JP2001196017A - 電子放出素子を用いた撮像素子 - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
- H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
- H01J31/10—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes
- H01J31/12—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes with luminescent screen
- H01J31/123—Flat display tubes
- H01J31/125—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection
- H01J31/127—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection using large area or array sources, i.e. essentially a source for each pixel group
-
- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低い電圧で安定して電子を放出する電子放出
素子を用いた撮像素子を提供する。 【解決手段】 真空空間を挾み対向する一対の第１及び
第２基板と、第１基板に設けられた複数の電子放出素子
と、第２基板に設けられた光導電層と、からなる撮像素
子であって、電子放出素子の各々は、オーミック電極上
に形成された電子供給層上に積層された絶縁体層、及び
絶縁体層上に積層された金属薄膜電極からなり、絶縁体
層及び金属薄膜電極は、それらの膜厚が電子供給層に向
かって漸次減少する島領域の電子放出部を有している。
素子を用いた撮像素子を提供する。 【解決手段】 真空空間を挾み対向する一対の第１及び
第２基板と、第１基板に設けられた複数の電子放出素子
と、第２基板に設けられた光導電層と、からなる撮像素
子であって、電子放出素子の各々は、オーミック電極上
に形成された電子供給層上に積層された絶縁体層、及び
絶縁体層上に積層された金属薄膜電極からなり、絶縁体
層及び金属薄膜電極は、それらの膜厚が電子供給層に向
かって漸次減少する島領域の電子放出部を有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子を用
いた撮像素子に関し、特に電子放出素子の複数を例えば
２次元マトリクス状などの配列にした撮像素子に関す
る。
いた撮像素子に関し、特に電子放出素子の複数を例えば
２次元マトリクス状などの配列にした撮像素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】陰極の加熱を必要としないで、電界によ
り電子を引き出す電子放出素子が、ＦＥＤ（field emis
sion display）の電子放出源として用いられている。例
えば、錐体状の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（cathode ra
y 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。
り電子を引き出す電子放出素子が、ＦＥＤ（field emis
sion display）の電子放出源として用いられている。例
えば、錐体状の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（cathode ra
y 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】冷陰極の電子放出素子を撮像素子に用いる
ことも提案されている。例えば、特開平４−３１２７５
２号に記載されているように、冷陰極の複数を並べて放
出効率を高めたビジコン電子管装置が知られている。し
かしながら、微細なspindt型電界放出源は、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。
ことも提案されている。例えば、特開平４−３１２７５
２号に記載されているように、冷陰極の複数を並べて放
出効率を高めたビジコン電子管装置が知られている。し
かしながら、微細なspindt型電界放出源は、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。
【０００４】さらに、特開平５−６７４９号に記載され
ているように、面電子源の冷陰極の複数をマトリクス配
列して、放出された電子を結像面上の光導電膜に入射す
る構成の撮像装置が知られている。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用いら
れている。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。
ているように、面電子源の冷陰極の複数をマトリクス配
列して、放出された電子を結像面上の光導電膜に入射す
る構成の撮像装置が知られている。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用いら
れている。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。
【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素子を用いた撮像素子を
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を用いた撮像素子を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の撮像素子は、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
基板に設けられた光導電層と、からなる撮像素子であっ
て、前記電子放出素子の各々は、オーミック電極上に積
層された電子供給層上に積層された絶縁体層、及び前記
絶縁体層上に積層された金属薄膜電極からなり、前記絶
縁体層及び前記金属薄膜電極は、それらの膜厚が前記電
子供給層に向かって漸次減少する島領域の電子放出部を
有していることを特徴とする。
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
基板に設けられた光導電層と、からなる撮像素子であっ
て、前記電子放出素子の各々は、オーミック電極上に積
層された電子供給層上に積層された絶縁体層、及び前記
絶縁体層上に積層された金属薄膜電極からなり、前記絶
縁体層及び前記金属薄膜電極は、それらの膜厚が前記電
子供給層に向かって漸次減少する島領域の電子放出部を
有していることを特徴とする。
【０００７】本発明の撮像素子においては、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。本発明の撮像素子に
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
撮像素子においては、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。
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。本発明の撮像素子に
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
撮像素子においては、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。
【０００８】本発明の撮像素子においては、前記島領域
は前記金属薄膜電極の平坦表面における凹部であること
を特徴とする。本発明の撮像素子においては、前記絶縁
体層及び前記金属薄膜電極は、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。本発明の撮像素子に
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。
は前記金属薄膜電極の平坦表面における凹部であること
を特徴とする。本発明の撮像素子においては、前記絶縁
体層及び前記金属薄膜電極は、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。本発明の撮像素子に
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。
【０００９】本発明の撮像素子においては、前記島領域
において逆テーパブロックを備えていることを特徴とす
る。
において逆テーパブロックを備えていることを特徴とす
る。
【００１０】
【作用】以上の構成により本発明によれば、絶縁体層及
び金属薄膜電極の島状の一部分がその界面が延在する電
子供給層の方向へそれらの膜厚が漸次減少するので、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
子を撮像素子に用いているので、撮像素子の小型化が可
能となる。また、放出電子の直進性が良いため、解像度
の高い出力信号（映像信号）が得られる。
び金属薄膜電極の島状の一部分がその界面が延在する電
子供給層の方向へそれらの膜厚が漸次減少するので、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
子を撮像素子に用いているので、撮像素子の小型化が可
能となる。また、放出電子の直進性が良いため、解像度
の高い出力信号（映像信号）が得られる。
【００１１】さらに、本発明の撮像素子では、電子放出
素子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。
素子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。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１に示すように、本実施の形
態の電子放出素子Ｓは、ガラスの素子基板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（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を積層して構成される。特に、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０．１〜２０ｍＴｏｒｒ、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。
を参照しつつ説明する。図１に示すように、本実施の形
態の電子放出素子Ｓは、ガラスの素子基板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（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を積層して構成される。特に、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０．１〜２０ｍＴｏｒｒ、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。
【００１３】さらに、絶縁体層１３及び金属薄膜電極１
５には、それらの膜厚が電子供給層１２に向け共に漸次
減少する島領域１４が形成されている。島領域１４の中
央に向け絶縁体層１３及び金属薄膜電極１５は共に漸次
減少している。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
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１
４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。
５には、それらの膜厚が電子供給層１２に向け共に漸次
減少する島領域１４が形成されている。島領域１４の中
央に向け絶縁体層１３及び金属薄膜電極１５は共に漸次
減少している。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
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１
４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。
【００１４】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１
１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の上に複数の球状の微粒子２０を散布す
る。
成される。まず、図２に示すように、オーミック電極１
１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の上に複数の球状の微粒子２０を散布す
る。
【００１５】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、後工程での金属薄膜
電極１５を成膜後、微粒子を完全に取り除く。
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、後工程での金属薄膜
電極１５を成膜後、微粒子を完全に取り除く。
【００１６】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の所定膜厚から電子供給
層１２に近づくにつれ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の所定膜厚から電子供給
層１２に近づくにつれ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。
【００１７】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（粒界）が存在し、その境界から微粒子と
電子供給層１２の接点にむかって、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（粒界）が存在し、その境界から微粒子と
電子供給層１２の接点にむかって、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。
【００１８】この金属薄膜電極形成工程の後に、超音波
洗浄などによって微粒子を除去することによって、図１
に示す陥没した円形凹部の島領域１４が形成される。こ
の微粒子除去工程の後に、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。ここで、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。
洗浄などによって微粒子を除去することによって、図１
に示す陥没した円形凹部の島領域１４が形成される。こ
の微粒子除去工程の後に、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。ここで、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。
【００１９】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、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、放出電流の安
定化にも寄与している。
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、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、放出電流の安
定化にも寄与している。
【００２０】さらに、上記実施の形態の場合、微粒子２
０は電子供給層１２に接しているが、図６に示すよう
に、微粒子散布工程の直前に予備絶縁体層１３ｂを予め
スパッタして形成し、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。離れている
場合その距離は数十〜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。
０は電子供給層１２に接しているが、図６に示すよう
に、微粒子散布工程の直前に予備絶縁体層１３ｂを予め
スパッタして形成し、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。離れている
場合その距離は数十〜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。
【００２１】さらにまた、島領域１４は微粒子によるク
レータ状の凹部に限定されず、図７及び図９に示すよう
に、島領域は溝状の凹部１４ａ及びコーン状の凹部１４
ｂとしてもよく、矩形などその形状及び形成方法は任意
である。この図７及び図９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は、図８
及び図１０に示すように、それぞれ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の手順で形成される。また、電子放
出素子は、図６に示すように、電子供給層１２又は予備
絶縁体層１３ｂ上に逆テーパブロック２１ａ及び２１ｂ
を有してもよい。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。
レータ状の凹部に限定されず、図７及び図９に示すよう
に、島領域は溝状の凹部１４ａ及びコーン状の凹部１４
ｂとしてもよく、矩形などその形状及び形成方法は任意
である。この図７及び図９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は、図８
及び図１０に示すように、それぞれ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の手順で形成される。また、電子放
出素子は、図６に示すように、電子供給層１２又は予備
絶縁体層１３ｂ上に逆テーパブロック２１ａ及び２１ｂ
を有してもよい。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。
【００２２】このように、電子放出素子としては、図
１、図７及び図９に示すように、微粒子２０、逆テーパ
ブロック２１ａ及び２１ｂを除去して、凹部である島領
域１４の複数が表面に均一に形成されたものであるが、
図６、図８及び図１０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１４の凹部中央
にこれらを残したものでもよい。
１、図７及び図９に示すように、微粒子２０、逆テーパ
ブロック２１ａ及び２１ｂを除去して、凹部である島領
域１４の複数が表面に均一に形成されたものであるが、
図６、図８及び図１０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１４の凹部中央
にこれらを残したものでもよい。
【００２３】この電子放出素子Ｓの素子基板１０を背面
の第１基板として、図１に示すように、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
前面基板すなわちフェイスプレートとして保持される。
第２基板１の内面にはＰｂＯ，いわゆるＩＴＯなどの透
明電導膜３が予め設けられ、次にＡｓ，Ｔｅ，Ｓｂ
2Ｓ3，Ｃｄ，アモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）などから
なる多層の光導電層２が成膜される。光導電層２は透明
電導膜３を介して出力回路へ接続されている。
の第１基板として、図１に示すように、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
前面基板すなわちフェイスプレートとして保持される。
第２基板１の内面にはＰｂＯ，いわゆるＩＴＯなどの透
明電導膜３が予め設けられ、次にＡｓ，Ｔｅ，Ｓｂ
2Ｓ3，Ｃｄ，アモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）などから
なる多層の光導電層２が成膜される。光導電層２は透明
電導膜３を介して出力回路へ接続されている。
【００２４】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９０Ｖ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内を電
圧Ｖｄによって加速されながら移動し、一部はホットエ
レクトロンとなる。島領域１４内の金属薄膜電極１５付
近に達した電子のうち、金属薄膜電極１５の仕事関数よ
りエネルギーの高い電子が、真空中に放出される。なお
ホットエレクトロンは光子よりエネルギーが高い電子で
ある。
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９０Ｖ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内を電
圧Ｖｄによって加速されながら移動し、一部はホットエ
レクトロンとなる。島領域１４内の金属薄膜電極１５付
近に達した電子のうち、金属薄膜電極１５の仕事関数よ
りエネルギーの高い電子が、真空中に放出される。なお
ホットエレクトロンは光子よりエネルギーが高い電子で
ある。
【００２５】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、対向した光導電層（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、光導電層２に到達する。到達した電子が
蓄積電荷（入射光の強度によって生成した電荷すなわち
正孔）と結合することによって、出力信号（映像信号）
が得られる。
ｅ（放出電流Ｉｅ）は、対向した光導電層（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、光導電層２に到達する。到達した電子が
蓄積電荷（入射光の強度によって生成した電荷すなわち
正孔）と結合することによって、出力信号（映像信号）
が得られる。
【００２６】基本的には図１に示す上記構成で撮像素子
として動作するが、図１７に示すように、上記構成の撮
像素子に加え、さらに真空空間４中にメッシュ電極３０
を配置し、中間電圧Ｖｍを印加することで電子ビームの
方向性を良くして解像度を改善することができる。この
場合、各電圧の値の一例はＶｄ＜Ｖｍ＜Ｖｃである。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１５が正
極になるようにオーミック電極１１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１３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。
として動作するが、図１７に示すように、上記構成の撮
像素子に加え、さらに真空空間４中にメッシュ電極３０
を配置し、中間電圧Ｖｍを印加することで電子ビームの
方向性を良くして解像度を改善することができる。この
場合、各電圧の値の一例はＶｄ＜Ｖｍ＜Ｖｃである。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１５が正
極になるようにオーミック電極１１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１３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。
【００２７】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の縁部を配置し電子放出部を形成した。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１４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の縁部を配置し電子放出部を形成した。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１４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。
【００２８】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（Ｇｅ）、Ｇｅ−Ｓｉ、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）又はＣｕ
ＩｎＴｅ2など、IV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。
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（Ｇｅ）、Ｇｅ−Ｓｉ、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）又はＣｕ
ＩｎＴｅ2など、IV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。
【００２９】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。
【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，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。
【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，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。
【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，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。
【００３３】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。
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。
【００３４】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 vapor 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ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ
法、ＭＯＣＶＤ（metal-organic chemical vapordeposi
tion）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。
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 vapor 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ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ
法、ＭＯＣＶＤ（metal-organic chemical vapordeposi
tion）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。
【００３５】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。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Ｔ
ｉＮ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。
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。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Ｔ
ｉＮ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。
【００３６】第１実施の形態として、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。本実施の形態では微粒子直
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。
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。本実施の形態では微粒子直
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。
【００３７】球状微粒子をエチルアルコールに分散さ
せ、凝集しない様に充分攪拌した。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１４０（個／ｍｍ2）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、凝集しない様に充分攪拌した。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１４０（個／ｍｍ2）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。
【００３８】また、第２実施の形態として、図６に示す
ように、予備絶縁体層を介して微粒子と電子供給層とを
離間させた微粒子散布基板を作製するために、微粒子散
布工程の直前にＳｉＯ2の予備絶縁体層を５０ｎｍの膜
厚で予めスパッタして形成した以外、上記第１実施の形
態と同様な構成の予備絶縁体層付きの微粒子散布基板を
複数作製した。
ように、予備絶縁体層を介して微粒子と電子供給層とを
離間させた微粒子散布基板を作製するために、微粒子散
布工程の直前にＳｉＯ2の予備絶縁体層を５０ｎｍの膜
厚で予めスパッタして形成した以外、上記第１実施の形
態と同様な構成の予備絶縁体層付きの微粒子散布基板を
複数作製した。
【００３９】さらにまた、第３実施の形態として、図８
に示すように、上記の電子供給層基板の電子供給層上に
逆テーパーブロックを形成したブロック基板を複数作製
した。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た。レジストの塗布には、広く
一般に用いられている手法であるスピンコート法を用い
た。レジストを塗布後、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、Ｓｉ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。本実施の形態では、レジストか
らなる幅５０００ｎｍ、高さ４０００ｎｍのライン構造
の逆テーパーブロック又は直径２．０μｍ、高さ４００
０ｎｍの円柱構造の逆テーパブロックをＳｉ電子供給層
上に作成した。今回用いたレジストの逆テーパーブロッ
ク（以下、単にレジストともいう）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。このよう
して、レジスト付きのブロック基板を複数作製した。
に示すように、上記の電子供給層基板の電子供給層上に
逆テーパーブロックを形成したブロック基板を複数作製
した。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た。レジストの塗布には、広く
一般に用いられている手法であるスピンコート法を用い
た。レジストを塗布後、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、Ｓｉ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。本実施の形態では、レジストか
らなる幅５０００ｎｍ、高さ４０００ｎｍのライン構造
の逆テーパーブロック又は直径２．０μｍ、高さ４００
０ｎｍの円柱構造の逆テーパブロックをＳｉ電子供給層
上に作成した。今回用いたレジストの逆テーパーブロッ
ク（以下、単にレジストともいう）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。このよう
して、レジスト付きのブロック基板を複数作製した。
【００４０】次に、第１〜第３それぞれの素子基板の電
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、球状微粒子及び逆テーパーブロックの突出形状
は表面に露出している。もちろん微粒子及び逆テーパー
ブロックの表面上にＳｉＯ2は成膜されていた。微粒子
及び逆テーパーブロックとＳｉ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、球状微粒子及び逆テーパーブロックの突出形状
は表面に露出している。もちろん微粒子及び逆テーパー
ブロックの表面上にＳｉＯ2は成膜されていた。微粒子
及び逆テーパーブロックとＳｉ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。
【００４１】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１０ｎｍ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（又はレジストと絶縁体）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（又はレジストと絶縁体）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る。
（又は、レジストパターンを反映したリングあるいはラ
イン状の痕跡が残る。）本実施の形態ではすべて、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１０ｎｍ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（又はレジストと絶縁体）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（又はレジストと絶縁体）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る。
（又は、レジストパターンを反映したリングあるいはラ
イン状の痕跡が残る。）本実施の形態ではすべて、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。
【００４２】さらに、第４実施の形態として、図１に示
すように、上記第１実施の形態の微粒子分散基板から付
着している分散微粒子を除去した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。第
４実施の形態は、上記第１実施の形態における微粒子付
き電子放出素子基板から、水、アセトン、エタノール、
メタノール及びイソプロピルアルコールなどを用いた超
音波洗浄によって、分散微粒子及びレジストパターンを
除去した以外、第１実施の形態と同一工程で作製された
ものである。
すように、上記第１実施の形態の微粒子分散基板から付
着している分散微粒子を除去した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。第
４実施の形態は、上記第１実施の形態における微粒子付
き電子放出素子基板から、水、アセトン、エタノール、
メタノール及びイソプロピルアルコールなどを用いた超
音波洗浄によって、分散微粒子及びレジストパターンを
除去した以外、第１実施の形態と同一工程で作製された
ものである。
【００４３】さらにまた、第５実施の形態として、図７
に示すように、上記第３実施の形態のブロック基板から
レジストを除去した凹部及び溝のみの電子放出素子Ｓの
素子基板を複数作製した。第５実施の形態は、上記第３
実施の形態におけるレジスト付き電子放出素子のブロッ
ク基板から、水、アセトン、エタノール、メタノール及
びイソプロピルアルコールなどを用いた超音波洗浄によ
って、レジストパターンを除去した以外、第３実施の形
態と同一工程で作製されたものである。
に示すように、上記第３実施の形態のブロック基板から
レジストを除去した凹部及び溝のみの電子放出素子Ｓの
素子基板を複数作製した。第５実施の形態は、上記第３
実施の形態におけるレジスト付き電子放出素子のブロッ
ク基板から、水、アセトン、エタノール、メタノール及
びイソプロピルアルコールなどを用いた超音波洗浄によ
って、レジストパターンを除去した以外、第３実施の形
態と同一工程で作製されたものである。
【００４４】また、比較例として、分散微粒子及びレジ
ストを設けないこと以外、電子供給層基板から上記実施
の形態と同様の手順で形成した凹部及び溝なしの電子放
出素子の素子基板を複数作製した。一方、透明ガラス基
板１の内面に光導電層を形成した透明基板を作成した。
これら上記の各種素子基板及び透明基板を、金属薄膜電
極及び光導電層が向かい合うように平行に０．２〜５ｍ
ｍ離間してスペーサにより保持し、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、作製した。
ストを設けないこと以外、電子供給層基板から上記実施
の形態と同様の手順で形成した凹部及び溝なしの電子放
出素子の素子基板を複数作製した。一方、透明ガラス基
板１の内面に光導電層を形成した透明基板を作成した。
これら上記の各種素子基板及び透明基板を、金属薄膜電
極及び光導電層が向かい合うように平行に０．２〜５ｍ
ｍ離間してスペーサにより保持し、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、作製した。
【００４５】作製した素子について、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０〜１２０
Ｖ印加して、各素子のダイオード電流Ｉｄ及び放出電流
Ｉｅを測定した。その結果を、下記の表１に示す。表
中、素子構造は、上記実施の形態に対応した、オーミッ
ク電極材料／電子供給層材料／島領域／絶縁体層材料／
金属薄膜電極材料の順に示す。
オーミック電極の間に素子電圧Ｖｐｓとして０〜１２０
Ｖ印加して、各素子のダイオード電流Ｉｄ及び放出電流
Ｉｅを測定した。その結果を、下記の表１に示す。表
中、素子構造は、上記実施の形態に対応した、オーミッ
ク電極材料／電子供給層材料／島領域／絶縁体層材料／
金属薄膜電極材料の順に示す。
【００４６】
【表１】 表１に示すように、いずれの凹部島状領域を有する電子
放出素子は放出電流が得られていることがわかる。とく
に、第１実施の形態のＴｉN／Ｓｉ+Ｂ／スペーサ／Ｓｉ
Ｏ2／（Ｐｔ又はＡｕ）の積層構造の素子が、比較例に
比して放出電流が著しく増加していることが確認され
た。
放出素子は放出電流が得られていることがわかる。とく
に、第１実施の形態のＴｉN／Ｓｉ+Ｂ／スペーサ／Ｓｉ
Ｏ2／（Ｐｔ又はＡｕ）の積層構造の素子が、比較例に
比して放出電流が著しく増加していることが確認され
た。
【００４７】Ｐｔ電極を成膜した第１実施の形態の電子
放出素子及び比較例について、素子電圧Ｖｐｓの０から
９０Ｖ印加したときの電子放出素子のダイオード電流Ｉ
ｄ及び放出電流Ｉｅの変化を図１１及び図１２にそれぞ
れ示す。これらの図から凹部島状領域を有する電子放出
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。この実施の形態の最大放出電流は６．９×１０
-3Ａ／cm2であり、比較例では１．２×１０-5Ａ／cm2で
あった。また凹部島状領域は平方ミリメートルあたり略
１４０個あることから計算すると、凹部島状領域1ヶ所
から平均して５．０×１０-7Ａの電子放出が得られてい
る。また、凹部島状領域を有する電子放出素子は比較例
に比して、非常に変動の少ない安定した放出電流Ｉｅ及
びダイオ−ド電流Ｉｄが得られていることが分かる。
放出素子及び比較例について、素子電圧Ｖｐｓの０から
９０Ｖ印加したときの電子放出素子のダイオード電流Ｉ
ｄ及び放出電流Ｉｅの変化を図１１及び図１２にそれぞ
れ示す。これらの図から凹部島状領域を有する電子放出
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。この実施の形態の最大放出電流は６．９×１０
-3Ａ／cm2であり、比較例では１．２×１０-5Ａ／cm2で
あった。また凹部島状領域は平方ミリメートルあたり略
１４０個あることから計算すると、凹部島状領域1ヶ所
から平均して５．０×１０-7Ａの電子放出が得られてい
る。また、凹部島状領域を有する電子放出素子は比較例
に比して、非常に変動の少ない安定した放出電流Ｉｅ及
びダイオ−ド電流Ｉｄが得られていることが分かる。
【００４８】また、上記実施の形態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Ｉｅ／（Ｉｅ＋Ｉｄ）×１００（％）
の変化において、２００Ｖ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５０ｎｍ〜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。
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Ｉｅ／（Ｉｅ＋Ｉｄ）×１００（％）
の変化において、２００Ｖ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５０ｎｍ〜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。
【００４９】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の形態と同様の効果を
奏する。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、それらの膜厚がその中央に向け
共に漸次減少する凹部又は溝状の島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であってもよい。例えば、更な
る実施の形態として、図１３に示すように、絶縁体層１
３及び金属薄膜電極１５の膜厚が遮蔽壁２０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。
の電子放出素子も同様に上記実施の形態と同様の効果を
奏する。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、それらの膜厚がその中央に向け
共に漸次減少する凹部又は溝状の島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であってもよい。例えば、更な
る実施の形態として、図１３に示すように、絶縁体層１
３及び金属薄膜電極１５の膜厚が遮蔽壁２０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。
【００５０】図１３に示すかかる溝凹部である島領域１
４は、次のように形成できる。まず、オーミック電極１
１及び電子供給層１２が順に形成された基板１０上に、
図８に示すライン状テーパーブロック２１ａと同様に、
レジストなどからなる遮蔽壁２０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２０の一方側
に絶縁体材料の堆積量が低い部分、絶縁体層膜厚が遮蔽
壁２０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２０の一方側に金属薄膜電極材料
の堆積量が低い部分、金属薄膜電極膜厚が遮蔽壁２０に
向け漸次減少する部分を金属薄膜電極１５に形成する。
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。また、遮蔽壁２０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
が露出した構造とすることもできる。
４は、次のように形成できる。まず、オーミック電極１
１及び電子供給層１２が順に形成された基板１０上に、
図８に示すライン状テーパーブロック２１ａと同様に、
レジストなどからなる遮蔽壁２０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２０の一方側
に絶縁体材料の堆積量が低い部分、絶縁体層膜厚が遮蔽
壁２０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２０の一方側に金属薄膜電極材料
の堆積量が低い部分、金属薄膜電極膜厚が遮蔽壁２０に
向け漸次減少する部分を金属薄膜電極１５に形成する。
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。また、遮蔽壁２０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
が露出した構造とすることもできる。
【００５１】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１４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
はフォトリソグラフィ及びエッチングなどによって形成
される。電子供給層１２の山部１２ａは山脈として連な
っていても良いが、独立した凹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の頂上に絶縁体層１３
を覆い電子供給層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１４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
はフォトリソグラフィ及びエッチングなどによって形成
される。電子供給層１２の山部１２ａは山脈として連な
っていても良いが、独立した凹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の頂上に絶縁体層１３
を覆い電子供給層１２を被覆した構造とすることもでき
る。
【００５２】図１５は、実施の形態の電子放出素子を適
用した撮像素子を示す。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。共通のオーミック電極１１上に
これに沿って電子放出素子Ｓの複数が配置されている。
それぞれ平行に伸長する複数の金属薄膜電極１５は、オ
ーミック電極１１に垂直に伸長して架設されている。複
数のバスライン１６は平行な金属薄膜電極１５上の一縁
部に沿って設けられている。バスライン１６は、例えば
垂直方向走査用のパルス発生回路に接続され、それぞれ
に所定信号が印加される。オーミック電極１１は例えば
水平方向走査用のパルス発生回路に接続され、垂直方向
走査パルスに同期してそれぞれに所定信号が印加され
る。オーミック電極１１並び金属薄膜電極１５及びバス
電極１６の交点が電子放出素子Ｓの配置に対応する。よ
って、本発明の撮像素子においては、オーミック電極及
びバスラインにより電子放出素子Ｓが順次駆動され、放
出電子で近接した光導電層領域を走査して、光導電層に
結像された画像から光電変換された映像信号を得る。
用した撮像素子を示す。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。共通のオーミック電極１１上に
これに沿って電子放出素子Ｓの複数が配置されている。
それぞれ平行に伸長する複数の金属薄膜電極１５は、オ
ーミック電極１１に垂直に伸長して架設されている。複
数のバスライン１６は平行な金属薄膜電極１５上の一縁
部に沿って設けられている。バスライン１６は、例えば
垂直方向走査用のパルス発生回路に接続され、それぞれ
に所定信号が印加される。オーミック電極１１は例えば
水平方向走査用のパルス発生回路に接続され、垂直方向
走査パルスに同期してそれぞれに所定信号が印加され
る。オーミック電極１１並び金属薄膜電極１５及びバス
電極１６の交点が電子放出素子Ｓの配置に対応する。よ
って、本発明の撮像素子においては、オーミック電極及
びバスラインにより電子放出素子Ｓが順次駆動され、放
出電子で近接した光導電層領域を走査して、光導電層に
結像された画像から光電変換された映像信号を得る。
【００５３】図１５に示すように、電子放出素子Ｓはオ
ーミック電極１１上に順に形成された電子供給層１２、
絶縁体層１３及び金属薄膜電極１５からなる。この絶縁
体層１３及び金属薄膜電極１５は、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島領
域１４を有している。金属薄膜電極１５は真空空間４に
面している。
ーミック電極１１上に順に形成された電子供給層１２、
絶縁体層１３及び金属薄膜電極１５からなる。この絶縁
体層１３及び金属薄膜電極１５は、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島領
域１４を有している。金属薄膜電極１５は真空空間４に
面している。
【００５４】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は断線を防止する。す
なわち、図１５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１７、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。
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は断線を防止する。す
なわち、図１５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１７、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。
【００５５】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（破線）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１５
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１５では、隔壁ＲＲは金属薄膜電極１５にほぼ
平行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（破線）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（破線）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１５
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１５では、隔壁ＲＲは金属薄膜電極１５にほぼ
平行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（破線）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。
【００５６】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１５では、金
属薄膜電極１５が連続して形成されているが、金属薄膜
電極１５を素子毎に分離してバス電極１６で互いに接続
する構成としてもよい。また、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１５では、金
属薄膜電極１５が連続して形成されているが、金属薄膜
電極１５を素子毎に分離してバス電極１６で互いに接続
する構成としてもよい。また、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、バス電極の抵抗値を低減
できる。
【００５７】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１５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。
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１５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。
【００５８】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。
【００５９】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、受光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、光導電層２
が一体的に形成され、これに高い電圧が印加される。上
記実施の形態においては、モノクロの撮像装置を示した
が、図１６に示すように、前面基板１に金属薄膜電極１
５にほぼ平行に赤色、緑色、青色の光を透過するフィル
タ部３Ｒ，３Ｇ，３Ｂからなるフィルタを設け、該フィ
ルタ部に対応する信号電極２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを平
行に設けることによって、３電極の撮像素子が得られ
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、受光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、光導電層２
が一体的に形成され、これに高い電圧が印加される。上
記実施の形態においては、モノクロの撮像装置を示した
が、図１６に示すように、前面基板１に金属薄膜電極１
５にほぼ平行に赤色、緑色、青色の光を透過するフィル
タ部３Ｒ，３Ｇ，３Ｂからなるフィルタを設け、該フィ
ルタ部に対応する信号電極２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを平
行に設けることによって、３電極の撮像素子が得られ
る。
【００６０】光導電層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光導電
層２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、各光導電層２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とが前面基板１に設
けられている。
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光導電
層２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、各光導電層２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とが前面基板１に設
けられている。
【図１】 本発明による実施の形態の電子放出素子の概
略断面図である。
略断面図である。
【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７】 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。
視図である。
【図８】 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。
視図である。
【図９】 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。
視図である。
【図１０】 本発明による他の電子放出素子の部分拡大
斜視図である。
斜視図である。
【図１１】 印加した素子電圧Ｖｐｓに対する、絶縁体
層及び金属薄膜電極の膜厚が漸次減少する複数の島領域
を有する電子放出素子のダイオード電流Ｉｄ及び放出電
流Ｉｅの変化を示すグラフである。
層及び金属薄膜電極の膜厚が漸次減少する複数の島領域
を有する電子放出素子のダイオード電流Ｉｄ及び放出電
流Ｉｅの変化を示すグラフである。
【図１２】 印加した素子電圧Ｖｐｓ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の
変化を示すグラフである。
電子放出素子のダイオード電流Ｉｄ及び放出電流Ｉｅの
変化を示すグラフである。
【図１３】 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１４】 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１５】 本発明による実施の形態の電子放出素子を
用いた撮像素子を示す概略部分斜視図である。
用いた撮像素子を示す概略部分斜視図である。
【図１６】 本発明による他の実施の形態の電子放出素
子を用いた撮像素子を示す概略部分斜視図である。
子を用いた撮像素子を示す概略部分斜視図である。
【図１７】 本発明による他の実施の形態の電子放出素
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 光導電層 ３ 透明電極 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 ３０ メッシュ電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 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 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 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 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 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 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 5C037 AA01 AB23
Claims (8)
- 【請求項１】 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基板に設けられた光導電層と、からなる撮像素
子であって、 前記電子放出素子の各々は、オーミック電極上に積層さ
れた電子供給層上に積層された絶縁体層、及び前記絶縁
体層上に積層された金属薄膜電極からなり、前記絶縁体
層及び前記金属薄膜電極は、それらの膜厚が前記電子供
給層に向かって漸次減少する島領域の電子放出部を有し
ていることを特徴とする撮像素子。 - 【請求項２】 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記載の撮像素子。 - 【請求項３】 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又は２記載の撮像素子。 - 【請求項４】 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
〜3のいずれか１記載の撮像素子。 - 【請求項５】 前記島領域は前記金属薄膜電極の平坦表
面における凹部であることを特徴とする請求項１〜４の
いずれか１記載の撮像素子。 - 【請求項６】 前記絶縁体層及び前記金属薄膜電極は、
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１〜５のいずれか１記載の撮像素子。 - 【請求項７】 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１〜６
のいずれか１記載の撮像素子。 - 【請求項８】 前記島領域において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１〜７のいずれか１
記載の撮像素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000006425A JP4253416B2 (ja) | 2000-01-14 | 2000-01-14 | 電子放出素子を用いた撮像素子 |
| EP01100012A EP1117117B1 (en) | 2000-01-14 | 2001-01-03 | Image pickup device including electron-emitting devices |
| DE60111582T DE60111582T2 (de) | 2000-01-14 | 2001-01-03 | Bildaufnahmevorrichtung mit Elektronen emittierenden Vorrichtungen |
| US09/754,253 US6744063B2 (en) | 2000-01-14 | 2001-01-05 | Image pickup device including electron-emitting devices |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000006425A JP4253416B2 (ja) | 2000-01-14 | 2000-01-14 | 電子放出素子を用いた撮像素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001196017A true JP2001196017A (ja) | 2001-07-19 |
| JP4253416B2 JP4253416B2 (ja) | 2009-04-15 |
Family
ID=18534957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000006425A Expired - Fee Related JP4253416B2 (ja) | 2000-01-14 | 2000-01-14 | 電子放出素子を用いた撮像素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6744063B2 (ja) |
| EP (1) | EP1117117B1 (ja) |
| JP (1) | JP4253416B2 (ja) |
| DE (1) | DE60111582T2 (ja) |
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| US7160577B2 (en) | 2002-05-02 | 2007-01-09 | Micron Technology, Inc. | Methods for atomic-layer deposition of aluminum oxides in integrated circuits |
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