JP2003031110A - Electron emission element, display device and manufacturing method of electron emission element - Google Patents

Electron emission element, display device and manufacturing method of electron emission element

Info

Publication number
JP2003031110A
JP2003031110A JP2001216394A JP2001216394A JP2003031110A JP 2003031110 A JP2003031110 A JP 2003031110A JP 2001216394 A JP2001216394 A JP 2001216394A JP 2001216394 A JP2001216394 A JP 2001216394A JP 2003031110 A JP2003031110 A JP 2003031110A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electron
metal
emitting
emitting device
thermal conductivity
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.)
Pending
Application number
JP2001216394A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Kojima
章弘 小嶌
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony 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 Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2001216394A priority Critical patent/JP2003031110A/en
Publication of JP2003031110A publication Critical patent/JP2003031110A/en
Pending 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 an electron emission element, a display device and a manufacturing method of an electron emission element in which a protrusion with a pointed top end that is used as, for example, a micro cathode can be formed instantaneously, and reduction of process time and manufacturing cost can be achieved. SOLUTION: By heat fusing the surface of the electron emission metal 2 locally, a drill-shape protrusion 8 is formed in the process of re-solidification of the heat-fused metal. By irradiating laser beam, the surface of the electron emission metal 2 is heat fused locally. A porous metal is used for the electron emission metal 2.

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、電子放出素子、表
示装置および電子放出素子の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron-emitting device, a display device and a method for manufacturing an electron-emitting device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来では、たとえば電界電子放出型表示
装置(FED)における先端が尖ったマイクロカソード
を形成する方法としては、特開平7−249370号や
特表平10−507576号などに示すように、エッチ
ング技術を用いる方法またはCVDなどのように結晶成
長を用いる方法が一般的である。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of forming a microcathode having a sharp tip in a field electron emission display device (FED), for example, as disclosed in JP-A-7-249370 and JP-A-10-507576. In addition, a method using an etching technique or a method using crystal growth such as CVD is generally used.

【0003】ところが、このような従来の方法では、多
段階の化学反応プロセスや熱反応プロセスを用いる必要
があり、そのためにプロセス時間が増大すると共に、製
造コストが多大になるという課題を有している。
However, in such a conventional method, it is necessary to use a multi-step chemical reaction process or a thermal reaction process, which causes a problem that the process time increases and the manufacturing cost increases. There is.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
実状に鑑みてなされ、その目的は、たとえばマイクロカ
ソードなどとして用いられる先端が尖った突起を、瞬時
に形成することが可能であり、プロセス時間の短縮およ
び製造コストの削減を図ることができる電子放出素子、
表示装置および電子放出素子の製造方法を提供すること
である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to be able to instantaneously form a projection having a sharp tip used as, for example, a microcathode, An electron-emitting device capable of reducing the process time and the manufacturing cost,
A method of manufacturing a display device and an electron-emitting device.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者は、局部的かつ
瞬間的に電子放出金属の表面を加熱溶融し、周囲より徐
々に固体化することにより、先端が尖った錐状突起を形
成することができることを見出し、本発明を完成させる
に至った。
The inventor of the present invention locally and instantaneously heats and melts the surface of an electron-emitting metal and gradually solidifies it from the surroundings to form a conical projection having a sharp tip. The inventors have found that they can be achieved and have completed the present invention.

【0006】すなわち、上記目的を達成するために、本
発明に係る電子放出素子は、電子放出金属の表面を局部
的に熱溶融させ、熱溶融した金属の再固形化過程により
形成される錐状突起を具備する。好ましくは、前記電子
放出金属が多孔質金属である。あるいは、前記電子放出
金属の表面以外の周囲が、前記電子放出金属よりも熱伝
導率が低い低熱伝導率部材で覆われている。好ましく
は、前記低熱伝導率部材が、セラミック材である。ある
いは、前記低熱伝導率部材が、多孔質金属粉末焼結体で
ある。
In other words, in order to achieve the above object, the electron-emitting device according to the present invention has a pyramidal shape formed by locally heat-melting the surface of an electron-emitting metal and resolidifying the heat-melted metal. It has a protrusion. Preferably, the electron emitting metal is a porous metal. Alternatively, the periphery of the electron emitting metal other than the surface is covered with a low thermal conductivity member having a lower thermal conductivity than that of the electron emitting metal. Preferably, the low thermal conductivity member is a ceramic material. Alternatively, the low thermal conductivity member is a porous metal powder sintered body.

【0007】本発明の陰極線管は、上記記載の電子放出
素子が、電子銃のカソード構体に形成してあることを特
徴とする。
A cathode ray tube according to the present invention is characterized in that the above-mentioned electron-emitting device is formed on a cathode structure of an electron gun.

【0008】本発明の平面表示装置は、上記記載の電子
放出素子が、マイクロカソードとして行列状に配置して
あることを特徴とする。
The flat panel display device of the present invention is characterized in that the above-mentioned electron-emitting devices are arranged in a matrix as microcathodes.

【0009】本発明の走査型顕微鏡は、上記記載の電子
放出素子が、金属探針として装着してある。
In the scanning microscope of the present invention, the electron-emitting device described above is mounted as a metal probe.

【0010】本発明の電子放出素子の製造方法は、電子
放出金属の表面を局部的に熱溶融させ、熱溶融した金属
の再固形化過程により錐状突起を形成することを特徴と
する。
The method for manufacturing an electron-emitting device according to the present invention is characterized in that the surface of the electron-emitting metal is locally heat-melted and the conical protrusion is formed by the re-solidification process of the heat-melted metal.

【0011】好ましくは、レーザ光などのエネルギービ
ームを照射することにより、前記電子放出金属の表面を
局部的に熱溶融させる。好ましくは、前記電子放出金属
として多孔質金属を用いる。好ましくは、前記多孔質金
属として、金属粉末の焼結体を用いる。あるいは、前記
電子放出金属の表面以外の周囲を、前記電子放出金属よ
りも熱伝導率が低い低熱伝導率部材で覆う。
Preferably, the surface of the electron emitting metal is locally melted by irradiating an energy beam such as a laser beam. Preferably, a porous metal is used as the electron emitting metal. Preferably, a sintered body of metal powder is used as the porous metal. Alternatively, the periphery of the electron emitting metal other than the surface is covered with a low thermal conductivity member having a lower thermal conductivity than that of the electron emitting metal.

【0012】本発明において、電子放出金属としては、
特に限定されないが、仕事関数が低い金属表面を実現す
るものであることが好ましく、たとえばW,Ba,C
a,Al,Irなどが例示される。
In the present invention, as the electron emitting metal,
Although not particularly limited, it is preferable to realize a metal surface having a low work function, such as W, Ba and C.
Examples include a, Al, Ir and the like.

【0013】[0013]

【作用】電子放出金属の表面のごく限られた一部を、た
とえば高輝度のレーザービームなどのエネルギービーム
により加熱すると、ビームのエネルギー分布がビーム軸
中央で高く周辺に向かうに従って低くなる。このため、
ビームが照射された金属表面は、加熱中央部で粘性の低
い(密度の低い)液状になり、それより離れるに従い液
状金属の粘性が高くなり、そのまた外周部では元の固体
金属のままという状態が形成され、この液体になった部
分が表面張力で盛り上がる。
When a very limited part of the surface of the electron emitting metal is heated by an energy beam such as a high-intensity laser beam, the energy distribution of the beam becomes high at the center of the beam axis and becomes lower toward the periphery. For this reason,
The metal surface irradiated by the beam becomes a liquid with low viscosity (low density) in the central part of the heating, the viscosity of the liquid metal increases with distance from it, and the original solid metal remains in the outer peripheral part. Are formed, and the part that becomes liquid rises due to surface tension.

【0014】この後、レーザー照射を止めると、溶けた
金属が固まり始めるが、当該領域からの熱拡散速度が十
分遅く、溶融外周部から徐々に固まるように条件を整え
る。
After that, when the laser irradiation is stopped, the molten metal begins to solidify, but the conditions are set so that the heat diffusion rate from the region concerned is sufficiently slow and gradually solidifies from the outer peripheral portion of the melt.

【0015】液体は、原子の結合状態が部分的に切れた
状態であり、固体は、原子間の結合が確立されている状
態であるから、熱伝導により外周部より固まり始める
と、中央に向かう方向に固化が進むため、液状の金属表
面は、金属原子間の結合が確立される方向である斜め下
方に引っ張られ、高温で粘度の低い溶けた金属が表面張
力で中央部に残ることになる。結果として外周部から凹
み始め、中央部が膨らみ、除熱完了後には、最終的に中
央部が尖った形状が得られる。
The liquid is a state in which the bonding state of the atoms is partially broken, and the solid is a state in which the bonding between the atoms is established. Therefore, when it begins to solidify from the outer peripheral portion by heat conduction, it goes to the center. As the solidification progresses in the direction, the liquid metal surface is pulled obliquely downward, which is the direction in which the bonds between metal atoms are established, and the molten metal with low viscosity at high temperature remains in the center due to surface tension. . As a result, it begins to dent from the outer peripheral portion, the central portion bulges, and after the heat removal is completed, a shape with a sharp central portion is finally obtained.

【0016】つまり、金属は、一般的に熱伝導率が良い
が、その金属の熱伝導速度に負けない局部的な熱エネル
ギーの集中を図り、そして、金属を、できる限り熱の逃
げを少なくする物性(低熱伝導率を実現する構造)にす
ることにより、錐状突起(ポイントカソード)を形成で
きる。
That is, although metals generally have good thermal conductivity, they try to locally concentrate heat energy that is comparable to the heat conduction rate of the metal, and reduce the heat escape of the metal as much as possible. Conical protrusions (point cathodes) can be formed by using physical properties (structure that achieves low thermal conductivity).

【0017】局部的にエネルギーを集中させるために
は、たとえば高輝度レーザービームが用いられる。エネ
ルギー密度の低いレーザービームでは、照射地点の金属
が溶けるまでに時間がかかり、その間に、金属基体での
熱拡散により熱が逃げ、粘性の低い流動性のある液体状
金属の発生が妨げられる。逆に、あまりエネルギー密度
の高すぎるレーザービームを用いると、溶けた金属が蒸
気化、気体化、若しくはプラズマ化して、金属基体上か
ら消失してしまい、ポイントカソードが形成できない。
In order to concentrate the energy locally, for example, a high-intensity laser beam is used. With a laser beam having a low energy density, it takes time for the metal at the irradiation point to melt, and during that time, heat escapes due to thermal diffusion in the metal substrate, which prevents the generation of a liquid metal having low viscosity and fluidity. On the other hand, when a laser beam having an excessively high energy density is used, the molten metal is vaporized, vaporized, or turned into plasma, and disappears from the metal substrate, so that the point cathode cannot be formed.

【0018】このため、一定時間、一定領域を溶融させ
た状態を実現するべく、どの程度のエネルギー密度のレ
ーザーを用いるかは、レーザビームが照射される金属基
体の融点および比熱により調整される。たとえば多孔質
(空孔率20%)タングステンを金属基体として用いる
場合には、レーザービーム径が0.2mm〜0.05m
m、80〜200mJのレーザービーム条件を採用する
ことが好ましい。レーザビームの照射時間は、特に限定
されないが、たとえば0.1〜2msec前後である。
Therefore, how much energy density of the laser is used to realize a state in which a certain region is melted for a certain period of time is adjusted by the melting point and the specific heat of the metal substrate irradiated with the laser beam. For example, when using porous (porosity 20%) tungsten as the metal substrate, the laser beam diameter is 0.2 mm to 0.05 m.
It is preferable to adopt a laser beam condition of m, 80 to 200 mJ. The irradiation time of the laser beam is not particularly limited, but is, for example, about 0.1 to 2 msec.

【0019】長時間、電子放出金属を溶融させ、溶融し
た金属が周囲より緩やかに固まるほど、窪みの中央部に
高い突起が形成される。これを実現させるためには、熱
の逃げを少なくする金属基体の物性(低熱伝導率を実現
する構造)が必要である。
As the electron-emitting metal is melted for a long time and the melted metal hardens more slowly than the surroundings, a higher protrusion is formed at the center of the depression. In order to realize this, the physical properties of the metal substrate (structure that achieves low thermal conductivity) that reduces the escape of heat are required.

【0020】本発明において、電子放出金属が多孔質金
属である場合には、金属中に空洞を内包することにな
り、熱伝導断面積を減少させることができる。その結
果、窪みの中央部に高い突起が形成される。
In the present invention, when the electron emitting metal is a porous metal, a cavity is included in the metal, and the heat conduction cross-sectional area can be reduced. As a result, a high protrusion is formed at the center of the depression.

【0021】また、本発明において、仕事関数が低い電
子放出金属の周囲を低熱伝導率の低熱伝導率部材で取り
囲む構造を用いることで、熱伝導を抑制することができ
る。その結果、窪みの中央部に高い突起が形成される。
なお、低熱伝導率部材としては、低熱伝導率の金属、若
しくはそれを焼結した多孔質体、若しくは、多孔質セラ
ミックを用いる事ができる。なお、低熱伝導率部材とし
て、多孔質セラミックなどのように、電気絶縁部材で構
成する場合には、電子放出金属に対して、電気導体で別
途に配線する必要がある。
Further, in the present invention, heat conduction can be suppressed by using a structure in which an electron emitting metal having a low work function is surrounded by a low thermal conductivity member having a low thermal conductivity. As a result, a high protrusion is formed at the center of the depression.
As the low thermal conductivity member, a metal with low thermal conductivity, a porous body obtained by sintering it, or a porous ceramic can be used. When the low thermal conductivity member is made of an electrically insulating member such as porous ceramics, it is necessary to separately wire the electron emitting metal with an electric conductor.

【0022】本発明によれば、たとえば電界電子放出カ
ソードなどとして用いられる錐状突起を、瞬時に形成す
ることができるので、その錐状突起を具備するデバイス
の製造に要するプロセス時間および製造工数を削減する
ことができ、その製造コストの低減に寄与する。
According to the present invention, the conical protrusions used as, for example, field electron emission cathodes can be formed instantaneously, so that the process time and the number of man-hours required for manufacturing a device having the conical protrusions can be reduced. It can be reduced, which contributes to the reduction of the manufacturing cost.

【0023】また、本発明では、錐状突起の成形条件の
大部分を、たとえばレーザービーム発生条件で制御でき
る。レーザービーム発生条件は、デジタル電子回路で制
御でき、従来の作成プロセスにおける化学反応条件(温
度、圧力、気体濃度等)の複雑な制御が不要である。
In the present invention, most of the conical-projections forming conditions can be controlled by, for example, laser beam generating conditions. The laser beam generation conditions can be controlled by a digital electronic circuit, and complicated control of chemical reaction conditions (temperature, pressure, gas concentration, etc.) in the conventional production process is unnecessary.

【0024】さらに本発明では、錐状突起を形成する位
置は、レーザービームなどのエネルギービームが照射で
きる位置であれば何処でも良いので、錐状突起を形成す
る位置の自由度が上がる。
Further, in the present invention, the position where the conical protrusion is formed can be any position as long as it can be irradiated with an energy beam such as a laser beam, so that the degree of freedom of the position where the conical protrusion is formed is increased.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明を、図面に示す実施
形態に基づき説明する。図1(A)〜図1(C)は本発
明の一実施形態に係る電界電子放出素子の製造方法を示
す工程図、図2(A)および(B)は本発明の他の実施
形態に係る電界電子放出素子の製造方法の一過程を示す
要部断面図、図3はCRTの概略図、図4はFEDの要
部断面図、図5は本発明の一実施例に係る電子放出素子
の写真、図6はレーザビームの照射エネルギーと突起高
さとの関係を示すグラフである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings. 1A to 1C are process drawings showing a method for manufacturing a field electron emission device according to one embodiment of the present invention, and FIGS. 2A and 2B show another embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a CRT, FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an FED of the FED, and FIG. 5 is an electron-emitting device according to an embodiment of the present invention. 6 is a graph showing the relationship between the irradiation energy of the laser beam and the height of the protrusions.

【0026】第1実施形態 図1(A)に示すように、本実施形態では、まず、金属
基体2を準備する。金属基体2は、特に限定されない
が、仕事関数が低い金属表面を実現する電子放出金属で
構成してある。この金属基体2は、具体的には、たとえ
ばW,Ba,Ca,Al,Irなどの1種、またはこれ
らの合金、あるいはこれらの金属または合金の積層構造
で構成してある。
First Embodiment As shown in FIG. 1A, in this embodiment, first, a metal substrate 2 is prepared. Although not particularly limited, the metal substrate 2 is composed of an electron emitting metal that realizes a metal surface having a low work function. Specifically, the metal substrate 2 is made of, for example, one kind of W, Ba, Ca, Al, Ir, etc., an alloy thereof, or a laminated structure of these metals or alloys.

【0027】次に、本実施形態では、この金属基体2の
表面の一部に、高輝度のレーザービームLBを局所的に
照射する。レーザビームLBの照射条件は、局部的にエ
ネルギーを集中させるように決定される。エネルギー密
度の低いレーザービームでは、照射地点の金属が溶ける
までに時間がかかり、その間に、金属基体2での熱拡散
により熱が逃げ、粘性の低い流動性のある液体状金属6
の発生が妨げられる。逆に、あまりエネルギー密度の高
すぎるレーザービームLBを用いると、溶けた金属が蒸
気化、気体化、若しくはプラズマ化して、金属基体2上
から消失してしまい、後述する錐状突起(ポイントカソ
ード)8が形成できない。
Next, in this embodiment, a part of the surface of the metal substrate 2 is locally irradiated with the high-intensity laser beam LB. The irradiation condition of the laser beam LB is determined so that the energy is locally concentrated. With a laser beam having a low energy density, it takes time for the metal at the irradiation point to melt, and during that time, heat escapes due to thermal diffusion in the metal substrate 2 and the liquid metal 6 having low viscosity and fluidity 6
Is prevented from occurring. On the other hand, when the laser beam LB having too high energy density is used, the melted metal is vaporized, vaporized, or turned into plasma, and disappears from the metal base 2 to form a conical protrusion (point cathode) described later. 8 cannot be formed.

【0028】このため、一定時間、一定領域を溶融させ
た状態を実現するべく、どの程度のエネルギー密度のレ
ーザーを用いるかは、レーザビームLBが照射される金
属基体2の融点および比熱により調整される。たとえば
多孔質(空孔率20%)タングステンを金属基体2とし
て用いる場合には、レーザービーム径が0.2mm〜
0.05mm、100〜200mJのレーザービーム条件
を採用することが好ましい。
For this reason, the energy density of the laser used to achieve a state in which a certain region is melted for a certain period of time is adjusted by the melting point and the specific heat of the metal substrate 2 irradiated with the laser beam LB. It For example, when using porous (porosity 20%) tungsten as the metal substrate 2, the laser beam diameter is 0.2 mm to.
It is preferable to adopt a laser beam condition of 0.05 mm and 100 to 200 mJ.

【0029】このようなレーザビームLBでは、レーザ
ービームLBのエネルギー分布がビーム軸中央で高く周
辺に向かうに従って低くなる。そのため、図1(A)に
示すように、レーザビームが照射された金属表面は、加
熱中央部で粘性の低い(密度の低い)液状金属部分6と
なり、それより離れるに従い粘性が高い液状金属部分4
が形成される。また、その粘性が高い液状金属部分4の
外周部では元の固体金属のままという状態が形成され、
これらの液状金属部分4および6が表面張力で盛り上が
る。なお、図1(A)では、液状金属部分4および6の
境界と、液状金属部分4と固体状金属基体2との境界を
明確に図示してあるが、実際には、明確ではなく連続的
に変化している。
In such a laser beam LB, the energy distribution of the laser beam LB is high at the center of the beam axis and becomes lower toward the periphery. Therefore, as shown in FIG. 1 (A), the metal surface irradiated with the laser beam becomes a liquid metal portion 6 having a low viscosity (low density) at the central heating portion, and a liquid metal portion having a higher viscosity as the distance from the metal metal portion 6 increases. Four
Is formed. In addition, a state where the original solid metal remains as it is is formed on the outer peripheral portion of the liquid metal portion 4 having high viscosity,
These liquid metal parts 4 and 6 rise due to surface tension. Although the boundary between the liquid metal portions 4 and 6 and the boundary between the liquid metal portion 4 and the solid metal substrate 2 are clearly illustrated in FIG. 1A, in reality, they are not clear and are continuous. Has changed to.

【0030】この後、レーザー照射を止めると、溶けた
金属が固まり始めるが、当該領域からの熱拡散速度が十
分遅く、溶融外周部から徐々に固まるように条件を整え
る。
After this, when the laser irradiation is stopped, the molten metal begins to solidify, but the conditions are set so that the heat diffusion rate from the region is sufficiently slow and gradually solidifies from the melted outer peripheral portion.

【0031】液体は、原子の結合状態が部分的に切れた
状態であり、固体は、原子間の結合が確立されている状
態であるから、熱伝導により外周部より固まり始める
と、図1(B)に示す矢印Dに示すように、中央に向か
う方向に固化が進むため、液状の金属表面は、金属原子
間の結合が確立される方向である斜め下方に引っ張ら
れ、高温で粘度の低い溶けた金属が表面張力で中央部5
に残ることになる。結果として外周部3から凹み始め、
中央部5が膨らみ、除熱完了後には、図1(C)に示す
ように、最終的に中央部が尖った形状の錐状突起8が得
られる。
The liquid is in a state in which the bonding state of the atoms is partially broken, and the solid is in a state in which the bonding between the atoms is established. As indicated by an arrow D shown in B), solidification proceeds in the direction toward the center, so that the liquid metal surface is pulled obliquely downward, which is a direction in which a bond between metal atoms is established, and has a low viscosity at high temperature. The melted metal has a surface tension that causes the central part 5
Will remain. As a result, it starts to dent from the outer periphery 3,
After the central portion 5 swells and the heat removal is completed, as shown in FIG. 1C, the conical protrusions 8 having a sharp central portion are finally obtained.

【0032】つまり、金属は、一般的に熱伝導率が良い
が、その金属の熱伝導速度に負けない局部的な熱エネル
ギーの集中を図り、そして、金属を、できる限り熱の逃
げを少なくする物性(低熱伝導率を実現する構造)にす
ることにより、錐状突起(ポイントカソード)8を形成
できる。
That is, although metals generally have good thermal conductivity, they try to locally concentrate heat energy that is comparable to the heat conduction rate of the metal, and reduce the heat escape of the metal as much as possible. The conical protrusions (point cathodes) 8 can be formed by using the physical properties (structure that achieves low thermal conductivity).

【0033】長時間、電子放出金属を溶融させ、溶融し
た金属が周囲より緩やかに固まるほど、窪みの中央部に
高い突起が形成される。これを実現させるためには、熱
の逃げを少なくする金属基体の物性(低熱伝導率を実現
する構造)が必要である。
As the electron-emitting metal is melted for a long time and the melted metal hardens more slowly than the surroundings, a higher protrusion is formed at the center of the depression. In order to realize this, the physical properties of the metal substrate (structure that achieves low thermal conductivity) that reduces the escape of heat are required.

【0034】そこで、図2(A)に示すように、電子放
出金属が多孔質金属基体2aである場合には、その多孔
質金属中に空洞を内包することになり、熱伝導断面積を
減少させることができる。この場合には、液状金属部分
4および6は、多孔質金属の空孔が焼失する分だけ、外
周部3の窪みは大きくなるが、窪みの中央部に高い突起
が形成される。
Therefore, as shown in FIG. 2 (A), when the electron-emitting metal is the porous metal substrate 2a, a cavity is included in the porous metal, and the heat conduction cross-sectional area is reduced. Can be made. In this case, in the liquid metal portions 4 and 6, the pits of the outer peripheral portion 3 are enlarged by the amount of the pores of the porous metal burned out, but a high protrusion is formed in the central portion of the pits.

【0035】また、図2(B)に示すように、アイラン
ド状に配置された仕事関数が低い各電子放出金属7の周
囲を低熱伝導率の低熱伝導率部材から成る基体2bで取
り囲む構造を用いることで、熱伝導を抑制することがで
きる。その結果、金属7の表面に対するレーザ照射によ
り、窪みの中央部に高い突起が形成される。なお、低熱
伝導率部材としては、低熱伝導率の金属、若しくはそれ
を焼結した多孔質体、若しくは、多孔質セラミックを用
いる事ができる。なお、低熱伝導率部材として、多孔質
セラミックなどのように、電気絶縁部材で構成する場合
には、電子放出金属7に対して、電気導体で別途に配線
する必要がある。
Further, as shown in FIG. 2B, a structure is used in which each electron-emitting metal 7 arranged in an island shape and having a low work function is surrounded by a substrate 2b made of a low thermal conductivity member having a low thermal conductivity. Therefore, heat conduction can be suppressed. As a result, laser irradiation on the surface of the metal 7 forms a high protrusion in the center of the depression. As the low thermal conductivity member, a metal with low thermal conductivity, a porous body obtained by sintering it, or a porous ceramic can be used. When the low thermal conductivity member is made of an electrically insulating member such as porous ceramic, it is necessary to separately wire the electron emitting metal 7 with an electric conductor.

【0036】本実施形態によれば、たとえば電界電子放
出カソードなどとして用いられる錐状突起8を、瞬時に
形成することができるので、その錐状突起8を具備する
デバイスの製造に要するプロセス時間および製造工数を
削減することができ、その製造コストの低減に寄与す
る。
According to this embodiment, the conical protrusions 8 used as, for example, field electron emission cathodes can be formed instantaneously, so that the process time required for manufacturing a device having the conical protrusions 8 and The number of manufacturing steps can be reduced, which contributes to a reduction in manufacturing cost.

【0037】また、本実施形態では、錐状突起8の成形
条件の大部分を、たとえばレーザービーム発生条件で制
御できる。レーザービーム発生条件は、デジタル電子回
路で制御でき、従来の作成プロセスにおける化学反応条
件(温度、圧力、気体濃度等)の複雑な制御が不要であ
る。
Further, in the present embodiment, most of the conditions for forming the conical protrusions 8 can be controlled, for example, under the laser beam generation conditions. The laser beam generation conditions can be controlled by a digital electronic circuit, and complicated control of chemical reaction conditions (temperature, pressure, gas concentration, etc.) in the conventional production process is unnecessary.

【0038】さらに本実施形態では、錐状突起8を形成
する位置は、レーザービームなどのエネルギービームが
照射できる位置であれば何処でも良いので、錐状突起8
を形成する位置の自由度が上がる。
Further, in the present embodiment, the conical protrusions 8 may be formed at any positions where they can be irradiated with an energy beam such as a laser beam.
The degree of freedom in the position of forming the is increased.

【0039】第2実施形態 本実施形態では、図3に示す陰極線管(CRT)10の
電子銃16におけるカソード構体の電子線放出面に、前
記第1実施形態と同様にして、錐状突起8を形成する。
Second Embodiment In this embodiment, the cone-shaped projections 8 are formed on the electron beam emitting surface of the cathode structure of the electron gun 16 of the cathode ray tube (CRT) 10 shown in FIG. 3 in the same manner as in the first embodiment. To form.

【0040】なお、図3に示すCRT10は、内面に蛍
光面が形成されたパネルガラス12と、このパネルガラ
スに接合され、ネック部内に電子銃16が収容されるフ
ァンネルガラス14とを有する。電子銃16から発射さ
れた電子ビームは、偏向ヨーク18により偏向されて、
パネルガラス12の内面側に装着された色選別電極とし
てのアパーチャグリル20を通して、蛍光面に当り、蛍
光面を発光させて所定の画像表示を行う。
The CRT 10 shown in FIG. 3 has a panel glass 12 having a fluorescent surface formed on its inner surface, and a funnel glass 14 bonded to this panel glass and containing an electron gun 16 in its neck portion. The electron beam emitted from the electron gun 16 is deflected by the deflection yoke 18,
Through the aperture grille 20 as a color selection electrode mounted on the inner surface side of the panel glass 12, the fluorescent screen is hit and the fluorescent screen is caused to emit light to display a predetermined image.

【0041】第3実施形態 本実施形態では、図4に示す電界電子放出型表示装置
(FED)において、背面基板31の内面に形成してあ
る所定パターンのデータ電極層32上に行列状に配置さ
れるマイクロカソード38を、前記第1実施形態で錐状
突起8を形成する方法と同様な方法により形成する。
Third Embodiment In the present embodiment, in the field electron emission display device (FED) shown in FIG. 4, the data electrode layers 32 having a predetermined pattern formed on the inner surface of the rear substrate 31 are arranged in a matrix. The microcathode 38 to be formed is formed by a method similar to the method of forming the conical protrusion 8 in the first embodiment.

【0042】図4に示すFED30は、マトリックス状
に配置された複数の電界放出型マイクロカソード38か
ら走査して発射される電子ビームが、ガラス基板などの
透明な前面基板33の内面に所定パターンで形成された
蛍光面40に照射して発光させることにより、画像表示
を行う表示装置である。背面基板31と前面基板33と
の間は、高真空に保持される。
In the FED 30 shown in FIG. 4, electron beams emitted by scanning from a plurality of field emission type microcathodes 38 arranged in a matrix form a predetermined pattern on the inner surface of a transparent front substrate 33 such as a glass substrate. It is a display device that displays an image by irradiating the formed phosphor screen 40 to emit light. A high vacuum is maintained between the rear substrate 31 and the front substrate 33.

【0043】各マイクロカソード38は、背面基板31
の内面に形成してある絶縁層36およびゲート電極層3
7に所定パターンで形成されたカソード用穴35の底部
に、前記第1実施形態で錐状突起8を形成する方法と同
様な方法により形成される。
Each micro-cathode 38 has a rear substrate 31.
Insulating layer 36 and gate electrode layer 3 formed on the inner surface of
7 is formed on the bottom of the cathode hole 35 formed in a predetermined pattern by a method similar to the method of forming the conical protrusion 8 in the first embodiment.

【0044】第4実施形態 本実施形態では、図示省略してある走査トンネル顕微鏡
の金属探針を、前記第1実施形態で錐状突起8を形成す
る方法と同様な方法により形成する。なお、本発明は、
上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の
範囲内で種々に改変することができる。
Fourth Embodiment In this embodiment, a metal probe of a scanning tunnel microscope (not shown) is formed by a method similar to the method of forming the conical protrusion 8 in the first embodiment. The present invention is
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be variously modified within the scope of the present invention.

【0045】[0045]

【実施例】以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づ
き説明するが、本発明は、これら実施例に限定されな
い。
EXAMPLES The present invention will be described below based on more detailed examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0046】実施例1 タングステン金属粉末を焼結した多孔質金属基体(空孔
率20%)の表面に、高輝度レーザー(Nd励起:YA
G/1.064μm波長)により、レーザービーム径が
80μm、約100mJのレーザービーム条件で、約
0.3msec照射し、所定部位を瞬時に加熱した。図
5に示す錐状突起を得ることができることが確認でき
た。
Example 1 A high-intensity laser (Nd excitation: YA) was formed on the surface of a porous metal substrate (porosity 20%) obtained by sintering tungsten metal powder.
G / 1.064 μm wavelength), the laser beam diameter was 80 μm, and the irradiation was performed for about 0.3 msec under the laser beam conditions of about 100 mJ, and the predetermined portion was instantly heated. It was confirmed that the conical protrusions shown in FIG. 5 could be obtained.

【0047】実施例2 レーザビームの照射エネルギー量を50〜250(m
J)の範囲で変化させると共に、レーザ照射時間を、
0.6(msec)、0.8(msec)、1.0(m
sec)に変化させた以外は、実施例1と同様にして、
錐状突起を形成した。形成された錐状突起の突起高さ
と、照射エネルギー量との関係を、図6に示す。図6に
示すように、照射時間毎に、突起高さを最大にすること
ができる照射エネルギー量が存在することが判明した。
Example 2 The irradiation energy amount of the laser beam is 50 to 250 (m).
J) and laser irradiation time,
0.6 (msec), 0.8 (msec), 1.0 (m
sec) except that it was changed to
A conical protrusion was formed. FIG. 6 shows the relationship between the projection height of the formed conical projections and the irradiation energy amount. As shown in FIG. 6, it was found that there is an irradiation energy amount capable of maximizing the projection height for each irradiation time.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、たとえば電界電子放出カソードなどとして用いられ
る錐状突起を、瞬時に形成することができるので、その
錐状突起を具備するデバイスの製造に要するプロセス時
間および製造工数を削減することができ、その製造コス
トの低減に寄与する。
As described above, according to the present invention, a conical protrusion used as, for example, a field electron emission cathode can be instantaneously formed. Therefore, a device having the conical protrusion can be formed. The process time and the number of manufacturing steps required for manufacturing can be reduced, which contributes to the reduction of the manufacturing cost.

【0049】また、本発明では、錐状突起の成形条件の
大部分を、たとえばレーザービーム発生条件で制御でき
る。レーザービーム発生条件は、デジタル電子回路で制
御でき、従来の作成プロセスにおける化学反応条件(温
度、圧力、気体濃度等)の複雑な制御が不要である。
Further, in the present invention, most of the conical-projections forming conditions can be controlled, for example, by the laser beam generating conditions. The laser beam generation conditions can be controlled by a digital electronic circuit, and complicated control of chemical reaction conditions (temperature, pressure, gas concentration, etc.) in the conventional production process is unnecessary.

【0050】さらに本発明では、錐状突起を形成する位
置は、レーザービームなどのエネルギービームが照射で
きる位置であれば何処でも良いので、錐状突起を形成す
る位置の自由度が上がる。
Further, in the present invention, the position where the conical protrusion is formed may be any position as long as it can be irradiated with an energy beam such as a laser beam, so that the degree of freedom of the position where the conical protrusion is formed is increased.

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

【図1】 図1(A)〜図1(C)は本発明の一実施形
態に係る電界電子放出素子の製造方法を示す工程図であ
る。
1A to 1C are process diagrams showing a method for manufacturing a field electron emission device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図2(A)および(B)は本発明の他の実施
形態に係る電界電子放出素子の製造方法の一過程を示す
要部断面図である。
FIG. 2A and FIG. 2B are cross-sectional views of a main part showing one step of a method of manufacturing a field electron emission device according to another embodiment of the present invention.

【図3】 図3はCRTの概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a CRT.

【図4】 図4はFEDの要部断面図である。FIG. 4 is a sectional view of an essential part of the FED.

【図5】 図5は本発明の一実施例に係る電子放出素子
の写真である。
FIG. 5 is a photograph of an electron-emitting device according to an embodiment of the present invention.

【図6】 図6はレーザビームの照射エネルギーと突起
高さとの関係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between laser beam irradiation energy and protrusion height.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2… 金属基体 2a… 多孔質金属基体 2b… 基体 3… 外周部 4,6… 液状金属部分 5… 中央部 7… 電子放出金属 8… 錐状突起 10… 陰極線管(CRT) 16… 電子銃 30… 電界電子放出型表示装置(FED) 38… マイクロカソード 2 ... Metal substrate 2a ... Porous metal substrate 2b ... Base 3 ... Outer periphery 4, 6 ... Liquid metal part 5 ... Central part 7 ... Electron emitting metal 8 ... Conical protrusion 10 ... Cathode ray tube (CRT) 16 ... Electron gun 30 ... Field Emission Display Device (FED) 38 ... Micro cathode

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子放出金属の表面を局部的に熱溶融さ
せ、熱溶融した金属の再固形化過程により形成される錐
状突起を具備する電子放出素子。
1. An electron-emitting device having a conical projection formed by locally heat-melting a surface of an electron-emitting metal and resolidifying the heat-melted metal.
【請求項2】 前記電子放出金属が多孔質金属である請
求項1に記載の電子放出素子。
2. The electron emitting device according to claim 1, wherein the electron emitting metal is a porous metal.
【請求項3】 前記電子放出金属の表面以外の周囲が、
前記電子放出金属よりも熱伝導率が低い低熱伝導率部材
で覆われていることを特徴とする請求項1または2に記
載の電子放出素子。
3. The periphery other than the surface of the electron emitting metal is
The electron-emitting device according to claim 1, wherein the electron-emitting device is covered with a low thermal conductivity member having a thermal conductivity lower than that of the electron-emitting metal.
【請求項4】 前記低熱伝導率部材が、セラミック材で
ある請求項3に記載の電子放出素子。
4. The electron-emitting device according to claim 3, wherein the low thermal conductivity member is a ceramic material.
【請求項5】 前記低熱伝導率部材が、多孔質金属粉末
焼結体である請求項3に記載の電子放出素子。
5. The electron-emitting device according to claim 3, wherein the low thermal conductivity member is a porous metal powder sintered body.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれかに記載の電子放
出素子が、電子銃のカソード構体に形成してあることを
特徴とする陰極線管。
6. A cathode ray tube, wherein the electron-emitting device according to claim 1 is formed on a cathode structure of an electron gun.
【請求項7】 請求項1〜5のいずれかに記載の電子放
出素子が、マイクロカソードとして行列状に配置してあ
ることを特徴とする平面表示装置。
7. A flat-panel display device, wherein the electron-emitting devices according to claim 1 are arranged in a matrix as microcathodes.
【請求項8】 請求項1〜5のいずれかに記載の電子放
出素子が、金属探針として装着してある走査型顕微鏡。
8. A scanning microscope in which the electron-emitting device according to claim 1 is mounted as a metal probe.
【請求項9】 電子放出金属の表面を局部的に熱溶融さ
せ、熱溶融した金属の再固形化過程により錐状突起を形
成することを特徴とする電子放出素子の製造方法。
9. A method of manufacturing an electron-emitting device, characterized in that the surface of an electron-emitting metal is locally heat-melted, and a conical protrusion is formed by a process of re-solidifying the heat-melted metal.
【請求項10】 エネルギービームを照射することによ
り、前記電子放出金属の表面を局部的に熱溶融させるこ
とを特徴とする請求項9に記載の電子放出素子の製造方
法。
10. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 9, wherein the surface of the electron-emitting metal is locally heat-melted by irradiating with an energy beam.
【請求項11】 前記電子放出金属として多孔質金属を
用いることを特徴とする請求項9または10に記載の電
子放出素子の製造方法。
11. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 9, wherein a porous metal is used as the electron-emitting metal.
【請求項12】 前記多孔質金属として、金属粉末の焼
結体を用いることを特徴とする請求項11に記載の電子
放出素子の製造方法。
12. The method of manufacturing an electron-emitting device according to claim 11, wherein a sintered body of metal powder is used as the porous metal.
【請求項13】 前記電子放出金属の表面以外の周囲
を、前記電子放出金属よりも熱伝導率が低い低熱伝導率
部材で覆うことを特徴とする請求項9または10に記載
の電子放出素子の製造方法。
13. The electron-emitting device according to claim 9, wherein the periphery of the electron-emitting metal other than the surface is covered with a low thermal conductivity member having a lower thermal conductivity than that of the electron-emitting metal. Production method.
JP2001216394A 2001-07-17 2001-07-17 Electron emission element, display device and manufacturing method of electron emission element Pending JP2003031110A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001216394A JP2003031110A (en) 2001-07-17 2001-07-17 Electron emission element, display device and manufacturing method of electron emission element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001216394A JP2003031110A (en) 2001-07-17 2001-07-17 Electron emission element, display device and manufacturing method of electron emission element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003031110A true JP2003031110A (en) 2003-01-31

Family

ID=19050876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001216394A Pending JP2003031110A (en) 2001-07-17 2001-07-17 Electron emission element, display device and manufacturing method of electron emission element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003031110A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011206811A (en) * 2010-03-30 2011-10-20 Shibuya Kogyo Co Ltd Method and device for forming bump

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011206811A (en) * 2010-03-30 2011-10-20 Shibuya Kogyo Co Ltd Method and device for forming bump

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100363005B1 (en) Electronic emission source and its manufacturing method
WO2003094199A1 (en) Gas discharge tube
JP2002156499A (en) Electron beam transmissive window
US6717350B2 (en) Electron tube and method of manufacturing the same
JP2003031110A (en) Electron emission element, display device and manufacturing method of electron emission element
EP2188826B1 (en) X-ray tube with enhanced small spot cathode and methods for manufacture thereof
JP3079994B2 (en) Vacuum micro device
JP4460775B2 (en) Flat panel display wall and method for manufacturing the same
JPH0821310B2 (en) Impregnated type cathode and method for producing the same
KR19990042166A (en) How to package a field emission display
JP3537779B2 (en) Photocathode fabrication method
JP2506203B2 (en) Dispenser cathode manufacturing method
US7002288B2 (en) Electron tube and method for producing the same
JP2984308B2 (en) Field emission electron emitter
JP2000208027A (en) Electron emitting element, electron emitting source, their manufacture, and image display device using them and its manufacture
JP2005251474A (en) Manufacturing method of image display device, and sealing material filling device
JPS6065424A (en) Electron emitter and production process thereof, and activation process of said electron emitter
JP3460308B2 (en) Method for manufacturing impregnated cathode assembly
JPH05225894A (en) Impregnated type cathode structure
US20090047538A1 (en) Method for Production of a Bead Single Crystal
KR100473068B1 (en) Cathode manufacturing method of electron gun
JP2002075257A (en) Display tube using filament and welding method of filament
CN117174550A (en) Zinc oxide cold cathode and preparation method thereof
JP2001093402A (en) Structural body for side heated immersed cathode and cathode-ray tube using the same
JPH0794074A (en) Impregnated cathode, impregnated cathode assembly, and manufacture of impregnated cathode assembly

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20040128

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20040128

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20040326