专利名称：二极管元件和将该二极管元件作为电子源的显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属-绝缘层-金属型的二极管元件，尤其涉及适用于利用从按矩阵状配置的多个电子源发射的电子使荧光面发光来显示图像的平板方式的图像显示装置中的薄膜型电子源的二极管元件和将该二极管元件作为电子源的显示装置。
背景技术：
作为利用微小且可集成的薄膜型电子源(也称为电子发射元件、发射器、或阴极)阵列显示图像的装置，尤其是作为薄型的被简称为平板显示器(FPD)的显示装置，有采用了金属-绝缘体-金属(MIM)型、金属-绝缘体-半导体(MIS)型、表面传导型、或金属-绝缘体-半导体-金属型等的薄膜型电子源的图像显示装置等。此处，以采用了构成MIM型的薄膜型电子源阵列的二极管元件和使用了该二极管元件的显示装置为例进行说明。此外，也将薄膜型电子源阵列称为薄膜型电子源或简称为电子源。而且，也将这种平板方式的显示装置简称为显示板。作为公开了关于这种显示装置的现有技术的文献，能够举出专利文献1。另外，在非专利文献1中，阐述了MIM的电子发射元件的动作原理和结构。
图20是用MIM型的二极管元件说明薄膜型电子源的基本结构的一例的剖面图。图21是说明图20的二极管元件的动作原理的图。MIM型的薄膜型电子源，在绝缘衬底10上成膜的下部电极11上具有隔着隧道绝缘层(也称电子加速层)12和层间绝缘层14交叉地层叠的上部电极13。由上部电极供电布线16和连接电极15对上部电极13供电。在上部电极供电布线16之上形成表面保护层17，在该表面保护层17上形成用于形成上部电极的薄膜13′。
首先，根据图21说明图20中示出的薄膜型电子源的动作原理。在图21中，当在上部电极13和下部电极11之间施加驱动电压Vd，使作为电子加速层的隧道绝缘层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，通过隧道效应而透过势垒，成为注入到隧道绝缘层12、上部电极13的传导带的热电子。
这些热电子在隧道绝缘层12中、上部电极13中扩散而损失能量，但具有上部电极13的功函数Φ以上的能量的一部分热电子向真空20中发射。其他的薄膜型电子源，原理多少有些不同，但在通过薄的上部电极13发射热电子这一点上是相同的。
如图20中的剖面结构所示，将构成这种薄膜型电子源的二极管元件的下部电极11、与该下部电极11交叉的上部电极13和对该上部电极13供电的上部电极供电布线16按二维矩阵状配置而做成电子源阵列，对下部电极11施加显示信号、对上部电极13(上部电极供电布线16)施加扫描信号以使来自交叉部的薄膜型电子源的电子激发并射向荧光体，由此进行图像显示。在这种情况下，上部电极供电布线16成为扫描总线布线。
作为电子加速层的隧道绝缘层，由对作为下部电极的基底金属(铝(Al)或铝合金(铝和例如钕(Nd)的合金)、或金属钽(Ta)等)进行了阳极氧化后的氧化膜构成。
专利文献1日本特开2004-111053号公报专利文献2日本特开平8-31302号公报非专利文献1楠等、“显示器月刊”平成14年3月、株式会社テクノタイムズ社发行、Vol.8、No.3、p54(2002)非专利文献2Schultze等、Corrosion Engineering、Science andTechnology Vol.39、No.1、p45(2004)发明内容在将基底金属氧化后形成氧化膜的绝缘层时，一般使用热氧化。在这种情况下，已知膜厚、界面能级、固定电荷等物性值不仅取决于热处理条件还取决于基底的结晶状态。在非专利文献1中报告了在作为电化学氧化方法的阳极氧化中也发生同样的现象。另外，作为对金属钽(Ta)进行阳极氧化而形成了MIM发射器的众所周知的例子，有非专利文献2。在该文献中，公开了使基底的金属钽(Ta)膜变为非晶质，由此(1)降低二极管电流、(2)同时使发射电流增大的技术。其原因是，在多晶金属中存在着晶界，晶界部的氧化膜缺陷成为漏电流的发生源。因此，如变为非晶质，则可以消除晶界的影响并使无助于发射的漏电流减少。并且，说明了由于改善氧化膜的稳定性而使发射电流增大这样的情况。
与此不同，本发明使用采用了Al合金的MIM发射器。参考上述文献，尝试进行了同样的实验但却发现了不同的现象。图1是表示在基底膜上分别由无取向多晶膜和(111)取向多晶膜构成的MIM发射器中的发射电流、二极管电流与二极管电压的相关性的图。在图1中，示出在基底膜上分别由无取向多晶膜(以下，称为无取向膜(后述的B膜))和(111)取向多晶膜(以下，称为取向膜(后述的A膜))构成的MIM发射器中的发射电流、二极管电流与二极管电压的相关性。
如图1所示，(1)与上述文献的由Ta构成的MIM发射器不同，二极管的漏电流小、且具有明确的阈值特性。(2)对于二极管电流的漏电流，没有发现两者的差别。(3)与非取向膜相比，取向膜的阈值大约向右偏移0.5V。(4)考虑阈值的不同，则两者的发射电流和电子利用效率相等。
这样，可以认为呈现出与Ta氧化膜不同的电气特性的原因是，Ta氧化膜的电传导以P-F(Poole-Frenkel普尔·弗伦克尔)传导来进行，与此不同，在Al氧化膜中进行着F-N(Fowler-Nordheim富勒·诺尔德哈姆)传导。因此，为说明因取向不同而产生的电特性，必须找到与晶界的影响不同的原因。
作为产生上述(2)～(4)的现象的原因，可以认为是A(111)取向膜的氧化膜厚度比无取向膜厚、B(111)取向膜的氧化膜中的正的固定电荷少等，但要想指定出原因在现阶段是困难的。
当尝试使二极管的电流-电压特性为所谓的F-N图时，可以将J/E2和1/E绘制成直线。从其斜率和截距求出势垒高度和电子的有效质量。这时，若采用假设A将取向膜的膜厚假定为5％厚度，则如下列表1所示，能够很好地再现实测结果。
表1
总之，因基底膜的结晶性而使元件的电子特性受到影响不能说是令人满意的。在制造过程中必须适当地控制结晶取向。
本发明的目的在于，提供一种能够抑制通过阳极氧化形成适合于薄膜电子源的MIM型二极管元件的电子加速层时的成膜不均匀所引起的面内或邻接像素间的电子发射量的分布不均，并能减小应用于显示装置时的面内亮度差的二极管元件和将该二极管元件作为电子源的显示装置。
为达到上述目的，本发明将以下的结构取为基本结构，即使作为用于形成电子加速层的基底金属的下部电极为[I]无取向膜、或为[II]低取向膜但限制衬底内的取向分布。说明本发明的代表性的结构如下。
本发明的二极管元件，是将在平坦的衬底上形成的下部电极、绝缘层及上部电极按此顺序重叠而构成的金属-绝缘层-金属型的二极管元件。
其特征在于上述绝缘层，由通过阳极氧化处理在上述下部电极的表面上形成的非晶质的氧化膜构成，上述下部电极，由铝或铝合金的单层膜或在最表层具有这些单层膜的任一者的层叠膜构成，而且，在上述阳极氧化处理的步骤中，上述铝或铝合金膜是非晶质体。
另外，本发明的特征在于上述绝缘层，由通过阳极氧化处理在上述下部电极的表面上形成的非晶质的氧化膜构成，上述下部电极，由铝或铝合金的单层膜或在最表层具有这些单层膜的任一者的层叠膜构成，而且，在上述阳极氧化处理的步骤中，是来自上述铝或铝合金膜的广角X射线衍射中的(220)衍射线的峰值强度和(111)衍射线的峰值强度之比[(220)强度/(111)强度]在0.2～0.6范围内的低取向的铝或铝合金膜的结晶体。
另外，本发明的特征在于上述绝缘层，由通过阳极氧化处理在上述下部电极的表面上形成的非晶质的氧化膜构成，上述下部电极，由铝或铝合金的单层膜或在最表层具有这些单层膜的任一者的层叠膜构成，而且，在实用时，上述铝或铝合金膜，是上述衬底内的优先取向结晶面的X射线衍射摇摆曲线的半值宽度分布在10％以下的结晶体。
另外，本发明的二极管元件，其特征在于构成，该冷阴极型电子源通过相对于上述二极管元件的上述下部电极对上述上部电极施加正偏压，来将热电子注入上述绝缘膜，使该注入后的热电子的一部分从上述上部电极向真空发射，上述上部电极，与关于该电极中的电子散射的平均自由程相比，具有相等或其以下的膜厚，而且，上述上部电极的表面功函数小于该电极中的热电子的最高能量。
另外，本发明的特征在于；上述二极管元件的上述上部电极，是按铱、铂、金的顺序重叠的层叠膜。
另外，本发明的显示装置，包括在内表面具有按矩阵配置的多个电子源的平坦的第1衬底和具有与上述各电子源对应地配置的多个荧光体的平坦的第2衬底，其特征在于；作为该电子源采用了上述结构的二极管元件。
本发明，并不限定于上述结构和后述的实施例的结构，只要不脱离本发明的技术思想，可以进行各种变更。
本发明，能够抑制通过阳极氧化形成MIM型二极管元件的电子加速层时的膜形成的不均匀所引起的面内或邻接像素间的电子发射量的分布不均、并能减小应用于显示装置时的面内亮度差。
图1是表示在基底膜上分别由无取向多晶膜和(111)取向多晶膜构成的MIM发射器中的发射电流、二极管电流与二极管电压的相关性的图。
图2是说明用广角X射线衍射光谱表示的各种铝-钕膜的衍射角和衍射强度的关系的图。
图3是表示说明本发明的实施例2的阴极衬底的显示画面的正面点亮显示照片(a)、用AFM测量了隧道部的表面凹凸分布的结果(b)、以及用触针式台阶仪测量了该分布的结果(c)的图。
图4是表示用AFM测量了在与图3中使用的阴极衬底相同的条件下制成的Al-Nd膜的隧道部的表面凹凸分布的结果(a)、对同一部位测量了绝对反射率的分布的结果(b)、以及在同一部位测量了薄膜电阻的分布的结果(c)的图。
图5是表示测量了在与图3中使用的阴极衬底相同的条件下制成的Al-Nd膜的绝对反射率的结果(a)、在与(a)的部位相同的部位根据(111)衍射峰的摇摆曲线得到的衍射强度(b)、半值宽度(c)、面间隔(d)的测量结果的图。
图6是说明本发明的薄膜型电子源的制造步骤的图。
图7是说明本发明的薄膜型电子源的制造步骤的接续图6的图。
图8是说明本发明的薄膜型电子源的制造步骤的接续图7的图。
图9是说明本发明的薄膜型电子源的制造步骤的接续图8的图。
图10是说明本发明的薄膜型电子源的制造步骤的接续图9的图。
图11是说明本发明的薄膜型电子源的制造步骤的接续图10的图。
图12是说明本发明的薄膜型电子源的制造步骤的接续图11的图。
图13是说明本发明的薄膜型电子源的制造步骤的接续图12的图。
图14是说明本发明的薄膜型电子源的制造步骤的接续图13的图。
图15是说明本发明的薄膜型电子源的制造步骤的接续图14的图。
图16是说明MIM型阴极衬底的结构例的图。
图17是说明阳极衬底的结构例的图。
图18是将阴极衬底和阳极衬底粘合后的图像显示装置剖面图。
图19是概略地说明本发明的图像显示装置的总体结构例的展开立体图。
图20是用MIM型电子源说明薄膜型电子源的基本结构例的剖面图。
图21是说明薄膜型电子源的动作原理的图。
具体实施例方式
以下，参照实施例的附图详细说明本发明的最佳实施方式。
在实施例1中，公开了由使用取向度不同的低取向膜制作出的二极管元件构成的MIM发射器的特性的不同之处。图2是说明用广角X射线衍射光谱表示的各种铝-钕(Al-Nd)膜的衍射角和衍射强度的关系的图。根据图2，将作为表示取向性的强弱的指标的取向度定义如下。即，取向度＝(220)强度/(111)强度如对各种规格的膜计算取向度，则无取向膜0.035、0.06、取向膜0.55、JCPDS卡片(粉末衍射标准卡片)0.22因此，将取向度为0.2～0.6的膜取为低取向。在Al合金膜的形成中采用了下述的A膜～C膜。
(1)(111)取向膜的形成(A膜)使用了直线排列式的DC磁控管溅射装置。在直线排列式的DC磁控管溅射装置中，使用长方形的固定靶，使衬底以一定速度在其前面通过来进行膜的形成。这样的装置，具有预真空锁(load lock)机构和无油排气系统，因此底部压力为10-7乇左右的高真空。使用这种装置在高成膜率条件下得到的膜为通常的(111)取向。
(2)低取向膜的形成与(1)的A膜相反，使用了不具备预真空锁机构而具有油扩散泵的RF磁控管溅射装置(B膜)和具有无油排气系统的DC磁控管溅射装置(C膜)。使用这种装置在低成膜率条件下得到的膜，因在生长中混入了腔室内的残留气体(水、碳氢化合物)或工艺气体(Ar)而成为无取向膜。
为评价上述各种膜的结晶取向性，而取得了广角X射线衍射光谱。其结果示于图2。在A膜中，除(111)衍射线外，还观测到(220)衍射线。与此不同，在B、C膜中，只看到微弱的衍射峰。
在实施例2中，说明在衬底内存在取向分布的情况。在Al合金膜的形成中，使用了上述的直线排列式的DC磁控管溅射装置。在该溅射装置中，在靶上装有摆动型的磁铁，通过摆动防止产生被称为腐蚀的溅射现象集中的区域。但是，已知由于该摆动而在衬底内产生大约10％的亮度分布。
图3是表示说明本发明的实施例2的阴极衬底的显示画面的正面点亮显示照片(a)、用AFM测量了隧道部的表面凹凸分布的结果(b)、以及用触针式台阶仪测量了相同分布的结果(c)的图。此处，使制成的阴极阵列(发射器阵列)衬底与在整个表面涂敷了绿荧光体的玻璃衬底彼此相对，并在真空容器中进行了全面点亮试验。
从图3的(a)的照片可以判别竖条纹(4条暗部、约90mm周期)图样。将该部分的衬底切下，用AFM对隧道绝缘膜(发射区域)测量了表面粗糙度，并用触针式台阶高差计测量了膜厚。其结果是在上述明暗与表面粗糙度(均方根值粗糙度)之间看到了相关性，相反并没有观察到与膜厚相关。
图4是表示用AFM测量了在与图3中使用的阴极衬底相同的条件下制成的Al-Nd膜的隧道部的表面凹凸分布的结果(a)、对同一部位测量了绝对反射率的分布的结果(b)、以及在同一部位测量了薄膜电阻的分布的结果(c)的图。根据该图，判明表面粗糙度和绝对反射率具有相关性。而表面粗糙度和薄膜电阻之间没有观察到相关性。
接着，通过X线分析，评价了Al合金膜的结晶性。图5是表示测量了在与图3中使用的阴极衬底相同的条件下制成的Al-Nd膜的绝对反射率的结果(a)、在与(a)的部位相同的部位从(111)衍射峰的摇摆曲线得到的衍射强度(b)、半值宽度(c)、面间隔(d)的测量结果的图。对衍射强度和半值宽度，观测到与竖条纹相同的周期变化，因而判明了能够通过磁铁的摆动来调制取向性。
衍射强度的最大点(半值宽度的最小点)，对应于绝对反射率的最小点＝表面粗糙度的最小点即亮度分布的暗点，这种情况与实施例1的(111)取向膜中很难流过电流(阈值向右移动)的结果一致。
从该测量可以判明，在使用(111)取向膜的情况下，若对强度比为(Imax-Imin)/(Imax+Imin)＝39.0％以上、或半值宽度比为(Wmax-Wmin)/(Wmax+Wmin)＝8.8％以下的取向分布不进行控制，就无法得到亮度分布10％以下的均匀性。
在本实施例的情况下，作为对策使磁铁的摆动停止来进行膜的形成，得到半值宽度比为2％的取向膜，但竖条纹已不能凭视觉辨认了。
此处，说明本实施例中公开了的X射线衍射的测量方法，则(1)广角X射线衍射的测量条件在广角X射线衍射的测量中使用X射线衍射装置，对X射线源使用Cu靶，输出为50kV、250mA。分光器结晶，使用设于检测器前的石墨，只取出Cu-kα射线(波长15418)。对检测器采用了闪烁计数管。试样紧前的发散狭缝为0.5度，试样紧后的散射狭缝为0.5度，检测器紧前的受光狭缝为0.3mm。测量方式为θ-2θ扫描、2度/分的连续扫描、0.05度步距，扫描范围为2θ、取为10度～100度。
(2)衍射线(111)的摆动曲线的测量条件在摆动曲线的测量中使用了薄膜X射线衍射装置。对X射线源使用Cu靶，输出为40kV、400mA。分光器结晶，使用设置在光源正下方的多层膜镜，只取出Cu-K射线(波长15418)。对检测器采用了闪烁计数管。试样紧前的狭缝为0.2×10mm，检测器紧前的梭拉狭缝为0.4度，限制了光束尺寸10mm方向的角度发散。将检测器设置在(111)衍射线的角度(2θ)，以对试样的X射线入射角θ进行了扫描测量。测量方式为2度/分的连续扫描、0.1度步距，扫描范围为θ、取为0度～38度。
以下，根据图6～图15说明制造应用了本发明的二极管元件的显示装置的电子源的步骤。图7是接续图6的步骤图、图8是接续图7的步骤图、...图15是接续图14的步骤图，在各图中，(a)表示俯视图，(b)表示沿(a)的A-A′线的剖面图，(c)表示沿(a)的B-B′线的剖面图。
在图6中，在玻璃等的绝缘性衬底(也称背面衬底、或阴极衬底)10上形成信号电极11(以下，称下部电极11)用的金属膜。作为下部电极11的材料，使用铝(Al)或铝合金。此处，使用掺杂了2原子量％的钕(Nd)的Al-Nd合金。在该金属膜的形成中，例如采用溅射法。膜厚取为300nm。膜形成后通过光刻步骤、蚀刻步骤形成如图6所示的条带状的下部电极11。对蚀刻液，例如使用磷酸、醋酸、硝酸的混合水溶液的湿法蚀刻。
在图7中，在下部电极11的一部分上形成抗蚀剂图案，并对表面进行局部阳极氧化。接着，将在局部氧化中使用的抗蚀剂图案剥离，再次对表面进行阳极氧化，在下部电极11上形成用作电子加速层的绝缘层(隧道绝缘膜)12。在隧道绝缘膜12的周边形成场绝缘膜12A。这时，在已经生长了氧化膜的区域，不进行氧化，氧化膜仅在前一步骤中被抗蚀剂所覆盖的区域上进行生长。
图8是信号线的端子部与图7相同的说明图。在本发明中，在信号线的端子部也形成多个与像素部分同样的绝缘层12。
在图9中，作为绝缘层14，用溅射法形成氮化硅SiN(例如，Si3N4)。作为连接电极15形成100nm的铬(Cr)、作为上部电极供电线(上部电极供电布线、扫描线总线布线)16形成2μm的Al合金，在其上形成铬(Cr)作为表面保护层17。
在图10中，在用作扫描线的部分留下表面保护层17的Cr。在Cr的蚀刻中，适于使用硝酸铈铵和硝酸的混合水溶液。这时，表面保护层17的线宽，需要设计成比在下一步骤中制作的上部电极供电线16的线宽窄。其原因是，由于上部电极供电线16由2μm的Al合金构成，因此用湿法蚀刻无法避免相同程度的侧面腐蚀的发生。如没有考虑到这一点，将使表面保护层17像房檐状那样从上部电极供电线16伸出。表面保护层117的像房檐状伸出的部分，因强度不够，在制造步骤中很容易崩落或发生剥离，导致扫描线间的短路故障，并且当施加高电压时产生电场集中，因此将诱发致命的放电。
在图11中，在与下部电极正交的方向上将上部电极供电线16加工成条带状。对蚀刻液例如应用磷酸、醋酸、硝酸的混合水溶液(PAN)。
在图12中，将连接电极15加工成使其向绝缘膜14的开口部侧突出，并在相反一侧相对于上部电极供电线16后退(使其形成切槽)。为此，只需将光刻图案18在前者配置于连接电极15上、在后者配置于表面保护层17上进行湿法蚀刻即可。最好是将上述的硝酸铈铵和硝酸的混合水溶液用作蚀刻液。这时，绝缘膜下层14起着保护隧道绝缘膜12以防蚀刻液的侵蚀的蚀刻阻挡层的作用。
在图13中，为了打开电子发射部，而形成抗蚀剂图案18，通过光刻和干法蚀刻在绝缘膜14的一部分上形成开口。对蚀刻气体最好是CF4和O2的混合气。也可以对露出的隧道绝缘膜12再次进行阳极氧化，修复因蚀刻造成的加工损伤。如图14所示将抗蚀剂图案除去。
如图15所示，形成上部电极13而完成阴极衬底(电子源衬底)。在上部电极13的膜形成中使用遮光板并用阴极溅镀(溅射)法进行，以使配置在衬底周边的电布线的端子部分等不形成膜。上部电极供电线16在上述的切槽结构部分产生覆盖不良，使上部电极13自动地按每条扫描线分离。作为上部电极13的材料，使用Ir、Pt、Au的层叠膜，各层的膜厚为几nm。由此，能够避免伴随光刻、蚀刻而发生的对上部电极13或隧道绝缘膜12的污染或损伤。
根据图16和图17说明使用了MIM型阴极衬底的图像显示装置的结构例。首先，在上述的工艺中，制作在阴极衬底10上排列多个MIM型电子源的阴极衬底。为进行说明，在图16中示出(3×4)点的MIM型电子源衬底的俯视图和剖面图。实际上形成个数与显示点数对应的MIM型电子源的矩阵。
图16的(a)是俯视图，图16的(b)是图16的(a)的A-A′剖面图，图16的(c)是图16的(a)的B-B′剖面图。与上述说明中的符号相同的符号对应于功能相同的部分。
根据图17，按其制作方法说明正面衬底(也称阳极衬底)的结构。图17的(a)是俯视图，图17的(b)是图17的(a)的A-A′剖面图，图17的(c)是图17的(a)的B-B′剖面图。与上述说明中的符号相同的符号对应于功能相同的部分。阳极衬底110采用透光性的玻璃等。
首先，为提高图像显示装置的对比度而形成黑底117。黑底117的形成方法是，将PVA(聚乙烯醇)和重铬酸铵混合后的溶液涂敷在阳极衬底110上，对想要形成黑底117的部分以外的区域照射紫外线，在感光后将未感光部分除去，在其上涂敷将黑铅粉末溶解后的溶液以将PVA剥离。
然后，形成红色荧光体111。在阳极衬底110上对荧光体粒子涂敷将PVA(聚乙烯醇)和重铬酸铵混合后的水溶液后，对形成荧光体的部分照射紫外线使其感光后，用流水将未感光部分除去。按这种方式将红色荧光体111形成图案。按同样的方式，形成绿色荧光体112和蓝色荧光体113。作为荧光体，例如，对红色可采用Y2O2S:Eu(P22-R)，对绿色可采用ZnS:Cu、Al(P22-G)，对蓝色可采用ZnS:Ag(P22-B)。
接着，在用硝化纤维素等的膜形成薄膜而使表面平坦化后，在整个阳极衬底110上蒸镀膜厚75nm左右的Al作为金属敷层114。该金属敷层114起着加速电极的作用。之后，将阳极衬底110在大气中加热到400℃左右，使形成的薄膜或PVA等的有机物加热分解。这样，即可完成阳极衬底。将间隔体30设置在按这种方式制成的阳极衬底110和阴极衬底10之间，在显示区域的周围使边框玻璃116介于其间并用玻璃料胶115封接。
图18是将阴极衬底和阳极衬底粘合后的图像显示装置剖面图，图18的(a)相当于图17的A-A′剖面，图18的(b)相当于图17的B-B′剖面。将间隔体30的高度设定为使粘合后的阳极衬底110和阴极衬底10之间的距离为1～3mm左右。间隔体30，例如将板状的玻璃或陶瓷配置在上部电极供电线16之上。在这种情况下，将间隔体配置在显示衬底侧的黑底117之下，因此间隔体30不妨碍发光。此处，为进行说明，将所有的间隔体30按发出R(红)、G(绿)、B(蓝)色光的每个点设置、即设置在上部电极供电线16之上，但实际上在机械强度容许的范围内可以减少间隔体30的个数(密度)，例如每隔几cm设置即可。
另外，此处虽未说明，但即使在使用支柱状的间隔体、栅格状的间隔体的情况下也可以用同样的方法组装显示板。已封接的显示板，排气到10-7乇左右的真空后密封。密封后，将内置的吸气剂激活，使由衬底和边框构成的容器内保持高真空。例如，在以Ba为主成分的吸气剂材料的情况下，能够通过高频感应加热等形成吸气剂膜。另外，也可以使用以Zr为主成分的非蒸发型吸气剂。这样，即可完成使用MIM型电子源的显示板。由于阴极衬底110和阳极衬底10之间的距离为1～3mm左右，可以使施加于金属敷层114的加速电压为1～10KV的高电压。由此，能够对荧光体使用阴极射线管(CRT)用的荧光体。
图19是概略地说明本发明的图像显示装置的总体结构例的展开立体图。在构成阴极衬底的背面板PNL1上，在该阴极衬底10的内表面，具有上部电极13、多条信号线11(下部电极11)、以及电子源ELS，该上部电极13由多条扫描线构成，该多条扫描线在一个方向上延伸、并沿着与上述一个方向正交的另一个方向并列设置，对上述另一个方向依次施加扫描信号；该多条信号线11，在另一个方向上延伸，与由扫描线构成的上部电极13交叉那样地沿着上述一个方向并列设置；该电子源ELS，设置在上部电极13和下部电极11的各交叉部附近。在阴极衬底10上形成下部电极11，在其上隔着层间绝缘层地形成上部电极13。
另外，在构成阳极衬底的正面板PNL2上，在该衬底110的内表面，形成着相互间由黑底43分隔的3色(红(R)、绿(G)、蓝(B))的3个副像素41、阳极43。在该结构例中，在阴极衬底10的由扫描线构成的上部电极13上，沿着该上部电极13设置间隔体30并隔着未图示的边框玻璃以预定的间隔将两个面板粘合，然后进行真空密封。间隔体30在图中只示出一个，但通常是在构成一条扫描线的上部电极13上分为多个、且每隔几条上部电极13就进行设置。
权利要求
1.一种二极管元件，是将在平坦的衬底上形成的下部电极、绝缘层及上部电极按此顺序重叠而构成的金属-绝缘层-金属型的二极管元件，所述二极管元件的特征在于上述绝缘层，由通过阳极氧化处理在上述下部电极的表面上形成的非晶质的氧化膜构成，上述下部电极，由铝或铝合金的单层膜、或在最表层具有这些单层膜的任一者的层叠膜构成，而且，在上述阳极氧化处理的步骤中，上述铝或铝合金膜为非晶质体。
2.一种二极管元件，是将在平坦的衬底上形成的下部电极、绝缘层及上部电极按此顺序重叠而构成的金属-绝缘层-金属型的二极管元件，所述二极管元件的特征在于上述绝缘层，由通过阳极氧化处理在上述下部电极的表面上形成的非晶质的氧化膜构成，上述下部电极，由铝或铝合金的单层膜或在最表层具有这些单层膜的任一者的层叠膜构成，而且，在上述阳极氧化处理的步骤中，是来自上述铝或铝合金膜的广角X射线衍射中的(220)衍射线的峰值强度和(111)衍射线的峰值强度之比即(220)强度/(111)强度在0.2～0.6范围内的低取向的铝或铝合金膜的结晶体。
3.一种二极管元件，是将在平坦的衬底上形成的下部电极、绝缘层及上部电极按此顺序重叠而构成的金属-绝缘层-金属型的二极管元件，所述二极管元件的特征在于上述绝缘层，由通过阳极氧化处理在上述下部电极的表面上形成的非晶质的氧化膜构成，上述下部电极，由铝或铝合金的单层膜或在最表层具有这些单层膜的任一者的层叠膜构成，而且，在实用时，上述铝或铝合金膜，是上述衬底内的优先取向结晶面的X射线衍射摇摆曲线的半值宽度分布在10％以下的结晶体。
4.根据权利要求3所述的二极管元件，其特征在于上述二极管元件，构成冷阴极型电子源，该冷阴极型电子源通过相对于上述二级管元件的上述下部电极对上述上部电极施加正偏压、来将热电子注入上述绝缘膜，使该注入后的热电子的一部分从上述上部电极向真空发射，上述上部电极，与关于该电极中的电子散射的平均自由程相比，具有相等或其以下的膜厚，而且，该上部电极的表面功函数小于该电极中的热电子的最高能量。
5.根据权利要求4所述的二极管元件，其特征在于上述上部电极，是按铱、铂、金的顺序重叠的层叠膜。
6.一种显示装置，包括在内表面具有按矩阵配置的多个电子源的平坦的第1衬底，和具有与上述各电子源对应地配置的多个荧光体的平坦的第2衬底，所述显示装置的特征在于上述电子源，由将在上述第1衬底上形成的下部电极、绝缘层及上部电极按该顺序重叠而构成的金属-绝缘层-金属型的二极管元件构成，上述绝缘层，由通过阳极氧化处理在上述下部电极的表面上形成的非晶质的氧化膜构成，上述下部电极，由铝或铝合金的单层膜或在最表层具有这些单层膜的任一者的层叠膜构成，而且，在上述阳极氧化处理的步骤中，上述铝或铝合金膜至少在显示区域内是非晶质体。
7.一种显示装置，包括在内表面具有按矩阵配置的多个电子源的平坦的第1衬底，和具有与上述各电子源对应地配置的多个荧光体的平坦的第2衬底，所述显示装置的特征在于上述电子源，由将在上述第1衬底上形成的下部电极、绝缘层及上部电极按此顺序重叠而构成的金属-绝缘层-金属型的二极管元件构成，上述绝缘层，由通过阳极氧化处理在上述下部电极的表面上形成的非晶质的氧化膜构成，上述下部电极，由铝或铝合金的单层膜或在最表层具有这些单层膜的任一者的层叠膜构成，而且，在上述阳极氧化处理的步骤中，是来自上述铝或铝合金膜的广角X射线衍射中的(220)衍射线的峰值强度和(111)衍射线的峰值强度之比即(220)强度/(111)强度至少在显示区域内处于0.2～0.6范围内的低取向的铝或铝合金膜的结晶体。
8.一种显示装置，包括在内表面具有按矩阵配置的多个电子源的平坦的第1衬底，和具有与上述各电子源对应地配置的多个荧光体的平坦的第2衬底，所述显示装置的特征在于上述电子源，由将在上述第1衬底上形成的下部电极、绝缘层及上部电极按此顺序重叠而构成的金属-绝缘层-金属型的二极管元件构成，上述绝缘层，由通过阳极氧化处理在上述下部电极的表面上形成的非晶质的氧化膜构成，上述下部电极，由铝或铝合金的单层膜或在最表层具有这些单层膜的任一者的层叠膜构成，而且，在实用时，上述铝或铝合金膜，是至少在显示区域内的优先取向结晶面的X射线衍射摇摆曲线的半值宽度分布在10％以下的结晶体。
9.根据权利要求8所述的二极管元件，其特征在于上述二极管元件，构成冷阴极型电子源，该冷阴极型电子源通过相对于上述二极管元件的上述下部电极对上述上部电极施加正偏压，来将热电子注入上述绝缘膜，使该注入后的热电子的一部分从上述上部电极向真空发射，上述上部电极，与关于该电极中的电子散射的平均自由程相比，具有相等或其以下的膜厚，而且，该上部电极的表面功函数小于该电极中的热电子的最高能量。
10.根据权利要求9所述的二极管元件，其特征在于上述上部电极，是按铱、铂、金的顺序重叠的层叠膜。
全文摘要
本发明提供一种能够抑制通过阳极氧化形成适合于薄膜电子源的MIM型二极管元件的电子加速层时的膜形成不均匀所引起的面内或邻接像素间的电子发射量的分布不均、并能够减小应用于显示装置时的面内亮度差的二极管元件。构成MIM型二极管元件的绝缘层(12)，是通过阳极氧化在上述下部电极(11)的表面形成的非晶质的氧化膜，由铝或铝合金的单层膜或在最表层具有这些单层膜的任一者的层叠膜形成下部电极(11)，使经过阳极氧化处理的铝或铝合金的单层膜为非晶质体。
文档编号H01J31/12GK101017752SQ20071000199
公开日2007年8月15日 申请日期2007年1月16日 优先权日2006年2月8日
发明者佐川雅一, 平野辰己, 新谷英之, 奥谷谦 申请人:株式会社日立显示器