JPH10340666A

JPH10340666A - 電界電子放出素子

Info

Publication number: JPH10340666A
Application number: JP15086697A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Niiyama; 剛宏新山; Shigeo Ito; 茂生伊藤
Original assignee: Futaba Corp
Current assignee: Futaba Corp
Priority date: 1997-06-09
Filing date: 1997-06-09
Publication date: 1998-12-22
Also published as: FR2764435A1; FR2764435B1; US6060841A; KR100289638B1; TW400529B

Abstract

(57)【要約】【課題】エミッタ電極とゲート電極との短絡等により
カソード電極ラインの１ライン全てが制御不能になるこ
とを防止する電界電子放出素子を提供する。【解決手段】１つのカソード電極ラインが、ストライ
プ状のカソード配線２とその片側に整列して設けられた
複数の島状電極３により構成され、ゲート電極８は、各
島状電極３の領域の上部の絶縁層６上に設けられてい
る。電流制御用抵抗層に抵抗値の異なる第１，第２の抵
抗層４，５を積層した部分を設け、エミッタコーン７に
過電流が流れたときに、積層膜厚部が破壊され、このエ
ミッタコーン７に接続された島状電極３のみをカソード
配線２から電気的に切り離す。第２の抵抗層５は、複数
の島状電極３に対し個別に各１つが第１の抵抗層４の上
に局部的に積層されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷陰極として知ら
れている電界放出カソードを備えた電界電子放出素子に
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、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（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉ
ｏｎ）と呼び、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（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎ
Ｃａｔｈｏｄｅ、以下、単にＦＥＣという）と呼んでい
る。

【０００３】近年、半導体加工技術を駆使して、ミクロ
ンサイズのＦＥＣのアレーからなる平面状の面放出型Ｆ
ＥＣを作製することが可能となっており、このＦＥＣを
基板上に多数個形成した素子は、その各エミッタから放
出された電子を蛍光面等に照射することによって電界放
出型表示装置（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｎＤｉｓｐ
ｌａｙ、以下、単にＦＥＤと表記する）、リソグラフィ
ー用電子ビーム装置等の電子放出源として用いられよう
としている。

【０００４】図５は、従来の電界電子放出素子の一部分
を模式的に示す平面図である。また、図６は、図５に示
した矢示Ａ，Ａ’の切断線における断面構造図である。
図中、３１はカソード配線、３２は島状電極、３３は抵
抗層、１はカソード基板、６は絶縁層、７はエミッタコ
ーン、８はゲート電極である。

【０００５】この従来技術は、特開平７−１５３３６９
号公報（特願平５−３２０９２３号）等で知られている
ように、ガラス等のカソード基板１上に、カソード配線
３１および島状電極３２が、Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｌ等の導電
性薄膜でパターン形成されている。島状電極３２は、ス
トライプ状のカソード配線がくり抜かれた部分内に形成
され、その結果、カソード配線３１は井桁状になり、島
状電極３２とカソード配線３１とは、所定間隔ののギャ
ップを隔てて分離形成され、同一平面上に完全に絶縁さ
れた状態に形成される。カソード配線３１および複数の
島状電極３２で１列のカソード電極ラインが形成される
が、ＦＥＤの場合、例えば、カソード電極ラインは複数
列ストライプ上に形成され、ゲート電極８のラインと直
交する。

【０００６】図６に示すように、カソード配線３１およ
び島状電極３２の上には、これらを覆うようにアモルフ
ァスシリコン（ａ−Ｓｉ）等からなる抵抗層３３が形成
されている。さらに、抵抗層３３の上にこれを覆うよう
に二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）からなる絶縁層６が形成
され、この絶縁層６の上に、Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｌ，ＷＳｉ
₂等のゲート電極８が形成されている。ゲート電極８お
よび絶縁層６には複数の開口部が形成され、この開口部
内に、Ｍｏ等からなり、エミッタ電極（エミッタチッ
プ）となるエミッタコーン７が抵抗層３３の上に形成さ
れる。エミッタコーン７の先端部分は、開口部から図示
を省略したアノード電極側を臨む構成とされている。

【０００７】上述した構造により、エミッタコーン７は
抵抗層３３の膜厚部分を介して島状電極３２と電気的に
接続され、この島状電極３２は抵抗層３３の結合部分を
介してカソード配線３１に電気的に接続されることにな
る。ゲート電極８とエミッタコーン７の先端との距離を
サブミクロン程度とすることができるため、ゲート電極
８とエミッタコーン７との間にわずか数１０ボルトの電
圧を印加するだけで、電子をエミッタコーン５から電界
放出させることができる。また、エミッタコーン７間の
ピッチは５〜１０μｍ程度とすることができるため、１
枚のカソード基板１上に数万〜数十万個のエミッタコー
ン７を形成することができる。

【０００８】そして、カソード基板１に対し、所定間隔
で透明ガラス等からなるアノード基板を対向配置し、こ
の間を真空状態とする。アノード基板上にアノード電極
を形成し、エミッタコーンから電界放出された電子をア
ノード電極に捕集する。電子がアノード電極に塗布され
た蛍光体に射突することにより蛍光体が発光する。１ま
たは複数の島状電極３２の上に形成された複数のエミッ
タコーン７が、１つの表示セグメントに対応するものと
なる。なお、カラー表示の場合には、１つの表示セグメ
ントを構成するＲ，Ｇ，Ｂ各色の１つに対応するものと
なる。

【０００９】ここで、カソード電極ラインをカソード配
線３１および島状電極３２に分離し抵抗層３３を形成し
ているのは、次の理由による。第１に、エミッタコーン
７とゲート電極８との距離が非常に短くされているため
に、製造過程において付着した塵埃などによりエミッタ
コーン７とゲート電極８とが短絡してしまうことがあ
る。カソード基板１の上には、複数のカソード電極ライ
ンと複数のゲート電極８のラインが形成され、Ｘ−Ｙ方
向でマトリクスを組む構成となっている。カソード電極
ラインの１ラインに数百ドットのエミッタコーン７が形
成されており、このカソード電極ラインへ入力する入力
信号と、これに直交するゲート電極８のラインへの正電
圧印加によりコーン状エミッタ７を選択して電子放出を
させる。この場合、カソード電極ライン上の１つのエミ
ッタコーン７でもショートすると、このカソード電極の
１ライン全てが制御不能になり、ライン欠陥となってし
まう。

【００１０】第２に、ＦＥＣの初期動作時に局部的な脱
ガスが発生し、このガスによりエミッタコーン７とゲー
ト電極８あるいはアノード電極との間で放電を起こすこ
とがあり、このため大電流がカソード電極に流れてカソ
ード電極が破壊されるということがあった。さらに、多
数のエミッタコーン７のうちに電子が放出されやすいも
のがあるため、画面上に異常に明るいスポットが発生す
ることがあった。

【００１１】そこで、エミッタコーン７とカソード配線
３１との間に抵抗層３３を設けることにより、特定のエ
ミッタコーン７からの放出電子が多くなると、電流の増
加に応じて抵抗層３３によりエミッタコーン７の電子放
出を抑制する方向に電圧降下が生じ、特定のエミッタコ
ーン７からの電子放出の暴走をくい止めることができ
る。このように、抵抗層３３を設けることにより特定の
エミッタコーン７への電流の集中を防止することがで
き、製造上の歩留まりの向上や動作の安定化をはかるこ
とができる。

【００１２】第３に、島状電極３２を設けないで抵抗層
３３の上に直接エミッタコーンを形成した場合には、カ
ソード配線３１と各エミッタコーン７との間の距離に応
じて、カソード配線３１と各エミッタコーン７との間の
抵抗値が異なることになる。すなわち、カソード配線３
１に近い位置に形成されたエミッタコーンについては抵
抗値が低くなり、エミッタコーン７の群の中央部に形成
されカソード配線３１から遠いエミッタコーン７につい
ては高い抵抗値となる。したがって、カソード配線３１
の近傍に位置するエミッタコーン７からの電子放出量は
多くなるが、中央部に位置するエミッタコーン７からの
電子放出量は少なくなり、電子放出量が不均一となって
しまう。

【００１３】そこで、カソード配線３１の領域にくり抜
き部を形成し、その内側にカソード配線３１から分離さ
れた島状電極３２を形成し、島状電極３２の領域上に複
数のエミッタコーン７を形成している。これにより、カ
ソード配線３１と各エミッタコーン７との間の抵抗値を
均一にすることができ、電子放出特性の均一化をはかる
ことができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
構成をさらに改良するもので、エミッタ電極とゲート電
極との短絡や放電等によりカソード電極ラインの１ライ
ン全てが制御不能になるなどの問題を、従来技術よりも
より完全に防止することができる電界電子放出素子を提
供することを目的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
おいては、電界電子放出素子において、カソード配線、
複数の島状電極、高抵抗層、前記複数の島状電極に対し
個別に設けられた複数の低抵抗層、および、前記各島状
電極の上に直接または前記高抵抗層を介して配置された
複数のエミッタ電極を有し、前記各島状電極は、前記高
抵抗層および前記低抵抗層を直列に介して個別に前記カ
ソード配線に接続されているものである。したがって、
エミッタ電極とゲート電極との短絡や放電等により１つ
の島状電極に過電流が流れたときには、高抵抗層および
低抵抗層が直列に介在する部分が過熱されて破壊される
ことにより、この島状電極上のエミッタ電極の電子放出
のみを不可能化させて、カソード電極ラインの１ライン
全てが制御不能になることをより完全に防止することが
できる。

【００１６】請求項２に記載の発明においては、請求項
１に記載の電界電子放出素子において、カソード基板、
絶縁層およびゲート電極を有し、前記カソード配線およ
び複数の島状電極は、前記カソード基板上に形成され、
前記高抵抗層の第１の部分は、前記島状電極の上に形成
され、前記高抵抗層の第２の部分は、前記カソード配線
および前記島状電極の間を電気的に接続するように形成
され、前記低抵抗層は、前記高抵抗層の前記第２の部分
の上に形成され、前記絶縁層は、前記高抵抗層および前
記低抵抗層の上に形成され、前記ゲート電極は、前記絶
縁層上に形成され、第１の開口部が前記島状電極の上の
前記ゲート電極および前記絶縁層に形成され、前記複数
のエミッタ電極は、前記第１の開口部内に前記高抵抗層
の前記第１の部分を介して前記島状電極の上に形成され
ているものである。したがって、各島状電極を高抵抗層
および低抵抗層を直列に介在させて個別に前記カソード
配線に接続させる構造を容易に実現することができる。
また、高抵抗層を容易に薄くすることができる層構造で
あり、生産性が向上するとともに、体積抵抗率ρの大き
な材料により高抵抗層を形成することが可能となるた
め、高抵抗層の第２の部分の抵抗値を大きくすることが
可能となる。

【００１７】請求項３に記載の発明においては、請求項
２に記載の電界電子放出素子において、第２の開口部が
前記低抵抗層の上の前記絶縁層に形成されているもので
ある。したがって、低抵抗層が絶縁層から露出するの
で、製造過程において、ゲート電極の開口部、エミッタ
コーン、または、島状電極等に不良あるいは不良となる
おそれが大きいものを発見した時には、この部分の低抵
抗層をレーザ光等により溶断することができ、あらかじ
めカソード配線から切り離しておくことが可能となる。

【００１８】請求項４に記載の発明においては、請求項
１に記載の電界電子放出素子において、カソード基板、
絶縁層およびゲート電極を有し、前記カソード配線およ
び複数の島状電極は、前記高抵抗層の一方の面上に形成
され、前記絶縁層は、前記島状電極および前記カソード
配線が形成された前記高抵抗層上に形成され、前記ゲー
ト電極は、前記絶縁層の上に形成され、第１の開口部が
前記島状電極の上の前記ゲート電極および前記絶縁層に
形成され、前記複数のエミッタ電極は、前記第１の開口
部内に前記島状電極の上に形成され、前記低抵抗層は、
前記カソード配線および前記島状電極の間を電気的に接
続する部分の前記高抵抗層の他方の面上に形成され、前
記カソード基板は、前記低抵抗層が形成された前記高抵
抗層の他方の面に配置されているものである。したがっ
て、請求項２と同様な作用を奏する。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態の一部分を模式的に示す平面図である。また、図２
は、図１に示した矢示Ａ，Ａ’の切断線における断面構
造図である。図中、図５，図６と同様な部分には同じ符
号を付して説明を省略する。２はカソード配線、３は島
状電極、４は第１の抵抗層、５は第２の抵抗層である。
図１においてはゲート電極８を図示しているが、絶縁層
６は取り除き、その下部の構造を示している。

【００２０】この実施の形態は、電流制御用抵抗層に抵
抗値の異なる第１，第２の抵抗層４，５を積層した部分
を設け、エミッタコーン７に過電流が流れたり過電圧が
印加されたときに、積層膜厚部が破壊されるようにし、
島状電極３とカソード配線２との間を絶縁状態とするも
のである。例えば、ゲート電極８とエミッタコーン７と
の間が短絡した場合、短絡したエミッタコーン７に電気
的に接続された島状電極３のみをカソード配線２から電
気的に切り離すことができる。

【００２１】１つのカソード電極ラインが、直線状のカ
ソード配線２とその片側に整列して設けられた複数の島
状電極３により構成されたものを前提に説明する。ゲー
ト電極８は、各島状電極３の領域の絶縁層６上に設けら
れているが、カソード電極ラインに直交するゲート電極
ラインを構成するために、幅の狭い接続線部が左右に延
びている。第２の抵抗層５は、複数の島状電極３に対し
個別に各１つが第１の抵抗層４の上に局部的に積層され
ている。その位置は、島状電極３とカソードライン２と
のギャップ領域をまたがる領域であり、ゲート電極８の
接続線部と並行している。

【００２２】図２に示すように、断面構造は、第２の抵
抗層５を除いて、図６に示した従来技術のものと同様な
構造であり、カソード配線２および島状電極３は、図６
のカソード配線３１および島状電極３２と同様な金属材
料で同様に形成される。第１の抵抗層４は、図６の抵抗
層３３と同様にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等で
ある。カソード基板１上に、カソード配線２および島状
電極３が形成され、これらを覆うように第１の抵抗層４
が形成されている。すなわち、この第１の抵抗層４は、
島状電極３の上に形成されているとともに、カソード配
線２および島状電極３との間を電気的に接続するように
形成されている。

【００２３】カソード配線２および島状電極３との間を
電気的に接続するギャップ領域上に、第２の抵抗層５が
形成され第１の抵抗層４に積層されて形成されている。
この第１の抵抗層６および第２の抵抗層の上に、これら
を覆うように絶縁層６が形成され、この絶縁層６の上に
ゲート電極８が形成されている。ゲート電極８および絶
縁層６には複数の開口部が形成され、この開口部内にエ
ミッタコーン７が第１の抵抗層４の上に形成される。エ
ミッタコーン７の先端部分は、開口部から図示を省略し
たアノード電極側を臨む構成とされている。第１の抵抗
層４は、１つのカソード電極ライン毎に設けられ、隣接
するカソード電極ラインの同様な第１の抵抗層とは絶縁
層６により分離されている。ここで、第１の抵抗層４に
は抵抗値が比較的高いものを用いるのに対し、第２の抵
抗層５には抵抗値が比較的低いものを用いる。

【００２４】第１の抵抗層４は、１つの島状電極３の領
域内にある複数のエミッタコーン７の電流を制御する。
その抵抗値は、エミッタコーン７からの放出電流量およ
びフィードバック制御をする発生起電力により設定す
る。一般に、体積抵抗率ρ（Ω・ｃｍ）の抵抗膜は、電
極対抗面積をＡ（ｃｍ²）、抵抗膜の膜厚をＬ（ｃｍ）
としたとき、Ｒ＝ρＬ／Ａと表される。したがって、複
数のエミッタコーン７と島状電極３の間に介在する第１
の抵抗層４の抵抗値については、第１の抵抗層４の膜厚
および体積抵抗率に比例する。抵抗層は膜厚が薄いほど
生産性が向上する。したがって、所定値に設定された第
１の抵抗層４の抵抗値に対し、膜厚を薄くし体積抵抗率
を大きく設計する。これに伴い、カソード配線２と島状
電極３の間の抵抗値は高くなり、両者の間は絶縁状態に
近づく。このような層構造により、抵抗値が大きく異な
る第１および第２の抵抗層４，５を形成することが可能
となる。

【００２５】その結果、複数のエミッタコーン７は、ま
ず、第１の抵抗層４を介して島状電極３と電気的に接続
される。そして、この島状電極３は、第１の抵抗層４の
みを介してカソード配線２に接続されるだけでなく、第
１の抵抗層４と複数の島状電極３に対して個別に設けら
れた第２の抵抗層５とを直列に介してカソード配線２に
接続されている。このような構成により、各エミッタコ
ーン７からの電子放出により流れる個々のエミッタ電流
は、直下の第１の抵抗層４の膜厚方向に流れ、島状電極
３により合成される。合成されたエミッタ電流は、島状
電極３から第１の抵抗層４の膜厚方向に流れ、第２の抵
抗層５を通って第１の抵抗層４の膜厚方向に流れ、カソ
ード配線２に入る。

【００２６】第２の抵抗層５の抵抗値により、島状電極
３上に形成された複数のエミッタコーン７の総エミッタ
電流を制御することができる。これは、１つの表示セグ
メントに対応する電子放出量を規定する。したがって、
この第２の抵抗層５の抵抗値を制御することにより表示
セグメント間の特性の均一化を行うことができる。この
抵抗値は、第２の抵抗層６の面積により最適な値にする
ことが可能である。

【００２７】ゲート電極８とエミッタコーン７とが短絡
したり、エミッタコーン７に過電圧が加わるなどして、
通常値を超える過電流が島状電極３に流れた場合は、島
状電極３と第２の抵抗層５との間に介在する積層部分の
第１の抵抗層４、または、第２の抵抗層５とカソード配
線２との間に介在する積層部分の第１の抵抗層４が第２
の抵抗層５よりも高抵抗であるので発熱して破壊され
る。破壊状態によりカソード配線２と島状電極３とが第
２の抵抗層５に接触した場合においても、次にカソード
配線２とゲート電極８とが走査されて電圧が印加された
ときの過電流により、第２の抵抗層５が発熱破壊されて
完全に切り離すことができる。なお、図１に示したよう
に、第１の抵抗層４および第２の抵抗層５の積層部の破
壊がゲート電極８の接続線部に影響しないように、ゲー
ト電極８の接続線部と第２の抵抗層５はクロスオーバし
ない構造としている。

【００２８】過電流が流れた島状電極３はカソード配線
２から切り離され、電子放出動作が不可能となり、他の
島状電極３の電子放出動作を阻害しなくなるため、１つ
の島状電極３上の複数のエミッタコーン７に対応する１
表示セグメントの欠陥となるが、１表示ラインの欠陥と
なることが防止される。

【００２９】第１，第２の抵抗層４，５を抵抗値を異な
らせて形成するための一具体例を説明する。第１の抵抗
層４は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を用いる
が、第２の抵抗層５は、インジューム・ティン・オキサ
イド（ＩＴＯ）を用いた。ａ−Ｓｉは、環境温度に対し
大幅に抵抗が変化する。これに対して、ＩＴＯは、環境
温度に対して抵抗値が安定している。なお、第２の抵抗
層は金属薄膜の抵抗層でもよい。第２の抵抗層５を形成
しない場合に、島状電極３およびカソード配線２の間の
抵抗値を約１０００ＭΩとし、第２の抵抗層５の抵抗値
は、数百〜数Ωとした。第２の抵抗層５を積層形成した
場合に、島状電極３および第２の抵抗層５の間に介在す
る第１の抵抗層６，第２の抵抗層５およびカソード配線
２の間に介在する第１の抵抗層６の抵抗値は、それぞれ
約１ＭΩとした。

【００３０】図３は、本発明の第２の実施の形態の断面
構造図である。図中、図５，図６，図１，図２と同様な
部分には、同じ符号を付して説明を省略する。１１は島
状電極、１２はカソード配線、１３は第２の抵抗層、１
４はシール、１５はアノード基板、１６はレーザ光であ
る。この実施の形態は、図５，図６を参照して説明した
従来技術と同様に、カソード配線１２が井桁状であり、
くり抜き部分に島状電極１１が形成され、島状電極１１
は、カソード配線１２に全周を取り囲まれ、かつ、離隔
されて配置されたものを前提に説明する。

【００３１】図示の断面は、図６，図２とは異なり、カ
ソード配線１２の長手方向に沿う断面であって、ＦＥＤ
の真空気密容器のシール部とこれに隣接する島状電極１
１の部分を示している。絶縁層６とアノード基板１５と
がシール１４により溶着されて真空気密容器が構成され
る。アノード電極１２は、カソード基板１と第１の抵抗
層４との間から容器外に引き出されてカソード端子とな
る。

【００３２】この実施の形態の断面構造は、図２を参照
して説明した第１の実施の形態のものとほぼ同様である
が、第２の抵抗層１３の上の絶縁層６をエッチングを用
いて抜き取り、開口部を形成し第２の抵抗層１３の一部
分を露出させたものである。製造過程においてカソード
側を検査し、ゲート電極８の開口部、エミッタコーン
７、または、島状電極１１等に不良部分を発見した時に
は、第２の抵抗層１３をレーザ光１６で溶断することに
より、この島状電極１１をカソード配線１２から切り離
すことができ、あらかじめ製造過程で欠陥セグメントを
動作不能化して、カソード側の歩留まりの向上を図るこ
とができる。

【００３３】図４は、本発明の第３の実施の形態の断面
構造図である。図中、図５，図６，図１，図２と同様な
部分には、同じ符号を付して説明を省略する。２１は第
２の抵抗層、２２は島状電極、２３はカソード配線であ
る。この断面図も、図３と同様に、カソード配線２３が
井桁状であって、くり抜き部分に島状電極２２が形成さ
れたものを前提とし、カソード配線２３の長手方向に沿
う断面であって、ＦＥＤの真空気密容器のシール部とこ
れに隣接する島状電極２２の部分を示している。この実
施の形態の断面構造は、図２を参照して説明した第１の
実施の形態のものとは異なり、エミッタ電極７が、島状
電極２２に直接に接続されたものである。

【００３４】カソード基板１上に第２の抵抗層２１が局
部的に形成され、カソード基板１および第２の抵抗層２
１の上に第１の抵抗層４が形成されている。カソード配
線２３および島状電極２２は、この第２の抵抗層４の面
上に形成される。島状電極２２およびカソード配線２３
が形成された第１の抵抗層４上に絶縁層６が形成され、
絶縁層６上にゲート電極８が形成される。島状電極２２
の上のゲート電極８および絶縁層６に開口部が形成さ
れ、複数のエミッタ電極７が、この開口部内の島状電極
２２の上に形成される。第２の抵抗層２１は、カソード
配線２３および島状電極２２の間のギャップ部分の領域
における第１の抵抗層４の下面に位置する。

【００３５】この実施の形態においては、複数のエミッ
タコーン７は、まず、島状電極２２と電気的に接続され
る。島状電極２２は、高抵抗の第１の抵抗層４のみを介
してカソード配線２３と接続されるだけでなく、第１の
抵抗層４と複数の島状電極２２に対して個別に設けられ
た低抵抗の第２の抵抗層２１とを直列に介して個別にカ
ソード配線２３に接続されている。このような構成によ
り、各エミッタコーン７からの電子放出により流れる個
々のエミッタ電流は、島状電極２２により合成され、島
状電極２２から第１の抵抗層４を通って主に第２の抵抗
層２１に流れ、さらに第１の抵抗層４を通ってカソード
配線２３に入る。島状電極２２および第２の抵抗層２１
の間に介在する積層部分の第１の抵抗層４、第２の抵抗
層２１およびカソード配線２３の間に介在する第１の抵
抗層４の抵抗値により、電子放出の安定化、均一化をは
かることができる。

【００３６】過電流が島状電極２２に流れた場合は、上
述した積層部分の第１の抵抗層４が第２の抵抗層２１よ
りも高抵抗であるので発熱して破壊され、この島状電極
２２とカソード配線２３との間を電気的に切り離すこと
ができる。なお、この実施の形態では、島状電極２２の
下面部分の第１の抵抗層４の寄与は比較的少ないため、
この部分の第１の抵抗層４は必須のものではない。

【００３７】上述した各実施の形態では、ある１つの島
状電極とカソード配線との間の第２の抵抗層について説
明した。特開平９−９２１３１号公報（特願平７−２７
０７３７号）に記載されているように、ＦＥＤの２次元
平面上の位置によって表示画像の輝度ムラが発生する場
合がある。第２の抵抗層を、２次元平面に配置された全
ての島状電極に対応して設けた場合に、個々の第２の抵
抗層の抵抗値は、第２の抵抗層の形成時に幅および長さ
を調整することにより２次元平面上の位置によって任意
に調整が可能である。したがって、この抵抗値の調整に
より、ＦＥＤにおける電子放出特性の２次元平面上の位
置によるばらつきを相殺し均一なものとすることができ
る。

【００３８】また、上述した特開平９−９２１３１号公
報（特願平７−２７０７３７号）に記載されているよう
に、カラー表示のＦＥＤの場合には、各発光色の色バラ
ンス（ホワイトバランス）をとることが必要である。あ
る島状電極から放出された電子が、３原色のどの色の蛍
光体ドットに射突するものであるかに応じて、この島状
電極に設けられた低抵抗層の抵抗値を異ならせて各色の
発光輝度を適切な値に設定することができる。すなわ
ち、島状電極に対し個別に設けられた低抵抗層の抵抗値
を、この島状電極から放出される電子で発光させる蛍光
体の発光色に応じて異ならせるようにする。

【００３９】上述した各実施の形態では、１つの島状電
極を１つの表示セグメントに対応させたが、複数の島状
電極を１つの表示セグメントに対応させることもでき
る。この場合、１つの島状電極に過電流が流れた場合、
この１つの島状電極をカソード配線から切り離したとし
ても、当該表示セグメントに対応する残りの島状電極に
よって、電子放出量は低減するものの電子放出が行われ
るため、完全な１表示セグメントの欠陥には至らない。
なお、上述したカラー表示の場合には、１つの表示セグ
メントの内の１発光色に対応させて、複数の島状電極を
対応させることを意味する。

【００４０】上述した各実施の形態の説明では、島状電
極とカソード配線との間に第１の抵抗層が形成され、こ
の第１の抵抗層の上に第２の抵抗層が積層されていた。
この積層構成は製造が容易であるが、必ずしもこのよう
な積層構成に限られない。高抵抗の第１の抵抗層および
低抵抗の第２の抵抗層を直列に介して、各島状電極が個
別にカソード配線に接続されていれば、１つの島状電極
に過電流が流れた場合、高抵抗の第１の抵抗層４が発熱
して破壊され、この島状電極はカソード配線から電気的
に切り離される。なお、第２の抵抗層を比較的高抵抗に
設定すれば、第１の抵抗層を介在させることなく、この
第２の抵抗層で直接に各島状電極を個別にカソード配線
に接続することも可能である。

【００４１】

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、本発
明の電界電子放出素子によれば、ゲート電極とカソード
配線間に短絡が発生したような場合、ライン欠陥となる
ことを回避できるという効果がある。その結果、出荷時
の検査段階における製品の歩留まりを大幅に向上させる
ことができるとともに、製品使用中に発生した短絡等に
対しても、同様にライン欠陥を回避できるため、製品寿
命を大幅に延ばすことができるという効果がある。ま
た、製造過程における検査により不良の島状電極、ある
いは不良となるおそれが大きい島状電極を検出してあら
かじめカソード配線から切り離しておくことも可能とな
る。第１の抵抗層の膜厚を薄くすることができるため、
生産性が向上するとともに、生産コストが低減するとい
う効果がある。第１の抵抗層材料である、ａ−Ｓｉは、
環境温度に対し大幅な抵抗変化が発生するが、第２の抵
抗層材料として、ＩＴＯ等の環境温度に対して安定な材
料を用いれば、抵抗層全体として環境温度に対して安定
した傾向を有するようになるという効果があり、この点
でも性能向上が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の一部分を模式的に
示す平面図である。

【図２】図１に示した矢示Ａ，Ａ’の切断線における断
面構造図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態の断面構造図であ
る。

【図４】本発明の第３の実施の形態の断面構造図であ
る。

【図５】従来の電界電子放出素子の一部分を模式的に示
す平面図である。

【図６】図５に示した矢示Ａ，Ａ’の切断線における断
面構造図である。

【符号の説明】

１カソード基板、２，１２，２３，３１カソード配
線、３，１１，２２，３２島状電極、４第１の抵抗
層、５，１３，２１第２の抵抗層、６絶縁層、７
エミッタコーン、８ゲート電極、１４シール、１５
アノード基板、１６レーザ光、３３抵抗層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カソード配線、複数の島状電極、高抵抗
層、前記複数の島状電極に対し個別に設けられた複数の
低抵抗層、および、前記各島状電極の上に直接または前
記高抵抗層を介して配置された複数のエミッタ電極を有
し、前記各島状電極は、前記高抵抗層および前記低抵抗
層を直列に介して個別に前記カソード配線に接続されて
いることを特徴とする電界電子放出素子。
【請求項２】カソード基板、絶縁層およびゲート電極
を有し、前記カソード配線および複数の島状電極は、前
記カソード基板上に形成され、前記高抵抗層の第１の部
分は、前記島状電極の上に形成され、前記高抵抗層の第
２の部分は、前記カソード配線および前記島状電極の間
を電気的に接続するように形成され、前記低抵抗層は、
前記高抵抗層の前記第２の部分の上に形成され、前記絶
縁層は、前記高抵抗層および前記低抵抗層の上に形成さ
れ、前記ゲート電極は、前記絶縁層上に形成され、第１
の開口部が前記島状電極の上の前記ゲート電極および前
記絶縁層に形成され、前記複数のエミッタ電極は、前記
第１の開口部内に前記高抵抗層の前記第１の部分を介し
て前記島状電極の上に形成されていることを特徴とする
請求項１に記載の電界電子放出素子。
【請求項３】第２の開口部が前記低抵抗層の上の前記
絶縁層に形成されていることを特徴とする請求項２に記
載の電界電子放出素子。
【請求項４】カソード基板、絶縁層およびゲート電極
を有し、前記カソード配線および複数の島状電極は、前
記高抵抗層の一方の面上に形成され、前記絶縁層は、前
記島状電極および前記カソード配線が形成された前記高
抵抗層上に形成され、前記ゲート電極は、前記絶縁層の
上に形成され、第１の開口部が前記島状電極の上の前記
ゲート電極および前記絶縁層に形成され、前記複数のエ
ミッタ電極は、前記第１の開口部内に前記島状電極の上
に形成され、前記低抵抗層は、前記カソード配線および
前記島状電極の間を電気的に接続する部分の前記高抵抗
層の他方の面上に形成され、前記カソード基板は、前記
低抵抗層が形成された前記高抵抗層の他方の面に配置さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の電界電子放
出素子。