JP2002279888A - Field emission element, electron source and image display device - Google Patents

Field emission element, electron source and image display device

Info

Publication number
JP2002279888A
JP2002279888A JP2001076845A JP2001076845A JP2002279888A JP 2002279888 A JP2002279888 A JP 2002279888A JP 2001076845 A JP2001076845 A JP 2001076845A JP 2001076845 A JP2001076845 A JP 2001076845A JP 2002279888 A JP2002279888 A JP 2002279888A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
field emission
electron
magnetic
electrodes
film
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
JP2001076845A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3737708B2 (en
Inventor
Katsuyoshi Fukuda
勝義 福田
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2001076845A priority Critical patent/JP3737708B2/en
Publication of JP2002279888A publication Critical patent/JP2002279888A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3737708B2 publication Critical patent/JP3737708B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a field emission element with high electron emission efficiency, an electron source composed of many field emission elements and an image display device composed of the electron source which can operate with low driving electric power. SOLUTION: The field emission element is composed of a pair of electrodes arranged opposed on a substrate, an electrically conductive film with a gap arranged between the electrodes and an electron emission portion formed in the vicinity of the gap. A magnetic film is arranged with magnetic field in the direction corresponding to the direction of extension of the gap.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電界放出素子、電
界放出素子を多数個配置してなる電子源、および電子源
を用いて構成した画像表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field emission device, an electron source having a large number of field emission devices, and an image display device using the electron source.

【0002】[0002]

【従来の技術】画像表示装置に用いられる表面伝導型の
電界放出素子は、例えば特開平11−287862号公
報などにおいて、詳細に説明されている。例えば、図8
は、従来の平面型の電界放出素子の一構成例を模式的に
示す断面図である。図8において、基板1の表面には一
対の電極(素子電極)2,3が設けられ、これら電極
2,3間には、導電性膜4が形成されている。導電性膜
4には、間隙部5が形成されていて、この間隙部5の近
傍は電子放出部6を構成する。
The field emission device of the surface conduction type used in the Prior Art An image display apparatus, such as in JP-A 11-287862, JP-is described in detail. For example, FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of a conventional flat field emission device. 8, a pair of electrodes (element electrodes) 2 and 3 are provided on the surface of a substrate 1, and a conductive film 4 is formed between the electrodes 2 and 3. A gap 5 is formed in the conductive film 4, and the vicinity of the gap 5 forms an electron emission section 6.

【0003】電子放出部6からの電子放出は、対抗する
素子電極2,3への電圧印加によって生ずる間隙部の強
い電界により、電子放出部の片方の導電膜から電子がト
ンネル効果により真空中に放出されることにより行われ
る。
The electron emission from the electron emission portion 6 is caused by the strong electric field in the gap generated by the application of a voltage to the opposing device electrodes 2 and 3, and electrons from one of the conductive films of the electron emission portion are brought into vacuum by a tunnel effect. This is done by being released.

【0004】しかし、放出された電子は、電子放出部近
傍の電界にそって進み、ほとんどの電子が電子放出部の
対向する正電極の導電性膜に吸収されてしまい、電子放
出部6の上方に設けられたアノード(図示せず)の電界
に引かれた一部の電子のみが有効な電子放出となる。従
って、有効な電子放出効率は0.1%程度と低く、これ
を高めることが大きな課題であった。また、このような
電界放出素子を複数個配置してなる電子源、この電子源
を備えた画像表示装置も、電界放出素子の電子放出効率
が低いため、駆動電力の増大、発熱などの問題があり、
その改善が求められている。
However, the emitted electrons travel along the electric field in the vicinity of the electron emitting portion, and most of the electrons are absorbed by the conductive film of the positive electrode facing the electron emitting portion. Only a part of the electrons attracted by the electric field of the anode (not shown) provided in the device becomes effective electron emission. Therefore, the effective electron emission efficiency is as low as about 0.1%, and increasing this has been a major issue. Also, an electron source having a plurality of such field emission devices, and an image display device including the electron source, have problems such as an increase in driving power and heat generation because the electron emission efficiency of the field emission devices is low. Yes,
There is a need for improvement.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情の
下になされ、高い電子放出効率を示す電界放出素子、こ
の電界放出素子を多数個配置してなる電子源、該電子源
を用いて構成した、低駆動電力で動作することを可能と
する画像表示装置を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made under the circumstances described above, and a field emission device having high electron emission efficiency, an electron source having a plurality of the field emission devices, and an electron source using the electron source. Provided is an image display device configured to be able to operate with low driving power.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、基板上に対向して配置された一対の電極
と、前記電極間に形成され、間隙部を有する導電性膜
と、前記間隙部の近傍に形成された電子放出部を具備す
る電界放出素子であって、前記基板上に、前記間隙部が
延びる方向を磁場方向とする磁性膜が配置されているこ
とを特徴とする電界放出素子を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a pair of electrodes disposed on a substrate so as to face each other, a conductive film formed between the electrodes and having a gap, A field emission device having an electron emission portion formed in the vicinity of the gap, wherein a magnetic film having a direction in which the gap extends in a magnetic field direction is disposed on the substrate. A field emission device is provided.

【0007】本発明の電界放出素子において、磁性膜
は、非磁性体中に着磁された強磁性体粒子が分散されて
なる、グラニュラー構造を有することが出来る。この場
合、磁性膜は、基板と電子放出部との間に形成された、
非磁性絶縁体中に着磁された強磁性体粒子が分散されて
なる絶縁性磁性膜とすることが出来る。
In the field emission device of the present invention, the magnetic film can have a granular structure in which magnetized ferromagnetic particles are dispersed in a non-magnetic material. In this case, the magnetic film is formed between the substrate and the electron-emitting portion,
An insulating magnetic film in which magnetized ferromagnetic particles are dispersed in a non-magnetic insulator can be obtained.

【0008】また、また、本発明は、基板上に対向して
配置された一対の電極と、前記電極間に設けられ、間隙
部を有する導電性膜とを備え、前記導電性膜が、前記間
隙部が延びる方向に着磁されていることを特徴とする電
界放出素子を提供する。
Further, the present invention includes a pair of electrodes arranged on a substrate so as to face each other, and a conductive film provided between the electrodes and having a gap, wherein the conductive film is Provided is a field emission device characterized by being magnetized in a direction in which a gap extends.

【0009】更に、本発明は、上述の電界放出素子を複
数個配置してなり、電界放出素子の一対の電極に入力電
気信号を加える手段を具備することを特徴とする電子源
を提供する。
Further, the present invention provides an electron source comprising a plurality of the above-described field emission devices, and comprising means for applying an input electric signal to a pair of electrodes of the field emission device.

【0010】この場合、複数個の電界放出素子をマトリ
クス状に配置し、個々の電界放出素子の一方の電極を行
配線に接続し、個々の電界放出素子の他方の電極を前記
行配線と直交する列配線に接続することが出来る。
In this case, a plurality of field emission devices are arranged in a matrix, one electrode of each field emission device is connected to a row wiring, and the other electrode of each field emission device is orthogonal to the row wiring. Column wiring.

【0011】更にまた、本発明は、上述の電子源と、入
力電気信号によって個々の電界放出素子の電子放出部か
らの電子の放出に基づいて画像を表示する画像表示手段
とを具備することを特徴とする画像表示装置を提供す
る。
[0011] Furthermore, the present invention includes an electron source described above, by comprising image display means for displaying an image based on electrons emitted from the electron emission portion of each of the field emission device by the input electrical signal An image display device is provided.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明について、より詳細
に説明する。本発明は、電子放出部近傍の放出された電
子に、アノードに向ける力を作用させるような静磁場を
生ずる磁性部材を配置したことを特徴とする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The present invention is characterized in that a magnetic member that generates a static magnetic field that causes a force directed to the anode to act on emitted electrons in the vicinity of the electron emitting portion is provided.

【0013】図2に示すように、電子の流れに静磁場が
作用すると、電子にローレンツ力が働く。そのため、本
発明では、導電性部材の間隙において、一方から他方へ
の電子の流れに対し、それと垂直な方向で、かつ電子に
力を加える方向とは垂直な方向、即ち間隙部が延びる方
向に磁場を作用させている。即ち、そのような方向を磁
場方向とする磁性部材を配置させている。
As shown in FIG. 2, when a static magnetic field acts on the flow of electrons, Lorentz force acts on the electrons. For this reason, in the present invention, in the gap between the conductive members, the flow of electrons from one side to the other is in a direction perpendicular to the direction and in a direction perpendicular to the direction in which the force is applied to the electrons, that is, in a direction in which the gap extends. A magnetic field is applied. That is, a magnetic member having such a direction as the direction of the magnetic field is arranged.

【0014】このように、電子流と直交した横磁場によ
り、電子放出部から放出された電子は電子放出部から離
れるような力が働くことになり、間隙部の対向する導電
性膜に引かれないでアノードに引かれる割合が増加し、
有効な電子放出効率は増加する。
As described above, due to the transverse magnetic field orthogonal to the electron flow, the electrons emitted from the electron-emitting portion act to move away from the electron-emitting portion, and are attracted to the opposing conductive film in the gap. an increase in the proportion drawn to Meide anode,
The effective electron emission efficiency increases.

【0015】例えば、電子放出部の間隙の距離を10n
mとし、10Vの電圧を印加したとき、1テスラ(T)
の横磁場中での電子は間隙部の電界以外に、約2V/μ
m相当の磁場による加速を受ける。この加速のため、電
子はアノードに引かれ易くなり、アノードに達する電子
は増加し、有効な電子放出効率は、従来0.1%程度で
あったものが、約1%程度と大幅に向上する。
For example, the distance of the gap between the electron emitting portions is 10 n
m, and when a voltage of 10 V is applied, 1 Tesla (T)
In a transverse magnetic field of about 2 V / μ other than the electric field in the gap.
It is accelerated by a magnetic field equivalent to m. Due to this acceleration, electrons are easily attracted to the anode, and the number of electrons reaching the anode is increased. Effective electron emission efficiency is greatly improved from about 0.1% in the past to about 1%. .

【0016】有効な電子放出効率を向上させるには、電
子放出部近傍の真空中を電子が移動するため、その電子
放出部近傍に磁場を作用させる必要がある。電子放出部
は100nm以下程度の短いサイズであるために、電子
放出部に磁場を作用させるには、磁性体は1nmから1
00nm程度に小さく、かつ非磁性体中に分散させて磁
場を漏洩させ、1軸方向に着磁している、いわゆるグラ
ニュラー構造磁性膜とすることが望ましい。即ち、放出
電子にはこのような漏洩磁場を作用させることが望まし
い。
In order to improve the effective electron emission efficiency, it is necessary to apply a magnetic field to the vicinity of the electron emitting portion because electrons move in a vacuum near the electron emitting portion. Since the electron emitting portion has a short size of about 100 nm or less, the magnetic material must be 1 nm to 1 nm in order to apply a magnetic field to the electron emitting portion.
It is desirable to use a so-called granular magnetic film which is small to about 00 nm, is dispersed in a non-magnetic material, leaks a magnetic field, and is magnetized in one axis direction. That is, it is desirable to apply such a stray magnetic field to the emitted electrons.

【0017】電子放出部に磁場を作用させる一例とし
て、導電性膜をグラニュラー構造の磁性膜とし、該磁性
膜による磁場を作用させることができる。この場合、磁
性膜を、Al、Cu、Ti、Ta、Nbなどのメタルか
らなる非磁性導電体中に微小な強磁性体粒子を分散させ
た導電性磁性膜とすることが出来る。
As an example of applying a magnetic field to the electron-emitting portion, the conductive film may be a magnetic film having a granular structure, and a magnetic field may be applied by the magnetic film. In this case, the magnetic film can be a conductive magnetic film in which fine ferromagnetic particles are dispersed in a nonmagnetic conductor made of a metal such as Al, Cu, Ti, Ta, and Nb.

【0018】また、基板上に配設されたグラニュラー構
造の絶縁性磁性膜の上に電子放出部を配設し、該磁性膜
による磁場を作用させることもできる。グラニュラー構
造の絶縁性磁性膜は、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸
化アルミニウム、窒化珪素などの絶縁物中に微小な強磁
性体粒子を分散させた構成とすることが出来る。
Further, an electron emission portion can be provided on the insulating magnetic film having a granular structure provided on the substrate, and a magnetic field can be applied by the magnetic film. Insulating magnetic layer having a granular structure, silicon oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, may be a structure in which are dispersed fine ferromagnetic particles in an insulating material such as silicon nitride.

【0019】使用される強磁性体としては、例えばCo
−Fe、Cr−Fe、Fe−Ni、Fe−Mn、Fe−
V、Fe−N、Fe−Nd−B、Sm−Co、Sm−F
e−Zr、Sm−Fe−Zr−Nなど、または貴金属と
遷移金属との磁性合金であるMn−Pt、Co−Pt、
Co−Pd、Fe−Pd、Fe−Rh、Ni−Pd、N
i−Pt、Mn−Irなどを挙げることが出来る。
The ferromagnetic material used is, for example, Co.
-Fe, Cr-Fe, Fe-Ni, Fe-Mn, Fe-
V, Fe-N, Fe-Nd-B, Sm-Co, Sm-F
e-Zr, Sm-Fe-Zr-N or the like, or Mn-Pt, Co-Pt, which is a magnetic alloy of a noble metal and a transition metal,
Co-Pd, Fe-Pd, Fe-Rh, Ni-Pd, N
i-Pt, Mn-Ir and the like can be mentioned.

【0020】以上のように構成される本発明の電界放出
素子により、電子放出効率を大幅に向上させることが出
来、そのような電界放出素子を多数個配置してなる電子
源、およびそのような電子源を用いて構成した画像形成
装置によると、低駆動電力での駆動が可能である。
With the field emission device of the present invention configured as described above, the electron emission efficiency can be greatly improved, and an electron source having a large number of such field emission devices is provided. According to the image forming apparatus configured by using the electron source, driving with low driving power is possible.

【0021】以下、本発明の実施態様について、図面を
参照して説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0022】図1は、本発明の第1の実施形態に係る電
界放出素子の一構成例を示す模式図である。図1におい
て、基板1の表面には、グラニュラー構造を有する絶縁
性磁性膜11が形成され、この磁性膜11の上に一対の
電極(素子電極)2,3が設けられている。そして、こ
れら電極2,3間には、導電性膜4が形成されている。
導電性膜4には、紙面から垂直方向に延びる間隙部5が
形成されていて、この間隙部5の近傍は電子放出部6を
構成する。
FIG. 1 is a schematic diagram showing one configuration example of the field emission device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, an insulating magnetic film 11 having a granular structure is formed on the surface of a substrate 1, and a pair of electrodes (element electrodes) 2 and 3 are provided on the magnetic film 11. A conductive film 4 is formed between the electrodes 2 and 3.
In the conductive film 4, a gap 5 extending in the vertical direction from the paper surface is formed, and the vicinity of the gap 5 constitutes an electron emission section 6.

【0023】基板1としては、通常、ガラスもしくはS
i基板を用いることが出来る。ガラスとしては、例えば
ホウ珪酸ガラス、青板ガラスなどがあり、また、そのよ
うなガラス表面に酸化珪素膜もしくは窒化珪素膜などを
形成したガラス基板が適している。
The substrate 1 is usually made of glass or S
An i-substrate can be used. Examples of the glass include borosilicate glass and blue plate glass, and a glass substrate having a silicon oxide film or a silicon nitride film formed on the surface of such a glass is suitable.

【0024】基板1の上に形成されるグラニュラー構造
の絶縁性磁性膜は、絶縁物質中に強磁性体粒子を分散さ
せてなるものであり、強磁性体としては、例えばCo−
Fe、Cr−Fe、Fe−Ni、Fe−Mn、Fe−
V、Fe−N、Fe−Nd−B、Sm−Co、Sm−F
e−Zr、Sm−Fe−Zr−Nなど、または貴金属と
遷移金属との磁性合金であるMn−Pt、Co−Pt、
Co−Pd、Fe−Pd、Fe−Rh、Ni−Pd、N
i−Pt、Mn−Irなどを用いることができる。
The insulating magnetic film having a granular structure formed on the substrate 1 is formed by dispersing ferromagnetic particles in an insulating material.
Fe, Cr-Fe, Fe-Ni, Fe-Mn, Fe-
V, Fe-N, Fe-Nd-B, Sm-Co, Sm-F
e-Zr, Sm-Fe-Zr-N or the like, or Mn-Pt, Co-Pt, which is a magnetic alloy of a noble metal and a transition metal,
Co-Pd, Fe-Pd, Fe-Rh, Ni-Pd, N
i-Pt, Mn-Ir, or the like can be used.

【0025】グラニュラー構造の絶縁性磁性膜は、例え
ばスパッタ法などで形成することが出来る。例えば、ス
パッタターゲットとして酸化珪素及び強磁性体を用い、
これらを同時又は交互にスパッタすることにより、酸化
珪素膜中に微小な強磁性体粒子が分散した絶縁性磁性膜
を得ることが出来る。絶縁性磁性膜の膜厚は、通常、1
〜1000nmであり、好ましくは10〜100nmで
ある。磁性膜の膜厚が薄すぎると、磁場が電子の流れに
対して所望の作用を行うには不十分であり、また厚すぎ
ても、それほどが効果が得られない。また、強磁性体粒
子のサイズは、通常、磁性膜の膜厚の1/8〜1/2で
あるのが好ましい。
The insulating magnetic film having a granular structure can be formed by, for example, a sputtering method. For example, using silicon oxide and a ferromagnetic material as a sputter target,
These by sputtering simultaneously or alternately, fine ferromagnetic particles in the silicon oxide film can be obtained dispersed insulating magnetic film. The thickness of the insulating magnetic film is usually 1
It is a ~1000nm, preferably 10~100nm. If the thickness of the magnetic film is too small, the magnetic field is insufficient to perform a desired action on the flow of electrons, and if it is too large, the effect is not so large. The size of the ferromagnetic particles is usually preferably 1/8 to 1/2 of the thickness of the magnetic film.

【0026】酸化珪素中の強磁性体粒子のサイズは、ス
パッタ電力、基板温度、基板バイアスなどを調整するこ
とにより変えることができる。例えば、基板1として表
面に酸化珪素膜を形成した青板ガラス基板を用い、スパ
ッタターゲットとしてSiO 2 、およびCoPtを用
い、RFスパッタ電力2W/cm2 、基板温度150
℃、基板バイアス0.2W/cm2 で、2分間スパッタ
することで、粒径10nmのCoPt粒子がSiO2
中に分散した、厚さ20nmのグラニュラー構造CoP
t−SiO2 磁性膜を得ることができる。
[0026] The size of the ferromagnetic particles in the silicon oxide, vinegar
Adjust the power, substrate temperature, substrate bias, etc.
And can be changed by For example, a table 1
Using a blue glass substrate with a silicon oxide film
Tsu SiO as data target Two, And CoPt
No, RF sputtering power 2W / cmTwo, Substrate temperature 150
° C, substrate bias 0.2W / cmTwoAnd sputter for 2 minutes
By doing so, CoPt particles having a particle size of 10 nmTwofilm
20nm thick granular structure CoP dispersed in
t-SiOTwoA magnetic film can be obtained.

【0027】その後、この絶縁性磁性膜を1軸方向に着
磁させる。その磁束密度は、例えば1テスラ程度である
が、磁性膜を20nm程度に薄く設定しているため、着
磁後も基板から数cm離れた距離では磁場は感知できな
いほど微弱である。この磁性膜は、密着性、信頼性など
を考慮して、必要に応じて2層構造などの多層膜とする
こともできる。
Thereafter, the insulating magnetic film is magnetized in one axis direction. The magnetic flux density is, for example, about 1 Tesla, but since the magnetic film is set to be as thin as about 20 nm, the magnetic field is so weak that it cannot be detected at a distance of several cm from the substrate even after magnetization. This magnetic film may be a multilayer film such as a two-layer structure as necessary in consideration of adhesion, reliability, and the like.

【0028】絶縁性磁性膜11上に対向して配置される
素子電極2,3を構成する材料としては、一般的な導体
材料を用いることができる。例えば、Cr、Cu、I
r、Mo、Pd、Pt、Ti、Ta、W、Zr等の金属
或は合金及びPdO、SnO2、RuO2 等の酸化物な
どを適宜選択することができる。
A general conductor material can be used as a material for forming the device electrodes 2 and 3 which are disposed on the insulating magnetic film 11 so as to face each other. For example, Cr, Cu, I
r, Mo, Pd, Pt, Ti, Ta, W, metal or alloy and PdO of Zr or the like can be selected as appropriate SnO 2, RuO 2 or the like oxide.

【0029】素子電極2,3間の間隔L1は、通常、素
子電極2,3間に印加する電圧等を考慮して、数百nm
〜数十μmの範囲に設定される。また、素子電極2,3
の長さW(紙面に垂直な方向の寸法:図示せず)は、電
極の抵抗値や電子放出特性を考慮して、数μm〜数百μ
mの範囲に設定される。素子電極2,3の膜厚dは、通
常、数十nmから数μmの範囲に設定される。
The distance L1 between the device electrodes 2 and 3 is usually several hundred nm in consideration of the voltage applied between the device electrodes 2 and 3.
Is set in a range of about to several tens μm. Also, the element electrodes 2 and 3
The length W (dimension in a direction perpendicular to the paper surface: not shown) is several μm to several hundred μm in consideration of the resistance value of the electrode and the electron emission characteristics.
m. The film thickness d of the device electrodes 2 and 3 is usually set in a range of several tens nm to several μm.

【0030】素子電極2,3間に形成される導電性膜4
は、液滴法、真空蒸着法、印刷法などにより形成され、
膜厚は、通常は、数Å〜数百nmの範囲となるように成
膜される。
Conductive film 4 formed between device electrodes 2 and 3
Is formed by a droplet method, a vacuum deposition method, a printing method, etc.
The film thickness is normally formed to have a range of several Å~ several hundred nm.

【0031】導電性膜4は、単層であっても、或いは信
頼性などを考慮して、2種類の材料からなる2層積層構
造等の多層構造であってもよい。それらの材料は、良好
な電子放出特性、十分な耐久性、素子作製の簡便さなど
を考慮して決定される。また、導電性膜4の膜厚は、素
子電極2,3へのステップカバレージ、素子電極2,3
間の抵抗値等を考慮して適宜設定されるが、通常は、数
Å〜数百nmの範囲とするのが好ましい。
The conductive film 4 may be a single layer or a multilayer structure such as a two-layer laminated structure made of two kinds of materials in consideration of reliability and the like. These materials are good electron emission characteristics, sufficient durability is determined in consideration of the ease of device manufacturing. Further, the film thickness of the conductive film 4 depends on the step coverage for the device electrodes 2 and 3 and the device electrodes 2 and 3.
Although it is appropriately set in consideration of the resistance value between them, it is usually preferable to set it in the range of several to several hundred nm.

【0032】導電性膜4を構成する具体的な材料として
は、例えばPdO、SnO2 、In 2 3 −Sb2 3
等の酸化物、Pd、Pt、Cr、Ti、Cu、Ta、W
等の金属、Si等の半導体、カーボン等が挙げられ、適
宜組合わせて用いることもできる。なお、導電性膜4と
素子電極2,3は、同じ材料で作製することもできる。
As a specific material for forming the conductive film 4,
Is, for example, PdO, SnOTwo, In TwoOThree-SbTwoOThree
Oxides such as Pd, Pt, Cr, Ti, Cu, Ta, W
Metal such as Si, semiconductor such as Si, carbon, etc.
They can be used in any combination. Note that the conductive film 4 and
The device electrodes 2 and 3 can be made of the same material.

【0033】導電性膜4に形成されている間隙部5は、
通電によるフォーミングもしくは集束イオンビーム技術
などの微細加工技術によって形成される。かかる間隙部
5の間隔L2は、100nm以下となるように加工する
のが望ましい。間隙部5の間隔L2が100nmを超え
ると、高効率で均一な電子放出特性が得難くなる。
The gap 5 formed in the conductive film 4 is
It is formed by fine processing technology such as forming by energization or focused ion beam technology. It is desirable to process the gap L2 between the gaps 5 so as to be 100 nm or less. If the distance L2 between the gaps 5 exceeds 100 nm, it becomes difficult to obtain highly efficient and uniform electron emission characteristics.

【0034】電子放出部6には、電子放出を増加させる
ために、通常、後述する活性化処理が行われる。また、
電子放出部6の内部には、数Åから数十nmの範囲の粒
径の導電性微粒子を存在させてもよい。この導電性微粒
子は、導電性膜4を構成する材料の元素の一部、あるい
は全てを含有するものとなる。
The electron emitting section 6 is usually subjected to an activation process described later in order to increase electron emission. Also,
Conductive fine particles having a particle size ranging from several Å to several tens of nm may be present inside the electron emitting portion 6. The conductive fine particles contain some or all of the elements of the material constituting the conductive film 4.

【0035】以上説明した構成を有する電界放出素子の
製造方法としては、様々な方法があるが、その一例を図
3を参照して以下に説明する。
[0035] As a manufacturing method of a field emission device having the structure discussed above, there are various methods are described below with reference to FIG. 3 an example.

【0036】まず、基板1を十分に洗浄した後、図3
(a)に示すように、スパッタ法等により絶縁性磁性体
11を堆積する。この絶縁性磁性体11は、用途に応じ
て、例えばフォトリソグラフィー技術を用いてパターニ
ングされる。
First, after sufficiently cleaning the substrate 1, FIG.
As shown in (a), the insulating magnetic body 11 is deposited by a sputtering method or the like. The insulating magnetic body 11, depending on the application, for example, is patterned using photolithography.

【0037】次いで、真空蒸着法、もしくはスパッタ法
等により素子電極材料を堆積した後、これを例えばフォ
トリソグラフィー技術を用いてパターニングし、図3
(b)に示すように、絶縁性磁性体11を形成した基板
1上に素子電極2,3を形成する。
Next, after an element electrode material is deposited by a vacuum evaporation method, a sputtering method or the like, this is patterned by using, for example, a photolithography technique.
As shown in (b), the device electrodes 2 and 3 are formed on the substrate 1 on which the insulating magnetic material 11 is formed.

【0038】次に、絶縁性磁性体11および素子電極
2,3を設けた基板1上に、真空蒸着法などにより、第
1の金属、例えばCrなどを、密着性向上のため及び液
滴が広がらないように、0.5nmの厚さに堆積する。
そして、この金属膜をリフトオフやエッチング等により
パターニングすることにより、図3(c)に示すよう
に、第1の導電性膜12を形成する。
Next, a first metal, for example, Cr, is deposited on the substrate 1 on which the insulating magnetic material 11 and the device electrodes 2 and 3 are provided by a vacuum deposition method or the like to improve adhesion and to form a droplet. so that it does not spread, deposited to a thickness of 0.5nm.
Then, by patterning this metal film by lift-off or etching, as shown in FIG. 3 (c), to form the first conductive film 12.

【0039】その後、図3(d)に示すように、第1の
導電性膜12上に有機パラジウム液13を液滴法により
堆積させ、乾燥、焼成し、図3(e)に示すように、P
dOからなる第2の導電性膜14を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 3D, an organic palladium liquid 13 is deposited on the first conductive film 12 by a droplet method, dried and fired, and as shown in FIG. , P
A second conductive film 14 made of dO is formed.

【0040】続いて、以下に示す手順で、素子電極2,
3間にパルス電圧の印加を繰り返すことにより、図3
(f)に示すように、電子放出部を形成するための間隙
部5を形成する。
Subsequently, the device electrodes 2 and
3 by repeating the application of the pulse voltage between
As shown in (f), a gap 5 for forming an electron-emitting portion is formed.

【0041】その後、活性化工程と呼ばれる処理を施
す。活性化工程とは、導電性膜12,14に形成した間
隙部5及びその近傍の少なくとも一部に、以下に示すよ
うな手順で、電子放出部を形成する工程である。
Thereafter, a process called an activation step is performed. The activation step is a step of forming an electron-emitting portion in the gap 5 formed in the conductive films 12 and 14 and at least a part of the vicinity thereof in the following procedure.

【0042】活性化工程は、例えば、図4に示すよう
に、上方にアノードを配置し、真空下で、素子電極2,
3間にパルスの印加を繰り返すことにより行うことがで
きる。即ち、素子電極2,3間にパルスを所定のプログ
ラムで印加し、素子電流If、放出電流Ieが、著しく
増加することで電子放出部が形成される。間隙部の形成
も、不活性雰囲気または真空下で基本的には同様の方法
で実施することができる。
In the activation step, for example, as shown in FIG. 4, an anode is arranged above and the device electrodes 2 and 2 are placed under vacuum.
It can be performed by repeating the application of the pulse between three. That is, a pulse is applied between the device electrodes 2 and 3 by a predetermined program, and the device current If and the emission current Ie are significantly increased, thereby forming an electron emission portion. The formation of the gap can be basically performed in the same manner in an inert atmosphere or under vacuum.

【0043】活性化工程の終了の判定は、素子電流If
と放出電流Ieを測定することにより行うことができ
る。なお、パルス幅、パルス間隔、パルス波高値など
は、適宜設定される。
The end of the activation step is determined by determining the device current If.
And the emission current Ie. Note that the pulse width, pulse interval, pulse crest value, and the like are set as appropriate.

【0044】以上のような工程を経て得られた電界放出
素子を、安定化工程に供することが好ましい。この工程
は、真空容器内の有機物質を排気する工程である。真空
容器を排気する真空排気装置は、装置から発生するオイ
ルが素子の特性に影響を与えないように、オイルを使用
しないものを用いるのが好ましい。具体的には、ソープ
ションポンプ、イオンポンプ等の真空排気装置を挙げる
ことが出来る。
The field emission device obtained through the above steps is preferably subjected to a stabilization step. This step is a step of exhausting the organic substance in the vacuum container. It is preferable to use a vacuum exhaust device that does not use oil so that the oil generated from the device does not affect the characteristics of the element. Specifically, a vacuum exhaust device such as a sorption pump or an ion pump can be used.

【0045】上述の活性化工程において、排気装置とし
て油拡散ポンプやロータリーポンプを用い、これから発
生するオイル成分に由来する有機ガスを用いた場合に
は、この成分の分圧を極力低く抑える必要がある。真空
容器内の有機成分の分圧は、上記炭素あるいは炭素化合
物がほぼ新たに堆積しない分圧で1×10-8Torr以
下が好ましく、さらには1×10-10Torr以下が特
に好ましい。
In the above-described activation step, when an oil diffusion pump or a rotary pump is used as an exhaust device and an organic gas derived from an oil component generated therefrom is used, it is necessary to keep the partial pressure of this component as low as possible. is there. The partial pressure of the organic component in the vacuum vessel is preferably 1 × 10 −8 Torr or less, more preferably 1 × 10 −10 Torr or less, at a partial pressure at which the carbon or carbon compound is not newly deposited.

【0046】さらに、真空容器内を排気するときには、
真空容器全体を加熱して、真空容器内壁や、電界放出素
子に吸着した有機物質分子を排気しやすくするのが好ま
しい。このときの加熱条件は、80〜250℃、好まし
くは150〜250℃で、出来るだけ長時間処理するの
が望ましいが、特にこの条件に限るものではなく、真空
容器の大きさや形状、電界放出素子の構成などの諸条件
により適宜選ばれる条件により行う。真空容器内の圧力
は、極力低くすることが望ましく、1×10-7Torr
以下が好ましく、さらには1×10-8Torr以下が特
に好ましい。さらにグラニュラー構造の絶縁性磁性膜中
に磁性体の再着磁を行うと、放出電流はより安定する。
Further, when evacuating the vacuum chamber,
It is preferable that the entire vacuum vessel is heated so that the organic substance molecules adsorbed on the inner wall of the vacuum vessel and the field emission element are easily exhausted. The heating condition at this time is desirably a treatment at 80 to 250 ° C., preferably 150 to 250 ° C. for as long as possible. However, the present invention is not particularly limited to this condition, and the size and shape of the vacuum vessel, the field emission device This is performed under conditions appropriately selected according to various conditions such as the structure of the above. It is desirable that the pressure in the vacuum vessel be as low as possible, and 1 × 10 −7 Torr
Or less, more preferably 1 × 10 −8 Torr or less. Further, when the magnetic material is re-magnetized in the insulating magnetic film having the granular structure, the emission current becomes more stable.

【0047】安定化工程を行った後の、駆動時の雰囲気
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、有機物質が十分除去
されていれば、圧力自体は多少上昇しても十分安定な特
性を維持することが出来る。このような真空雰囲気を採
用することにより、新たな炭素あるいは炭素化合物の堆
積を抑制することができ、結果として素子電流If、放
出電流Ieが安定する。
[0047] after the stabilization process, the atmosphere at the time of driving, it is preferable to maintain the atmosphere during the stabilization process is completed, is not limited to this, if the organic material long as it is sufficiently removed Even if the pressure itself increases somewhat, it is possible to maintain sufficiently stable characteristics. By adopting such a vacuum atmosphere, deposition of new carbon or a carbon compound can be suppressed, and as a result, the device current If and the emission current Ie are stabilized.

【0048】以上説明した本実施形態に係る電界放出素
子は、電子放出効率が約1%と、従来に比べ、大幅に向
上した電子放出効率を示した。
The above-described field emission device according to the present embodiment, the electron emission efficiency of about 1%, compared with the conventional, showed electron emission efficiency was significantly improved.

【0049】図5は、本発明の第2の実施形態に係る電
界放出素子の一構成例を示す模式図である。この実施形
態は、導電膜に磁性体をもちいた例である。図5におい
て、基板1の表面には、一対の電極(素子電極)2,3
が設けられており、この素子電極2,3間に、グラニュ
ラー構造を有する導電性磁性膜41が形成されている。
そして、この導電性磁性膜41には、間隙部5が形成さ
れていて、この間隙部5の近傍は電子放出部6を構成す
る。
FIG. 5 is a schematic view showing one configuration example of a field emission device according to the second embodiment of the present invention. This embodiment is an example in which a magnetic material is used for a conductive film. In FIG. 5, a pair of electrodes (element electrodes) 2 and 3
Is provided between the device electrodes 2 and 3, the conductive magnetic film 41 having a granular structure is formed.
A gap 5 is formed in the conductive magnetic film 41, and the vicinity of the gap 5 constitutes an electron emission section 6.

【0050】基板1および素子電極2,3を構成する材
料等は、第1の実施形態と同様である。
The materials constituting the substrate 1 and the device electrodes 2 and 3 are the same as those in the first embodiment.

【0051】導電性磁性膜41は、単層または多層から
なり、その材料は、良好な電子放出特性、十分な耐久
性、素子作製の簡便さなどを考慮して決定される。ま
た、導電性磁性膜の膜厚は、素子電極2,3へのステッ
プカバレージ、素子電極2,3間の抵抗値等を考慮して
適宜設定されるが、通常は、数Å〜数百nmの範囲とす
るのが好ましい。
The conductive magnetic film 41 is composed of a single layer or a multilayer, and the material thereof is determined in consideration of good electron emission characteristics, sufficient durability, simplicity of element fabrication, and the like. The thickness of the conductive magnetic film is appropriately set in consideration of the step coverage of the device electrodes 2 and 3, the resistance between the device electrodes 2 and 3, and the like. It is preferable to set it in the range.

【0052】導電性磁性膜4を2層の積層膜により構成
する場合、第1の層としてはCr、Ti、Cu、Ta、
Mo、Wなどの導電性膜を、第2の層としてグラニュラ
ー構造の導電性磁性膜を用いることが出来る。グラニュ
ラー構造の導電性磁性膜は、Al,Cu、Ti、Nb、
Ta等の金属中に微小な強磁性体粒子が分散した構造を
有する。強磁性体としては、例えばCo−Fe、Cr−
Fe、Fe−Ni、Fe−Mn、Fe−V、Fe−N、
Fe−Nd−B、Sm−Co、Sm−Fe−Zr、Sm
−Fe−Zr−Nなど、または貴金属と遷移金属との磁
性合金であるMn−Pt、Co−Pt、Co−Pd、F
e−Pd、Fe−Rh、Ni−Pd、Ni−Pt、Mn
−Irなどを用いることができる。
When the conductive magnetic film 4 is formed of a two-layered film, the first layer may be made of Cr, Ti, Cu, Ta,
A conductive film such as Mo or W can be used, and a conductive magnetic film having a granular structure can be used as the second layer. Conductive magnetic film having a granular structure, Al, Cu, Ti, Nb,
It has a structure in which fine ferromagnetic particles are dispersed in a metal such as Ta. As the ferromagnetic material, for example, Co-Fe, Cr-
Fe, Fe-Ni, Fe-Mn, Fe-V, Fe-N,
Fe-Nd-B, Sm-Co, Sm-Fe-Zr, Sm
-Mn-Pt, Co-Pt, Co-Pd, F-Zr-N or the like or a magnetic alloy of a noble metal and a transition metal
e-Pd, Fe-Rh, Ni-Pd, Ni-Pt, Mn
-Ir or the like can be used.

【0053】グラニュラー構造の導電性磁性膜は、例え
ばスパッタ法などで形成することが出来る。例えば、ス
パッタターゲットとして上記金属と強磁性体を用い、こ
れらを同時又は交互にスパッタすることにより、金属膜
中に微小な強磁性体粒子が分散した導電性磁性膜を得る
ことが出来る。
The conductive magnetic film having a granular structure can be formed by, for example, a sputtering method. For example, a conductive magnetic film in which fine ferromagnetic particles are dispersed in a metal film can be obtained by using the above metal and a ferromagnetic material as a sputter target and sputtering them simultaneously or alternately.

【0054】金属中の強磁性体粒子のサイズは、スパッ
タ電力、基板温度、基板バイアスなどを調整することに
より変えることができる。例えば、基板1として表面に
酸化珪素膜を形成した青板ガラス基板を用い、スパッタ
ターゲットとしてCu およびPdFeを用い、RFス
パッタ電力2W/cm2 、基板温度150℃、基板バイ
アス0.2W/cm2 で、0.5分間スパッタすること
で、厚さ5nmのグラニュラー構造PdFe−Cu
性膜を得ることができる。
The size of the ferromagnetic particles in the metal can be changed by adjusting sputtering power, substrate temperature, substrate bias, and the like. For example, a blue plate glass substrate having a silicon oxide film formed on the surface is used as the substrate 1, and Cu is used as a sputtering target. And PdFe by sputtering at an RF sputtering power of 2 W / cm 2 , a substrate temperature of 150 ° C., and a substrate bias of 0.2 W / cm 2 for 0.5 minute to obtain a granular structure PdFe—Cu having a thickness of 5 nm. A magnetic film can be obtained.

【0055】その後、この磁性膜を1軸方向に着磁させ
るが、磁性膜を5nm程度に薄く設定しているため、着
磁後も基板から数cm離れた距離では磁場は感知できな
いほど微弱である。
Thereafter, the magnetic film is magnetized in one axis direction. However, since the magnetic film is set to be as thin as about 5 nm, the magnetic field is so weak that it cannot be detected at a distance of several cm from the substrate even after magnetization. is there.

【0056】導電性磁性膜41に間隙部5を形成する方
法、間隙部5の間隔L2、電子放出部6の活性化処理の
手順等は、第1の実施形態と同様である。
The method of forming the gaps 5 in the conductive magnetic film 41, the interval L2 between the gaps 5, the procedure for activating the electron emission section 6, and the like are the same as in the first embodiment.

【0057】上述の電界放出素子の製造方法としては様
々な方法があるが、その一例を図6を参照して、以下に
説明する。
There are various methods for manufacturing the above-mentioned field emission device, and one example will be described below with reference to FIG.

【0058】まず、基板1を十分に洗浄した後、真空蒸
着法、もしくはスパッタ法等により素子電極材料を堆積
した後、例えばフォトリソグラフィー技術を用いて、図
6(a)に示すように、基板1上に素子電極2,3を形
成する。
First, after sufficiently cleaning the substrate 1, a device electrode material is deposited by a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like, and then, for example, by photolithography, as shown in FIG. forming the device electrodes 2 and 3 on the 1.

【0059】次いで、素子電極2,3を設けた基板1上
に、真空蒸着法もしくはスパッタ法により第1の導電膜
51及びグラニュラー構造磁性膜52を堆積し、リフト
オフ、エッチング等を用いてこれらをパターニングし、
着磁することにより、図6(b)に示すように、導電性
磁性膜41を形成する。
[0059] Then, on the substrate 1 provided with the device electrodes 2 and 3, the first conductive film 51 and the granular structure magnetic film 52 is deposited by vacuum evaporation or sputtering, lift-off, these by etching or the like Patterning,
By magnetizing, as shown in FIG. 6B, a conductive magnetic film 41 is formed.

【0060】次に、電子放出部を形成するための間隙の
形成、活性化工程、および安定化工程を実施するが、こ
れらの工程は、第1の実施形態と同様の手順により行う
ことが出来る。
Next, a step of forming a gap for forming an electron-emitting portion, an activation step, and a stabilization step are performed. These steps can be performed in the same procedure as in the first embodiment. .

【0061】以上のように、第1の実施形態と同様に、
電子放出効率が改善された電界放出素子を得ることが出
来る。即ち、本実施形態に係る電界放出素子は、電子放
出効率が約1%と、従来に比べ、大幅に向上した電子放
出効率を示した。
As described above, similarly to the first embodiment,
Electron emission efficiency can be obtained an improved field emission device. That is, the field emission device according to the present embodiment has an electron emission efficiency of about 1%, which is significantly improved as compared with the related art.

【0062】以上説明した電界放出素子を複数個配列す
ることにより、電子源を構成することが出来る。以下、
電界放出素子を複数個配列してなる電子源について、説
明する。
An electron source can be constructed by arranging a plurality of the field emission devices described above. Less than,
An electron source in which a plurality of field emission devices are arranged will be described.

【0063】電界放出素子の配列については、種々の形
式を採用することができる。一例として、電界放出素子
をX方向及びY方向に行列状に複数個配置し、同じ行に
配された複数の電界放出素子の電極の一方を、X方向の
配線に共通に接続し、同じ列に配された複数の電界放出
素子の電極の他方を、Y方向の配線に共通に接続する形
式を挙げることが出来る。このような配置は、所謂単純
マトリクス配置である。まず、単純マトリクス配置につ
いて以下に詳述する。
Various arrangements of the field emission devices can be adopted. As an example, a plurality of field emission devices are arranged in a matrix in the X direction and the Y direction, and one of the electrodes of the plurality of field emission devices arranged in the same row is commonly connected to a wiring in the X direction, and the same column is connected. In which the other of the electrodes of the plurality of field emission devices disposed in common is connected to the wiring in the Y direction in common. This arrangement is a so-called simple matrix configuration. First, the simple matrix arrangement will be described in detail below.

【0064】本発明の電界放出素子は、前述した通り、
3つの特性を有する。即ち、電界放出素子からの放出電
子は、閾値電圧以上では、対向する素子電極間に印加す
るパルス状電圧の波高値と幅とにより制御され得る。一
方、閾値電圧以下では、殆ど電子は放出されない。この
特性によれば、多数の電界放出素子を配置した場合にお
いても、個々の素子にパルス状電圧を適宜印加すれば、
入力信号に応じて、電界放出素子を選択して電子放出量
を制御することができる。
As described above, the field emission device of the present invention
It has three characteristics. That is, when the electrons emitted from the field emission element are equal to or higher than the threshold voltage, the electrons can be controlled by the peak value and the width of the pulse voltage applied between the opposing element electrodes. On the other hand, the threshold voltage or less, most electrons are not emitted. According to this characteristic, even in case of disposing a plurality of field emission devices, it is appropriately applying a pulse-like voltage to each element,
In response to an input signal, it is possible to control the amount of electron emission by selecting the field emission device.

【0065】以下この原理に基づき、本発明の電界放出
素子を複数個配置して得られる電子源基板について、図
7を参照して説明する。図7において、電子源基板61
上には、多数の電界放出素子64が、マトリスク状に配
置されている。なお、参照符号62はX方向配線、63
はY方向配線、65は結線をそれぞれ示す。
Hereinafter, based on this principle, an electron source substrate obtained by arranging a plurality of field emission devices of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the electron source substrate 61
Above, a number of field emission elements 64 are arranged in a matrix. Reference numeral 62 denotes an X-direction wiring, 63
Denotes a Y-direction wiring, and 65 denotes a connection.

【0066】m本のX方向配線62は、Dx1,Dx
2,……,Dxmからなり、真空蒸着法、印刷法、スパ
ッタ法等を用いて形成された導電性金属等で構成するこ
とができる。配線の材料、膜厚、幅は、適宜選択するこ
とが出来る。Y方向配線63は、Dy1,Dy2,…
…,Dynのn本の配線よりなり、X方向配線62と同
様に形成される。これらm本のX方向配線62とn本の
Y方向配線63との間には、層間絶縁層(図示せず)が
設けられており、両者を電気的に分離している。
The m X-direction wirings 62 are Dx1, Dx
2, ..., consists Dxm, vacuum evaporation method, printing method, it can be composed of a formed conductive metal or the like by sputtering or the like. The material, thickness, and width of the wiring can be appropriately selected. The Y-direction wiring 63 includes Dy1, Dy2,.
... consists of n wirings of Dyn, are formed in the same manner as X-direction wiring 62. An interlayer insulating layer (not shown) is provided between the m X-directional wirings 62 and the n Y-directional wirings 63 to electrically separate them.

【0067】層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷法、スパ
ッタ法等を用いて形成されたSiO 2 等で構成すること
が出来る。層間絶縁層は、例えば、X方向配線62を形
成した基板61の全面或は一部に所望の形状で形成さ
れ、特に、X方向配線62とY方向配線63の交差部の
電位差に耐え得るように、膜厚、材料、製法が適宜選択
される。X方向配線62とY方向配線63は、それぞれ
外部端子として引き出されている。
The interlayer insulating layer is formed by vacuum evaporation, printing, spa
SiO formed using the sputtering method TwoEtc.
Can be done. The interlayer insulating layer forms the X-direction wiring 62, for example.
The substrate 61 is formed in a desired shape on the entire surface or a part thereof.
In particular, at the intersection of the X-direction wiring 62 and the Y-direction wiring 63
As it can withstand potential differences, selecting the film thickness, material, manufacturing method is appropriately
Is done. The X-direction wiring 62 and the Y-direction wiring 63 are respectively
It is drawn out as an external terminal.

【0068】電界放出素子64を構成する一対の素子電
極(図示せず)は、それぞれm本のX方向配線62とn
本のY方向配線63に、導電性金属等からなる結線65
によって電気的に接続されている。
A pair of device electrodes (not shown) constituting the field emission device 64 have m X-direction wirings 62 and n
The Y-directional wires 63, connection 65 made of conductive metal or the like
Are electrically connected by

【0069】配線62と配線63を構成する材料、結線
65を構成する材料及び一対の素子電極を構成する材料
は、その構成元素の一部あるいは全部が同一であって
も、また夫々異なってもよい。これらの材料は、例えば
前述の素子電極の材料より適宜選択される。素子電極を
構成する材料と配線材料が同一である場合には、素子電
極に接続した配線は素子電極ということもできる。
The material forming the wiring 62 and the wiring 63, the material forming the connection 65, and the material forming the pair of element electrodes may have the same or some of the constituent elements that are the same or different from each other. Good. These materials are appropriately selected, for example, from the above-described materials for the device electrodes. When the material forming the element electrode is the same as the wiring material, the wiring connected to the element electrode can also be called an element electrode.

【0070】X方向配線62には、X方向に配列した電
界放出素子64の行を選択するための走査信号を印加す
るためのX方向走査信号印加手段66が接続されてい
る。一方、Y方向配線63には、Y方向に配列した電界
放出素子64の各列を入力信号に応じて変調するため
の、変調信号発生手段67及びY方向走査手段68が接
続されている。各電界放出素子に印加される駆動電圧
は、当該素子に印加される走査信号と変調信号の差電圧
として供給される。
[0070] in the X-direction wiring 62, X-direction scanning signal applying means 66 for applying a scanning signal for selecting a row of the field emission device 64 arranged in the X direction are connected. On the other hand, the Y direction wiring 63 is connected to a modulation signal generating means 67 and a Y direction scanning means 68 for modulating each column of the field emission elements 64 arranged in the Y direction according to an input signal. The driving voltage applied to each field emission device is supplied as a difference voltage between a scanning signal and a modulation signal applied to the device.

【0071】以上のように構成された単純マトリクス配
線を用いて、個別の素子を選択し、独立に駆動可能とす
ることができる。
[0071] Using the constructed simple matrix wiring as described above, to select each of the devices can be drivable independently.

【0072】次に、このような単純マトリクス配置の電
子源を用いて構成した画像形成装置について、図8を参
照して説明する。図8は、画像形成装置の表示パネルの
一例を示す模式図である。
Next, an image forming apparatus constructed using such an electron source having a simple matrix arrangement will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of a display panel of the image forming apparatus.

【0073】図8において、リヤプレートを兼ねた電子
源基板71上には、絶縁性磁性体膜72が形成され、こ
の絶縁性磁性体膜72上に複数個の電界放出素子73が
配置されている。電界放出素子73は絶縁性磁性体72
上に形成されているので、電界及び磁場の作用により、
真空中に放出された電子はアノードである蛍光膜75に
有効に吸引される。
In FIG. 8, an insulating magnetic film 72 is formed on an electron source substrate 71 also serving as a rear plate, and a plurality of field emission devices 73 are arranged on the insulating magnetic film 72. there. The field emission device 73 is insulating magnetic body 72
Because it is formed in the upper, by the action of electric and magnetic fields,
The electrons emitted in the vacuum are effectively attracted to the fluorescent film 75 as the anode.

【0074】参照符号74は、ガラス基板の内面に蛍光
膜75とメタルパック76等が形成されたフェースプレ
ートを示す。フェースプレート74は、画像を形成する
ために電子線に反応して光を発生する蛍光膜75及び電
子線を吸引する電圧を印加する高圧端子77を備えてい
る。参照符号78は支持枠を示し、この支持枠78に
は、リアプレート71、フェースプレート74がフリッ
トガラス等を用いて接続されている。例えば、大気中あ
るいは窒素中で、400〜500℃の温度範囲で10分
間以上焼成することで、リアプレート71およびフェー
スプレート74が支持枠78に封着接続され、表示パネ
ルが構成される。
Reference numeral 74 denotes a face plate having a fluorescent film 75 and a metal pack 76 formed on the inner surface of a glass substrate. The face plate 74 includes a fluorescent film 75 that generates light in response to an electron beam to form an image, and a high-voltage terminal 77 that applies a voltage to attract the electron beam. Reference numeral 78 indicates a support frame, and a rear plate 71 and a face plate 74 are connected to the support frame 78 using frit glass or the like. For example, by baking in a temperature range of 400 to 500 ° C. for 10 minutes or more in the air or nitrogen, the rear plate 71 and the face plate 74 are sealed and connected to the support frame 78 to form a display panel.

【0075】参照符号79,80は、表面伝導型電界放
出素子の一対の素子電極と接続されたX方向配線及びY
方向配線をそれぞれ示す。
Reference numerals 79 and 80 denote an X-direction wiring connected to a pair of device electrodes of the surface conduction type field emission device and a Y-direction wiring.
It indicates the direction wirings, respectively.

【0076】フェースプレート74、支持枠78、リア
プレート71等により、外囲器が構成される。なお、フ
ェースプレート74とリアプレート71の間に、スペー
サーと呼ばれる支持体81を設置することにより、大気
圧に対して十分な強度をもつ外囲器を構成することもで
きる。
The envelope is constituted by the face plate 74, the support frame 78, the rear plate 71 and the like. By providing a support 81 called a spacer between the face plate 74 and the rear plate 71, an envelope having sufficient strength against atmospheric pressure can be formed.

【0077】蛍光膜75は、モノクロームの場合は蛍光
体のみで構成することができる。カラー表示の場合は、
蛍光体の配列により、ブラックストライプあるいはブラ
ックマトリクス等と呼ばれる黒色導電体と蛍光体とから
蛍光膜75を構成することができる。ブラックストライ
プ、ブラックマトリクスを設ける目的は、カラー表示の
場合、必要となる三原色蛍光体の各蛍光膜75間の塗り
分け部を黒くすることで、混色等を目立たなくすること
と、蛍光膜75における外光反射によるコントラストの
低下を抑制することにある。
The fluorescent film 75 can be composed of only a phosphor in the case of monochrome. In the case of color display,
Depending on the arrangement of the phosphors, the phosphor film 75 can be composed of a black conductor called a black stripe or a black matrix and the phosphors. The purpose of providing the black stripes and the black matrix is to make the color separation and the like inconspicuous by making the painted portions between the phosphor films 75 of the necessary three primary color phosphors black in the case of color display. An object of the present invention is to suppress a decrease in contrast due to reflection of external light.

【0078】蛍光膜75の内面側には、通常メタルパッ
ク76が設けられる。メタルパック76を設ける目的
は、蛍光体の発光のうち内面側への光をフェースプレー
ト74側へ鏡面反射することにより輝度を向上させるこ
と、電子ビーム加速電圧を印加するための電極として高
圧端子77と接続させること、外囲器内で発生した負イ
オンの衝突によるダメージから蛍光体を保護すること等
である。メタルパック76は、蛍光膜75を作製した
後、蛍光膜の内面側表面の平滑化処理(通常、「フィル
ミング」と呼ばれる。)を行い、その後Alを真空蒸着
等を用いて堆積させることにより作製することができ
る。
A metal pack 76 is usually provided on the inner side of the fluorescent film 75. The purpose of providing the metal pack 76 is to improve the luminance by mirror-reflecting the light emitted from the phosphor toward the inner surface side to the face plate 74 side, and to provide a high voltage terminal 77 as an electrode for applying an electron beam acceleration voltage. And protecting the phosphor from damage due to collision of negative ions generated in the envelope. The metal pack 76 performs a smoothing process (usually called “filming”) on the inner surface of the fluorescent film after the fluorescent film 75 is formed, and then deposits Al using vacuum evaporation or the like. Can be made.

【0079】上述の焼成による封着を行う際、カラー表
示の場合は、各色蛍光体と電界放出素子とを対応させる
必要があり、従って、高温でも位置ずれが生じないよう
に、十分な位置合わせを行うことが望ましい。
When performing the above-described sealing by baking, in the case of color display, it is necessary to make the phosphors of each color correspond to the field emission elements. Therefore, sufficient alignment is required so that displacement does not occur even at a high temperature. It is desirable to carry out.

【0080】以上のように構成された画像表示装置によ
ると、電子放出効率の良好な電子放出素子を用いている
ため、低駆動電力で、従って、それほどの発熱を生ずる
ことなく、画像表示を行うことが可能である。
According to the image display device configured as described above, since the electron-emitting device having good electron emission efficiency is used, an image is displayed with low driving power and without generating much heat. It is possible.

【0081】[0081]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
電界放出素子によると、電子放出部近傍に、放出電子に
静磁場を作用させる磁性部材を配置しているため、電子
放出効率を大幅に向上させることが出来る。また、その
ような電界放出素子を多数個配置してなる電子源、およ
びそのような電子源を用いて構成した画像表示装置によ
ると、低駆動電力での駆動が可能である。
As described in detail above, according to the field emission device of the present invention, since the magnetic member for applying a static magnetic field to the emitted electrons is arranged near the electron emitting portion, the electron emission efficiency is improved. it can be greatly improved. In addition, according to an electron source including a large number of such field emission elements and an image display device configured using such an electron source, driving with low driving power is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る電界放出素子を模式
的に示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a field emission device according to one embodiment of the present invention.

【図2】放出電子に働く力を説明する模式図。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a force acting on emitted electrons.

【図3】本発明の一実施形態に係る電界放出素子の製造
方法を工程順に示す断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the field emission device according to one embodiment of the present invention in the order of steps.

【図4】電界放出素子の間隙部及び活性化の工程を説明
する概略図。
Figure 4 is a schematic view illustrating a gap portion and activation of process of the field emission device.

【図5】本発明の他の実施形態に係る電界放出素子を模
式的に示す断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a field emission device according to another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の実施形態に係る電界放出素子の製
造方法を工程順に示す断面図。
FIG. 6 is a sectional view illustrating a method of manufacturing a field emission device according to another embodiment of the present invention in the order of steps.

【図7】本発明に係る電子源の一例と駆動方法の概略を
説明するための図。
FIG. 7 is a diagram for explaining an example of an electron source according to the present invention and an outline of a driving method.

【図8】本発明に係る画像表示装置の一例を示す概略
図。
FIG. 8 is a schematic view showing an example of an image display device according to the present invention.

【図9】従来の電界放出素子の一例を模式的に示す断面
図。
FIG. 9 is a sectional view schematically showing an example of a conventional field emission device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板、2,3…電極、4…導電性膜、5…間隙部、
6…電子放出部、11…絶縁性磁性膜、12…第一の導
電性膜、13…有機金属、14…第二の導電性膜、41
…導電性磁性膜、51…第一の導電性膜、52…導電性
磁性膜、61…電子源基板、62…x方向配線、63…
y方向配線、64…電界放出素子、65…結線、66…
x方向走査信号印加手段、67…変調信号発生手段、6
8…y方向走査信号印加手段、71…電子源基板、72
…絶縁性磁性膜、73…電子放出素子、74…フェース
プレート、75…蛍光膜、76…メタルパック、77…
高圧端子、78…支持枠、79…x方向配線、80…y
方向配線、81…支持体。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... board | substrate, 2, 3 ... electrode, 4 ... conductive film, 5 ... gap part,
Reference numeral 6: electron emitting portion, 11: insulating magnetic film, 12: first conductive film, 13: organic metal, 14: second conductive film, 41
... conductive magnetic film, 51 ... first conductive film, 52 ... conductive magnetic film, 61 ... electron source substrate, 62 ... x direction wiring, 63 ...
Y-direction wiring, 64: Field emission device, 65: Connection, 66 ...
x direction scanning signal applying means, 67... modulation signal generating means, 6
8 ... Y-direction scanning signal applying means, 71 ... Electron source substrate, 72
... insulating magnetic film, 73 ... electron-emitting device, 74 ... face plate, 75 ... fluorescent film, 76 ... Metal packs, 77 ...
High voltage terminal, 78: support frame, 79: wiring in x direction, 80: y
Direction wiring, 81 ... Support.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上に対向して配置された一対の電極
と、前記電極間に設けられ、間隙部を有する導電性膜
と、前記間隙部の近傍に形成された電子放出部を具備す
る電界放出素子であって、前記基板上に、前記間隙部が
延びる方向を磁場方向とする磁性膜を配置したことを特
徴とする電界放出素子。
1. A semiconductor device comprising: a pair of electrodes opposed to each other on a substrate; a conductive film provided between the electrodes and having a gap; and an electron-emitting portion formed near the gap. A field emission device, wherein a magnetic film whose magnetic field extends in a direction in which the gap extends is disposed on the substrate.
【請求項2】前記磁性膜は、前記基板と前記電子放出部
との間に形成され、非磁性絶縁体中に着磁された強磁性
体粒子が分散されていることを特徴とする請求項1に記
載の電界放出素子。
2. The magnetic film according to claim 1, wherein said magnetic film is formed between said substrate and said electron-emitting portion, and magnetized ferromagnetic particles are dispersed in a non-magnetic insulator. 2. The field emission device according to 1.
【請求項3】基板上に対向して配置された一対の電極
と、前記電極間に設けられ、間隙部を有する導電性膜と
を備え、前記導電性膜が、前記間隙部が延びる方向に着
磁されていることを特徴とする電界放出素子。
A pair of electrodes 3. A arranged opposite to the substrate, is provided between the electrodes, and a conductive film having a gap section, the conductive film is in a direction in which the gap extends A field emission device characterized by being magnetized.
【請求項4】前記磁性膜は、非磁性体中に着磁された強
磁性体粒子が分散されてなるグラニュラー構造を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の電界放出素子。
4. The field emission device according to claim 1, wherein the magnetic film has a granular structure in which ferromagnetic particles magnetized in a non-magnetic material are dispersed.
【請求項5】請求項1に記載の電界放出素子を複数個配
置してなり、前記電界放出素子の一対の電極に入力電気
信号を加える手段を具備することを特徴とする電子源。
5. An electron source, comprising: a plurality of the field emission devices according to claim 1; and means for applying an input electric signal to a pair of electrodes of the field emission device.
【請求項6】前記複数個の電界放出素子がマトリクス状
に配置されており、個々の電界放出素子の一方の電極を
行配線に接続し、個々の電界放出素子の他方の電極を前
記行配線と直交する列配線に接続したことを特徴とする
請求項5に記載の電子源。
6. A plurality of field emission devices are arranged in a matrix, one electrode of each field emission device is connected to a row wiring, and the other electrode of each field emission device is connected to the row wiring. The electron source according to claim 5, wherein the electron source is connected to a column wiring orthogonal to the column wiring.
【請求項7】請求項5または6に記載の電子源と、前記
入力電気信号によって個々の電界放出素子の電子放出部
からの電子の放出に基づいて画像を表示する画像表示手
段とを具備することを特徴とする画像表示装置。
7. An electron source according to claim 5, further comprising: image display means for displaying an image based on emission of electrons from an electron emission portion of each field emission device according to the input electric signal. An image display device characterized by the above-mentioned.
JP2001076845A 2001-03-16 2001-03-16 Field emission device and image display device Expired - Fee Related JP3737708B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001076845A JP3737708B2 (en) 2001-03-16 2001-03-16 Field emission device and image display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001076845A JP3737708B2 (en) 2001-03-16 2001-03-16 Field emission device and image display device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002279888A true JP2002279888A (en) 2002-09-27
JP3737708B2 JP3737708B2 (en) 2006-01-25

Family

ID=18933708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001076845A Expired - Fee Related JP3737708B2 (en) 2001-03-16 2001-03-16 Field emission device and image display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3737708B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009506495A (en) * 2005-08-26 2009-02-12 エレクトロニクス アンド テレコミュニケーションズ リサーチ インスチチュート Electron emitting device utilizing abrupt metal-insulator transition and display having the same
CN114373952A (en) * 2021-12-20 2022-04-19 三峡大学 Preparation method and application of surface-reconstructed PdFe/Cu nano electro-catalyst for fuel cell

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009506495A (en) * 2005-08-26 2009-02-12 エレクトロニクス アンド テレコミュニケーションズ リサーチ インスチチュート Electron emitting device utilizing abrupt metal-insulator transition and display having the same
CN114373952A (en) * 2021-12-20 2022-04-19 三峡大学 Preparation method and application of surface-reconstructed PdFe/Cu nano electro-catalyst for fuel cell

Also Published As

Publication number Publication date
JP3737708B2 (en) 2006-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3423511B2 (en) Image forming apparatus and getter material activation method
KR100799823B1 (en) Image forming apparatus
JP4886184B2 (en) Image display device
US8018132B2 (en) Manufacturing method of airtight container, manufacturing method of image display device, and bonding method
US7298079B2 (en) Electron source and an image display device including the electron source
JP2006066265A (en) Image display device
JPH0765704A (en) Electron emission element and image forming device
US6902455B2 (en) Method of manufacturing member pattern, electron source, and image display device
JP4393257B2 (en) Envelope manufacturing method and image forming apparatus
JP3737708B2 (en) Field emission device and image display device
JP2000208033A (en) Nonevaporative getter, its manufacture, and image forming device
US6787984B2 (en) Wiring substrate, manufacturing method therefor, and image display device
JP2006066273A (en) Image display device
JP3577062B2 (en) Electron emitting device and method of manufacturing the same
EP1032011B1 (en) Electron source, image forming apparatus, and manufacture method for electron source
JP4058187B2 (en) Electron source substrate, image display device, and electron source substrate manufacturing method
JPH0765708A (en) Manufacture of electron emission element and image formng device
JP3305169B2 (en) Electron beam generator and image forming apparatus using the same
JP3486131B2 (en) Electron emitting device and method of manufacturing the same
JP3332891B2 (en) Electron source and image forming apparatus using the same
JP2000285792A (en) Electron emitting element and image forming device using the same
JP2933855B2 (en) Electron emitting element, electron beam generator using the same, and method of manufacturing image forming apparatus
JP2004063103A (en) Electron emission element, electron emission device, display device, and method for manufacturing electron emission element
JP2003178670A (en) Method of manufacturing member pattern, method of manufacturing electron source, and method of manufacturing image display device
JP2003086122A (en) Image forming device

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040120

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040322

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040727

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040927

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20051025

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20051027

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees