JP3269236B2 - 電界放出形電子源 - Google Patents
電界放出形電子源Info
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- JP3269236B2 JP3269236B2 JP34560993A JP34560993A JP3269236B2 JP 3269236 B2 JP3269236 B2 JP 3269236B2 JP 34560993 A JP34560993 A JP 34560993A JP 34560993 A JP34560993 A JP 34560993A JP 3269236 B2 JP3269236 B2 JP 3269236B2
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- resistance
- emitter
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はコールドカソードとして
知られている電界放出形電子源の改良に関するものであ
る。
知られている電界放出形電子源の改良に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】金属または半導体表面の印加電界を１０
9 ［Ｖ／ｍ］程度にすると、トンネル効果により、電子
が障壁を通過して常温でも真空中に電子放出が行われる
ようになる。これを電界放出（Field Emission）と云
い、このような原理で電子を放出するカソードを電界放
出カソード（以下、ＦＥＣと記す）と呼んでいる。
9 ［Ｖ／ｍ］程度にすると、トンネル効果により、電子
が障壁を通過して常温でも真空中に電子放出が行われる
ようになる。これを電界放出（Field Emission）と云
い、このような原理で電子を放出するカソードを電界放
出カソード（以下、ＦＥＣと記す）と呼んでいる。
【０００３】近年、半導体集積化技術を駆使して、ミク
ロンサイズのＦＥＣを作ることが可能となり、その一例
としてスピント（Spindt）型と呼ばれるＦＥＣが知られ
ている。このＦＥＣは、半導体微細加工技術を用いて製
作すると、円錐状のエミッタ、すなわちエミッタコーン
とゲート電極との距離をサブミクロンとすることが出来
るため、エミッタコーンとゲート電極間に数１０ボルト
の電圧を印加することによりエミッタコーンから電子を
放出させることが出来るようになる。また、各エミッタ
コーン間のピッチは５ミクロンないし１０ミクロンとし
て製作することが出来るため、数万から数１０万個のＦ
ＥＣを１枚の基板上に設けることが出来る。このよう
に、面放出形のＦＥＣを製作することが可能となってお
り、このＦＥＣは蛍光表示装置、ＣＲＴ、電子顕微鏡や
電子ビーム装置の電界放出形電子源として適用すること
が提案されている。
ロンサイズのＦＥＣを作ることが可能となり、その一例
としてスピント（Spindt）型と呼ばれるＦＥＣが知られ
ている。このＦＥＣは、半導体微細加工技術を用いて製
作すると、円錐状のエミッタ、すなわちエミッタコーン
とゲート電極との距離をサブミクロンとすることが出来
るため、エミッタコーンとゲート電極間に数１０ボルト
の電圧を印加することによりエミッタコーンから電子を
放出させることが出来るようになる。また、各エミッタ
コーン間のピッチは５ミクロンないし１０ミクロンとし
て製作することが出来るため、数万から数１０万個のＦ
ＥＣを１枚の基板上に設けることが出来る。このよう
に、面放出形のＦＥＣを製作することが可能となってお
り、このＦＥＣは蛍光表示装置、ＣＲＴ、電子顕微鏡や
電子ビーム装置の電界放出形電子源として適用すること
が提案されている。
【０００４】次に、図１７に、このような電界放出形電
子源として用いられるＦＥＣの上面図を（ａ）に、その
断面図を（ｂ）に示す。この図の（ａ）に示すように、
カソード配線１０２は井桁状にパターニングされてお
り、この井桁状のカソード配線１０２の上全面には抵抗
層１０３が形成されている。さらに、前記井桁の中の抵
抗層１０３上にそれぞれ複数のエミッタコーン１０６が
形成されている。なお、（ａ）で示す電界放出形電子源
の上面には、全面にわたりゲート電極１０５が形成され
ており、このゲート電極１０５に図示するほぼ円形の開
口部が複数設けられ、この開口部内に前記エミッタコー
ン１０６がそれぞれ形成されている。
子源として用いられるＦＥＣの上面図を（ａ）に、その
断面図を（ｂ）に示す。この図の（ａ）に示すように、
カソード配線１０２は井桁状にパターニングされてお
り、この井桁状のカソード配線１０２の上全面には抵抗
層１０３が形成されている。さらに、前記井桁の中の抵
抗層１０３上にそれぞれ複数のエミッタコーン１０６が
形成されている。なお、（ａ）で示す電界放出形電子源
の上面には、全面にわたりゲート電極１０５が形成され
ており、このゲート電極１０５に図示するほぼ円形の開
口部が複数設けられ、この開口部内に前記エミッタコー
ン１０６がそれぞれ形成されている。
【０００５】この電界放出形電子源の断面図を（ｂ）に
示すが、この断面は（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した電
界放出形電子源の断面である。この図において、井桁状
のカソード配線１０２は絶縁性の基板１０１上に形成さ
れており、基板１０１上には抵抗層１０３が全面に形成
されている。この抵抗層１０３上には絶縁層１０４とゲ
ート電極１０５が形成されており、このゲート電極１０
５と絶縁層１０４とに形成された開口部内にエミッタコ
ーン１０６が形成されている。
示すが、この断面は（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した電
界放出形電子源の断面である。この図において、井桁状
のカソード配線１０２は絶縁性の基板１０１上に形成さ
れており、基板１０１上には抵抗層１０３が全面に形成
されている。この抵抗層１０３上には絶縁層１０４とゲ
ート電極１０５が形成されており、このゲート電極１０
５と絶縁層１０４とに形成された開口部内にエミッタコ
ーン１０６が形成されている。
【０００６】ところで、エミッタコーン１０６とカソー
ド配線１０２との間に抵抗層１０３を設ける理由は次の
通りである。一般的なＦＥＣにおいては、エミッタコー
ンの先端とゲートとの距離がサブミクロンという極めて
短い距離とされていると共に、数万ないし数十万個のエ
ミッタコーンが一枚の基板上に設けられるため、製造の
過程において塵埃等によりエミッタコーンとゲートとが
短絡してしまうことがある。このように、ゲートとエミ
ッタコーン間の一つでも短絡していると、カソードとゲ
ートとが短絡したことになるため、すべてのエミッタコ
ーンに電圧が印加されなくなり動作不能の電界放出形電
子源となってしまう。
ド配線１０２との間に抵抗層１０３を設ける理由は次の
通りである。一般的なＦＥＣにおいては、エミッタコー
ンの先端とゲートとの距離がサブミクロンという極めて
短い距離とされていると共に、数万ないし数十万個のエ
ミッタコーンが一枚の基板上に設けられるため、製造の
過程において塵埃等によりエミッタコーンとゲートとが
短絡してしまうことがある。このように、ゲートとエミ
ッタコーン間の一つでも短絡していると、カソードとゲ
ートとが短絡したことになるため、すべてのエミッタコ
ーンに電圧が印加されなくなり動作不能の電界放出形電
子源となってしまう。
【０００７】また、電界放出形電子源の初期の動作時に
局部的な脱ガスが生じ、このガスによりエミッタコーン
とゲートあるいはアノード間が放電を起こすことがあ
り、このため大電流がカソードに流れてカソードが破壊
されることがあった。さらに、多数のエミッタコーンの
うち電子の放出されやすいエミッタコーンが存在するた
め、このエミッタコーンから集中して放出された電子に
より、画面上に異常に明るいスポットが発生することも
あった。
局部的な脱ガスが生じ、このガスによりエミッタコーン
とゲートあるいはアノード間が放電を起こすことがあ
り、このため大電流がカソードに流れてカソードが破壊
されることがあった。さらに、多数のエミッタコーンの
うち電子の放出されやすいエミッタコーンが存在するた
め、このエミッタコーンから集中して放出された電子に
より、画面上に異常に明るいスポットが発生することも
あった。
【０００８】そこで、図１７に示すように、カソード配
線１０２とエミッタコーン１０６との間に抵抗層１０３
を形成し、エミッタコーン１０６の中の一つが形状の不
均一性から異常に多い電子を放出し始めると、ゲート電
極１０５とカソード配線１０２間には抵抗層１０３によ
る電圧降下が生じるようになる。この電圧降下により、
異常に多い電流を放出しようとするエミッタコーンの印
加電圧が放出電流に応じて下げられるために、電子放出
が抑制され、各エミッタコーンで安定した電子放出を行
うようになる。このため、カソード配線１０２が破壊さ
れることを防止することができる。したがって、抵抗層
１０３を設けることにより、ＦＥＣの製造上の歩留りの
向上、およびＦＥＣの安定な動作を確保することができ
るようになる。
線１０２とエミッタコーン１０６との間に抵抗層１０３
を形成し、エミッタコーン１０６の中の一つが形状の不
均一性から異常に多い電子を放出し始めると、ゲート電
極１０５とカソード配線１０２間には抵抗層１０３によ
る電圧降下が生じるようになる。この電圧降下により、
異常に多い電流を放出しようとするエミッタコーンの印
加電圧が放出電流に応じて下げられるために、電子放出
が抑制され、各エミッタコーンで安定した電子放出を行
うようになる。このため、カソード配線１０２が破壊さ
れることを防止することができる。したがって、抵抗層
１０３を設けることにより、ＦＥＣの製造上の歩留りの
向上、およびＦＥＣの安定な動作を確保することができ
るようになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１７
に示す構造のＦＥＣにおいては、井桁状のカソード配線
１０２の中の面積が大きく全面にエミッタコーン１０６
を形成すると、カソード配線１０２と各エミッタコーン
１０６との距離に応じて、カソード配線１０２と各エミ
ッタコーン１０６間の抵抗値が異なることになる。すな
わち、カソード配線１０２の近傍に形成されたエミッタ
コーン１０６は低い抵抗値となるが、井桁の中央部に向
かって形成されるエミッタコーンの抵抗値は次第に高い
抵抗値となっていく。すると、カソード配線１０２の周
辺に位置するエミッタコーン１０６からの電子のエミッ
ションは大きくなるが、抵抗値が高くなる中央部に向か
ってエミッションが低下することになる。
に示す構造のＦＥＣにおいては、井桁状のカソード配線
１０２の中の面積が大きく全面にエミッタコーン１０６
を形成すると、カソード配線１０２と各エミッタコーン
１０６との距離に応じて、カソード配線１０２と各エミ
ッタコーン１０６間の抵抗値が異なることになる。すな
わち、カソード配線１０２の近傍に形成されたエミッタ
コーン１０６は低い抵抗値となるが、井桁の中央部に向
かって形成されるエミッタコーンの抵抗値は次第に高い
抵抗値となっていく。すると、カソード配線１０２の周
辺に位置するエミッタコーン１０６からの電子のエミッ
ションは大きくなるが、抵抗値が高くなる中央部に向か
ってエミッションが低下することになる。
【００１０】そこで、エミッションの均一性を上げるた
めに、図１７に示すように、井桁状のカソード配線１０
２から各エミッタコーンまでの抵抗値の偏差を無視でき
るくらいに小さくさせるために、所定距離Ｌを置いてエ
ミッタコーン１０６を形成するようにしていた。このた
め、井桁状のカソード配線１０２の周囲から距離Ｌの間
にはエミッタコーン１０６を設けることができず、エミ
ッタコーンの実装密度が低下するという問題点があっ
た。また、抵抗の均一化を図るために、さらにカソード
配線を細分化して１つの井桁の中にエミッタコーンを４
個程度形成することも考えられるが、このようにすると
極端にエミッタコーンの実装密度が低下するようにな
る。更に、井桁状に形成されたカソード配線１０２に対
する各エミッタコーン１０６の位置が抵抗値に関係する
ことになり、製造時のエミッタコーンのアラインメント
精度により抵抗値が変化してしまう。このため、厳密に
マスク合わせを行ってエミッタコーン１０６を形成する
必要があり、製造が困難になるという問題点もあった。
めに、図１７に示すように、井桁状のカソード配線１０
２から各エミッタコーンまでの抵抗値の偏差を無視でき
るくらいに小さくさせるために、所定距離Ｌを置いてエ
ミッタコーン１０６を形成するようにしていた。このた
め、井桁状のカソード配線１０２の周囲から距離Ｌの間
にはエミッタコーン１０６を設けることができず、エミ
ッタコーンの実装密度が低下するという問題点があっ
た。また、抵抗の均一化を図るために、さらにカソード
配線を細分化して１つの井桁の中にエミッタコーンを４
個程度形成することも考えられるが、このようにすると
極端にエミッタコーンの実装密度が低下するようにな
る。更に、井桁状に形成されたカソード配線１０２に対
する各エミッタコーン１０６の位置が抵抗値に関係する
ことになり、製造時のエミッタコーンのアラインメント
精度により抵抗値が変化してしまう。このため、厳密に
マスク合わせを行ってエミッタコーン１０６を形成する
必要があり、製造が困難になるという問題点もあった。
【００１１】また、図１７のＦＥＣの構成に替えて、井
桁のないストライプ状のカソード電極上に抵抗層を全面
に形成し、カソード電極上に形成された抵抗層上にエミ
ッタコーンを形成することも知られているが、このよう
な構成によると、抵抗層の膜厚の均一性が各エミッタコ
ーンの抵抗値のばらつきとなり、各エミッタコーンのエ
ミッションが均一になりづらいという欠点があった。ま
た、抵抗値は抵抗層の厚さで決定されるが、その厚さに
は限界があるため大電流容量、および高抵抗値を得るこ
とが困難であり、抵抗層を設けたことによる効果が小さ
いという欠点もあった。そこで、本発明はカソード電極
と複数の各エミッタコーン間の抵抗値をほぼ一定とする
ことができると共に、エミッタコーンの実装密度を向上
した電界放出形電子源を提供することを目的としてい
る。
桁のないストライプ状のカソード電極上に抵抗層を全面
に形成し、カソード電極上に形成された抵抗層上にエミ
ッタコーンを形成することも知られているが、このよう
な構成によると、抵抗層の膜厚の均一性が各エミッタコ
ーンの抵抗値のばらつきとなり、各エミッタコーンのエ
ミッションが均一になりづらいという欠点があった。ま
た、抵抗値は抵抗層の厚さで決定されるが、その厚さに
は限界があるため大電流容量、および高抵抗値を得るこ
とが困難であり、抵抗層を設けたことによる効果が小さ
いという欠点もあった。そこで、本発明はカソード電極
と複数の各エミッタコーン間の抵抗値をほぼ一定とする
ことができると共に、エミッタコーンの実装密度を向上
した電界放出形電子源を提供することを目的としてい
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はカソード電極の領域内に導体部のない窓を
設け、この窓内に抵抗値の異なる抵抗層を形成すると共
に、抵抗層上に複数のエミッタコーンを配設させるよう
にした電界放出電子源において、カソード電極に近い抵
抗層の部分の抵抗値を低くするようにしたものである。
に、本発明はカソード電極の領域内に導体部のない窓を
設け、この窓内に抵抗値の異なる抵抗層を形成すると共
に、抵抗層上に複数のエミッタコーンを配設させるよう
にした電界放出電子源において、カソード電極に近い抵
抗層の部分の抵抗値を低くするようにしたものである。
【００１３】
【作用】本発明によれば、カソード電極と各エミッタコ
ーン間の抵抗値をほぼ一定とすることができるため、カ
ソード導体内の各エミッタコーンのエミッションを均一
化することができる。また、カソード導体上のどこにエ
ミッタコーンを設けてもエミッションの均一化が図れる
ため、エミッタコーンの実装密度を向上することができ
る。
ーン間の抵抗値をほぼ一定とすることができるため、カ
ソード導体内の各エミッタコーンのエミッションを均一
化することができる。また、カソード導体上のどこにエ
ミッタコーンを設けてもエミッションの均一化が図れる
ため、エミッタコーンの実装密度を向上することができ
る。
【００１４】
【実施例】本発明の第１実施例の電界放出形電子源のカ
ソード電極の構成を図１に示す。この図に示すカソード
電極２は、並列に多数本設けられたストライプ状カソー
ド電極２とされており、カソード電極２の領域内には、
カソード電極２をくり抜くように導体のない領域が窓開
けされている。このカソード電極２をくり抜いた窓には
第１抵抗層３と第２抵抗層７とが形成されている。この
第２抵抗層７は窓の中央部に設けられており、その抵抗
値は第１抵抗層３の抵抗値より低い抵抗値とされてい
る。そして、窓開けされたカソード電極２の近傍を拡大
して図２に示すが、第１抵抗層３と第２抵抗層７上に複
数のエミッタコーン６が形成されて電子放出源とされて
いる。このエミッタコーン６のうちの第１抵抗層３の上
に形成されているエミッタコーン６には、カソード電極
２から第１抵抗層３を介して電流が供給されており、第
２抵抗層７上に形成されているエミッタコーン６から、
第１抵抗層３と第２抵抗層７とを介してカソード電極２
へ電流が供給されている。
ソード電極の構成を図１に示す。この図に示すカソード
電極２は、並列に多数本設けられたストライプ状カソー
ド電極２とされており、カソード電極２の領域内には、
カソード電極２をくり抜くように導体のない領域が窓開
けされている。このカソード電極２をくり抜いた窓には
第１抵抗層３と第２抵抗層７とが形成されている。この
第２抵抗層７は窓の中央部に設けられており、その抵抗
値は第１抵抗層３の抵抗値より低い抵抗値とされてい
る。そして、窓開けされたカソード電極２の近傍を拡大
して図２に示すが、第１抵抗層３と第２抵抗層７上に複
数のエミッタコーン６が形成されて電子放出源とされて
いる。このエミッタコーン６のうちの第１抵抗層３の上
に形成されているエミッタコーン６には、カソード電極
２から第１抵抗層３を介して電流が供給されており、第
２抵抗層７上に形成されているエミッタコーン６から、
第１抵抗層３と第２抵抗層７とを介してカソード電極２
へ電流が供給されている。
【００１５】次に、この図に示すＡ−Ａ線で切った断面
図を図３に示す。この図において、絶縁性の基板１上に
カソード電極２がＮｂ，Ｍｏ，Ａｌ等の導電性薄膜でパ
ターン形成されており、このカソード電極２上には、不
純物のドープされたアモルファスシリコン等からなる第
１抵抗層３，第２抵抗層７がカソード電極２の領域内全
面に形成されている。さらに、第１抵抗層３，第２抵抗
層７の上に二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなる絶縁層
４、およびＮｂ，Ｍｏ等からなるゲート電極５が形成さ
れており、このゲート電極５と絶縁層４に開口された開
口部の中にはＭｏからなるエミッタコーン６がそれぞれ
形成されている。このゲート電極５もストライプ状に形
成されており、カソード電極２と共にマトリックスを形
成している。
図を図３に示す。この図において、絶縁性の基板１上に
カソード電極２がＮｂ，Ｍｏ，Ａｌ等の導電性薄膜でパ
ターン形成されており、このカソード電極２上には、不
純物のドープされたアモルファスシリコン等からなる第
１抵抗層３，第２抵抗層７がカソード電極２の領域内全
面に形成されている。さらに、第１抵抗層３，第２抵抗
層７の上に二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなる絶縁層
４、およびＮｂ，Ｍｏ等からなるゲート電極５が形成さ
れており、このゲート電極５と絶縁層４に開口された開
口部の中にはＭｏからなるエミッタコーン６がそれぞれ
形成されている。このゲート電極５もストライプ状に形
成されており、カソード電極２と共にマトリックスを形
成している。
【００１６】図３に示す電界放出電子源の等価回路を図
４に示す。この図において、エミッタコーン６−１とエ
ミッタコーン６−３とは対称に形成されているため、カ
ソード電極２からの抵抗値は等しい。また、中央のエミ
ッタコーン６−２はカソード電極２からの距離が長くさ
れているため、カソード電極２からの抵抗は通常は大き
くなる。そこで、エミッタコーン６−２の下の第２抵抗
層７の抵抗値を低い抵抗値とすれば、他のエミッタコー
ン６−１，６−３とほぼ等しい抵抗値とすることができ
る。さらに図２を参照しながら説明すると、エミッタコ
ーン６は、例えば３列形成されているが前記図２に示し
たように、１列目と３列目のエミッタコーン６と、中央
の列の一番上と、一番下の行のエミッタコーン６は第１
抵抗層３の上に形成されており、２列目の中央部のエミ
ッタコーン６が、例えば３個第２抵抗層７上に形成され
ている。前記したように、第２抵抗層７の抵抗値は第１
抵抗層３より抵抗値が低くされているため、カソード電
極２に近い１列目と３列目のエミッタコーン６までの抵
抗値と、カソード電極２に遠い２列目の中央部のエミッ
タコーン６までの抵抗値は、第２抵抗層７の抵抗値が低
いため大体均一化することができる。
４に示す。この図において、エミッタコーン６−１とエ
ミッタコーン６−３とは対称に形成されているため、カ
ソード電極２からの抵抗値は等しい。また、中央のエミ
ッタコーン６−２はカソード電極２からの距離が長くさ
れているため、カソード電極２からの抵抗は通常は大き
くなる。そこで、エミッタコーン６−２の下の第２抵抗
層７の抵抗値を低い抵抗値とすれば、他のエミッタコー
ン６−１，６−３とほぼ等しい抵抗値とすることができ
る。さらに図２を参照しながら説明すると、エミッタコ
ーン６は、例えば３列形成されているが前記図２に示し
たように、１列目と３列目のエミッタコーン６と、中央
の列の一番上と、一番下の行のエミッタコーン６は第１
抵抗層３の上に形成されており、２列目の中央部のエミ
ッタコーン６が、例えば３個第２抵抗層７上に形成され
ている。前記したように、第２抵抗層７の抵抗値は第１
抵抗層３より抵抗値が低くされているため、カソード電
極２に近い１列目と３列目のエミッタコーン６までの抵
抗値と、カソード電極２に遠い２列目の中央部のエミッ
タコーン６までの抵抗値は、第２抵抗層７の抵抗値が低
いため大体均一化することができる。
【００１７】なお、不純物のドープされたアモルファス
シリコンからなる第１抵抗層３をカソード電極２の領域
内の全面に形成した後、第２抵抗層７を形成する部分に
対応する、第１抵抗層３のみにレーザ等を照射すること
により、部分的にアニールすれば、低抵抗化された第２
抵抗層７を形成することができる。
シリコンからなる第１抵抗層３をカソード電極２の領域
内の全面に形成した後、第２抵抗層７を形成する部分に
対応する、第１抵抗層３のみにレーザ等を照射すること
により、部分的にアニールすれば、低抵抗化された第２
抵抗層７を形成することができる。
【００１８】次に、本発明の第２実施例の電界放出形電
子源のカソード電極の上面図を図５に示す。この図に示
すカソード電極２は、図１に示すカソード電極２と同様
に、並列に多数本設けられたストライプ状カソード電極
２とされており、カソード電極２の領域内には、カソー
ド電極２をくり抜くように導体のない領域が窓開けされ
ている。このカソード電極２をくり抜いた窓には第１抵
抗層８とリング状の第２抵抗層９とが形成されている。
この第２抵抗層９は窓のカソード電極２に近い部分に設
けられており、その抵抗値は第１抵抗層８の抵抗値より
高い抵抗値とされている。この第１抵抗層８と第２抵抗
層９上に複数のエミッタコーン６が形成されて電子放出
源とされている。このエミッタコーン６のうちの第１抵
抗層８の上に形成されているエミッタコーン６には、カ
ソード電極２から第１抵抗層８および第２抵抗層９を介
して電流が供給されており、第１抵抗層８上に形成され
ているエミッタコーン６から、距離が長くされた第１抵
抗層８を介してカソード電極２へ電流が供給されてい
る。
子源のカソード電極の上面図を図５に示す。この図に示
すカソード電極２は、図１に示すカソード電極２と同様
に、並列に多数本設けられたストライプ状カソード電極
２とされており、カソード電極２の領域内には、カソー
ド電極２をくり抜くように導体のない領域が窓開けされ
ている。このカソード電極２をくり抜いた窓には第１抵
抗層８とリング状の第２抵抗層９とが形成されている。
この第２抵抗層９は窓のカソード電極２に近い部分に設
けられており、その抵抗値は第１抵抗層８の抵抗値より
高い抵抗値とされている。この第１抵抗層８と第２抵抗
層９上に複数のエミッタコーン６が形成されて電子放出
源とされている。このエミッタコーン６のうちの第１抵
抗層８の上に形成されているエミッタコーン６には、カ
ソード電極２から第１抵抗層８および第２抵抗層９を介
して電流が供給されており、第１抵抗層８上に形成され
ているエミッタコーン６から、距離が長くされた第１抵
抗層８を介してカソード電極２へ電流が供給されてい
る。
【００１９】図５に示すＢ−Ｂ線で切断した断面図を図
６に示す。この図において、絶縁性の基板１上にカソー
ド電極２がＮｂ，Ｍｏ，Ａｌ等の導電性薄膜でパターン
形成されており、このカソード電極２上には、不純物の
ドープされたアモルファスシリコン等からなる第１抵抗
層８，第２抵抗層９がカソード電極２の領域内全面に形
成されている。さらに、第１抵抗層８，第２抵抗層９の
上に二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなる絶縁層４、お
よびＮｂ，Ｍｏ等からなるゲート電極５が形成されてお
り、このゲート電極５と絶縁層４に開口された開口部の
中にはＭｏからなるエミッタコーン６がそれぞれ形成さ
れている。このゲート電極５もストライプ状に形成され
ており、カソード電極２と共にマトリックスを形成して
いる。
６に示す。この図において、絶縁性の基板１上にカソー
ド電極２がＮｂ，Ｍｏ，Ａｌ等の導電性薄膜でパターン
形成されており、このカソード電極２上には、不純物の
ドープされたアモルファスシリコン等からなる第１抵抗
層８，第２抵抗層９がカソード電極２の領域内全面に形
成されている。さらに、第１抵抗層８，第２抵抗層９の
上に二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなる絶縁層４、お
よびＮｂ，Ｍｏ等からなるゲート電極５が形成されてお
り、このゲート電極５と絶縁層４に開口された開口部の
中にはＭｏからなるエミッタコーン６がそれぞれ形成さ
れている。このゲート電極５もストライプ状に形成され
ており、カソード電極２と共にマトリックスを形成して
いる。
【００２０】エミッタコーン６は、例えば４列形成され
ており、このエミッタコーン６の外周を構成するエミッ
タコーン６の下には第２抵抗層９が、第１抵抗層８に埋
め込まれるように中途まで形成されている。ただし、こ
の断面図は、図５に示すＢ−Ｂ線で切断した断面図であ
るため、１列目のエミッタコーン６−１と４列目のエミ
ッタコーン６−４の下だけに第２抵抗層９が形成されて
いるよう図示されている。この第２抵抗層９の抵抗値は
第１抵抗層８より高い抵抗値とされていると共に、図示
する２列目および３列目のエミッタコーン６−２，６−
３とカソード電極２との距離が長くされているため、カ
ソード電極２から各エミッタコーン６−１〜６−４まで
の抵抗値はほぼ等しくされる。
ており、このエミッタコーン６の外周を構成するエミッ
タコーン６の下には第２抵抗層９が、第１抵抗層８に埋
め込まれるように中途まで形成されている。ただし、こ
の断面図は、図５に示すＢ−Ｂ線で切断した断面図であ
るため、１列目のエミッタコーン６−１と４列目のエミ
ッタコーン６−４の下だけに第２抵抗層９が形成されて
いるよう図示されている。この第２抵抗層９の抵抗値は
第１抵抗層８より高い抵抗値とされていると共に、図示
する２列目および３列目のエミッタコーン６−２，６−
３とカソード電極２との距離が長くされているため、カ
ソード電極２から各エミッタコーン６−１〜６−４まで
の抵抗値はほぼ等しくされる。
【００２１】なお、不純物のドープされたアモルファス
シリコンからなる第２抵抗層９をカソード電極２の領域
内の全面に形成した後、第２抵抗層９を形成する部分だ
けを残して、透明とされた基板１の下から、レーザ等を
照射することにより部分的にアニールを行い、さらに基
板１の下から全面に短時間レーザ等を照射して浅くアニ
ールを行うことにより、低抵抗化された第１抵抗層８と
低抵抗化されないままの中途までの深さの第２抵抗層９
を形成することができる。
シリコンからなる第２抵抗層９をカソード電極２の領域
内の全面に形成した後、第２抵抗層９を形成する部分だ
けを残して、透明とされた基板１の下から、レーザ等を
照射することにより部分的にアニールを行い、さらに基
板１の下から全面に短時間レーザ等を照射して浅くアニ
ールを行うことにより、低抵抗化された第１抵抗層８と
低抵抗化されないままの中途までの深さの第２抵抗層９
を形成することができる。
【００２２】次に、本発明の第３実施例の電界放出形電
子源のカソード電極の上面図を図７に示す。この図に示
すカソード電極２は図１に示すカソード電極２と同様
に、並列に多数本設けられたストライプ状カソード電極
２とされており、カソード電極２の領域内には、カソー
ド電極２をくり抜くように導体のない領域が窓開けされ
ている。このカソード電極２をくり抜いた窓には第１抵
抗層１０とエミッタコーン６の下にのみ第２抵抗層１１
とが形成されている。この第２抵抗層１１は、カソード
電極２に近い部分に形成されているエミッタコーン６の
下に形成されており、その抵抗値は第１抵抗層１０の抵
抗値より高い抵抗値とされている。この第１抵抗層１０
と第２抵抗層１１上に形成された複数のエミッタコーン
６により、電子放出源が構成されている。このエミッタ
コーン６のうちの第２抵抗層１１の上に形成されている
エミッタコーン６から、カソード電極２へ第１抵抗層１
０および第２抵抗層１１を介して電流が供給されてお
り、第１抵抗層１０上に形成されているエミッタコーン
６からは、距離が長くされた第１抵抗層１０を介してカ
ソード電極２へ電流が供給されている。
子源のカソード電極の上面図を図７に示す。この図に示
すカソード電極２は図１に示すカソード電極２と同様
に、並列に多数本設けられたストライプ状カソード電極
２とされており、カソード電極２の領域内には、カソー
ド電極２をくり抜くように導体のない領域が窓開けされ
ている。このカソード電極２をくり抜いた窓には第１抵
抗層１０とエミッタコーン６の下にのみ第２抵抗層１１
とが形成されている。この第２抵抗層１１は、カソード
電極２に近い部分に形成されているエミッタコーン６の
下に形成されており、その抵抗値は第１抵抗層１０の抵
抗値より高い抵抗値とされている。この第１抵抗層１０
と第２抵抗層１１上に形成された複数のエミッタコーン
６により、電子放出源が構成されている。このエミッタ
コーン６のうちの第２抵抗層１１の上に形成されている
エミッタコーン６から、カソード電極２へ第１抵抗層１
０および第２抵抗層１１を介して電流が供給されてお
り、第１抵抗層１０上に形成されているエミッタコーン
６からは、距離が長くされた第１抵抗層１０を介してカ
ソード電極２へ電流が供給されている。
【００２３】図７に示すＣ−Ｃ線で切断した断面図を図
８に示す。この図において、絶縁性の基板１上にカソー
ド電極２がＮｂ，Ｍｏ，Ａｌ等の導電性薄膜でパターン
形成されており、このカソード電極２上には、不純物の
ドープされたアモルファスシリコン等からなる第１抵抗
層１０，第２抵抗層１１がカソード電極２の領域内全面
に形成されている。さらに、第１抵抗層１０，第２抵抗
層１１の上に二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなる絶縁
層４、およびＮｂ，Ｍｏ等からなるゲート電極５が形成
されており、このゲート電極５と絶縁層４に開口された
開口部の中にはＭｏからなるエミッタコーン６がそれぞ
れ形成されている。このゲート電極５もストライプ状に
形成されており、カソード電極２と共にマトリックスを
形成している。
８に示す。この図において、絶縁性の基板１上にカソー
ド電極２がＮｂ，Ｍｏ，Ａｌ等の導電性薄膜でパターン
形成されており、このカソード電極２上には、不純物の
ドープされたアモルファスシリコン等からなる第１抵抗
層１０，第２抵抗層１１がカソード電極２の領域内全面
に形成されている。さらに、第１抵抗層１０，第２抵抗
層１１の上に二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなる絶縁
層４、およびＮｂ，Ｍｏ等からなるゲート電極５が形成
されており、このゲート電極５と絶縁層４に開口された
開口部の中にはＭｏからなるエミッタコーン６がそれぞ
れ形成されている。このゲート電極５もストライプ状に
形成されており、カソード電極２と共にマトリックスを
形成している。
【００２４】エミッタコーン６は、例えば４列形成され
ており、このエミッタコーン６の外周を構成するエミッ
タコーン６の直下周辺には第２抵抗層１１が形成されて
いる。ただし、この断面図は、図７に示すＣ−Ｃ線で切
断した断面図であるため、１列目のエミッタコーン６−
１と４列目のエミッタコーン６−４の下だけに第２抵抗
層１１が形成されている。この第２抵抗層１１の抵抗値
は第１抵抗層１０より高い抵抗値とされていると共に、
図示する２列目および３列目のエミッタコーン６−２，
６−３とカソード電極２との距離が長くされているた
め、カソード電極２から各エミッタコーン６−１〜６−
４までの抵抗値はほぼ等しくされる。なお、不純物のド
ープされたアモルファスシリコンからなる第２抵抗層１
１をカソード電極２の領域内の全面に形成した後、第２
抵抗層１１を形成する部分だけを残して、透明とされた
基板１の下からレーザ等を照射することにより部分的に
アニールを行えば、低抵抗化された第１抵抗層１０と低
抵抗化されないままの第２抵抗層１１を形成することが
できる。
ており、このエミッタコーン６の外周を構成するエミッ
タコーン６の直下周辺には第２抵抗層１１が形成されて
いる。ただし、この断面図は、図７に示すＣ−Ｃ線で切
断した断面図であるため、１列目のエミッタコーン６−
１と４列目のエミッタコーン６−４の下だけに第２抵抗
層１１が形成されている。この第２抵抗層１１の抵抗値
は第１抵抗層１０より高い抵抗値とされていると共に、
図示する２列目および３列目のエミッタコーン６−２，
６−３とカソード電極２との距離が長くされているた
め、カソード電極２から各エミッタコーン６−１〜６−
４までの抵抗値はほぼ等しくされる。なお、不純物のド
ープされたアモルファスシリコンからなる第２抵抗層１
１をカソード電極２の領域内の全面に形成した後、第２
抵抗層１１を形成する部分だけを残して、透明とされた
基板１の下からレーザ等を照射することにより部分的に
アニールを行えば、低抵抗化された第１抵抗層１０と低
抵抗化されないままの第２抵抗層１１を形成することが
できる。
【００２５】次に、本発明の第４実施例の電界放出形電
子源のカソード電極の上面図を図９に示す。この図に示
すカソード電極２は、並列に多数本設けられたストライ
プ状カソード電極２とされており、カソード電極２を含
む領域内には、図示するように第１抵抗層１２と、一部
のエミッタコーン６の下に第２抵抗層１３とが形成され
ている。この第２抵抗層１３は、島状に形成されている
と共に、カソード電極２から遠い部分に形成されている
エミッタコーン６の下だけに形成されており、その抵抗
値は第１抵抗層１２の抵抗値より低い抵抗値とされてい
る。この第１抵抗層１２と第２抵抗層１３上に形成され
た複数のエミッタコーン６により、電子放出源が構成さ
れている。このエミッタコーン６のうちの第２抵抗層１
３の上に形成されているエミッタコーン６から、カソー
ド電極２へ第１抵抗層１２および第２抵抗層１３を介し
て電流が供給されており、第１抵抗層１２上に形成され
ているエミッタコーン６から、カソード電極２へ第１抵
抗層１２を介して電流が供給されている。なお、１４は
第１抵抗層１２および第２抵抗層１３が形成されていな
い抵抗層分離部であり、ストライプ状のカソード電極２
間を電気的に分離している。
子源のカソード電極の上面図を図９に示す。この図に示
すカソード電極２は、並列に多数本設けられたストライ
プ状カソード電極２とされており、カソード電極２を含
む領域内には、図示するように第１抵抗層１２と、一部
のエミッタコーン６の下に第２抵抗層１３とが形成され
ている。この第２抵抗層１３は、島状に形成されている
と共に、カソード電極２から遠い部分に形成されている
エミッタコーン６の下だけに形成されており、その抵抗
値は第１抵抗層１２の抵抗値より低い抵抗値とされてい
る。この第１抵抗層１２と第２抵抗層１３上に形成され
た複数のエミッタコーン６により、電子放出源が構成さ
れている。このエミッタコーン６のうちの第２抵抗層１
３の上に形成されているエミッタコーン６から、カソー
ド電極２へ第１抵抗層１２および第２抵抗層１３を介し
て電流が供給されており、第１抵抗層１２上に形成され
ているエミッタコーン６から、カソード電極２へ第１抵
抗層１２を介して電流が供給されている。なお、１４は
第１抵抗層１２および第２抵抗層１３が形成されていな
い抵抗層分離部であり、ストライプ状のカソード電極２
間を電気的に分離している。
【００２６】次に、この図に示すＤ−Ｄ線で切った断面
図を図１０に示す。この図において、絶縁性の基板１上
にカソード電極２がＮｂ，Ｍｏ，Ａｌ等の導電性薄膜で
パターン形成されており、このカソード電極２上には、
不純物のドープされたアモルファスシリコン等からなる
第１抵抗層１２，第２抵抗層１３がカソード電極２の領
域内全面に形成されている。さらに、第１抵抗層１２，
第２抵抗層１３の上に二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）から
なる絶縁層４、およびＮｂ，Ｍｏ等からなるゲート電極
５が形成されており、このゲート電極５と絶縁層４に開
口された開口部の中にはＭｏからなるエミッタコーン６
がそれぞれ形成されている。このゲート電極５もストラ
イプ状に形成されており、カソード電極２と共にマトリ
ックスを形成している。
図を図１０に示す。この図において、絶縁性の基板１上
にカソード電極２がＮｂ，Ｍｏ，Ａｌ等の導電性薄膜で
パターン形成されており、このカソード電極２上には、
不純物のドープされたアモルファスシリコン等からなる
第１抵抗層１２，第２抵抗層１３がカソード電極２の領
域内全面に形成されている。さらに、第１抵抗層１２，
第２抵抗層１３の上に二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）から
なる絶縁層４、およびＮｂ，Ｍｏ等からなるゲート電極
５が形成されており、このゲート電極５と絶縁層４に開
口された開口部の中にはＭｏからなるエミッタコーン６
がそれぞれ形成されている。このゲート電極５もストラ
イプ状に形成されており、カソード電極２と共にマトリ
ックスを形成している。
【００２７】この図において、エミッタコーン６−１，
６−３とカソード電極２との間の抵抗値は第１抵抗層１
２の長さで決定されている。また、エミッタコーン６−
２，６−４はカソード電極２からの距離が長くされてい
るため、カソード電極２からの抵抗は通常は大きくな
る。そこで、エミッタコーン６−２，６−４の下の第２
抵抗層１３の抵抗値を低い抵抗値とすれば、エミッタコ
ーン６−１，６−３とほぼ等しい抵抗値とすることがで
きる。すなわち、エミッタコーン６はカソード電極２の
１領域について、図示するように例えば２列形成されて
いるが、１列目のエミッタコーン６−１，６−３は第１
抵抗層１２の上に形成されており、２列目のエミッタコ
ーン６−２，６−４が、島状に形成されている第２抵抗
層１３上に形成されている。前記したように、第２抵抗
層１３の抵抗値は第１抵抗層１２より抵抗値が低くされ
ているため、カソード電極２に近い１列目のエミッタコ
ーン６−１，６−３までの抵抗値と、カソード電極２か
ら遠い２列目のエミッタコーン６−２，６−４までの抵
抗値は、第２抵抗層１２の抵抗値が低いため大体均一化
することができる。
６−３とカソード電極２との間の抵抗値は第１抵抗層１
２の長さで決定されている。また、エミッタコーン６−
２，６−４はカソード電極２からの距離が長くされてい
るため、カソード電極２からの抵抗は通常は大きくな
る。そこで、エミッタコーン６−２，６−４の下の第２
抵抗層１３の抵抗値を低い抵抗値とすれば、エミッタコ
ーン６−１，６−３とほぼ等しい抵抗値とすることがで
きる。すなわち、エミッタコーン６はカソード電極２の
１領域について、図示するように例えば２列形成されて
いるが、１列目のエミッタコーン６−１，６−３は第１
抵抗層１２の上に形成されており、２列目のエミッタコ
ーン６−２，６−４が、島状に形成されている第２抵抗
層１３上に形成されている。前記したように、第２抵抗
層１３の抵抗値は第１抵抗層１２より抵抗値が低くされ
ているため、カソード電極２に近い１列目のエミッタコ
ーン６−１，６−３までの抵抗値と、カソード電極２か
ら遠い２列目のエミッタコーン６−２，６−４までの抵
抗値は、第２抵抗層１２の抵抗値が低いため大体均一化
することができる。
【００２８】なお、前記第４実施例においてはカソード
電極２の片側にしか第１抵抗層１２および第２抵抗層１
３を形成していないが、両側に形成するようにしてもよ
い。さらに、カソード電極２を基板１上に直接形成する
ことに替えて、第１抵抗層１２上に形成するようにして
もよい。ところで、不純物のドープされたアモルファス
シリコンからなる第１抵抗層１２をカソード電極２の領
域内の全面に形成した後、第２抵抗層１３を形成する部
分にのみレーザ等を照射することにより、部分的にアニ
ールすれば、低抵抗化された第２抵抗層１３を形成する
ことができる。
電極２の片側にしか第１抵抗層１２および第２抵抗層１
３を形成していないが、両側に形成するようにしてもよ
い。さらに、カソード電極２を基板１上に直接形成する
ことに替えて、第１抵抗層１２上に形成するようにして
もよい。ところで、不純物のドープされたアモルファス
シリコンからなる第１抵抗層１２をカソード電極２の領
域内の全面に形成した後、第２抵抗層１３を形成する部
分にのみレーザ等を照射することにより、部分的にアニ
ールすれば、低抵抗化された第２抵抗層１３を形成する
ことができる。
【００２９】次に、本発明の第５実施例の電界放出形電
子源のカソード電極の上面図を図１１に示す。この図に
示すカソード電極２は、並列に多数本設けられたストラ
イプ状カソード電極２とされており、カソード電極２上
から両側に延伸するように第１抵抗層１５が形成されて
カソード電極２の１領域を形成している。また、第２抵
抗層１６がカソード電極２に近い部分に設けられたエミ
ッタコーン６の下に、深さ方向において中途まで形成さ
れており、その抵抗値は第１抵抗層１５の抵抗値より高
い抵抗値とされている。この第１抵抗層１５と第２抵抗
層１６上に複数のエミッタコーン６が形成されて電子放
出源とされている。このエミッタコーン６のうちの第１
抵抗層１５の上に形成されているエミッタコーン６か
ら、カソード電極２へ第１抵抗層１５および第２抵抗層
１６を介して電流が供給されており、第１抵抗層１５上
に形成されているエミッタコーン６から、距離が長くさ
れた第１抵抗層１６を介してカソード電極２へ電流が供
給されている。
子源のカソード電極の上面図を図１１に示す。この図に
示すカソード電極２は、並列に多数本設けられたストラ
イプ状カソード電極２とされており、カソード電極２上
から両側に延伸するように第１抵抗層１５が形成されて
カソード電極２の１領域を形成している。また、第２抵
抗層１６がカソード電極２に近い部分に設けられたエミ
ッタコーン６の下に、深さ方向において中途まで形成さ
れており、その抵抗値は第１抵抗層１５の抵抗値より高
い抵抗値とされている。この第１抵抗層１５と第２抵抗
層１６上に複数のエミッタコーン６が形成されて電子放
出源とされている。このエミッタコーン６のうちの第１
抵抗層１５の上に形成されているエミッタコーン６か
ら、カソード電極２へ第１抵抗層１５および第２抵抗層
１６を介して電流が供給されており、第１抵抗層１５上
に形成されているエミッタコーン６から、距離が長くさ
れた第１抵抗層１６を介してカソード電極２へ電流が供
給されている。
【００３０】図１１に示すＥ−Ｅ線で切断した断面図を
図１２に示す。この図において、絶縁性の基板１上にカ
ソード電極２がＮｂ，Ｍｏ，Ａｌ等の導電性薄膜でパタ
ーン形成されており、このカソード電極２上には、不純
物のドープされたアモルファスシリコン等からなる第１
抵抗層１５，第２抵抗層１６がカソード電極２の領域内
全面に形成されている。さらに、第１抵抗層１５，第２
抵抗層１６の上に二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなる
絶縁層４、およびＮｂ，Ｍｏ等からなるゲート電極５が
形成されており、このゲート電極５と絶縁層４に開口さ
れた開口部の中にはＭｏからなるエミッタコーン６がそ
れぞれ形成されている。このゲート電極５もストライプ
状に形成されており、カソード電極２と共にマトリック
スを形成している。
図１２に示す。この図において、絶縁性の基板１上にカ
ソード電極２がＮｂ，Ｍｏ，Ａｌ等の導電性薄膜でパタ
ーン形成されており、このカソード電極２上には、不純
物のドープされたアモルファスシリコン等からなる第１
抵抗層１５，第２抵抗層１６がカソード電極２の領域内
全面に形成されている。さらに、第１抵抗層１５，第２
抵抗層１６の上に二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなる
絶縁層４、およびＮｂ，Ｍｏ等からなるゲート電極５が
形成されており、このゲート電極５と絶縁層４に開口さ
れた開口部の中にはＭｏからなるエミッタコーン６がそ
れぞれ形成されている。このゲート電極５もストライプ
状に形成されており、カソード電極２と共にマトリック
スを形成している。
【００３１】エミッタコーン６は、図示するように例え
ばカソード電極２の片側に２列ずつ形成されており、こ
カソード電極２から近いエミッタコーン６−１，６−４
の下には第２抵抗層１６が、第１抵抗層１５に埋め込ま
れるように深さ方向において中途まで形成されている。
この第２抵抗層１６の抵抗値は第１抵抗層１５より高い
抵抗値とされていると共に、図示する２列目のエミッタ
コーン６−２，６−３とカソード電極２との距離が長く
されているため、カソード電極２から各エミッタコーン
６−１〜６−４までの抵抗値はほぼ等しくされる。
ばカソード電極２の片側に２列ずつ形成されており、こ
カソード電極２から近いエミッタコーン６−１，６−４
の下には第２抵抗層１６が、第１抵抗層１５に埋め込ま
れるように深さ方向において中途まで形成されている。
この第２抵抗層１６の抵抗値は第１抵抗層１５より高い
抵抗値とされていると共に、図示する２列目のエミッタ
コーン６−２，６−３とカソード電極２との距離が長く
されているため、カソード電極２から各エミッタコーン
６−１〜６−４までの抵抗値はほぼ等しくされる。
【００３２】なお、不純物のドープされたアモルファス
シリコンからなる第２抵抗層１６をカソード電極２の領
域内の全面に形成した後、第２抵抗層１６を形成する部
分だけを残して、透明とされた基板１の下から、レーザ
等を照射することにより部分的にアニールを行い、さら
に基板１の下から全面に短時間レーザ等を照射して浅く
アニールを行うことにより、低抵抗化された第１抵抗層
１５と低抵抗化されないままの中途までの深さの第２抵
抗層１６を形成することができる。なお、１４は第１抵
抗層１５および第２抵抗層１６が形成されていない抵抗
層分離部であり、ストライプ状のカソード電極２間を電
気的に分離している。また、前記第５実施例においては
カソード電極２の両側に第１抵抗層１５および第２抵抗
層１６を形成しているが、片側だけに形成するようにし
てもよい。さらに、図１３に示すようにカソード電極２
を基板１上に直接形成することに替えて、第１抵抗層１
５の上に形成するようにしてもよい。
シリコンからなる第２抵抗層１６をカソード電極２の領
域内の全面に形成した後、第２抵抗層１６を形成する部
分だけを残して、透明とされた基板１の下から、レーザ
等を照射することにより部分的にアニールを行い、さら
に基板１の下から全面に短時間レーザ等を照射して浅く
アニールを行うことにより、低抵抗化された第１抵抗層
１５と低抵抗化されないままの中途までの深さの第２抵
抗層１６を形成することができる。なお、１４は第１抵
抗層１５および第２抵抗層１６が形成されていない抵抗
層分離部であり、ストライプ状のカソード電極２間を電
気的に分離している。また、前記第５実施例においては
カソード電極２の両側に第１抵抗層１５および第２抵抗
層１６を形成しているが、片側だけに形成するようにし
てもよい。さらに、図１３に示すようにカソード電極２
を基板１上に直接形成することに替えて、第１抵抗層１
５の上に形成するようにしてもよい。
【００３３】次に、本発明の第６実施例の電界放出形電
子源のカソード電極の上面図を図１４に示す。この図に
示すカソード電極２は、並列に多数本設けられたストラ
イプ状カソード電極２とされており、カソード電極２上
から両側に延伸するように第１抵抗層１７が形成されて
カソード電極２の１領域を形成している。また、第２抵
抗層１８がカソード電極２に近い部分に設けられたエミ
ッタコーン６の直下近傍だけに形成されており、その抵
抗値は第１抵抗層１７の抵抗値より高い抵抗値とされて
いる。この第１抵抗層１７と第２抵抗層１８上に複数の
エミッタコーン６が形成されて電子放出源とされてい
る。このエミッタコーン６のうちの第１抵抗層１７の上
に形成されているエミッタコーン６から、カソード電極
２へ第１抵抗層１７および第２抵抗層１８を介して電流
が供給されており、第１抵抗層１７上に形成されている
エミッタコーン６から、距離が長くされた第１抵抗層１
８を介してカソード電極２へ電流が供給されている。
子源のカソード電極の上面図を図１４に示す。この図に
示すカソード電極２は、並列に多数本設けられたストラ
イプ状カソード電極２とされており、カソード電極２上
から両側に延伸するように第１抵抗層１７が形成されて
カソード電極２の１領域を形成している。また、第２抵
抗層１８がカソード電極２に近い部分に設けられたエミ
ッタコーン６の直下近傍だけに形成されており、その抵
抗値は第１抵抗層１７の抵抗値より高い抵抗値とされて
いる。この第１抵抗層１７と第２抵抗層１８上に複数の
エミッタコーン６が形成されて電子放出源とされてい
る。このエミッタコーン６のうちの第１抵抗層１７の上
に形成されているエミッタコーン６から、カソード電極
２へ第１抵抗層１７および第２抵抗層１８を介して電流
が供給されており、第１抵抗層１７上に形成されている
エミッタコーン６から、距離が長くされた第１抵抗層１
８を介してカソード電極２へ電流が供給されている。
【００３４】図１４に示すＦ−Ｆ線で切断した断面図を
図１５に示す。この図において、絶縁性の基板１上にカ
ソード電極２がＮｂ，Ｍｏ，Ａｌ等の導電性薄膜でパタ
ーン形成されており、このカソード電極２上には、不純
物のドープされたアモルファスシリコン等からなる第１
抵抗層１７，第２抵抗層１８がカソード電極２の領域内
全面に形成されている。さらに、第１抵抗層１７，第２
抵抗層１８の上に二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなる
絶縁層４、およびＮｂ，Ｍｏ等からなるゲート電極５が
形成されており、このゲート電極５と絶縁層４に開口さ
れた開口部の中にはＭｏからなるエミッタコーン６がそ
れぞれ形成されている。このゲート電極５もストライプ
状に形成されており、カソード電極２と共にマトリック
スを形成している。
図１５に示す。この図において、絶縁性の基板１上にカ
ソード電極２がＮｂ，Ｍｏ，Ａｌ等の導電性薄膜でパタ
ーン形成されており、このカソード電極２上には、不純
物のドープされたアモルファスシリコン等からなる第１
抵抗層１７，第２抵抗層１８がカソード電極２の領域内
全面に形成されている。さらに、第１抵抗層１７，第２
抵抗層１８の上に二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）からなる
絶縁層４、およびＮｂ，Ｍｏ等からなるゲート電極５が
形成されており、このゲート電極５と絶縁層４に開口さ
れた開口部の中にはＭｏからなるエミッタコーン６がそ
れぞれ形成されている。このゲート電極５もストライプ
状に形成されており、カソード電極２と共にマトリック
スを形成している。
【００３５】エミッタコーン６は、図示するように例え
ばカソード電極２の片側に２列ずつ形成されており、こ
カソード電極２から近いエミッタコーン６−１，６−４
の直下近傍には第２抵抗層１８が形成されている。この
第２抵抗層１８の抵抗値は第１抵抗層１７より高い抵抗
値とされていると共に、図示する２列目のエミッタコー
ン６−２，６−３とカソード電極２との距離が長くされ
ているため、カソード電極２から各エミッタコーン６−
１〜６−４までの抵抗値はほぼ等しくされる。
ばカソード電極２の片側に２列ずつ形成されており、こ
カソード電極２から近いエミッタコーン６−１，６−４
の直下近傍には第２抵抗層１８が形成されている。この
第２抵抗層１８の抵抗値は第１抵抗層１７より高い抵抗
値とされていると共に、図示する２列目のエミッタコー
ン６−２，６−３とカソード電極２との距離が長くされ
ているため、カソード電極２から各エミッタコーン６−
１〜６−４までの抵抗値はほぼ等しくされる。
【００３６】なお、不純物のドープされたアモルファス
シリコンからなる第２抵抗層１８をカソード電極２の領
域内の全面に形成した後、第２抵抗層１８を形成する部
分だけを残して、透明とされた基板１の下から、レーザ
等を照射することにより部分的にアニールを行うことに
より、低抵抗化された第１抵抗層１７と低抵抗化されな
いままの第２抵抗層１８を形成することができる。な
お、１４は第１抵抗層１７および第２抵抗層１８が形成
されていない抵抗層分離部であり、ストライプ状のカソ
ード電極２間を電気的に分離している。なお、前記第６
実施例においてはカソード電極２の両側に第１抵抗層１
７および第２抵抗層１８を形成しているが、片側だけに
形成するようにしてもよい。さらに、図１６に示すよう
にカソード電極２を基板１上に直接形成することに替え
て、第１抵抗層１７の上に形成するようにしてもよい。
シリコンからなる第２抵抗層１８をカソード電極２の領
域内の全面に形成した後、第２抵抗層１８を形成する部
分だけを残して、透明とされた基板１の下から、レーザ
等を照射することにより部分的にアニールを行うことに
より、低抵抗化された第１抵抗層１７と低抵抗化されな
いままの第２抵抗層１８を形成することができる。な
お、１４は第１抵抗層１７および第２抵抗層１８が形成
されていない抵抗層分離部であり、ストライプ状のカソ
ード電極２間を電気的に分離している。なお、前記第６
実施例においてはカソード電極２の両側に第１抵抗層１
７および第２抵抗層１８を形成しているが、片側だけに
形成するようにしてもよい。さらに、図１６に示すよう
にカソード電極２を基板１上に直接形成することに替え
て、第１抵抗層１７の上に形成するようにしてもよい。
【００３７】このように、本発明の電界放出形電子源
は、カソード電極２の領域内のエミッタコーンの抵抗値
をほぼ等しくすることができる。従って、前記領域内の
すべてのエミッタコーンのエミッションをほぼ同じとす
ることができると共に、エミッション電流を増加するこ
とができるようになる。。さらに、カソード電極２の領
域内のエミッタコーンの抵抗値の差が少ないため、領域
内のエミッタコーンの数を多くすることができる。さら
に、領域を細分化する必要がないため、エミッタコーン
の実装密度を上げることができると共に、その製造も容
易に行うことができるようになる。なお、前記電界放出
形電子源に離隔して蛍光体を塗布したアノード電極を設
けると、ディスプレイを構成することができ、この場合
は前記領域をその画素に対応させるようにすれば良い。
は、カソード電極２の領域内のエミッタコーンの抵抗値
をほぼ等しくすることができる。従って、前記領域内の
すべてのエミッタコーンのエミッションをほぼ同じとす
ることができると共に、エミッション電流を増加するこ
とができるようになる。。さらに、カソード電極２の領
域内のエミッタコーンの抵抗値の差が少ないため、領域
内のエミッタコーンの数を多くすることができる。さら
に、領域を細分化する必要がないため、エミッタコーン
の実装密度を上げることができると共に、その製造も容
易に行うことができるようになる。なお、前記電界放出
形電子源に離隔して蛍光体を塗布したアノード電極を設
けると、ディスプレイを構成することができ、この場合
は前記領域をその画素に対応させるようにすれば良い。
【００３８】また、上記第１実施例ないし第６実施例に
おける第１抵抗層および第２抵抗層の材料としては、不
純物のドープされたアモルファスシリコンあるいはポリ
シリコン等が用いられ、ドープされる不純物としては、
Ｐ，Ｂｉ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌ等を用いることができ、レ
ーザ照射を行うことにより、抵抗値を１０ 1〜１０ 6Ω
ｃｍの任意の抵抗値に調節することができる。これによ
り、第１実施例における低抵抗値の第２抵抗層７、第２
実施例における低抵抗値の第１抵抗層８、第３実施例に
おける低抵抗値の第１抵抗層１０、第４実施例における
低抵抗値の第２抵抗層１３、第５実施例における低抵抗
値の第１抵抗層１５、第６実施例における低抵抗値の第
１抵抗層１７を形成することができる。さらに、レーザ
としてはＸｅＣｌエキシマレーザ（波長λ＝３０８ｎ
ｍ）を用いるのが好適である。この場合のレーザ照射時
間は約０．１秒である。また、レーザに替えてランプを
用いてアニールしてもよい。
おける第１抵抗層および第２抵抗層の材料としては、不
純物のドープされたアモルファスシリコンあるいはポリ
シリコン等が用いられ、ドープされる不純物としては、
Ｐ，Ｂｉ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌ等を用いることができ、レ
ーザ照射を行うことにより、抵抗値を１０ 1〜１０ 6Ω
ｃｍの任意の抵抗値に調節することができる。これによ
り、第１実施例における低抵抗値の第２抵抗層７、第２
実施例における低抵抗値の第１抵抗層８、第３実施例に
おける低抵抗値の第１抵抗層１０、第４実施例における
低抵抗値の第２抵抗層１３、第５実施例における低抵抗
値の第１抵抗層１５、第６実施例における低抵抗値の第
１抵抗層１７を形成することができる。さらに、レーザ
としてはＸｅＣｌエキシマレーザ（波長λ＝３０８ｎ
ｍ）を用いるのが好適である。この場合のレーザ照射時
間は約０．１秒である。また、レーザに替えてランプを
用いてアニールしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、カ
ソード電極と各エミッタコーン間の抵抗値をほぼ一定と
することができるため、カソード領域内に形成された各
エミッタコーンのエミッションを均一化することができ
る。また、カソード電極の近傍にエミッタコーンを設け
てもエミッションの均一化が図れるため、カソード領域
内のエミッタコーンの数を増やすことができ、実装密度
を向上することができる。
ソード電極と各エミッタコーン間の抵抗値をほぼ一定と
することができるため、カソード領域内に形成された各
エミッタコーンのエミッションを均一化することができ
る。また、カソード電極の近傍にエミッタコーンを設け
てもエミッションの均一化が図れるため、カソード領域
内のエミッタコーンの数を増やすことができ、実装密度
を向上することができる。
【図１】本発明の第１実施例の電界放出形電子源のカソ
ード電極の構成を示す図である。
ード電極の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例の電界放出形電子源のカソ
ード電極の上面図である。
ード電極の上面図である。
【図３】本発明の第１実施例の電界放出形電子源の断面
図である。
図である。
【図４】本発明の第１実施例の電界放出形電子源の等価
回路である。
回路である。
【図５】本発明の第２実施例の電界放出形電子源のカソ
ード電極の上面図である。
ード電極の上面図である。
【図６】本発明の第２実施例の電界放出形電子源の断面
図である。
図である。
【図７】本発明の第３実施例の電界放出形電子源のカソ
ード電極の上面図である。
ード電極の上面図である。
【図８】本発明の第３実施例の電界放出形電子源の断面
図である。
図である。
【図９】本発明の第４実施例の電界放出形電子源のカソ
ード電極の上面図である。
ード電極の上面図である。
【図１０】本発明の第４実施例の電界放出形電子源の断
面図である。
面図である。
【図１１】本発明の第５実施例の電界放出形電子源のカ
ソード電極の上面図である。
ソード電極の上面図である。
【図１２】本発明の第５実施例の電界放出形電子源の断
面図である。
面図である。
【図１３】本発明の第５実施例の電界放出形電子源の変
形例の断面図である。
形例の断面図である。
【図１４】本発明の第６実施例の電界放出形電子源のカ
ソード電極の上面図である。
ソード電極の上面図である。
【図１５】本発明の第６実施例の電界放出形電子源の断
面図である。
面図である。
【図１６】本発明の第６実施例の電界放出形電子源の変
形例の断面図である。
形例の断面図である。
【図１７】従来の電界放出形電子源を示す図である。
【符号の説明】 １，１０１ 基板 ２ カソード電極 ３，８，１０，１２，１５，１７ 第１抵抗層 ４，１０４ 絶縁層 ５，１０５ ゲート電極 ６，１０６ エミッタコーン ７，９，１１，１３，１６，１８ 第２抵抗層 １４ 抵抗層分離部 １０２ カソード配線 １０３ 抵抗層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 1/304
Claims (11)
- 【請求項１】カソード電極の領域内に導体部のない窓を
設け、該窓内に抵抗層を設けると共に、この抵抗層上に
複数の円錐状のエミッタを配設した電界放出形電子源に
おいて、 この抵抗層の中央部の抵抗値を周辺部の抵抗層の抵抗値
より低く設定したことを特徴とする電界放出形電子源。 - 【請求項２】カソード電極の領域内に導体部のない窓を
設け、該窓内に抵抗層を設けると共に、この抵抗層上に
複数の円錐状のエミッタを配設した電界放出形電子源に
おいて、 前記複数のエミッタの内、外周部に設けられているエミ
ッタの下の抵抗層の深さ方向において、抵抗層の中途ま
で抵抗値が高く設定されていることを特徴とする電界放
出形電子源。 - 【請求項３】カソード電極の領域内に導体部のない窓を
設け、該窓内に抵抗層を設けると共に、この抵抗層上に
複数の円錐状のエミッタを配設した電界放出形電子源に
おいて、 前記複数のエミッタの内、外周部に位置する各エミッタ
の下の抵抗層の前記エミッタ近傍のみ、抵抗値が高く設
定されていることを特徴とする電界放出形電子源。 - 【請求項４】絶縁基板上にストライプ状のカソード電極
を形成し、該カソード電極を含む領域内の前記絶縁基板
上に抵抗層を形成すると共に、この抵抗層上に複数の円
錐状のエミッタを配設した電界放出形電子源において、 前記エミッタが形成されていると共に、前記カソード電
極から遠い部分に形成されているエミッタ列の下の前記
抵抗層に、低抵抗値の部分を島状に設けるようにしたこ
とを特徴とする電界放出形電子源。 - 【請求項５】絶縁基板上にストライプ状のカソード電極
を形成し、該カソード電極を含む領域内の前記絶縁基板
上に抵抗層を形成すると共に、この抵抗層上に複数の円
錐状のエミッタを配設した電界放出形電子源において、 前記カソード電極の近い部分に配設されたエミッタ列の
下の抵抗層の深さ方向において、中途まで抵抗値が高く
設定されていることを特徴とする電界放出電子源。 - 【請求項６】絶縁基板上にストライプ状のカソード電極
を形成し、該カソード電極を含む領域内の前記絶縁基板
上に抵抗層を形成すると共に、この抵抗層上に複数の円
錐状のエミッタを配設した電界放出形電子源において、 前記カソード電極の近傍に配設されたエミッタの下の抵
抗層の前記エミッタの直下近傍のみ、抵抗値が高く設定
されていることを特徴とする電界放出形電子源。 - 【請求項７】前記カソード電極を前記抵抗層の上に形成
するようにしたことを特徴とする請求項１ないし６のい
ずれかに記載の電界放出電子源。 - 【請求項８】絶縁性の透明基板上に上記カソード電極が
設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のい
ずれかに記載の電界放出形電子源。 - 【請求項９】前記抵抗層の一部をアニールすることによ
り低抵抗値の抵抗層を形成することを特徴とする請求項
１、４のいずれかに記載の電界放出形電子源。 - 【請求項１０】前記抵抗層の一部をアニールすることに
より抵抗値が高く設定された抵抗層を形成することを特
徴とする請求項２、３、５、６のいずれかに記載の電界
放出形電子源。 - 【請求項１１】前記カソード電極に設けられた窓の少な
くとも１つが、ディスプレイの１画素に対応して設けら
れていることを特徴とする請求項１ないし３および請求
項８ないし１０のいずれかに記載の電界放出形電子源。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34560993A JP3269236B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 電界放出形電子源 |
| FR9414271A FR2713394B1 (fr) | 1993-11-29 | 1994-11-29 | Source d'électron de type à émission de champ. |
| US08/350,027 US5786659A (en) | 1993-11-29 | 1994-11-29 | Field emission type electron source |
| CN94120129A CN1059751C (zh) | 1993-11-29 | 1994-11-29 | 场致发射型电子源 |
| KR1019940031815A KR100225561B1 (ko) | 1993-11-29 | 1994-11-29 | 전계방출형 전자원 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34560993A JP3269236B2 (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 電界放出形電子源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07182966A JPH07182966A (ja) | 1995-07-21 |
| JP3269236B2 true JP3269236B2 (ja) | 2002-03-25 |
Family
ID=18377757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34560993A Expired - Fee Related JP3269236B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-12-22 | 電界放出形電子源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3269236B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2731733B2 (ja) * | 1994-11-29 | 1998-03-25 | 関西日本電気株式会社 | 電界放出冷陰極とこれを用いた表示装置 |
| JP3080004B2 (ja) * | 1996-06-21 | 2000-08-21 | 日本電気株式会社 | 電界放出型冷陰極およびその製造方法 |
| JP2000215787A (ja) | 1999-01-21 | 2000-08-04 | Nec Corp | 電界放出型冷陰極素子、その製造方法及び画像表示装置 |
| WO2019244874A1 (ja) * | 2018-06-22 | 2019-12-26 | ナノックス イメージング ピーエルシー | 冷陰極電子源及びこれを備えるｘ線発生装置 |
-
1993
- 1993-12-22 JP JP34560993A patent/JP3269236B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07182966A (ja) | 1995-07-21 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20011218 |
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