[发明专利]图像显示装置

说明书

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 Display：FED)。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。

[专利文献1]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。