JP2000268705A - 電子放出素子 - Google Patents
電子放出素子Info
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- JP2000268705A JP2000268705A JP7297199A JP7297199A JP2000268705A JP 2000268705 A JP2000268705 A JP 2000268705A JP 7297199 A JP7297199 A JP 7297199A JP 7297199 A JP7297199 A JP 7297199A JP 2000268705 A JP2000268705 A JP 2000268705A
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- JP
- Japan
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- electrode
- electron
- pedestal
- emitting device
- carbon nanotube
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 廉価に製造可能で又、低電圧駆動可能で高効
率な電子放出能力を容易に得ることが可能な電子放出素
子を提供すること。 【解決手段】 カソード電極１０１の上方には抵抗層１
０２及び絶縁層１０３を介してゲート電極１０４が配設
されると共に、カーボンナノチューブ１０７が被着され
た台座１０６が開口部１０８内に配設されている。カソ
ード電極とゲート電極間に電圧を印加すると、台座１０
６上に被着されたカーボンナノチューブ１０７から電子
が放出される。
率な電子放出能力を容易に得ることが可能な電子放出素
子を提供すること。 【解決手段】 カソード電極１０１の上方には抵抗層１
０２及び絶縁層１０３を介してゲート電極１０４が配設
されると共に、カーボンナノチューブ１０７が被着され
た台座１０６が開口部１０８内に配設されている。カソ
ード電極とゲート電極間に電圧を印加すると、台座１０
６上に被着されたカーボンナノチューブ１０７から電子
が放出される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表示装置等に使用
される電子放出素子に関する。
される電子放出素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、電界電子放出素子は、熱エネ
ルギを利用する電子源（熱電子放出素子）に比べ、省エ
ネルギで長寿命化が可能など、優れた点が多いため、ス
ピント（Spindt）型電子放出素子等の電子放出素子が表
示装置等の用途に研究開発が行われている。
ルギを利用する電子源（熱電子放出素子）に比べ、省エ
ネルギで長寿命化が可能など、優れた点が多いため、ス
ピント（Spindt）型電子放出素子等の電子放出素子が表
示装置等の用途に研究開発が行われている。
【０００３】現在、このような電界電子放出素子の材料
としては、シリコン等の半導体、タングステン、モリブ
デン等の金属が知られている。電界電子放出素子は電子
放出効率を向上させる必要性から、その先端に電界を集
中させるため、前記半導体や金属の先端を鋭利に形成
し、これをエミッタとして使用している。
としては、シリコン等の半導体、タングステン、モリブ
デン等の金属が知られている。電界電子放出素子は電子
放出効率を向上させる必要性から、その先端に電界を集
中させるため、前記半導体や金属の先端を鋭利に形成
し、これをエミッタとして使用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スピン
ト（Spindt）型蒸着エミッタの場合、タングステン等の
電子放出材料の先端を鋭利に形成することは容易ではな
く、製造装置が高価になり、廉価に製造することが困難
であるという問題があった。また、エミッタとゲート電
極間を極力サブミクロン以下に接近させて形成した方
が、低電圧駆動で高効率な電子放出能力を得ることがで
きるが、エミッタとゲート電極間で短絡が生じるおそれ
があるため、低電圧で高効率な電子放出素子を形成する
ために、製造時の精度管理が容易ではないという問題が
あった。
ト（Spindt）型蒸着エミッタの場合、タングステン等の
電子放出材料の先端を鋭利に形成することは容易ではな
く、製造装置が高価になり、廉価に製造することが困難
であるという問題があった。また、エミッタとゲート電
極間を極力サブミクロン以下に接近させて形成した方
が、低電圧駆動で高効率な電子放出能力を得ることがで
きるが、エミッタとゲート電極間で短絡が生じるおそれ
があるため、低電圧で高効率な電子放出素子を形成する
ために、製造時の精度管理が容易ではないという問題が
あった。
【０００５】本発明は、廉価に製造可能で又、低電圧駆
動可能で高効率な電子放出能力を容易に得ることが可能
な電子放出素子を提供することを課題としている。
動可能で高効率な電子放出能力を容易に得ることが可能
な電子放出素子を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の電子放出素子
は、第１の電極と、前記第１の電極の上方に絶縁層を介
して配設された第２の電極と、前記第２の電極と絶縁層
の開口部に露出して配設された台座と、前記台座上に形
成されたカーボンナノチューブとを備えて成ることを特
徴としている。第１の電極と第２の電極との間に電圧を
印加すると、台座上に被着されたカーボンナノチューブ
から電子が放出される。
は、第１の電極と、前記第１の電極の上方に絶縁層を介
して配設された第２の電極と、前記第２の電極と絶縁層
の開口部に露出して配設された台座と、前記台座上に形
成されたカーボンナノチューブとを備えて成ることを特
徴としている。第１の電極と第２の電極との間に電圧を
印加すると、台座上に被着されたカーボンナノチューブ
から電子が放出される。
【０００７】前記第１の電極と第２の電極はマトリクス
状に配設することができる。また、前記第１の電極、抵
抗層、絶縁層、前記第２の電極が積層配設されると共に
前記抵抗層が露出するように開口部が形成され、前記台
座が前記開口部内の抵抗層の一部に接触するように配設
され、前記台座上にカーボンナノチューブが被着形成さ
れているように構成してもよい。
状に配設することができる。また、前記第１の電極、抵
抗層、絶縁層、前記第２の電極が積層配設されると共に
前記抵抗層が露出するように開口部が形成され、前記台
座が前記開口部内の抵抗層の一部に接触するように配設
され、前記台座上にカーボンナノチューブが被着形成さ
れているように構成してもよい。
【０００８】さらに、前記カーボンナノチューブは、Ｃ
ＶＤ又はＰＶＤにより前記台座上に被着形成することが
できる。さらにまた、前記台座は、グラファイト、Ｎ
ｉ、Ｆｅ、Ｙ、Ｃｏ又はこれらの中の少なくとも一つを
含む材料によって形成することができる。
ＶＤ又はＰＶＤにより前記台座上に被着形成することが
できる。さらにまた、前記台座は、グラファイト、Ｎ
ｉ、Ｆｅ、Ｙ、Ｃｏ又はこれらの中の少なくとも一つを
含む材料によって形成することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態に係
る電子放出素子の製造行程を示す側断面図、図２は本発
明の実施の形態に係る電子放出素子の側断面図、図３は
図２の部分拡大図である。以下、図１乃至図３を用い
て、本実施の形態を説明する。
る電子放出素子の製造行程を示す側断面図、図２は本発
明の実施の形態に係る電子放出素子の側断面図、図３は
図２の部分拡大図である。以下、図１乃至図３を用い
て、本実施の形態を説明する。
【００１０】図１を用いて本実施の形態に係る電子放出
素子の製造方法を説明すると、先ず、ガラス基板１００
上に、Ｎｂより成る第１の電極としてのカソード電極１
０１を形成し、次に、アモルファスＳｉより成る抵抗層
１０２を形成する。次に、ＳｉＯ２より成る絶縁層１０
３及びＮｂより成る第２の電極としてのゲート電極１０
４を、円柱形の凹状に形成された開口部１０８を形成す
るように積層する。このとき、カソード電極１０１とゲ
ート電極１０４は帯状に形成されてマトリクス状に配設
される。
素子の製造方法を説明すると、先ず、ガラス基板１００
上に、Ｎｂより成る第１の電極としてのカソード電極１
０１を形成し、次に、アモルファスＳｉより成る抵抗層
１０２を形成する。次に、ＳｉＯ２より成る絶縁層１０
３及びＮｂより成る第２の電極としてのゲート電極１０
４を、円柱形の凹状に形成された開口部１０８を形成す
るように積層する。このとき、カソード電極１０１とゲ
ート電極１０４は帯状に形成されてマトリクス状に配設
される。
【００１１】次に、ゲート電極１０４上にＡｌより成る
リフトオフ膜１０５を形成する。このとき、斜め蒸着等
により開口部１０８の上部を狭くし、スパッタ、ＥＢ蒸
着、抵抗加熱蒸着あるいはアーク放電蒸着等を行うこと
により、リフトオフ膜の上から基板１００に対して垂直
方向に、開口部１０８内の抵抗層１０２上に円錐台状の
台座１０６を形成する。
リフトオフ膜１０５を形成する。このとき、斜め蒸着等
により開口部１０８の上部を狭くし、スパッタ、ＥＢ蒸
着、抵抗加熱蒸着あるいはアーク放電蒸着等を行うこと
により、リフトオフ膜の上から基板１００に対して垂直
方向に、開口部１０８内の抵抗層１０２上に円錐台状の
台座１０６を形成する。
【００１２】尚、台座１０６の材料としては、グラファ
イト、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｙ、Ｃｏ又はこれらの中の少なくと
も一つを含む材料が、カーボンナノチューブ１０７を成
長させる上で適している。
イト、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｙ、Ｃｏ又はこれらの中の少なくと
も一つを含む材料が、カーボンナノチューブ１０７を成
長させる上で適している。
【００１３】この状態で、ＣＶＤ（Chemical Vapor Dep
otision）あるいはＰＶＤ（Physical Vapor Depotisio
n）によって、カーボンナノチューブ１０７を被着形成
する。ＣＶＤの場合、原料ガスとして、メタン、エタ
ン、アセチレン、エチレン等の低分子炭化水素を使用
し、単純に電気炉で加熱する又は熱フィラメントによっ
て加熱する、あるいは、直流プラズマやＲＦ（Radio Fr
equency）プラズマ、マグネトロンプラズマ、ＥＣＲ（E
lectron Cyclotron Resonance；電子サイクロトロン共
鳴）等の各種プラズマ中で分解させ、台座１０６表面上
に線状のカーボンナノチューブ１０７を直接被着形成す
る。尚、プラズマを使用した場合には、熱分解で得られ
るよりも更に低分子のラジカル分子を生成し、反応性を
向上、制御することができる。
otision）あるいはＰＶＤ（Physical Vapor Depotisio
n）によって、カーボンナノチューブ１０７を被着形成
する。ＣＶＤの場合、原料ガスとして、メタン、エタ
ン、アセチレン、エチレン等の低分子炭化水素を使用
し、単純に電気炉で加熱する又は熱フィラメントによっ
て加熱する、あるいは、直流プラズマやＲＦ（Radio Fr
equency）プラズマ、マグネトロンプラズマ、ＥＣＲ（E
lectron Cyclotron Resonance；電子サイクロトロン共
鳴）等の各種プラズマ中で分解させ、台座１０６表面上
に線状のカーボンナノチューブ１０７を直接被着形成す
る。尚、プラズマを使用した場合には、熱分解で得られ
るよりも更に低分子のラジカル分子を生成し、反応性を
向上、制御することができる。
【００１４】また、必要に応じて、ガラス基板１００、
カソード電極１０１、抵抗層１０２、絶縁層１０３、ゲ
ート電極１０４リフトオフ膜１０５が積層形成された状
態で、レーザ照射、ランプ加熱又は基板抵抗加熱によ
り、５００度Ｃ以下の温度範囲で加熱処理することによ
り、カーボンナノチューブ１０７の生成条件を制御す
る。カーボンナノチューブの原料としては、前述したＣ
ＶＤの場合には低分子炭化水素ガスを使用したが、フェ
ロセン（Ｆｅ（Ｃ５Ｈ５）２）やその他のメタロセン
（Ｍ（Ｃ５Ｈ５）２；Ｍ＝Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｒｕ、Ｏｓ）をガス化させたものを利用してもよ
い。
カソード電極１０１、抵抗層１０２、絶縁層１０３、ゲ
ート電極１０４リフトオフ膜１０５が積層形成された状
態で、レーザ照射、ランプ加熱又は基板抵抗加熱によ
り、５００度Ｃ以下の温度範囲で加熱処理することによ
り、カーボンナノチューブ１０７の生成条件を制御す
る。カーボンナノチューブの原料としては、前述したＣ
ＶＤの場合には低分子炭化水素ガスを使用したが、フェ
ロセン（Ｆｅ（Ｃ５Ｈ５）２）やその他のメタロセン
（Ｍ（Ｃ５Ｈ５）２；Ｍ＝Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｒｕ、Ｏｓ）をガス化させたものを利用してもよ
い。
【００１５】このとき、カーボンナノチューブ１０７
は、全域にわたって被着形成されるため、台座１０６上
のみならずリフトオフ膜１０５上にも被着形成される。
その後、リフトオフ膜１０５を剥離除去することによ
り、図２に示すように電子放出素子が完成する。
は、全域にわたって被着形成されるため、台座１０６上
のみならずリフトオフ膜１０５上にも被着形成される。
その後、リフトオフ膜１０５を剥離除去することによ
り、図２に示すように電子放出素子が完成する。
【００１６】図３に、図２における領域Ａの部分拡大図
を示すように、絶縁層１０３によって囲まれた円柱状開
口部１０８内の抵抗層１０２上に円錐台状の台座１０６
が形成され又、絶縁層１０３上にはゲート電極１０４が
形成され、台座１０６上にカーボンナノチューブ１０７
が、種々の方向を向いて密に被着形成される。台座１０
６とカーボンナノチューブ１０７はエミッタを形成して
いる。
を示すように、絶縁層１０３によって囲まれた円柱状開
口部１０８内の抵抗層１０２上に円錐台状の台座１０６
が形成され又、絶縁層１０３上にはゲート電極１０４が
形成され、台座１０６上にカーボンナノチューブ１０７
が、種々の方向を向いて密に被着形成される。台座１０
６とカーボンナノチューブ１０７はエミッタを形成して
いる。
【００１７】以上のように形成された電子放出素子にお
いては、カソード電極１０１とゲート電極１０４との間
に電圧を印加することにより、カーボンナノチューブ１
０７から電子が放出される。
いては、カソード電極１０１とゲート電極１０４との間
に電圧を印加することにより、カーボンナノチューブ１
０７から電子が放出される。
【００１８】また、複数のエミッタを形成すると共に、
マトリクス状に配設したカソード電極１０１とゲート電
極１０４に選択的に電圧を印加して駆動することによ
り、所望のエミッタから電子を放出するように駆動する
ことが可能であり、種々の表示装置用電子放出素子とし
て使用することができる。
マトリクス状に配設したカソード電極１０１とゲート電
極１０４に選択的に電圧を印加して駆動することによ
り、所望のエミッタから電子を放出するように駆動する
ことが可能であり、種々の表示装置用電子放出素子とし
て使用することができる。
【００１９】以上述べたように本実施の形態において
は、カソード電極１０１と、カソード電極１０１の上方
に絶縁層１０３を介して配設されたゲート電極１０４
と、ゲート電極１０４と絶縁層１０３の開口部１０８に
露出して配設された台座１０６と、台座１０６上に被着
形成されたカーボンナノチューブ１０７とを備えて成る
ことを特徴としている。
は、カソード電極１０１と、カソード電極１０１の上方
に絶縁層１０３を介して配設されたゲート電極１０４
と、ゲート電極１０４と絶縁層１０３の開口部１０８に
露出して配設された台座１０６と、台座１０６上に被着
形成されたカーボンナノチューブ１０７とを備えて成る
ことを特徴としている。
【００２０】カソード電極１０１とゲート電極１０４は
マトリクス状に配設されていることを特徴としている。
また、カソード電極１０１、抵抗層１０２、絶縁層１０
３、ゲート電極１０４が積層配設されると共に抵抗層１
０２が露出するように開口部１０８が形成され、台座１
０６が開口部１０８内の抵抗層１０２の一部に接触する
ように配設され、台座１０６上にカーボンナノチューブ
１０７が被着形成されていることを特徴としている。
マトリクス状に配設されていることを特徴としている。
また、カソード電極１０１、抵抗層１０２、絶縁層１０
３、ゲート電極１０４が積層配設されると共に抵抗層１
０２が露出するように開口部１０８が形成され、台座１
０６が開口部１０８内の抵抗層１０２の一部に接触する
ように配設され、台座１０６上にカーボンナノチューブ
１０７が被着形成されていることを特徴としている。
【００２１】さらに、カーボンナノチューブ１０７は、
ＣＶＤ又はＰＶＤにより台座１０６上に被着形成されて
成ることを特徴としている。さらにまた、台座１０６
は、グラファイト、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｙ、Ｃｏ又はこれらの
中の少なくとも一つを含む材料によって形成されている
ことを特徴としている。
ＣＶＤ又はＰＶＤにより台座１０６上に被着形成されて
成ることを特徴としている。さらにまた、台座１０６
は、グラファイト、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｙ、Ｃｏ又はこれらの
中の少なくとも一つを含む材料によって形成されている
ことを特徴としている。
【００２２】したがって、製造が容易であり廉価となり
又、低電圧で効率のよい電子放出素子を提供することが
可能になる。また、ゲート電極１０４とエミッタとの距
離を大きく形成することが可能になるので、ゲート電極
１０４とエミッタが短絡するという問題の発生を抑制す
ることが可能になり、製造が容易で歩留まりが向上する
等の効果を奏する。
又、低電圧で効率のよい電子放出素子を提供することが
可能になる。また、ゲート電極１０４とエミッタとの距
離を大きく形成することが可能になるので、ゲート電極
１０４とエミッタが短絡するという問題の発生を抑制す
ることが可能になり、製造が容易で歩留まりが向上する
等の効果を奏する。
【００２３】さらに、開口部１０８の径は数μｍ程度で
も可能であり又、台座１０６はスパッタによっても形成
できるため、既存の液晶表示装置用露光装置等を用いて
大画面表示装置の電子放出素子を廉価に製造することが
できる。
も可能であり又、台座１０６はスパッタによっても形成
できるため、既存の液晶表示装置用露光装置等を用いて
大画面表示装置の電子放出素子を廉価に製造することが
できる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、廉価に製造可能で又、
低電圧駆動可能で高効率な電子放出素子を提供すること
が可能である。
低電圧駆動可能で高効率な電子放出素子を提供すること
が可能である。
【図１】本発明の実施の形態に係る電子放出素子の製造
過程を示す側断面図である。
過程を示す側断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電子放出素子の側断
面図である。
面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る電子放出素子の部分
拡大図である。
拡大図である。
１０１・・・第１の電極としてのカソード電極 １０２・・・抵抗層 １０３・・・絶縁層 １０４・・・第２の電極としてのゲート電極 １０５・・・リフトオフ層 １０６・・・台座 １０７・・・カーボンナノチューブ １０８・・・開口部
Claims (5)
- 【請求項１】 第１の電極と、前記第１の電極の上方に
絶縁層を介して配設された第２の電極と、前記第２の電
極と絶縁層の開口部内に露出して配設された台座と、前
記台座上に形成されたカーボンナノチューブとを備えて
成ることを特徴とする電子放出素子。 - 【請求項２】 前記第１の電極と第２の電極はマトリク
ス状に配設されていることを特徴とする請求項１記載の
電子放出素子。 - 【請求項３】 前記第１の電極、抵抗層、絶縁層、前記
第２の電極が積層配設されると共に前記抵抗層が露出す
るように前記開口部が形成され、前記台座が前記開口部
内の抵抗層の一部に接触するように配設され、前記台座
上にカーボンナノチューブが被着形成されていることを
特徴とする請求項１又は２記載の電子放出素子。 - 【請求項４】 前記カーボンナノチューブは、ＣＶＤ又
はＰＶＤにより前記台座上に被着形成されて成ることを
特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の電子放
出素子。 - 【請求項５】 前記台座は、グラファイト、Ｎｉ、Ｆ
ｅ、Ｙ、Ｃｏ又はこれらの中の少なくとも一つを含む材
料によって形成されていることを特徴とする請求項１乃
至４のいずれか一に記載の電子放出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7297199A JP2000268705A (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | 電子放出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7297199A JP2000268705A (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | 電子放出素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000268705A true JP2000268705A (ja) | 2000-09-29 |
Family
ID=13504796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7297199A Pending JP2000268705A (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | 電子放出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000268705A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002208345A (ja) * | 2001-01-09 | 2002-07-26 | Sony Corp | 冷陰極電界電子放出素子の製造方法、及び、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法 |
| KR100884528B1 (ko) | 2003-02-14 | 2009-02-18 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전계 방출 표시장치 |
| US7759851B2 (en) | 2002-02-19 | 2010-07-20 | Commissariat A L'energie Atomique | Cathode structure for emissive screen |
-
1999
- 1999-03-18 JP JP7297199A patent/JP2000268705A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002208345A (ja) * | 2001-01-09 | 2002-07-26 | Sony Corp | 冷陰極電界電子放出素子の製造方法、及び、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法 |
| JP4649739B2 (ja) * | 2001-01-09 | 2011-03-16 | ソニー株式会社 | 冷陰極電界電子放出素子の製造方法 |
| US7759851B2 (en) | 2002-02-19 | 2010-07-20 | Commissariat A L'energie Atomique | Cathode structure for emissive screen |
| KR100884528B1 (ko) | 2003-02-14 | 2009-02-18 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전계 방출 표시장치 |
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