(57)【要約】【課題】光電素子及びこれを用いたランプ及びディスプレイパネルを提供する。【解決手段】基板(10)と、基板に形成され、表面に複数の局部的電界集中端部を有する導電性電界強化層(12)と、導電性電界強化層上に形成される２次電子放出物質による電子増幅層(13)と、電子増幅層上に形成される光電物質層(14)と、を備える光電界素子である。これにより、応用分野が広く、発光素子の場合に低電圧で高輝度を実現できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に形成され、表面に複数の局部的電界集中端部を有する導電性電界強化層と、
前記導電性電界強化層上に形成される２次電子放出物質による電子増幅層と、
前記電子増幅層上に形成される光電物質層と、を備えることを特徴とする光電界素子。
【請求項２】
前記導電性電界強化層は、ナノティップ、ナノパーティクル、ＣＮＴのうちいずれか一つよりなることを特徴とする請求項１に記載の光電界素子。
【請求項３】
前記電子増幅層は、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＬｉＦ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、Ｌａ２Ｏ３よりなるグループから選択された少なくともいずれか一つの物質で形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光電界素子。
【請求項４】
前記光電物質層は、Ｂａ、Ｃｓ、Ｋ、Ｒｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａなどのアルカリ金属よりなるグループと、Ｐｔ、Ｗ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｇｅなどの金属よりなるグループとから選択された少なくともいずれか一つの物質を含む酸化物又は化合物で形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光電界素子。
【請求項５】
前記光電物質層は、ＢａＯ、Ａｇ−Ｏ−Ｃｓ、Ｂｉ−Ａｇ−Ｏ−Ｃｓ、Ｋ−Ｃｓ−Ｓｂ、Ｎａ−Ｋ−Ｓｂ、Ｃｓ−Ｎａ−Ｋ−Ｓｂ、Ｌｉ３Ｓｂ、Ｃｓ２Ｔｅ、Ｃｓ３Ｓｂ、ＬｉＦ、Ｎａ２ＫＳｂ：Ｃｓ、ＧａＮ、ＩｎＰ、ＨｇＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＰｂＳ、ＰｂＴｅ、ＩｎＡｓ、ＫＢｒ、ＣｓＢｒ、ＣｓＩよりなるグループから選択された少なくともいずれか一つの物質で形成されることを特徴とする請求項４に記載の光電界素子。
【請求項６】
前記光電物質層は、ＢａＯ、Ａｇ−Ｏ−Ｃｓ、Ｂｉ−Ａｇ−Ｏ−Ｃｓ、Ｋ−Ｃｓ−Ｓｂ、Ｎａ−Ｋ−Ｓｂ、Ｃｓ−Ｎａ−Ｋ−Ｓｂ、Ｌｉ３Ｓｂ、Ｃｓ２Ｔｅ、Ｃｓ３Ｓｂ、ＬｉＦ、Ｎａ２ＫＳｂ：Ｃｓ、ＧａＮ、ＩｎＰ、ＨｇＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＰｂＳ、ＰｂＴｅ、ＩｎＡｓ、ＫＢｒ、ＣｓＢｒ、ＣｓＩよりなるグループから選択された少なくともいずれか一つの物質で形成されることを特徴とする請求項３に記載の光電界素子。
【請求項７】
前記導電性電界強化層は、ＣＮＴ、電子増幅層は、ＭｇＯそして光電物質層は、ＣｓＩで形成されることを特徴とする請求項１に記載の光電界素子。
【請求項８】
前記導電性電界強化層の下部に電極が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光電界素子。
【請求項９】
所定距離を置いた第１の電極と第２の電極と、
前記第２の電極に対向する第１の電極の表面に形成され、複数の局部的電界集中端部を有する導電性電界強化層と、
前記導電性電界強化層上に形成される２次電子放出物質による電子増幅層と、
前記電子増幅層上に形成される光電物質層と、を備えることを特徴とする光電界素子。
【請求項１０】
前記導電性電界強化層は、ナノティップ、ナノパーティクル、ＣＮＴのうちいずれか一つよりなることを特徴とする請求項９に記載の光電界素子。
【請求項１１】
前記電子増幅層は、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＬｉＦ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、Ｌａ２Ｏ３よりなるグループから選択された少なくともいずれか一つの物質で形成されることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の光電界素子。
【請求項１２】
前記光電物質層は、Ｂａ、Ｃｓ、Ｋ、Ｒｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａなどのアルカリ金属よりなるグループと、Ｐｔ、Ｗ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｇｅなどの金属よりなるグループとから選択された少なくともいずれか一つの物質を含む酸化物又は化合物で形成されることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の光電界素子。
【請求項１３】
前記光電物質層は、ＢａＯ、Ａｇ−Ｏ−Ｃｓ、Ｂｉ−Ａｇ−Ｏ−Ｃｓ、Ｋ−Ｃｓ−Ｓｂ、Ｎａ−Ｋ−Ｓｂ、Ｃｓ−Ｎａ−Ｋ−Ｓｂ、Ｌｉ３Ｓｂ、Ｃｓ２Ｔｅ、Ｃｓ３Ｓｂ、ＬｉＦ、Ｎａ２ＫＳｂ：Ｃｓ、ＧａＮ、ＩｎＰ、ＨｇＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＰｂＳ、ＰｂＴｅ、ＩｎＡｓ、ＫＢｒ、ＣｓＢｒ、ＣｓＩよりなるグループから選択された少なくともいずれか一つの物質で形成されることを特徴とする請求項１２に記載の光電界素子。
【請求項１４】
前記光電物質層は、ＢａＯ、Ａｇ−Ｏ−Ｃｓ、Ｂｉ−Ａｇ−Ｏ−Ｃｓ、Ｋ−Ｃｓ−Ｓｂ、Ｎａ−Ｋ−Ｓｂ、Ｃｓ−Ｎａ−Ｋ−Ｓｂ、Ｌｉ３Ｓｂ、Ｃｓ２Ｔｅ、Ｃｓ３Ｓｂ、ＬｉＦ、Ｎａ２ＫＳｂ：Ｃｓ、ＧａＮ、ＩｎＰ、ＨｇＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＰｂＳ、ＰｂＴｅ、ＩｎＡｓ、ＫＢｒ、ＣｓＢｒ、ＣｓＩよりなるグループから選択された少なくともいずれか一つの物質で形成されることを特徴とする請求項１１に記載の光電界素子。
【請求項１５】
前記導電性電界強化層は、ＣＮＴ、電子増幅層は、ＭｇＯそして光電物質層は、ＣｓＩで形成されることを特徴とする請求項９に記載の光電界素子。
【請求項１６】
所定距離を置いた第１の電極と第２の電極と、
前記第２の電極に対向する第１の電極の表面に形成され、複数の局部的電界集中端部を有する導電性電界強化層と、
前記導電性電界強化層上に形成される２次電子放出物質による電子増幅層と、
前記電子増幅層上に形成される光電物質層と、
前記第２の電極上に形成される蛍光体層と、を備えることを特徴とする光電界ランプ。
【請求項１７】
前記導電性電界強化層は、ナノティップ、ナノパーティクル、ＣＮＴのうちいずれか一つよりなることを特徴とする請求項１６に記載の光電界素子。
【請求項１８】
前記電子増幅層は、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＬｉＦ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、Ｌａ２Ｏ３よりなるグループから選択された少なくともいずれか一つの物質で形成されることを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載の光電界素子。
【請求項１９】
前記光電物質層は、Ｂａ、Ｃｓ、Ｋ、Ｒｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａなどのアルカリ金属よりなるグループと、Ｐｔ、Ｗ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｇｅなどの金属よりなるグループとから選択された少なくともいずれか一つの物質を含む酸化物又は化合物で形成されることを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載の光電界素子。
【請求項２０】
前記光電物質層は、Ｂａ、Ｃｓ、Ｋ、Ｒｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａなどのアルカリ金属よりなるグループと、Ｐｔ、Ｗ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｇｅなどの金属よりなるグループとから選択された少なくともいずれか一つの物質を含む酸化物又は化合物で形成されることを特徴とする請求項１８に記載の光電界素子。
【請求項２１】
前記導電性電界強化層は、ＣＮＴ、電子増幅層は、ＭｇＯそして光電物質層は、ＣｓＩで形成されることを特徴とする請求項１６に記載の光電界素子。
【請求項２２】
基板と、
前記基板上にカソード電極と、
前記カソード電極上に形成され、前記電極の一部を露出させるウェルを有するゲート絶縁層と、
前記ウェルの底に露出されたカソード電極の一部分上に形成され、複数の局部的電界集中端部を有する導電性電界強化層、前記導電性電界強化層上に形成される２次電子放出物質による電子増幅層を含む光電界放出層と、
前記絶縁層上に形成され、前記ウェルに対応するゲートホールを有するゲート電極と、を備えることを特徴とするディスプレイ素子。
【請求項２３】
前記導電性電界強化層は、ナノティップ、ナノパーティクル、ＣＮＴのうちいずれか一つよりなることを特徴とする請求項２２に記載のディスプレイ素子。
【請求項２４】
前記電子増幅層は、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＬｉＦ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、Ｌａ２Ｏ３よりなるグループから選択された少なくともいずれか一つの物質で形成されることを特徴とする請求項２２又は請求項２３に記載のディスプレイ素子。
【請求項２５】
前記光電物質層は、Ｂａ、Ｃｓ、Ｋ、Ｒｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａなどのアルカリ金属よりなるグループと、Ｐｔ、Ｗ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｇｅなどの金属よりなるグループとから選択された少なくともいずれか一つの物質を含む酸化物又は化合物で形成されることを特徴とする請求項２２又は請求項２３に記載のディスプレイ素子。
【請求項２６】
前記光電物質層は、Ｂａ、Ｃｓ、Ｋ、Ｒｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａなどのアルカリ金属よりなるグループと、Ｐｔ、Ｗ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｇｅなどの金属よりなるグループとから選択された少なくともいずれか一つの物質を含む酸化物又は化合物で形成されることを特徴とする請求項２４に記載のディスプレイ素子。
【請求項２７】
前記導電性電界強化層は、ＣＮＴ、電子増幅層は、ＭｇＯそして光電物質層は、ＣｓＩで形成されることを特徴とする請求項２０に記載の光電界素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電素子、これを応用したランプ及びディスプレイパネルに係り、特に光電効果による１次電子及び１次電子を用いた２次電子放出を用いる光電子放出器及びこれを応用したランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来光カソードは、単純にＵＶによって電子を放出する性質があるアルカリハライド物質（代表的にＣｓＩ）を単純に用いることによって、微弱な電流を発生させている。こうした微弱な電流を増幅するためにはマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ、ＰＭＴ）や電気回路を用いた増幅器などが必要になることから、光カソードには付加的な機器の使用が不可欠であった（特許文献１）。
【０００３】
このような特徴を有した光カソードの課題は、光利用効率をより高め、そして電流密度をより向上させることであり、ひいてはより広い分野での応用に拡大することである。
【特許文献１】米国特許第４，６１６，２４８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の技術的課題は、光利用効率が高く、高い電流密度を有する光電子素子及びこれを応用したランプ及びディスプレイパネルを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記技術的課題を達成するための本発明の第１の類型は、基板と、基板に形成され、表面に複数の局部的電界集中端部を有する導電性電界強化層と、導電性電界強化層上に形成される２次電子放出物質による電子増幅層と、電子増幅層上に形成される光電物質層と、を備えること特徴とする光電子素子である。
【０００６】
本発明の好適な実施形態による光電子素子は、導電性電界強化層としてＣＮＴ層を用い、このＣＮＴ層は、基板に垂直に成長されるか、或いはペースト状態で塗布された後、焼結されたＣＮＴを含む。
【０００７】
導電性電界強化層に、特にＣＮＴ層に、バイアスを印加するために、この下部にバイアス電極層が介在される。
【０００８】
本発明の第２の類型は、所定距離を置いた第１の電極及び第２の電極と、第２の電極に対向する第１の電極の表面に形成され、複数の局部的電界集中端部を有する導電性電界強化層と、導電性電界強化層上に形成される２次電子放出物質による電子増幅層と、電子増幅層上に形成される光電物質層と、を備えることを特徴とする光電界素子である。
【０００９】
本発明の第３の類型は、所定距離を置いた第１の電極及び第２の電極と、第２の電極に対向する第１の電極の表面に形成され、複数の局部的電界集中端部を有する導電性電界強化層と、導電性電界強化層上に形成される２次電子放出物質による電子増幅層と、電子増幅層上に形成される光電物質層と、前記第２の電極上に形成される蛍光体層と、を備えることを特徴とする光電子ランプである。
【００１０】
本発明の第４の類型は、所定間隔を置いた第１の基板及び第２の基板と、第１の基板の内面に形成された第１の電極と、第１の電極上に形成され、第１の電極の一部を露出させ
るウェルを有する絶縁層と、ウェルの底に露出されたカソード電極の一部分上に形成され、複数の局部的電界集中端部を有する導電性電界強化層と、導電性電界強化層上に形成される２次電子放出物質による電子増幅層を含む光電界放出層と、絶縁層上に形成され、ウェルに対応するゲートホールを有するゲート電極と、第１の電極に対応するように第２の基板の内面に形成される第２の電極と、第２の基板の第２の電極上に形成される蛍光体層と、を備えることを特徴とするディスプレイ素子である。
【発明の効果】
【００１１】
前記のように、本発明は基本的に局部的電界集中端部、すなわち物理的に尖った端部を有する導電性電界強化層、導電性電界強化層から発生した１次電子を増幅する電子増幅層、そして光線によって励起されて電子を放出する光電物質層を有する光電界放出源及びこれを応用することによって光センサー、ランプ、ディスプレイなどの多様な形態の応用範囲を有する。
【００１２】
ランプ及びディスプレイの場合は、電子増幅層によって電子増幅を行うことにより、低電圧、低電流下でも高輝度の可視光を得ることができる。
【００１３】
かかる本発明は、多様な波長の光に適用することができ、光センサー、平面光源、太陽電池、ディスプレイなどに適用されうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付した図面に基づき本発明による光電子素子、これを応用するランプ、ディスプレイパネルなどについて詳細に説明する。以下の実施形態の説明で、導電性電界強化層は、材料に関係なく導電体として電界の集中が可能であり、所定の条件で電界放出が可能な物質よりなる積層体を意味する。
【００１５】
１．光エミッター
図１は、光放出及び電界放出による複合光電界エミッターの構造を説明する図面である。
【００１６】
本発明のエミッターは、まず局部的電界集中端部、すなわち物理的に尖った端部を有することによって、所定レベルで電界放出が可能な複数のナノティップ、ナノパーティクル又はＣＮＴなどを効率的な電子放出のための導電性電界強化層として用い、これを１次電子供給源として用いる。電界放出源の一例であるＣＮＴ上に２次電子放出によって１次電子を増幅する電子増幅層が設けられ、その上に光線によって励起されて電子を放出する光電物質層が形成されている。光線は、光電物質層上から入射し、電子は光電物質層の表面から放出される。
【００１７】
こうしたエミッターは、各種電子装置の電子ソースとして、いわゆるカソードとして応用でき、一方、光の有無を検出する光センサーなど多様な分野にも応用できる。
【００１８】
前記の光エミッターで前記エミッターを支持する材料、すなわち基板は、シリコン基板が好ましく、導電性電界強化層は、導電性ＳＷＮＴ（ｓｉｎｇｌｅ  ｗａｌｌ  ｎａｎｏ
ｔｕｂｅ）又はＭＷＮＴ（ｍｕｌｔｉ  ｗａｌｌ  ｎａｎｏ  ｔｕｂｅ）を用いることが好ましい。そして、２次電子放出のための電子増幅層は、電子増幅係数が高い物質ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＬｉＦ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、Ｌａ２Ｏ３よりなるグループから選択された少なくともいずれか一つの物質、より好ましくは、ＭｇＯで形成することが好ましい。他方、前記光電物質層は、光エネルギーの吸収によって電子を放出する既存の物質、例えば好ましくＣｓＩで形成する。前記光電物質として使用されるＣｓＩ以外にＵＶ又は可視光線で電子を発生するいかなる物質も使用できる
。例えば、前記光電物質層は、Ｂａ、Ｃｓ、Ｋ、Ｒｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａなどのアルカリ金属よりなるグループと、Ｐｔ、Ｗ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｇｅなどの金属よりなるグループとから選択された少なくともいずれか一つの物質を含む酸化物又は化合物で形成される。具体的に、前記光電物質層は、ＢａＯ、Ａｇ−Ｏ−Ｃｓ、Ｂｉ−Ａｇ−Ｏ−Ｃｓ、Ｋ−Ｃｓ−Ｓｂ、Ｎａ−Ｋ−Ｓｂ、Ｃｓ−Ｎａ−Ｋ−Ｓｂ、Ｌｉ３Ｓｂ、Ｃｓ２Ｔｅ、Ｃｓ３Ｓｂ、ＬｉＦ、Ｎａ２ＫＳｂ：Ｃｓ、ＧａＮ、ＩｎＰ、ＨｇＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＰｂＳ、ＰｂＴｅ、ＩｎＡｓ、ＫＢｒ、ＣｓＢｒ、ＣｓＩよりなるグループから選択された少なくともいずれか一つの物質で形成されることが好ましい。
【００１９】
２．光電子素子
図２は、本発明の実施形態による光センサー又はランプとして応用できる光電素子の概略的断面図を示す。
【００２０】
第１の基板（背面板）１０と第２の基板（前面板）２０が所定間隔を置いて形成され、これらの各内面に第１の電極（カソード電極）１１及び第２の電極（アノード電極）２１が形成されている。
【００２１】
第１の電極１１上には、先ず局部的電界集中端部、すなわち物理的に尖った端部を複数有する導電性電界強化層１２が形成されている。こうした導電性電界強化層１２の材料としては、電界放出素子によく使用されるナノティップやナノパーティクル、ＣＮＴなどを使用できる。
【００２２】
図２では、前記本発明の一つの実施形態として導電性電界強化層１２がＣＮＴで形成されていると表現された。ＣＮＴによる導電性電界強化層１２は、触媒を用いた成長又は有機バインダーにＣＮＴ粉末が分布されたペーストのプリンティングによって得ることができる。
【００２３】
本発明では、前記ＣＮＴを一般的なＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）でのような主な電子ソースを使用せずに、２次電子発生のための１次電子発生源として用いる。すなわち、導電性電界強化層１２上には、ＭｇＯのような２次電子放出が可能な電子増幅層１３を形成して１次電子から初期電子を得、これを２次電子放出層１３に供給することによって多量の電子を得る電子増幅がなされる。こうした電子増幅に加えて、電子増幅層１３上にＵＶ，ＤＵＶ（Ｄｅｅｐ  ＵＶ）などの励起光によって電子を放出する光電物質層１４が形成される。
【００２４】
図３は、ＣＮＴよりなる導電性電界強化層１２上にＭｇＯ（写真の中間の上部で相対的に明るい部分）及びＣｓＩ（写真の上部側の暗い部分）が形成されたサンプルのＳＥＭイメージを示す図である。
【００２５】
一方、第２の基板２０の内面に前記第１の電極１１と対をなす第２の電極２１が形成されて、これら両者に所定電位の電圧が印加される。前記光電物質層１４を刺激するためのＵＶは、基板に並んだ方向又は第２の基板２０を通じて進行する。
【００２６】
こうした構造の素子は、光センサーとして用いることができる。すなわち、第１の電極１１と第２の電極２１に所定の電圧を印加した状態で前記第１、第２の基板の間にＵＶなどの励起光を入射させれば、第１、第２の電極１１，１２の間には電流の流動又は変化が起こる。前記バイアス電圧は、励起光がないとき、電流の流れが起こらない程度の電位を維持させることによって、入射光がないとき電流が検出されず、こうした状態で励起光が入射すれば、電流が検出され、入射光の強度によって電流量が変化する。
【００２７】
図４は、図３と共に説明された光電素子のバイアス電圧別の光電流の変化を示すグラフである。第１、第２の電極間の間隔は、約６ｍｍに設定し、この際の励起光は１４７ｎｍのＤＵＶである。図４の結果は、本発明の実施形態によって基板としてシリコンを用い、導電性電界強化層１２としてＭＷＮＴを用い、そして電子増幅物質はＭｇＯを、そして光電物質はＣｓＩを用いたサンプルと、単純にシリコン基板にＣｓＩ物質のみあるサンプルとについてのものである。
【００２８】
図４を通じて分かる光電物質のみがあるサンプルの場合、バイアス電圧の変化電流の流動が非常に微弱であり、そしてその変化が非常に弱いことが分かる。しかしながら、本発明のサンプルは、バイアス電圧の変動に非常に大きい電流変化を示す。
【００２９】
図５は、シリコンウェーハにＳＷＮＴを用いた本発明の光電素子が形成された実際に製作したサンプルのＳＥＭイメージを示す図である。図６は、こうしたサンプルにおいて、光電物質層であるＣｓＩの厚さ差による光電流変化を示すグラフである。
【００３０】
ここで、ＭｇＯの厚さは、２００ｎｍであり、ＣｓＩの厚さは、実施形態別に１０ｎｍ，３０ｎｍ，４０ｎｍ，６０ｎｍ，８０ｎｍに設定した。図４を通じて分かるように、一番厚い８０ｎｍと一番薄い１０ｎｍのＣｓＩ層を有する場合、結果が似ており、バイアス電圧変化に大きい変動がないことが分かる。これは、ＣｓＩは適正な範囲内の値を有するとき、効果的な光電流の変化を得ることができることを示す。３０ｎｍ厚さのＣｓＩを有するサンプルの場合は、１００ボルト前後でかなり極端な変化を示すが、このようなサンプルの場合は、光量変化に線型的な電流変化を示すセンサーよりは、単純に光の有無にオン−オフ動作する光スイッチ用センサーとして適当である。そして４０ｎｍ及び５０ｎｍのＣｓＩ層を有するサンプルは、比較的緩慢で直線的な変化を示し、従ってこうしたサンプルは、光量測定用センサーに適当である。
【００３１】
３．平板ランプ
図７は、本発明による平板ランプの一つの実施形態を示す。
【００３２】
示されたように第１の基板１０と第２の基板２０とが所定間隔を維持し、この間は真空化される。第１の基板１０と第２の基板２０との空間は、一般的な真空管のように低圧（一般的に真空）を維持し、このため別途のシーリング部材（図示せず）によって密閉される。真空空間の一側には、光源が設けられ、これを例とすると１７２ｎｍ又は１４７ｎｍのＤＵＶを放出するエキシマーランプである。
【００３３】
第１の基板１０の内面にカソード電極としての第１の電極１１が形成され、第２の基板の内面にアノード電極としての第２の電極２１が形成されている。
【００３４】
第２の電極２１の内面には、加速された電子によって、励起されることによって、可視光線を放出する蛍光体層が形成されている。電子の加速は、第１の電極１１と第２の電極２１とに印加される電位差によってなされる。このため、第１の電極１１と第２の電極２１は、電力供給源３０に連結される。
【００３５】
多量の電子を生成するカソード装置は、前記第１の電極１１上に形成される１次電子ソース又は導電性電界強化層１２としてＣＮＴ、導電性電界強化層１２からの電子を増幅する電子増幅層１３としてのＭｇＯ、ＵＶによって電子を放出する光電物質としてのＣｓＩ層を備える。前記カソード装置を構成する要素の材料は、前述したように当分野で知られた範囲内で選択できる。
【００３６】
図８Ａと図８Ｂは、本発明によってカソード装置がＣＮＴ−ＭｇＯ−ＣｓＩの積層構造
を有するサンプル（本発明）と、ＭｇＯがなくＣＮＴ−ＣｓＩ構造を有する比較サンプルの同一条件下での実際発光状態を示す写真を示す図である。
【００３７】
図８Ａと図８Ｂとを単純に比較することによっても分かるように、図８Ａのランプが図８Ｂのランプに比べて非常に明るい光を発していることが分かる。これら二つサンプルの差異は、前述したように、電子増幅層の有無であって、電子増幅層としてＭｇＯがある本発明によるサンプル（図８Ａ）がそうではない比較サンプルに比べて非常に強い可視光線を発生する。
【００３８】
ランプの場合は、前述したように光センサーとは違って、より強い電流が要求されるため、第１の電極と第２の電極との間の電圧は、励起光がない状態でも電界放出が可能なように高く設定される。
【００３９】
こうしたランプは、多様な分野に応用される。例えば、高輝度の可視光が要求されるバックライト、又はさらなる構造改造を通じた一般的なディスプレイ装置などがその応用例になる。
【００４０】
４．ディスプレイ装置
前述したような可視光線発生の構造を応用すれば、平板型ディスプレイ装置を構想できる。
【００４１】
基本的に平板型ディスプレイは、図９に概略的に示したように、複数の横電極と縦電極とがｘ−ｙマトリックス状に配置され、電極の各交差部に単位画素が形成される。よく知られたように、各画素は、モノディスプレイの場合、一つの単位画素を含み、天然色を模写するカラーディスプレイの場合は、ＲＧＢ色相を個別的に実現する単位色相画素が三つずつ集まって一つのカラー画素をなす。
【００４２】
本発明によるディスプレイ装置は、前述したような概念の本発明によるランプの構造を既存の電界放出ディスプレイに有機的に結合させることによって得ることができる。
【００４３】
電界放出ディスプレイの場合、前記横電極は、一般的にゲート電極に該当し、縦電極はカソード電極に該当する。
【００４４】
図１０は、本発明によるディスプレイ装置の一つの画素を抜粋して示す平面図である。下部にカソード電極４１が配置され、その上にゲート電極４３が交差する方向に配置される。ゲート電極４３には、複数のゲートホール４３ａが形成されており、各ゲートホール４３ａの内側に光電界放出源Ｅが配置されている。平面上から見るときは、既存の電界放出ディスプレイと類似する。
【００４５】
図１１は、図１０のＡ−Ａ’線断面図である。図１１を参照すれば、基板４０上にカソード電極４１が形成されており、その上にウェル４２ａが形成されたゲート絶縁層４２が形成され、この上にゲートホール４３ａを有するゲート電極４３が形成される。前記ゲートホール４３ａの下部、すなわちゲート絶縁層４２のウェル４２ａの底に前記カソード電極４１が露出され、この上にＣＮＴ、ＭｇＯ及びＣｓＩの積層による光電界放出源Ｅが形成される。
【００４６】
ここで、ＣｓＩなどのような光電物質層を刺激するためのＤＵＶのような光は、基板４０に平行な方向、基板の背面などで供給できる。
【００４７】
他方、前記基板の前方には、別の基板が設けられる。これは一般的に前面板と称し、こ
こに前記カソード電極に対応するアノード電極及び蛍光体層が形成される。蛍光体層は、前記ＵＶ又はＤＵＶによって発光されず、電子ビームによって励起されることが必要であれば、これは知られた物質の中で選択される。
【００４８】
かかる本願発明の理解を助けるために幾つかの模範的な実施形態が説明され、添付した図面に示されたが、こうした実施形態は単に広い発明を例示し、技術的範囲を制限しないという点は理解されるべきであり、そして本発明は示されて説明された構造と配列に局限されないという点が理解されるべきであり、これは多様な異なる修正が当業者によって可能であるためである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による光電子素子の概略的構成を示す図面である。
【図２】本発明の実施形態による光センサー又はランプとして応用できる光電素子の概略的断面図である。
【図３】本発明による光電素子でＣＮＴよりなる導電性電界強化層を拡大して示すＳＥＭイメージである。
【図４】図３に示された光電素子のバイアス電圧別の光電流の変化を示すグラフである。
【図５】シリコンウェーハにＳＷＮＴを用いた本発明の光電素子が形成された実際に製作されたサンプルのＳＥＭイメージである。
【図６】図５に示された光電素子で光電物質層であるＣｓＩの厚さ差による光電流変化を示すグラフである。
【図７】本発明による平板ランプの一つの実施形態の構造を概略的に示す図面である。
【図８Ａ】本発明によってカソード装置がＣＮＴ−ＭｇＯ−ＣｓＩの積層構造を有するサンプルとＭｇＯがなくしてＣＮＴ−ＣｓＩの構造を有する比較サンプルの同一条件下での実際の発光状態を示す写真を示す図である。
【図８Ｂ】本発明によってカソード装置がＣＮＴ−ＭｇＯ−ＣｓＩの積層構造を有するサンプルとＭｇＯがなくしてＣＮＴ−ＣｓＩの構造を有する比較サンプルの同一条件下での実際の発光状態を示す写真を示す図である。
【図９】一般的なＸ−Ｙマトリックス構造のディスプレイ装置の電極配置例を示す図面である。
【図１０】本発明によるディスプレイ装置の一つの画素を抜粋して示す平面図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ’線断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０    第１の基板・背面板、
１１    第１の電極・カソード電極、
１２    導電性電界強化層、
１３    電子増幅層、
１４    光電物質層、
２０    第２の基板・前面板、
２１    第２の電極・アノード電極。
【図１】
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【図２】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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