JPH10125215A - 電界放射薄膜冷陰極及びこれを用いた表示装置 - Google Patents
電界放射薄膜冷陰極及びこれを用いた表示装置Info
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- JPH10125215A JPH10125215A JP27611396A JP27611396A JPH10125215A JP H10125215 A JPH10125215 A JP H10125215A JP 27611396 A JP27611396 A JP 27611396A JP 27611396 A JP27611396 A JP 27611396A JP H10125215 A JPH10125215 A JP H10125215A
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- H01J2201/30403—Field emission cathodes characterised by the emitter shape
- H01J2201/30426—Coatings on the emitter surface, e.g. with low work function materials
Abstract
(57)【要約】
【課題】 放出される電子ビームの電流量を制御する電
圧を低減し、電子ビームの発散を防ぎ、ゲート電極に流
入する電流を低減した電界放射薄膜冷陰極を実現し、こ
の電界放射薄膜冷陰極を用いた表示装置の解像度，コン
トラスト，色純度を改善する。 【解決手段】 球状の曲面あるいは球状の曲面を模した
複数の段差構造の基板１上に、仕事関数の小さい薄膜材
料を形成した電子放出層５と、電子放出層５を囲み、電
子放出層５よりも高い位置にあり、陰極電位のビーム形
成電極あるいは陰極電位を基準として正または負電位の
ビーム形成電極２と、ビーム形成電極２上に絶縁層３を
介して形成したゲート電極４で電界放射薄膜冷陰極１１
を構成する。
圧を低減し、電子ビームの発散を防ぎ、ゲート電極に流
入する電流を低減した電界放射薄膜冷陰極を実現し、こ
の電界放射薄膜冷陰極を用いた表示装置の解像度，コン
トラスト，色純度を改善する。 【解決手段】 球状の曲面あるいは球状の曲面を模した
複数の段差構造の基板１上に、仕事関数の小さい薄膜材
料を形成した電子放出層５と、電子放出層５を囲み、電
子放出層５よりも高い位置にあり、陰極電位のビーム形
成電極あるいは陰極電位を基準として正または負電位の
ビーム形成電極２と、ビーム形成電極２上に絶縁層３を
介して形成したゲート電極４で電界放射薄膜冷陰極１１
を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜状の電子放出
層から電子を放出する電界放射冷陰極と、これを用いて
画像情報等を表示する平面ディスプレイ装置などの表示
装置に関する。
層から電子を放出する電界放射冷陰極と、これを用いて
画像情報等を表示する平面ディスプレイ装置などの表示
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】微小な円錐状のエミッタと、エミッタの
すぐ近くに形成され、エミッタからの電流を引き出す機
能並びに電流制御機能を持つゲート電極とで構成された
微小冷陰極をアレイ状に配列した電界放射冷陰極アレイ
（ＦＥＡ）が、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ等（Ｊｏｕｒｎａ
ｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．
３９，Ｎｏ．７，ｐｐ．３５０４，１９６８）および
Ｈ．Ｆ．Ｇｒａｙによって提案されている。
すぐ近くに形成され、エミッタからの電流を引き出す機
能並びに電流制御機能を持つゲート電極とで構成された
微小冷陰極をアレイ状に配列した電界放射冷陰極アレイ
（ＦＥＡ）が、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ等（Ｊｏｕｒｎａ
ｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．
３９，Ｎｏ．７，ｐｐ．３５０４，１９６８）および
Ｈ．Ｆ．Ｇｒａｙによって提案されている。
【０００３】この提案されたＦＥＡは、熱陰極と比較し
て高い電流密度が得られ、放出電子の速度分散が小さい
等の利点を持つ。また、単一の電界放射陰極と比較して
電流雑音が小さく、数１０〜２００Ｖの低い電圧で動作
し、比較的悪い真空度の環境でも動作する。
て高い電流密度が得られ、放出電子の速度分散が小さい
等の利点を持つ。また、単一の電界放射陰極と比較して
電流雑音が小さく、数１０〜２００Ｖの低い電圧で動作
し、比較的悪い真空度の環境でも動作する。
【０００４】図７に示す平面ディスプレイ装置は、ＦＥ
Ａ７０を電子源として行と列に並べ、対面する蛍光体に
電子７１を照射し蛍光体を発光させる平面ディスプレイ
装置の構造となっている（ＩＶＭＣ’９１ Ｔｅｃｈｎ
ｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ．６，１９９１）。図７
に示される平面ディスプレイ装置は、ＣＲＴディスプレ
イ装置と比較して体積と重量が小さく、消費電力が小さ
く、正確な図形表示が可能であるという特長を持ってい
る。さらに、液晶によるディスプレイ装置と比較して、
消費電力が小さく、蛍光体が発光する光は自発光である
ため、視野角が広いという特長を持っている。
Ａ７０を電子源として行と列に並べ、対面する蛍光体に
電子７１を照射し蛍光体を発光させる平面ディスプレイ
装置の構造となっている（ＩＶＭＣ’９１ Ｔｅｃｈｎ
ｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ．６，１９９１）。図７
に示される平面ディスプレイ装置は、ＣＲＴディスプレ
イ装置と比較して体積と重量が小さく、消費電力が小さ
く、正確な図形表示が可能であるという特長を持ってい
る。さらに、液晶によるディスプレイ装置と比較して、
消費電力が小さく、蛍光体が発光する光は自発光である
ため、視野角が広いという特長を持っている。
【０００５】一方、電子源として、仕事関数が小さいダ
イヤモンド薄膜を使用し、上記ＦＥＡと違って微細構造
を形成する必要がない表示素子が提案されてあり、この
素子は電子放出電子素子と呼ばれるものであり、図８に
は、特開平６−３６６８０号公報に開示された電子放出
電子素子が示されている。
イヤモンド薄膜を使用し、上記ＦＥＡと違って微細構造
を形成する必要がない表示素子が提案されてあり、この
素子は電子放出電子素子と呼ばれるものであり、図８に
は、特開平６−３６６８０号公報に開示された電子放出
電子素子が示されている。
【０００６】図８（ａ）は電子放出電子素子を示す平面
図、（ｂ）は電子放出電子素子を示す側面図である。図
８に示すように、電子放出素子１００は、ダイヤモンド
電子放出部１０１とアノード１０２とから構成され、ダ
イヤモンド電子放出部１０１とアノード１０２は、支持
基板１０３上に形成されている。ダイヤモンド電子放出
部１０１は、単結晶あるいは多結晶のダイヤモンド薄膜
で構成され、支持基板１０３上に付着させている。
図、（ｂ）は電子放出電子素子を示す側面図である。図
８に示すように、電子放出素子１００は、ダイヤモンド
電子放出部１０１とアノード１０２とから構成され、ダ
イヤモンド電子放出部１０１とアノード１０２は、支持
基板１０３上に形成されている。ダイヤモンド電子放出
部１０１は、単結晶あるいは多結晶のダイヤモンド薄膜
で構成され、支持基板１０３上に付着させている。
【０００７】ダイヤモンド結晶の仕事関数は、通常の金
属やシリコンなどの半導体と比較して小さいため、極め
て小さい電界で電子が放出される。すなわち、金属や半
導体の電子放出電界がおよそ３×１０7Ｖ／ｃｍである
のに対し、ダイヤモンドでは５×１０5Ｖ／ｃｍと、約
２桁低い。このため、上記ＦＥＡと違って電界を集中さ
せるための極めて鋭利な構造や、微細構造が不要にな
る。
属やシリコンなどの半導体と比較して小さいため、極め
て小さい電界で電子が放出される。すなわち、金属や半
導体の電子放出電界がおよそ３×１０7Ｖ／ｃｍである
のに対し、ダイヤモンドでは５×１０5Ｖ／ｃｍと、約
２桁低い。このため、上記ＦＥＡと違って電界を集中さ
せるための極めて鋭利な構造や、微細構造が不要にな
る。
【０００８】また特開平６−２０８８３５号公報には、
図９及び図１０に示すように、ダイヤモンド材を電子源
に用いた平面ディスプレイ装置が開示されている。図９
（ａ），（ｂ）は１画素の部分を示す断面図であり、両
者は、互いに９０度回転した方向の断面を示している。
図１０は、図９に示す画素構造を用いた平面ディスプレ
イ装置を示す構造図である。
図９及び図１０に示すように、ダイヤモンド材を電子源
に用いた平面ディスプレイ装置が開示されている。図９
（ａ），（ｂ）は１画素の部分を示す断面図であり、両
者は、互いに９０度回転した方向の断面を示している。
図１０は、図９に示す画素構造を用いた平面ディスプレ
イ装置を示す構造図である。
【０００９】図９において、基板１１１上にストライプ
状の導電層１１２が積層され、導電層１１２上に蛍光体
層（陰極ルミネセンス層）１１３が積層されている。基
板１１１と真空を介して対面するフェースプレート１１
４には、導電層１１２と直交する導電層１１５が形成さ
れ、導電層１１５上にはダイヤモンド材層１１６が積層
されている。導電層１１２と導電層１１５とが交差する
部分が１画素となり、導電層１１２と導電層１１５との
間に電圧を加えると、ダイヤモンド材層１１６から電子
が放出され、その電子が蛍光体層１１３に衝突して蛍光
体が発光する。
状の導電層１１２が積層され、導電層１１２上に蛍光体
層（陰極ルミネセンス層）１１３が積層されている。基
板１１１と真空を介して対面するフェースプレート１１
４には、導電層１１２と直交する導電層１１５が形成さ
れ、導電層１１５上にはダイヤモンド材層１１６が積層
されている。導電層１１２と導電層１１５とが交差する
部分が１画素となり、導電層１１２と導電層１１５との
間に電圧を加えると、ダイヤモンド材層１１６から電子
が放出され、その電子が蛍光体層１１３に衝突して蛍光
体が発光する。
【００１０】また図１１に示すように、ダイヤモンド材
層１１６の陰極とフェースプレート１１４との間の空間
にストライプ状のグリッド１１７をグリッド支持部品１
１８によって保持する構造が提案されている（ＳＩＤ
９４ ＤＩＧＥＳＴ，ｐｐ．４３，１９９４）。
層１１６の陰極とフェースプレート１１４との間の空間
にストライプ状のグリッド１１７をグリッド支持部品１
１８によって保持する構造が提案されている（ＳＩＤ
９４ ＤＩＧＥＳＴ，ｐｐ．４３，１９９４）。
【００１１】また特開平７−２７２６１８号公報には図
１２に示すように、絶縁膜１２４とゲート電極層１２５
をダイヤモンド薄膜１２３上に積層形成した電子源構造
が開示されている。また、特開平８−７７９１７，８−
７７９１８号公報にも、絶縁膜とゲート電極層をダイヤ
モンド薄膜上に形成した電子源を用いた電界放出デバイ
ス構造が開示されている。
１２に示すように、絶縁膜１２４とゲート電極層１２５
をダイヤモンド薄膜１２３上に積層形成した電子源構造
が開示されている。また、特開平８−７７９１７，８−
７７９１８号公報にも、絶縁膜とゲート電極層をダイヤ
モンド薄膜上に形成した電子源を用いた電界放出デバイ
ス構造が開示されている。
【００１２】さらに、特表平８−５０５２５９号公報に
は、図１３に示すように、ゲート電極１２５と絶縁膜１
２４で形成した空洞の底面に平面状のダイヤモンド薄膜
１３１を形成した電子源構造が開示されている。
は、図１３に示すように、ゲート電極１２５と絶縁膜１
２４で形成した空洞の底面に平面状のダイヤモンド薄膜
１３１を形成した電子源構造が開示されている。
【００１３】また、特開平８−１１５６５４号公報に
は、図１４に示すように、ゲート電極１４４と絶縁層１
４２で形成した空洞の底に薄膜１４１を形成した電子源
の構造が開示されている。
は、図１４に示すように、ゲート電極１４４と絶縁層１
４２で形成した空洞の底に薄膜１４１を形成した電子源
の構造が開示されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、微細な針状
のエミッタを並べたＦＥＡを使用した平面ディスプレイ
装置においては、エミッタ先端の曲率半径約１０ｎｍ以
下、ゲート電極開口径約１μｍと微細な構造をディスプ
レイ画面全体に形成する必要がある。このためには、最
先端のリソグラフィー技術を駆使する必要があり、特
に、ゲート開口を形成するためのレジストの露光には、
高分解能の露光装置が必要である。
のエミッタを並べたＦＥＡを使用した平面ディスプレイ
装置においては、エミッタ先端の曲率半径約１０ｎｍ以
下、ゲート電極開口径約１μｍと微細な構造をディスプ
レイ画面全体に形成する必要がある。このためには、最
先端のリソグラフィー技術を駆使する必要があり、特
に、ゲート開口を形成するためのレジストの露光には、
高分解能の露光装置が必要である。
【００１５】しかし、このような高分解能の露光装置で
は、パターンを形成できる面積が広くならないため、大
面積のディスプレイ装置を実現するには、何度も照射面
積を移動させて露光する必要がある。この結果、装置の
占有時間が長くなり、露光工程の処理時間が長くなる。
さらに、エミッタを形成する蒸着（Ｓｐｉｎｄｔタイ
プ）あるいはエッチング（Ｇｒａｙタイプ）工程におい
て、表示面積全面において上記先端曲率半径やエミッタ
の高さを均一に形成するのは極めて困難である。
は、パターンを形成できる面積が広くならないため、大
面積のディスプレイ装置を実現するには、何度も照射面
積を移動させて露光する必要がある。この結果、装置の
占有時間が長くなり、露光工程の処理時間が長くなる。
さらに、エミッタを形成する蒸着（Ｓｐｉｎｄｔタイ
プ）あるいはエッチング（Ｇｒａｙタイプ）工程におい
て、表示面積全面において上記先端曲率半径やエミッタ
の高さを均一に形成するのは極めて困難である。
【００１６】また図９，図１０に示す平面ディスプレイ
装置においては、低仕事関数のダイヤモンド材を電子源
としているため、微細構造をリソグラフィーによって形
成する必要がなく、高分解能の露光装置を使用する必要
がなく、製造工程が簡単になり、平面ディスプレイ装置
の構造が簡単になる。
装置においては、低仕事関数のダイヤモンド材を電子源
としているため、微細構造をリソグラフィーによって形
成する必要がなく、高分解能の露光装置を使用する必要
がなく、製造工程が簡単になり、平面ディスプレイ装置
の構造が簡単になる。
【００１７】しかし、このディスプレイ装置において
は、カソード（導電層１１５）と、蛍光体を被着させた
アノード（導電層１１２）との間の電圧によって電子の
放出を制御しているが、カソードとアノードとの間には
１０μｍ〜１００μｍ程度の距離があるため、電子放出
に必要な電界を形成するには、この間の電圧を３００Ｖ
〜５００Ｖとする必要がある。電圧−電流特性が非直線
性であることを利用しても、電流を変調する電圧は±８
０〜±１５０Ｖが必要である。平面ディスプレイ装置で
は、水平及び垂直の画素数に相当する数の駆動回路が必
要であるため、変調電圧が大きいと、外部の駆動回路の
負担が極めて大きくなる。
は、カソード（導電層１１５）と、蛍光体を被着させた
アノード（導電層１１２）との間の電圧によって電子の
放出を制御しているが、カソードとアノードとの間には
１０μｍ〜１００μｍ程度の距離があるため、電子放出
に必要な電界を形成するには、この間の電圧を３００Ｖ
〜５００Ｖとする必要がある。電圧−電流特性が非直線
性であることを利用しても、電流を変調する電圧は±８
０〜±１５０Ｖが必要である。平面ディスプレイ装置で
は、水平及び垂直の画素数に相当する数の駆動回路が必
要であるため、変調電圧が大きいと、外部の駆動回路の
負担が極めて大きくなる。
【００１８】さらに、アノードとカソードとの間の電圧
を変えると、エミッション電流と同じに蛍光体を衝撃す
る加速電圧も変わるため、精密な調節、例えばカラーデ
ィスプレイの３原色のバランスの精密な調節が困難とな
る。
を変えると、エミッション電流と同じに蛍光体を衝撃す
る加速電圧も変わるため、精密な調節、例えばカラーデ
ィスプレイの３原色のバランスの精密な調節が困難とな
る。
【００１９】また、ダイヤモンド薄膜の微細構造は、必
ずしも均一にはなっていないため、放出される電子の一
部の方向がフェースプレート１１４および基板１１１と
垂直にならず、横方向の速度成分を持つ。このため、隣
の画素を電子が照射する可能性があり、表示画面の解像
度やコントラストが低下し、特に、カラー平面ディスプ
レイ装置では、さらに色純度低下の恐れがある。
ずしも均一にはなっていないため、放出される電子の一
部の方向がフェースプレート１１４および基板１１１と
垂直にならず、横方向の速度成分を持つ。このため、隣
の画素を電子が照射する可能性があり、表示画面の解像
度やコントラストが低下し、特に、カラー平面ディスプ
レイ装置では、さらに色純度低下の恐れがある。
【００２０】たとえば、アノード・ゲート間の電圧が２
００Ｖ，アノード・ゲート電極間の距離が５０μｍのと
き、中心軸から３０度の角度で放出された電子は、アノ
ードが形成されたスクリーン上では約１５μｍ離れた位
置を照射する。
００Ｖ，アノード・ゲート電極間の距離が５０μｍのと
き、中心軸から３０度の角度で放出された電子は、アノ
ードが形成されたスクリーン上では約１５μｍ離れた位
置を照射する。
【００２１】この影響を防ぐためには、１画素の陰極の
面積に対し蛍光体の面積を大きくしたり、陰極とアノー
ド（蛍光体）との間の距離を狭くして電子ビームが発散
する前に蛍光体に当たるようにしたり、物理的に隣の画
素の電子が到達しないような衝壁を形成する必要があ
る。このため、ディスプレイ装置の精細度が制限された
り、構造が複雑になる等の問題点が生じる。
面積に対し蛍光体の面積を大きくしたり、陰極とアノー
ド（蛍光体）との間の距離を狭くして電子ビームが発散
する前に蛍光体に当たるようにしたり、物理的に隣の画
素の電子が到達しないような衝壁を形成する必要があ
る。このため、ディスプレイ装置の精細度が制限された
り、構造が複雑になる等の問題点が生じる。
【００２２】また、図１１に示す構造では、１μｍ□〜
数μｍ□程度の開口を持つグリッド１１７をフェースプ
レート１１４と電子源の間に保持する必要があるため、
ディスプレイ装置の構造が複雑となる。さらに、上記微
細構造を持つグリッド１１７を製作する必要があり、微
細加工の問題が残る。
数μｍ□程度の開口を持つグリッド１１７をフェースプ
レート１１４と電子源の間に保持する必要があるため、
ディスプレイ装置の構造が複雑となる。さらに、上記微
細構造を持つグリッド１１７を製作する必要があり、微
細加工の問題が残る。
【００２３】また、図１２に示す構造では、ダイヤモン
ド薄膜１２３の表面の凹凸は必ずしも整列されていない
ため、放出された電子の横方向速度成分が大きく、しか
も絶縁層１２４とゲート電極層１２５に形成された空洞
の中には、ゲート開口の中心に向かう集束電界は存在し
ないため、放出された電子の多くはゲート電極１２５に
当たり、ゲート電極１２５の開口を通り抜け利用できる
電子の割合は小さい。このため、ゲート電極１２５を加
熱し、これによる電力消費が無視できなくなる。さら
に、ゲート電極１２５付近の温度上昇を引き起こし、内
部の真空度を劣化させる恐れがある。
ド薄膜１２３の表面の凹凸は必ずしも整列されていない
ため、放出された電子の横方向速度成分が大きく、しか
も絶縁層１２４とゲート電極層１２５に形成された空洞
の中には、ゲート開口の中心に向かう集束電界は存在し
ないため、放出された電子の多くはゲート電極１２５に
当たり、ゲート電極１２５の開口を通り抜け利用できる
電子の割合は小さい。このため、ゲート電極１２５を加
熱し、これによる電力消費が無視できなくなる。さら
に、ゲート電極１２５付近の温度上昇を引き起こし、内
部の真空度を劣化させる恐れがある。
【００２４】同様に、図１３に示す構造においても、ダ
イヤモンド薄膜から放出された電子の多くはゲート電極
に当たる恐れがある。
イヤモンド薄膜から放出された電子の多くはゲート電極
に当たる恐れがある。
【００２５】図１４に示す構造においては、絶縁層１４
２と陰極電極層１４３とが接する面よりも微小孔内で深
い位置に電子放出物質からなる薄膜１４１を形成し、薄
膜１４１付近の等電位面に放出電子に対して集束作用を
持たせている。しかし、電子放出領域の直径に対し陰極
電極層１４３に設けられたステップの高さは小さいた
め、集束作用をもたらす等電位面の曲がりは薄膜１４１
の極く周辺部に限られ、薄膜１４１の極く周辺部から放
出された電子に対しては有効であるが、これ以外の部分
から放出された電子は有効な集束作用を受けにくい。こ
のため、多くの電子がゲート電極１４４に当たったり、
ゲート電極１４４の開口を通り抜けた電子ビームの集束
状態が不十分であるといった不都合がある。
２と陰極電極層１４３とが接する面よりも微小孔内で深
い位置に電子放出物質からなる薄膜１４１を形成し、薄
膜１４１付近の等電位面に放出電子に対して集束作用を
持たせている。しかし、電子放出領域の直径に対し陰極
電極層１４３に設けられたステップの高さは小さいた
め、集束作用をもたらす等電位面の曲がりは薄膜１４１
の極く周辺部に限られ、薄膜１４１の極く周辺部から放
出された電子に対しては有効であるが、これ以外の部分
から放出された電子は有効な集束作用を受けにくい。こ
のため、多くの電子がゲート電極１４４に当たったり、
ゲート電極１４４の開口を通り抜けた電子ビームの集束
状態が不十分であるといった不都合がある。
【００２６】本発明の目的は、薄膜から放出された電子
がゲート電極に当たるのを防ぎ、電子の利用効率を上
げ、消費電力の増加を防ぎ、信頼性の低下を防止し、ま
た低い電流変調電圧で動作し、十分集束された電子ビー
ムを形成し、表示画面品質の良い、電界放射薄膜冷陰極
及びこれを用いた表示装置を提供することにある。
がゲート電極に当たるのを防ぎ、電子の利用効率を上
げ、消費電力の増加を防ぎ、信頼性の低下を防止し、ま
た低い電流変調電圧で動作し、十分集束された電子ビー
ムを形成し、表示画面品質の良い、電界放射薄膜冷陰極
及びこれを用いた表示装置を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る電界放射薄膜冷陰極は、電子放出層
と、第１の電極と、第２の電極とを有する電界放射薄膜
冷陰極であって、電子放出層は、金属あるいは半導体か
らなる基板上に離散的に形成されたものであり、第１の
電極は、前記電子放出層を取り囲み、前記電子放出層よ
りも前記基板から離れた位置に形成されたものであり、
第２の電極は、前記第１の電極上に絶縁層を介して形成
されたものであり、前記電子放出層の下の前記基板は、
球面あるいは段差によって球面を模擬した構造となって
いるものである。
め、本発明に係る電界放射薄膜冷陰極は、電子放出層
と、第１の電極と、第２の電極とを有する電界放射薄膜
冷陰極であって、電子放出層は、金属あるいは半導体か
らなる基板上に離散的に形成されたものであり、第１の
電極は、前記電子放出層を取り囲み、前記電子放出層よ
りも前記基板から離れた位置に形成されたものであり、
第２の電極は、前記第１の電極上に絶縁層を介して形成
されたものであり、前記電子放出層の下の前記基板は、
球面あるいは段差によって球面を模擬した構造となって
いるものである。
【００２８】また第３の電極と、電子放出層と、第１の
電極と、第２の電極とを有する電界放射薄膜冷陰極であ
って、第３の電極は、絶縁基板上に形成されたものであ
り、電子放出層は、前記第３の電極上に離散的に形成さ
れたものであり、第１の電極は、前記電子放出層を取り
囲み、前記電子放出層よりも前記絶縁基板から離れた位
置に形成されたものであり、第２の電極は、前記第１の
電極上に絶縁層を介して形成されたものであり、前記電
子放出層の下の前記絶縁基板は、球面あるいは段差によ
って球面を模擬した構造となっているものである。
電極と、第２の電極とを有する電界放射薄膜冷陰極であ
って、第３の電極は、絶縁基板上に形成されたものであ
り、電子放出層は、前記第３の電極上に離散的に形成さ
れたものであり、第１の電極は、前記電子放出層を取り
囲み、前記電子放出層よりも前記絶縁基板から離れた位
置に形成されたものであり、第２の電極は、前記第１の
電極上に絶縁層を介して形成されたものであり、前記電
子放出層の下の前記絶縁基板は、球面あるいは段差によ
って球面を模擬した構造となっているものである。
【００２９】また前記電子放出層は、ダイヤモンド単結
晶，ダイヤモンド多結晶，非晶質ダイヤモンドのいずれ
か一つあるいは少なくともいずれか二つを構成材料とし
て備えるものである。
晶，ダイヤモンド多結晶，非晶質ダイヤモンドのいずれ
か一つあるいは少なくともいずれか二つを構成材料とし
て備えるものである。
【００３０】また前記電子放出層と前記第２の電極との
間の距離は、前記第２の電極の開口の寸法の１／２より
も大きいものである。
間の距離は、前記第２の電極の開口の寸法の１／２より
も大きいものである。
【００３１】また本発明に係る電界放射薄膜冷陰極を用
いた表示装置は、請求項１から請求項４のいずれかの電
界放射薄膜冷陰極を備えたものである。
いた表示装置は、請求項１から請求項４のいずれかの電
界放射薄膜冷陰極を備えたものである。
【００３２】また真空外囲器の一部となる前面ガラス
と、前記前面ガラス上に形成した透明導電膜層と、前記
透明導電膜層の上に形成した蛍光体層と、真空外囲器の
一部となる裏面ガラスと、前記裏面ガラスの上に形成し
たものである。
と、前記前面ガラス上に形成した透明導電膜層と、前記
透明導電膜層の上に形成した蛍光体層と、真空外囲器の
一部となる裏面ガラスと、前記裏面ガラスの上に形成し
たものである。
【００３３】
【作用】微細構造を人為的に作る必要がなく、高精度の
リソグラフィー装置を使用せずに製造でき、電流変調電
圧が低く、ゲート電極に流入する電流が極めて小さい電
子源を形成することができる。
リソグラフィー装置を使用せずに製造でき、電流変調電
圧が低く、ゲート電極に流入する電流が極めて小さい電
子源を形成することができる。
【００３４】また前記電子源を平面ディスプレイ装置に
導入することにより、構造が簡単で、大面積化が容易
で、電流変調電圧が低い装置を実現できる。さらに、隣
の画素の蛍光体に当たる電子が少なくなるので、解像
度，コントラストおよび色純度が改善される。
導入することにより、構造が簡単で、大面積化が容易
で、電流変調電圧が低い装置を実現できる。さらに、隣
の画素の蛍光体に当たる電子が少なくなるので、解像
度，コントラストおよび色純度が改善される。
【００３５】さらに、電流値と加速電圧を独立に設定で
きるため、画面の輝度，色相などを最適に調節すること
ができる。電子ビームの発散が小さく、アノードで電流
を引き出す必要がないため、カソードとアノードとの間
の距離を必要十分な値に設定でき、真空排気抵抗を小さ
く押さえることができる。さらに、カソードとアノード
との間の絶縁の問題が緩和されるため、アノード電圧を
高く設定でき、高い発光輝度と高い発光効率が実現でき
る。
きるため、画面の輝度，色相などを最適に調節すること
ができる。電子ビームの発散が小さく、アノードで電流
を引き出す必要がないため、カソードとアノードとの間
の距離を必要十分な値に設定でき、真空排気抵抗を小さ
く押さえることができる。さらに、カソードとアノード
との間の絶縁の問題が緩和されるため、アノード電圧を
高く設定でき、高い発光輝度と高い発光効率が実現でき
る。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。
を参照して詳細に説明する。
【００３７】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
１に係る電界放射薄膜冷陰極の構造を示す断面図であ
る。図１において、金属あるいは半導体の基板１には、
単数あるいは複数の矩形形状の凹部１ａが形成され、凹
部１ａの開口縁から上方に突き出た凸部は、ビーム形成
電極２となっている。ビーム形成電極２上には絶縁層３
が形成され、絶縁層３上には、薄膜あるいは厚膜の金属
材料からなるゲート電極４が積層されている。
１に係る電界放射薄膜冷陰極の構造を示す断面図であ
る。図１において、金属あるいは半導体の基板１には、
単数あるいは複数の矩形形状の凹部１ａが形成され、凹
部１ａの開口縁から上方に突き出た凸部は、ビーム形成
電極２となっている。ビーム形成電極２上には絶縁層３
が形成され、絶縁層３上には、薄膜あるいは厚膜の金属
材料からなるゲート電極４が積層されている。
【００３８】基板１の凹部１ａの底面は球面状になって
おり、凹部１ａの球面状底面上には、仕事関数が小さい
材料を使用した電子放出層５が形成されている。電子放
出層５と、電子放出層５を取り囲むビーム形成電極２，
絶縁層３およびゲート電極４とにより微小冷陰極１１が
形成され、単数あるいは複数の微小冷陰極１１と基板１
とにより陰極１２が構成されている。
おり、凹部１ａの球面状底面上には、仕事関数が小さい
材料を使用した電子放出層５が形成されている。電子放
出層５と、電子放出層５を取り囲むビーム形成電極２，
絶縁層３およびゲート電極４とにより微小冷陰極１１が
形成され、単数あるいは複数の微小冷陰極１１と基板１
とにより陰極１２が構成されている。
【００３９】図２は、本発明の実施形態１に係る電界放
射薄膜冷陰極の構造を示す斜視図である。図２に示すよ
うに、絶縁層３，ゲート電極４は、電子放出層５の周囲
を取り囲んでおり、ゲート電極４は、電子放出層５に対
応した部分が穴加工されてメッシュ状に形成されてい
る。
射薄膜冷陰極の構造を示す斜視図である。図２に示すよ
うに、絶縁層３，ゲート電極４は、電子放出層５の周囲
を取り囲んでおり、ゲート電極４は、電子放出層５に対
応した部分が穴加工されてメッシュ状に形成されてい
る。
【００４０】絶縁層３，ゲート電極４，電子放出層５の
寸法は、陰極１２が使用される目的に応じて設定される
が、ゲート電極４の開口の寸法ｄは約５μｍ〜数１０μ
ｍ□程度である。ゲート電極４の電圧が電子放出層５の
全領域に有効な電界を与えるために、電子放出層５から
ゲート電極４までの距離ｈ１は、ゲート電極４の開口寸
法ｄの１／２よりも大きく設定するのが望ましい。ま
た、過大の集束作用を防ぐために、ビーム形成電極２の
高さｈ２は、電子放出層５からゲート電極４までの距離
ｈ１の１／２よりも小さく設定するのが望ましい。ま
た、基板１の電子放出層５が形成されている部分の形状
は、球面あるいは球面に近い曲面を有し、その曲率半径
の中心は、ゲート電極４付近あるいは、これよりも離れ
た位置にあることが望ましい。
寸法は、陰極１２が使用される目的に応じて設定される
が、ゲート電極４の開口の寸法ｄは約５μｍ〜数１０μ
ｍ□程度である。ゲート電極４の電圧が電子放出層５の
全領域に有効な電界を与えるために、電子放出層５から
ゲート電極４までの距離ｈ１は、ゲート電極４の開口寸
法ｄの１／２よりも大きく設定するのが望ましい。ま
た、過大の集束作用を防ぐために、ビーム形成電極２の
高さｈ２は、電子放出層５からゲート電極４までの距離
ｈ１の１／２よりも小さく設定するのが望ましい。ま
た、基板１の電子放出層５が形成されている部分の形状
は、球面あるいは球面に近い曲面を有し、その曲率半径
の中心は、ゲート電極４付近あるいは、これよりも離れ
た位置にあることが望ましい。
【００４１】基板１には、たとえばシリコンのような半
導体材料あるいは金属が使用され、絶縁層３には、シリ
コンの酸化物あるいはシリコンの窒化物等が使用され
る。ゲート電極４には、半導体素子製造で用いられる配
線材料を使用することができるが、タングステン，モリ
ブデン，ニオブなどの耐熱材料および、これらの化合物
を用いることが望ましい。電子放出層５は、仕事関数が
小さい材料を含む材料であるが、望ましくは単結晶ダイ
ヤモンド，多結晶ダイヤモンド，非晶質ダイヤモンドの
うちの一つあるいは、これらのうちの二つあるいは全て
を含有する材料を用いる。
導体材料あるいは金属が使用され、絶縁層３には、シリ
コンの酸化物あるいはシリコンの窒化物等が使用され
る。ゲート電極４には、半導体素子製造で用いられる配
線材料を使用することができるが、タングステン，モリ
ブデン，ニオブなどの耐熱材料および、これらの化合物
を用いることが望ましい。電子放出層５は、仕事関数が
小さい材料を含む材料であるが、望ましくは単結晶ダイ
ヤモンド，多結晶ダイヤモンド，非晶質ダイヤモンドの
うちの一つあるいは、これらのうちの二つあるいは全て
を含有する材料を用いる。
【００４２】ここで、非晶質ダイヤモンドとは、カーボ
ンのレーザーアベレーション技術等によって形成される
薄膜のことであり、アモルファス状態あるいは極く小さ
い形状のダイヤモンド結晶状態あるいは、これらが混在
している状態のものをいう。
ンのレーザーアベレーション技術等によって形成される
薄膜のことであり、アモルファス状態あるいは極く小さ
い形状のダイヤモンド結晶状態あるいは、これらが混在
している状態のものをいう。
【００４３】陰極１２を動作させるには、ゲート電極４
に基板１および電子放出層５の電位に対して約１０Ｖ〜
数１０Ｖの電圧を印加し、この電圧により電子放出層５
から電子が放出する。
に基板１および電子放出層５の電位に対して約１０Ｖ〜
数１０Ｖの電圧を印加し、この電圧により電子放出層５
から電子が放出する。
【００４４】図３には、電子放出層５から電子が放出す
るときの等電位線６と電子ビーム７の軌道を示してい
る。ビーム形成電極２と球面状の電子放出層５によって
電子放出層５の付近には、放出された電子を中心部に集
めるような等電位線６が作られ、電子ビーム７の軌道が
集束される。このため、放出された電子のほとんど全て
は、ゲート電極４および絶縁層３には当たらずにゲート
電極４の開口を通り抜ける。
るときの等電位線６と電子ビーム７の軌道を示してい
る。ビーム形成電極２と球面状の電子放出層５によって
電子放出層５の付近には、放出された電子を中心部に集
めるような等電位線６が作られ、電子ビーム７の軌道が
集束される。このため、放出された電子のほとんど全て
は、ゲート電極４および絶縁層３には当たらずにゲート
電極４の開口を通り抜ける。
【００４５】（実施形態２）図４は、本発明の実施形態
２に係る電界放射薄膜冷陰極の構造を示す断面図であ
る。図４に示す実施形態２は、図１と異なり、電子放出
層５が形成された部分の基板１には、最下層の第１平面
８と第２平面９で構成された１段の段差が形成され、第
１平面８と第２平面９で模擬的な球面構造を構成してい
る。ビーム形成電極２，第１平面８，第２平面９によっ
て電子放出層５付近の集束電界を形成する。
２に係る電界放射薄膜冷陰極の構造を示す断面図であ
る。図４に示す実施形態２は、図１と異なり、電子放出
層５が形成された部分の基板１には、最下層の第１平面
８と第２平面９で構成された１段の段差が形成され、第
１平面８と第２平面９で模擬的な球面構造を構成してい
る。ビーム形成電極２，第１平面８，第２平面９によっ
て電子放出層５付近の集束電界を形成する。
【００４６】（実施形態３）図５は、本発明の実施形態
３に係る電界放射薄膜冷陰極の構造を示す断面図であ
る。図５に示す実施形態３は、図１と異なり、電子放出
層５が形成された部分の基板１には、最下層の第１平面
８と第２平面９と第３平面１０で構成された２段の段差
が形成されており、第１平面８と第２平面９と第３平面
１０とにより模擬的な球面構造を構成している。ビーム
形成電極２，第１平面８，第２平面９，第３平面１０に
よって電子放出層５付近の集束電界を形成する。各段差
にはプロセス上の工夫によってだれを形成し、電子放出
層５の不連続性の発生を防止し、より球面に近い構造を
実現している。
３に係る電界放射薄膜冷陰極の構造を示す断面図であ
る。図５に示す実施形態３は、図１と異なり、電子放出
層５が形成された部分の基板１には、最下層の第１平面
８と第２平面９と第３平面１０で構成された２段の段差
が形成されており、第１平面８と第２平面９と第３平面
１０とにより模擬的な球面構造を構成している。ビーム
形成電極２，第１平面８，第２平面９，第３平面１０に
よって電子放出層５付近の集束電界を形成する。各段差
にはプロセス上の工夫によってだれを形成し、電子放出
層５の不連続性の発生を防止し、より球面に近い構造を
実現している。
【００４７】電子放出層５の上面開口形状は矩形以外の
形状、例えば６角形や円形でも電子放出を制御すること
ができる。例えば、電子放出層５の形状が円形の場合、
電子放出層５の表面における放出軸方向の電界強度分布
は最も均一になるが、有効面積率すなわち全陰極面積に
対する電子放出面積は小さい。一方、電子放出層５の形
状が６角形の場合、電子放出層５の表面における電界強
度分布は矩形のパターンよりも均一であるため、ゲート
電極４の電流制御性が改善され、より低い電圧で電流が
制御できる。さらに、有効面積率は矩形パターンと同じ
であるため、円形開口の場合より多くの陰極電流を取り
出すことができる。
形状、例えば６角形や円形でも電子放出を制御すること
ができる。例えば、電子放出層５の形状が円形の場合、
電子放出層５の表面における放出軸方向の電界強度分布
は最も均一になるが、有効面積率すなわち全陰極面積に
対する電子放出面積は小さい。一方、電子放出層５の形
状が６角形の場合、電子放出層５の表面における電界強
度分布は矩形のパターンよりも均一であるため、ゲート
電極４の電流制御性が改善され、より低い電圧で電流が
制御できる。さらに、有効面積率は矩形パターンと同じ
であるため、円形開口の場合より多くの陰極電流を取り
出すことができる。
【００４８】また、基板１を絶縁体で形成し、電子放出
層５の下に陰極電極層，絶縁層の下にビーム形成電極層
をそれぞれ作り、ビーム形成電極層と陰極電極層に別々
の電圧を印加することができる。これによって、電子放
出層から放出される電子に対するゲート電極を通過する
電子の割合が最大になるように設定することができる。
さらに、スクリーンにおける電子ビームスポット形状を
最小に設定することも可能になる。
層５の下に陰極電極層，絶縁層の下にビーム形成電極層
をそれぞれ作り、ビーム形成電極層と陰極電極層に別々
の電圧を印加することができる。これによって、電子放
出層から放出される電子に対するゲート電極を通過する
電子の割合が最大になるように設定することができる。
さらに、スクリーンにおける電子ビームスポット形状を
最小に設定することも可能になる。
【００４９】（実施形態４）図６は、本発明の実施形態
４に係る平面ディスプレイ装置の構造を示す断面図であ
る。図６に示す平面ディスプレイ装置は、図１〜図５の
電界放射薄膜冷陰極を用いたものである。
４に係る平面ディスプレイ装置の構造を示す断面図であ
る。図６に示す平面ディスプレイ装置は、図１〜図５の
電界放射薄膜冷陰極を用いたものである。
【００５０】図６において、前面ガラス２１は真空外囲
器の一部となり、真空の内側の表面に、透明導電膜（Ｉ
ＴＯ膜）の陽極（アノード）２３が積層され、陽極２３
の陰極１２側の上には蛍光体２４が積層されている。裏
面ガラス２２は真空外囲器の一部となり、裏面ガラス２
２と前面ガラス２１とは、約数１０μｍ〜数１００μｍ
の狭い真空の空間２５を介して対面している。裏面ガラ
ス２２の真空側の表面には陰極１２が形成されている。
器の一部となり、真空の内側の表面に、透明導電膜（Ｉ
ＴＯ膜）の陽極（アノード）２３が積層され、陽極２３
の陰極１２側の上には蛍光体２４が積層されている。裏
面ガラス２２は真空外囲器の一部となり、裏面ガラス２
２と前面ガラス２１とは、約数１０μｍ〜数１００μｍ
の狭い真空の空間２５を介して対面している。裏面ガラ
ス２２の真空側の表面には陰極１２が形成されている。
【００５１】陰極１２の基板１とゲート電極４は複数の
ストライプ状に形成され、互いに直交する。陰極１２の
ストライプとゲート電極４のストライプが行および列の
走査電極となり、両者が交差する部分が１画素の電子源
となる。図６において、１画素は２×２の４個の微小冷
陰極１１で構成されている例を示しているが、単数ある
いは複数の微小冷陰極１１で構成することもできる。
ストライプ状に形成され、互いに直交する。陰極１２の
ストライプとゲート電極４のストライプが行および列の
走査電極となり、両者が交差する部分が１画素の電子源
となる。図６において、１画素は２×２の４個の微小冷
陰極１１で構成されている例を示しているが、単数ある
いは複数の微小冷陰極１１で構成することもできる。
【００５２】図６に示す平面ディスプレイ装置を動作さ
せるには、ゲート電極４と基板１との間に、ゲート電極
４が正になる数Ｖ〜数１０Ｖの電圧を印加し、陽極２３
に陰極１２の基板１に対して１００Ｖ〜数１００Ｖの電
圧を印加する。この結果、選ばれた画素の微小冷陰極１
１からは電子が放出され、蛍光体２４を衝撃してこれを
発光させる。
せるには、ゲート電極４と基板１との間に、ゲート電極
４が正になる数Ｖ〜数１０Ｖの電圧を印加し、陽極２３
に陰極１２の基板１に対して１００Ｖ〜数１００Ｖの電
圧を印加する。この結果、選ばれた画素の微小冷陰極１
１からは電子が放出され、蛍光体２４を衝撃してこれを
発光させる。
【００５３】なお、画素ごとに陽極２３と蛍光体２４を
２〜３に分割し、異なった発光特性の蛍光材料を使用す
れば、カラーの平面ディスプレイ装置を構成できる。
２〜３に分割し、異なった発光特性の蛍光材料を使用す
れば、カラーの平面ディスプレイ装置を構成できる。
【００５４】本実施形態に示す平面ディスプレイ装置に
おいては、陰極１２のビーム形成電極２で作られる電界
によって電子ビームが集束されるため、隣の画素の蛍光
体に当たる電子が少なくなり、解像度，コントラストお
よび色純度が改善される。
おいては、陰極１２のビーム形成電極２で作られる電界
によって電子ビームが集束されるため、隣の画素の蛍光
体に当たる電子が少なくなり、解像度，コントラストお
よび色純度が改善される。
【００５５】さらに、電流値と加速電圧を独立に設定で
きるので、画面の輝度，色相等を最適に調節することが
できる。電子ビームの発散が小さく、アノードで電流を
引き出す必要がないため、カソードとアノードとの間の
距離を狭くする必要がなくなる。従って、それらを必要
十分な値に設定でき、真空排気抵抗を小さく抑えること
ができる。カソード・アノード間隔を大きくできれば、
カソード・アノード間の絶縁の問題が緩和されるので、
アノード電圧を高くでき、高い発光輝度と高い発光効率
が実現できる。
きるので、画面の輝度，色相等を最適に調節することが
できる。電子ビームの発散が小さく、アノードで電流を
引き出す必要がないため、カソードとアノードとの間の
距離を狭くする必要がなくなる。従って、それらを必要
十分な値に設定でき、真空排気抵抗を小さく抑えること
ができる。カソード・アノード間隔を大きくできれば、
カソード・アノード間の絶縁の問題が緩和されるので、
アノード電圧を高くでき、高い発光輝度と高い発光効率
が実現できる。
【００５６】また、実施形態４においては、実施形態１
の電界放射薄膜冷陰極を用いて説明したが、実施形態２
あるいは実施形態３の電界放射薄膜冷陰極を用いても、
その実施形態で説明した特長を活かして平面ディスプレ
イ装置を構成できる。
の電界放射薄膜冷陰極を用いて説明したが、実施形態２
あるいは実施形態３の電界放射薄膜冷陰極を用いても、
その実施形態で説明した特長を活かして平面ディスプレ
イ装置を構成できる。
【００５７】さらに、実施形態４では行と列の走査を組
み合わせて画像情報を表示する平面ディスプレイ装置の
例を示したが、ゲート電極４あるいは陰極電極層１０を
文字，数字あるいは図形の形に形成し、この形に応じて
蛍光体を発光させるＶＦＤ（蛍光表示デバイス）とする
こともできる。
み合わせて画像情報を表示する平面ディスプレイ装置の
例を示したが、ゲート電極４あるいは陰極電極層１０を
文字，数字あるいは図形の形に形成し、この形に応じて
蛍光体を発光させるＶＦＤ（蛍光表示デバイス）とする
こともできる。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
流変調電圧の低い電子源を、微細構造を人為的に作ら
ず、高精度のリソグラフィー装置を使用せずに製造でき
る。
流変調電圧の低い電子源を、微細構造を人為的に作ら
ず、高精度のリソグラフィー装置を使用せずに製造でき
る。
【００５９】この電子源を平面ディスプレイ装置に導入
することにより、構造が簡単で、大面積化が容易で、電
流変調電圧が低い装置を実現できる。さらに、隣の画素
の蛍光体に当たる電子が少なくなるので、解像度，コン
トラストおよび色純度を改善することができる。
することにより、構造が簡単で、大面積化が容易で、電
流変調電圧が低い装置を実現できる。さらに、隣の画素
の蛍光体に当たる電子が少なくなるので、解像度，コン
トラストおよび色純度を改善することができる。
【００６０】さらに、電流値と加速電圧を独立に設定で
きるので、画面の輝度，色相等を最適に調節することが
できる。電子ビームの発散が小さく、アノードで電流を
引き出す必要がないので、カソードとアノードとの間の
距離を必要十分な値に設定でき、真空排気抵抗を小さく
抑えることができるとともに、アノード電圧を高くでき
るので、高い発光輝度と高い発光効率を実現できる。
きるので、画面の輝度，色相等を最適に調節することが
できる。電子ビームの発散が小さく、アノードで電流を
引き出す必要がないので、カソードとアノードとの間の
距離を必要十分な値に設定でき、真空排気抵抗を小さく
抑えることができるとともに、アノード電圧を高くでき
るので、高い発光輝度と高い発光効率を実現できる。
【図１】本発明の実施形態１に係る電界放射薄膜冷陰極
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る電界放射薄膜冷陰極
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る電界放射薄膜冷陰極
の等電位線と電子ビーム軌道を示す図である。
の等電位線と電子ビーム軌道を示す図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る電界放射薄膜冷陰極
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態３に係る電界放射薄膜冷陰極
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態４に係る平面ディスプレイ装
置を示す断面図である。
置を示す断面図である。
【図７】ＩＶＭＣ’９１ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇ
ｅｓｔ，ｐｐ．６，１９９１に開示された従来技術の平
面ディスプレイ装置を示す構造図である。
ｅｓｔ，ｐｐ．６，１９９１に開示された従来技術の平
面ディスプレイ装置を示す構造図である。
【図８】（ａ）は、特開平６−３６６８０号公報に開示
された従来技術のダイヤモンドフィルム電子源を用いた
電子素子を示す平面図、（ｂ）は、同断面図である。
された従来技術のダイヤモンドフィルム電子源を用いた
電子素子を示す平面図、（ｂ）は、同断面図である。
【図９】特開平６−２０８８３５号公報に開示された従
来技術のダイヤモンド電子源を用いた平面ディスプレイ
装置を示す断面図であって、（ａ），（ｂ）は互いに９
０度回転した切断面図である。
来技術のダイヤモンド電子源を用いた平面ディスプレイ
装置を示す断面図であって、（ａ），（ｂ）は互いに９
０度回転した切断面図である。
【図１０】特開平６−２０８８３５号公報に開示された
従来技術のダイヤモンド電子源を用いた平面ディスプレ
イ装置を示す構造図である。
従来技術のダイヤモンド電子源を用いた平面ディスプレ
イ装置を示す構造図である。
【図１１】ＳＩＤ ９４ ＤＩＧＥＳＴ，ｐｐ．４３，
１９９４に開示された従来技術の平面ディスプレイ装置
を示す断面図である。
１９９４に開示された従来技術の平面ディスプレイ装置
を示す断面図である。
【図１２】特開平７−２７２６１８号公報に示された従
来技術のダイヤモンド電子源を用いた平面ディスプレイ
装置を示す構造図である。
来技術のダイヤモンド電子源を用いた平面ディスプレイ
装置を示す構造図である。
【図１３】特開平８−５０５２５９号公報に開示された
従来技術のダイヤモンド電子源を用いた平面ディスプレ
イ装置を示す構造図である。
従来技術のダイヤモンド電子源を用いた平面ディスプレ
イ装置を示す構造図である。
【図１４】特開平８−１１５６５４号公報に開示された
従来技術のダイヤモンド電子源を用いた平面ディスプレ
イ装置を示す構造図である。
従来技術のダイヤモンド電子源を用いた平面ディスプレ
イ装置を示す構造図である。
１ 基板 ２ ビーム形成電極 ３ 絶縁層 ４ ゲート電極 ５ 電子放出層 ６ 等電位線 ７ 電子ビーム ８ 第１平面 ９ 第２平面 １０ 第３平面 １１ 微小冷陰極 １２ 陰極 ２１ 前面ガラス ２２ 裏面ガラス ２３ 陽極 ２４ 蛍光体 ２５ 空間
Claims (6)
- 【請求項１】 電子放出層と、第１の電極と、第２の電
極とを有する電界放射薄膜冷陰極であって、 電子放出層は、金属あるいは半導体からなる基板上に離
散的に形成されたものであり、 第１の電極は、前記電子放出層を取り囲み、前記電子放
出層よりも前記基板から離れた位置に形成されたもので
あり、 第２の電極は、前記第１の電極上に絶縁層を介して形成
されたものであり、 前記電子放出層の下の前記基板は、球面あるいは段差に
よって球面を模擬した構造となっているものであること
を特徴とする電界放射薄膜冷陰極。 - 【請求項２】 第３の電極と、電子放出層と、第１の電
極と、第２の電極とを有する電界放射薄膜冷陰極であっ
て、 第３の電極は、絶縁基板上に形成されたものであり、 電子放出層は、前記第３の電極上に離散的に形成された
ものであり、 第１の電極は、前記電子放出層を取り囲み、前記電子放
出層よりも前記絶縁基板から離れた位置に形成されたも
のであり、 第２の電極は、前記第１の電極上に絶縁層を介して形成
されたものであり、 前記電子放出層の下の前記絶縁基板は、球面あるいは段
差によって球面を模擬した構造となっているものである
ことを特徴とする電界放射薄膜冷陰極。 - 【請求項３】 前記電子放出層は、ダイヤモンド単結
晶，ダイヤモンド多結晶，非晶質ダイヤモンドのいずれ
か一つあるいは少なくともいずれか二つを構成材料とし
て備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電界
放射薄膜冷陰極。 - 【請求項４】 前記電子放出層と前記第２の電極との間
の距離は、前記第２の電極の開口の寸法の１／２よりも
大きいものであることを特徴とする請求項１又は２に記
載の電界放射薄膜冷陰極。 - 【請求項５】 請求項１から請求項４のいずれかの電界
放射薄膜冷陰極を備えた表示装置。 - 【請求項６】 真空外囲器の一部となる前面ガラスと、
前記前面ガラス上に形成した透明導電膜層と、前記透明
導電膜層の上に形成した蛍光体層と、真空外囲器の一部
となる裏面ガラスと、前記裏面ガラスの上に形成した請
求項１から請求項４のいずれかの電界放射薄膜冷陰極を
備えた表示装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27611396A JPH10125215A (ja) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | 電界放射薄膜冷陰極及びこれを用いた表示装置 |
| KR1019970053371A KR19980032930A (ko) | 1996-10-18 | 1997-10-17 | 전계 방사 박막 냉음극 및 이를 이용한 디스플레이 장치 |
| US08/953,407 US6028391A (en) | 1996-10-18 | 1997-10-17 | Field emission device having spherically curved electron emission layer and spherically recessed substrate |
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|---|---|---|---|
| JP27611396A JPH10125215A (ja) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | 電界放射薄膜冷陰極及びこれを用いた表示装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10125215A true JPH10125215A (ja) | 1998-05-15 |
Family
ID=17564983
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP27611396A Pending JPH10125215A (ja) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | 電界放射薄膜冷陰極及びこれを用いた表示装置 |
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