CN1637998A - 电子发射元件、电子源、图象形成装置和信息显示再现装置的制造方法 - Google Patents

电子发射元件、电子源、图象形成装置和信息显示再现装置的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1637998A
CN1637998A CNA2004100978862A CN200410097886A CN1637998A CN 1637998 A CN1637998 A CN 1637998A CN A2004100978862 A CNA2004100978862 A CN A2004100978862A CN 200410097886 A CN200410097886 A CN 200410097886A CN 1637998 A CN1637998 A CN 1637998A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
electron
carbon
manufacturing
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2004100978862A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100459014C (zh
Inventor
岛津晃
竹上毅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Publication of CN1637998A publication Critical patent/CN1637998A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100459014C publication Critical patent/CN100459014C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
    • H01J9/025—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02—Main electrodes
    • H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • H01J1/304—Field-emissive cathodes
    • H01J1/3048—Distributed particle emitters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
    • H01J2201/30—Cold cathodes
    • H01J2201/304—Field emission cathodes
    • H01J2201/30446—Field emission cathodes characterised by the emitter material
    • H01J2201/30453—Carbon types
    • H01J2201/30469—Carbon nanotubes (CNTs)
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49128—Assembling formed circuit to base
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49147—Assembling terminal to base
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49155—Manufacturing circuit on or in base
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49155—Manufacturing circuit on or in base
    • Y10T29/49156—Manufacturing circuit on or in base with selective destruction of conductive paths
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49169—Assembling electrical component directly to terminal or elongated conductor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)

Abstract

一种使用碳纤维作为电子部件的电子发射元件的制造方法，包括：准备具有多个含碳的纤维4的第一电极3、第二电极2之后，在第一电极3和第二电极之间施加电压，使第一电极3的电位比第二电极2还高，除去把第一电极3和第二电极短路的碳纤维4’。通过除去造成阴极和控制电极短路的碳纤维，能够提供具有均匀的电子发射特性的电子发射元件。

Description

电子发射元件、电子源、图象形成装置 和信息显示再现装置的制造方法
技术领域
本发明涉及电子发射元件的制造方法、使用该电子发射元件的电子源的制造方法、使用该电子源的图象形成装置的制造方法。此外，本发明涉及能显示、再现电视广播、文字广播、卫星广播、有线电视广播等各种信号的平面电视等信息显示再现装置的制造方法。
背景技术
近年，象特开2002-150929号公报(对应的美国专利申请公开第2002031972号说明书)、特开2001-180920号公报(对应的美国专利申请公开第2001006869号说明书)、美国专利第6423583号说明书描述的那样)，正在研究使用碳纳米管等含碳的纤维(碳纤维)的电子装置。
在使用排列了多个场致发射型(FE型)电子发射元件的电子源的平板型图象显示装置(平板显示器)中，要求更高清晰的析像度。在高清晰化中，与一个荧光体(子象素)对应的一个电子发射元件中允许的尺寸缩小。
而把碳纤维作为电子发射材料使用的场致发射型电子发射元件通常包含安放碳纤维的阴极、与该阴极隔开间隔配置的控制电极(用于从碳纤维引出电子的电极或负责调制或停止从碳纤维发射的电子电极)作为构成要件。须指出的是，有时也使用用于汇聚发射的电子束(射束整形)的电极。
作为对阴极配置碳纤维的方法，包含：用印刷等方法把混合碳纳米管等碳纤维的膏涂敷在阴极上，通过将其加热，除去膏中的溶剂的方法；在阴极上配置催化剂后，在含碳纤维的原料的气体中加热阴极，使碳纤维CVD生长在阴极上的方法。
不管使用哪一种方法，都难以均匀地控制配置在阴极上的各碳纤维的长度和形状。当然，在所述使用膏的方法中，作为混合在膏中的碳纤维，如果预先只使用形状的均匀性高的碳纤维，就能减小所述形状的差，但是本质上不会变为0，此外成本上升。此外，在所述CVD法中，通过适当控制碳纤维的生长条件，能减小形状的差，但是本质上不会变为0，此外成本也上升。
如上所述，在各阴极上配置多个碳纤维的场致发射型电子发射元件中，本质上难以消除各碳纤维的形状差。为了满足上述的高清晰化的要求，一个电子发射元件中允许的面积愈来愈小。因此，有碳纤维把阴极、接近该阴极配置的控制电极(用于从碳纤维引出电子的电极或负责调制或停止从碳纤维发射的电子的电极)之间短路的情况。
具有这样的由碳纤维引起的短路位置的电子发射元件中，泄漏电流集中流向该碳纤维，电子发射显著减少，并且只在阴极和控制电极之间外加低电压，就产生电流，所以耗电增大，结果作为电子发射元件，无法取得满意的性能。
发明内容
本发明是为了解决上面所述的课题而提出的，其目的在于：提供一种使用碳纤维的场致发射型电子发射元件的制造方法，在这种电子发射元件中，碳纤维不会把配置了多个碳纤维的阴极和接近该阴极配置的控制电极之间短路。结果，提供了电子发射特性优异的电子发射元件、电子源的制造方法，进而提供了能容易制作具有稳定均匀的显示特性的图象形成装置的电子发射元件、电子源和图象形成装置的制造方法。
本发明的第一的方面是电子发射元件的制造方法，其特征在于包括：准备具有多个含碳的纤维的第一电极和与该第一电极隔开间隔配置的第二电极的第一步骤；和通过使电流流过所述多个含碳的纤维中把所述第一电极和第二电极短路的纤维，除去把所述电极间短路的该纤维的第二步骤。
在本发明的第一方面的电子发射元件的制造方法中，优选包含以下的构成。
所述第二步骤包含在所述第一电极和第二电极间施加电压的步骤。
在所述第一电极和第二电极间施加电压的步骤是在所述第一电极上外加比所述第二电极的电位还高的电位的步骤。
在包含与所述含碳的纤维反应的气体的气氛中进行所述第二步骤。
与所述含碳的纤维反应的气体包含O2、H2O、CO中的至少一种。
本发明的第二方面是一种电子发射元件的制造方法，该电子发射元件在第一电极上具有多个含碳的纤维，通过在与所述第一电极相对配置的第二电极上外加比所述第一电极上外加的电位还高的电位，使电子发射，其特征在于：
准备具有多个含碳的纤维的第一电极、与该第一电极隔开间隔配置的第二电极的第一步骤；和在所述第一电极上外加比所述第二电极的电位还高的电位的第二步骤。
在本发明的第二方面的电子发射元件的制造方法中，希望包含以下的构成。
在包含与所述含碳的纤维反应的气体的气氛中进行所述第二步骤。
与所述含碳的纤维反应的气体包含O2、H2O、CO中的至少一种。
本发明的第三方面是一种电子源的制造方法，该电子源包含多个电子发射元件，该电子发射元件具有连接在第一电极上的多个含碳的纤维、第二电极，其特征在于：
准备多个分别包含具有多个含碳的纤维的第一电极、第二电极的部件的第一步骤；检查所述多个部件中所述第一电极和所述第二电极通过所述含碳的纤维短路的部件的存在的第二步骤；对于所述多个部件中的所述第一电极和所述第二电极通过所述含碳的纤维短路的部件，进行处理除去把所述第一电极和所述第二电极短路的含碳的纤维的第三步骤。
在本发明的电子源的制造方法中，希望包含以下的构成。
所述第三步骤包含在所述第一电极和第二电极间施加电压的步骤。
所述第一电极和第二电极之间施加电压的步骤在所述第一电极上外加比所述第二电极的电位还高的电位。
所述第三步骤在包含与所述含碳的纤维反应的气体的气氛中进行。
与所述含碳的纤维反应的气体包含O2、H2O、CO中的至少一种。
本发明的第四方面是一种图象显示装置的制造方法，该图象显示装置具有电子源、通过从该电子源发射的电子的撞击而发光的发光体，其特征在于：所述电子源由所述本发明的第三方面的制造方法制造。
本发明的第五方面是一种图象显示装置的制造方法，该图象显示装置具有包含多个电子发射元件的电子源、通过从该电子源发射的电子的撞击而发光的发光体，其特征在于：所述电子发射元件由所述本发明第一方面或第二方面的制造方法制造。
此外，本发明的第六方面是一种信息显示再现装置，该信息显示再现装置至少具有输出接收到的广播信号中包含的图象信息、文字信息和声音信息中的至少一种的接收器和连接在该接收器上的图象显示装置，其特征在于：所述图象显示装置由所述本发明第四或第五方面的制造方法制造。
本发明具有除去把电极间短路的碳纤维的步骤，所以能提供防止该短路引起的泄漏电流、改善电子发射特性的电子发射元件。此外，根据本发明，能提供稳定良好的电子发射特性的电子发射元件，能进一步抑制驱动时的无用的电力消耗。
根据本发明，对于具有多个电子发射元件的电子源以及图象显示装置，也能改善各电子发射元件的电子发射特性。因此，能提供良好表现图象的明暗、没有缺损象素、具有稳定、均匀的显示特性，并抑制驱动时的无用的耗电的图象显示装置和电视等信息显示再现装置。
附图说明
下面简要说明附图。
图1A、1B、1C、1D是表示本发明的电子发射元件的制造方法一例的图。
图2A和2B是表示本发明的除去短路的碳纤维的步骤中使用的装置结构的图。
图3A和3B是表示本发明的卧式电子发射元件的结构的图。
图4是表示本发明的卧式电子发射元件的驱动时的情况的图。
图5是表示本发明的电子发射元件的电子发射特性的图。
图6是表示本发明的电子源的结构例子的图。
图7是表示本发明的图象形成装置的结构例子的图。
图8A、8B和8C是表示碳纳米管的构造的概要图。
图9A、9B、9C、9D是表示石墨纳米纤维的构造的概要图。
图10是表示本发明进行除去短路的碳纤维的处理前后的电子发射特性的图。
图11是表示本发明的立式电子发射元件结构例子的示意图。
图12是表示本发明的电视装置的框图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。可是，只要没有特别的说明，实施方式中所记载的构成部件的尺寸、材料、形状、相对配置等并不把本发明的范围限定于此。
在基于本发明的制造方法的电子发射元件中，作为电子发射材料，使用“含碳的纤维”即“碳纤维”。此外，也能改称为“以碳为主要成分的纤维”、“以碳为主要成分的柱状物质”、或“以碳为主要成分的线状物质”。因此，含碳的纤维典型的是指碳的比例大于等于50atm％的纤维，此外，希望碳的比例大于等于70atm％，更希望碳的比例大于等于90atm％。须指出的是，当含碳的纤维是使用后面描述的催化剂(典型的为金属)而生长的纤维时，纤维常常包裹着催化剂材料，或包含有催化剂材料。因此，本发明的含碳的纤维也包括在内部含有催化剂材料的纤维或包含催化剂材料的纤维。而且，对于这样的包裹着金属的含碳纤维的情况，本发明的含碳的纤维是指碳比例大于等于50atm％，此外，优选碳的比例大于等于70atm％，最好碳的比例大于等于90atm％。对于包裹着或包含有催化剂材料等与碳不同的材料的情况，包裹着或包含的材料与含碳的纤维中包含的碳相比，优选小于等于20质量％。此外，作为本发明的“碳纤维”，更具体而言，包含碳纳米管、石墨纳米纤维或无定形碳纤维。而且，其中，从电子发射特性的观点出发，最好是石墨纳米纤维。
图8A～8C、图9A～9D表示出所述碳纤维的形态的例子。在各图中，图8A和9A是在光学显微镜水平(～1000倍)能观察到的形态，图8B和9B是图8A和9A的81或91的局部放大图，示意地表示以扫描电子显微镜(SEM)的水平(～3万倍)能观察到的形态，图8C和9C是图8B以及9B的局部放大图(图8C是图8B的82的局部放大图，图9C、9D分别是图9B的92、93的局部放大图)，示意地表示在透射电子显微镜(TEM)的水平(～100万倍)能观察到的形态。图中，83、94是石墨片(graphen)。
如图8C所示，石墨片83中，取圆筒形状的形态被称作“碳纳米管”。由成为多重构造的多个圆筒构成的称作“多层壁纳米管”，由一个圆筒构成的称作“单层壁纳米管”。特别是使用管的顶端开放的构造时，电子发射所需要的阈值电场下降得最多。图8C所示的例子是多层纳米管。
而如图9C和图9D所示，由在与垂直于纤维的轴向不同的方向上层叠的石墨片94构成的纤维(配置为c轴与纤维的轴向不垂直的纤维)称作“石墨纳米纤维”。更具体而言，石墨纳米纤维指石墨片层叠在其长度方向(纤维的轴向)的碳纤维。换言之，如图9A～9D所示，是把相对于纤维的轴向不平行地配置的多个石墨片层叠而成的碳纤维。而碳纳米管是把石墨片包围着其长度方向(纤维的轴向)(圆筒形状)配置的碳纤维。换言之，是石墨片(多个石墨片)相对于碳纤维的轴实质上平行配置的碳纤维。即，在所述碳纳米管中，c轴(多个石墨片层叠的方向、或垂直于石墨片的面的方向)实质上垂直于纤维的轴向，而石墨纳米纤维中，c轴(石墨片的重叠的方向，或垂直于石墨片的面的方向)与纤维的轴向(纤维的长度方向)是不垂直的(典型的是平行的)。
纤维的轴和石墨片的面形成的角度几乎为90°时(纤维的轴与c轴平行或几乎平行时)，称作“薄层”型的石墨纳米纤维。换言之，石墨片象纸牌那样采用层叠多张的构造。而如图9C、图9D所示，石墨片64的面与纤维的轴向的角度小于90°大于0°的形态称作“人字形”的石墨纳米纤维。在“人字形”的形态中也有层叠开孔的杯状石墨片的形态。此外，“人字形”的形态中也包括如图9D所示的打开的书层叠的形态(层叠V字状的石墨片的形态)。
人字形纤维轴的中心附近有时中空，有时塞着无定形碳(在TEM水平的电子射线衍射像中，无法观察到伴随着明确的晶格的点或晶格的明暗像，只能观察到宽的环状图案)。
图9B表示在碳纤维的直线性差的状态下生长时的概略图。由本发明的制造方法形成的纤维没理由全都直线性差，并不排除如图8B所示那样直线性高的碳纤维。
须指出的是，把石墨的一个面称作“石墨片”或“石墨薄片”。更具体而言，石墨是层叠把碳原子铺满通过sp2混合，用共价键形成的正六边形而配置的碳平面(理想上埃之间的距离层叠的碳层为3.354)。把这一个一个碳平面称作“石墨片”或“石墨薄片”。
希望作为本发明的电子发射材料使用的碳纳米管、石墨纳米纤维的电子发射阈值都为1V～10V/μm左右。优选使用石墨纳米纤维，因为它的发射电流比碳纳米管大。碳纳米管和石墨纳米纤维根据催化剂的种类、碳纤维的原料气体的热分解温度能分开制作。也能用同一催化剂，根据温度有选择地控制具有双方的构造的物质。此外，也能形成只有任意一方构造的碳纤维。
当使用碳纤维形成电子发射元件时，一个电子发射元件包含多个碳纤维。而且，作为电子发射材料的碳纤维，更优选使用石墨纳米纤维。这是因为在把多个石墨纳米纤维作为电子发射材料使用的电子发射元件中，与使用碳纳米管时相比，更能确保大的电子发射电流密度。
石墨纳米纤维与碳纳米管不同，如图9C等所示，在表面(纤维的侧面)具有微细的凹凸形状，所以认为容易发生电场集中，从纤维的侧面也容易发射电子。而且，是石墨片从纤维的中心轴向纤维的外周延伸的形态，所以认为从纤维的侧面更容易发射电子。
在碳纳米管中，纤维的侧面基本上相当于c面，所以在化学上是惰性的，也没有石墨纳米纤维的侧面那样的凹凸，所以认为不会从纤维的侧面发射电子。因此，作为电子发射元件，优选使用石墨纳米纤维作为碳纤维。
本发明的电子发射元件的第一种制造方法的特征在于：包括：准备具有多个碳纤维的第一电极、与该第一电极隔开间隔配置的第二电极的第一步骤；通过使电流流向所述多个含碳的纤维中把所述第一电极和第二电极短路的纤维，除去该造成所述电极间短路的纤维的第二步骤。
此外，本发明的电子发射元件的第二种制造方法的特征在于：准备具有多个碳纤维的第一电极、与该第一电极隔开间隔配置的第二电极的第一步骤；在所述第一电极上外加比所述第二电极的电位还高的电位的第二步骤。
即，本发明的电子发射元件的制造方法的最大的特征在于具有：“除去”短路的纤维的步骤。即，在准备具有多个碳纤维的第一电极、与该第一电极接近配置的第二电极后，如果多个碳纤维中有把第一电极和第二电极短路的碳纤维，就将其“除去”。
须指出的是，本发明的“除去”当然也包含完全消除引起短路的纤维，但是即使残留了一部分短路的纤维，如果能使造成第一电极和第二电极间短路的纤维引起的泄漏电流实质上变为不成问题的程度，也可以。
因此，只除去把引起第一电极和第二电极短路的纤维的与第二电极接触的部分，在第一电极上残留一部分引起短路的纤维的除去方法也包含在本发明的“除去”中。或者除去引起短路的纤维在第二电极和第一电极之间的部分，在第二电极和第一电极上分别残留一部分，这样的除去方法也包含在“除去”中。此外，把连接第二电极和第一电极之间的一部分或全部变为绝缘体的处理也包含在本发明的“除去”中。
在本发明中，作为除去方法的具体例，可以从外部对引起短路的碳纤维提供能量(激光等)，通过该能量进行除去，也可以使STM等的探针接触短路的碳纤维，在力学上破坏，或使其移动。此外，作为其他具体例，能采用在第一电极和第二电极之间施加电压的方法。根据在第一电极和第二电极之间施加电压的方法，有选择地使电流在引起短路的纤维中流过，通过该电流的焦耳热，能够除去短路的纤维。基于焦耳热的除去典型地伴随着引起短路的碳纤维的升华所进行的除去，但是当然并不局限于升华。此外，也能组合所述多个手法，除去短路的碳纤维。
还有，为了辅助所述除去方法，也能在包含与碳纤维反应的物质的气氛中进行所述方法。例如在所述施加电压的方法中，如果在包含与碳纤维反应的物质的气氛中进行，就能更容易除去短路的纤维。它是通过热有选择地使气氛中包含的反应性物质和碳纤维的短路位置反应，除去短路位置的碳纤维。此外，通过在包含反应性物质的气氛中进行修复处理，能进一步减少除去短路位置所需的能量。即能减少除去时对其他良好的碳纤维(未短路的纤维)的损伤。
碳纤维以碳为主成分，所以考虑到进行以下的(1)～(5)的顺序的反应。
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
能在除去短路的纤维时使用以上的(1)～(5)的反应。因此，H2O、CO、O2等作为与碳纤维反应的物质是有效的，但是与碳纤维反应的物质并不仅局限于此。
在所述施加电压的方法中，外加的电压的极性是与电子发射元件的驱动时相同的极性(即在第二电极上外加比配置着碳纤维的第一电极的电位还高的电位的状态)时，虽然也根据电压值，但是在不短路的碳纤维中也产生电子发射，结果，有时对未短路的碳纤维也产生以基于电子发射电流的热为起因的除去。
因此，在通过施加电压除去短路的纤维时，在使用与驱动时相同极性的电压时，优选用低于驱动时所用的电压进行所述除去。此外，优选使用外加在第一电极和第二电极上的电压的极性与驱动时相反极性的电压。本发明的第2制造方法中的第3步骤就是这样的。通过这样外加与驱动时相反极性的电压，电流只流过短路的纤维，而不流过不短路的碳纤维，所以实质上能消除对不短路的纤维的损害。因此，当外加与驱动时相反极性的电压时，如果在不产生第一电极和第二电极间的放电引起的破坏现象的范围内，则实质上没有外加的电压的限制。
在通过施加电压除去短路的纤维时，电压的外加可以是外加多个脉冲电压，也可以是DC那样的在时间上连续的电压。此外，为了减少对具有良好的电子发射特性的碳纤维的损害，希望从小的值开始使外加的电压阶梯状地上升。因此，希望反复外加脉冲电压，使得峰值(电压值)与时间一起升高。此外，外加的电压取决于包围的气氛、第一电极和第二电极的间隔，但是典型的范围为数V～数十V。
特别在形成排列多个电子发射元件的电子源、或把荧光体等发光体作为图象显示构件与排列多个电子发射元件的电子源相对配置的图象显示装置时，基于施加电压的除去方法是简便、非常有效的方法。
例如，通过对多个电子发射元件全体施加电压，能对短路的电子发射元件进行该短路的碳纤维的除去。当然，也能通过监视各电子发射元件的电流-电压特性，确定认为短路的电子发射元件，只对该确定的电子发射元件施加电压而进行。此外，在确定短路的电子发射元件时，为了抑制对良好的碳纤维的损害，优选通过对各电子发射元件外加与驱动时相反极性的电压，监视各电子发射元件的电流-电压特性。这样，在本发明中，也包括检查各电子发射元件的电流-电压特性，根据该检查结果，只对特定的电子发射元件施加电压，除去引起短路的纤维的方法。
可是，当象显示器那样使用非常多的电子发射元件时，监视一个一个元件的特性要花费成本。因此，如上所述，通过采用对全部电子发射元件施加电压的方法，能谋求低成本化。此外，如上所述，这时优选外加与驱动时相反极性的电压。如果外加与驱动时相反极性的电压，就能极力抑制对良好的电子发射元件的特性的影响，此外也没必要考虑后面描述的公共连接多个电子发射元件的布线电阻引起的电压下降，来详细地抑制外加在各个元件上的电压。
根据本发明，在具有淀积有碳纤维的第一电极和与该第一电极接近配置的第二电极的电子发射元件、使用该电子发射元件的电子源以及图象显示装置中，在第一电极上配置碳纤维后，通过在第一电极和第二电极之间施加电压(优选外加与驱动时相反极性的电压)，能用简易的方法保证没有碳纤维引起的第一电极和第二电极间的短路，并且实现电子发射效率高的电子发射元件。该手法不管全部电子发射元件是否有短路(有无碳纤维引起的第一电极和第二电极间的短路)，通过施加电压，能简单、且可靠地实现没有碳纤维引起的第一电极和第二电极间的短路，并且实现电子发射效率高的电子发射元件、使用该电子发射元件的电子源以及图象显示装置。
此外，在形成平板型的图象显示装置时，也可以在把形成了分别具有碳纤维的多个电子发射元件和用于驱动该电子发射元件的布线的电子源衬底、具有由荧光体构成的图象显示构件的荧光屏贴在一起，形成内部保持真空的外壳的步骤(称作密封步骤)之后，进行所述除去步骤。可是，优选在上述密封步骤前，对所述电子源衬底进行上述的除去步骤。如果这样，就能减少反应气体或蒸发的碳污染图象显示装置内部，所以是优选的。而且，由于在进行各电子发射元件的特性检查之后进行密封，所以成为不良品的面板减少，面板的成品率提高。
下面，参照图1A～1D、2A～2B、图3A～3B，以卧式的电子发射元件为例，具体说明本发明的电子发射元件的制造方法。
须指出的是，这里，表示出的是卧式的电子发射元件，但是本发明的制造方法对于图11所示的立式的电子发射元件也适用。而且，与立式的电子发射元件相比，卧式的电子发射元件的制造简单，并且驱动时的电容成分少，所以能高速驱动，是优选的形态。还有，“卧式的电子发射元件”是指在平行于衬底表面的方向形成电场、通过该电场从碳纤维引出电子的形式的电子发射元件。而“立式的电子发射元件”是指在垂直于衬底表面的方向形成电场、通过该电场从碳纤维引出电子的形式的电子发射元件。所谓的旋转型的电子发射元件包含在立式的电子发射元件中。
此外，在图11所示的立式的电子发射元件中包括了阴极113和控制电极112(包括阳极116，称作三极管(3端子)构造)，但是由于碳纤维115能以低电场强度发射电子，所以本发明也能应用于省略图11的控制电极112、绝缘层114的结构的立式的电子发射元件。即由配置在衬底111上的阴极113和配置在其上的碳纤维115构成电子发射元件(如果包含阳极116，就称作二极管(2端子)构造)时，也能应用本发明。
此外，在所述三极管构造中，如图11所示，有时控制电极112也作为所谓的栅极(用于从碳纤维引出电子的电极)起作用，但是如上所述，由于碳纤维115能以低电场强度发射电子，所以有时阳极116也能用于从碳纤维引出电子，控制电极用于进行来自碳纤维的电子发射量的调制或电子发射或发射的电子束的汇聚等整形。
图3A是卧式的电子发射元件的平面图，图3B是图3A的3B-3B剖视图。在图3A～3B中，1是衬底(基体)，2是控制电极(第二电极)，3是阴极电极(第一电极)，4是电子发射材料的多个碳纤维。须指出的是，有时控制电极2也能作为所谓的栅极(用于从碳纤维4引出电子的电极)起作用，但是象已经在立式的电子发射元件的说明中描述的那样，有时阳极(未图示)也能用于从碳纤维引出电子，控制电极2用于进行来自碳纤维的电子发射量的调制或电子发射或发射的电子束的汇聚等整形。
此外，图1A～1D示意地表示本实施方式的电子发射元件的一例。以下，按照图1A～1D的顺序说明本发明的电子发射元件的制造方法的一例。
(第一步骤)
预先准备充分洗净其表面的衬底1。衬底1能使用，例如石英玻璃、减少了衬底中包含的Na等杂质含量的衬底、把衬底中包含的Na部分置换为K的玻璃、钠钙玻璃、在硅等的衬底上层叠SiO2层的衬底、氧化铝等陶瓷衬底。然后，在所述衬底1上层叠成为控制电极的第二电极2和成为应急的第一电极3。
电极2和电极3的材料可以是导电性材料，例如可以从碳、金属、金属的氮化物、金属的碳化物、金属的硼化物、半导体、半导体的金属化合物中适当选择。优选碳、金属、金属的氮化物或金属的碳化物等耐热性材料。电极2、3的厚度设定在数十nm到数μm的范围内。此外，电极2和电极3的间隔适当设定在数μm～数百μm的范围内，优选1μm～100μm的范围。
(第二步骤)
接着，在阴极3上配置多个碳纤维4。
以下说明使用CVD法时的例子。不过，在本发明中，除了CVD法，也能通过使用在电极3上配置预先准备的多个碳纤维的现有的公知手法进行。
作为现有的公知手法，把预先准备的多个碳纤维混合到印刷膏中，把该膏涂敷到电极3上，通过烧结除去膏中的粘合剂等有机材料，能在电极3上配置碳纤维4。须指出的是，通过在粘合剂中混合金属粒子，能提高烧结后的碳纤维和电极3的电接触。
此外，在本发明中，作为如上所述使用的碳纤维4，优选使用石墨纳米纤维。特别是在使用石墨纳米纤维的电子发射元件中，能获得以低电场取得大的发射电流、制造简单、具有稳定的电子发射特性的电子发射元件。
优选在第一电极3上配置粒子状的催化剂6(图1B)。作为催化剂粒子6的配置方法，准备预先在分散剂(溶剂)中分散有催化剂粒子的分散液，把它涂敷到第一电极3上，通过热分解除去溶剂，能在第一电极3上配置多个催化剂粒子6。或者，通过溅射法等，在第一电极3上形成数埃～数百埃的催化剂层薄膜，对它加热，使其凝固，能在第一电极3上配置多个催化剂粒子6。
作为构成所述催化剂粒子的材料，能使用Fe、Co、Pd、Ni、或从它们中选择出的材料的合金。特别是在Pd、Ni中，能以低温(大于等于400℃的温度)生成石墨纳米纤维。使用Fe、Co的石墨纳米纤维的生成温度要在800℃或以上，由于使用Pd、Ni的石墨纳米纤维材料的生成能在低温进行，从对其他构件的影响、制造成本的观点出发是优选的。此外，如果使用Pd和Co的合金，就能形成电子发射特性优异的碳纤维。
通过在包含碳纤维的原料的气体中加热配置了催化剂粒子6的第一电极3，在第一电极3上使多个碳纤维4生长(图1C)。能够简易地把各衬底1在含碳纤维的原料的气体中加热进行碳纤维的生长。通过该步骤，在生长的多个碳纤维4中，有时形成图1C的符号4’所示的把第一电极3和第二电极2短路的碳纤维。
作为碳纤维的原料气体，使用含碳的气体，更适合使用碳化氢气体。作为含碳的气体，能使用例如乙烯、甲烷、丙烷、丙烯等碳化氢气体、CO、CO2气体，或乙醇、丙酮等有机溶剂的蒸汽。
(第三步骤)
以下进行作为本发明的特征的除去引起短路的碳纤维4’的步骤。作为除去短路的碳纤维4’的除去方法，如上所述，可以从外部对短路的碳纤维4’提供能量，通过该能量进行，也可以使STM等的探针接触短路的碳纤维4’，在力学上破坏，或使短路的碳纤维4’移动。此外，能采用在第一电极3和第二电极2间施加电压的方法。
以下，把通过在第一电极3和第二电极2之间外加与驱动时外加的电压极性相反的电压，进行短路的碳纤维4’的除去步骤的情形作为一例加以说明。此外，在以下说明的例子中，作为更希望的例子，表示了在包含与碳纤维进行化学反应的气体的气氛中在第一电极3和第二电极2间施加电压的情形，但是没必要一定在气氛中导入与碳纤维进行化学反应的气体。
首先，把结束第二步骤的衬底配置到图2A～2B所示的真空装置20内，通过排气装置23充分排气。在图2A～2B中，20是真空装置，21是衬底支架，22是气体导入阀门，23是排气装置，24是阳极(也称为“正极”或“第三电极”)，对于与图1A～1D相同的构件使用相同的符号。
接着从气体导入阀门22导入能与碳纤维4化学反应的物质。
这里所说的能与碳纤维4化学反应的物质例如是前面所述的O2、CO、H2O。或者所述能与纤维化学反应的物质是从CO2、O2、H2O中选择的气体和H2的混合气体为好。所述物质的气体导入压力根据气体种类的不同而不同，但是优选大于等于1×10-4Pa。
接着，导入所述气体后，在电极2和电极3之间施加电压，使第二电极2的电位低于第一电极3的电位。结果，电流(I)流过短路的碳纤维4’。在短路的碳纤维4’中，由于在短路位置产生的焦耳热，依次进行前面所述的(1)～(5)式的反应，除去短路的碳纤维4’。须指出的是，图2A是开始施加电压时元件的示意图，图2B是除去短路的碳纤维后(修复处理后)元件的示意图。
在进行所述短路的碳纤维4’的除去步骤的期间，希望与通过气体导入阀门22不断地导入反应气体的同时，通过排气装置23把由反应气体与碳纤维4’间的反应生成的反应生成物排出去。由于反应有时是可逆的变化，所以希望立刻从反应系统去除反应生成物。
此外，由于在所述例子中表示的是在减压气氛中施加电压的例子，所以把衬底导入真空装置20内，但是也可以在常压(大气压)气氛中，对第一电极3和第二电极2之间施加电压，进行短路的碳纤维4’的除去步骤。作为常压时的例子，例如作为典型的例子，在大气中对第一电极和第二电极间施加电压，进行短路的碳纤维4’的除去步骤。这时大气中的氧相当于与碳纤维4’化学反应的气体。通过有效利用大气中的氧，能更廉价、更简易地进行本发明的“除去”。
下面参照图4、图5说明经过所述步骤取得的电子发射元件的特性和动作。图中，40是真空装置，41是阳极，42是发光体即荧光体，43是排气装置，44是电场集中点，46是等电位线。
首先，把经过所述各步骤取得的电子发射元件设置在图4所示的真空装置中，通过排气装置43排气到10-5Pa左右。然后，如图4所示，使用高压电源在离衬底1数mm、高度为H的位置处设置阳极(正极)41，在阴极3和阳极41之间外加由数kV构成的高电压的阳极电压Va。须指出的是，在本例子中，在阳极41上设置有覆盖着导电性薄膜的荧光体42。
在电极2和电极3之间外加由数十V左右构成的脉冲电压的元件电压Vf，能计测流过的元件电流If和电子发射电流Ie。这时，如图4所示那样形成等电位线46，电场集中的点是由符号44表示的、最靠近碳纤维4的阳极41且在间隔的内侧的地方。一般认为从位于电场集中点44附近的碳纤维4优先发射电子。
电子发射元件的电子发射电流Ie特性如图5所示，Ie从施加电压(元件电压Vf)的阈值Vth处急剧上升，未观测到Ie或电子发射效率的下降。
须指出的是，在不进行所述短路的碳纤维4’的除去步骤而制作的电子发射元件中，观察到Ie(发射电流)变化小的电子发射元件的Ie值显著的小、且电子发射效率也低的倾向。此外，在生成多个电子发射元件时，在各元件中，电子发射特性的离散大。
如果不进行作为本发明的特征之一的短路碳纤维的除去步骤，在各元件的电子发射特性中就能观察到显著的差距。认为这是由于电子发射部件，即碳纤维的形状是各种各样的，具有电极间容易短路的部分的元件与不是这样的元件的电子发射特性显著不同而引起的。
本发明的电子源的制造方法是把所述电子发射元件的制造方法应用于在同一衬底上配置多个该电子发射元件而形成的电子源的制造方法中。
本发明的电子源的制造方法的特征在于：准备多个分别包含具有多个含碳的纤维的第一电极、与第一电极隔开配置的第二电极的部件的第一步骤；检查所述多个部件中是否存在所述第一电极和所述第二电极通过所述含碳的纤维短路的部件的第二步骤；对于所述多个部件中的所述第一电极和所述第二电极通过所述含碳的纤维短路的部件，进行除去把所述第一电极和所述第二电极短路的含碳的纤维的处理的第三步骤。
即如果更具体描述，则在衬底1上配置多个在基体上由图1A～1D的第一电极3和第二电极2构成的部件，如上所述，在各部件的第一电极上配置多个碳纤维4，接着，检查是否存在把第一电极3和第二电极2短路的碳纤维4’，根据该检查结果，进行除去短路的碳纤维4’的步骤。
下面，参照图6说明应用图1A～1D的制造方法的本发明电子源的制造方法的例子。
在图6中，61是电子源基体，62是X方向布线，63是Y方向布线。64是电子发射元件。
X方向布线62由Dx1、Dx2、…Dxm等m条布线构成，能由使用真空蒸镀法、印刷法、溅射法等形成的导电性材料构成。适当设计布线的材料、膜厚、宽度。Y方向布线63由Dy1、Dy2、…Dyn等n条布线构成，能与X方向布线62同样形成。
在m条X方向布线62和n条Y方向布线63之间设置未图示的层间绝缘膜，将两者电学上分离开来(m、n都是正整数)。未图示的层间绝缘膜能由使用真空蒸镀法、印刷法、溅射法等形成的SiO2等构成。例如，在形成X方向布线62的电子源基体61的整个面上或一部分上以所需形状形成，适当设定膜厚、材料、制造方法，使之能承受X方向布线62和Y方向布线63的交叉部的电位差。
构成电子发射元件64的所述第一电极以及第二电极(未图示)分别与X方向布线62和Y方向布线63电连接。
在图6的矩阵布线构造中，如果X方向布线和Y方向布线的数量增多，则同时全部选择矩阵上的电子发射元件64，同时在全部电子发射元件上施加电压，进行本发明的除去短路碳纤维的步骤时，有时由于电压下降，在对各元件64的施加电压中产生分布。
因此，优选用一行一行地(例如公共连接在一条X方向布线上的各电子发射元件)施加电压的本发明的除去步骤的方法，对每一个电子发射元件依次施加电压的本发明的除去步骤。或者，把全部电子发射元件分为几个组，对各组依次进行本发明的除去步骤。此外，作为所述组，可以把连接在相邻的几个X方向布线(或Y方向布线)上的电子发射元件作为一组，还可以把连接在不相邻的几个X方向布线(或Y方向布线)上的电子发射元件作为一组。此外，也可以把连接在几个X方向布线和几个Y方向布线上的电子发射元件作为一组。
这里，说明的是对全部电子发射元件进行使用施加电压的本发明的除去步骤的例子，但是也可以不一律对全部电子发射元件进行使用施加电压的本发明的除去步骤，而预先通过检查来确定由于碳纤维而短路的电子发射元件，只对确定的电子发射元件进行本发明的除去步骤。
为了确定由于碳纤维而短路的电子发射元件，优选在本发明的除去步骤前预先测定各电子发射元件64的电特性。根据由该测定取得的数据，能判断是否应该进行本发明的除去步骤。此外，根据该数据，能决定对哪个电子发射元件实施本发明的除去步骤。
作为测定(监视)的电特性，例如可以测定在各电子发射元件的第一电极和第二电极之间(在第一电极和阳极之间)外加一定电压时产生的电流(第一电极和第二电极之间的电流和/或第一电极和阳极之间的电流)。
从这样测定的电特性判断，对全部电子发射元件或判断为必要的电子发射元件实施本发明的除去步骤。
下面，描述一行一行(按线依次)进行本发明的除去步骤的具体方法。
例如，公共连接Dy1、Dy2、…Dyn等n条Y方向布线(例如GND连接)，在X方向布线Dx1上外加相对于Y方向布线电位为正的电位，对公共连接在Dx1上的电子发射元件进行基于施加电压的本发明的除去步骤。须指出的是，在该处理时，最好在X方向布线上连接所述第二电极(控制电极)。接着，对Dx2施加电压，对公共连接在Dx2上的电子发射元件进行基于施加电压的本发明的除去步骤。同样依次选择Dx3、Dx4、…Dxm，对各X方向布线依次进行基于施加电压的本发明的除去步骤。如此，能减少电压下降的影响。此外，最好在选择某X方向布线、施加电压时，其他未选择的X方向布线不浮置，设定为给定的电位。具体而言，优选把未选择的X方向布线设定为与Y方向布线相同的电位。
这里表示的是对于连接在某1条X方向布线上的全部电子发射元件进行本发明的除去步骤的例子，但是也可以对于连接在某1条X方向布线上的电子发射元件中的几个进行本发明的除去步骤。即不对全部电子发射元件进行本发明的除去步骤，只对所需的电子发射元件进行。
接着，在一个元件一个元件进行本发明的除去步骤时，选择个别的元件，成为能独立施加电压的状态，对电子发射元件64一个一个按顺序实施本发明的除去步骤。在本方法中，布线引起的电压下降的影响小，但是除去步骤所需时间与元件数量成比例。因此，可以根据电子源的尺寸、应该进行除去步骤的电子发射元件的数量，决定同时进行除去步骤的电子发射元件的数量和同时进行除去步骤的所述组。
此外，在上面所述的本发明的制造方法中，说明了只在所述第一电极3上有选择地配置碳纤维的例子，但是在该例子中，为了有选择地配置碳纤维就需要的进行一些构图步骤。因此，当使用通过施加电压进行本发明的除去步骤时，也能省略所述构图步骤。例如不是有选择地只在第一电极3上配置碳纤维，而是在第一电极3和第二电极2上配置碳纤维(不进行精度特别高的构图，在至少一方的电极上配置碳纤维)，然后进行所述的电压施加步骤，电子发射元件用与在施加电压步骤中外加的极性相反的极性驱动。即在施加电压步骤中外加较高电位的那个电极在驱动时为低电位(即电子发射一侧)。如果这样，就能简化所述碳纤维的配置时的构图步骤。这样的手法当然也能在所述电子源的制造方法中应用。
下面，参照图7，说明使用简单矩阵配置的电子源构成的图象显示装置。图7是表示图象形成装置的显示面板一例的示意图。
在图7中，61是配置了多个由本发明的制造方法制造的电子发射元件的电子源基体，71是固定电子源基体61的后板，76是在玻璃基体73的内表面形成荧光膜74和金属背板75等的荧光屏。72是支撑框，在支撑框72上使用玻璃粉连接后板71和荧光屏76。例如在大气中、真空中或氮气中，在400～500℃的温度范围内烧结10分钟以上，密封构成外壳77。图7所示的气体导入管78、排气管79在形成后面描述的外壳77后、进行本发明的除去步骤时是必要的，但是在其它的情况下并不是必须的。
如上所述，外壳77由荧光屏76、支撑框72、后板71构成。后板71主要用于增加电子源基体61的强度而设置，所以当电子源基体61自身具有充分的强度时，就可以不需要另外的后板71。即在基体61上直接密封支撑框72，用荧光屏76、支撑框72、基体61构成外壳77。而在荧光屏76、后板71之间通过设置称作隔离块的未图示的支撑体，就能构成对大气压具有充分的强度的外壳77。
此外，在形成外壳77后进行本发明的除去步骤时，也可以通过气体导入管78向封装内部导入反应气体，进行该步骤。须指出的是，导入的气体和反应生成物随时由排气管79除去。
此外，使用参照图6说明的本发明的封装(显示面板)77，能构成信息显示再现装置。
具体而言，信息显示和再现装置包括接收电视广播等的广播信号的接收装置、选择接收信号的调谐器和外壳77。从选择信号中包含的图象信息、文字信息和声音信息中的至少一个向外壳(显示面板)77输出显示和/或再现。通过该结构，能构成电视等信息显示再现装置。当然，当把广播信号编码时，本发明的信息显示再现装置也可以包含译码器。此外，把声音信号输出到另外设置的扬声器等声音再现部件，与由外壳(显示面板)77显示的图象信息、文字信息同步再现。
作为把图象信息或文字信息向外壳(显示面板)77输出显示和/或再现的方法，例如能按如下方式进行。首先，从接收的图象信息或文字信息生成与外壳(显示面板)77的各象素对应的图象信号。然后把生成的图象信号输入到外壳(显示面板)77的驱动电路中。然后，根据输入到驱动电路中的图象信号控制从驱动电路外加到外壳(显示面板)77内的各电子发射元件上的电压，显示图象。
图12是表示本发明的电视装置的框图。接收电路由调谐器或译码器等构成，接收卫星广播、地面波等电视信号、通过网络的数据广播等，把译码的图象数据向I/F单元输出。I/F单元把图象数据变换为显示装置的显示格式，输出到所述外壳(显示面板)77。图象显示装置包含外壳(显示面板)、驱动电路和控制电路。控制电路对输入的图象数据进行适合于显示面板的修正处理等图象处理，并且对驱动电路输出图象数据和各种控制信号。驱动电路根据输入的图象数据向外壳(显示面板)77的各布线(参照图7的Dox1～Doxm、Doy1～Doyn)输出驱动信号，显示电视图象。接收电路和I/F单元可以作为机顶盒(STB)收藏在与图象显示装置不同的框体中，也可以与图象显示装置收藏在相同的框体中。
这里描述的图象显示装置的结构是能应用本发明的图象显示装置的一例，根据本发明的技术思想，能进行各种变形。此外，本发明的图象显示装置也能作为电视会议系统或计算机的显示装置使用。
本发明的图象形成装置能作为电视广播的显示装置、电视会议系统或计算机的显示装置使用。
[实施例]
以下详细说明本发明的具体实施例。
(实施例1)
作为实施例1，表示通过在电子发射元件的第一电极和第二电极间外加与驱动时相反的偏置电压，除去短路的碳纤维的例子。
图3A和3B表示本实施例中制作的电子发射元件的平面图和剖视图。下面，按照图1A～1D详细说明本实施例中的电子发射元件的制造步骤。
(第一步骤)
对衬底1使用石英衬底，充分进行洗净后，作为第一电极3、第二电极2，通过溅射法，连续蒸镀厚5nm的Ti和厚30nm的Pt。
接着，在光刻步骤中，使用正片型光刻胶形成抗蚀剂图形。接着把形成图形的所述光刻胶作为掩模，进行Pt层、Ti层的干蚀刻，形成由电极间的间隔为5μm的控制电极2和阴极3(图1A)。
(第二步骤)
接着用EB(电子束)蒸镀淀积约100nm厚度的Cr膜。在光刻步骤中使用正片型光刻胶形成抗蚀剂图形。接着在形成图形的所述光刻胶上形成与应该配置碳纤维4的区域(边长100μm的正方形)对应的开口，用硝酸铈类的蚀刻液除去该开口内露出的Cr，使开口内露出阴极电极。剥离光刻胶后，用旋转镀膜对整个表面涂敷在Pd络合物中加入异丙醇等的络合物溶液。
涂敷后，在大气中300℃进行热处理，在第一电极3上形成厚约10nm的氧化钯后，用硝酸铈类的蚀刻液除去Cr膜。
然后，在用氮稀释的2％的氢气流中加热到200℃。在该阶段中在阴极3表面上形成多个Pd粒子(催化剂粒子6)(图1B)。
接着，在用氮稀释的1％的乙炔气流中，在500℃进行20分钟热处理。如果用扫描电子显微镜(SEM)观察它，就在配置了Pd粒子的区域上，以直径20～50nm左右，形成一边弯曲一边延伸为纤维状的多个碳纤维4(图1C)。
这时，一层碳纤维4的平均厚度约为2μm。此外，在SEM像中，如图1C所示，观察到一部分碳纤维4’与控制电极2接触的状态。这时，使控制电极2的电位高于阴极3的电位，在阴极3和控制电极2之间外加10V时流过的电流约为5μA。
(第三步骤)
在图2A和2B的真空装置20内配置元件，通过排气装置23把内部排气到1×10-5Pa后，从气体导入阀门22导入氧气，直到真空装置20内的真空度变为1×10-4Pa，把栅极2的电位设定为比阴极3的电位还低，反复外加峰值为25V的脉冲电压。该继续施加电压10分钟后，用SEM再度观察短路的部位，确认除去了短路的部位(图1D)。
把由以上的步骤形成的电子发射元件在图4的真空装置40中，通过排气装置43充分排气，达到2×10-6Pa，如图4所示，在隔开H＝2mm的阳极41上外加阳极电压Va＝10kV。
这时，在电子发射元件上外加元件电压Vf＝20V的脉冲电压，计测流过的元件电流If和电子发射电流Ie。须指出的是，在进行计测时，在阴极3和控制电极2之间外加20V的脉冲电压，从而使控制电极2比阴极3的电位高。
电子发射元件的Ie特性如图5所示，Ie从施加电压的阈值Vth处急剧增加，在Vf为15V，测定出约1μA的电子发射电流Ie。电子发射效率高，能取得良好的电子发射特性。而If与Ie的特性类似，但是值还是Ie大很多。此外，参照图10说明本实施例中进行的除去步骤的机构。图10表示除去处理前后的元件特性的变化。
图10的处理前的电子发射元件在低电场区域中If和Vf表现出接近线性的特性。而且如上所述，在氧气氛中在阴极3和控制电极2之间外加与驱动时相反的偏置电压，元件的If急剧下降。而且，外加在元件上的电压逐渐上升，进行处理，直到在图10的阈值电压Vth时，流过阴极3和控制电极2之间的电流变为无法确认的程度。接着，排出氧气，之后再度评价元件特性，则电子发射的特性从阈值电压Vth附近发生变化。这时，泄漏电流没了，从电子发射特性能推测通过除去步骤除掉了短路部位。
(实施例2)
作为实施例2，通过在多个X方向布线和多个Y方向布线上连接多个电子发射元件，形成矩阵状的电子源，形成使用电子源的图象显示装置。在本实施例中，参照图6、图7说明按各X方向布线进行除去步骤的例子。
在本实施例中，X方向布线62由400条布线构成，是由蒸镀法形成的厚度约1μm、宽度300μm的以Ag为主的布线。Y方向布线63由600条布线构成，厚度为0.5μm、宽度为100μm，与X方向布线62同样形成。在X方向布线62和Y方向布线63的各交叉部位设置未图示的层间绝缘膜，把两者电学隔离。使用溅射法，由厚度约0.8μm的SiO2形成未图示的层间绝缘膜。
构成发射元件64的阴极和控制电极(未图示)分别连接在一根X方向布线62和一根Y方向布线63上。在本实施例中，Y方向布线63与阴极连接，X方向布线62与控制电极连接。
各电子发射元件的制造方法以及构造基本与实施例1同样。下面说明在本实施例中除去短路的碳纤维的步骤。
在本实施例中，在大气中进行除去步骤。通过充分利用大气中的氧，能更廉价、更简易地除去短路的碳纤维。
首先，把Dy1、Dy2、…Dy600等600条Y方向布线共同设定为接地电位(0V)，在Dx1外加峰值为负25V的脉冲，对连接在Dx1上的全部电子发射元件64有选择地进行除去短路的碳纤维的步骤。接着选择Dx2，外加与Dx1上外加的电位同样的电位，对连接在Dx2上的全部电子发射元件64有选择地进行除去步骤。同样，依次选择Dx3、Dx4、…Dx400，按各X方向布线依次进行除去步骤。
在除去步骤后，对各电子发射元件外加比驱动时还低的电压来确认有无漏电流，结果，在全部元件中确认没有漏电流。
接着，把在玻璃基体73的内表面形成了荧光膜74和金属背板75等的荧光屏76对位，从而与进行上述的除去步骤的简单矩阵配置的电子源衬底相对，在电子源衬底61和荧光屏76之间配置在电子源衬底61和荧光屏76的各相对部分上配置接合材料的支撑框72。然后，把荧光屏76、电子源衬底61和支撑框72放入能在内部维持真空的密封炉中，进行密封，形成图7所示的外壳77。须指出的是，在图7中，表示出的是固定电子源衬底61用的后板71，但是在本实施例中，电子源衬底自身兼作后板。此外在图7中表示气体导入管78、排气管79，但是在本实施例中，在真空中进行密封，所以不设置气体导入馆78、排气管79。
此外，X方向布线62、Y方向布线63分别与Dox1～Doxm、Doy1～Doyn的端子连接，引出到外壳77的外部。
在形成荧光膜74后，进行荧光膜74的内侧表面的平滑处理(通常称作“镀膜”)，然后使用真空蒸镀淀积Al膜，从而制作金属背板75。
对这样取得的外壳77供给TV信号，在各电子发射元件上外加30V的电压，作为图象显示装置进行显示，能显示均匀性高的好的图象。
(实施例3)
在本实施例中，表示在由配置多个实施例2的电子发射元件的矩阵电子源构成的作为图象形成装置的显示装置中，只对短路的电子发射元件进行除去步骤的例子。
与实施例2同样制作图6所示的电子源。在本实施例中，Y方向布线63与阴极连接，X方向布线62与控制电极连接。
除了不进行短路的碳纤维的除去步骤，通过与实施例1同样的结构和制造方法形成的电子源，计测各电子发射元件的电流-电压特性，在几个电子发射元件中观测碳纤维引起的短路引起的漏电流。须指出的是，在本实施例中，在真空中对各电子发射元件外加5V的电压，测定电流-电压特性。
因此，对观测到漏电流的各电子发射元件，在真空中选择与该电子发射元件连接的Y方向布线和X方向布线，在该Y方向布线和X方向布线上施加电压，对各电子发射元件独立施加电压，进行短路的碳纤维的除去步骤。须指出的是，在本实施例中，在所述电流-电压的测定时，对流过1μA以上电流的电子发射元件，进行除去步骤。此外，在本实施例中，通过在控制电极2上外加比阴极3的电位高40V的电位，进行所述除去步骤。
这样，使用本实施例中制作的矩阵电子源，与实施例2同样地制作图7的显示装置，与实施例2的显示装置相比，能取得亮度更高的图象。

Claims (16)

1.一种电子发射元件的制造方法，包括：
准备具有多个含碳的纤维的第一电极和与该第一电极隔开间隔配置的第二电极的第一步骤；以及
通过使电流流过所述多个含碳的纤维中把所述第一电极和第二电极短路的纤维，除去该造成所述电极间短路的纤维的第二步骤。
2.根据权利要求1所述的电子发射元件的制造方法，其特征在于：所述第一步骤包含在所述第一电极和第二电极间施加电压的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的电子发射元件的制造方法，其特征在于：
在所述第一电极和第二电极间施加电压的步骤是在所述第一电极上外加比所述第二电极的电位还高的电位的步骤。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的电子发射元件的制造方法，其特征在于：
在包含与所述含碳的纤维反应的气体的气氛中进行所述第二步骤。
5.根据权利要求4所述的电子发射元件的制造方法，其特征在于：
与所述含碳的纤维反应的气体包含O2、H2O、CO中的至少一种。
6.一种电子发射元件的制造方法，该电子发射元件在第一电极上具有多个含碳的纤维，通过在与所述第一电极相对配置的第二电极上外加比外加在所述第一电极上的电位还高的电位，使电子发射，其特征在于：
准备具有多个含碳的纤维的第一电极和与该第一电极隔开间隔配置的第二电极的第一步骤；以及
在所述第一电极上外加比所述第二电极的电位还高的电位的第二步骤。
7.根据权利要求6所述的电子发射元件的制造方法，其特征在于：
在包含与所述含碳的纤维反应的气体的气氛中进行所述第二步骤。
8.根据权利要求7所述的电子发射元件的制造方法，其特征在于：
与所述含碳的纤维反应的气体包含O2、H2O、CO中的至少一种。
9.一种电子源的制造方法，该电子源包含多个电子发射元件，该电子发射元件具有连接在第一电极上的多个含碳的纤维、第二电极，其特征在于：
准备多个分别包含具有多个含碳的纤维的第一电极、第二电极的部件的第一步骤；
检查所述多个部件中是否存在所述第一电极和所述第二电极通过所述含碳的纤维短路的部件的第二步骤；以及
对于所述多个部件中的所述第一电极和所述第二电极通过所述含碳的纤维短路的部件，对造成所述第一电极和所述第二电极短路的含碳的纤维进行除去处理的第三步骤。
10.根据权利要求9所述的电子源的制造方法，其特征在于：
所述第三步骤包含在所述第一电极和第二电极之间施加电压的步骤。
11.根据权利要求10所述的电子源的制造方法，其特征在于：
在所述第一电极和第二电极之间施加电压的步骤是在所述第一电极上外加比所述第二电极的电位还高的电位的步骤。
12.根据权利要求9～11中的任意一项所述的电子源的制造方法，其特征在于：
在包含与所述含碳的纤维反应的气体的气氛中进行所述第三步骤。
13.根据权利要求12所述的电子源的制造方法，其特征在于：
与所述含碳的纤维反应的气体包含O2、H2O、CO中的至少一种。
14.一种图象显示装置的制造方法，该图象显示装置具有电子源和通过从该电子源发射出的电子的撞击而发光的发光体，其特征在于：
所述电子源由权利要求9～13中的任意一项所述的制造方法制造。
15.一种图象显示装置的制造方法，该图象显示装置具有包含多个电子发射元件的电子源和通过从该电子源发射出的电子的撞击而发光的发光体，其特征在于：
所述电子发射元件由权利要求1～8中的任意一项所述的制造方法制造。
16.一种信息显示再现装置的制造方法，该信息显示再现装置至少具有输出接收的广播信号中包含的图象信息、文字信息和声音信息中的至少一种的接收器、连接在该接收器上的图象显示装置，其特征在于：
所述图象显示装置由权利要求14或15所述的制造方法制造。
CNB2004100978862A 2003-12-01 2004-11-30 电子发射元件、电子源、图象形成装置和信息显示再现装置的制造方法 Expired - Fee Related CN100459014C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003401421A JP3944155B2 (ja) 2003-12-01 2003-12-01 電子放出素子、電子源及び画像表示装置の製造方法
JP2003401421 2003-12-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1637998A true CN1637998A (zh) 2005-07-13
CN100459014C CN100459014C (zh) 2009-02-04

Family

ID=34616707

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2004100978862A Expired - Fee Related CN100459014C (zh) 2003-12-01 2004-11-30 电子发射元件、电子源、图象形成装置和信息显示再现装置的制造方法

Country Status (4)

Country Link
US (2) US7249990B2 (zh)
JP (1) JP3944155B2 (zh)
KR (1) KR100642735B1 (zh)
CN (1) CN100459014C (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3935479B2 (ja) * 2004-06-23 2007-06-20 キヤノン株式会社 カーボンファイバーの製造方法及びそれを使用した電子放出素子の製造方法、電子デバイスの製造方法、画像表示装置の製造方法および、該画像表示装置を用いた情報表示再生装置
JP3774723B2 (ja) * 2004-07-01 2006-05-17 キヤノン株式会社 電子放出素子の製造方法およびそれを用いた電子源並びに画像表示装置の製造方法、該製造方法によって製造された画像表示装置を用いた情報表示再生装置
JP4596878B2 (ja) 2004-10-14 2010-12-15 キヤノン株式会社 構造体、電子放出素子、２次電池、電子源、画像表示装置、情報表示再生装置及びそれらの製造方法
JP5276768B2 (ja) * 2005-07-20 2013-08-28 株式会社アルバック カソード基板の短絡除去方法。
JP2007157683A (ja) * 2005-11-14 2007-06-21 Mitsubishi Electric Corp 電界放出表示装置の製造方法
JP4143665B2 (ja) * 2005-12-13 2008-09-03 キヤノン株式会社 電子放出素子の製造方法、及びそれを用いた、電子源並びに画像表示装置の製造方法
JP4234748B2 (ja) * 2006-10-06 2009-03-04 双葉電子工業株式会社 電子放出素子の製造方法、電子管の製造方法
KR100863808B1 (ko) * 2006-11-01 2008-10-16 나노퍼시픽(주) 전계방출 소자의 제조 장치 및 방법
JP5221317B2 (ja) * 2007-12-19 2013-06-26 ツィンファ ユニバーシティ 電界放出型電子源
CN101483123B (zh) * 2008-01-11 2010-06-02 清华大学 场发射电子器件的制备方法
CN101540260B (zh) * 2008-03-19 2011-12-14 清华大学 场发射显示器
JP2010182585A (ja) * 2009-02-06 2010-08-19 Canon Inc 電子放出素子及びこれを用いた画像表示装置
JP5951568B2 (ja) * 2013-08-29 2016-07-13 株式会社東芝 半導体装置及びその製造方法

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US73371A (en) * 1868-01-14 Robert moxley
US82981A (en) * 1868-10-13 Improvement in voltaic batteries
US31972A (en) * 1861-04-09 Lubricator for spinning machinery
US6869A (en) * 1849-11-13 Machinery for turning right and left lasts
US161942A (en) * 1875-04-13 Improvement in fastenings for tool-handles
US4758714A (en) * 1986-10-06 1988-07-19 Carlson Steven R Point-of-sale mechanism
US5202826A (en) * 1989-01-27 1993-04-13 Mccarthy Patrick D Centralized consumer cash value accumulation system for multiple merchants
CA2136038A1 (en) * 1993-12-28 1995-06-29 Marilyn A. Holda-Fleck System and method to automatically provide an electronic consumer rebate
US5621272A (en) * 1995-05-30 1997-04-15 Texas Instruments Incorporated Field emission device with over-etched gate dielectric
US5970469A (en) * 1995-12-26 1999-10-19 Supermarkets Online, Inc. System and method for providing shopping aids and incentives to customers through a computer network
US5831382A (en) * 1996-09-27 1998-11-03 Bilan; Frank Albert Display device based on indirectly heated thermionic cathodes
JPH1116521A (ja) * 1997-04-28 1999-01-22 Canon Inc 電子装置及びそれを用いた画像形成装置
JP3518854B2 (ja) * 1999-02-24 2004-04-12 キヤノン株式会社 電子源および画像形成装置の製造方法、ならびにそれらの製造装置
US6064145A (en) * 1999-06-04 2000-05-16 Winbond Electronics Corporation Fabrication of field emitting tips
MXPA01013136A (es) * 1999-06-23 2004-06-03 Postrel Richard Sistema para permuta electronica para negociar y recuperar puntos acumulados en programas de recompensa por uso frecuente.
US6374228B1 (en) * 1999-11-10 2002-04-16 Robert Litwin Rebate advertising system in use with moving objects
JP2001180920A (ja) * 1999-12-24 2001-07-03 Nec Corp ナノチューブの加工方法及び電界放出型冷陰極の製造方法並びに表示装置の製造方法
US7006983B1 (en) * 2000-02-16 2006-02-28 Walker Digital, Llc Method and system for processing a rebate
CN1229836C (zh) * 2000-02-16 2005-11-30 富勒林国际公司 用于有效电子场致发射的金刚石/碳纳米管结构
JP3610325B2 (ja) 2000-09-01 2005-01-12 キヤノン株式会社 電子放出素子、電子源及び画像形成装置の製造方法
JP3737696B2 (ja) 2000-11-17 2006-01-18 株式会社東芝 横型の電界放出型冷陰極装置の製造方法
US6423583B1 (en) * 2001-01-03 2002-07-23 International Business Machines Corporation Methodology for electrically induced selective breakdown of nanotubes
US20020154246A1 (en) * 2001-04-19 2002-10-24 Hawkins Bret David Method and apparatus for control of auxiliary video information display
US6938002B2 (en) * 2001-06-20 2005-08-30 International Business Machines Corporation System and method for product evaluation
US20030220839A1 (en) * 2001-08-15 2003-11-27 Nguyen Martin Khang Coupon rebate business method using portable presonal communication devices
JP2003077388A (ja) 2001-09-05 2003-03-14 Canon Inc 電子放出素子の製造方法及び画像形成装置
JP3703415B2 (ja) * 2001-09-07 2005-10-05 キヤノン株式会社 電子放出素子、電子源及び画像形成装置、並びに電子放出素子及び電子源の製造方法
JP3902995B2 (ja) 2001-10-11 2007-04-11 キヤノン株式会社 電子放出素子、電子源及び画像形成装置の製造方法
JP3902998B2 (ja) 2001-10-26 2007-04-11 キヤノン株式会社 電子源及び画像形成装置の製造方法
CN1433039A (zh) * 2002-01-07 2003-07-30 深圳大学光电子学研究所 基于纳米碳管场发射阵列的全彩色大面积平板显示器
JP3634850B2 (ja) 2002-02-28 2005-03-30 キヤノン株式会社 電子放出素子、電子源および画像形成装置の製造方法
US7221258B2 (en) * 2002-11-23 2007-05-22 Kathleen Lane Hierarchical electronic watermarks and method of use

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050053021A (ko) 2005-06-07
US7249990B2 (en) 2007-07-31
US7739790B2 (en) 2010-06-22
US20050116601A1 (en) 2005-06-02
JP2005166346A (ja) 2005-06-23
KR100642735B1 (ko) 2006-11-10
US20070209192A1 (en) 2007-09-13
JP3944155B2 (ja) 2007-07-11
CN100459014C (zh) 2009-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1195312C (zh) 电子发射装置和图像显示装置
CN1722345A (zh) 制造电子发射设备的方法、制造电子源和图像显示设备的方法
CN1339810A (zh) 电子发射器件,电子源,图像形成装置,以及制造电子发射器件和电子发射装置的方法
CN1066572C (zh) 图象形成装置及其制造方法
CN1497639A (zh) 使用了碳纤维的电子发射元件、电子源和图像形成装置的制造方法、碳纤维制造用的墨
JP3768937B2 (ja) 電子放出素子、電子源及び画像表示装置の製造方法
CN1712351A (zh) 制造碳纤维的方法及其应用
US7739790B2 (en) Electron-emitting device manufacturing method, electron source manufacturing method, image-forming apparatus manufacturing method, and information displaying and playing apparatus manufacturing method
KR100746776B1 (ko) 탄소를 함유하는 파이버와 그를 사용한 디바이스, 및 그제조방법
CN1574159A (zh) 电子发射元件、电子源和图像显示装置的制造方法
KR100972786B1 (ko) 전자방출소자 및 그것을 이용한 전자원 및 화상표시장치 및 정보 표시 재생장치
CN1106662C (zh) 电子发生装置,成像装置,及制造该电子发生装置的方法
JP4596878B2 (ja) 構造体、電子放出素子、２次電池、電子源、画像表示装置、情報表示再生装置及びそれらの製造方法
CN1929072A (zh) 电子发射器件、电子源和图像显示装置的制造方法
CN1405371A (zh) 电子发射元件和电子源及纤维和图像显示装置的制造方法
CN1608980A (zh) 极细碳纤维、以及场致发射元件的制作方法
CN1691242A (zh) 电子发射元件、电子源及图像显示装置的制造方法
CN1667781A (zh) 电子发射元件及其制造方法和它们的应用
CN1574155A (zh) 具有偶极子层的电子发射器件、电子源和图像显示器
CN1199218C (zh) 形成场电子放射材料和场电子放射设备的方法
CN1755887A (zh) 发光体基板、图像显示装置以及采用该图像显示装置的信息显示再生装置
CN1741241A (zh) 图像显示装置
CN1599002A (zh) 电子发射元件的制造方法和图像显示装置的制造方法
CN1213616C (zh) 产生图象形成设备的方法
CN1828816A (zh) 显示板

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090204

Termination date: 20131130