专利名称：图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图像显示装置，尤其适用于使用了电子源阵列的自发光式的、也被称作平板显示器(flat panel display)的图像显示装置。
背景技术：
目前已经开发出了利用微量、可集成的冷阴极式电子源的图像显示装置(场致发射显示器，Field Emission DisplayFED)。这种图像显示装置的电子源，可以分类成场致发射式电子源与热电子式电子源。Spindt式电子源、表面传导式电子源、碳纳米管式电子源等属于前者；后者则包括层叠了金属-绝缘体-金属的MIM(Metal-Insulator-Metal)式、层叠了金属-绝缘体-半导体的MIS(Metal-Insulator-Semiconductor)式、金属-绝缘体-半导体-金属式等薄膜式电子源等。
关于MIM式，例如在专利文献1中介绍过；关于金属-绝缘体-半导体式介绍过MOS式(非专利文献1)；关于金属-绝缘体-半导体-金属式介绍过HEED式(记载于非专利文献2等)、EL式(记载于非专利文献3等)、多孔硅式(记载于非专利文献4等)等。
日本特开平7-65710号公报[专利文献2]日本特开平10-153979号公报[专利文献3]日本特愿2003-135268号公报[非专利文献1]j.Vac.Sci.Techonol.B11(2)p.429-432(1993)[非专利文献2]high-efficiency-electro-emission device，Jpn，j，Appl，Phys，vol.36，pp.939[非专利文献3]Electroluminescence，(日本)应用物理，第63卷，第6号，592页[非专利文献4](日本)应用物理，第66卷，第5号，437页可以将像这样的电子源排成多个行(例如水平方向)和多个列(例如垂直方向)而形成矩阵，将对应于各电子源排列的多个荧光体配置在真空中而构成图像显示装置。尤其是在下部电极与上部电极之间设置了电子加速层的热电子式的薄膜式电子源，器件结构比场致发射式简单，人们期待着将其应用在显示装置中。
发明内容
将薄膜式电子源应用于显示装置时，为了降低功耗，电子源优选以尽可能低的驱动电压确保必要的发射电流量。而热电子式电子源，只有流到下部电极与上部电极之间的一部分二极管电流成为发射电流，大部分二极管电流对电子发射没有贡献，因此，降低二极管的驱动电压对减少功耗是有效的。
另外，降低驱动电压对于延长电子源的寿命也是重要的。在为热电子式的电子源时，高的驱动电压在形成电子加速层的绝缘体、半导体中使电子热化(弹道化)，加快由热载流子(hot carrier)造成的绝缘体、半导体的劣化。因此，为了延长图像显示装置的寿命，优选低驱动电压。
然而，薄膜式电子源使热电子在上部电极中透射而发射电子，因此，上部电极的材料多采用热电子透射率高的Ib族的贵重金属、第8族的铂系元素。这些材料电负性高，为此，图2所示的与电子加速层的界面的能带偏移(band offset)φ2、表面的功函数φ2，与上部电极使用了其它材料的情况相比要高。在界面的能带偏移φ2高时，即使在下部电极与上部电极之间施加相同的电压，施加到电子加速层的有效电场也会降低，因此，用于获得需要的二极管电流的驱动电压变高。而且，当表面的功函数φs高时，为获得相同的发射电流所需要的二极管电流也会增加，这也成为驱动电压变高的原因。
另外，当为了降低驱动电压而使电子加速层变薄时，热电子的能量降低，穿越上部电极的功函数势垒的电子数变少，因此，电子发射效率降低，难以确保图像显示所需要的发射电流量。
本发明的目的在于提供一种图像显示装置，其薄膜式电子源具有下部电极和上部电极、以及在下部电极与上部电极之间由绝缘体、半导体构成的电子加速层，与以往相比，能够以低的阈值电压提升二极管电流，即使低电压也能确保电子发射所需的二极管电流，实现寿命长、功耗低的图像显示装置。实现效率高、寿命长的电子源，即使是可低电压驱动的薄的电子加速层，也可以取得所需要的发射电流量。为了实现上述目的，提供最佳的薄膜式电子源的材料和结构、以及制造方法。
上述目的，通过这样的上部电极来实现，即、使用了铂系元素(第8族)或者Ib族的贵重金属、或者它们的层叠膜、混合膜、合金膜，从与电子加速层的界面一直到表面包含碱金属氧化物、碱土类金属化合物、第3族～第7族的过渡金属化合物。
如果对本发明的代表性的结构进行阐述，则如以下这样。即，(1)本发明的显示装置，包括电子源阵列、和由于从该电子源阵列所发射的电子的轰击而被激励从而发光的荧光面，上述电子源具有下部电极和上部电极、以及在下部电极与上部电极之间由绝缘体、半导体构成的电子加速层，从上述上部电极发射电子，本发明的特征在于上述上部电极，使用了铂系元素(第8族)、或者Ib族的贵重金属、或者它们的叠层膜或合金膜，从与上述电子加速层的界面一直到表面包含碱金属、或者碱金属氧化物。
(2)本发明的显示装置，包括电子源阵列、和由于从该电子源阵列所发射的电子的轰击而被激励从而发光的荧光面，上述电子源具有下部电极和上部电极、以及在下部电极与上部电极之间由绝缘体、半导体构成的电子加速层，从上述上部电极发射电子，本发明的特征在于上述上部电极，使用了铂系元素(第8族)、或者Ib族的贵重金属、或者它们的叠层膜或合金膜，从与上述电子加速层的界面一直到表面包含碱土类金属、或者碱土类金属氧化物。
(3)本发明的显示装置，包括电子源阵列、和由于从该电子源阵列所发射的电子的轰击而被激励从而发光的荧光面，上述电子源具有下部电极和上部电极、以及在下部电极与上部电极之间由绝缘体、半导体构成的电子加速层，从上述上部电极发射电子，本发明的特征在于上述上部电极，使用了铂系元素(第8族)、或者Ib族的贵重金属、或者它们的叠层膜或合金膜，从与电子加速层的界面一直到表面包含3族～7族的过渡性金属、或者过渡性金属氧化物。
本发明的特征在于(1)至(3)中任一项的上部电极中的Ib族的贵重金属与碱金属、碱土类金属、过渡金属，形成金属互化物、合金、或者它们的氧化物。
本发明的特征在于(1)至(3)中任一项的Ib族的贵重金属材料为Au或者Ag。
本发明的特征在于(1)至(3)中任一项的Ib族的贵重金属的平均膜厚或者平均粒径小于等于4nm。
本发明的特征在于(1)至(3)中任一项的上部电极，是在铂系元素(第8族)上层叠了平均膜厚或者平均粒径小于等于4nm的Ib族的贵重金属的叠层膜。
本发明的显示装置，包括电子源阵列、和由从该电子源阵列所发射的电子的轰击而被激励磁从而发光的荧光面，上述电子源具有下部电极和上部电极、以及在下部电极与上部电极之间由绝缘体、半导体构成的电子加速层，从上述上部电极发射电子，上述上部电极，是由碱金属或者碱金属氧化物与Ib族的贵重金属的合金将铂系元素(第8族)的电极夹在当中的3层结构电极。
本发明的特征在于作为电子加速层使用Al或者Al合金的阳极氧化膜，并且驱动电压小于等于8V。
本发明的特征在于作为电子加速层使用Al或者Al合金的阳极氧化膜，并且膜厚小于等于10nm。
通过使用达到上述目的的方法，能够降低与电子源阵列的电子加速层的绝缘层或者半导体层相接的界面的能带偏移φ2，能够降低用于获得必要的二极管电流的驱动电压。
此外，能够降低电子源阵列的上部电极的功函数，获得高的电子发射效率，因此，能够降低驱动电压。
在使用了碱金属、碱金属氧化物的情况下，通过提高贵重金属上部电极的催化剂活性的助催化作用，就能够制造使用了表面的气体吸附少的正常的冷阴极的FED面板。
此外，能够以低电压使用薄的电子加速层，能够防止由热载流子造成的绝缘层的损伤，从而延长寿命。
图1是以使用了说明本发明的实施例1的MIM式薄膜电子源的图像显示装置为例的示意平面图。
图2是表示薄膜式电子源的动作原理的图。
图3是表示本发明的薄膜式电子源的制作方法的图。
图4是表示本发明的薄膜式电子源的制作方法的接着图3的图。
图5是表示本发明的薄膜式电子源的制作方法的接着图4的图。
图6是表示本发明的薄膜式电子源的制作方法的接着图5的图。
图7是表示本发明的薄膜式电子源的制作方法的接着图6的图。
图8是表示本发明的薄膜式电子源的制作方法的接着图7的图。
图9是表示本发明的薄膜式电子源的制作方法的接着图8的图。
图10是表示本发明的薄膜式电子源的制作方法的接着图9的图。
图11是表示本发明的薄膜式电子源的制作方法的接着图10的图。
图12是表示本发明的薄膜式电子源的制作方法的接着图11的图。
图13是示意地表示本发明的上部电极的结构的图。
图14是比较了本发明的薄膜式电子源与以往的薄膜式电子源的上部电极的组成的图。
图15是示意地表示本发明的能带结构的变化的图。
图16是比较了本发明的薄膜式电子源与以往的薄膜式电子源的二极管电流-电压特性的图。
图17是比较了本发明的薄膜式电子源与以往的薄膜式电子源的发射电流-电压特性的图。
图18是比较了本发明的薄膜式电子源的寿命特性与与以往的薄膜式电子源的寿命特性的图。
图19是示意地表示了本发明的薄膜式电子源的防止气体吸附效果的原理的图。
图20是使用了本发明的薄膜式电子源的面板与以往的使用了薄膜式电子源的面板的残留气体的化学分析结果。
图21是示意地表示本发明的上部电极的其它结构的图。
图22是比较了本发明的其它结构的薄膜式电子源与以往的薄膜式电子源的上部电极的组成的图。
图23是比较了本发明的其它结构的薄膜式电子源与以往的薄膜式电子源的二极管电流-电压特性的图。
具体实施例方式
以下，参照实施例的附图对本发明的实施方式详细地进行说明。首先，以使用了MIM式电子源的图像显示装置为例说明本发明的图像显示装置。但是，本发明不限于MIM式电子源，对于在背景技术中说明的热电子式(在下部电极与上部电极之间设置了电子加速层的电子源)也是有效的。
(实施例1)图1是本发明的实施例1的说明图，是以使用了MIM式薄膜电子源的图像显示装置为例的示意平面图。另外，在图1中，主要表示作为具有电子源的一个基板的阴极基板10的平面，而作为在一部分上形成有荧光体的另一个基板的阳极基板(荧光面基板)110，仅部分地表示了在其内面具有的黑矩阵120和荧光体111、112、113。
在阴极基板10上，形成有构成与信号线驱动电路50连接的信号线(数据线)的下部电极11、构成与扫描线驱动电路60连接并与信号线正交配置的扫描线21的金属膜下层16、金属膜中间层17、金属膜上层18、保护绝缘膜(场绝缘膜)14、以及其它后述的功能膜等。另外，阴极(电子发射部)由与上部总线电极连接，间隔绝缘层与下部电极11层叠的上部电极(未图示)形成，从由绝缘层的薄层部分形成的绝缘层(隧道绝缘层)12的部分发射电子。本发明的阴极的特征在于，在上部电极的从与绝缘层12的界面开始一直到上部电极13的表面，掺杂了碱金属氧化物、碱土类金属化合物、过渡金属化合物。
图2是MIM式电子源的原理说明图。该电子源当在上部电极13与下部电极11之间施加驱动电压Vd，使隧道绝缘层12内的电场为1～10MV/cm左右时，下部电极11中的费米能级附近的电子由于隧道效应穿透势垒，注入作为电子加速层的绝缘层12的导带成为热电子，流入上部电极13的导带。这些热电子中，具有大于等于上部电极13的功函数φs的能量而到达上部电极13的表面的热电子，被发射到真空中。此时，绝缘层12与上部电极的界面的能带偏移φ2越低，以同一驱动电压Vd施加到绝缘层12的电场就越强，因此，能够获得低驱动阈值电压。
而且，绝缘层中热电子的最大能量为驱动电压Vd减去能带偏移φ2，因此，只要绝缘层的能带隙宽度Eg大于等于该值，就能够抑制由碰撞电离造成的绝缘层的劣化，对于延长寿命是有效的。
返回图1，在阳极基板110的内面，形成有用于提高显示图像的对比度的遮光层即黑矩阵120、以及由红色荧光体111、绿色荧光体112和蓝色荧光体113构成的荧光面。作为荧光体，例如，红色可以使用Y2O2S:Eu(P22-R)，绿色可以使用ZnS:Cu、Al(P22-g)，蓝色可以使用ZnS:Ag、Cl(P22-B)。阴极基板10与阳极基板110由间隔物30以预定的间隔保持，在显示区域的外周插入密封框(未图示)密封后，将内部真空密封。
间隔物30配置在阴极基板10的由上部总线电极布线构成的扫描电极21上，隐藏在阳极基板110的黑矩阵120下方地配置。下部电极11与信号线驱动电路50连接，作为上部总线电极布线的扫描电极21与扫描线驱动电路60连接。
关于本发明的图像显示装置的制造方法的实施例，参照图3～图12说明实施例1的扫描电极的制造步骤。首先，如图3所示，在最好是玻璃基板的阴极基板10上形成下部电极11用的金属膜。此处，作为下部电极11的材料，使用Al类材料。使用Al类材料是因为能够通过阳极氧化形成优质的绝缘膜。另外，此处，使用了对Nd掺杂了2原子量％的Al-Nd合金。成膜例如使用溅射(sputtering)法。膜厚设为600nm。
成膜后通过图形化步骤、蚀刻步骤形成条纹(stripe)形状的下部电极11(图4)。下部电极11的电极宽度因图像显示装置的尺寸、分辨率而异，其子像素(sub-pixel)的间距大小，大致设为100～200微米左右。蚀刻例如使用在磷酸、醋酸、硝酸的混合水溶液中进行的湿蚀刻(wet etching)。该电极为宽且简易的条纹结构，因此，抗蚀剂(resist)的图形化用通过廉价的接近式(proximity)曝光、印刷法等进行。
接着，形成限制电子发射部，防止电场向下部电极11边缘集中的保护绝缘层14和绝缘层12。首先，用抗蚀剂膜25掩盖图5所示的下部电极11上的成为电子发射部的部分，对其它部分有选择地进行阳极氧化使之变厚，从而成为保护绝缘层14。如果设化成电压为100V，则形成厚度约136nm的保护绝缘层14。之后，除去抗蚀剂膜25并将剩余的下部电极11的表面阳极氧化。例如，如果设化成电压为4V，则在下部电极11上形成厚度约8nm的绝缘层(隧道绝缘层)12(图6)。由X射线光电子分光光谱测量可知，该Al阳极氧化膜的能带隙约为6.4eV。
接着，例如用溅射法等形成层间膜(层间绝缘膜)15和金属膜(图7)，该金属膜作为上部总线电极和用于配置间隔物30的间隔物电极，该上部总线电极作为向上部电极13馈电的馈电线。作为层间膜15，例如可以使用硅氧化物、氮化硅膜等。此处，使用氮化硅膜，膜厚设为100nm。该层间膜15发挥如下的作用，即、在由阳极氧化形成的绝缘保护层14存在针孔(pinhole)的情况下，掩埋该缺陷，保持下部电极11与上部总线电极布线间的绝缘。
作为金属膜，对金属膜中间层17使用了纯Al，对金属膜下层16、金属膜上层18使用了Cr。纯Al的膜厚度厚会减小布线电阻，因此，使之尽可能厚。此处，将金属膜下层16的膜厚设为100nm、将金属膜中间层17的膜厚设为4.5μm，将金属膜上层18的膜厚设为100nm。
接着，通过第2阶段的图形化和蚀刻步骤，将金属膜上层18、金属膜中间层17，加工成与下部电极11正交的条纹形状。金属膜上层18的Cr的蚀刻，例如使用在硝酸铈铵水溶液中进行的湿蚀刻；金属膜中间层17的纯Al的蚀刻，例如使用在磷酸、醋酸、硝酸的混合水溶液中进行的湿蚀刻(图8)。使金属膜上层18的电极宽度比金属膜中间层的电极宽度窄，从而使金属膜上层18不变成檐状。
接着，通过图形化和蚀刻步骤，将金属膜下层16加工成与下部电极11正交的条纹形状(图9)。蚀刻例如以在硝酸铈铵水溶液中进行的的湿蚀刻进行。此时，金属膜下层16的一侧从金属膜中间层17伸出，作为在之后的步骤中确保与上部电极连接的接触部，在金属膜下层16的另一侧，将金属膜上层18与金属膜中间层17的一部分作为掩模形成底切(under cut)，在之后的步骤中形成分离上部电极13的檐。由金属膜下层16、金属膜中间层17、金属膜上层18形成的扫描电极21的电极宽度因图像显示装置的尺寸、分辨率而异，但为了实现低电阻化使之尽可能宽，设为大于或等于扫描线间距的一半，大致300～400微米左右。
接着，加工层间膜15，将电子发射部开口。电子发射部在像素内的1根下部电极11、和与下部电极11正交的2根上部总线电极所夹的空间的正交部的一部分上形成。蚀刻例如可以通过使用了以CF4、SF6作为主要成分的蚀刻气体的干蚀刻来进行(图10)。
接着，涂敷碱金属、碱土类金属、过渡金属的无机盐或有机盐的水溶液，并使之干燥。通过干燥，存在于水溶液中的这些物质19以吸附在绝缘层12的表面的状态留存下来。作为碱金属，Cs、Rb、K、Na、Li是有效的(图11)。作为盐，可以应用磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐、硼酸盐、氯化物、氢化物等。碱土类金属多具有难溶性，但可以使用例如氢氧化物。作为碱土类金属，可以使用Mg、Ca、Sr、Ba等。作为过渡金属，能形成水溶性盐的W、Mo、Cr等是有效的。尤其优选的是，当使用与碱金属形成的盐，例如钨酸Na、钼酸Na等时，能够同时掺杂碱金属与过渡金属。
接着，通过溅射法等进行上部电极13的成膜。作为上部电极13，热电子的透过率高的第8族的铂系元素、Ib族的贵重金属是有效的。尤其是Pd、Pt、Rh、Ir、Ru、Os、Au、Ag、或它们的叠层膜等是有效的。此处，例如使用Ir、Pt、Au的叠层膜，膜厚比设为1∶2∶3，膜厚例如设为3nm(图12)。
接着，构成图像显示装置的阴极基板与阳极基板间隔着间隔物和框部件，使用玻璃料通过400～450℃的高温处理来煅烧、密封。此时，上述无机盐氧化，并且混合到上部电极中，具有合金相的一部分与上部电极材料形成合金，成为掺杂了碱金属、碱土类金属、过渡金属的状态。例如，在用碳酸铯进行了处理的情况下，碳酸分解、氧化，变成氧化铯，其一部分与Au反应形成AuCs、Au5Cs等金属互化物。此时，在碳酸盐的分解中铂系元素的Ir、Pt作为催化剂发挥作用，具有促进分解的效果。
如此，能够使电离倾向比上部电极材料强的碱金属、碱土类金属、过渡金属、它们的氧化物20存在于上部电极与绝缘层12的界面上(图12)。图13是使用了AuCs时的上部电极的结构示意图。形成Au-Cs-O合金22分散在Ir、Pt电极中从与电子加速层的界面一直到表面的结构。图14表示用俄歇能谱仪(Auger spectroscopy)检测的上部电极的组成。上图表示以往的电子源的组成分析结果，下图表示本发明的实施例的电子源的组成分析结果。可知如下图所示那样，直到与电子加速层的界面都存在着Au-Cs-O。
这些金属、金属氧化物的电子给予性强，如图15示意性地表示的那样，在与绝缘层12的界面，形成绝缘层12侧为负、上部电极侧为正的界面双电层，绝缘膜12与上部电极的界面的能带偏移φ2，与单使用了Ir、Pt、Au的叠层膜的情况相比要降低Δφ2。由此，阴极的驱动阈值电压降低，就能够以更低的驱动电压获得相同的元件电流。而且，由于相同的双电层的效应，表面的功函数降低Δφs，因此，电子发射效率也会提高。
图16是将本实施例中表示的AlNd合金的隧道绝缘层(膜厚8nm)作为电子加速层，使用Cs、Rb、K的碳酸盐、碳酸氢盐水溶液，向上部电极掺杂了氧化铯、氧化铷、氧化钾的MIM式电子源的二极管电流-电压特性的说明图。图17是发射电流-电压特性的说明图。与没有向上部电极进行掺杂的情况相比，掺杂了氧化铯、氧化铷、氧化钾时，二极管电流的阈值电压下降，能够以低驱动电压获得大的元件电流。这是因为，界面的能带偏移φ2(通过X射线光电子光谱测量为3.3ev)通过掺杂氧化铯、氧化铷、氧化钾，如图15中示意地表示的那样减少了Δφ2(约1.5eV)。而且，发射电流的阈值电压也下降了。这表示二极管电流的阈值电压下降，并且由于以比基于Au的功函数的阈值电压4.8V低的阈值发射，因而表面的功函数φs也如图15中示意地表示的那样下降了Δφs。
由此，以往在Al隧道绝缘层膜厚为8nm的条件下，为了获得图像显示(峰值时)所需要的发射电流密度100mA/cm2，驱动电压必须大于等于8V，而根据本发明，能够以约6.5V的低驱动电压实现。热载流子的绝缘层中的碰撞电离，在驱动电压大于或等于能带隙Eg与向上部电极掺杂了氧化铯、氧化铷、氧化钾时的界面的能带偏移的和(此时为6.4+3.3-1.5)时才发生，因此，只要驱动电压为6.5V，就能防止碰撞电离。为了防止碰撞电离，驱动电压只需小于等于8V就足够了，因此，如上述那样使用Al的阳极氧化膜、向上部电极掺杂了氧化铯、氧化铷、氧化钾的MIM式电子源，只需使隧道绝缘层膜厚小于等于10nm即可。
图18是添加了氧化铯的MIM式电子源的寿命特性评价结果。与下侧表示的以往的电子源相比，在上侧表示的本发明的实施例中，即使以20倍以上的发射电流密度进行动作，也能实现数万小时的寿命。
而且，氧化铯、氧化铷、氧化钾等碱金属氧化物，如图19示意地表示的那样，使Ir、Pt等铂系元素、4nm以下程度的超薄膜Au等的催化剂作用活化的助催化剂作用强，易于氧化分解吸附气体，因此对于在形成面板时防止气体吸附也是有效的。
图20表示，比较了在有无碱金属氧化物(助催化剂)掺杂时的面板内残留气体的化学分析。在无助催化剂时，多检测到有机酸(也包括碳氢化合物、一氧化碳等)、氮化物、硫化物、氯化物气体，而有助催化剂时，与没有助催化剂时相比，减少到平均2％以下。
作为向上部电极与绝缘层的界面、和上部电极表面掺杂碱金属、碱金属氧化物的其它方法，如图21所示那样，使之成为由Au-Cs-O合金22等碱金属或者碱金属氧化物与Ib族的贵重金属的合金，将铂系元素(8族)的电极23夹在当中的3层结构电极的方法也是有效的。
作为3层电极的制造方法，例如，可以通过以下方法做成，即、首先通过溅射或者蒸镀将Ib族的贵重金属(Au、Ag)与碱金属(Cs、Rb、K、Na、Li)的合金(金属互化物)成膜，接着溅射、或者蒸镀铂系元素或者铂系元素合金，最后再次溅射、或者蒸镀Ib族的贵重金属(Au、Ag)与碱金属(Cs、Rb、K、Na、Li)的合金(金属互化物)。要成为碱金属氧化物，可以通过在氧化气氛中成膜、或者在成膜后在包含氧的气氛中退火来容易地实现。在这种情况下，能够使碱金属、碱金属氧化物有选择地存在于电子加速层和表面，能够降低界面的能带偏移φ2、表面的功函数φs。由此，就能够实现降低二极管的阈值电压、和提高电子发射效率这两个方面。
在掺杂过渡金属化合物时，还可以通过其它方法进行掺杂。过渡金属与碱金属、碱土类金属不同，金属状态稳定，因此，可以如图8、图9所示那样，像上部总线电极那样将Cr作为构成布线的材料使用；或者与上部总线电极同样地，作为露出在表面的金属图案形成在电子发射部以外的部分。这些过渡金属，尤其是Cr、Mo、W等，当在高温下氧化时，生成挥发性的氧化物而蒸发，因此，只需用400～450℃的高温的玻璃料(frit)密封步骤，就能使过渡金属化合物附着于电子发射部，与上部电极形成合金而实现掺杂。因此，能够省略使用无机盐水溶液的涂敷步骤。
图22表示，通过俄歇能谱仪检测的作为本发明的一例掺杂了Cr氧化物时、与不掺杂时的上部电极的组成。上图表示不掺杂Cr氧化物时(以往)的组成，下图表示掺杂了Cr氧化物的本发明的实施例的组成。另外，以Au为代表表示了Ir、Pt、Au的上部电极成分。如下图所示，能够确认在上部电极中直到与绝缘体的界面都掺杂了Cr氧化物。
图23是使用了本发明的MIM式电子源的二极管的电流-电压特性的说明图。如图23所示，掺杂了Cr氧化物的元件的二极管电流的阈值电压低，能够以低驱动电压获得较大的元件电流。由此能够以低电压获得较大的发射电流。
权利要求
1.一种图像显示装置，包括电子源阵列、和由于从该电子源阵列所发射的电子的轰击而被激励从而发光的荧光面，上述电子源具有下部电极和上部电极、以及在下部电极与上部电极之间由绝缘体、半导体构成的电子加速层，从上述上部电极发射电子，上述图像显示装置的特征在于上述上部电极，使用了铂系元素(第8族)、或者Ib族的贵重金属、或者它们的叠层膜或合金膜，并从与上述电子加速层的界面一直到表面包含碱金属、或者碱金属氧化物。
2.一种图像显示装置，包括电子源阵列、和由于从该电子源阵列所发射的电子的轰击而被激励从而发光的荧光面，上述电子源具有下部电极和上部电极、以及在下部电极与上部电极之间由绝缘体、半导体构成的电子加速层，从上述上部电极发射电子，上述图像显示装置的特征在于上述上部电极，该上部电极使用了铂系元素(第8族)、或者Ib族的贵重金属、或者它们的叠层膜或合金膜，从与上述电子加速层的界面一直到表面包含碱土类金属、或者碱土类金属氧化物。
3.一种图像显示装置，包括电子源阵列、和由于从该电子源阵列所发射的电子的轰击而被激励从而发光的荧光面，上述电子源具有下部电极和上部电极、以及在下部电极与上部电极之间由绝缘体、半导体构成的电子加速层，从上述上部电极发射电子，上述图像显示装置的特征在于上述上部电极使用了铂系元素(第8族)、或者Ib族的贵重金属、或者它们的叠层膜或合金膜，从与电子加速层的界面一直到表面包含第3族～第7族的过渡金属、或者过渡金属氧化物。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的图像显示装置，其特征在于上述上部电极中的Ib族的贵重金属与碱金属、碱土类金属、过渡金属形成金属互化物、合金、或者它们的氧化物。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的图像显示装置，其特征在于上述Ib族的贵重金属材料为Au或者Ag。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的图像显示装置，其特征在于上述Ib族的贵重金属的平均膜厚或者平均粒径小于等于4nm。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的图像显示装置，其特征在于上述上部电极，是在铂系元素(第8族)上层叠了平均膜厚或者平均粒径小于等于4nm的Ib族的贵重金属的叠层膜。
8.一种图像显示装置，包括电子源阵列、和由于从该电子源阵列所发射的电子的轰击而被激励从而发光的荧光面，上述电子源具有下部电极和上部电极、以及在下部电极与上部电极之间由绝缘体、半导体构成的电子加速层，从上述上部电极发射电子，上述图像显示装置的特征在于上述上部电极，是由碱金属或者碱金属氧化物与Ib族的贵重金属的合金将铂系元素(8族)的电极夹在当中的3层结构电极。
9.一种图像显示装置，其特征在于具有上述电子加速层为Al或者Al合金的阳极氧化膜，并且驱动电压小于等于8V的电子源阵列。
10.一种图像显示装置，其特征在于具有上述电子加速层为Al或者Al合金的阳极氧化膜，并且膜厚小于等于10nm的电子源阵列。
全文摘要
本发明提供一种图像显示装置，包括电子源阵列、和由于从该电子源阵列所发射的电子的轰击而被激励从而发光的荧光面，上述电子源具有下部电极和上部电极、以及在下部电极与上部电极之间由绝缘体、半导体构成的电子加速层，从上述上部电极发射电子，上述上部电极，使用了铂系元素(第8族)、或者Ib族的贵重金属、或者它们的叠层膜或合金膜，并从与上述电子加速层的界面一直到表面包含碱金属、或者碱金属氧化物。由此，能够以低的阈值电压提升二极管电流，即使低电压也能确保电子发射所需的二极管电流，实现寿命长、功耗低的图像显示装置。
文档编号H01J1/14GK101055828SQ20061009186
公开日2007年10月17日 申请日期2006年6月13日 优先权日2006年4月14日
发明者楠敏明, 佐川雅一, 辻和隆, 平野辰己, 西村悦子, 三上佳朗, 金子好之, 中村智树, 青砥胜英 申请人:株式会社日立显示器