(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板と、絶縁性基板の一表面側に形成され電子を放出する複数の電子源素子とを備え、絶縁性基板は、前記一表面側に離間して対向配置されるフェースプレートとの間の距離を規定距離に保つように前記一表面から厚み方向へ突出するセラミックからなる補強用スペーサが燒結法により一体形成されたセラミック基板からなり、絶縁性基板がＳｉＣ若しくはＡｌＮからなり、補強用スペーサのセラミックがＺｒＯ２若しくはＡｌ２Ｏ３若しくはＳｉＣからなることを特徴とする電界放射型電子源。
【請求項２】
前記電子源素子は、前記絶縁性基板の前記一表面側に形成された下部電極と、前記厚み方向において下部電極に対向する表面電極と、下部電極と表面電極との間に介在する酸化若しくは窒化若しくは酸窒化した多孔質半導体層よりなるドリフト部とを備え、表面電極と下部電極との間に表面電極を高電位側として電圧を印加したときにドリフト部に作用する電界により下部電極から注入された電子がドリフト部をドリフトし表面電極を通して放出されることを特徴とする請求項１記載の電界放射型電子源。
【請求項３】
前記セラミック基板は、前記下部電極が前記絶縁性基板に一体形成されてなることを特徴とする請求項２記載の電界放射型電子源。
【請求項４】
前記絶縁性基板は、前記フェースプレートとともに前記各電子源素子が収納される気密空間を形成するためのリヤプレートを兼ねることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電界放射型電子源。
【請求項５】
前記補強用スペーサは、抵抗率が１０３〜１０９Ωｃｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電界放射型電子源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界放射により電子線を放射するようにした電界放射型電子源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、導電性基板の一表面側に酸化若しくは窒化した多孔質半導体層よりなる強電界ドリフト層を形成し、強電界ドリフト層上に表面電極を形成した電界放射型電子源が提案されている（例えば、特開平８−２５０７６６号公報、特開平９−２５９７９５号公報、特開平１０−３２６５５７号公報、特許第２９６６８４２号、特許第２９８７１４０号など参照）。
【０００３】
この種の電界放射型電子源としては、例えば図７に示す構成のものが知られている。図７に示す構成の電界放射型電子源１０’は、導電性基板たるｎ形シリコン基板１の主表面側に酸化した多孔質多結晶シリコン層よりなる強電界ドリフト層６が形成され、強電界ドリフト層６上に金属薄膜よりなる表面電極７が形成され、ｎ形シリコン基板１の裏面にオーミック電極２が形成されている。なお、図７に示す例では、ｎ形シリコン基板１と強電界ドリフト層６との間にノンドープの多結晶シリコン層３を介在させてあるが、多結晶シリコン層３を介在させずにｎ形シリコン基板１上に強電界ドリフト層６を形成した構成も提案されている。
【０００４】
図７に示す構成の電界放射型電子源１０’から電子を放出させるには、表面電極７に対向配置されたコレクタ電極２１を設け、表面電極７とコレクタ電極２１との間を真空とした状態で、表面電極７をｎ形シリコン基板１（オーミック電極２）に対して高電位側（正極）となるように表面電極７とｎ形シリコン基板１との間に直流電圧Ｖpsを印加するとともに、コレクタ電極２１が表面電極７に対して高電位側となるようにコレクタ電極２１と表面電極７との間に直流電圧Ｖｃを印加する。各直流電圧Ｖps，Ｖｃを適宜に設定すれば、ｎ形シリコン基板１から注入された電子が強電界ドリフト層６をドリフトし表面電極７を通して放出される（なお、図７中の一点鎖線は表面電極７を通して放出された電子ｅ-の流れを示す）。表面電極７には仕事関数の小さな材料（例えば、金）が採用され、表面電極７の膜厚は１０ｎｍ〜１５ｎｍ程度に設定されている。
【０００５】
上述の構成を有する電界放射型電子源１０’では、表面電極７とオーミック電極２との間に流れる電流をダイオード電流Ｉpsと呼び、コレクタ電極２１と表面電極７との間に流れる電流（つまり、表面電極７を通して放出される電子線による電流）をエミッション電流（放出電子電流）Ｉeと呼ぶことにすれば（図７参照）、ダイオード電流Ｉpsに対するエミッション電流Ｉeの比率（＝Ｉe／Ｉps）が大きいほど電子放出効率が高くなる。なお、この電界放射型電子源１０では、表面電極７とオーミック電極２との間に印加する直流電圧Ｖpsを１０〜２０Ｖ程度の低電圧としても電子を放出させることができ、直流電圧Ｖpsが大きいほどエミッション電流Ｉeが大きくなる。
【０００６】
この電界放射型電子源１０’では、電子放出特性の真空度依存性が小さく且つ電子放出時にポッピング現象が発生せず安定して電子を高い電子放出効率で放出することができる。
【０００７】
上述の電界放射型電子源１０’では、強電界ドリフト層６が、導電性基板たるｎ形シリコン基板１上にノンドープの多結晶シリコン層を堆積させた後に、該多結晶シリコン層を陽極酸化処理にて多孔質化し、多孔質化された多結晶シリコン層（多孔質多結晶シリコン層）を急速加熱法によって例えば９００℃の温度で酸化することにより形成されている。
【０００８】
上述のようにして形成された強電界ドリフト層６は、図８に示すように、少なくとも、柱状の多結晶シリコンのグレイン（半導体結晶）５１と、グレイン５１の表面に形成された薄いシリコン酸化膜５２と、グレイン５１間に介在するナノメータオーダのシリコン微結晶６３と、シリコン微結晶６３の表面に形成され当該シリコン微結晶６３の結晶粒径よりも小さな膜厚の酸化膜であるシリコン酸化膜６４とから構成されると考えられる。すなわち、強電界ドリフト層６は、陽極酸化処理を行う前の多結晶シリコン層に含まれていた各グレインの表面が多孔質化し各グレインの中心部分では結晶状態が維持されているものと考えられる。したがって、強電界ドリフト層６に印加された電界の大部分はシリコン酸化膜６４に集中的にかかり、注入された電子はシリコン酸化膜６４にかかっている強電界により加速されグレイン５１間を表面に向かって図８中の矢印の向き（図８の上向き）へドリフトするので、電子放出効率を向上させることができる。ここにおいて、このような強電界ドリフト層６を有する電界放射型電子源１０’では、強電界ドリフト層６で発生した熱がグレイン５１を通して放出されることによって電子放出時のポッピング現象の発生が防止されていると考えられる。なお、強電界ドリフト層６の表面に到達した電子はホットエレクトロンであると考えられ、表面電極７を容易にトンネルし真空中に放出される。
【０００９】
上述の電界放射型電子源１０’では、導電性基板としてｎ形シリコン基板を用いているが、図９に示すように、ガラス基板よりなる絶縁性基板１１’の一表面上に導電性層１２を形成したものを用いた電界放射型電子源１０”も提案されている。ここに、上述の図７に示した電界放射型電子源１０’と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００１０】
図９に示す構成の電界放射型電子源１０”から電子を放出させるには、表面電極７に対向配置されたコレクタ電極２１を設け、表面電極７とコレクタ電極２１との間を真空とした状態で、表面電極７が導電性層１２に対して高電位側（正極）となるように表面電極７と導電性層１２との間に直流電圧Ｖpsを印加するとともに、コレクタ電極２１が表面電極７に対して高電位側となるようにコレクタ電極２１と表面電極７との間に直流電圧Ｖｃを印加する。各直流電圧Ｖps，Ｖｃを適宜に設定すれば、導電性層１２から注入された電子が強電界ドリフト層６をドリフトし表面電極７を通して放出される（なお、図９中の一点鎖線は表面電極７を通して放出された電子ｅ-の流れを示す。）
上述の構成を有する電界放射型電子源１０”では、表面電極７と導電性層１２との間に流れる電流をダイオード電流Ｉpsと呼び、コレクタ電極２１と表面電極７との間に流れる電流（つまり、表面電極７を通して放出される電子線による電流）をエミッション電流（放出電子電流）Ｉeと呼ぶことにすれば（図９参照）、ダイオード電流Ｉpsに対するエミッション電流Ｉeの比率（＝Ｉe／Ｉps）が大きいほど電子放出効率が高くなる。なお、この電界放射型電子源１０”では、表面電極７と導電性層１２との間に印加する直流電圧Ｖpsを１０〜２０Ｖ程度の低電圧としても電子を放出させることができ、直流電圧Ｖpsが大きいほどエミッション電流Ｉeが大きくなる。
【００１１】
また、図９に示した電界放射型電子源１０”をディスプレイの電子源として応用する場合には、例えば図１０に示す構成を採用すればよい。
【００１２】
図１０に示すディスプレイは、電界放射型電子源１０を接着した平板状のガラス基板よりなるリヤプレート（図示せず）と、平板状のガラス基板よりなるフェースプレート３０との間に枠状の支持用スペーサ（図示せず）を介在させてリヤプレートとフェースプレートとの間の空間を真空に保つように構成されている。なお、フェースプレート３０における電界放射型電子源１０との対向面にはＩＴＯ膜よりなるコレクタ電極（透明電極）が形成されるとともに、コレクタ電極における電界放射型電子源１０との対向面に、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの蛍光体セルからなる複数の画素が形成されている。
【００１３】
図１０に示した電界放射型電子源１０は、ガラス基板よりなる絶縁性基板１１’と、絶縁性基板１１’の一表面上に列設された複数の導電性層よりなる下部電極１２ａと、下部電極１２ａに重なる形で形成された複数の酸化した多孔質多結晶シリコン層よりなるドリフト部６ａおよびドリフト部６ａの間を埋める多結晶シリコン層よりなる分離部６ｂとを有する強電界ドリフト層６と、強電界ドリフト層６の上で下部電極１２ａに交差する方向に形成された複数の表面電極７とを備えている。
【００１４】
この電界放射型電子源１０では、絶縁性基板１１’の一表面上に列設された複数の下部電極１２ａと、強電界ドリフト層６上に形成された複数の表面電極７との間に強電界ドリフト層６のドリフト部６ａが挟まれているから、表面電極７と下部電極１２ａとの組を適宜選択して選択した組間に電圧を印加することにより、選択された表面電極７と下部電極１２ａとの交点に相当する部位のドリフト部６ａにのみ強電界が作用して電子が放出される。つまり、表面電極７と下部電極１２ａとからなるマトリクス（格子）の格子点に、表面電極７と下部電極１２ａとドリフト部６ａとからなる電子源素子１０ａを配置したことに相当し、電圧を印加する表面電極７と下部電極１２ａとの組を選択することによって所望の電子源素子１０ａから電子を放出させることが可能になる。ここにおいて、ドリフト部６ａは、上述の図８と同様の構成を有していると考えられる。すなわち、ドリフト部６ａは、少なくとも、柱状の多結晶シリコンのグレイン（半導体結晶）５１と、グレイン５１の表面に形成された薄いシリコン酸化膜５２と、グレイン５１間に介在するナノメータオーダのシリコン微結晶６３と、シリコン微結晶６３の表面に形成され当該シリコン微結晶６３の結晶粒径よりも小さな膜厚の酸化膜であるシリコン酸化膜６４とから構成されると考えられる。
【００１５】
ところで、上述のディスプレイでは、フェースプレート３０とリヤプレートと支持用スペーサとで囲まれる気密空間が真空状態に保たれるので、画面の大面積化を図っても大気圧によってフェースプレート３０とリヤプレートとが接触しないように、電界放射型電子源１０とフェースプレート３０との間に支持用スペーサとは別に補強用スペーサ（図示せず）を介在させている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の電界放射型電子源１０を用いたディスプレイでは、薄型化および画面の大面積化が期待される。このようなディスプレイでは、電界放射型電子源１０をリヤプレートに接着した後に、電界放射型電子源１０とフェースプレート３０との間に補強用スペーサを介在させてから真空引きする必要があるが、補強用スペーサは隣接する画素の間に配置する必要があり、しかも、外部から見えにくくする必要があるので、画素間の間隔を例えば５０μｍ〜１００μｍ程度とすると、画素の並設方向における補強用スペーサの幅を数μｍ、絶縁性基板１１’の厚み方向における補強用スペーサの高さを数ｍｍ程度に設定してあり、補強用スペーサの配置に手間がかかるという不具合があった。
【００１７】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、ディスプレイの電子源として用いる場合にディスプレイの組立工程の簡略化を図れる電界放射型電子源を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、絶縁性基板と、絶縁性基板の一表面側に形成され電子を放出する複数の電子源素子とを備え、絶縁性基板は、前記一表面側に離間して対向配置されるフェースプレートとの間の距離を規定距離に保つように前記一表面から厚み方向へ突出するセラミックからなる補強用スペーサが燒結法により一体形成されたセラミック基板からなり、絶縁性基板がＳｉＣ若しくはＡｌＮからなり、補強用スペーサのセラミックがＺｒＯ２若しくはＡｌ２Ｏ３若しくはＳｉＣからなることを特徴とするものであり、ディスプレイの電子源として用いる場合に、従来のように組立時に電界放射型電子源とフェースプレートとの間に別体の補強用スペーサを配置する工程が不要となり、つまり、電界放射型電子源およびフェースプレートそれぞれに対して別体の補強用スペーサを位置決めして固定する工程が不要となり、ディスプレイの組立工程の簡略化を図れるとともにディスプレイの大面積化が容易になる。また、ＳｉＣ若しくはＡｌＮのようなセラミックはガラスに比べて熱伝導率が高いので、従来のように絶縁性基板としてガラス基板を用いている場合に比べて電子源素子で発生した熱を効率良く放熱させることができ、電子源としての信頼性を高めることができる。なお、補強用スペーサが一体形成されたセラミック基板は燒結法によって容易に形成することができ、補強用スペーサの形状としても種々の形状に容易に対応することができる。
【００１９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記電子源素子は、前記絶縁性基板の前記一表面側に形成された下部電極と、前記厚み方向において下部電極に対向する表面電極と、下部電極と表面電極との間に介在する酸化若しくは窒化若しくは酸窒化した多孔質半導体層よりなるドリフト部とを備え、表面電極と下部電極との間に表面電極を高電位側として電圧を印加したときにドリフト部に作用する電界により下部電極から注入された電子がドリフト部をドリフトし表面電極を通して放出されるので、前記電子源素子から放出される電子線の放出方向が前記表面電極の法線方向に揃いやすいから、複雑なシャドウマスクや電子収束レンズを設ける必要がなく、ディスプレイの薄型化を図れ、絶縁性基板の上記一表面からの補強用スペーサの突出高さを低くすることができる。
【００２０】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記セラミック基板は、前記下部電極が前記絶縁性基板に一体形成されているので、補強用スペーサに関係なく下部電極を形成することができる。したがって、前記下部電極のレイアウト設計が容易になる。
【００２１】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記絶縁性基板は、前記フェースプレートとともに前記各電子源素子が収納される気密空間を形成するためのリヤプレートを兼ねるので、部品点数を削減でき、組立工程の工程数を削減できるとともに低コスト化を図れる。
【００２３】
また、絶縁性基板がＳｉＣ若しくはＡｌＮからなるので、絶縁性基板がＡｌ２Ｏ３からなる場合に比べて熱伝導率が高くなり、各電子源素子で発生した熱を外部へ効率良く放熱させることが可能となる。
【００２４】
また、補強用スペーサがＺｒＯ２若しくはＡｌ２Ｏ３若しくはＳｉＣからなり高抵抗であるので、補強用スペーサが絶縁体で形成されている場合に比べて電荷が溜まりにくくなり、フェースプレート側での電子の散乱に起因した補強用スペーサのチャージアップが起こりにくくなり、ディスプレイの信頼性を高めることができる。
【００２６】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記補強用スペーサは、抵抗率が１０３〜１０９Ωｃｍであることを特徴とし、望ましい実施態様である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下、本実施形態の電界放射型電子源を用いるディスプレイについて図１および図２を参照しながら説明する。
【００２８】
図１に示す構成のディスプレイは、電界放射型電子源１０と平板状のガラス基板よりなるフェースプレート３０とが対向配置されている。なお、図示していないがフェースプレート３０における電界放射型電子源１０との対向面には、ＩＴＯ膜よりなるコレクタ電極（透明電極）が形成されるとともに、コレクタ電極における電界放射型電子源１０との対向面に、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの蛍光体セルからなる複数の画素が形成されている。
【００２９】
電界放射型電子源１０は、一表面側に複数本の下部電極１２ａが列設された絶縁性基板１１の一表面側に強電界ドリフト層６が積層されており、強電界ドリフト層６上に下部電極１２ａと直交する方向に形成された複数本の表面電極７を備えている。すなわち、下部電極１２ａと表面電極７とは強電界ドリフト層６を挟んで互いに直交するように配設されている。ここにおいて、強電界ドリフト層６は、複数本の下部電極１２ａと複数本の表面電極７との交差する部位それぞれに形成された複数の酸化した多孔質多結晶シリコン層よりなるドリフト部６ａと、ドリフト部６ａの間を埋める多結晶シリコン層よりなる分離部６ｂとで構成されている。なお、下部電極１２ａは、絶縁性基板１１の上記一表面側の表面を露出させた形で絶縁性基板１１に埋設されており、絶縁性基板１１の上記一表面と下部電極１２ａの上記表面とが同一面上に揃っている。下部電極１２ａは短冊状に形成され、長手方向の両端部上にそれぞれパッド２７が形成されている。また、表面電極７は短冊状に形成され、長手方向の両端部でそれぞれパッド２８に接続されている。
【００３０】
この電界放射型電子源１０では、絶縁性基板１１の一表面側に列設された複数本の下部電極１２ａと、強電界ドリフト層６上に形成された複数本の表面電極７との間に強電界ドリフト層６のドリフト部６ａが挟まれているから、表面電極７と下部電極１２ａとの組を適宜選択して選択した組間に電圧を印加することにより、選択された表面電極７と下部電極１２ａとの交点に相当する部位のドリフト部６ａにのみ強電界が作用して電子が放出される。つまり、表面電極７と下部電極１２ａとからなるマトリクス（格子）の格子点に、表面電極７と下部電極１２ａとドリフト部６ａとからなる電子源素子１０ａを配置したことに相当し、電圧を印加する表面電極７と下部電極１２ａとの組を選択することによって所望の電子源素子１０ａから電子を放出させることが可能になる。ここにおいて、ドリフト部６ａは、上述の図８と同様の構成を有していると考えられる。すなわち、ドリフト部６ａは、少なくとも、柱状の多結晶シリコンのグレイン（半導体結晶）５１と、グレイン５１の表面に形成された薄いシリコン酸化膜５２と、グレイン５１間に介在するナノメータオーダのシリコン微結晶６３と、シリコン微結晶６３の表面に形成され当該シリコン微結晶６３の結晶粒径よりも小さな膜厚の絶縁膜であるシリコン酸化膜６４とから構成されると考えられる。ここに、各グレイン５１は絶縁性基板１１の厚み方向に沿って形成されていると考えられる。上述の電子源素子１０ａでは、表面電極７を通して放出される電子線の放出方向が表面電極７の法線方向に揃いやすいから、複雑なシャドウマスクや電子収束レンズを設ける必要がなく、ディスプレイの薄型化を図れる。また、表面電極７と下部電極１２ａとの間に印加する電圧を１０〜２０Ｖ程度の低電圧としても電子を放出させることができるので、低消費電力化を図れる。
【００３１】
ところで、本実施形態では、上述の絶縁性基板１１として、図２に示すような構成のものを用いている。すなわち、本実施形態では、絶縁性基板１１として、絶縁性基板１１の上記一表面側に離間して対向配置されるフェースプレート３０との間の距離を規定距離に保つように上記一表面から絶縁性基板１１の厚み方向へ突出する補強用スペーサ１１ｂおよび上記各下部電極１２ａが一体形成されたセラミック基板を用いている。なお、本実施形態における各補強用スペーサ１１ｂは、下部電極１２ａに直交する方向に形成されており、強電界ドリフト層６の分離部６ｂを分断する形でフェースプレート３０側へ突出している。ここに、補強用スペーサ１１ｂは、短冊状に形成されており、下部電極１２ａの延長方向における厚みを画素間の間隔に応じて数μｍ程度、絶縁性基板１１の厚み方向における高さを数ｍｍ程度に設定すればよい。このようなセラミック基板は、燒結法などによって容易に形成することができ、補強用スペーサ１１ｂの形状としても種々の形状に容易に対応することができる。
【００３２】
しかして、本実施形態における電界放射型電子源１０では、補強用スペーサ１１ｂが絶縁性基板１１に一体形成されており、電界放射型電子源１０の形成後に電界放射型電子源１０に対して補強用スペーサ１１ｂを位置決めする必要がないので、ディスプレイの電子源として用いる場合に、従来のように組立時に電界放射型電子源１０とフェースプレート３０との間に別体の補強用スペーサを配置する工程が不要となる。つまり、電界放射型電子源１０およびフェースプレート３０それぞれに対して別体の補強用スペーサを位置決めして固定する工程が不要となり、ディスプレイの組立工程の簡略化を図れるとともにディスプレイの大面積化が容易になる。
【００３３】
また、本実施形態では、絶縁性基板１１をリヤプレートとして使用可能な強度となるように厚みを設定してあり、絶縁性基板１１が、フェースプレート３０および支持用スペーサ（図示せず）とともに電子源素子１０ａが収納される気密空間を形成するためのリヤプレートを兼ねるので、部品点数を削減でき、組立工程の工程数を削減できるとともに低コスト化を図れる。ここにおいて、絶縁性基板１１をフェースプレート３０との熱膨張係数の小さい材料（例えば、Ａｌ２Ｏ３）により形成しておけば、組立工程において絶縁性基板１１とフェースプレート３０との熱膨張係数差に起因してフェースプレート３０や絶縁性基板１１が割れるのを防止することができる。また、Ａｌ２Ｏ３，ＡｌＮ，ＳｉＣなどのセラミックはガラスに比べて熱伝導率が高いので、従来のようにガラス基板よりなる絶縁性基板１１’を用いている場合に比べて電子源素子１０ａで発生した熱を効率良く放熱させることができ、電子源としての信頼性を高めることができる。特に、絶縁性基板１１の主成分をＳｉＣまたはＡｌＮとしておけば、主成分がＡｌ２Ｏ３の場合に比べて熱伝導率が高くなり、より放熱性を高めることができる。ここにおいて、ガラスの熱伝導率は、〜１Ｗ／ｍＫ、ＳｉＣの熱伝導率は６０〜７０Ｗ／ｍＫ、ＡｌＮの熱伝導率は、〜８０Ｗ／ｍＫ、Ａｌ２Ｏ３の熱伝導率は１０〜４０Ｗ／ｍＫである。
【００３４】
なお、フェースプレート３０と絶縁性基板１０と支持用スペーサとで囲まれる気密空間の真空度は１０-4Ｐａ〜１０1Ｐａ程度に設定されている。
【００３５】
ところで、補強用スペーサ１１ｂが絶縁体であると、フェースプレート３０側で電子が散乱した場合、補強用スペーサ１１ｂがチャージアップし、上記コレクタ電極と表面電極７との間に所望の電圧を印加できなくなる恐れがある。この種の不具合を解決するには、上記セラミック基板のうち少なくとも補強用スペーサ１１ｂを高抵抗としておけばよい。補強用スペーサ１１ｂを高抵抗としておけば、補強用スペーサ１１ｂが絶縁体で形成されている場合に比べて電荷が溜まりにくくなり、フェースプレート３０側での電子の散乱に起因した補強用スペーサ１１ｂのチャージアップが起こりにくくなり、ディスプレイの信頼性を高めることができる。ここにおいて、高抵抗の補強用スペーサ１１ｂの主成分としては、ＺｒＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＣから適宜選択すればよく、補強用スペーサ１１ｂの抵抗率は１０3〜１０9Ωｃｍ程度に設定することが望ましい。
【００３６】
なお、本実施形態では図１および図２に示すように、絶縁性基板１１に補強用スペーサ１１ｂおよび下部電極１２ａが一体形成されたセラミック基板を用いているので、補強用スペーサ１１ｂに関係なく下部電極１２ａを形成することができるから、下部電極１２ａのレイアウト設計が容易になるという利点があるが、必ずしも下部電極１２ａを絶縁性基板１１に一体形成する必要はなく、例えば図３に示すように絶縁性基板１１に補強用スペーサ１１ｂのみが一体形成されたセラミック基板を用いてもよい。
【００３７】
（実施形態２）
本実施形態の電界放射型電子源１０の基本構成は実施形態１と略同じであって、図４および図５に示すように、絶縁性基板１１として複数の角柱状の補強用スペーサ１１ｂが一体形成されたセラミック基板を用いており、金属材料（例えば、Ｃｒ、Ｗなど）よりなる下部電極１２ａが絶縁性基板１１の上記一表面から突出する形で形成されている点が相違する。ここにおいて、補強用スペーサ１１ｂは強電界ドリフト層６の分離部６ｂを貫通する形で実施形態１にて説明したフェースプレート３０（図１参照）側へ突出している。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
しかして、本実施形態では、補強用スペーサ１１ｂが角柱状の形状に形成されているので、補強用スペーサ１１ｂが一体形成された絶縁性基板１１の上記一表面側に所定形状にパターニングした下部電極１２ａを容易に形成することができ、下部電極１２ａのパターンや材料の変更に容易に対応することができる。
【００３９】
（実施形態３）
本実施形態の電界放射型電子源１０の基板構成は実施形態２と略同じであって、図６に示すように、絶縁性基板１１の一表面側において隣り合う下部電極１２ａ間を埋める絶縁部１２ｂが形成されている点が相違する。ここにおいて、下部電極１２ａはｎ形多結晶シリコンにより形成され、絶縁部１２ｂはノンドープの多結晶シリコンにより形成されている。本実施形態では、補強用スペーサ１１ｂが一体形成された絶縁性基板１１の上記一表面側にノンドープの多結晶シリコン層を成膜した後に、リソグラフィ技術およびイオン注入技術などを利用してｎ形多結晶シリコンよりなる下部電極１２ａを形成することで残りの部分がノンドープの多結晶シリコンよりなる絶縁部１２ｂとなる。また、強電界ドリフト層６は、下部電極１２ａおよび絶縁部１２ｂを覆うようにノンドープの多結晶シリコン層を成膜させた後に、当該多結晶シリコン層に陽極酸化処理や酸化処理などを施すことによってドリフト部６ａを形成する。
【００４０】
しかして、本実施形態では、隣り合う下部電極１２ａ間に絶縁部１２ｂが形成されているので、強電界ドリフト層６の表面の平坦性を向上させることができ、表面電極７の断線を防止することができる。
【００４１】
ところで、上記各実施形態では、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａを酸化した多孔質多結晶シリコン層により形成しているが、ドリフト部６ａを窒化若しくは酸窒化した多孔質多結晶シリコン層により形成してもよく、多孔質多結晶シリコン層以外の多孔質半導体層を酸化若しくは窒化若しくは酸窒化して形成してもよい。ドリフト部６ａを窒化した多孔質多結晶シリコン層とした場合には図８にて説明した各シリコン酸化膜５２，６４がいずれもシリコン窒化膜となり、ドリフト部６ａを酸窒化した多孔質多結晶シリコン層とした場合には各シリコン酸化膜５２，６４がいずれもシリコン酸窒化膜となる。
【００４２】
また、上述の各電子源素子１０ａは、フェースプレート３０における電界放射型電子源１０との対向面側に設けられたＲ，Ｇ，Ｂいずれかの蛍光体からなる個々のサブピクセル毎に形成されているので、表面電極７および下部電極１２ａを絶縁性基板１１の厚み方向においてドリフト部６ａに重なる部位にのみ形成して低抵抗の導電性材料からなるバス電極を設ければ、選択された電子源素子１０ａから電子線が放出されるまでの遅れ時間を短くすることができるとともに、配線での電圧降下によるエミッション電流の減少やばらつきを抑えることができる。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１の発明は、絶縁性基板と、絶縁性基板の一表面側に形成され電子を放出する複数の電子源素子とを備え、絶縁性基板は、前記一表面側に離間して対向配置されるフェースプレートとの間の距離を規定距離に保つように前記一表面から厚み方向へ突出するセラミックからなる補強用スペーサが燒結法により一体形成されたセラミック基板からなり、絶縁性基板がＳｉＣ若しくはＡｌＮからなり、補強用スペーサのセラミックがＺｒＯ２若しくはＡｌ２Ｏ３若しくはＳｉＣからなるものであり、ディスプレイの電子源として用いる場合に、従来のように組立時に電界放射型電子源とフェースプレートとの間に別体の補強用スペーサを配置する工程が不要となり、つまり、電界放射型電子源およびフェースプレートそれぞれに対して別体の補強用スペーサを位置決めして固定する工程が不要となり、ディスプレイの組立工程の簡略化を図れるとともにディスプレイの大面積化が容易になるという効果がある。また、ＳｉＣ若しくはＡｌＮのようなセラミックはガラスに比べて熱伝導率が高いので、従来のように絶縁性基板としてガラス基板を用いている場合に比べて電子源素子で発生した熱を効率良く放熱させることができ、電子源としての信頼性を高めることができるという効果がある。なお、補強用スペーサが一体形成されたセラミック基板は燒結法によって容易に形成することができ、補強用スペーサの形状としても種々の形状に容易に対応することができる。
【００４４】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記電子源素子は、前記絶縁性基板の前記一表面側に形成された下部電極と、前記厚み方向において下部電極に対向する表面電極と、下部電極と表面電極との間に介在する酸化若しくは窒化若しくは酸窒化した多孔質半導体層よりなるドリフト部とを備え、表面電極と下部電極との間に表面電極を高電位側として電圧を印加したときにドリフト部に作用する電界により下部電極から注入された電子がドリフト部をドリフトし表面電極を通して放出されるので、前記電子源素子から放出される電子線の放出方向が前記表面電極の法線方向に揃いやすいから、複雑なシャドウマスクや電子収束レンズを設ける必要がなく、ディスプレイの薄型化を図れ、絶縁性基板の上記一表面からの補強用スペーサの突出高さを低くすることができるという効果がある。
【００４５】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記セラミック基板は、前記下部電極が前記絶縁性基板に一体形成されているので、補強用スペーサに関係なく下部電極を形成することができるという効果がある。したがって、前記下部電極のレイアウト設計が容易になる。
【００４６】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記絶縁性基板は、前記フェースプレートとともに前記各電子源素子が収納される気密空間を形成するためのリヤプレートを兼ねるので、部品点数を削減でき、組立工程の工程数を削減できるとともに低コスト化を図れるという効果がある。
【００４８】
また、絶縁性基板がＳｉＣ若しくはＡｌＮからなるので、絶縁性基板がＡｌ２Ｏ３からなる場合に比べて熱伝導率が高くなり、各電子源素子で発生した熱を外部へ効率良く放熱させることが可能となるという効果がある。
【００４９】
また、補強用スペーサがＺｒＯ２若しくはＡｌ２Ｏ３若しくはＳｉＣからなり高抵抗であるので、補強用スペーサが絶縁体で形成されている場合に比べて電荷が溜まりにくくなり、フェースプレート側での電子の散乱に起因した補強用スペーサのチャージアップが起こりにくくなり、ディスプレイの信頼性を高めることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１を示し、電界放射型電子源を用いたディスプレイの概略構成図である。
【図２】同上の要部概略斜視図である。
【図３】同上の他の構成例の要部概略斜視図である。
【図４】実施形態２を示す電界放射型電子源の概略斜視図である。
【図５】同上の要部概略斜視図である。
【図６】実施形態３を示す電界放射型電子源の概略断面図である。
【図７】従来例を示す電界放射型電子源の動作説明図である。
【図８】同上の電界放射型電子源の動作説明図である。
【図９】他の従来例を示す電界放射型電子源の動作説明図である。
【図１０】同上を利用したディスプレイの概略構成図である。
【符号の説明】
６  強電界ドリフト層
６ａ  ドリフト部
６ｂ  分離部
７  表面電極
１０  電界放射型電子源
１０ａ  電子源素子
１１  絶縁性基板
１１ｂ  スペーサ
１２ａ  下部電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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