(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一表面側に複数の配線が列設された基板と、該基板の前記一表面側において配線に重なる形で形成された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複数のドリフト部を配線の各列ごとに有する強電界ドリフト層と、各ドリフト部を介してそれぞれ配線に対向する複数の表面電極と、強電界ドリフト層の上で配線に交差する方向に列設された複数の表面電極を各列ごとに共通接続するバス電極と、強電界ドリフト層の上でドリフト部の周部からの電子放出を抑制する電子放出抑制部とを備え、ドリフト部が直方体状に形成され、電子放出抑制部は、表面電極およびドリフト部それぞれにおけるバス電極に沿った周部に基板の厚み方向で重なり且つ厚みが電子の平均自由行程より大きくバス電極よりも薄い金属層からなることを特徴とする電界放射型電子源。
【請求項２】
一表面側に複数の配線が列設された基板と、該基板の前記一表面側において配線に重なる形で形成された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複数のドリフト部を配線の各列ごとに有する強電界ドリフト層と、各ドリフト部を介してそれぞれ配線に対向する複数の表面電極と、強電界ドリフト層の上で配線に交差する方向に列設された複数の表面電極を各列ごとに共通接続するバス電極と、強電界ドリフト層の上でドリフト部の周部からの電子放出を抑制する電子放出抑制部とを備え、電子放出抑制部は、強電界ドリフト層の上でドリフト部および表面電極それぞれの周部の全周にわたって当該周部に基板の厚み方向において重なり且つ厚みが電子の平均自由行程より大きくバス電極よりも薄い金属層からなることを特徴とする電界放射型電子源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体材料を用いて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】
従来より、電界放射型電子源として、例えば米国特許３６６５２４１号などに開示されているいわゆるスピント（Spindt）型電極と呼ばれるものがある。このスピント型電極は、微小な三角錐状のエミッタチップを多数配置した基板と、エミッタチップの先端部を露出させる放射孔を有するとともにエミッタチップに対して絶縁された形で配置されたゲート層とを備え、真空中にてエミッタチップをゲート層に対して負極として高電圧を印加することにより、エミッタチップの先端から放射孔を通して電子線を放射するものである。
【０００３】
しかしながら、スピント型電極は、製造プロセスが複雑であるとともに、多数の三角錐状のエミッタチップを精度良く構成することが難しく、例えば平面発光装置やディスプレイなどへ応用する場合に大面積化が難しいという問題があった。また、スピント型電極は、電界がエミッタチップの先端に集中するので、エミッタチップの先端の周りの真空度が低くて残留ガスが存在するような場合、放射された電子によって残留ガスがプラスイオンにイオン化され、プラスイオンがエミッタチップの先端に衝突するから、エミッタチップの先端がダメージ（例えば、イオン衝撃による損傷）を受け、放射される電子の電流密度や効率などが不安定になったり、エミッタチップの寿命が短くなってしまうという問題が生じる。したがって、スピント型電極では、この種の問題の発生を防ぐために、高真空（約１０-5Ｐａ〜約１０-6Ｐａ）で使用する必要があり、コストが高くなるとともに、取扱いが面倒になるという不具合があった。
【０００４】
この種の不具合を改善するために、ＭＩＭ（Metal  Insulator  Metal)方式やＭＯＳ(Metal  Oxide  Semiconductor)型の電界放射型電子源が提案されている。前者は金属−絶縁膜−金属、後者は金属−酸化膜−半導体の積層構造を有する平面型の電界放射型電子源である。しかしながら、このタイプの電界放射型電子源において電子の放出効率を高めるためには（多くの電子を放射させるためには）、上記絶縁膜や上記酸化膜の膜厚を薄くする必要があるが、上記絶縁膜や上記酸化膜の膜厚を薄くしすぎると、上記積層構造の上下の電極間に電圧を印加した時に絶縁破壊を起こす恐れがあり、このような絶縁破壊を防止するためには上記絶縁膜や上記酸化膜の膜厚の薄膜化に制約があるので、電子の放出効率（引き出し効率）をあまり高くできないという不具合があった。
【０００５】
これらに対し、電子の放出効率を高めることができる電界放射型電子源として、近年では、例えば特開平８−２５０７６６号公報に開示されているように、シリコン基板などの単結晶の半導体基板を用い、その半導体基板の一表面を陽極酸化することにより多孔質半導体層（ポーラスシリコン層）を形成して、その多孔質半導体層上に金属薄膜（導電性薄膜）よりなる表面電極を形成し、半導体基板と表面電極との間に電圧を印加して電子を放射させるように構成した電界放射型電子源（半導体冷電子放出素子）が提案されている。
【０００６】
しかしながら、上述の特開平８−２５０７６６号公報に記載の電界放射型電子源では、電子放出時にいわゆるポッピング現象が生じやすく、放出電子量にむらが起こりやすいので、平面発光装置やディスプレイなどに応用すると、発光むらができてしまうという不具合がある。
【０００７】
そこで、本願発明者らは、特願平１０−２７２３４０号、特願平１０−２７２３４２号において、導電性基板と金属薄膜（表面電極）との間に介在し導電性基板から注入された電子がドリフトする強電界ドリフト層を酸化した多孔質多結晶シリコン層により構成した電界放射型電子源を提案した。
【０００８】
この電界放射型電子源１０’は、例えば、図８に示すように、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８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。
【０００９】
図８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８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。
【００１０】
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８参照）、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る。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
上述のようにして形成された強電界ドリフト層６”は、図９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を集中的に通り、注入された電子はシリコン酸化膜６４を通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９中の矢印Ａの向きへ（図９中の上方向へ向かって）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。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。
【００１４】
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１０に示すように、ガラス基板からなる絶縁性基板１１の一表面に導電性層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。
【００１５】
図１０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１０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１０参照）、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る。
【００１６】
また、図１０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１１に示す構成を採用すればよい。
【００１７】
図１１に示す電界放射型電子源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配線１２ａと、配線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、各ドリフト部６ａを介してそれぞれ配線１２ａに対向する複数の表面電極７と、強電界ドリフト層６の上で配線１２ａに交差する方向に列設された複数の表面電極７を各列ごとに共通接続した複数のバス電極２５とを備えている。ここにおいて、バス電極２５は、ドリフト部６ａおよび分離部６ｂに跨って配線１２ａに交差する方向に列設されている。
【００１８】
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配線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、バス電極２５と配線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、選択されたバス電極２５において配線１２ａとの交点に相当する部位に近接した表面電極７下のドリフト部６ａにのみ強電界が作用して電子が放出される。つまり、電圧を印加するバス電極２５と配線１２ａとの組を選択することによって所望の格子点から電子を放出させることが可能になる。なお、バス電極２５と配線１２ａとの間に印加する電圧は１０〜２０Ｖ程度になっている。ここにおいて、配線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。バス電極２５は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。
【００１９】
また、上述の電界放射型電子源１０を利用してディスプレイでは、電界放射型電子源１０に対向配置されるガラス基板からなるフェースプレートを備えており、フェースプレートにおいて電界放射型電子源１０と対向する面には、電界放射型電子源１０の各表面電極７ごとに図１２に示すような画素３１が設けられている。ここに、画素３１は、３原色であるＲ．Ｇ，Ｂの３つの蛍光体セル３２ａ，３２ｂ，３２ｃが塗布形成され、各画素３１間および各画素３１内の蛍光体セル３２ａ，３２ｂ，３２ｃがブラックストライプと呼ばれる黒色パターンからなる分離層３３により分離されている。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１１に示した電界放射型電子源１０のようにドリフト部６ａがパターニングされたものでは、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分の電界強度がドリフト部６ａの中央部の電界強度に比べて大きくなって、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分での単位面積当たりの放出電子量がドリフト部６ａの中央部での単位面積当たりの放出電子量よりも多くなってしまい、ドリフト部６ａにおける分離部６ｂとの境界近傍の部分（つまり、ドリフト部６ａの周部）を通して電子が過剰に放出されてしまう。このため、画素３１間の間隔を短くしたり画素３１のサイズ（面積）を小さくすると、各画素３１でにじみが発生してしまい、高精細なディスプレイの実現が難しいという不具合があった。
【００２１】
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、高精細なディスプレイの電子源として利用できる電界放射型電子源を提供することにある。
【００２２】
【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、一表面側に複数の配線が列設された基板と、該基板の前記一表面側において配線に重なる形で形成された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複数のドリフト部を配線の各列ごとに有する強電界ドリフト層と、各ドリフト部を介してそれぞれ配線に対向する複数の表面電極と、強電界ドリフト層の上で配線に交差する方向に列設された複数の表面電極を各列ごとに共通接続するバス電極と、強電界ドリフト層の上でドリフト部の周部からの電子放出を抑制する電子放出抑制部とを備え、ドリフト部が直方体状に形成され、電子放出抑制部は、表面電極およびドリフト部それぞれにおけるバス電極に沿った周部に基板の厚み方向で重なり且つ厚みが電子の平均自由行程より大きくバス電極よりも薄い金属層からなることを特徴とするものであり、基板の一表面側に列設された複数の配線と、強電界ドリフト層の上に形成された複数の表面電極との間に強電界ドリフト層のドリフト部が挟まれているから、表面電極と配線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と配線との間に挟まれたドリフト部にのみ強電界が作用して電子が放出されるので、ディスプレイの電子源として利用でき、強電界ドリフト層の上でドリフト部の周部からの電子放出を抑制する電子放出抑制部を備えていることにより、ドリフト部の周部からの電子放出を抑制することができ、ディスプレイに利用した場合のにじみの発生を防止できるから、高精細なディスプレイを実現可能となる。
【００２３】
しかも、ドリフト部が直方体状に形成され、電子放出抑制部が、表面電極およびドリフト部それぞれにおけるバス電極に沿った周部に基板の厚み方向で重なり且つ厚みが電子の平均自由行程より大きくバス電極よりも薄い金属層からなるので、金属層の厚みを電子の平均自由行程よりも大きくすることにより、表面電極およびドリフト部それぞれにおけるバス電極に沿った周部を通して電子が放出されるのを防止することができる。
【００２４】
請求項２の発明は、一表面側に複数の配線が列設された基板と、該基板の前記一表面側において配線に重なる形で形成された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複数のドリフト部を配線の各列ごとに有する強電界ドリフト層と、各ドリフト部を介してそれぞれ配線に対向する複数の表面電極と、強電界ドリフト層の上で配線に交差する方向に列設された複数の表面電極を各列ごとに共通接続するバス電極と、強電界ドリフト層の上でドリフト部の周部からの電子放出を抑制する電子放出抑制部とを備え、電子放出抑制部は、強電界ドリフト層の上でドリフト部および表面電極それぞれの周部の全周にわたって当該周部に基板の厚み方向において重なり且つ厚みが電子の平均自由行程より大きくバス電極よりも薄い金属層からなることを特徴とするものであり、基板の一表面側に列設された複数の配線と、強電界ドリフト層の上に形成された複数の表面電極との間に強電界ドリフト層のドリフト部が挟まれているから、表面電極と配線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と配線との間に挟まれたドリフト部にのみ強電界が作用して電子が放出されるので、ディスプレイの電子源として利用でき、強電界ドリフト層の上でドリフト部の周部からの電子放出を抑制する電子放出抑制部を備えていることにより、ドリフト部の周部からの電子放出を抑制することができ、ディスプレイに利用した場合のにじみの発生を防止できるから、高精細なディスプレイを実現可能となる。
しかも、電子放出抑制部が、強電界ドリフト層の上でドリフト部および表面電極それぞれの周部の全周にわたって当該周部に基板の厚み方向において重なり且つ厚みが電子の平均自由行程より大きくバス電極よりも薄い金属層からなるので、金属層の厚みを電子の平均自由行程よりも大きくすることにより、ドリフト部の周部の全周にわたって電子放出を防止することができ、請求項１の発明に比べてより高精細なディスプレイを実現することが可能になる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態の電界放射型電子源１０の基本構成は図１１に示した従来構成と略同じであって、図１に示すように、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（例えば、クロム膜などの金属膜やＩＴＯ膜など）よりなる配線１２ａと、配線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の間を埋めるノンドープの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、各ドリフト部６ａを介してそれぞれ配線１２ａに対向する複数の表面電極７と、強電界ドリフト層６の上で配線１２ａに交差する方向に列設された複数の表面電極７を各列ごとに共通接続する複数のバス電極２５とを備えている。ここにおいて、バス電極２５は、ドリフト部６ａおよび分離部６ｂに跨って配線１２ａに交差する方向に列設されている。また、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１０〜１５ｎｍに設定されている。バス電極２５には抵抗が低く加工が容易な材料（例えば、アルミニウムや銅など）が採用されている。なお、本実施形態では、絶縁性基板１１が基板を構成している。
【００２７】
ところで、ドリフト部６ａは直方体状に形成されているが、本実施形態の電界放射型電子源１０では、図１ないし図３に示すように、表面電極７およびドリフト部６ａそれぞれにおけるバス電極２５に沿った周部に絶縁性基板１１の厚み方向で重なり厚みがバス電極２５よりも薄い金属層８を設けている点に特徴がある。
【００２８】
本実施形態では、金属層８の厚みを、ドリフト部６ａをドリフトする電子の平均自由行程より大きく設定することで電子の通過を防止することができる。金属層８の材料としては、例えば金を採用すればよい。金属層８の材料として金を採用することにより、金属層８の低抵抗化を図れるとともに表面電極７およびバス電極２５との良好な密着性を実現できる。なお、本実施形態では、表面電極７およびドリフト部６ａそれぞれにおけるバス電極２５に沿った周部に絶縁性基板１１の厚み方向で重なる金属層８が、強電界ドリフト層６の上でドリフト部６ａの周部からの電子放出を抑制する電子放出抑制部を構成している。また、本実施形態では、金属層８の材料として金を採用しているが、金属層８の材料は金に限定されるものではない。
【００２９】
本実施形態の電界放射型電子源１０では、図１１に示した従来構成と同様、絶縁性基板１１の一表面上に列設された複数の配線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、バス電極２５と配線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、選択されたバス電極２５において配線１２ａとの交点に相当する部位に近接した表面電極７下のドリフト部６ａにのみ強電界が作用して電子が放出される。つまり、電圧を印加するバス電極２５と配線１２ａとの組を選択することによって所望の格子点から電子を放出させることが可能になる。なお、バス電極２５と配線１２ａとの間に印加する電圧は１０〜２０Ｖ程度になっている。ここにおいて、配線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、バス電極２５は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】
本実施形態におけるドリフト部６ａは、上述の図８に示した電界放射型電子源１０’における強電界ドリフト層６”と同様の構造を有していると考えられ、図９に示すように、少なくとも、配線１２ａの表面側に列設された柱状の多結晶シリコンのグレイン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。すなわち、ドリフト部６ａは、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を集中的に通り、注入された電子はシリコン酸化膜６４を通る強電界により加速され多結晶シリコンのグレイン５１間を表面に向かって図９中の矢印Ａの向きへ（図９中の上方向へ向かって）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、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａ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。
【００３１】
ところで、本実施形態の電界放射型電子源１０においては、上述のようにドリフト部６ａにおいてバス電極２５の長手方向に沿った辺６ｃの近傍を覆う金属層８を設けているので、金属層８の厚みを電子の平均自由行程よりも大きくすることにより、ドリフト部６ａの周部のうち金属層８下の部位を通して電子が放出されるのを防止することができる。したがって、ディスプレイに利用した場合のにじみの発生を防止できるから、高精細なディスプレイを実現可能となる。また、本実施形態の電界放射型電子源１０では、隣り合うドリフト部６ａ間が分離部６ｂにより絶縁されているので、隣り合うドリフト部６ａの間の部位を通して電子が放出されるようなクロストークを防ぐことができる。また、本実施形態の電界放射型電子源１０では、図８に示した従来構成の電界放射型電子源１０’と同様に、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。
【００３２】
（実施形態２）
本実施形態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、金属層８がドリフト部６ａの周部を全周にわたって覆っている点が相違する。すなわち、本実施形態では、金属層８が、ドリフト部６ａにおいてバス電極２５に平行な辺６ｃ，６ｃおよびバス電極２５に直交する辺６ｄ，６ｄ全ての近傍部位に絶縁性基板１１の厚み方向で重なる矩形枠状の形状に形成されている。なお、本実施形態においても、金属層８が、強電界ドリフト層６の上でドリフト部６ａの周部からの電子放出を抑制する電子放出抑制部を構成している。他の構成は実施形態１と同じであるから、実施形態１と同じ構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３３】
しかして、本実施形態の電界放射型電子源１０では、実施形態１と同様に、金属層８の厚みを電子の平均自由行程よりも大きくすることにより、ドリフト部６ａの周部のうち金属層８に重なる部位を通して電子が放出されるのを防止することができ、ディスプレイに利用した場合のにじみの発生を防止できるから、高精細なディスプレイを実現可能となる。また、本実施形態の電界放射型電子源１０では、ドリフト部６ａの周部の全周にわたって電子放出を防止することができるから、実施形態１に比べてより高精細なディスプレイを実現することが可能になる。すなわち、実施形態１の電界放射型電子源１０を利用したディスプレイで高精細化を進めて画素のサイズを小さくしていくと、配線１２ａの列設方向におけるドリフト部６ａの両端部から放出される電子の影響によるにじみが無視できなくなるが、本実施形態では、ドリフト部６ａにおいて配線１２ａの長手方向に沿った辺６ｄの近傍にも絶縁性基板１１の厚み方向において金属層８が重なっているので、配線１２ａの列設方向におけるドリフト部６ａの両端部からの電子の放出を防止でき、実施形態１に比べてより一層の高精細化を図ることが可能になる。
【００３４】
（参考例）
本参考例の基本構成は実施形態１と略同じであって、図６および図７に示すように、バス電極２５の一部がドリフト部６ａにおいてバス電極２５の長手方向に沿った辺６ｃおよび表面電極７の端部に重なるように形成されている点が相違する。すなわち、本参考例では、実施形態１で説明した金属層８（図１参照）を設けておらず、実施形態１で説明した電子放出抑制部が、バス電極２５の一部により構成されている。バス電極２５は電子をトンネルさせる必要がないので、ドリフト部６ａをドリフトする電子の平均自由行程よりも大きな厚さに設定することができる。他の構成は実施形態１と同じであるから、実施形態１と同じ構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３５】
しかして、本参考例の電界放射型電子源１０では、電子放出抑制部が、バス電極２５の一部よりなるので、バス電極２５の厚みを電子の平均自由行程よりも大きくすることにより、バス電極２５によってドリフト部６ａの周部からの電子放出を防止することができ、ディスプレイに利用した場合のにじみの発生を防止できるから、高精細なディスプレイを実現可能となる。なお、本参考例の電界放射型電子源１０では、実施形態１および実施形態２のように金属層８を設ける構成に比べて、金属層８を重複させる部分が必要ないから、表面電極７における電子放出面積を同じにしながらも表面電極７のサイズを小さくすることができ、画素のサイズの小型化が図れる。
【００３６】
ところで、上記各実施形態では、導電性基板としてガラス基板からなる絶縁性基板１１の一表面側に導電性層１２を形成したものを用いているが、導電性基板としては、クロムなどの金属基板を用いてもよいし、半導体基板（例えば、抵抗率が導体の抵抗率に比較的近いｎ形シリコン基板や、一表面側に導電性層としてｎ形領域が形成されたｐ形シリコン基板など）などを用いてもよい。絶縁性基板１１もガラス基板の他にセラミック基板などを用いることができる。
【００３７】
また、上記各実施形態では表面電極７の材料として金を採用しているが、表面電極７の材料は金に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム、クロム、タングステン、ニッケル、白金などを採用してもよい。
【００３８】
また、表面電極７を厚み方向に積層された少なくとも２層の薄膜層で構成してもよい。表面電極７が２層の薄膜層で構成される場合には、上層の薄膜層の材料として例えば金などを採用し、下層の薄膜層（強電界ドリフト層６側の薄膜層）の材料として例えば、クロム、ニッケル、白金、チタン、イリジウムなどを採用すればよい。
【００３９】
また、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、強電界ドリフト層６のドリフト部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たものでもよい。強電界ドリフト層６のドリフト部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９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図９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酸窒化膜となる。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１の発明は、一表面側に複数の配線が列設された基板と、該基板の前記一表面側において配線に重なる形で形成された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複数のドリフト部を配線の各列ごとに有する強電界ドリフト層と、各ドリフト部を介してそれぞれ配線に対向する複数の表面電極と、強電界ドリフト層の上で配線に交差する方向に列設された複数の表面電極を各列ごとに共通接続するバス電極と、強電界ドリフト層の上でドリフト部の周部からの電子放出を抑制する電子放出抑制部とを備え、ドリフト部が直方体状に形成され、電子放出抑制部は、表面電極およびドリフト部それぞれにおけるバス電極に沿った周部に基板の厚み方向で重なり且つ厚みが電子の平均自由行程より大きくバス電極よりも薄い金属層からなることを特徴とするものであり、基板の一表面側に列設された複数の配線と、強電界ドリフト層の上に形成された複数の表面電極との間に強電界ドリフト層のドリフト部が挟まれているから、表面電極と配線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と配線との間に挟まれたドリフト部にのみ強電界が作用して電子が放出されるので、ディスプレイの電子源として利用でき、強電界ドリフト層の上でドリフト部の周部からの電子放出を抑制する電子放出抑制部を備えていることにより、ドリフト部の周部からの電子放出を抑制することができ、ディスプレイに利用した場合のにじみの発生を防止できるから、高精細なディスプレイを実現可能となるという効果がある。
【００４１】
しかも、ドリフト部が直方体状に形成され、電子放出抑制部が、表面電極およびドリフト部それぞれにおけるバス電極に沿った周部に基板の厚み方向で重なり且つ厚みが電子の平均自由行程より大きくバス電極よりも薄い金属層からなるので、金属層の厚みを電子の平均自由行程よりも大きくすることにより、表面電極およびドリフト部それぞれにおけるバス電極に沿った周部を通して電子が放出されるのを防止することができるという効果がある。
【００４２】
請求項２の発明は、一表面側に複数の配線が列設された基板と、該基板の前記一表面側において配線に重なる形で形成された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複数のドリフト部を配線の各列ごとに有する強電界ドリフト層と、各ドリフト部を介してそれぞれ配線に対向する複数の表面電極と、強電界ドリフト層の上で配線に交差する方向に列設された複数の表面電極を各列ごとに共通接続するバス電極と、強電界ドリフト層の上でドリフト部の周部からの電子放出を抑制する電子放出抑制部とを備え、電子放出抑制部は、強電界ドリフト層の上でドリフト部および表面電極それぞれの周部の全周にわたって当該周部に基板の厚み方向において重なり且つ厚みが電子の平均自由行程より大きくバス電極よりも薄い金属層からなることを特徴とするものであり、基板の一表面側に列設された複数の配線と、強電界ドリフト層の上に形成された複数の表面電極との間に強電界ドリフト層のドリフト部が挟まれているから、表面電極と配線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と配線との間に挟まれたドリフト部にのみ強電界が作用して電子が放出されるので、ディスプレイの電子源として利用でき、強電界ドリフト層の上でドリフト部の周部からの電子放出を抑制する電子放出抑制部を備えていることにより、ドリフト部の周部からの電子放出を抑制することができ、ディスプレイに利用した場合のにじみの発生を防止できるから、高精細なディスプレイを実現可能となるという効果がある。
しかも、電子放出抑制部が、強電界ドリフト層の上でドリフト部および表面電極それぞれの周部の全周にわたって当該周部に基板の厚み方向において重なり且つ厚みが電子の平均自由行程より大きくバス電極よりも薄い金属層からなるので、金属層の厚みを電子の平均自由行程よりも大きくすることにより、ドリフト部の周部の全周にわたって電子放出を防止することができ、請求項１の発明に比べてより高精細なディスプレイを実現することが可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態１を示す概略斜視図である。
【図２】  同上の要部平面図である。
【図３】  同上の要部断面図である。
【図４】  実施形態２を示す概略斜視図である。
【図５】  同上の要部平面図である。
【図６】  参考例を示す概略斜視図である。
【図７】  同上の要部平面図である。
【図８】  従来例を示す電界放射型電子源の動作説明図である。
【図９】  同上の電界放射型電子源の電子放出機構の説明図である。
【図１０】  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１１】  同上をディスプレイの電子源として用いる場合の概略斜視図である。
【図１２】  同上をディスプレイの電子源として用いる場合の画素の説明図である。
【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
８  金属層
１０  電界放射型電子源
１１  絶縁性基板
１２ａ  配線
２５  バス電極
２７  パッド
２８  パッド
【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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【図１１】
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【図１２】
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