸次減少して
いることを特徴とする。本発明の表示装置においては、
前記炭素領域は、前記絶縁体層とともにその膜厚が漸次
減少していることを特徴とする。
域は、前記絶縁体層下に積層された薄膜であることを特
徴とする。本発明の表示装置においては、前記金属薄膜
電極は、前記絶縁体層とともにその膜厚が漸次減少して
いることを特徴とする。本発明の表示装置においては、
前記炭素領域は、前記絶縁体層とともにその膜厚が漸次
減少していることを特徴とする。
【００２６】本発明の表示装置においては、前記絶縁体
層は誘電体からなり、前記島領域以外では５０ｎｍ以上
の膜厚を有することを特徴とする。本発明の表示装置に
おいては、前記島領域における前記金属薄膜電極が前記
絶縁体層上で終端していることを特徴とする。本発明の
表示装置においては、前記島領域における前記絶縁体層
が前記電子供給層上で終端していることを特徴とする。
層は誘電体からなり、前記島領域以外では５０ｎｍ以上
の膜厚を有することを特徴とする。本発明の表示装置に
おいては、前記島領域における前記金属薄膜電極が前記
絶縁体層上で終端していることを特徴とする。本発明の
表示装置においては、前記島領域における前記絶縁体層
が前記電子供給層上で終端していることを特徴とする。
【００２７】本発明の表示装置においては、前記島領域
は前記金属薄膜電極及び前記絶縁体層の平坦表面におけ
る凹部であることを特徴とする。本発明の表示装置にお
いては、前記島領域において微粒子を備えていることを
特徴とする。本発明の表示装置においては、前記島領域
において、前記基板の法線方向に突出しかつその上部に
前記基板に平行な方向に突出するオーバーハング部を有
する逆テーパブロックを備えていることを特徴とする。
は前記金属薄膜電極及び前記絶縁体層の平坦表面におけ
る凹部であることを特徴とする。本発明の表示装置にお
いては、前記島領域において微粒子を備えていることを
特徴とする。本発明の表示装置においては、前記島領域
において、前記基板の法線方向に突出しかつその上部に
前記基板に平行な方向に突出するオーバーハング部を有
する逆テーパブロックを備えていることを特徴とする。
【００２８】本発明の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。
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。
【００２９】
【作用】以上の構成により本発明によれば、絶縁体層及
び金属薄膜電極の界面が延在する方向において各々それ
らの膜厚が漸次減少する複数の島領域の上部若しくは下
部又は内部に炭素又は炭素化合物からなる炭素領域が設
けられているので、その島領域から放出される電子の量
が増加する電子放出素子が得られる。
び金属薄膜電極の界面が延在する方向において各々それ
らの膜厚が漸次減少する複数の島領域の上部若しくは下
部又は内部に炭素又は炭素化合物からなる炭素領域が設
けられているので、その島領域から放出される電子の量
が増加する電子放出素子が得られる。
【００３０】さらに、本発明の電子放出素子では、その
島領域以外の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。
島領域以外の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。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ説明する。 （電子放出素子）図１に示すように、本実施の形態の電
子放出素子Ｓは、例えば、ガラスの素子基板１０上にア
ルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、窒化チタン
（ＴｉＮ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）などからなる
オーミック電極１１を形成し、その上に金属若しくは金
属化合物又はシリコン（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
に例えば白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）などの金属薄膜電極
１５を積層して、その上部少なくとも凹部１４上に炭素
又は炭素化合物からなる炭素領域４０が成膜されて構成
される。炭素領域４０の材料として無定形炭素，グラフ
ァイト，カルビン，フラーレン(C2n)，ダイヤモンドラ
イクカーボン，カーボンナノチューブ，ダイヤモンド，
などの形態の炭素、或いは、ＺｒＣ，ＳｉＣ，ＷＣ，Ｍ
ｏＣなどの炭素化合物が有効である。
て図面を参照しつつ説明する。 （電子放出素子）図１に示すように、本実施の形態の電
子放出素子Ｓは、例えば、ガラスの素子基板１０上にア
ルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、窒化チタン
（ＴｉＮ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）などからなる
オーミック電極１１を形成し、その上に金属若しくは金
属化合物又はシリコン（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
に例えば白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）などの金属薄膜電極
１５を積層して、その上部少なくとも凹部１４上に炭素
又は炭素化合物からなる炭素領域４０が成膜されて構成
される。炭素領域４０の材料として無定形炭素，グラフ
ァイト，カルビン，フラーレン(C2n)，ダイヤモンドラ
イクカーボン，カーボンナノチューブ，ダイヤモンド，
などの形態の炭素、或いは、ＺｒＣ，ＳｉＣ，ＷＣ，Ｍ
ｏＣなどの炭素化合物が有効である。
【００３２】絶縁体層１３は誘電体からなり、その平坦
部は５０ｎｍ以上の極めて厚い膜厚を有する。これらの
層は、スパッタリング法を通して、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０．１〜２０ｍＴ
ｏｒｒ、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。
部は５０ｎｍ以上の極めて厚い膜厚を有する。これらの
層は、スパッタリング法を通して、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０．１〜２０ｍＴ
ｏｒｒ、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。
【００３３】絶縁体層１３及び金属薄膜電極１５には、
凹部１４、すなわち、それらの膜厚がその中央に向け共
に漸次減少する島領域１４が形成されている。図１に示
すように、島領域１４は金属薄膜電極１５の平坦表面に
おける円形凹部として形成され島領域１４上に炭素領域
４０が積層されている。島領域１４においては、金属薄
膜電極１５が絶縁体層１３上の縁部Ａで終端している。
また、島領域１４における絶縁体層１３は電子供給層１
２上の縁部Ｂで終端している。炭素領域４０は金属薄膜
電極１５、絶縁体層１３及び電子供給層１２を覆ってい
る。
凹部１４、すなわち、それらの膜厚がその中央に向け共
に漸次減少する島領域１４が形成されている。図１に示
すように、島領域１４は金属薄膜電極１５の平坦表面に
おける円形凹部として形成され島領域１４上に炭素領域
４０が積層されている。島領域１４においては、金属薄
膜電極１５が絶縁体層１３上の縁部Ａで終端している。
また、島領域１４における絶縁体層１３は電子供給層１
２上の縁部Ｂで終端している。炭素領域４０は金属薄膜
電極１５、絶縁体層１３及び電子供給層１２を覆ってい
る。
【００３４】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、ガリウム、リン、
インジウム、ヒ素又は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（Ｇ
ｅ）、Ｇｅ−Ｓｉ、炭化シリコン（ＳｉＣ）、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）又はＣｕＩｎＴｅ2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。
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、ガリウム、リン、
インジウム、ヒ素又は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（Ｇ
ｅ）、Ｇｅ−Ｓｉ、炭化シリコン（ＳｉＣ）、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）又はＣｕＩｎＴｅ2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。
【００３５】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。
【００３６】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，ＬｕＯ x ，ＴｉＯx，ＺｒＯ x，
ＺｒＮx，ＨｆＯx，ＨｆＮx，ＴｈＯx，ＶＯx，ＶＮx，
ＮｂＯx，ＮｂＮx，ＴａＯx，ＴａＮx，ＣｒＯx，Ｃｒ
Ｎx，ＭｏＯx，ＭｏＮx，ＷＯx，ＷＮx，ＭｎＯx，Ｒｅ
Ｏx，ＦｅＯx，ＦｅＮx，ＲｕＯx，ＯｓＯx，ＣｏＯx，
ＲｈＯx，ＩｒＯx，ＮｉＯx，ＰｄＯx，ＰｔＯx，Ｃｕ
Ｏx，ＣｕＮx，ＡｇＯx，ＡｕＯx，ＺｎＯx，ＣｄＯx，
ＨｇＯx，ＢＯx，ＢＮx，ＡｌＯx，ＡｌＮx，ＧａＯx，
ＧａＮx，ＩｎＯx，ＳｉＮx，ＧｅＯx，ＳｎＯx，Ｐｂ
Ｏx，ＰＯx，ＰＮx，ＡｓＯx，ＳｂＯx，ＳｅＯx，Ｔｅ
Ｏx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，ＬｕＯ x ，ＴｉＯx，ＺｒＯ x，
ＺｒＮx，ＨｆＯx，ＨｆＮx，ＴｈＯx，ＶＯx，ＶＮx，
ＮｂＯx，ＮｂＮx，ＴａＯx，ＴａＮx，ＣｒＯx，Ｃｒ
Ｎx，ＭｏＯx，ＭｏＮx，ＷＯx，ＷＮx，ＭｎＯx，Ｒｅ
Ｏx，ＦｅＯx，ＦｅＮx，ＲｕＯx，ＯｓＯx，ＣｏＯx，
ＲｈＯx，ＩｒＯx，ＮｉＯx，ＰｄＯx，ＰｔＯx，Ｃｕ
Ｏx，ＣｕＮx，ＡｇＯx，ＡｕＯx，ＺｎＯx，ＣｄＯx，
ＨｇＯx，ＢＯx，ＢＮx，ＡｌＯx，ＡｌＮx，ＧａＯx，
ＧａＮx，ＩｎＯx，ＳｉＮx，ＧｅＯx，ＳｎＯx，Ｐｂ
Ｏx，ＰＯx，ＰＮx，ＡｓＯx，ＳｂＯx，ＳｅＯx，Ｔｅ
Ｏxなどの金属酸化物又は金属窒化物でもよい。
【００３７】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，Ｙ
3Ｆｅ5Ｏ12，ＬａＦｅＯ3，Ｌａ3Ｆｅ5Ｏ12，Ｌａ2Ｔｉ
2Ｏ7，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，ＺｎＦｅ2Ｏ4，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，Ｙ
3Ｆｅ5Ｏ12，ＬａＦｅＯ3，Ｌａ3Ｆｅ5Ｏ12，Ｌａ2Ｔｉ
2Ｏ7，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，ＺｎＦｅ2Ｏ4，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。
【００３８】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，Ｍｏ
Ｃ，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
れる球面籠状分子で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，Ｍｏ
Ｃ，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
れる球面籠状分子でＣ32〜Ｃ960などがあり、また、上
式中、Ｏx，Ｎxのｘは原子比を表す。
【００３９】絶縁体層の島状領域１４以外の平坦部分の
厚さは、５０ｎｍ以上、好ましくは１００〜１０００ｎ
ｍ程度である。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、Ｂｅ，Ｃ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃ
ｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｙ，
Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔｃ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｉ
ｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｔｌ，Ｐｂ，Ｌａ，Ｃ
ｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄ
ｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕなども用いられ得
る。（電子放出素子の製造方法）またこれらの電子放出
素子製造における成膜法としては物理堆積法又は化学堆
積法が用いられる。物理堆積法はＰＶＤ（physical vap
or deposition）法として知られ、これには真空蒸着
法、分子線エピタキシー（molecular beam epitaxy）
法、スパッタリング法、イオン化蒸着法、レーザアブレ
ーション法などがある。化学堆積法はＣＶＤ（chemical
vapor deposition）法として知られ、これには熱ＣＶ
Ｄ法、プラズマＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ（metal-organic
chemical vapordeposition）法などがある。これらの中
で、スパッタリング法が特に有効である。
厚さは、５０ｎｍ以上、好ましくは１００〜１０００ｎ
ｍ程度である。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、Ｂｅ，Ｃ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃ
ｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｙ，
Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔｃ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｉ
ｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｔｌ，Ｐｂ，Ｌａ，Ｃ
ｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄ
ｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕなども用いられ得
る。（電子放出素子の製造方法）またこれらの電子放出
素子製造における成膜法としては物理堆積法又は化学堆
積法が用いられる。物理堆積法はＰＶＤ（physical vap
or deposition）法として知られ、これには真空蒸着
法、分子線エピタキシー（molecular beam epitaxy）
法、スパッタリング法、イオン化蒸着法、レーザアブレ
ーション法などがある。化学堆積法はＣＶＤ（chemical
vapor deposition）法として知られ、これには熱ＣＶ
Ｄ法、プラズマＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ（metal-organic
chemical vapordeposition）法などがある。これらの中
で、スパッタリング法が特に有効である。
【００４０】図１に示す炭素領域４０で覆われた凹部で
ある島領域１４は、以下のように形成される。まず、図
２に示すように、オーミック電極１１が形成された基板
１０上にスパッタリングにより電子供給層１２を形成す
る。その後に、図３に示すように、電子供給層１２の上
に球状の微粒子２０の複数を均一に散布する。遮蔽体で
ある微粒子の形状は、球状でなくても電子放出は得られ
るが、微粒子の粒界部分の均一性や膜上への均一な分
散、凝集が無いことを考えると、等方的な形状である液
晶用スペーサ、ボールミルなどの真球状粒子が望まし
い。また、粒子径分布は小さい方がよい。微粒子の材質
は絶縁体、半導体、金属が用いられ得る。金属微粒子を
用いる場合、素子がショートしてしまう可能性があるの
で、金属薄膜電極１５を成膜後、微粒子を取り除いた方
がよい。
ある島領域１４は、以下のように形成される。まず、図
２に示すように、オーミック電極１１が形成された基板
１０上にスパッタリングにより電子供給層１２を形成す
る。その後に、図３に示すように、電子供給層１２の上
に球状の微粒子２０の複数を均一に散布する。遮蔽体で
ある微粒子の形状は、球状でなくても電子放出は得られ
るが、微粒子の粒界部分の均一性や膜上への均一な分
散、凝集が無いことを考えると、等方的な形状である液
晶用スペーサ、ボールミルなどの真球状粒子が望まし
い。また、粒子径分布は小さい方がよい。微粒子の材質
は絶縁体、半導体、金属が用いられ得る。金属微粒子を
用いる場合、素子がショートしてしまう可能性があるの
で、金属薄膜電極１５を成膜後、微粒子を取り除いた方
がよい。
【００４１】次に、図４に示すように、電子供給層１２
及び微粒子２０上に絶縁体１３、１３aを堆積させ、絶
縁体の薄膜からなる絶縁体層１３を形成する。ここで、
電子供給層１２及び微粒子２０の接触部分の周りには絶
縁体が回り込み、絶縁体層１３の所定膜厚から漸次膜厚
が減少する絶縁体層部分が形成される。膜厚が漸次減少
する絶縁体層部分は島領域１４における電子供給層１２
上の縁部Ｂで終端する。
及び微粒子２０上に絶縁体１３、１３aを堆積させ、絶
縁体の薄膜からなる絶縁体層１３を形成する。ここで、
電子供給層１２及び微粒子２０の接触部分の周りには絶
縁体が回り込み、絶縁体層１３の所定膜厚から漸次膜厚
が減少する絶縁体層部分が形成される。膜厚が漸次減少
する絶縁体層部分は島領域１４における電子供給層１２
上の縁部Ｂで終端する。
【００４２】次に、図５に示すように、絶縁体層１３及
び微粒子２０上に金属１５、１５aを堆積させ金属薄膜
電極１５を形成する。ここで、金属は絶縁体層１３及び
微粒子２０間の間隙から電子供給層１２及び微粒子２０
の接触部分の周りには回り込み、金属薄膜電極１５の所
定膜厚から漸次膜厚が減少する金属薄膜電極部分が形成
される。膜厚が漸次減少する金属薄膜電極部分は島領域
１４における絶縁体層１３上の縁部Ａで終端する。すな
わち、微粒子２０と絶縁体層１３または金属薄膜電極１
５の間に境界が存在し、その境界から微粒子２０と電子
供給層１２の接点に向かって、絶縁体層１３及び金属薄
膜電極１５の膜厚が連続的に薄くなっている。このよう
にして、凹部である島領域１４は、絶縁体層１３及び金
属薄膜電極１５内の微粒子２０下の接触面周囲に形成さ
れる。
び微粒子２０上に金属１５、１５aを堆積させ金属薄膜
電極１５を形成する。ここで、金属は絶縁体層１３及び
微粒子２０間の間隙から電子供給層１２及び微粒子２０
の接触部分の周りには回り込み、金属薄膜電極１５の所
定膜厚から漸次膜厚が減少する金属薄膜電極部分が形成
される。膜厚が漸次減少する金属薄膜電極部分は島領域
１４における絶縁体層１３上の縁部Ａで終端する。すな
わち、微粒子２０と絶縁体層１３または金属薄膜電極１
５の間に境界が存在し、その境界から微粒子２０と電子
供給層１２の接点に向かって、絶縁体層１３及び金属薄
膜電極１５の膜厚が連続的に薄くなっている。このよう
にして、凹部である島領域１４は、絶縁体層１３及び金
属薄膜電極１５内の微粒子２０下の接触面周囲に形成さ
れる。
【００４３】図６に示すように、この金属薄膜電極形成
工程の後に、微粒子の複数を超音波洗浄などによって除
去することによって、陥没した円形凹部の島領域１４の
複数が形成される。つぎに、図７又は図８に示すよう
に、この微粒子を除去する遮蔽体除去工程の後に、炭素
領域４０が島領域１４と金属薄膜電極１５上に薄膜とし
て形成される。
工程の後に、微粒子の複数を超音波洗浄などによって除
去することによって、陥没した円形凹部の島領域１４の
複数が形成される。つぎに、図７又は図８に示すよう
に、この微粒子を除去する遮蔽体除去工程の後に、炭素
領域４０が島領域１４と金属薄膜電極１５上に薄膜とし
て形成される。
【００４４】図７に示すように、この炭素領域を設ける
工程において、凹部島領域が設けられた基板を真空チャ
ンパに装填して、メタンガスなどの炭化水素ガスを真空
チャンバ３９に導入して、０．１〜１×１０-6Ｔｏｒｒ
程度の減圧した炭化水素の雰囲気下で、電子供給層１２
と金属薄膜電極１５との間にオーミック電極１１を介し
て電圧を印加する。この工程で、チャンバ内の炭化水素
が金属薄膜電極１５全面並びに凹部島領域１４の絶縁体
層１３及び電子供給層１２上に吸着、堆積又は反応して
を主成分とした炭素領域４０の薄膜が積層される。この
炭素領域形成工程において、電圧印加期間を設け、１以
上の電圧印加期間により繰り返して電圧印加を繰り返す
ことが好ましい。
工程において、凹部島領域が設けられた基板を真空チャ
ンパに装填して、メタンガスなどの炭化水素ガスを真空
チャンバ３９に導入して、０．１〜１×１０-6Ｔｏｒｒ
程度の減圧した炭化水素の雰囲気下で、電子供給層１２
と金属薄膜電極１５との間にオーミック電極１１を介し
て電圧を印加する。この工程で、チャンバ内の炭化水素
が金属薄膜電極１５全面並びに凹部島領域１４の絶縁体
層１３及び電子供給層１２上に吸着、堆積又は反応して
を主成分とした炭素領域４０の薄膜が積層される。この
炭素領域形成工程において、電圧印加期間を設け、１以
上の電圧印加期間により繰り返して電圧印加を繰り返す
ことが好ましい。
【００４５】また、図８に示すように、炭素ターゲット
４１を用いてスパッタ法などにより、炭素領域４０を薄
膜として島領域１４と金属薄膜電極１５上に一様に積
層、形成することもできる。一方、上記実施の形態の場
合、微粒子２０は電子供給層１２に接しているが、これ
の他に、図９に示すように、微粒子散布工程（図３）の
直前に予備絶縁体層１３ｂを予めスパッタにより形成
し、予備絶縁体層１３ｂを介して微粒子２０と電子供給
層１２とを離してもよい。予備絶縁体層１３ｂを設ける
場合その膜厚は数十〜数千オングストロームの範囲であ
る。これにより、電子供給層１２及び金属薄膜電極１５
間の短絡が防止できる。
４１を用いてスパッタ法などにより、炭素領域４０を薄
膜として島領域１４と金属薄膜電極１５上に一様に積
層、形成することもできる。一方、上記実施の形態の場
合、微粒子２０は電子供給層１２に接しているが、これ
の他に、図９に示すように、微粒子散布工程（図３）の
直前に予備絶縁体層１３ｂを予めスパッタにより形成
し、予備絶縁体層１３ｂを介して微粒子２０と電子供給
層１２とを離してもよい。予備絶縁体層１３ｂを設ける
場合その膜厚は数十〜数千オングストロームの範囲であ
る。これにより、電子供給層１２及び金属薄膜電極１５
間の短絡が防止できる。
【００４６】また、上記実施の形態の場合、炭素領域４
０は金属薄膜電極１５、絶縁体層１３及び電子供給層１
２を覆うように積層された薄膜であるが、図１０に示す
ように、炭素領域４０が島領域１４において絶縁体層１
３又は金属薄膜電極１５上で終端してもよい。この場
合、炭素領域を設ける工程は図５に示す金属薄膜電極形
成工程の直後に実行され、微粒子を除去する遮蔽体除去
工程の前に、炭素領域４０を金属薄膜電極１５上に積層
された薄膜として形成する。その後、微粒子を除去して
図１０に示す構造が得られる。
０は金属薄膜電極１５、絶縁体層１３及び電子供給層１
２を覆うように積層された薄膜であるが、図１０に示す
ように、炭素領域４０が島領域１４において絶縁体層１
３又は金属薄膜電極１５上で終端してもよい。この場
合、炭素領域を設ける工程は図５に示す金属薄膜電極形
成工程の直後に実行され、微粒子を除去する遮蔽体除去
工程の前に、炭素領域４０を金属薄膜電極１５上に積層
された薄膜として形成する。その後、微粒子を除去して
図１０に示す構造が得られる。
【００４７】またさらに、図１１に示すように、炭素領
域は、金属薄膜電極内に分散されて金属薄膜電極１５ａ
として設けることもできる。この場合、図４に示す絶縁
体層１３の形成工程の後に微粒子を除去する遮蔽体除去
工程を実行して凹部を形成し、その後、炭素領域を設け
る工程は金属薄膜電極形成工程として、炭素又は炭素化
合物と金属との混合した状態で、例えば混合ターゲット
を用いるか、或いは、炭素又は炭素化合物ガス雰囲気で
スパッタとおこなうことで金属薄膜電極１５を成膜して
炭素領域を含む金属薄膜電極１５ａを絶縁体層１３上に
積層する。これにより、図１１に示す構造が得られる。
域は、金属薄膜電極内に分散されて金属薄膜電極１５ａ
として設けることもできる。この場合、図４に示す絶縁
体層１３の形成工程の後に微粒子を除去する遮蔽体除去
工程を実行して凹部を形成し、その後、炭素領域を設け
る工程は金属薄膜電極形成工程として、炭素又は炭素化
合物と金属との混合した状態で、例えば混合ターゲット
を用いるか、或いは、炭素又は炭素化合物ガス雰囲気で
スパッタとおこなうことで金属薄膜電極１５を成膜して
炭素領域を含む金属薄膜電極１５ａを絶縁体層１３上に
積層する。これにより、図１１に示す構造が得られる。
【００４８】また、図１２に示すように、炭素領域４０
は島領域１４において金属薄膜電極１５下に積層された
薄膜として形成してもよい。この場合、炭素領域を設け
る工程は図４に示す絶縁体層１３の形成工程の後に実行
され、炭素領域４０を絶縁体層１３上に成膜して、その
後、炭素領域４０上に金属薄膜電極１５を成膜する金属
薄膜電極形成工程を行う。このように、炭素領域を設け
る工程は金属薄膜電極形成工程の直前に実行される。そ
の後、微粒子を除去して図１２に示す金属薄膜電極１５
及び絶縁体層１３間に成膜した炭素領域４０の構造が得
られる。
は島領域１４において金属薄膜電極１５下に積層された
薄膜として形成してもよい。この場合、炭素領域を設け
る工程は図４に示す絶縁体層１３の形成工程の後に実行
され、炭素領域４０を絶縁体層１３上に成膜して、その
後、炭素領域４０上に金属薄膜電極１５を成膜する金属
薄膜電極形成工程を行う。このように、炭素領域を設け
る工程は金属薄膜電極形成工程の直前に実行される。そ
の後、微粒子を除去して図１２に示す金属薄膜電極１５
及び絶縁体層１３間に成膜した炭素領域４０の構造が得
られる。
【００４９】またさらに、図１３に示すように、炭素領
域４０は、電子供給層１２及び絶縁体層１３間に成膜し
た薄膜であってもよい。この場合、図２に示す電子供給
層１２の成膜後、炭素領域４０を電子供給層１２上に一
様に成膜して、その後、炭素領域４０上に微粒子２０を
散布して、図４に示す絶縁体形成工程から図６に示す金
属薄膜電極１５を成膜する金属薄膜電極形成工程までを
行う。このように、炭素領域を設ける工程は微粒子２０
の散布工程の直前に実行される。その後、微粒子を除去
して図１３に示す絶縁体層１３下に積層された炭素領域
４０の構造が得られる。
域４０は、電子供給層１２及び絶縁体層１３間に成膜し
た薄膜であってもよい。この場合、図２に示す電子供給
層１２の成膜後、炭素領域４０を電子供給層１２上に一
様に成膜して、その後、炭素領域４０上に微粒子２０を
散布して、図４に示す絶縁体形成工程から図６に示す金
属薄膜電極１５を成膜する金属薄膜電極形成工程までを
行う。このように、炭素領域を設ける工程は微粒子２０
の散布工程の直前に実行される。その後、微粒子を除去
して図１３に示す絶縁体層１３下に積層された炭素領域
４０の構造が得られる。
【００５０】またさらに、図１４に示すように、電子供
給層１２及び絶縁体層１３間に成膜した炭素領域４０
を、凹部の島領域１４において絶縁体層１３及び金属薄
膜電極１５とともにその膜厚が漸次減少する薄膜として
成膜してもよい。この場合、図３に示す電子供給層１２
上に微粒子２０を散布した後、炭素領域４０を電子供給
層１２及び微粒子２０上に成膜して、その後、図４に示
す絶縁体形成工程から図６に示す金属薄膜電極１５を成
膜する金属薄膜電極形成工程までを行う。このように、
炭素領域を設ける工程は絶縁体形成工程の直前に実行さ
れる。その後、微粒子を除去して、図１４に示す絶縁体
層１３下に積層されて島領域１４において膜厚が漸次減
少する炭素領域薄膜の炭素領域４０が得られる。
給層１２及び絶縁体層１３間に成膜した炭素領域４０
を、凹部の島領域１４において絶縁体層１３及び金属薄
膜電極１５とともにその膜厚が漸次減少する薄膜として
成膜してもよい。この場合、図３に示す電子供給層１２
上に微粒子２０を散布した後、炭素領域４０を電子供給
層１２及び微粒子２０上に成膜して、その後、図４に示
す絶縁体形成工程から図６に示す金属薄膜電極１５を成
膜する金属薄膜電極形成工程までを行う。このように、
炭素領域を設ける工程は絶縁体形成工程の直前に実行さ
れる。その後、微粒子を除去して、図１４に示す絶縁体
層１３下に積層されて島領域１４において膜厚が漸次減
少する炭素領域薄膜の炭素領域４０が得られる。
【００５１】このように、以上の実施の形態において
は、各々の島領域１４は微粒子２０を除去して金属薄膜
電極１５及び絶縁体層１３の平坦表面における凹部とな
るように形成されるが、電子放出素子としては微粒子２
０を残した電子放出素子でもよい。例えば、最後の図６
に示す微粒子除去工程を省いて、図１０、図１２、図１
３及び図１４に示す電子放出素子に対応して、図１５、
図１６、図１７及び図１８に示すように、微粒子２０を
残した電子放出素子とすることができる。微粒子の直径
は、電子放出側の金属薄膜電極表面に微粒子の形状の一
部が露出するような、すなわち完全に埋没しないような
大きさである。微粒子の存在を外部から確認できないほ
ど絶縁体層が厚くなった場合、放出電流は低下する。
は、各々の島領域１４は微粒子２０を除去して金属薄膜
電極１５及び絶縁体層１３の平坦表面における凹部とな
るように形成されるが、電子放出素子としては微粒子２
０を残した電子放出素子でもよい。例えば、最後の図６
に示す微粒子除去工程を省いて、図１０、図１２、図１
３及び図１４に示す電子放出素子に対応して、図１５、
図１６、図１７及び図１８に示すように、微粒子２０を
残した電子放出素子とすることができる。微粒子の直径
は、電子放出側の金属薄膜電極表面に微粒子の形状の一
部が露出するような、すなわち完全に埋没しないような
大きさである。微粒子の存在を外部から確認できないほ
ど絶縁体層が厚くなった場合、放出電流は低下する。
【００５２】さらにまた、上記実施の形態では島領域１
４は微粒子によるクレータ状の凹部１４であるが、この
形状に島状領域は限定されず、図２１に示すように島領
域は溝状の凹部１４ａとしてもよく、図２４に示すよう
にコーン状の凹部１４ｂとしてもよい。島領域は矩形な
どその形状及び形成方法は任意である。この図２１及び
図２４に示す実施の形態における溝状の島領域１４ａ及
びコーン状の島領域１４ｂの形成手順は、図１９及び図
２２にそれぞれ示すラインもしくはドット状のテーパー
ブロック２１ａ及び円柱状の逆テーパブロック２１ｂを
微粒子に代えて用いる以外、前述の島領域の形成方法と
同様である。また、図２１及び図２４に示す電子放出素
子は、図８に示す電子供給層１２上に予備絶縁体層１３
ｂを設けた場合と同様に、予備絶縁体層を設けこの上に
逆テーパブロック２１ａ及び２１ｂを形成してもよい。
４は微粒子によるクレータ状の凹部１４であるが、この
形状に島状領域は限定されず、図２１に示すように島領
域は溝状の凹部１４ａとしてもよく、図２４に示すよう
にコーン状の凹部１４ｂとしてもよい。島領域は矩形な
どその形状及び形成方法は任意である。この図２１及び
図２４に示す実施の形態における溝状の島領域１４ａ及
びコーン状の島領域１４ｂの形成手順は、図１９及び図
２２にそれぞれ示すラインもしくはドット状のテーパー
ブロック２１ａ及び円柱状の逆テーパブロック２１ｂを
微粒子に代えて用いる以外、前述の島領域の形成方法と
同様である。また、図２１及び図２４に示す電子放出素
子は、図８に示す電子供給層１２上に予備絶縁体層１３
ｂを設けた場合と同様に、予備絶縁体層を設けこの上に
逆テーパブロック２１ａ及び２１ｂを形成してもよい。
【００５３】逆テーパブロック２１ａ及び２１ｂは電気
絶縁性材料例えばレジストからなり、基板１０の法線方
向に突出しかつその上部に基板１０に平行な方向に突出
するオーバーハング部２２ａ及び２２ｂを有する。逆テ
ーパーブロック材料のレジストにノボラック系フォトレ
ジストを用いることができる。レジストの塗布には、ス
ピンコート法を用いられる。レジストを電子供給層１２
上に塗布後、フォトマスクを用いプリベーク、露光、ポ
ストベーク、現像の工程を経て、電子供給層上に所望の
レジストパターンを形成する。このとき形成するパター
ンの形状は任意であるが、後に成膜する絶縁体層に完全
に埋没しないだけのＳｉ電子供給層からの高さを必要と
する。逆テーパーブロックは横断面が逆テーパー形状と
なるものであるが、テーパー角度は任意であり、またテ
ーパーがかかっていなくとも良い。
絶縁性材料例えばレジストからなり、基板１０の法線方
向に突出しかつその上部に基板１０に平行な方向に突出
するオーバーハング部２２ａ及び２２ｂを有する。逆テ
ーパーブロック材料のレジストにノボラック系フォトレ
ジストを用いることができる。レジストの塗布には、ス
ピンコート法を用いられる。レジストを電子供給層１２
上に塗布後、フォトマスクを用いプリベーク、露光、ポ
ストベーク、現像の工程を経て、電子供給層上に所望の
レジストパターンを形成する。このとき形成するパター
ンの形状は任意であるが、後に成膜する絶縁体層に完全
に埋没しないだけのＳｉ電子供給層からの高さを必要と
する。逆テーパーブロックは横断面が逆テーパー形状と
なるものであるが、テーパー角度は任意であり、またテ
ーパーがかかっていなくとも良い。
【００５４】逆テーパのレジストパターンを形成後、絶
縁体層１３及び金属薄膜電極１５を成膜して膜厚が漸次
減少する島領域１４ａ及び１４ｂを形成して、図１９及
び図２２に示す基板を作製し、逆テーパブロック２１ａ
及び２１ｂをそれぞれ所定溶剤で除去し、図２０及び図
２３に示す凹部である島領域の複数が表面に均一に形成
された基板を得る。次に、電子供給層１２、絶縁体層１
３及び金属薄膜電極１５の上部に炭素又は炭素化合物か
らなる炭素領域４０を上記同様に成膜して電子放出素子
が構成される。なお、図１９及び図２２に示すように逆
テーパーブロック２１ａ及び２１ｂを除去せずに島領域
の凹部中央にこれら逆テーパーブロックを残し炭素領域
４０をこれらの上に成膜した電子放出素子も構成され得
る。 （電子放出素子の導電経路成長）さらに、任意ではある
が、金属薄膜電極形成工程の後に又は微粒子除去工程の
後に、微粒子の有無にかかわらず、膜厚が漸次減少する
絶縁体層１３の部分上に終端する金属薄膜電極１５が形
成された島領域１４を有する素子基板１０に対し、導電
経路成長工程が施され得る。この導電経路成長工程にお
いては、金属薄膜電極１５及び電子供給層１２間に電圧
を印加して、所定電流を流す。
縁体層１３及び金属薄膜電極１５を成膜して膜厚が漸次
減少する島領域１４ａ及び１４ｂを形成して、図１９及
び図２２に示す基板を作製し、逆テーパブロック２１ａ
及び２１ｂをそれぞれ所定溶剤で除去し、図２０及び図
２３に示す凹部である島領域の複数が表面に均一に形成
された基板を得る。次に、電子供給層１２、絶縁体層１
３及び金属薄膜電極１５の上部に炭素又は炭素化合物か
らなる炭素領域４０を上記同様に成膜して電子放出素子
が構成される。なお、図１９及び図２２に示すように逆
テーパーブロック２１ａ及び２１ｂを除去せずに島領域
の凹部中央にこれら逆テーパーブロックを残し炭素領域
４０をこれらの上に成膜した電子放出素子も構成され得
る。 （電子放出素子の導電経路成長）さらに、任意ではある
が、金属薄膜電極形成工程の後に又は微粒子除去工程の
後に、微粒子の有無にかかわらず、膜厚が漸次減少する
絶縁体層１３の部分上に終端する金属薄膜電極１５が形
成された島領域１４を有する素子基板１０に対し、導電
経路成長工程が施され得る。この導電経路成長工程にお
いては、金属薄膜電極１５及び電子供給層１２間に電圧
を印加して、所定電流を流す。
【００５５】ここで電子供給層１２をＳｉで形成した場
合、絶縁体層１３の縁部Ｂと金属薄膜電極１５の縁部A
との間の絶縁体層若しくは炭素領域が高い抵抗率ではあ
るが電流経路となるいわゆるサイト部分となっているの
で、このサイト部分にまず電流が流れ始める。これによ
りジュール熱が発生し、絶縁体層の表面又は内部に導電
経路の成長が促進される。
合、絶縁体層１３の縁部Ｂと金属薄膜電極１５の縁部A
との間の絶縁体層若しくは炭素領域が高い抵抗率ではあ
るが電流経路となるいわゆるサイト部分となっているの
で、このサイト部分にまず電流が流れ始める。これによ
りジュール熱が発生し、絶縁体層の表面又は内部に導電
経路の成長が促進される。
【００５６】つぎにサイト部分直下の電子供給層１２の
Ｓｉは当初高い抵抗率であったものが局部的かつ選択的
に電気抵抗が減少して、この部分にその電流量が増大す
る。これにより導電経路が環状に集中的に一様に成長す
る。このように、導電経路成長工程を付加することによ
って、Ｓｉは最初高抵抗であるために余計な絶縁破壊を
防止することもできる。また、得られた素子の放出電流
の安定化にも寄与する。
Ｓｉは当初高い抵抗率であったものが局部的かつ選択的
に電気抵抗が減少して、この部分にその電流量が増大す
る。これにより導電経路が環状に集中的に一様に成長す
る。このように、導電経路成長工程を付加することによ
って、Ｓｉは最初高抵抗であるために余計な絶縁破壊を
防止することもできる。また、得られた素子の放出電流
の安定化にも寄与する。
【００５７】本実施の形態の電子放出素子では、局所的
に絶縁体層１３の膜厚が漸次薄くなっている部分、すな
わち膜厚が共に漸次減少する島領域１４を形成し、膜厚
が漸次薄くなっていく絶縁体層１３の上に金属薄膜電極
１５の縁部を配置し、その上を炭素領域４０で覆った電
子放出部を形成しているので、この素子でも十分な電子
放出が得られるが、さらに導電経路成長工程を行っても
よい。これによって、電子放出部内部の絶縁体層部分若
しくは炭素領域の表面又は内部に存在する導電性の微細
構造が成長又は増大する。そして、素子を駆動した際に
はこの微細構造に強い電界集中が生じこれをエミッショ
ンサイトとして電子放出が起ると推論される。また、粒
径、形状がそろっている微粒子などを用いれば島領域１
４に大きさ、形状、状態共に揃った電子放出部を素子表
面全体に均一に形成することができるので電子放出パタ
ーンも非常に良好である。
に絶縁体層１３の膜厚が漸次薄くなっている部分、すな
わち膜厚が共に漸次減少する島領域１４を形成し、膜厚
が漸次薄くなっていく絶縁体層１３の上に金属薄膜電極
１５の縁部を配置し、その上を炭素領域４０で覆った電
子放出部を形成しているので、この素子でも十分な電子
放出が得られるが、さらに導電経路成長工程を行っても
よい。これによって、電子放出部内部の絶縁体層部分若
しくは炭素領域の表面又は内部に存在する導電性の微細
構造が成長又は増大する。そして、素子を駆動した際に
はこの微細構造に強い電界集中が生じこれをエミッショ
ンサイトとして電子放出が起ると推論される。また、粒
径、形状がそろっている微粒子などを用いれば島領域１
４に大きさ、形状、状態共に揃った電子放出部を素子表
面全体に均一に形成することができるので電子放出パタ
ーンも非常に良好である。
【００５８】電子の放出効率に関しては、素子面内で島
領域１４のみが電子放出源かつ導電経路として機能して
いるので、モレ電流などが無く非常に効率の良い電子放
出が得られるものと考えられる。 （電子放出素子を用いた発光素子）この電子放出素子Ｓ
を発光素子として用いる場合、図１に示すように、電子
放出素子Ｓの素子基板１０を背面の第１基板として、こ
れに対向するガラスなどの透光性の第２基板１が真空空
間４を挾んで前面基板として保持される。第２基板１の
内面にはインジウム錫酸化物（いわゆるＩＴＯ）、酸化
錫（ＳｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などからなる透光性
のコレクタ電極２と蛍光体層３Ｒ，Ｇ，Ｂとが設けられ
る。素子基板１０の材質はガラスの他に、Ａｌ2Ｏ3，Ｓ
ｉ3Ｎ4、ＢＮ等のセラミックスでも良い。
領域１４のみが電子放出源かつ導電経路として機能して
いるので、モレ電流などが無く非常に効率の良い電子放
出が得られるものと考えられる。 （電子放出素子を用いた発光素子）この電子放出素子Ｓ
を発光素子として用いる場合、図１に示すように、電子
放出素子Ｓの素子基板１０を背面の第１基板として、こ
れに対向するガラスなどの透光性の第２基板１が真空空
間４を挾んで前面基板として保持される。第２基板１の
内面にはインジウム錫酸化物（いわゆるＩＴＯ）、酸化
錫（ＳｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などからなる透光性
のコレクタ電極２と蛍光体層３Ｒ，Ｇ，Ｂとが設けられ
る。素子基板１０の材質はガラスの他に、Ａｌ2Ｏ3，Ｓ
ｉ3Ｎ4、ＢＮ等のセラミックスでも良い。
【００５９】図１に示すように、電子放出素子は、表面
の金属薄膜電極１５を正電位Ｖｄとし裏面のオーミック
電極１１を接地電位としたダイオードである。オーミッ
ク電極１１と金属薄膜電極１５との間に電圧Ｖｄ、例え
ば５０Ｖ程度印加し電子供給層１２に電子を注入する
と、電子は島領域１４において縁部Ｂから縁部Ａに向け
て絶縁体層１３内若しくは炭素領域４０内を移動する。
島領域１４内の金属薄膜電極１５付近に達した電子は、
そこで強電界Ｖｃにより一部は金属薄膜電極１５とその
近傍の炭素領域４０を通して、真空中に放出されると推
定される。
の金属薄膜電極１５を正電位Ｖｄとし裏面のオーミック
電極１１を接地電位としたダイオードである。オーミッ
ク電極１１と金属薄膜電極１５との間に電圧Ｖｄ、例え
ば５０Ｖ程度印加し電子供給層１２に電子を注入する
と、電子は島領域１４において縁部Ｂから縁部Ａに向け
て絶縁体層１３内若しくは炭素領域４０内を移動する。
島領域１４内の金属薄膜電極１５付近に達した電子は、
そこで強電界Ｖｃにより一部は金属薄膜電極１５とその
近傍の炭素領域４０を通して、真空中に放出されると推
定される。
【００６０】この島領域１４の凹部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例えば５ｋＶ程度
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。具体的に、ＳｉにＢ（ボロン）を添加し
た電子供給層を用い、本発明による電子放出素子を作製
し、それらの特性を調べた。 （実施例１）まず、清浄に洗浄した平滑なガラス基板を
充分に乾燥させ背面基板とし、その一方の面に、窒素を
導入した反応スパッタリング法によりＴｉＮのオーミッ
ク電極を厚さ２２０ｎｍ、その上にＢを０．１５ａｔｍ
％の割合で添加したＳｉの電子供給層を５０００ｎｍ成
膜した電子供給層基板を複数作製した。
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例えば５ｋＶ程度
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。具体的に、ＳｉにＢ（ボロン）を添加し
た電子供給層を用い、本発明による電子放出素子を作製
し、それらの特性を調べた。 （実施例１）まず、清浄に洗浄した平滑なガラス基板を
充分に乾燥させ背面基板とし、その一方の面に、窒素を
導入した反応スパッタリング法によりＴｉＮのオーミッ
ク電極を厚さ２２０ｎｍ、その上にＢを０．１５ａｔｍ
％の割合で添加したＳｉの電子供給層を５０００ｎｍ成
膜した電子供給層基板を複数作製した。
【００６１】図５に示すように、電子供給層基板の電子
供給層上に微粒子を散布した微粒子散布基板を作製し
た。本実施例では微粒子直径は１．０μｍの真球状微粒
子（以下、単にスペーサともいう）を用いた。微粒子材
質はＳｉＯ2で、粒径の粒子径分布範囲は非常に小さい
ものであった。微粒子の散布には液晶表示素子のスペー
サ散布と同じ公知の方法を用いた。散布方法に湿式と乾
式があるが、本素子では湿式法で散布した。
供給層上に微粒子を散布した微粒子散布基板を作製し
た。本実施例では微粒子直径は１．０μｍの真球状微粒
子（以下、単にスペーサともいう）を用いた。微粒子材
質はＳｉＯ2で、粒径の粒子径分布範囲は非常に小さい
ものであった。微粒子の散布には液晶表示素子のスペー
サ散布と同じ公知の方法を用いた。散布方法に湿式と乾
式があるが、本素子では湿式法で散布した。
【００６２】球状微粒子をエチルアルコールに分散さ
せ、凝集しないように充分攪拌した。この分散液を上記
のＳｉ電子供給層上にスピンコート法で塗布し、その
後、エチルアルコールを除去した。これによってＳｉ電
子供給層上に球状微粒子が均一に塗布された。微粒子の
Ｓｉ電子供給層上での分布密度は略１０００（個／ｍｍ
2）であった。このようして、微粒子付き凹部島領域を
有する微粒子散布基板を複数作製した。
せ、凝集しないように充分攪拌した。この分散液を上記
のＳｉ電子供給層上にスピンコート法で塗布し、その
後、エチルアルコールを除去した。これによってＳｉ電
子供給層上に球状微粒子が均一に塗布された。微粒子の
Ｓｉ電子供給層上での分布密度は略１０００（個／ｍｍ
2）であった。このようして、微粒子付き凹部島領域を
有する微粒子散布基板を複数作製した。
【００６３】次に、微粒子散布基板の球状微粒子及び電
子供給層上に、酸素を導入した反応スパッタリング法に
よって、ＳｉＯ2の絶縁体層を３３０ｎｍ成膜した。こ
のとき、球状微粒子は表面に露出していた。もちろん微
粒子表面上にＳｉＯ2は成膜されていた。微粒子と電子
供給層とが接している近傍（粒界）は、オーバーハング
部の“影”になるので、スパッタリングガスの“まわり
こみ”によって成膜されるが、絶縁体層の膜厚は接触領
域に向かって徐々に薄くなっていた。
子供給層上に、酸素を導入した反応スパッタリング法に
よって、ＳｉＯ2の絶縁体層を３３０ｎｍ成膜した。こ
のとき、球状微粒子は表面に露出していた。もちろん微
粒子表面上にＳｉＯ2は成膜されていた。微粒子と電子
供給層とが接している近傍（粒界）は、オーバーハング
部の“影”になるので、スパッタリングガスの“まわり
こみ”によって成膜されるが、絶縁体層の膜厚は接触領
域に向かって徐々に薄くなっていた。
【００６４】次に、金属薄膜電極のパターンのマスクを
ＳｉＯ2絶縁体層上に取り付け、Ｐｔあるいは、Ａｕの
薄膜をスパッタリング法で膜厚１０ｎｍで成膜して、電
子放出素子の素子基板を複数作製した。この時、絶縁体
層を表面処理せずに金属薄膜電極薄膜を成膜してもよい
が、絶縁体層表面をスパッタエッチングしてから、電極
膜を成膜してもよい。スパッタエッチングによって、微
粒子と絶縁体層の境界部分のエッチングや改質を行い、
金属薄膜電極成膜時に電極材料がより効果的に微粒子と
絶縁体層の境界部分にまわりこむため、電子放出がより
効果的に起こるからである。なお、スパッタエッチング
を行うと素子表面に微粒子の形状を反映したリング状の
痕跡が残った。本実施例ではすべて、スパッタエッチン
グを行ってから、上部の金属薄膜電極の成膜を行った。
ＳｉＯ2絶縁体層上に取り付け、Ｐｔあるいは、Ａｕの
薄膜をスパッタリング法で膜厚１０ｎｍで成膜して、電
子放出素子の素子基板を複数作製した。この時、絶縁体
層を表面処理せずに金属薄膜電極薄膜を成膜してもよい
が、絶縁体層表面をスパッタエッチングしてから、電極
膜を成膜してもよい。スパッタエッチングによって、微
粒子と絶縁体層の境界部分のエッチングや改質を行い、
金属薄膜電極成膜時に電極材料がより効果的に微粒子と
絶縁体層の境界部分にまわりこむため、電子放出がより
効果的に起こるからである。なお、スパッタエッチング
を行うと素子表面に微粒子の形状を反映したリング状の
痕跡が残った。本実施例ではすべて、スパッタエッチン
グを行ってから、上部の金属薄膜電極の成膜を行った。
【００６５】次に、当該基板から付着している分散微粒
子を除去し、微粒子無しの凹部島領域のみの電子放出素
子Ｓの素子基板を複数作製した。微粒子除去は、微粒子
付き電子放出素子基板から、イソプロピルアルコールを
用いた超音波洗浄によって、行った。洗浄液体は水、ア
セトン、エタノール、メタノールなども用いられ得る。
子を除去し、微粒子無しの凹部島領域のみの電子放出素
子Ｓの素子基板を複数作製した。微粒子除去は、微粒子
付き電子放出素子基板から、イソプロピルアルコールを
用いた超音波洗浄によって、行った。洗浄液体は水、ア
セトン、エタノール、メタノールなども用いられ得る。
【００６６】微粒子を除去し複数の凹部島領域が設けら
れた基板を、真空チャンパに装填して、２×１０-4Ｔｏ
ｒｒの減圧雰囲気下で真空チャンバにメタンガスを導入
して、基板上の電子供給層及び金属薄膜電極１５間にオ
ーミック電極を介して電圧を印加する。電圧印加は３秒
間に１ボルトのステップで０〜３５Ｖまで電圧を上昇及
び下降させることを１サイクルの電圧印加期間として、
１〜１５サイクル間欠的に繰り返した。サイクル及び時
間を変化させて、炭化水素雰囲気下での電圧印加によ
り、メタンが素子の島領域上に吸着、堆積又は反応して
膜厚０〜５０ｎｍの薄膜が堆積された。
れた基板を、真空チャンパに装填して、２×１０-4Ｔｏ
ｒｒの減圧雰囲気下で真空チャンバにメタンガスを導入
して、基板上の電子供給層及び金属薄膜電極１５間にオ
ーミック電極を介して電圧を印加する。電圧印加は３秒
間に１ボルトのステップで０〜３５Ｖまで電圧を上昇及
び下降させることを１サイクルの電圧印加期間として、
１〜１５サイクル間欠的に繰り返した。サイクル及び時
間を変化させて、炭化水素雰囲気下での電圧印加によ
り、メタンが素子の島領域上に吸着、堆積又は反応して
膜厚０〜５０ｎｍの薄膜が堆積された。
【００６７】また、比較例として、真空チャンバにメタ
ンガスを導入しない以外すなわち炭素領域の薄膜を設け
ないこと以外、上記実施例と同様の手順で電子放出素子
の素子基板を複数作製した。比較例においては電子供給
層と金属薄膜電極との間に実施例と同一の電圧を印加す
るのみで繰り返して通電処理した。一方、透明ガラス基
板１の内面にＩＴＯコレクタ電極及び蛍光体層を形成し
た透明基板を作成した。
ンガスを導入しない以外すなわち炭素領域の薄膜を設け
ないこと以外、上記実施例と同様の手順で電子放出素子
の素子基板を複数作製した。比較例においては電子供給
層と金属薄膜電極との間に実施例と同一の電圧を印加す
るのみで繰り返して通電処理した。一方、透明ガラス基
板１の内面にＩＴＯコレクタ電極及び蛍光体層を形成し
た透明基板を作成した。
【００６８】これら上記の各種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５ｍｍ離間してスペーサにより保持し、間隙を１
０-7Ｔｏｒｒ又は１０-5Ｐａの真空になし、電子放出素
子の発光素子を組立て、作製した。作製した電子放出素
子の発光素子及び比較例について、金属薄膜電極及びオ
ーミック電極の間に素子電圧Ｖｐｓとして３５Ｖ印加し
て、各素子のダイオード電流Ｉｄ（Diode Current）及
び放出電流Ｉｅ（Emission Current）並びに効率（Ｉｅ
／Ｉｄ）を測定した。その結果を、図２５及び図２６に
示す。図中、横軸に炭素系膜成膜処理の繰り返し回数又
は通電処理の繰り返し回数を、縦軸に電流量及び効率を
示す。
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５ｍｍ離間してスペーサにより保持し、間隙を１
０-7Ｔｏｒｒ又は１０-5Ｐａの真空になし、電子放出素
子の発光素子を組立て、作製した。作製した電子放出素
子の発光素子及び比較例について、金属薄膜電極及びオ
ーミック電極の間に素子電圧Ｖｐｓとして３５Ｖ印加し
て、各素子のダイオード電流Ｉｄ（Diode Current）及
び放出電流Ｉｅ（Emission Current）並びに効率（Ｉｅ
／Ｉｄ）を測定した。その結果を、図２５及び図２６に
示す。図中、横軸に炭素系膜成膜処理の繰り返し回数又
は通電処理の繰り返し回数を、縦軸に電流量及び効率を
示す。
【００６９】図２５及び図２６に示すように、炭素系膜
で覆われた凹部島状領域を有する実施例の電子放出素子
は、放出電流Ｉｅについて、比較例に比して２桁も高い
特性が得られ、放出電流が著しく増加していることが分
かる。この第１の実施例では、放出電流２×１０-2Ａ／
cm2を越え、放出効率２％を越える素子が得られた。 （実施例２）次に、上記第１の実施例と同様に作製した
基板すなわち微粒子を除去し複数の凹部島領域が設けら
れた基板上に、炭素ターゲットを用いたスパッタ法によ
り炭素領域を膜厚０〜５０ｎｍの種々の薄膜として積層
した素子を作製した。また、比較例として、炭素領域の
薄膜を設けないこと以外、上記実施例と同様の手順で電
子放出素子の素子基板を複数作製した。ここでは第１の
実施例と異なり、炭素析出中に電圧印加を行わない。
で覆われた凹部島状領域を有する実施例の電子放出素子
は、放出電流Ｉｅについて、比較例に比して２桁も高い
特性が得られ、放出電流が著しく増加していることが分
かる。この第１の実施例では、放出電流２×１０-2Ａ／
cm2を越え、放出効率２％を越える素子が得られた。 （実施例２）次に、上記第１の実施例と同様に作製した
基板すなわち微粒子を除去し複数の凹部島領域が設けら
れた基板上に、炭素ターゲットを用いたスパッタ法によ
り炭素領域を膜厚０〜５０ｎｍの種々の薄膜として積層
した素子を作製した。また、比較例として、炭素領域の
薄膜を設けないこと以外、上記実施例と同様の手順で電
子放出素子の素子基板を複数作製した。ここでは第１の
実施例と異なり、炭素析出中に電圧印加を行わない。
【００７０】上記第１の実施例と同様、透明ガラス基板
１の内面にＩＴＯコレクタ電極及び蛍光体層を形成した
透明基板を作成し、電子放出素子の発光素子を組立て、
作製した。作製した電子放出素子の発光素子及び比較例
について、金属薄膜電極及びオーミック電極の間に素子
電圧Ｖｐｓとして３５Ｖ印加して、種々炭素系膜厚を有
する素子のダイオード電流Ｉｄ（Diode Current）及び
放出電流Ｉｅ（Emission Current）並びに効率（Ｉｅ／
Ｉｄ）を測定した。図２７に、作製した素子の炭素系膜
厚と素子の各電流量及び効率との関係を示す。
１の内面にＩＴＯコレクタ電極及び蛍光体層を形成した
透明基板を作成し、電子放出素子の発光素子を組立て、
作製した。作製した電子放出素子の発光素子及び比較例
について、金属薄膜電極及びオーミック電極の間に素子
電圧Ｖｐｓとして３５Ｖ印加して、種々炭素系膜厚を有
する素子のダイオード電流Ｉｄ（Diode Current）及び
放出電流Ｉｅ（Emission Current）並びに効率（Ｉｅ／
Ｉｄ）を測定した。図２７に、作製した素子の炭素系膜
厚と素子の各電流量及び効率との関係を示す。
【００７１】スパッタによる炭素系膜で覆われた凹部島
状領域を有する第２の実施例の電子放出素子は、放出電
流Ｉｅについて、比較例に比して２桁も高い特性が得ら
れ、放出電流が著しく増加していることが分かる。この
第２の実施例では、放出電流４×１０-2Ａ／cm2を越
え、放出効率６％を越える素子が得られた。また、上記
いずれの実施例の条件で絶縁体層の全体厚５０ｎｍ以上
の５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の膜厚を有する素子を
作製し、それらの絶縁体層膜厚に対する電子放出効率Ｉ
ｅ／（Ｉｅ＋Ｉｄ）×１００（％）の変化において、２
００Ｖ以下の電圧を加えることにより、放出効率を測定
した。その結果、絶縁体層の全体厚５０ｎｍ以上の５０
ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の膜厚を有する素子で、０．
１％以上の放出効率が得られることも確認された。
状領域を有する第２の実施例の電子放出素子は、放出電
流Ｉｅについて、比較例に比して２桁も高い特性が得ら
れ、放出電流が著しく増加していることが分かる。この
第２の実施例では、放出電流４×１０-2Ａ／cm2を越
え、放出効率６％を越える素子が得られた。また、上記
いずれの実施例の条件で絶縁体層の全体厚５０ｎｍ以上
の５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の膜厚を有する素子を
作製し、それらの絶縁体層膜厚に対する電子放出効率Ｉ
ｅ／（Ｉｅ＋Ｉｄ）×１００（％）の変化において、２
００Ｖ以下の電圧を加えることにより、放出効率を測定
した。その結果、絶縁体層の全体厚５０ｎｍ以上の５０
ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の膜厚を有する素子で、０．
１％以上の放出効率が得られることも確認された。
【００７２】また、Ｂを添加しないＳｉ電子供給層単独
の電子放出素子も同様に上記実施例と同様の効果を奏す
ることも確認された。 （他の電子放出素子の構造）さらに、上記実施の形態に
おいては、絶縁体層及び金属薄膜電極には、それらの膜
厚が島領域１４の中央に向け共に漸次減少する凹部又は
溝状の領域が形成されている電子放出素子を説明してい
るが、かかる島領域における絶縁体層及び金属薄膜電極
の膜厚がその中央から離れて共に漸次減少するものや、
非対称に漸次減少するものや、平坦部として漸次減少す
る島領域を有する素子であってもよい。
の電子放出素子も同様に上記実施例と同様の効果を奏す
ることも確認された。 （他の電子放出素子の構造）さらに、上記実施の形態に
おいては、絶縁体層及び金属薄膜電極には、それらの膜
厚が島領域１４の中央に向け共に漸次減少する凹部又は
溝状の領域が形成されている電子放出素子を説明してい
るが、かかる島領域における絶縁体層及び金属薄膜電極
の膜厚がその中央から離れて共に漸次減少するものや、
非対称に漸次減少するものや、平坦部として漸次減少す
る島領域を有する素子であってもよい。
【００７３】例えば、更なる実施の形態として、図２８
に示すように、絶縁体層１３及び金属薄膜電極１５の膜
厚が遮蔽壁２０ａに向け共に漸次減少する島領域１４
を、溝凹部の側壁の片側に形成することもできる。図２
８に示す溝凹部である島領域１４は、次のように形成で
きる。まず、オーミック電極１１及び電子供給層１２が
順に形成された基板１０上に、図１９に示すライン状テ
ーパーブロック２１ａと同様の方法によって、レジスト
などからなる遮蔽壁２０ａを形成する。次に、スパッタ
リング法などにより絶縁体層１３を形成する。絶縁体層
のスパッタリングの際に、スパッタされた絶縁体材料の
流れの方向に対して基板１０の電子供給層１２の面を傾
斜して配置することにより、遮蔽壁２０ａの一方側に絶
縁体材料の堆積量が少ない部分、絶縁体層膜厚が遮蔽壁
２０ａに向け漸次減少する部分を絶縁体層１３に形成す
る。次に、スパッタされた金属薄膜電極材料の流れの方
向に対して基板１０の絶縁体層１３面を傾斜して配置す
ることにより、遮蔽壁２０ａの一方側に金属薄膜電極材
料の堆積量が少ない部分、金属薄膜電極膜厚がに向け漸
次減少する部分を金属薄膜電極１５に形成する。
に示すように、絶縁体層１３及び金属薄膜電極１５の膜
厚が遮蔽壁２０ａに向け共に漸次減少する島領域１４
を、溝凹部の側壁の片側に形成することもできる。図２
８に示す溝凹部である島領域１４は、次のように形成で
きる。まず、オーミック電極１１及び電子供給層１２が
順に形成された基板１０上に、図１９に示すライン状テ
ーパーブロック２１ａと同様の方法によって、レジスト
などからなる遮蔽壁２０ａを形成する。次に、スパッタ
リング法などにより絶縁体層１３を形成する。絶縁体層
のスパッタリングの際に、スパッタされた絶縁体材料の
流れの方向に対して基板１０の電子供給層１２の面を傾
斜して配置することにより、遮蔽壁２０ａの一方側に絶
縁体材料の堆積量が少ない部分、絶縁体層膜厚が遮蔽壁
２０ａに向け漸次減少する部分を絶縁体層１３に形成す
る。次に、スパッタされた金属薄膜電極材料の流れの方
向に対して基板１０の絶縁体層１３面を傾斜して配置す
ることにより、遮蔽壁２０ａの一方側に金属薄膜電極材
料の堆積量が少ない部分、金属薄膜電極膜厚がに向け漸
次減少する部分を金属薄膜電極１５に形成する。
【００７４】図２８に示すように、これらの絶縁体層及
び金属薄膜電極の傾斜スパッタリングにおいて、スパッ
タされた絶縁体層材料の流れの基板への入射角θに対し
て、スパッタされた金属薄膜電極材料の流れの基板への
入射角θ’を大きくするように、スパッタリング装置に
おいて基板１０の角度を設定すれば、島領域１４におい
ては、金属薄膜電極１５が絶縁体層１３上の縁部Ａで終
端する構造が形成できる。なお、島領域１４における絶
縁体層１３は電子供給層１２上の縁部Ｂで終端してい
る。
び金属薄膜電極の傾斜スパッタリングにおいて、スパッ
タされた絶縁体層材料の流れの基板への入射角θに対し
て、スパッタされた金属薄膜電極材料の流れの基板への
入射角θ’を大きくするように、スパッタリング装置に
おいて基板１０の角度を設定すれば、島領域１４におい
ては、金属薄膜電極１５が絶縁体層１３上の縁部Ａで終
端する構造が形成できる。なお、島領域１４における絶
縁体層１３は電子供給層１２上の縁部Ｂで終端してい
る。
【００７５】次に、露出している遮蔽壁２０ａ、絶縁体
層１３及び金属薄膜電極１５の上部に炭素又は炭素化合
物からなる炭素領域４０を上記同様に炭素又は炭素化合
物の材料のスパッタにより成膜して、図２９に示すよう
に、電子放出素子が構成される。なお、遮蔽壁２０ａ及
びその上の堆積物をエッチングなどにより除去し、電子
供給層１２が露出した構造の上に炭素領域４０を形成す
ることもできる。
層１３及び金属薄膜電極１５の上部に炭素又は炭素化合
物からなる炭素領域４０を上記同様に炭素又は炭素化合
物の材料のスパッタにより成膜して、図２９に示すよう
に、電子放出素子が構成される。なお、遮蔽壁２０ａ及
びその上の堆積物をエッチングなどにより除去し、電子
供給層１２が露出した構造の上に炭素領域４０を形成す
ることもできる。
【００７６】またさらに、上記実施の形態においては島
領域が凹部として形成されているが、島領域は平坦又は
凸部として絶縁体層及び金属薄膜電極の膜厚が漸次減少
する構造とすることができる。例えば、更なる実施の形
態として、図３０に示すように、絶縁体層１３及び金属
薄膜電極１５の膜厚が電子供給層１２の山部１２ａの頂
上に向け共に漸次減少する平坦又は凸部の島領域１４を
形成することもできる。この平坦又は凸部の島領域１４
はドット又はラインのマスクを用いフォトリソグラフィ
及びエッチングなどの技術によって形成される。電子供
給層１２の山部１２ａは図３０に示すように、山脈とし
て連なっていても良いが、図３１に示すように、独立し
た凸部として点在させて形成してもよい。この場合にお
いても、島領域１４における金属薄膜電極１５が絶縁体
層１３上の縁部Ａで、絶縁体層１３が電子供給層１２上
の縁部Ｂで終端している。また、電子供給層１２の山部
１２ａの頂上を絶縁体層１３にて覆い、電子供給層１２
を被覆した構造とすることもできる。
領域が凹部として形成されているが、島領域は平坦又は
凸部として絶縁体層及び金属薄膜電極の膜厚が漸次減少
する構造とすることができる。例えば、更なる実施の形
態として、図３０に示すように、絶縁体層１３及び金属
薄膜電極１５の膜厚が電子供給層１２の山部１２ａの頂
上に向け共に漸次減少する平坦又は凸部の島領域１４を
形成することもできる。この平坦又は凸部の島領域１４
はドット又はラインのマスクを用いフォトリソグラフィ
及びエッチングなどの技術によって形成される。電子供
給層１２の山部１２ａは図３０に示すように、山脈とし
て連なっていても良いが、図３１に示すように、独立し
た凸部として点在させて形成してもよい。この場合にお
いても、島領域１４における金属薄膜電極１５が絶縁体
層１３上の縁部Ａで、絶縁体層１３が電子供給層１２上
の縁部Ｂで終端している。また、電子供給層１２の山部
１２ａの頂上を絶縁体層１３にて覆い、電子供給層１２
を被覆した構造とすることもできる。
【００７７】次に、図３２に示すように、露出している
絶縁体層１３、電子供給層１２及び金属薄膜電極１５の
上部に炭素又は炭素化合物からなる炭素領域４０を上記
実施の形態と同様に成膜して、電子放出素子が構成され
る。 （電子放出素子を適用した表示装置）図３３は、実施の
形態の電子放出素子を適用したフラットパネルディスプ
レイ装置を示す。図３４はその一部の断面を示す。
絶縁体層１３、電子供給層１２及び金属薄膜電極１５の
上部に炭素又は炭素化合物からなる炭素領域４０を上記
実施の形態と同様に成膜して、電子放出素子が構成され
る。 （電子放出素子を適用した表示装置）図３３は、実施の
形態の電子放出素子を適用したフラットパネルディスプ
レイ装置を示す。図３４はその一部の断面を示す。
【００７８】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。共通のオーミック電極１１に沿って電子放出
素子Ｓの複数が配置されている。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上に成膜された炭素領域４０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及びバス電極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
マトリクス方式またはアクティブマトリクス方式が適用
できる。
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。共通のオーミック電極１１に沿って電子放出
素子Ｓの複数が配置されている。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上に成膜された炭素領域４０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及びバス電極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
マトリクス方式またはアクティブマトリクス方式が適用
できる。
【００７９】電子放出素子Ｓは、図３４に示すように、
オーミック電極１１上に順に形成された電子供給層１
２、絶縁体層１３、金属薄膜電極１５及び島領域を覆う
炭素領域４０からなる。図１に示すように炭素領域４０
を内部の真空空間に向けることもできる。また、図１０
〜図１８，図２１，図２４，図２９，または図３２に示
すような、各々炭素領域４０が設けられたそれらの界面
が延在する方向においてそれらの膜厚が共に漸次減少す
る複数の島領域を均一に有している。図３３及び図３４
では凹部である複数の島領域を図示しないが、この絶縁
体層１３及び金属薄膜電極１５には複数の島領域が均一
に形成されている。
オーミック電極１１上に順に形成された電子供給層１
２、絶縁体層１３、金属薄膜電極１５及び島領域を覆う
炭素領域４０からなる。図１に示すように炭素領域４０
を内部の真空空間に向けることもできる。また、図１０
〜図１８，図２１，図２４，図２９，または図３２に示
すような、各々炭素領域４０が設けられたそれらの界面
が延在する方向においてそれらの膜厚が共に漸次減少す
る複数の島領域を均一に有している。図３３及び図３４
では凹部である複数の島領域を図示しないが、この絶縁
体層１３及び金属薄膜電極１５には複数の島領域が均一
に形成されている。
【００８０】特に、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はバス電極１６を支
え、断線を防止する。すなわち、図３４に示すように、
電子放出素子Ｓ以外の周縁部にあらかじめ絶縁性或いは
電気抵抗の大きい物質の支持部１７を形成しておく。こ
の支持部１７は、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。
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はバス電極１６を支
え、断線を防止する。すなわち、図３４に示すように、
電子放出素子Ｓ以外の周縁部にあらかじめ絶縁性或いは
電気抵抗の大きい物質の支持部１７を形成しておく。こ
の支持部１７は、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。
【００８１】さらに、本実施の形態では、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３３では、隔
壁ＲＲは電子放出素子Ｓの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
個の列毎の間に間隔をあけて形成してもよい。また、図
３３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。
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３３では、隔
壁ＲＲは電子放出素子Ｓの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
個の列毎の間に間隔をあけて形成してもよい。また、図
３３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。
【００８２】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を有するよう
に、形成されることが好ましい。更に、図３３では、背
面基板１０の金属薄膜電極１５上に設けられたバス電極
１６の形状が単純な直線状で形成されているが、バス電
極１６を直線状でなく、電子放出素子の金属薄膜電極１
５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、バス電極の抵抗値を低減できる。
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を有するよう
に、形成されることが好ましい。更に、図３３では、背
面基板１０の金属薄膜電極１５上に設けられたバス電極
１６の形状が単純な直線状で形成されているが、バス電
極１６を直線状でなく、電子放出素子の金属薄膜電極１
５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、バス電極の抵抗値を低減できる。
【００８３】オーミック電極１１は、その材料として
は、Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｗ等の一般にＩＣの配線に用い
られる材料やクロム、ニッケル、クロムの３層構造、Ａ
ｌとＮｄの合金、ＡｌとＭｏの合金、ＴｉとＮの合金も
用いられ得、その厚さは各素子にほぼ同電流を供給する
均一な厚さである。なお、図３３では図示しないが背面
基板１０及びオーミック電極１１間には、ＳｉＯx，Ｓ
ｉＮx，Ａｌ2Ｏ3，ＡｌＮなどの絶縁体からなインシュ
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。
は、Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｗ等の一般にＩＣの配線に用い
られる材料やクロム、ニッケル、クロムの３層構造、Ａ
ｌとＮｄの合金、ＡｌとＭｏの合金、ＴｉとＮの合金も
用いられ得、その厚さは各素子にほぼ同電流を供給する
均一な厚さである。なお、図３３では図示しないが背面
基板１０及びオーミック電極１１間には、ＳｉＯx，Ｓ
ｉＮx，Ａｌ2Ｏ3，ＡｌＮなどの絶縁体からなインシュ
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。
【００８４】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、あることが望まし
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。
理から仕事関数φが小さい材料で、あることが望まし
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。
【００８５】バス電極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、バス電極を使用しないで、
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、バス電極を使用しないで、
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。
【００８６】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１
ｍｍ）に保つ為のフロントリブ（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）Ｆ
Ｒとが前面基板１に設けられているので、前面基板の蛍
光体を光の３原色に相当するＲ，Ｇ，Ｂに塗り分けが確
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１
ｍｍ）に保つ為のフロントリブ（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）Ｆ
Ｒとが前面基板１に設けられているので、前面基板の蛍
光体を光の３原色に相当するＲ，Ｇ，Ｂに塗り分けが確
実になる。
【００８７】このように、実施の形態の電子放出素子を
用いたフラットパネルディスプレイ装置は電子放出素子
に対応して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。
用いたフラットパネルディスプレイ装置は電子放出素子
に対応して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。
【００８８】さらなる他の実施の形態によれば、図３５
に示すように、電子放出発光素子３０が得られる。電子
放出発光素子３０における電子放出素子Ｓは、上記実施
の形態と同様に、オーミック電極１１が形成された背面
基板のガラス素子基板１０上に電子供給層１２を形成
し、その上に複数の球状の微粒子を散布又はライン状も
しくは円柱状の逆テーパブロックの複数を形成して、そ
れらの上に絶縁体層１３及び金属薄膜電極１５を積層し
て、微粒子などを除去して、凹部の島領域１４及び金属
薄膜電極１５上に炭素又は炭素化合物からなる炭素領域
４０が成膜されて構成される。
に示すように、電子放出発光素子３０が得られる。電子
放出発光素子３０における電子放出素子Ｓは、上記実施
の形態と同様に、オーミック電極１１が形成された背面
基板のガラス素子基板１０上に電子供給層１２を形成
し、その上に複数の球状の微粒子を散布又はライン状も
しくは円柱状の逆テーパブロックの複数を形成して、そ
れらの上に絶縁体層１３及び金属薄膜電極１５を積層し
て、微粒子などを除去して、凹部の島領域１４及び金属
薄膜電極１５上に炭素又は炭素化合物からなる炭素領域
４０が成膜されて構成される。
【００８９】この実施の形態の電子放出素子の炭素領域
４０上に蛍光体層３が直接形成されて、電子放出発光素
子が形成される。蛍光体層３は電子放出素子Ｓの島領域
１４から生じた電子を直接受け、蛍光体に対応する可視
光を発光する。また、図３６に示すように、微粒子２０
（又は逆テーパブロック）を残しそれらの上に炭素領域
４０を施した電子放出発光素子３０でもよい。
４０上に蛍光体層３が直接形成されて、電子放出発光素
子が形成される。蛍光体層３は電子放出素子Ｓの島領域
１４から生じた電子を直接受け、蛍光体に対応する可視
光を発光する。また、図３６に示すように、微粒子２０
（又は逆テーパブロック）を残しそれらの上に炭素領域
４０を施した電子放出発光素子３０でもよい。
【００９０】蛍光体層３は、所望色発光の蛍光体を溶液
形態としてスピンコート法などで形成塗布されるが、そ
の形成方法は限定されない。さらに、主に素子の保護の
ために、その内面に透光性のコレクタ電極を設けたガラ
スなどの透光性の前面基板を蛍光体層上に設けることが
できる。電子放出発光素子から漏れた電子を回収でき
る。この電子放出発光素子の対向する前面及び背面基板
は透明接着剤で接着され、それらの周囲はスペーサなど
で保持される。
形態としてスピンコート法などで形成塗布されるが、そ
の形成方法は限定されない。さらに、主に素子の保護の
ために、その内面に透光性のコレクタ電極を設けたガラ
スなどの透光性の前面基板を蛍光体層上に設けることが
できる。電子放出発光素子から漏れた電子を回収でき
る。この電子放出発光素子の対向する前面及び背面基板
は透明接着剤で接着され、それらの周囲はスペーサなど
で保持される。
【００９１】このさらなる実施の形態の構成により、電
子放出素子の金属薄膜電極又は炭素領域上に直接設けら
れた蛍光体層を有するので、加速電力が不要となり装置
の駆動系が簡素化され、真空空間も不要となり軽量な超
薄型フラットパネルディスプレイ装置が得られる。さら
に、過剰なスペーサが不要となり視認性が向上できる。
子放出素子の金属薄膜電極又は炭素領域上に直接設けら
れた蛍光体層を有するので、加速電力が不要となり装置
の駆動系が簡素化され、真空空間も不要となり軽量な超
薄型フラットパネルディスプレイ装置が得られる。さら
に、過剰なスペーサが不要となり視認性が向上できる。
【図１】 本発明による電子放出素子の概略断面図であ
る。
る。
【図２】 本発明による電子放出素子の製造方法におけ
る素子基板の部分拡大断面図である。
る素子基板の部分拡大断面図である。
【図３】 本発明による電子放出素子の製造方法におけ
る素子基板の部分拡大断面図である。
る素子基板の部分拡大断面図である。
【図４】 本発明による電子放出素子の製造方法におけ
る素子基板の部分拡大断面図である。
る素子基板の部分拡大断面図である。
【図５】 本発明による電子放出素子の製造方法におけ
る素子基板の部分拡大断面図である。
る素子基板の部分拡大断面図である。
【図６】 本発明による電子放出素子の製造方法におけ
る素子基板の部分拡大断面図である。
る素子基板の部分拡大断面図である。
【図７】 本発明による電子放出素子の製造方法におけ
る素子基板の部分拡大断面図である。
る素子基板の部分拡大断面図である。
【図８】 本発明による電子放出素子の製造方法におけ
る素子基板の部分拡大断面図である。
る素子基板の部分拡大断面図である。
【図９】 本発明による他の電子放出素子の製造方法に
おける素子基板の部分拡大断面図である。
おける素子基板の部分拡大断面図である。
【図１０】 本発明による他の電子放出素子の部分拡大
断面図である。
断面図である。
【図１１】 本発明による他の電子放出素子の部分拡大
断面図である。
断面図である。
【図１２】 本発明による他の電子放出素子の部分拡大
断面図である。
断面図である。
【図１３】 本発明による他の電子放出素子の部分拡大
断面図である。
断面図である。
【図１４】 本発明による他の電子放出素子の部分拡大
斜視図である。
斜視図である。
【図１５】 本発明による他の電子放出素子の部分拡大
斜視図である。
斜視図である。
【図１６】 本発明による他の電子放出素子の部分拡大
断面図である。
断面図である。
【図１７】 本発明による他の電子放出素子の部分拡大
斜視図である。
斜視図である。
【図１８】 本発明による他の電子放出素子の部分拡大
斜視図である。
斜視図である。
【図１９】 本発明による他の電子放出素子の製造方法
における素子基板の部分拡大斜視図である。
における素子基板の部分拡大斜視図である。
【図２０】 本発明による他の電子放出素子の製造方法
における素子基板の部分拡大斜視図である。
における素子基板の部分拡大斜視図である。
【図２１】 本発明による他の電子放出素子の部分拡大
斜視図である。
斜視図である。
【図２２】 本発明による他の電子放出素子の製造方法
における素子基板の部分拡大斜視図である。
における素子基板の部分拡大斜視図である。
【図２３】 本発明による他の電子放出素子の製造方法
における素子基板の部分拡大斜視図である。
における素子基板の部分拡大斜視図である。
【図２４】 本発明による他の電子放出素子の部分拡大
斜視図である。
斜視図である。
【図２５】 炭素系膜成膜処理の繰り返し回数に対す
る、実施例の電子放出素子のダイオード電流Ｉｄ及び放
出電流Ｉｅ並びに効率の変化を示すグラフである。
る、実施例の電子放出素子のダイオード電流Ｉｄ及び放
出電流Ｉｅ並びに効率の変化を示すグラフである。
【図２６】 通電処理の繰り返し回数に対する、比較例
の電子放出素子のダイオード電流Ｉｄ及び放出電流Ｉｅ
並びに効率の変化を示すグラフである。
の電子放出素子のダイオード電流Ｉｄ及び放出電流Ｉｅ
並びに効率の変化を示すグラフである。
【図２７】 炭素系膜厚に対する実施例の電子放出素子
のダイオード電流Ｉｄ及び放出電流Ｉｅ並びに効率の変
化を示すグラフである。
のダイオード電流Ｉｄ及び放出電流Ｉｅ並びに効率の変
化を示すグラフである。
【図２８】 本発明による更なる他の電子放出素子の製
造方法における素子基板の部分拡大斜視図である。
造方法における素子基板の部分拡大斜視図である。
【図２９】 本発明による更なる他の電子放出素子の部
分拡大斜視図である。
分拡大斜視図である。
【図３０】 本発明による更なる他の電子放出素子の製
造方法における素子基板の部分拡大斜視図である。
造方法における素子基板の部分拡大斜視図である。
【図３１】 本発明による更なる他の電子放出素子の製
造方法における素子基板の部分拡大斜視図である。
造方法における素子基板の部分拡大斜視図である。
【図３２】 本発明による更なる他の電子放出素子の部
分拡大斜視図である。
分拡大斜視図である。
【図３３】 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３４】 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３３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３３における線ＡＡに沿った概略部分
拡大断面図。
【図３５】 本発明による実施例の電子放出発光素子の
概略断面図である。
概略断面図である。
【図３６】 本発明による他の実施例の電子放出発光素
子の概略断面図である。
子の概略断面図である。
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 １４ 島領域 １５ 金属薄膜電極 １６ バスライン １７ 絶縁性支持部 ２０ 微粒子 ２１ａ，２１ｂ 逆テーパブロック ４０ 炭素領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秦 拓也 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 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 酒村 一到 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 DD17 DD19 5C036 EE01 EE14 EF01 EF06 EF09 EG12 EH01 EH06 EH08 EH11
Claims (46)
- 【請求項１】 金属若しくは金属化合物又は半導体から
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、 前記絶縁体層はその膜厚が漸次減少する電子放出部とな
る少なくとも１つの島領域を有していること、及び前記
島領域の上部若しくは下部又は内部に炭素又は炭素化合
物からなる炭素領域が設けられていることを特徴とする
電子放出素子。 - 【請求項２】 前記絶縁体層、前記金属薄膜電極及び前
記炭素領域は、物理堆積法又は化学堆積法で積層される
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】 前記炭素領域は、前記島領域の上部若し
くは前記金属薄膜電極上に積層された薄膜であることを
特徴とする請求項１記載の電子放出素子。 - 【請求項４】 前記炭素領域は、前記電子供給層及び前
記金属薄膜電極間に電圧が印加されつつ前記島領域上に
積層された薄膜であ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】 印加された前記電圧は、上昇及び下降す
る電圧印加期間により間欠的に供給されることを特徴と
する請求項４記載の電子放出素子。 - 【請求項６】 前記炭素領域は、前記金属薄膜電極内に
分散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】 前記炭素領域は、前記金属薄膜電極下に
積層された薄膜であ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８】 前記炭素領域は、前記絶縁体層下に積層
された薄膜であ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９】 前記金属薄膜電極は、前記絶縁体層とと
もにその膜厚が漸次減少し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１０】 前記炭素領域は、前記絶縁体層ととも
にその膜厚が漸次減少し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１１】 前記絶縁体層は誘電体からなり、前記
島領域以外では５０ｎｍ以上の膜厚を有することを特徴
とする請求項１〜１０のいずれか１記載の電子放出素
子。 - 【請求項１２】 前記島領域における前記金属薄膜電極
が前記絶縁体層上で終端していることを特徴とする請求
項１〜１１のいずれか１記載の電子放出素子。 - 【請求項１３】 前記島領域における前記絶縁体層が前
記電子供給層上で終端していることを特徴とする請求項
１〜１２のいずれか１記載の電子放出素子。 - 【請求項１４】 前記島領域は前記金属薄膜電極及び前
記絶縁体層の平坦表面における凹部であることを特徴と
する請求項１〜１３のいずれか１記載の電子放出素子。 - 【請求項１５】 前記島領域において微粒子を備えてい
ることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１記載の
電子放出素子。 - 【請求項１６】 前記島領域において、前記基板の法線
方向に突出しかつその上部に前記基板に平行な方向に突
出するオーバーハング部を有する逆テーパブロックを備
えていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１
記載の電子放出素子。 - 【請求項１７】 金属若しくは金属化合物又は半導体か
らなる電子供給層を基板上に形成する電子供給層形成工
程と、 各々が前記電子供給層上に接触する部分周りに影を形成
する遮蔽体を前記電子供給層上に形成する遮蔽体形成工
程と、 前記電子供給層及び前記遮蔽体上に絶縁体を堆積させ、
絶縁体の薄膜からなる絶縁体層を、前記遮蔽体下の接触
する部分周囲の前記絶縁体層の膜厚が漸次減少する島領
域となるように、形成する絶縁体形成工程と、 前記絶縁体層上に金属薄膜電極を形成して、前記島領域
を電子放出部として形成する金属薄膜電極形成工程と、
を含む電子放出素子の製造方法であって、 前記島領域の近傍に炭素又は炭素化合物からなる炭素領
域を設ける工程を含むことを特徴とする電子放出素子の
製造方法。 - 【請求項１８】 前記金属薄膜電極形成工程の直後に前
記遮蔽体を除去する遮蔽体除去工程を含み、前記炭素領
域を設ける工程は前記遮蔽体除去工程の直後に実行さ
れ、前記炭素領域が前記金属薄膜電極上に積層された薄
膜として形成されることを特徴とする請求項１７記載の
製造方法。 - 【請求項１９】 前記炭素領域を設ける工程において、
前記電子供給層と前記金属薄膜電極との間に電圧を印加
しつつ炭素領域の薄膜を積層することを特徴とする請求
項１８記載の製造方法。 - 【請求項２０】 印加された前記電圧は、上昇及び下降
する電圧印加期間により間欠的に供給されることを特徴
とする請求項１９記載の製造方法。 - 【請求項２１】 前記絶縁体形成工程の直後に前記遮蔽
体を除去する遮蔽体除去工程を含み、前記炭素領域を設
ける工程は前記金属薄膜電極形成工程の中に実行され、
前記炭素領域が前記金属薄膜電極内に分散されることを
特徴とする請求項１７記載の製造方法。 - 【請求項２２】 前記炭素領域を設ける工程は前記金属
薄膜電極形成工程の直後に実行され、前記炭素領域が前
記金属薄膜電極上に積層された薄膜として形成されるこ
とを特徴とする請求項１７記載の製造方法。 - 【請求項２３】 前記炭素領域を設ける工程は前記金属
薄膜電極形成工程の直前に実行され、前記炭素領域が前
記金属薄膜電極下に積層された薄膜として形成されるこ
とを特徴とする請求項１７記載の製造方法。 - 【請求項２４】 前記炭素領域を設ける工程は前記絶縁
体形成工程の直前に実行され、前記炭素領域が前記絶縁
体層下に積層された薄膜として形成されることを特徴と
する請求項１７記載の製造方法。 - 【請求項２５】 前記金属薄膜電極形成工程の直後に前
記遮蔽体を除去する遮蔽体除去工程を含み、前記炭素領
域を設ける工程は前記遮蔽体除去工程の直後に実行さ
れ、前記炭素領域が前記金属薄膜電極上に積層された薄
膜として形成されることを特徴とする請求項２２〜２４
のいずれか１記載の製造方法。 - 【請求項２６】 前記炭素領域を設ける工程の直後、前
記金属薄膜電極形成工程の直後又は前記遮蔽体除去工程
の直後に、前記電子供給層と前記金属薄膜電極との間に
電圧を印加する導電経路成長工程を含むことを特徴とす
る請求項１７〜２５のいずれか１記載の製造方法。 - 【請求項２７】 前記遮蔽体は微粒子であり、前記遮蔽
体形成工程において前記微粒子を前記電子供給層上に散
布する工程を含むことを特徴とする請求項１７〜２６の
いずれか１記載の製造方法。 - 【請求項２８】 前記遮蔽体は、各々が前記基板の法線
方向に突出しかつその上部に前記基板に平行な方向に突
出するオーバーハング部を有する電気絶縁性の逆テーパ
ブロックであり、前記遮蔽体形成工程において、前記基
板上に逆テーパブロック材料層を成膜し、その上にフォ
トリソグラフィ法によって少なくとも前記電子供給層の
一部分を露出せしめるレジストマスクを形成し、ドライ
エッチング法又はウエットエッチング法によって前記オ
ーバーハング部を有する逆テーパブロックを食刻する工
程を含むことを特徴とする請求項１７〜２７のいずれか
１記載の製造方法。 - 【請求項２９】 前記絶縁体層、前記金属薄膜電極及び
前記炭素領域は、物理堆積法又は化学堆積法で積層され
ることを特徴とする請求項１７〜２８のいずれか１記載
の製造方法。 - 【請求項３０】 真空空間を挾み対向する一対の第１及
び第２基板と、 前記第１基板に設けられた複数の電子放出素子と、 前記第２基板内に設けられたコレクタ電極と、 前記コレクタ電極上に形成された蛍光体層と、からなる
電子放出表示装置であって、 前記電子放出素子の各々は、金属若しくは金属化合物又
は半導体からなりかつオーミック電極上に形成された電
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るこ
と、 前記絶縁体層はその膜厚が漸次減少する電子放出部とな
る少なくとも１つの島領域を有していること、及び前記
島領域の上部若しくは下部又は内部に炭素又は炭素化合
物からなる炭素領域が設けられていることを特徴とする
表示装置。 - 【請求項３１】 前記絶縁体層、前記金属薄膜電極及び
前記炭素領域は、物理堆積法又は化学堆積法で積層され
ることを特徴とする請求項３０記載の表示装置。 - 【請求項３２】 前記炭素領域は、前記島領域の上部若
しくは前記金属薄膜電極上に積層された薄膜であること
を特徴とする請求項３０記載の表示装置。 - 【請求項３３】 前記炭素領域は、前記電子供給層及び
前記金属薄膜電極間に電圧が印加されつつ前記島領域上
に積層された薄膜であることを特徴とする請求項３０記
載の表示装置。 - 【請求項３４】 印加された前記電圧は、上昇及び下降
する電圧印加期間により間欠的に供給されることを特徴
とする請求項３３記載の表示装置。 - 【請求項３５】 前記炭素領域は、前記金属薄膜電極内
に分散されていることを特徴とする請求項３０記載の表
示装置。 - 【請求項３６】 前記炭素領域は、前記金属薄膜電極下
に積層された薄膜であることを特徴とする請求項３０記
載の表示装置。 - 【請求項３７】 前記炭素領域は、前記絶縁体層下に積
層された薄膜であることを特徴とする請求項３０記載の
表示装置。 - 【請求項３８】 前記金属薄膜電極は、前記絶縁体層と
ともにその膜厚が漸次減少していることを特徴とする請
求項３０記載の表示装置。 - 【請求項３９】 前記炭素領域は、前記絶縁体層ととも
にその膜厚が漸次減少していることを特徴とする請求項
３０記載の表示装置。 - 【請求項４０】 前記絶縁体層は誘電体からなり、前記
島領域以外では５０ｎｍ以上の膜厚を有することを特徴
とする請求項３０〜３９のいずれか１記載の表示装置。 - 【請求項４１】 前記島領域における前記金属薄膜電極
が前記絶縁体層上で終端していることを特徴とする請求
項３０〜４０のいずれか１記載の表示装置。 - 【請求項４２】 前記島領域における前記絶縁体層が前
記電子供給層上で終端していることを特徴とする請求項
３０〜４１のいずれか１記載の表示装置。 - 【請求項４３】 前記島領域は前記金属薄膜電極及び前
記絶縁体層の平坦表面における凹部であることを特徴と
する請求項３０〜４２のいずれか１記載の表示装置。 - 【請求項４４】 前記島領域において微粒子を備えてい
ることを特徴とする請求項３０〜４３のいずれか１記載
の表示装置。 - 【請求項４５】 前記島領域において、前記基板の法線
方向に突出しかつその上部に前記基板に平行な方向に突
出するオーバーハング部を有する逆テーパブロックを備
えていることを特徴とする請求項３０〜４３のいずれか
１記載の表示装置。 - 【請求項４６】 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３０
〜４５のいずれか１記載の表示装置。
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| DE60115110T DE60115110T2 (de) | 2000-01-13 | 2001-01-03 | Elektronen emittierende Vorrichtung, Verfahren zu deren Herstellung und diese Vorrichtung verwendendes Anzeigegerät |
| US09/753,722 US7095040B2 (en) | 2000-01-13 | 2001-01-04 | Electron-emitting device and method of manufacturing the same and display apparatus using the same |
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