專利名稱：電子源裝置及顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子源裝置及具有電子源裝置的顯示裝置。
(2)背景技術(shù)近年來，作為平板型圖像顯示裝置，開發(fā)了場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置(下面簡(jiǎn)稱為FED)。該FED具有保持規(guī)定的間隙并對(duì)置配置的前基板和后基板，在前基板的內(nèi)表面形成三色熒光層，在后基板的內(nèi)表面設(shè)置了發(fā)射激發(fā)這些熒光體的電子的電子發(fā)射源。
到現(xiàn)在為止，作為FED的電子發(fā)射源，提出了被稱為微尖(spindt)型的結(jié)構(gòu)。該電子發(fā)射源具有的結(jié)構(gòu)是，把電場(chǎng)集中到由鉬(Mo)形成的電子發(fā)射部的尖端部，利用加在熒光層之間的電壓，從電子發(fā)射部發(fā)射電子。通過該方式，實(shí)現(xiàn)薄型平板顯示裝置。
然而，由于所述電子發(fā)射源具有非常精細(xì)的結(jié)構(gòu)，所以均勻、簡(jiǎn)便地形成多個(gè)電子發(fā)射源極其困難。因此，存在的問題是，不僅很難制成大型平板顯示裝置，而且即使是小屏幕的平板顯示裝置的制造成本也高。另外，由于電子發(fā)射源的細(xì)微的形狀差異會(huì)產(chǎn)生電子發(fā)射能力的差異，所以很難得到穩(wěn)定的圖像。
最近，提出了在通過鋁(Al)的陽(yáng)極氧化得到的直徑為數(shù)nm~數(shù)百nm的極其微細(xì)的細(xì)孔(納米孔)內(nèi)形成碳納米管(CN)而作為電子發(fā)射源的結(jié)構(gòu)(例如，參考Display21(2000)P99-104)。
然而，這種結(jié)構(gòu)的電子發(fā)射源在實(shí)用化方面有許多問題，不僅CN價(jià)格昂貴，而且當(dāng)管內(nèi)的真空度低時(shí)，由于管內(nèi)的氣體污染CN，所以造成壽命縮短等。
本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于提供一種電子發(fā)射能力高、廉價(jià)、且在低真空度下也經(jīng)得起長(zhǎng)期使用的電子源裝置，以及具有這種電子源裝置的發(fā)光效率高、廉價(jià)、且可靠性高的顯示裝置。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的第1形態(tài)為電子源裝置，其特征在于，包含由絕緣體構(gòu)成的、具有配置在與主面垂直方向的多個(gè)微細(xì)孔的多孔層；以及分別配置在所述多孔層的兩側(cè)的第1導(dǎo)電層和第2導(dǎo)電層，將所述第2導(dǎo)電層作為陽(yáng)極，在和所述第1導(dǎo)電層之間加上直流電壓時(shí)的電流密度I/S在下面表示的范圍內(nèi)，1μA/cm2≤I/S(式中，I表示所述第1導(dǎo)電層和所述第2導(dǎo)電層之間流過的電流值，S表示所述第1導(dǎo)電層和所述第2導(dǎo)電層以及所述多孔層等三層在厚度方向重疊的部分的面積。)本發(fā)明第2形態(tài)為電子源裝置，其特征在于，包含由絕緣體構(gòu)成的、具有配置在與主面垂直方向的多個(gè)微細(xì)孔的多孔層；以及分別配置在所述多孔層的兩側(cè)的第1導(dǎo)電層和第2導(dǎo)電層，所述多孔層的微細(xì)孔的至少一側(cè)的端部與所述第1導(dǎo)電層或者第2導(dǎo)電層被由介質(zhì)構(gòu)成的阻擋層隔開，而且將所述第2導(dǎo)電層作為陽(yáng)極，在和所述第1導(dǎo)電層之間加上直流電壓時(shí)的電流密度I/S在下面表示的范圍內(nèi)，1μA/cm2≤I/S(式中，I表示所述第1導(dǎo)電層和所述第2導(dǎo)電層之間流過的電流值，S表示所述第1導(dǎo)電層和所述第2導(dǎo)電層以及所述多孔層等三層在厚度方向重疊的部分的面積。)本發(fā)明第3形態(tài)為顯示裝置，其特征在于，包含相互對(duì)置配置的第1基板和第2基板；設(shè)置在所述第1基板內(nèi)表面的熒光層；以及設(shè)置在第2基板內(nèi)表面?zhèn)?、發(fā)射激發(fā)所述熒光層的電子的電子源，該電子源是所述的電子源裝置中的任何一個(gè)。
本發(fā)明的第1形態(tài)的電子源裝置中，在由絕緣體構(gòu)成的多孔層的一側(cè)的主面上、和在另一側(cè)的主面上分別配置第1導(dǎo)電層和第2導(dǎo)電層，將所述第2導(dǎo)電層作為陽(yáng)極，在和所述第1導(dǎo)電層之間加上直流電壓時(shí)，在多孔層的微細(xì)孔內(nèi)產(chǎn)生電場(chǎng)，電子從第1導(dǎo)電層向第2導(dǎo)電層的方向漂移。當(dāng)?shù)?導(dǎo)電層和第2導(dǎo)電層之間流過的電流密度I/S在1μA/cm2及以上時(shí)，在多孔層的微細(xì)孔的一部分中，電子穿透第2導(dǎo)電層，向外部的例如熒光層發(fā)射。
另外，在第2形態(tài)的電子源裝置中，在由絕緣體構(gòu)成的多孔層的一側(cè)的主面上、和在另一側(cè)的主面上分別配置第1導(dǎo)電層和第2導(dǎo)電層，由于所述多孔層的微細(xì)孔的至少一側(cè)的端部與第1導(dǎo)電層或者第2導(dǎo)電層被由介質(zhì)構(gòu)成的阻擋層隔開，因此將所述第2導(dǎo)電層作為陽(yáng)極，在和所述第1導(dǎo)電層之間加上直流電壓時(shí)，在多孔層的微細(xì)孔內(nèi)產(chǎn)生電場(chǎng)，該電場(chǎng)集中在阻擋層，使電子(隧道電子)發(fā)射。電子的漂移方向是從第1導(dǎo)電層向第2導(dǎo)電層的方向。當(dāng)?shù)?導(dǎo)電層和第2導(dǎo)電層之間流過的電流密度I/S在1μA/cm2及以上時(shí)，至少在多孔層的微細(xì)孔的一部分中，隧道電子穿透第2導(dǎo)電層，向外部的熒光層發(fā)射。
如上所述，通過本發(fā)明可以得到均勻且電子發(fā)射能力強(qiáng)的電子源裝置。另外，由于避免了電子發(fā)射部和周圍氣體的直接接觸，所以電子發(fā)射部幾乎不產(chǎn)生由污染引起的老化，可以達(dá)到長(zhǎng)壽命。
(4)


圖1是表示本發(fā)明有關(guān)的電子源裝置的第1實(shí)施形式的剖視圖。
圖2是表示本發(fā)明的電子源裝置的第2實(shí)施形式的剖視圖。
圖3是表示本發(fā)明的電子源裝置的第3實(shí)施形式的剖視圖。
圖4是表示本發(fā)明的電子源裝置的第4實(shí)施形式的剖視圖。
圖5是表示本發(fā)明的電子源裝置的第5實(shí)施形式的剖視圖。
圖6是表示本發(fā)明的電子源裝置的第6實(shí)施形式的剖視圖。
圖7是表示第1至第6實(shí)施形式的電子源裝置的電子發(fā)射特性圖。
圖8是表示具有第1實(shí)施形式的電子源裝置的FED結(jié)構(gòu)的剖視示意圖。
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施例中樣品No.1~23的電子源結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施例中樣品No.24~29的電子源結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施例中對(duì)具有電子源的顯示裝置的特性進(jìn)行測(cè)試的方法的示意圖。
(5)具體實(shí)施方式
下面，根據(jù)

本發(fā)明的實(shí)施形式。另外，本發(fā)明并不局限于下面的實(shí)施形式。
圖1至圖6是分別表示本發(fā)明的第1至第6實(shí)施形式的概略結(jié)構(gòu)剖視圖。
這些第1至第6實(shí)施形式的電子源結(jié)構(gòu)都由絕緣體構(gòu)成，并且具有包含直徑為納米(nm)級(jí)的多個(gè)微細(xì)孔(納米孔)1a的多孔層1。
多個(gè)納米孔1a沿著厚度方向、即與主面垂直方向延伸設(shè)置，在多孔層1的一側(cè)的主面?zhèn)?、例如上表面?zhèn)染哂虚_口部。也可以如圖2所示，在下表面?zhèn)染哂虚_口部。另外，也可以如圖3所示，納米孔1a成為在上下兩面?zhèn)染哂虚_口部的通孔(貫穿孔)。
這里，納米孔1a的直徑最好為5nm~1000nm。如果納米孔1a的直徑過大，則電場(chǎng)的集中程度會(huì)削弱，所以電子發(fā)射的起始電壓升高，所以不好。相反，如果納米孔1a的直徑過小，則形成孔本身比較難。
作為具有這樣的納米孔1a的多孔絕緣體，可以舉出多孔氧化鋁。例如，通過對(duì)把鋁作為主要成分的層進(jìn)行陽(yáng)極氧化，可以得到多個(gè)納米孔隔著微小間隔有規(guī)則地排列的多孔氧化鋁層。多孔氧化鋁層也可以通過陽(yáng)極氧化以外的方法形成。
另外，作為多孔層1也可以利用對(duì)鈦(Ti)層進(jìn)行陽(yáng)極氧化而形成的具有多個(gè)納米孔的氧化鈦層。作為多孔層1還可以舉出通過對(duì)鉭(Ta)、鈮(Nb)、釩(V)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鉿(Hf)、鎢(W)等進(jìn)行陽(yáng)極氧化而形成的各金屬的氧化物層。
多孔層1的厚度希望為0.05μm~50μm，但最好為0.1μm~20μm。
在這樣的多孔層1的下表面配置第1導(dǎo)電層2。作為構(gòu)成第1導(dǎo)電層2的導(dǎo)體可以舉出Al、Ag、Cu、Ni、Au、Ba等金屬和碳等。
另外，多孔層1中，在形成第1導(dǎo)電層2的表面的相反側(cè)的表面，直接或者隔著后述的阻擋層，形成作為門電極的第2導(dǎo)電層3。作為構(gòu)成第2導(dǎo)電層3的導(dǎo)體，與構(gòu)成第1導(dǎo)電層2的導(dǎo)體一樣，可以舉出碳、Al、Ag、Cu、Ni、Au、Ba等。
第2導(dǎo)電層3的形成可以通過蒸鍍、濺射、電場(chǎng)析出等各種方法進(jìn)行。例如，Au層的形成可以通過蒸鍍、濺射等方法進(jìn)行。另外，Al層可以通過蒸鍍法、Ag層可以通過電場(chǎng)析出法分別形成。
另外，也可以把第1導(dǎo)電層2和第2導(dǎo)電層3中的至少一方做成多個(gè)導(dǎo)電層層疊的多層結(jié)構(gòu)。
在第1至第3實(shí)施形式中，多孔層1的納米孔1a內(nèi)形成空隙部，但是也可以如第4實(shí)施形式的圖4所示，形成由導(dǎo)體或半導(dǎo)體構(gòu)成的層4。該導(dǎo)體或半導(dǎo)電層4最好在納米孔1a的開口部與第1導(dǎo)電層2或第2導(dǎo)電層3電連接，同時(shí)確保到后述的阻擋層為止的納米孔1a內(nèi)的導(dǎo)通，也可以在納米孔1a的內(nèi)壁上的一部分或全部附著而形成，或者也可以填充埋入納米孔1a內(nèi)的一部分或者全部。
作為構(gòu)成導(dǎo)體或半導(dǎo)電層4的材料，只要有一定程度的導(dǎo)電性，可以不管種類都可使用。例如，可以使用碳、Al、Ag、Cu、Ni、Au、Ba等導(dǎo)電性材料。另外，也可以使用Ni氧化物、ATO、ITO等半導(dǎo)體材料。這些導(dǎo)體或半導(dǎo)電層的形成可以通過例如電化學(xué)方法、CVD方法或者蒸鍍法等進(jìn)行。
如圖1、圖2以及圖4中分別所示，在多孔層1的與納米孔1a的開口部相反側(cè)的表面上設(shè)置了由介質(zhì)構(gòu)成的阻擋層5。作為阻擋層5，采用由與構(gòu)成多孔層1的絕緣體同類的材料構(gòu)成的層。例如，可以使用通過鋁的陽(yáng)極氧化形成的氧化鋁層，構(gòu)成納米孔1a的底端部與第1導(dǎo)電層2或第2導(dǎo)電層3被由與具有納米孔1a的絕緣體相同的氧化鋁構(gòu)成的阻擋層5隔開的結(jié)構(gòu)。
如圖3所示，在作為納米孔1a是具有上下兩面?zhèn)扔虚_口部的通孔(貫穿孔)的結(jié)構(gòu)中，即使沒有阻擋層5、而在多孔層1的兩表面直接形成第1導(dǎo)電層2和第2導(dǎo)電層3的結(jié)構(gòu)，也可以得到電子發(fā)射。
另外，也可以如圖5所示，在多孔層1的納米孔1a的開口側(cè)的表面形成由介質(zhì)構(gòu)成的第2阻擋層5a。而且，也可以采用層疊2層以上介質(zhì)層而構(gòu)成阻擋層的結(jié)構(gòu)。例如，也可以如圖6所示，在由通過鋁的陽(yáng)極氧化而形成的氧化鋁構(gòu)成的阻擋層(第1阻擋層)5的上面，層疊一層或兩層及以上由另外介質(zhì)構(gòu)成的第2阻擋層5a，從而形成多層結(jié)構(gòu)的阻擋層6。
這里，作為構(gòu)成第1阻擋層5或第2阻擋層5a的介質(zhì)，沒有特別的種類限定，但是最好是介電常數(shù)高且耐壓特性好的介質(zhì)。除了上述的通過鋁的陽(yáng)極而氧化形成的氧化鋁，還可以使用氧化鉭、氮化硅、氧化鈦、二氧化硅等。
然后，在具有這樣的結(jié)構(gòu)的第1至第6實(shí)施形式中，將第1導(dǎo)電層2作為陰極(負(fù)極)，將第2導(dǎo)電層3作為陽(yáng)極(正極)，加上直流電壓，通過這樣使電子逸出，并使發(fā)射電子的電流I的密度(I/S)在1μA/cm2以上，但最好在100mA/cm2以下。這里，S表示第1導(dǎo)電層2和第2導(dǎo)電層3以及多孔層1等三層在厚度方向全部重疊的部分的面積。)關(guān)于發(fā)射電子的機(jī)理，可以為是如下所述。即，在第1導(dǎo)電層2和第2導(dǎo)電層3之間存在多孔層1，由于該多孔層1由空隙部(納米孔)和介質(zhì)(絕緣體)構(gòu)成，所以在第1導(dǎo)電層2和第2導(dǎo)電層3之間加上直流電壓時(shí)，電場(chǎng)集中在納米孔1a內(nèi)，產(chǎn)生從一個(gè)導(dǎo)電層向另一個(gè)(正極側(cè))導(dǎo)電層的電子漂移(移動(dòng))。這時(shí)，漂移的一部分電子被納米孔1a內(nèi)的電場(chǎng)加速，穿透正極側(cè)的導(dǎo)電層，通過這樣向外部發(fā)射電子。
所述電子流的電流密度(I/S)的值除了通過改變所加電壓外，還可以通過改變多孔層1的厚度、多孔層1具有的納米孔1a的直徑、納米孔1a的含孔率、當(dāng)納米孔1a內(nèi)存在導(dǎo)體或半導(dǎo)體層4時(shí)的它們的電導(dǎo)率和填充率、以及當(dāng)存在由介質(zhì)構(gòu)成的阻擋層5和5a時(shí)的其厚度和介質(zhì)的介電常數(shù)等方法來進(jìn)行控制。
上述的電流密度(I/S)的最好的范圍是本發(fā)明者等通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果得出來的。即，把第1導(dǎo)電層2作為基準(zhǔn)電極，同時(shí)把第2導(dǎo)體層3作為門電極，然后在這些電極間加上電壓(正電壓)時(shí)，控制由于多孔層1的納米孔1a內(nèi)發(fā)生的電場(chǎng)而發(fā)射的電子的電流密度(I/S)，使其大于1μA/cm2，但最好在100mA/cm2以下，在上述情況下，確認(rèn)了在從第1導(dǎo)電層2通過一部分納米孔1a向第2導(dǎo)電層3的方向產(chǎn)生電子(隧道電子)漂移，同時(shí)該電子穿透第2導(dǎo)電層3，向外部例如熒光層發(fā)射。
圖7中表示在這些第1至第6實(shí)施形式的電子源裝置中改變第1導(dǎo)電層2和第2導(dǎo)電層3之間所加的電壓(正電壓)、從而檢測(cè)的電子發(fā)射特性的結(jié)果。
從該圖可以知道，電子源裝置的電子發(fā)射特性取決于第1導(dǎo)電層2和第2導(dǎo)電層3之間流過的電流密度(I/S)。另外可以知道，如果要從電子源向外部發(fā)射電子，電流密度(I/S)必須在1μA/cm2以上。當(dāng)電流密度(I/S)超過100mA/cm2時(shí)，有因絕緣擊穿而損壞電子源的危險(xiǎn)，這不是所希望的。因此，這樣的電子源裝置最好以100mA/cm2以下的電流密度(I/S)動(dòng)作。
而且，在通過第1導(dǎo)電層2和第2導(dǎo)電層3之間所加的電壓來控制電子源裝置的電子發(fā)射量時(shí)，希望能以100V以下的低電壓可以得到1μA/cm2以上的電流密度(I/S)，最好能以50V以下的低電壓可以得到1μA/cm2以上的電流密度(I/S)。
另外，該關(guān)系由于取決于電流密度(I/S)，所以可以通過減小加上電壓的第1和第2導(dǎo)電層2、3和多孔層1的重疊部分的最小單位的面積，來穩(wěn)定兩導(dǎo)電層間所加的電壓。為了穩(wěn)定上述電壓，所述重疊部分的最小單位的面積最好在25mm2以下。
為了減小所述重疊部分的最小單位的面積，可以從第1導(dǎo)電層2和第2導(dǎo)電層3以及多孔層1中選擇至少一個(gè)，使其形成規(guī)定的圖形。作為這些圖形，可以舉出單純矩陣型圖形。例如，可以把第1導(dǎo)電層2和第2導(dǎo)電層3分別形成與X軸和Y軸平行的條紋狀，同時(shí)配置成使它們相互交叉。
如上所述，把第1導(dǎo)電層2和/或者第2導(dǎo)電層3形成圖形的情況下，有可以調(diào)整電子發(fā)生部位及控制電子發(fā)生量的優(yōu)點(diǎn)，適用于對(duì)每個(gè)電子發(fā)射源依次加上電壓來驅(qū)動(dòng)的這種類型的顯示裝置和像陰極射線管那樣使用小面積陰極的這種類型的顯示裝置。
下面，根據(jù)圖8說明具有如上所述的電子源裝置的FED。
該FED包括分別具有矩形玻璃基板的后基板7和前基板8，這些平板隔著規(guī)定的間隔對(duì)置配置。然后后基板7和前基板8的各周圍部分通過由玻璃構(gòu)成的矩形框狀側(cè)壁9接粘合，形成真空管殼。
前基板8的內(nèi)表面上形成了熒光屏10。熒光屏10由條紋狀或者點(diǎn)狀形成的紅(R)、藍(lán)(B)、綠(G)三色熒光層和由黑色顏料形成的光吸收層分別按規(guī)定的配置排列而構(gòu)成。另外，熒光屏10上形成金屬敷層11作為第3電極(陽(yáng)極電極)。熒光屏10和前基板8之間形成例如由ITO構(gòu)成的對(duì)置電極(省略圖示)，該對(duì)置電極可以作為陽(yáng)極電極。
熒光屏10的形成中，光吸收層可以通過光刻法等形成。另外，紅(R)、藍(lán)(B)綠(G)三色熒光層的形成可以利用ZnS系、Y2O3系、Y2O2S系等熒光液的漿料法來進(jìn)行。也可以利用噴霧法或印刷法形成各種顏色的熒光層，這時(shí)在這些方法中，也可以根據(jù)需要并用通過光刻法的圖形生成法。
在后基板7的內(nèi)表面設(shè)置第1實(shí)施形式的電子源裝置12。將向電子源裝置外發(fā)射電子束(用箭頭表示)的第2導(dǎo)電層3作為內(nèi)側(cè)(熒光屏10一側(cè))，這樣來配置電子源裝置12。
側(cè)壁9例如利用焊料玻璃在后基板7的周圍部分和前基板8的周圍部分進(jìn)行封裝，由這些后基板7和前基板8以及側(cè)壁9構(gòu)成的管殼的內(nèi)部保持大致真空。再有，在后基板7和前基板8之間為了保持兩平板之間的間隙，隔規(guī)定的間隔配置了多個(gè)支撐體(省略圖示)。支撐體分別形成為板狀或者柱狀。
根據(jù)如上所述的FED，在電子源裝置中，利用在作為基準(zhǔn)電極的第1導(dǎo)電層2和作為門電極的第2導(dǎo)電層3之間所加的電壓，穿透第2導(dǎo)電層3而發(fā)射出來的電子被設(shè)置在熒光屏10側(cè)的第3電極(金屬敷層11)上所加的電壓(陽(yáng)極電壓)加速，撞擊熒光層。結(jié)果，激發(fā)熒光體而發(fā)光，顯示所希望的圖像。
本發(fā)明并不局限于上述的實(shí)施形式，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以有種種變形。
下面說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。
實(shí)施例把長(zhǎng)50mm×寬50mm、厚度2.5mm的Al基板用甲醇清洗、除掉油分后，浸漬在保持20℃的磷酸水溶液(磷酸濃度4重量％)的電解液中。然后，使用第2Al板作為對(duì)置電極，如表1所示，改變所加電壓(陽(yáng)極氧化電壓)和時(shí)間(陽(yáng)極氧化時(shí)間)進(jìn)行陽(yáng)極氧化，形成具有納米孔的多孔氧化鋁層(陽(yáng)極氧化層)。(樣品No.1~23)
另外，在以所加電壓65V進(jìn)行完陽(yáng)極氧化后，通過慢慢下降陽(yáng)極氧化電壓，來溶解阻擋層，使阻擋層的厚度在10nm以下，形成了納米孔實(shí)質(zhì)上貫通多孔氧化鋁層的陽(yáng)極氧化層。(樣品No.24~29)。
對(duì)如此形成的具有納米孔的多孔氧化鋁層，分別測(cè)量了納米孔形成部的厚度以及在納米孔底端部形成的由氧化鋁構(gòu)成的阻擋層的厚度。測(cè)量的結(jié)果在表1中同陽(yáng)極氧化條件一起表示。
表1

然后，通過在陽(yáng)極氧化層(多孔氧化鋁層)的上面濺射Au，形成長(zhǎng)10mm×寬1mm(面積0.1cm2)的Au薄膜(厚度約為40nm)的圖形。
如圖9和圖10分別所示，得到了包括作為第1導(dǎo)電層的未被陽(yáng)極氧化而殘留的Al板13、在該板上形成的具有多個(gè)納米孔14的多孔氧化鋁層15、以及在多孔氧化鋁層15上形成的作為第2導(dǎo)電層的Au薄膜的圖形16的電子源。圖9所示的電子源中，多孔氧化鋁層15具有形成了納米孔的多孔部15a和在納米孔14的底端部形成的由氧化鋁構(gòu)成的阻擋層15b，但是在納米孔14實(shí)質(zhì)上貫通多孔氧化鋁層15而構(gòu)成的電子源中，沒有阻擋層15b，多孔氧化鋁層15只由多孔部15a構(gòu)成。
下面，如圖11所示，把具有該實(shí)施例得到的電子源的基板(后基板)17和形成熒光屏18的基板(前基板)19隔著2mm間隔(間隙)對(duì)置配置，使得作為第2導(dǎo)電層的Au薄膜的圖形16和熒光屏18面對(duì)面，并保持真空氣氛。圖中標(biāo)號(hào)20表示作為第3電極的金屬敷層。
熒光屏18通過以下步驟完成。即，在長(zhǎng)50mm×寬50mm的玻璃基板上利用光刻法形成以石墨為主要成分的格子矩陣狀的吸收光層，然后用光刻法在光吸收層的間隙部形成整齊規(guī)則地排列的紅(Y2O2S:Eu)、綠(ZnS:Cu，Al)、藍(lán)(ZnS:Ag，Al)的各熒光層。然后，在熒光層上形成由硝化纖維素構(gòu)成的薄膜，在該薄膜上蒸鍍鋁形成金屬敷層20。
另外，后基板7和前基板19的組裝是通過以下的步驟進(jìn)行。首先，在電子源的圖像有效面以外的所希望的位置開孔，用焊料玻璃把排氣管接合后，在電子源中配置控制間隙用的支撐體即玻璃框架，在該玻璃框架上配置前基板19，使作為電子源第2導(dǎo)電層的Au薄膜的圖形16和熒光屏18隔著玻璃框架對(duì)置。把電子源的每個(gè)電子發(fā)射部位的位置對(duì)準(zhǔn)，使其與熒光面像素對(duì)應(yīng)后，用焊料玻璃接合。然后，在以300℃加熱的同時(shí)通過排氣管進(jìn)行排氣，當(dāng)?shù)竭_(dá)1×10-3～5×10-3Pa的真空度時(shí)，將排氣管進(jìn)行封接。
在這樣得到的顯示裝置中，把作為第1導(dǎo)電層的未被陽(yáng)極氧化而殘留的Al板13作為陰極電極(基準(zhǔn)電極)，將Au薄膜圖形16作為門電極，然后在這些電極之間加上100V以下的直流電壓(驅(qū)動(dòng)電壓Vd)。測(cè)量了電極間流過的電流值。把第3電極的電壓(陽(yáng)極電壓Va)設(shè)置為5kV，改變驅(qū)動(dòng)電壓的值，然后觀察熒光面的發(fā)光狀態(tài)，通過這樣檢查了有無(wú)電子發(fā)射。然后分別測(cè)量了電子發(fā)射開始電壓、此時(shí)在第1導(dǎo)電層和第2導(dǎo)電層之間流過的電流值(I)、以及絕緣擊穿電壓。然后求出了電流密度(I/S)。S值是與Au薄膜圖形的面積相等的0.1cm2。在表2中表示測(cè)量的結(jié)果。
表2

從表2的測(cè)量結(jié)果，確認(rèn)了以下的情況。即，在具有作為第1導(dǎo)電層的Al板和作為第2導(dǎo)電層的Au薄膜圖形之間流過的電流密度(I/S)的值在1μA/cm2~100mA/cm2的范圍內(nèi)的樣品No.1~4、7~9、12、16以及樣品No.24～28的電子源的顯示裝置中，都可以在50V以下的低電壓進(jìn)行電子發(fā)射，得到了良好的發(fā)光狀態(tài)。另外，絕緣擊穿電壓高，耐壓性也充分滿足要求。
工業(yè)上的實(shí)用性如以上說明那樣，通過本發(fā)明，可以廉價(jià)地得到具有均勻而且良好的電子發(fā)射能力、簡(jiǎn)單且在低真空度下也具有長(zhǎng)壽命的電子源裝置。而且，具有該電子源裝置的顯示裝置可以實(shí)現(xiàn)發(fā)光效率高、廉價(jià)、且可靠性高的顯示。
權(quán)利要求
1.一種電子源裝置，其特征在于，包含由絕緣體構(gòu)成的、具有配置在與主面垂直方向的多個(gè)微細(xì)孔的多孔層；以及分別配置在所述多孔層的兩側(cè)的第1導(dǎo)電層和第2導(dǎo)電層，將所述以及在第2導(dǎo)電層作為陽(yáng)極、在和所述第1導(dǎo)電層之間加上直流電壓時(shí)的電流密度I/S在下面表示的范圍內(nèi)，1μA/cm2≤I/S式中，I表示所述第1導(dǎo)電層和所述第2導(dǎo)電層之間流過的電流值，S表示所述第1導(dǎo)電層和所述第2導(dǎo)電層以及所述多孔層等三層在厚度方向重疊的部分的面積。
2.如權(quán)利要求1所述的電子源裝置，其特征在于，所述電流密度I/S在以下表示的范圍，1μA/cm2≤I/S≤100mA/cm2。
3.如權(quán)利要求1所述的電子源裝置，其特征在于，所述的具有微細(xì)孔的多孔層是多孔氧化鋁層。
4.如權(quán)利要求3所述的電子源裝置，其特征在于，所述的多孔氧化鋁層是通過對(duì)主要成分為鋁的層進(jìn)行陽(yáng)極氧化而得到的層。
5.如權(quán)利要求1所述的電子源裝置，其特征在于，所述多孔層的微細(xì)孔的直徑為5nm～1000nm。
6.如權(quán)利要求1所述的電子源裝置，其特征在于，所述多孔層的厚度為0.05μm～50μm。
7.如權(quán)利要求1所述的電子源裝置，其特征在于，具有形成在所述多孔層的微細(xì)孔內(nèi)的導(dǎo)體或者半導(dǎo)體層。
8.如權(quán)利要求1所述的電子源裝置，其特征在于，從所述第1導(dǎo)電層和所述第2導(dǎo)電層以及所述多孔層中至少選出一個(gè)層形成圖形。
9.如權(quán)利要求1所述的電子源裝置，其特征在于，所述第1導(dǎo)電層和所述第2導(dǎo)電層中至少一個(gè)層具有多個(gè)導(dǎo)電層。
10.如權(quán)利要求8所述的電子源裝置，其特征在于，所述第1導(dǎo)電層和所述第2導(dǎo)電層以及所述多孔層的三層在厚度方向重疊的部分的最小單位的面積是25mm2以下。
11.一種電子源裝置，其特征在于，包含由絕緣體構(gòu)成的、具有配置在與主面垂直方向的多個(gè)微細(xì)孔的多孔層；以及分別配置在所述多孔層的兩側(cè)的第1導(dǎo)電層和第2導(dǎo)電層，所述多孔層的微細(xì)孔的至少一側(cè)的端部與所述第1導(dǎo)電層或者第2導(dǎo)電層被由介質(zhì)構(gòu)成的阻擋層隔開，而且將第2導(dǎo)電層作為陽(yáng)極、在和所述第1導(dǎo)電層之間加上直流電壓時(shí)的電流密度I/S在下面表示的范圍內(nèi)，1μA/cm2≤I/S式中，I表示所述第1導(dǎo)電層和所述第2導(dǎo)電層之間流過的電流值，S表示所述第1導(dǎo)電層和所述第2導(dǎo)電層以及所述多孔層等三層在厚度方向重疊的部分的面積。
12.如權(quán)利要求11所述的電子源裝置，其特征在于，所述電流密度I/S在以下表示的范圍，1μA/cm2≤I/S≤100mA/cm2。
13.如權(quán)利要求11所述的電子源裝置，其特征在于，所述多孔層的微細(xì)孔在所述第1導(dǎo)電層和第2導(dǎo)電層的至少一側(cè)具有開口部，而且具有使所述微細(xì)孔的與所述開口部相反一側(cè)的端部封閉而形成的由介質(zhì)構(gòu)成的阻擋層。
14.如權(quán)利要求11所述的電子源裝置，其特征在于，具有所述微細(xì)孔的多孔層是多孔氧化鋁層。
15.如權(quán)利要求14所述的電子源裝置，其特征在于，所述多孔氧化鋁層是通過對(duì)主要成分為鋁的層進(jìn)行陽(yáng)極氧化而得到的層。
16.如權(quán)利要求11所述的電子源裝置，其特征在于，所述多孔層的微細(xì)孔的直徑為5nm～1000nm。
17.如權(quán)利要求11所述的電子源裝置，其特征在于，所述多孔層的厚度為0.05μm~50μm。
18.如權(quán)利要求11所述的電子源裝置，其特征在于，具有形成在所述多孔層的微細(xì)孔內(nèi)的導(dǎo)體或者半導(dǎo)體層。
19.如權(quán)利要求11所述的電子源裝置，其特征在于，所述阻擋層具有由與構(gòu)成所述多孔層的絕緣體同類的絕緣體構(gòu)成的層。
20.如權(quán)利要求11所述的電子源裝置，其特征在于，所述阻擋層具有由與構(gòu)成所述多孔層的絕緣體不同種類的介質(zhì)構(gòu)成的層。
21.如權(quán)利要求11所述的電子源裝置，其特征在于，所述阻擋層的厚度為5nm~50nm。
22.如權(quán)利要求11所述的電子源裝置，其特征在于，從所述第1導(dǎo)電層和第2導(dǎo)電層以及所述多孔層至少選出一個(gè)層形成圖形。
23.如權(quán)利要求11所述的電子源裝置，其特征在于，所述第1導(dǎo)電層和所述第2導(dǎo)電層中至少一個(gè)層具有多個(gè)導(dǎo)電層。
24.如權(quán)利要求22所述的電子源裝置，其特征在于，所述第1導(dǎo)電層和所述第2導(dǎo)電層以及所述多孔層的三層在厚度方向重疊的部分的最小單位的面積是25mm2以下。
25.一種顯示裝置，其特征在于，包含相互對(duì)置配置的第1基板和第2基板；設(shè)置在所述第1基板的內(nèi)表面的熒光層；以及設(shè)置在所述第2基板的內(nèi)表面?zhèn)?、發(fā)射激發(fā)所述熒光層的電子的電子源，所述電子源是權(quán)利要求1至24中的任何一項(xiàng)所述的電子源裝置。
全文摘要
一種電子源裝置，包含由絕緣體構(gòu)成、具有配置在與主面垂直方向的多個(gè)微細(xì)孔的多孔層(例如，多孔氧化鋁層)；以及配置在該多孔層的兩側(cè)的第1和第2導(dǎo)電層，將第2導(dǎo)電層作為陽(yáng)極、在和第1導(dǎo)電層之間加上直流電壓時(shí)的電流密度I/S在1μA/cm
文檔編號(hào)H01J29/04GK1714420SQ200380103918
公開日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2003年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月25日
發(fā)明者伊藤武夫, 松田秀三, 稲村昌晃, 田中肇, 坂井和夫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝, 富士色素株式會(huì)社