JP2000323012A

JP2000323012A - 電界放出素子

Info

Publication number: JP2000323012A
Application number: JP12916299A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Tomita; 正晴冨田
Original assignee: Futaba Corp
Current assignee: Futaba Corp
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 1999-05-10
Publication date: 2000-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】各エミッタコーンの電子放出特性のバラツキ
を抑制しつつ、各エミッタコーンから放出されるエミッ
ション電流の均一化を図ること。【解決手段】エミッタコーン７の直下とされる島状カ
ソード電極２に所定径状のカソードホール１１を形成す
ることで、エミッタコーン７と島状カソード電極２との
間の抵抗値Ｒ１は、抵抗層４の膜厚とカソードホール１
１の径状とによって決定されるものとなるため、エミッ
タコーン７と島状カソード電極２との間の抵抗値Ｒ１
を、従来のエミッタ−カソード間の抵抗値に比べて大き
くすることができる。また抵抗値Ｒ１はほぼ一定値とな
るため、各エミッタコーン７の電子放出特性のバラツキ
を抑制することも可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コールドカソード
として知られている電界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圧を１０
⁹ ［Ｖ／ｓ］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
出素子、あるいは電界放出カソード（Field Emission C
athode）と呼んでいる。

【０００３】近年、半導体微細加工技術を駆使して、ミ
クロンサイズの電界放出素子からなる面放出型の電界放
出カソードを作製することが可能となっており、電界放
出カソードを基板上に多数個形成したものは、その各エ
ミッタから放出された電子を蛍光面に照射することによ
って平面型の表示装置や各種の電子装置を構成する電子
供給手段として知られている。

【０００４】図６に電界放出型表示素子の一例として、
スピント型と呼ばれる電界放出型表示素子の斜視図を示
す。この図６に示すスピント（Spindt）の電界放出素子
（以下、「ＦＥＣ」と記す）は、第１の基板１００上に
カソード電極１０１が形成されており、このカソード電
極１０１上に抵抗層１０２、絶縁層１０３及びゲート電
極１０４が順次形成されている。そして絶縁層１０３に
形成された開口孔内にエミッタコーン１１５が形成さ
れ、このエミッタコーン１１５の先端部分がゲート電極
１０４の開口部から臨んでいる。

【０００５】このようなＦＥＣにおいては、微細加工技
術を用いることによりエミッタコーン１１５とゲート電
極１０４との距離をサブミクロンとすることができるた
め、エミッタコーン１１５とゲート電極１０４間に僅か
数十ボルトの電圧を印加することにより、エミッタコー
ン１１５から電子を放出させることができる。

【０００６】したがって、上記のＦＥＣがアレイ状に多
数個形成されている第１の基板１００の上方に蛍光材料
が塗布されている第２の基板（アノード基板）１１６を
配置し、ゲート−カソード間にゲート電圧Ｖ_G 、カソー
ド−アノード間にアノード電圧Ｖ_A を印加すると、エミ
ッタコーン１１５から放出される電子によって蛍光材を
発光させることができ、表示装置とすることができる。

【０００７】ところで、上記したようなＦＥＣにおい
て、エミッタコーン１１５とカソード間に抵抗層１０２
が設けられているのは、次のような理由によるものであ
る。一般的なＦＥＣにおいては、エミッタコーン１１５
の先端とゲート電極１０４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１１５が一枚のカソード基板上１
００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１１５とゲート電極１０４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１１５に電
圧が印加されなくなり動作不能のＦＥＣとなってしま
う。

【０００８】また、ＦＥＣ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１１５とゲ
ート電極１０４、あるいはエミッタコーン１１５とアノ
ード電極１１６間が放電を起こすことがあり、このため
大電流がカソード電極１０１に流れてカソードが破壊さ
れるということがあった。さらに、エミッタコーン１１
５の形状のバラツキなどで電子を放出しやすいエミッタ
コーン１１５と、そうでないものが生じる一方、電子放
出そのものが不安定になる。そのため、画面上に異常に
明るいスポットが発生するなど輝度のバラツキが生じる
一方で、表示がちらつくことがあった。

【０００９】そこで、エミッタコーン１１５とカソード
電極１０１間に抵抗層１０２を設けることにより、或る
エミッタコーン１１５からの放出電子が多くなると、そ
のエミッタコーン１１５では、流れる電流の増加に応じ
て抵抗層１０２によりエミッタコーン１１５の電子放出
を抑制する方向に電圧降下が生じ、エミッタコーン１１
５における電子放出の暴走を食い止めることができる。
このように、カソード電極１０１とエミッタコーン１１
５の間に抵抗層１０２を設けることにより、特定のエミ
ッタコーン１１５への電流の集中を防止することがで
き、ＦＥＣの製造上の歩留まりの向上や安定な動作を図
るようにしていた。

【００１０】しかしながら、上記図６に示したＦＥＣ
は、カソード基板１０１上の抵抗層１０２の膜厚が、例
えば０．５μｍ程度と薄いため、カソード電極１０１と
各エミッタコーン１１５間に設けられている抵抗層１０
２の抵抗値を十分大きい値にすることができない。この
ため、エミッタコーン１１５とカソード電極１０１間に
抵抗層１０２を設けるようにした場合でも、上述したよ
うな効果を十分に得ることができず、各エミッタコーン
１１５から放出される電子にバラツキが発生したり、ゲ
ート電極１０４とエミッタコーン１１５の短絡に伴うＦ
ＥＣの動作不能、或いはカソード破壊を引き起こす恐れ
があった。

【００１１】そこで、このような問題点を解決するため
に、例えばカソード電極を格子状（メッシュ状）に形成
したメッシュ構造のＦＥＣが知られている。図７は、従
来のメッシュ構造とされるＦＥＣの概略構造を説明する
ための断面図である。なお、図５と同一部位には同一番
号を付し説明は省略する。この図７に示すＦＥＣは、カ
ソード基板１０１上にカソード配線１２１が格子状（メ
ッシュ状）にパターニングされており、カソード基板１
０１と、この格子状のカソード配線１２１の上に抵抗層
１０２が設けられている。そしてこの抵抗層１０２の上
に絶縁層１０３、ゲート電極１０４が順次形成されてい
る。

【００１２】カソード配線１２１によって囲まれている
領域内においては、ゲート電極１０４及び絶縁層１０３
に多数のホールが設けられており、このホール内の抵抗
層１０２上に、それぞれのエミッタコーン１１５が形成
されている。

【００１３】このようなメッシュ構造のＦＥＣは、カソ
ード配線１２１とエミッタコーン１１５間の距離が長く
なり、エミッタコーン１１５とカソード配線１２１間の
抵抗値を、上記図６に示したＦＥＣのカソード電極１０
１とエミッタコーン１１５間の抵抗値より大きくするこ
とができる。よって、エミッタコーン１１５から放出さ
れる電子のバラツキを抑制することが可能になる。

【００１４】しかしながら、図７に示したようなメッシ
ュ構造のＦＥＣは、例えばカソード配線１２１とエミッ
タコーン１１５ａ間と、カソード配線１２１とエミッタ
コーン１１５ｂ間とでは、抵抗層１０２の長さが異なる
ため、カソード配線１２１とエミッタコーン１１５ａ及
び１１５ｂとの間の抵抗値もそれぞれ異なることにな
る。

【００１５】例えばエミッタコーン１１５ａとカソード
配線１２１間の抵抗値Ｒ１１と、エミッタコーン１１５
ｂとカソード配線１２１間の抵抗値Ｒ１２では、抵抗値
Ｒ１２のほうが大きくなる。

【００１６】このため、メッシュ構造のＦＥＣでは、エ
ミッタコーン１１５ａとエミッタコーン１１５ｂから放
出されるエミッション電流を比較した場合は、エミッタ
コーン１１５ｂから放出されるエミッション電流のほう
が多くなる。即ち、メッシュ構造のＦＥＣではカソード
配線１２１からの距離によってエミッタコーン１１５か
ら放出されるエミッション電流にバラツキが発生すると
いう欠点があった。

【００１７】また、メッシュ構造のＦＥＣでは、カソー
ド配線１２１とエミッタコーン１１５ｂとの間の抵抗値
Ｒ１２が必要以上に高い値になることがあり、ゲート−
カソード間電圧ＶG を通常より高くしなければならない
といった欠点もあった。

【００１８】そこで、このような問題点を解決するため
に先に本出願人によって島状構造のカソードを有するＦ
ＥＣが特願平５−３２０９２３号等で提案されている。
図８は本出願人が先に提案した島状構造のカソードを有
するＦＥＣの概略構造を説明するための断面図である。
なお、図６と同一部位には同一番号を付し説明は省略す
る。

【００１９】この図８に示す島状構造のＦＥＣは、カソ
ード基板１０１上にカソード配線１２１が格子状（メッ
シュ状）にパターニングされていると共に、このメッシ
ュ状のカソード配線１２１の領域内に、カソード配線１
２１と分離して配設された島状のカソード電極１２２が
形成されている。そして、図示するようにカソード配線
１２１及び島状カソード電極１２２が形成されたカソー
ド基板１０１の上に、抵抗層１０２が形成され、さらに
この抵抗層１０２上に絶縁層１０３及びゲート電極１０
４が形成されている。また、島状カソード電極１２２の
上に形成されている絶縁層１０３及びゲート電極１０４
に多数のホールが設けられており、このホール内の抵抗
層１０２上にそれぞれエミッタコーン１１５を形成する
ようにしている。

【００２０】このような島状構造のＦＥＣでは、島状カ
ソード電極１２２と各エミッタコーン１１５ａとの間に
形成されている抵抗層１０２の抵抗値Ｒ１３が、ほぼ同
一値となるため、理論的には各エミッタコーン１１５の
エミッション電流をほぼ一定にすることができる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
８に示した島状構造のＦＥＣの場合は、島状カソード電
極１２２とエミッタコーン１１５間に形成される抵抗層
１０２を、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）等をＣＶ
Ｄ蒸着により形成している。このため、製造上の問題か
ら抵抗層１０２の膜厚は厚くすることができない。ま
た、抵抗層１０２の材質から島状カソード電極１２２と
エミッタコーン１１５間の抵抗層１０２による抵抗値Ｒ
１３を十分に大きくすることができない。このため、各
エミッタコーン１１５の電子放出特性のバラツキを十分
に抑制することができないという欠点があった。

【００２２】このように従来のメッシュ構造のＦＥＣで
は、各エミッタコーン１１５とカソード配線１２１との
間の抵抗層１０２による抵抗値を大きくすることができ
るため、エミッタコーン１１５ａ，１１５ｂの電子放出
特性のバラツキを抑制することができるものの、各エミ
ッタコーン１１５とカソード配線１２１間の抵抗値の違
いによって、各エミッタコーン１１５ａ，１１５ｂから
放出されるエミッション電流にバラツキが発生するとい
う欠点がある。

【００２３】これに対して、従来の島状構造のＦＥＣ
は、島状カソード電極１２２と各エミッタコーン１１５
との間の抵抗値は、ほぼ一定値にすることができるが、
その抵抗値を十分大きくすることができないため、エミ
ッタコーン１１５の電子放出特性のバラツキを十分に抑
制することができないといった欠点があった。

【００２４】そこで、本発明はこのような問題点を鑑み
てなされたものであり、各エミッタコーンの電子放出特
性のバラツキを抑制しつつ、各エミッタコーンから放出
されるエミッション電流の均一化を図ることができる電
界放出素子を提供することを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の電界放出素子は、絶縁基板上に形成される
カソード領域と、このカソード領域及び絶縁基板の上に
形成される抵抗層と、この抵抗層上に形成される絶縁層
と、絶縁層に複数設けられている第１ホール内の抵抗層
上に形成されるエミッタコーンと、絶縁層上に形成され
るゲート電極とから構成され、エミッタコーンの直下位
置とされるカソード領域に所定形状の第２ホールを形成
するようにした。

【００２６】また本発明の電界放出素子は、絶縁基板上
に形成される抵抗層と、この抵抗層上に形成されるカソ
ード領域と、このカソード領域上に形成される絶縁層
と、カソード領域及び絶縁層に複数設けられている所定
形状のホール内の抵抗層上に形成されるエミッタコーン
と、絶縁層上に形成されるゲート電極とから構成するよ
うにした。

【００２７】そして、上記カソード領域は、格子状の配
線部と、この格子状の配線部に囲まれた領域に形成され
た島状電極部とから構成するようにした。

【００２８】即ち、本発明はエミッタコーンの直下位置
とされるカソード領域に所定形状のホールを形成するよ
うにしている。この場合、エミッタコーンとカソード領
域との間の抵抗層による抵抗値は、抵抗層の膜厚とカソ
ード領域に形成したホールの形状によって決定されるた
め、同じ材質、同じ厚みの抵抗層であっても、抵抗層の
膜厚のみによって決定される従来のエミッタ−カソード
間の抵抗値に比べて大きい抵抗値に設定することができ
る。また、各エミッタコーンとカソード領域との間の抵
抗値は、カソード領域に形成されるホールの径状を一定
にすることで、ほぼ一定値にすることができる。これに
より、各エミッタコーンの電子放出特性のバラツキを抑
制しつつ、各エミッタコーンを流れるエミッション電流
の均一化を図ることが可能になる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電界放出素子の実
施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態
とされる電界放出素子の概略構造を説明するための断面
図、図２は図１に示す矢示Ａ−Ａ方向から見た上面図で
る。この図１及び図２に示す本実施の形態の電界放出素
子（以下、「ＦＥＣ」という）は、ガラス等からなる絶
縁性のガラス基板１上に、Ｎｂ（ニオブ）等からなるカ
ソード領域として島状カソード電極２及びカソード配線
３が形成されている。

【００３０】カソード配線３は、図２に示すようにガラ
ス基板１上に格子状（メッシュ状）に形成されており、
このカソード配線３の領域内には導体の無い、くり抜き
部１０が形成され、この切り抜き部１０によって囲まれ
た島状カソード電極２がカソード配線３と分離されて形
成されている。島状カソード基板２には、後述するエミ
ッタコーン７の直下部分に所定形状の第２ホール（以
下、「カソードホール」と表記する）１１が形成されて
いる。なお、本実施の形態ではカソードホール１１の形
状は円形とし、後述する絶縁層ホール８とほぼ等しい
か、小さい穴形とされる。

【００３１】そして、このカソード配線３、くり抜き部
１０、及びカソードホール１１が形成されている島状カ
ソード電極２の上に、例えば不純物をドープしたα−Ｓ
ｉ（アモルファス・シリコン）等からなる抵抗層４が
０．５μｍ程度の膜厚で形成される。そして、この抵抗
層４上にＳｉＯ₂ （２酸化シリコン）からなる絶縁層５
が形成されると共に、島状カソード電極２上に在る絶縁
層５には、例えばその径状が２．５μｍ〜５μｍ程度の
第１ホール（以下、「絶縁層ホール」という）８が多数
形成され、各絶縁層ホール８内の抵抗層４上には、Ｍｏ
（モリブデン）等からなるエミッタコーン７が形成され
ている。そして、この絶縁層５上にゲート電極６が形成
されている。

【００３２】このような本実施の形態のＦＥＣは、エミ
ッタコーン７の直下に位置する島状カソード電極２に、
所定径状のカソードホール１１を形成して、その部分の
カソード電極を除去することに特徴を有する。この場
合、各エミッタコーン７と島状カソード電極２との間の
抵抗層４による抵抗値Ｒ１は、抵抗層４の膜厚とカソー
ドホール１１の径状により決定されるので、各エミッタ
コーン７と島状カソード電極２との間の抵抗値Ｒ１を大
きくすることができる。

【００３３】つまり、エミッタコーン７の直下にカソー
ド電極が形成されている従来のＦＥＣでは、エミッタ−
カソード間の抵抗値は、抵抗層の膜厚のみによって決定
されるのに対して、本実施の形態のＦＥＣは、抵抗層４
の膜厚とカソードホール１１の径状によってエミッタコ
ーン７と島状カソード電極２間の抵抗値が決定されるの
で、カソードホール１１の径状分だけ抵抗値Ｒ１を大き
くすることができる。なお、本実施の形態では、カソー
ドホール１１の径状と絶縁層ホール８の径状を同一のも
のとしているが、カソードホール１１の径状はエミッタ
−カソード間の抵抗値に基づいて任意に設定することが
可能とされる。

【００３４】ここで、図５にエミッタコーン７の直下部
分に形成されるカソードホール１１の穴形と、島状カソ
ード電極２とエミッタコーン７間の抵抗値の関係を示
す。この図５から解るように、島状カソード電極２に形
成するカソードホール１１の穴形を大きくすることで、
コーン直下の抵抗値として示されている島状カソード電
極２とエミッタコーン７との間の抵抗値Ｒ１を大きくす
ることができる。

【００３５】従って、カソードホール１１の径状は、例
えば各エミッタコーン７の電子放出特性のバラツキを、
島状カソード電極２と各エミッタコーン７間の抵抗値Ｒ
１の電圧降下により吸収することができるように設定し
ておけばよい。

【００３６】このように本実施の形態のＦＥＣは、島状
カソード電極２の各エミッタコーン７の直下部分に所定
径状のカソードホール１１を形成することで、各エミッ
タコーン７と島状カソード電極２間の抵抗層４による抵
抗値Ｒ１を従来の島状構造のＦＥＣより大きい所定の抵
抗値に設定することが可能になるので、各エミッタコー
ン７の電子放出特性のバラツキをほぼ抑制することがで
きる。また抵抗層４による抵抗値Ｒ１が保護抵抗として
も作用することになる。

【００３７】また、各エミッタコーン７の直下に形成さ
れている各カソードホール１１をほぼ同一径状とするこ
とで、各エミッタコーン７と島状カソード電極２との間
の抵抗値Ｒ１をほぼ一定にできるので、各エミッタコー
ン７から放出されるエミッション電流の均一化を図るこ
とができる。

【００３８】また本実施の形態のＦＥＣは、カソード電
極を島状構造としているため、カソード配線３と島状カ
ソード電極２との間のくり抜き部１０に形成されている
抵抗層４の抵抗値Ｒ２が保護抵抗として作用することに
なる。即ち、例えば製造の過程において、導電性のゴミ
等により、或るエミッタコーン７とゲート電極６とが短
絡した時でも、上記抵抗層Ｒ１，Ｒ２が保護抵抗として
作用するので、短絡した島状カソード電極２からの電子
の放出は停止されることになるが、ゲート電極６に印加
されているゲート電圧は維持されるので、他の島状カソ
ード電極２からの電子放出は行われるので、ＦＥＣを表
示装置として使用した場合は、一部の表示欠け生じる
が、当該ＦＥＣが完全に動作不良となるのを防止するこ
とができる。

【００３９】また、エミッタコーン７とゲート電極６と
の間に介在されたゴミが、ある抵抗値をもっており、完
全に短絡状態にならない場合も考えられるが、この場合
は保護抵抗として作用する抵抗値が抵抗値Ｒ１、即ちエ
ミッタコーン７直下の抵抗値で十分であれば、エミッタ
コーン７の１つが動作しなくなるだけで、同じ島状カソ
ード電極２の他のエミッタコーン７からは、引き続き電
子放出を行うことができる。よって、この場合は前述し
た表示欠けすら防止することができ、ＦＥＣの動作不良
を全く防止することができる。

【００４０】また、駆動時に放電等によりエミッタコー
ン７とゲート電極６、或いはエミッタコーン７と図示し
ないアノード電極間に大電流が流れた場合でも、保護抵
抗のによりエミッタコーン７等のカソードが破壊される
のを防止することができるといった利点もある。

【００４１】ところで、上記した本実施の形態のＦＥＣ
は、カソード基板１上に形成されるカソード電極を島状
構造とした場合を例にとって示したが、本発明はカソー
ド電極の構造は、必ずしも島状構造にする必要はない。

【００４２】図３は本発明の第２の実施の形態とされる
ＦＥＣの構造を説明するための図であり、この図（ａ）
は、第２の実施の形態とされるＦＥＣの断面図、同図
（ｂ）は同図（ａ）に示す矢示Ｂ−Ｂ方向から見た上面
図である。なお、図１及び図２と同一部位には同一番号
を付し、その詳細な説明は省略することとする。

【００４３】この図３（ａ），（ｂ）に示す第２の実施
の形態とされるＦＥＣは、カソード基板１上のほぼ全面
にカソード電極１２が形成され、このカソード電極１２
のエミッタコーン７の直下部分に、所定径状のカソード
ホール１１が形成されている。そして、これらカソード
基板１、カソード電極１２の上に抵抗層４が形成され、
この抵抗層４の上に絶縁層５が形成されている。

【００４４】そして、上記同様、この絶縁層５のホール
内にエミッタコーン７が形成されていると共に、絶縁層
４上にゲート電極６が形成されている。即ち、この図３
に示すＦＥＣは、カソード基板１のほぼ全面にカソード
領域とされるカソード電極１２を形成したような構造と
される。

【００４５】このような構造とされるＦＥＣに本発明を
適用した場合でも、各エミッタコーン７とカソード電極
１２との間の抵抗層４の長さを長くすることができるの
で、各エミッタコーン７とカソード電極１２間の抵抗値
Ｒ１を大きくすることができる。従って、各エミッタコ
ーン７の電子放出特性のバラツキは、上記同様、抵抗層
４の抵抗値Ｒ１の電圧降下によって吸収され、各エミッ
タコーン７の電子放出特性のバラツキを抑制することが
できる。

【００４６】また、この場合もカソード電極１２と各エ
ミッタコーン７間の抵抗値Ｒ１は、上記同様、カソード
電極１２に形成されるカソードホール１１の形状を円形
とし、形状並びに大きさをほぼ同一とすることができる
ので、各エミッタコーン７から放出されるエミッション
電流の均一化を図ることができる

【００４７】なお、この場合はカソード電極１２と各エ
ミッタコーン７との間の抵抗層４の抵抗値Ｒ１を、ゲー
ト電極６とエミッタコーン７とが短絡した時の保護抵抗
として機能させることも可能である。

【００４８】また、これまで説明してきた本発明の第１
及び第２の実施の形態のＦＥＣは、カソード基板１上に
カソード領域が形成されており、このカソード領域の上
に抵抗層４が形成されているような構造のＦＥＣを例に
挙げて説明したが、本発明はこのような構造以外のＦＥ
Ｃ、例えばカソード基板１上に抵抗層４が形成され、こ
の抵抗層４の上にカソード領域を形成したＦＥＣに適用
することも可能である。

【００４９】そこで、次に上記したような構造のＦＥＣ
に本発明を適用した場合を第３の実施の形態として説明
する。図４は本発明の第３の実施の形態とされるＦＥＣ
の概略構造を説明するための断面図である。なお、この
図４においても図１〜図３と同一部位には同一番号を付
して詳細な説明は省略することとする。

【００５０】この図４に示すＦＥＣは、カソード基板１
上に抵抗層４が形成され、この抵抗層４上にカソード電
極１２が形成され、このカソード電極１２の上に絶縁層
５が形成されている。そして、この絶縁層５及びカソー
ド電極１２に多数のホールを形成し、このホール内の抵
抗層４上にエミッタコーン７を形成したような構造とさ
れている。

【００５１】即ち、図４に示すＦＥＣは、例えば絶縁層
５に絶縁層ホール８を形成する際に、カソード電極１２
にも同時にカソードホール１１を形成することで、抵抗
層４を露出させ、この抵抗層４上にエミッタコーン７を
形成するようにしたものとされる。

【００５２】従って、このような構造のＦＥＣにおいて
も、エミッタコーン７とカソード電極１２との間の抵抗
層４による抵抗値Ｒ１を大きくすることができるので、
上記同様、各エミッタコーン７の電子放出特性のバラツ
キを抑制することができる。また、カソード電極１２と
各エミッタコーン７との間の抵抗値Ｒ１もほぼ等しくな
るので、エミッタコーン７から放出されるエミッション
電流の均一化を図ることも可能である。

【００５３】なお、これまで説明した本発明の実施の形
態とされるＦＥＣの構造はあくまでも一例であり、本発
明はこれらの以外の構造のＦＥＣに適用することも当然
可能である。例えば本発明の第３の実施の形態に示した
ように抵抗層４上にカソード領域を形成する場合におい
て、カソード領域をカソード配線と島状カソード電極に
より形成しても本発明を適用することは当然可能であ
る。

【００５４】また、カソードホールの形状は、円形に限
定されるものでなく、方形等でも良い。さらに同一のカ
ソード電極内では、同じ大きさ、同じ形状のカソードホ
ールであることが望ましいが、他のカソード電極間では
異なる大きさとし、カソード電極の配設位置ごとに最適
な抵抗値Ｒ１となるようにすることもできる。

【００５５】さらに、ＦＥＣを表示装置の電子源とする
場合には、ＦＥＣの形成領域が大きくなるので、ＦＥＣ
の形成位置に応じて、電子放出特性がばらつくことがあ
るが、このようなばらつきを補正する際にもカソードホ
ールの形状、大きさを変えればよい。この他、発光色ご
とに異なる電子放出特性が要求される場合もあるが、そ
のような場合にも応用可能である。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電界放出
素子は、エミッタコーンの直下位置とされるカソード領
域に所定形状のホールを形成することで、各エミッタコ
ーンとカソード領域との間の抵抗層による抵抗値を大き
くすることができるので、各エミッタコーンの電子放出
特性のバラツキを抑制することができる。また、保護抵
抗としての機能も従来の島状カソード電極の場合に比べ
て大幅に向上させることができる。さらに、各エミッタ
コーンの直下に形成されている各ホールをほぼ同一形状
とすることで、各エミッタコーンとカソード領域との間
の抵抗値をほぼ一定値にできるので、各エミッタコーン
から放出されるエミッション電流の均一化を図ることが
できる。

【００５７】また、本発明は絶縁基板上にカソード領域
が形成され、このカソード領域の上に抵抗層が形成され
ている電界放出素子ばかりでなく、例えば絶縁基板上に
抵抗層が形成され、この抵抗層上にカソード領域が形成
されている電界放出素子、或いはカソード領域を島状構
造にした電界放出素子にも適用することができるといっ
た利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態とされるＦＥＣの構造を説
明するための断面図である。

【図２】本実施形態のＦＥＣを図１に示した矢示Ａ−Ａ
方向から見た上面図である。

【図３】第２の実施の形態とされるＦＥＣの構造を説明
するための図である。

【図４】第３の実施の形態とされるＦＥＣの構造を説明
するための図である。

【図５】カソード電極のホールの径状と、エミッタコー
ンとカソード電極間の抵抗値の関係を示した図である。

【図６】電界放出型カソードの構成を説明するための図
である。

【図７】従来のメッシュ構造のＦＥＣの一例を示した図
である。

【図８】従来の島状構造のＦＥＣの一例を示した図であ
る。

【符号の説明】

１カソード基板、２島状カソード電極、３１２
カソード配線、４抵抗層、５絶縁層、６ゲート電
極、７エミッタコーン、８絶縁層ホール、１０く
り抜き部、１１カソードホール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁基板上に形成されるカソード領域
と、該カソード領域及び上記絶縁基板の上に形成される抵抗
層と、該抵抗層上に形成される絶縁層と、該絶縁層に複数設けられている第１ホール内の上記抵抗
層上に形成されるエミッタコーンと、上記絶縁層上に形成されるゲート電極とから構成され、上記エミッタコーンの直下位置とされる上記カソード領
域に、所定形状の第２ホールを形成するようにしたこと
を特徴とする電界放出素子。
【請求項２】絶縁基板上に形成される抵抗層と、該抵抗層上に形成されるカソード領域と、該カソード領域上に形成される絶縁層と、上記カソード領域及び上記絶縁層に複数設けられている
所定形状のホール内の上記抵抗層上に形成されるエミッ
タコーンと、上記絶縁層上に形成されるゲート電極と、から構成されることを特徴とする電界放出素子。
【請求項３】上記カソード領域は、格子状の配線部と、該格子状の配線部によって囲まれた
領域内に形成された島状電極部とから構成されているこ
とを特徴とする請求項１、２に記載の電界放出素子。