JP2004158470A - Horizontal type field emission cold cathode device - Google Patents
Horizontal type field emission cold cathode device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004158470A JP2004158470A JP2004061887A JP2004061887A JP2004158470A JP 2004158470 A JP2004158470 A JP 2004158470A JP 2004061887 A JP2004061887 A JP 2004061887A JP 2004061887 A JP2004061887 A JP 2004061887A JP 2004158470 A JP2004158470 A JP 2004158470A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plating layer
- metal plating
- field emission
- cathode electrode
- support substrate
- 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
Links
Images
Landscapes
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
- Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
Abstract
Description
本発明は横型の電界放出型冷陰極装置に関する。 The present invention relates to a horizontal field emission cold cathode device.
近年、Si半導体加工技術を利用した電界放出型冷陰極装置の開発が、活発に行なわれている。その代表的な例としては、スピント(C. A. Spindt)等により提案された縦型の電界放出型冷陰極装置が知られている(例えば、非特許文献1参照)。この電界放出型冷陰極装置は、Si単結晶基板上に円錐状のエミッタと、エミッタの先端部を包囲するように配設されたゲート電極とを有する。 In recent years, field emission cold cathode devices utilizing Si semiconductor processing technology have been actively developed. As a typical example, a vertical field emission cold cathode device proposed by Spindt (C. A. Spindt) and the like is known (for example, see Non-Patent Document 1). This field emission cold cathode device has a conical emitter on a Si single crystal substrate, and a gate electrode provided so as to surround the tip of the emitter.
これに対して、縦型の電界放出型冷陰極装置の問題点に鑑み、グリーン(R. Green)及びグレイ(H. F. Gray)等により提案された横型の電界放出型冷陰極装置も知られている(例えば、非特許文献2参照)。この電界放出型冷陰極装置は、同一基板上に相対するように配設されたエミッタとゲート電極とを有する。横型の電界放出型冷陰極装置は、製造が容易で、歩留まりが高くなるという利点を有する。 On the other hand, in view of the problems of the vertical field emission cold cathode device, a horizontal field emission cold cathode device proposed by Green (R. Green), Gray (HF Gray), and the like is also known. (For example, see Non-Patent Document 2). This field emission cold cathode device has an emitter and a gate electrode which are disposed on the same substrate so as to face each other. The horizontal field emission type cold cathode device has the advantages of being easy to manufacture and increasing the yield.
横型の電界放出型冷陰極装置の場合、ゲート電極に対向するエミッタ端面は、基板面に対して直角な方向において、エミッタ膜厚相当の80〜500nm程度の先鋭度、先端曲率半径として40〜250nm相当の先鋭度を有する。しかし、同エミッタ端面は、基板面に対して平行な方向において、ゲート電極と平行であり先鋭度はゼロである。即ち、ゲート電極に対向するエミッタ端面は、3次元ではなく2次元的な先鋭度しかなく、駆動電圧が高いという欠点がある。エミッタ端面を3次元的に先鋭化させようとしても、リソグラフィ以上の先鋭度は得ることができず、通常、基板面に対して平行な方向において、50〜100nm程度の先鋭度に留まる。しかも、精密なリソグラフィの工程が増えると、製造方法簡略のメリットが薄れる。 In the case of a horizontal field emission type cold cathode device, the emitter end face facing the gate electrode has a sharpness of about 80 to 500 nm corresponding to the thickness of the emitter and a tip radius of curvature of 40 to 250 nm in a direction perpendicular to the substrate surface. It has considerable sharpness. However, the emitter end face is parallel to the gate electrode in a direction parallel to the substrate surface, and the sharpness is zero. That is, the emitter end face facing the gate electrode has only a two-dimensional sharpness, not a three-dimensional one, and has a drawback that the driving voltage is high. Even if the emitter end face is sharpened three-dimensionally, a sharpness higher than that of lithography cannot be obtained, and usually the sharpness is about 50 to 100 nm in a direction parallel to the substrate surface. In addition, when the number of precise lithography steps increases, the merit of simplifying the manufacturing method diminishes.
一方、電界放出型冷陰極装置として、フラーレンまたはカーボンナノチューブをエミッタに用いたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。フラーレン及びカーボンナノチューブは、先端曲率半径が小さいため、駆動電圧の低減、電界放出効率の向上が可能である。また、雰囲気依存性や残留ガスの影響も小さくいため、低真空度での動作も期待できる。 On the other hand, a device using fullerene or carbon nanotube as an emitter has been proposed as a field emission cold cathode device (for example, see Patent Document 1). Since fullerenes and carbon nanotubes have a small tip radius of curvature, the driving voltage can be reduced and the field emission efficiency can be improved. In addition, since the atmosphere dependency and the influence of residual gas are small, operation at a low degree of vacuum can be expected.
このタイプの冷陰極装置の場合、フラーレンまたはカーボンナノチューブを有機溶剤に分散させてセラミックフィルタを通した後で基板上に圧着する方法によりエミッタを形成することができる。また、基板上にフラーレンまたはカーボンナノチューブをCVD法等で直接析出させる方法によりエミッタを形成することもできる。更に、フラーレンまたはカーボンナノチューブを厚膜ペースト中に分散させて印刷し、高温焼成(約500〜800℃)する方法によりエミッタを形成することもできる。 In the case of this type of cold cathode device, the emitter can be formed by a method in which fullerene or carbon nanotubes are dispersed in an organic solvent, passed through a ceramic filter, and then pressed on a substrate. Further, the emitter can be formed by a method of directly depositing fullerene or carbon nanotube on a substrate by a CVD method or the like. Further, the emitter can be formed by a method in which fullerene or carbon nanotube is dispersed in a thick film paste, printed, and fired at a high temperature (about 500 to 800 ° C.).
しかしながら、フラーレンまたはカーボンナノチューブを基板上に圧着或いは析出させる方法では、エミッタの付着力が弱く、エミッタに加わる強電界によって容易に剥離してしまう。また、フラーレンまたはカーボンナノチューブを印刷によって形成する方法では、高温焼成等の原因によって性能が低下或いは劣化するという問題がある。また、圧着及び印刷の両者共に、引き出し電極へのカーボンナノチューブの配向性が良好でなく、駆動電圧の上昇、電子放出の不均一性等の問題点を抱えている。 However, in the method in which fullerenes or carbon nanotubes are pressed or deposited on a substrate, the adhesion of the emitter is weak, and the emitter is easily peeled off by a strong electric field applied to the emitter. In addition, the method of forming fullerenes or carbon nanotubes by printing has a problem in that performance is reduced or deteriorated due to high-temperature baking or the like. Further, in both the pressure bonding and the printing, the orientation of the carbon nanotubes to the extraction electrode is not good, and there are problems such as an increase in driving voltage and non-uniformity of electron emission.
更に、圧着法では、カーボンの耐薬品性が高くエッチングが困難であるため、カソード配線に対応したパターニングが極めて困難であるという問題もある。また、CVD法等による析出法では、遷移金属の触媒が必要な上、微粒子化されている必要があり、抵抗値が高くなってしまい、信号遅延等が生じやすいという問題もある。また、印刷法では、膜の抵抗が高い上、厚い膜を形成することが困難であるため、低抵抗配線の形成が困難であり、やはり信号遅延等が生じやすいという問題もある。 Further, in the pressure bonding method, there is a problem that patterning corresponding to the cathode wiring is extremely difficult because carbon has high chemical resistance and etching is difficult. Further, the deposition method by the CVD method or the like requires a catalyst of a transition metal and needs to be finely divided, resulting in a problem that a resistance value is increased and a signal delay or the like is likely to occur. Further, in the printing method, since the film has a high resistance and it is difficult to form a thick film, it is difficult to form a low-resistance wiring, and there is also a problem that a signal delay or the like easily occurs.
このように、電界放出型冷陰極としては、縦型の欠点を改良しようとした横型や、カーボンナノチューブやフラーレンをエミッタ材料に用いたものが、各種提案されている。しかし、従来提案されている電界放出型冷陰極では、先鋭度、駆動電圧、信頼性、歩留まり、製造の容易さ等の点で、十分なものではない。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、低駆動電圧、高電界放出効率、及び高集積化が達成可能な横型の電界放出型冷陰極を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to provide a horizontal field emission cold cathode capable of achieving low driving voltage, high field emission efficiency, and high integration.
本発明の第1の視点は、横型の電界放出型冷陰極装置であって、
支持基板と、
前記支持基板上に配設され且つ第1側面を有するカソード電極と、
前記カソード電極に対して横並びとなるように前記支持基板上に配設され且つ前記第1側面に対して対向する第2側面を有するゲート電極と、
前記第2側面に対向するように前記第1側面上に配設された電子を放出するためのエミッタと、
を具備し、前記エミッタは、前記カソード電極上に形成された金属メッキ層と前記金属メッキ層に分散状態で支持された粒状または棒状の複数の微細体とを具備し、前記微細体は、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイト、低仕事関数材料、負の電子親和力材料、金属材料からなる群から選択された材料からなることと、前記微細体は部分的に前記金属メッキ層に埋設されることと、を特徴とする。
A first aspect of the present invention is a horizontal field emission cold cathode device,
A support substrate;
A cathode electrode disposed on the support substrate and having a first side surface;
A gate electrode disposed on the support substrate so as to be laterally arranged with respect to the cathode electrode and having a second side surface facing the first side surface;
An emitter for emitting electrons disposed on the first side surface so as to face the second side surface;
Wherein the emitter comprises a metal plating layer formed on the cathode electrode, and a plurality of granular or rod-like fine bodies supported in a dispersed state on the metal plating layer, wherein the fine bodies are fullerenes. , Carbon nanotubes, graphite, a low work function material, a negative electron affinity material, made of a material selected from the group consisting of metal materials, and that the fine body is partially embedded in the metal plating layer, It is characterized.
本発明の第2の視点は、横型の電界放出型冷陰極装置であって、
支持基板と、
前記支持基板上に配設され且つ第1側面を有するカソード電極と、
前記カソード電極に対して横並びとなるように前記支持基板上に配設され且つ前記第1側面に対して対向する第2側面を有するゲート電極と、
前記第2側面に対向するように前記第1側面上に配設された電子を放出するためのエミッタと、
を具備し、前記エミッタは、前記カソード電極上に形成された金属メッキ層と前記金属メッキ層に分散状態で支持された粒状または棒状の複数の微細体とを具備し、前記微細体は、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイト、低仕事関数材料、負の電子親和力材料、金属材料からなる群から選択された材料からなることと、前記微細体は全体的に前記金属メッキ層に埋設されることと、を特徴とする。
A second aspect of the present invention is a horizontal field emission cold cathode device,
A support substrate;
A cathode electrode disposed on the support substrate and having a first side surface;
A gate electrode disposed on the support substrate so as to be laterally arranged with respect to the cathode electrode and having a second side surface facing the first side surface;
An emitter for emitting electrons disposed on the first side surface so as to face the second side surface;
Wherein the emitter comprises a metal plating layer formed on the cathode electrode, and a plurality of granular or rod-like fine bodies supported in a dispersed state on the metal plating layer, wherein the fine bodies are fullerenes. , Carbon nanotubes, graphite, a low work function material, a negative electron affinity material, made of a material selected from the group consisting of metal materials, and that the fine body is entirely embedded in the metal plating layer, It is characterized.
本発明の第3の視点は、横型の電界放出型冷陰極装置であって、
支持基板と、
前記支持基板上に配設され且つ第1側面を有するカソード電極と、
前記カソード電極に対して横並びとなるように前記支持基板上に配設され且つ前記第1側面に対して対向する第2側面を有するゲート電極と、
前記第2側面に対向するように前記第1側面上に配設された電子を放出するためのエミッタと、
を具備し、前記エミッタは、前記カソード電極上に形成された金属メッキ層と前記金属メッキ層に分散状態で支持された粒状または棒状の複数の微細体とを具備し、前記微細体は、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイト、低仕事関数材料、負の電子親和力材料、金属材料からなる群から選択された材料からなることと、前記微細体は棒状であり、前記微細体の50〜100%は、前記カソード電極が配設された前記支持基板の主面に対して±20°の角度範囲内に配向されることと、を特徴とする。
A third aspect of the present invention is a horizontal field emission cold cathode device,
A support substrate;
A cathode electrode disposed on the support substrate and having a first side surface;
A gate electrode disposed on the support substrate so as to be laterally arranged with respect to the cathode electrode and having a second side surface facing the first side surface;
An emitter for emitting electrons disposed on the first side surface so as to face the second side surface;
Wherein the emitter comprises a metal plating layer formed on the cathode electrode, and a plurality of granular or rod-like fine bodies supported in a dispersed state on the metal plating layer, wherein the fine bodies are fullerenes. , A material selected from the group consisting of carbon nanotubes, graphite, a low work function material, a negative electron affinity material, and a metal material, and the fine bodies are rod-shaped, and 50 to 100% of the fine bodies are: The cathode electrode is oriented within an angle range of ± 20 ° with respect to a main surface of the support substrate on which the cathode electrode is provided.
本発明の第4の視点は、横型の電界放出型冷陰極装置であって、
支持基板と、
前記支持基板上に配設され且つ第1側面を有するカソード電極と、
前記カソード電極に対して横並びとなるように前記支持基板上に配設され且つ前記第1側面に対して対向する第2側面を有するゲート電極と、
前記第2側面に対向するように前記第1側面上に配設された電子を放出するためのエミッタと、
を具備し、前記エミッタは、前記カソード電極上に形成された金属メッキ層と前記金属メッキ層に分散状態で支持された粒状または棒状の複数の微細体とを具備し、前記微細体は、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイト、低仕事関数材料、負の電子親和力材料、金属材料からなる群から選択された材料からなることと、前記微細体は棒状且つ中空であり、前記微細体の内部に導電性の材料からなる充填層が配設されることと、を特徴とする。
A fourth aspect of the present invention is a horizontal field emission cold cathode device,
A support substrate;
A cathode electrode disposed on the support substrate and having a first side surface;
A gate electrode disposed on the support substrate so as to be laterally arranged with respect to the cathode electrode and having a second side surface facing the first side surface;
An emitter for emitting electrons disposed on the first side surface so as to face the second side surface;
Wherein the emitter comprises a metal plating layer formed on the cathode electrode, and a plurality of granular or rod-like fine bodies supported in a dispersed state on the metal plating layer, wherein the fine bodies are fullerenes. Made of a material selected from the group consisting of carbon nanotubes, graphite, a low work function material, a negative electron affinity material, and a metal material, and the fine body is rod-shaped and hollow, and a conductive material is formed inside the fine body. And a filling layer made of the above material is provided.
本発明の第5の視点は、横型の電界放出型冷陰極装置であって、
支持基板と、
前記支持基板上に配設され且つ第1側面を有するカソード電極と、
前記カソード電極に対して横並びとなるように前記支持基板上に配設され且つ前記第1側面に対して対向する第2側面を有するゲート電極と、
前記第2側面に対向するように前記第1側面上に配設された電子を放出するためのエミッタと、前記エミッタは、前記カソード電極上に形成された金属メッキ層と前記金属メッキ層に分散状態で支持された粒状または棒状の複数の微細体とを具備し、前記微細体は、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイト、低仕事関数材料、負の電子親和力材料、金属材料からなる群から選択された材料からなることと、
前記第1側面に対向するように前記第2側面上に配設されたゲート突出部と、前記ゲート突出部は、前記金属メッキ層と同じ材料からなるゲート金属メッキ層と、前記ゲート金属メッキ層に分散状態で支持され且つ前記微細体と同じ材料からなる複数のゲート微細体とを具備することと、
を具備することを特徴とする。
A fifth aspect of the present invention is a horizontal field emission cold cathode device,
A support substrate;
A cathode electrode disposed on the support substrate and having a first side surface;
A gate electrode disposed on the support substrate so as to be laterally arranged with respect to the cathode electrode and having a second side surface facing the first side surface;
An emitter disposed on the first side surface to face the second side surface for emitting electrons; and the emitter is distributed between a metal plating layer formed on the cathode electrode and the metal plating layer. And a plurality of granular or rod-like fines supported in a state, wherein the fines are selected from the group consisting of fullerenes, carbon nanotubes, graphite, low work function materials, negative electron affinity materials, and metallic materials. Made of materials,
A gate protrusion disposed on the second side surface to face the first side surface, the gate protrusion includes a gate metal plating layer made of the same material as the metal plating layer, and a gate metal plating layer Having a plurality of gate fine bodies supported in a dispersed state and made of the same material as the fine bodies,
It is characterized by having.
更に、本発明に係る実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が省略されることで発明が抽出された場合、その抽出された発明を実施する場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。 Further, the embodiments according to the present invention include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, when an invention is extracted by omitting some constituent elements from all the constituent elements described in the embodiment, when implementing the extracted invention, the omitted part is appropriately supplemented by well-known conventional techniques. It is something to be done.
本発明によれば、電界放出の安定性や均一性に優れた高性能の横型の電界放出型冷陰極装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a high-performance horizontal field emission type cold cathode device having excellent field emission stability and uniformity.
以下に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要に応じて行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, components having substantially the same functions and configurations are denoted by the same reference numerals, and repeated description will be made as necessary.
図1は本発明の実施の形態に係る横型の電界放出型冷陰極装置を応用した真空マイクロ装置の一例である平板型画像表示装置を示す断面図である。また、図2は同装置の部分平面図、図3は同装置の要部の断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a flat panel display which is an example of a vacuum micro device to which a horizontal field emission cold cathode device according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. 2 is a partial plan view of the device, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of the device.
この表示装置は、図2図示の如く、マトリックス状に配列された多数の画素の夫々に対応して、カソード電極22とゲート電極24とのペアを有する。カソード電極22は図2において垂直な方向に配列されたカソードライン12に接続され、ゲート電極24は図2において水平な方向に配列されたゲートライン14に接続される。
This display device has a pair of a
全てのカソード電極22及びゲート電極24は、図1図示の如く、ガラス製の絶縁性支持基板16の平坦な主面(図1において水平方向に広がる上面)上に配設される。各画素においてカソード電極22とゲート電極24とは、支持基板16上で、1μm〜30μmという小さな隙間を介して横並びに隣接して配置される。カソード電極22及びゲート電極24の互いに対向する対向側面22a及び24aの上には、後に詳述する構造を有するエミッタ26及びゲート突出部28が夫々配設される。カソードライン12、ゲートライン14等は、支持基板16上に配設された配線構造部18に組込まれる。
As shown in FIG. 1, all the
ガラス製の支持基板16と対向するようにガラス製の対向基板32が配設され、両基板16、32間に真空放電空間33が形成される。両基板16、32間の間隔は、周辺のフレーム及びスペーサ34により維持される。支持基板16と対向する対向基板32の面上には、透明な共通電極即ちアノード電極36と、蛍光体層38とが配設される。
A
この平板型画像表示装置においては、ゲートライン14とカソードライン12とを介して各画素におけるゲート電極24とカソード電極22との間の電圧を任意に設定することにより、画素の点灯及び点滅を選択することができる。即ち、画素の選択は、いわゆるマトリックス駆動により、例えば、ゲートライン14を線順次に選択して所定の電位を付与するのに同期して、カソードライン12に選択信号である所定の電位を付与することにより行うことができる。
In this flat panel type image display device, lighting and blinking of pixels are selected by arbitrarily setting a voltage between the
ある1つのゲートライン14とある1つのカソードライン12とが選択され、夫々所定の電位が付与された時、そのゲートライン14とカソードライン12との交点にあるエミッタ26のみが動作する。エミッタ26より放出された電子は、アノード電極36に印加された電圧により引かれ、選択されたエミッタ26に対応した位置の蛍光体層38に達してこれを発光させる。
When a
図3図示の如く、エミッタ26は、カソード電極22の対向側面22a近傍に選択的に形成された金属メッキ層42と、金属メッキ層42に分散状態で支持された導電性の材料からなる粒状または棒状の複数の微細体44と、を具備する。本実施の形態において、金属メッキ層42は電流放出安定性や面内の均一電界放出性を向上させる抵抗バラスト層として機能し、微細体44は電子を放出する端子として機能する。
As shown in FIG. 3, the
即ち、金属メッキ層42は抵抗バラスト効果を有するように形成されることが望ましい。このため、金属メッキ層42の抵抗率は10-8〜10-4Ω、望ましくは10-7〜10-4Ωに設定される。このため、金属メッキ層42は、その抵抗を増加させるための添加物質、例えばB及びP、或いはPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)を含有する。ここで、金属メッキ層42としてNi−B−P系のNiメッキ層を使用する場合、B濃度は3〜40%、P濃度は7〜40%に設定される。また、金属メッキ層42としてPTFE含有Niメッキ層を使用する場合、PTFE濃度は0.1〜30%に設定される。
That is, the
金属メッキ層42は、カソード電極22の対向側面22a上のみに形成されるか、或いは、これに加えて、図3図示の如く、対向側面22a近傍のカソード電極22の上面(アノード電極36に対向する面)の部分22bにも追加的に形成される。但し、この場合、追加部分22bの長さL1(図3参照)は、カソード電極22の上面全体の長さL0に対して25%以下の長さとなるように設定される。これは、ゲート電極24と近傍の部分のみが実質的にエミッタとして機能できるため、これ以上金属メッキ層42を延長しても効果がないからである。
The
一方、微細体44は、カーボンナノチューブのような棒状体(図3においては微細体44を棒状としている)或いはフラーレンのような粒状体からなる。図4(a)は微細体44がカーボンナノチューブのような棒状体44aである場合を示す。この場合、棒状体44aの多くは、基部が金属メッキ層42に埋め込まれて固定され、上部がエミッタ26の表面に露出するような状態を形成する。或いは、棒状体44aは、全てが金属メッキ層42により薄く覆われ且つこれに対応してエミッタ26の表面に凸部が出現するような状態を形成する。一方、図4(b)は微細体44がフラーレンのような粒状体44bである場合を示す。この場合、粒状体44bは、一部分が露出するように金属メッキ層42に埋め込まれて固定されるか、或いは全てが金属メッキ層42により薄く覆われ且つこれに対応してエミッタ26の表面に凸部が出現するような状態を形成する。
On the other hand, the
粒状または棒状をなす微細体44は、エミッタ26の電子放出特性を向上させるため、微小な半径或いは曲率半径を有することが必要となる。具体的には、微細体44が粒状である場合、その半径は100nm以下、好ましくは30nm及以下に設定される。また、微細体44が棒状である場合、その先端の曲率半径は50nm以下、好ましくは15nm及以下に設定される。
The granular or rod-shaped
微細体44がカーボンナノチューブのような棒状体からなる場合、電子放出特性を向上させるため、棒状の微細体44は、ゲート電極24に向かうように配向されることが望ましい。具体的には、棒状の微細体44は、支持基板16の平坦な主面の広がり方向(図1及び図3中の水平方向)に対して±20°の角度範囲内に配向された割合が50〜100%であることが望ましい。
When the
このような、棒状の微細体44の配向付けは、後述するように、微細体44を懸濁させた懸濁メッキ液を使用してメッキ処理を行う際、カソード電極22とゲート電極24との間に電界を形成することにより達成することができる。即ち、メッキ処理時にカソード電極22に対してゲート電極24に正の電位が付与されると、導電性の微細体44は、カソード電極22とゲート電極24との間の電界の電気力線に沿って主に配向されることとなる。
As described later, the orientation of the rod-shaped
また、棒状の微細体44は、カソード電極22とゲート電極24との間を架橋するような長いものであると、両電極22、24間を短絡させることとなる。例えば、上述のように、両電極22、24間の距離が1μm〜30μmであれば、これよりも短い棒状の微細体44を使用することが望ましい。このため、上記懸濁メッキ液を調製する際、微細体44は、所定の長さに基づいて分級したものを使用することができる。但し、後述するように、微細体44を配設後、エミッタ26及びゲート突出部28間に間隙を形成することもできるので、微細体44の配設前の長さは限定的なものではない。
In addition, if the rod-shaped
微細体44は、望ましくは、カーボンナノチューブまたはフラーレンからなるが、その他の材料から微細体44を形成することもできる。微細体44のためのその他の材料としては、グラファイト、低仕事関数材料、負の電子親和力(NEA)材料、金属材料等を使用することができる。具体的には、LaB6 、AlN、GaN、Mo、Ta、W、Ta、Ni、Cr、Au、Ag、Pd、Cu、Al、Sn、Pt、Ti、Fe、カーボン、グラファイト、ダイヤモンド、Si、TiN、TiC、ベータW、SiC、Al2 O3 、ZnO、特に、マキビシ形状のZnOや、ほう酸アルミニウム(9Al2 O3 ・2B2 O3 )、とくにフィラー状のほう酸アルミニウム、チタン酸カリウム等を使用することができる。また、微細体44が中空である場合、図5図示の如く、微細体44の内部に導電性の材料からなる充填層45を形成することができる。
The
なお、上述のカーボンナノチューブ及びフラーレンは同じ炭素の同素体で、基本的には同質のものである。特異形状の極長のフラーレンがカーボンナノチューブとなる。フラーレンの基本型は、炭素の6員環と5員環とで構成されたC60であり、その直径は約0.7nmである。C60は、正20面体の12個の5角錐になっている頂点を全て切落とすことによってできる切頭20面体(結果的に32面体)の頂点の全てにsp2 軌道混成の炭素原子を置いた構造を有する。C60以外に、炭素数が60より多い高次フラーレン、例えばC70、C76、C82、C84、C90、C96、…、C240 、C540 、C720 等が実質的に無限に存在する。 The above-mentioned carbon nanotube and fullerene are allotropes of the same carbon, and are basically of the same quality. An extremely long fullerene having a unique shape becomes a carbon nanotube. The basic type of fullerene is C 60 composed of a 6-membered ring and a 5-membered ring of carbon, and its diameter is about 0.7 nm. C 60 puts carbon atoms of sp 2 orbital hybrids on all the vertices of truncated icosahedron (and consequently icosahedron) by cutting off all 12 pentagonal vertices of icosahedron. It has a structure. Besides C 60, higher fullerenes is more than 60 carbon atoms, for example C 70, C 76, C 82 , C 84, C 90, C 96, ..., C 240, C 540, C 720 and the like virtually unlimited Exists in
また、フラーレンの内部は中空であるため、高次フラーレンの中に低次フラーレンが玉ねぎのように何層もつまったオニオン型のフラーレンが存在し、これ等はスーパーフラーレンと呼ばれる。スーパーフラーレンにおける各層間の距離は0.341nmとなる。例えば、C540 の中にC240 が入り、更にその中にC60が入ったフラーレンはC60@C240 @C540 で表される。ここで記号「@」は、その前に記載された分子或いは原子が取込まれた内包フラーレンであることを示す。 Further, since the inside of the fullerene is hollow, there are onion-type fullerenes in which several layers of low-order fullerenes are bundled like onions in higher-order fullerenes, and these are called superfullerenes. The distance between the layers in the superfullerene is 0.341 nm. For example, contains the C 240 in the C 540, further fullerene containing the C 60 therein is represented by C 60 @C 240 @C 540. Here, the symbol “@” indicates that the molecule or atom described above is an endohedral fullerene.
また、フラーレンは、その中空の内部に金属を取込むことができる。このような金属内包フラーレンの例は、La@C60、La@C76、La@C84、La2 @C80、Y2 @C84、Sc3 @C82等である。更に、フラーレンの骨格部分にN、B、Si等の炭素以外の元素を組込んだヘテロフラーレンも研究されている。 In addition, fullerene can take in metal in its hollow interior. Examples of such metal-containing fullerenes are La @ C 60 , La @ C 76 , La @ C 84 , La 2 @C 80, Y 2 @C 84 , Sc 3 @C 82, and the like. Further, heterofullerenes in which elements other than carbon, such as N, B, and Si, are incorporated into the skeleton portion of fullerenes have also been studied.
フラーレンは、グラファイトに対してレーザー照射、アーク放電、抵抗加熱等を施すことにより、炭素を気化させ、気化炭素をヘリウムガス中を通しながら、冷却、反応及び凝集させ、これを収集部材で収集することにより調製することができる。 Fullerene vaporizes carbon by applying laser irradiation, arc discharge, resistance heating, etc. to graphite, cooling, reacting and coagulating while vaporizing carbon passes through helium gas, and collecting this with a collection member Can be prepared.
一方、エミッタ26と対向するゲート突出部28は、ゲート電極24の対向側面24a上に選択的に形成された金属メッキ層46と、金属メッキ層46に分散状態で支持された導電性の材料からなる粒状または棒状の複数の微細体48と、を具備する。ゲート突出部28の金属メッキ層46及び微細体48は、夫々エミッタ26の金属メッキ層42及び微細体44と同じ材料からなる。但し、エミッタ26及びゲート突出部28を形成するためのメッキ処理時に、カソード電極22に対してゲート電極24に正の電位が付与されると、ゲート突出部28の金属メッキ層46の厚さ及び微細体48の密度は、エミッタ26の金属メッキ層42の厚さ及び微細体44の密度よりも小さなものとなる。
On the other hand, the
本実施の形態に係る横型の電界放出型冷陰極装置においては、エミッタ26の微細体44が金属メッキ層42を介してカソード電極22に支持される。従って微細体44はカソード電極22に強く固着され、強電界にも耐え得る付着強度の高いエミッタが得られ、電界放出の安定性を向上させることができる。
In the horizontal field emission cold cathode device according to the present embodiment, the
また、エミッタ26の金属メッキ層42には、いわゆる抵抗バラスト効果を得るための不純物が含有されることが望ましい。例えば、金属メッキ層42として、Niメッキ層よりも抵抗値の高いNi−B−P系抵抗メッキ層或いはPTFE含有Niメッキ層が使用される。従って、抵抗メッキ層42によって電位降下が生じることとなり、各エミッタ26先端の曲率半径や形状等に差異があっても、抵抗バラスト効果によって実質的にエミッタ先端の電界強度が低下し、電界放出の安定性や不均一性が大幅に改善される。この点に関し、従来の装置の場合、各エミッタ先端の曲率半径や形状等に差異があると、電界強度分布が異なることから、電界放出特性の不均一性が著しくなる。
It is desirable that the
図6(a)〜(c)は本発明の別の実施の形態に係る横型の電界放出型冷陰極装置の製造方法を工程順に示す図であり、この装置は図1図示の装置に適用可能である。 6 (a) to 6 (c) are views showing a method of manufacturing a horizontal field emission cold cathode device according to another embodiment of the present invention in the order of steps, and this device is applicable to the device shown in FIG. It is.
先ず、ガラス製の支持基板16上に金属製のカソード電極22及び金属製のゲート電極24を形成した。ここで、カソード電極22及びゲート電極24は、大型の電界放出型ディスプレイにおける信号遅延を考慮し、導電性の高いNiメッキ膜を使用して2μmの厚さに形成した。また、カソード電極22及びゲート電極24の間のギャップは、ステッパ等の露光装置を用いて、リソグラフィにより形成した。
First, a
次に、カソード電極22及びゲート電極24の互いに対向する対向側面22a、24aのみを露出させるように、両電極22及び24をメッキレジスト膜52で被覆した(図6(a))。なお、メッキレジスト膜52は、対向側面22a、24aの近傍の両電極22及び24の上面の部分を追加的に露出させるように形成することもできる。但し、この場合、追加部分22bの長さL1(図3参照)は、カソード電極22の上面全体の長さL0に対して25%以下の長さとなるように設定する。或いは、メッキレジスト膜52は、エミッタ26を形成するカソード電極22の対向側面22aのみを露出させるように形成することもできる。
Next, both
次に、蒸留水1リットルに対して、硫酸ニッケル25g、次亜りん酸ナトリウム40g、酢酸ナトリウム10g、クエン酸ナトリウム10g、ほう酸30gの割合で溶かし、金属メッキ層42、46用の約PH5に調整した無電解Ni−B−P系抵抗メッキ液を形成した。更に、このメッキ液中に、微細体44となるフラーレンC60または所定の長さに分級したカーボンナノチューブを約50g混合し、メッキ漕56内で攪拌により懸濁させることにより懸濁メッキ液54を調製した。次に、懸濁メッキ液54の温度を約80℃に保持した状態で、カソード電極22、ゲート電極24及びメッキレジスト膜52が上述の態様で配設された支持基板16を懸濁メッキ液54中に浸漬し、無電解メッキ処理を行った(図6(b))。
Next, in 1 liter of distilled water, dissolve in a ratio of 25 g of nickel sulfate, 40 g of sodium hypophosphite, 10 g of sodium acetate, 10 g of sodium citrate, and 30 g of boric acid, and adjust to about PH5 for metal plating layers 42 and 46. The resulting electroless Ni-BP-based resistance plating solution was formed. Further, about 50 g of fullerene C 60 or carbon nanotubes classified to a predetermined length as the
この無電解メッキ処理を約3分間行ったところ、露出したカソード電極22及びゲート電極24の対向側面22a、24a上に、Ni−B−P系無電解抵抗メッキ層(金属メッキ層42、46)が、約3μmの厚さで形成された。また、この際、微細体44となるフラーレンまたはカーボンナノチューブがメッキ材料と共に沈降するため、金属メッキ層42、46は、微細体44が分散状態で埋め込まれた状態で形成された。
When this electroless plating treatment was performed for about 3 minutes, Ni-BP-based electroless resistance plating layers (metal plating layers 42 and 46) were formed on the exposed
即ち、上記無電解メッキ処理により、カソード電極22及びゲート電極24の対向側面22a、24a上に、夫々金属メッキ層42及び微細体44からなるエミッタ26と、金属メッキ層46及び微細体48からなるゲート突出部28とを形成することができた。なお、カソード電極22とゲート電極24との間のガラス製の支持基板16上では、金属メッキ層の付着力が弱いため、金属メッキ層が殆ど形成されないか、或いは形成されても超音波で簡単に剥離した。従って、水洗、乾燥後、図1図示の装置に適用可能な所定の構造を有する横型の電界放出型冷陰極装置を得ることができた(図6(c))。
That is, by the electroless plating process, the
なお、ここでは、無電解メッキ処理を行ったため、エミッタ26の金属メッキ層42の厚さ及び微細体44の密度と、ゲート突出部28の金属メッキ層46の厚さ及び微細体48の密度とは略等しいものとなった。
Here, since the electroless plating process was performed, the thickness of the
次に、図6図示の方法により製造した電界放出型冷陰極装置の電界放出特性を測定した。その結果、エミッタ26先端に加わる107 V/cm以上に及ぶと言われている強電界に対しても、エミッタ26はカソード電極22に対して強固な付着力を持ち、剥離することはなく、安定な電界放出特性を示した。なお、金属メッキ層42無しでフラーレンまたはカーボンナノチューブのみでエミッタを形成した場合、このような強電界に対しては、エミッタの剥離現象が見られ、不安定な電界放出特性しか得られなかった。
Next, the field emission characteristics of the field emission cold cathode device manufactured by the method shown in FIG. 6 were measured. As a result, the
また、本実施の形態の装置においては、Ni−B−P系無電解抵抗メッキ層42の抵抗バラスト効果もあり、電流放出安定性が2〜30%向上し、面内の均一電界放出性も改善できた。また、回転蒸着法で作製したMoエミッタと比較して、先端部の曲率半径を大幅に低減することができた。具体的には、約70〜300nmから約1〜30nmに低減することができた。その結果、駆動電圧も、約100Vから約7Vへと大幅に低減することができた。また、真空度が約10-9torrから約10-7torrに低下すると、回転蒸着法で作製したMoエミッタの場合には、放出電流値は約1/10以下に、電流変動は数百%以上増加したが、本実施の形態の装置においては殆ど変化しなかった。
Further, in the device of the present embodiment, there is also a resistance ballast effect of the Ni-BP-based electroless
図7(a)〜(c)は本発明の更に別の実施の形態に係る横型の電界放出型冷陰極装置の製造方法を工程順に示す図であり、この装置もまた図1図示の装置に適用可能である。 FIGS. 7A to 7C are diagrams showing a method of manufacturing a horizontal field emission type cold cathode device according to still another embodiment of the present invention in the order of steps. This device is also the same as the device shown in FIG. Applicable.
先ず、図6図示の実施の形態と同様に、ガラス製の支持基板16上に金属製のカソード電極22及び金属製のゲート電極24を形成した。ここで、カソード電極22及びゲート電極24は、大型の電界放出型ディスプレイにおける信号遅延を考慮し、導電性の高いNiメッキ膜を使用して1μmの厚さに形成した。また、カソード電極22及びゲート電極24の互いに対向する対向側面22a、24aを露出させるように、両電極22及び24をメッキレジスト膜52で被覆した(図7(a))。なお、メッキレジスト膜52による両電極22及び24の被覆範囲は上述のように変更可能である。
First, similarly to the embodiment shown in FIG. 6, a
次に、蒸留水1リットルに対して、スルファミン酸ニッケル600g、塩化ニッケル5g、次亜りん酸ナトリウム30g、ホウ酸40g、サッカリン1gの割合で溶かし、金属メッキ層42、46用の約PH4に調整した抵抗メッキ液を形成した。更に、このメッキ液中に、微細体44となるカーボンナノチューブを約40g混合し、メッキ漕66内で攪拌により懸濁させることにより懸濁メッキ液64を調製した。次に、懸濁メッキ液64の温度を約50℃に保持した状態で、カソード電極22、ゲート電極24及びメッキレジスト膜52が上述の態様で配設された支持基板16を懸濁メッキ液64中に浸漬し、電気メッキ処理を行った(図7(b))。ここで、陽極68には100V、ゲート電極24には10V、カソード電極22には0Vが夫々印加されるように設定した。
Next, 600 g of nickel sulfamate, 5 g of nickel chloride, 30 g of sodium hypophosphite, 40 g of boric acid, and 1 g of saccharin are dissolved in 1 liter of distilled water at a ratio of about PH4 for the metal plating layers 42 and 46. The resulting resistance plating solution was formed. Further, about 40 g of the carbon nanotubes serving as the
この電気メッキ処理を約4分間行ったところ、露出したカソード電極22及びゲート電極24の対向側面22a、24a上に、Ni−B−P系抵抗メッキ層(金属メッキ層42、46)が、夫々約4μm及び0.5μmの厚さで形成された。また、この際、微細体44となるフラーレンまたはカーボンナノチューブがメッキ材料と共に沈降するため、金属メッキ層42、46は、微細体44が分散状態で埋め込まれた状態で形成された。
When this electroplating process was performed for about 4 minutes, Ni-BP-based resistance plating layers (metal plating layers 42, 46) were formed on the exposed
即ち、上記電気メッキ処理により、カソード電極22及びゲート電極24の対向側面22a、24a上に、夫々金属メッキ層42及び微細体44からなるエミッタ26と、金属メッキ層46及び微細体48からなるゲート突出部28とを形成することができた。なお、カソード電極22とゲート電極24との間のガラス製の支持基板16上では、金属メッキ層の付着力が弱いため、金属メッキ層が殆ど形成されないか、或いは形成されても超音波で簡単に剥離した。従って、水洗、乾燥後、図1図示の装置に適用可能な所定の構造を有する横型の電界放出型冷陰極装置を得ることができた(図7(c))。
That is, by the electroplating process, the
なお、ここでは、カソード電極22に対してゲート電極24に正の電位が付与された状態で電気メッキ処理を行ったため、ゲート突出部28の金属メッキ層46の厚さ及び微細体48の密度は、エミッタ26の金属メッキ層42の厚さ及び微細体44の密度よりも小さなものとなった。また、カーボンナノチューブはカソード電極22とゲート電極24との間の電界の電気力線に沿って主に配向された。具体的には、支持基板16の平坦な主面の広がり方向(図7(c)中の水平方向)に対して±20°の角度範囲内に配向されたカーボンナノチューブの割合は50〜100%とすることができた。また、この割合は、電気メッキ処理の条件を調整することにより変化させる(従って、電子放出特性を向上させる)ことができた。
Here, since the electroplating process was performed in a state where a positive potential was applied to the
次に、図7図示の方法により製造した電界放出型冷陰極装置の電界放出特性を測定した。その結果、エミッタ26先端に加わる107 V/cm以上に及ぶと言われている強電界に対しても、エミッタ26はカソード電極22に対して強固な付着力を持ち、剥離することはなく、安定な電界放出特性を示した。
Next, the field emission characteristics of the field emission cold cathode device manufactured by the method shown in FIG. 7 were measured. As a result, the
また、本実施の形態の装置においては、高配向のカーボンナノチューブ及びNi−B−P系抵抗メッキ層42の抵抗バラスト効果もあり、電流放出安定性が4〜50%向上し、面内の均一電界放出性も改善できた。また、カーボンナノチューブの配向性が向上したためと推察されるが、非配向の場合に比較し、駆動電圧も3%ほど改善することができた。また、図6図示の実施の形態と同様に、真空度にも強く、放出電流値及び電流変動は、殆ど変化しなかった。
Further, in the device of the present embodiment, there is also a resistance ballast effect of the highly-oriented carbon nanotubes and the Ni-BP-based
図6及び図7図示の実施の形態においては、フラーレンまたはカーボンナノチューブをメッキ液中に分散させ、メッキ処理を行うことにより、フラーレン等が沈降してカソード電極22の表面に接触すると同時に金属メッキ層42が生成される。従って、金属メッキ層42がカソード電極22に強く固着されると共に、フラーレン等が金属メッキ層42に強く固着され、強電界にも耐え得る付着強度の高いエミッタ26が得られ、電界放出の安定性を向上させることができる。また、メッキ処理が約100℃以下の低温で行われるため、ダメージの少ないエミッタ26を作製することができる。また、カソード電極22等を予め支持基板16上に形成しておけば、金属メッキ層42を選択的にカソード電極22上に形成することが可能であり、工程の簡略化をはかることができる。
In the embodiment shown in FIGS. 6 and 7, fullerenes or carbon nanotubes are dispersed in a plating solution, and plating is performed so that fullerenes and the like settle and come into contact with the surface of the
なお、図6及び図7図示の実施の形態においては、予め、エミッタ26とゲート突出部28とが接触により短絡しないように、カーボンナノチューブの長さ或いはフラーレンの直径や、析出する抵抗メッキ層42、46の厚さを予め調整した。しかし、エミッタ26とゲート突出部28とが接触により短絡しても、カソード電極22及びゲート電極24間に通電することにより、エミッタ26とゲート突出部28とを切断して両者間に間隙を形成することができる。この方法により、適宜、通電時間、電流量などを調整すれば、通常のリソグラフィを用いる場合よりも、距離の短いゲート/エミッタ間の間隙を形成することが可能となる。
In the embodiments shown in FIGS. 6 and 7, the length of the carbon nanotube or the diameter of the fullerene, the deposited
また、図6及び図7図示の実施の形態において、微細体44、48を全て金属メッキ層42、46で一旦薄く覆った後、ウエットエッチング、RIE、CDE、スパッタ、昇華の何れか1つ、またはそれ等の組み合わせを用いて、微細体44、48の表面の一部を露出させるようにしてもよい。また、図6及び図7図示の実施の形態においては、抵抗バラスト効果を有するエミッタの金属メッキ層42としてNi−B−P系金属メッキ層を用いているが、代わりに、PTFE含有Niメッキ層を使用することができる。この場合、PTFE含有Niメッキ層はNiメッキ液中にPTFEを懸濁させることにより形成することができる。更に、金属メッキ層の母体金属としては、他の金属、例えば、Cr、Cu等を使用することができる。
Further, in the embodiment shown in FIGS. 6 and 7, after all the
なお、本発明に係る横型の電界放出型冷陰極装置は、上述した用途の他、真空マイクロパワーデバイス、耐環境デバイス(宇宙用デバイス、原子力用デバイス、耐極限環境用デバイス(耐放射線用デバイス、耐高温デバイス、対低温デバイス))、各種センサ等に用いることが可能である。 In addition, the horizontal field emission cold cathode device according to the present invention can be used for vacuum micropower devices, environment resistant devices (space devices, nuclear devices, extreme environment devices (radiation resistant devices, It can be used for high-temperature resistant devices, low-temperature devices)), various sensors, and the like.
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified and implemented without departing from the gist thereof.
12…カソードライン;14…ゲートライン;16…支持基板;18…配線構造部;22…カソード電極;24…ゲート電極;26…エミッタ;28…ゲート突出部;32…対向基板;33…真空放電空間;34…スペーサ;36…アノード電極;38…蛍光体層;42…金属メッキ層;44…微細体;52…メッキレジスト膜;54、64…懸濁メッキ液;68…陽極。
Reference numeral 12: cathode line; 14: gate line; 16: support substrate; 18: wiring structure; 22: cathode electrode; 24: gate electrode; 26: emitter; 28: gate protrusion; 32: counter substrate;
Claims (14)
前記支持基板上に配設され且つ第1側面を有するカソード電極と、
前記カソード電極に対して横並びとなるように前記支持基板上に配設され且つ前記第1側面に対して対向する第2側面を有するゲート電極と、
前記第2側面に対向するように前記第1側面上に配設された電子を放出するためのエミッタと、
を具備し、前記エミッタは、前記カソード電極上に形成された金属メッキ層と前記金属メッキ層に分散状態で支持された粒状または棒状の複数の微細体とを具備し、前記微細体は、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイト、低仕事関数材料、負の電子親和力材料、金属材料からなる群から選択された材料からなることと、前記微細体は部分的に前記金属メッキ層に埋設されることと、を特徴とする横型の電界放出型冷陰極装置。 A support substrate;
A cathode electrode disposed on the support substrate and having a first side surface;
A gate electrode disposed on the support substrate so as to be laterally arranged with respect to the cathode electrode and having a second side surface facing the first side surface;
An emitter for emitting electrons disposed on the first side surface so as to face the second side surface;
Wherein the emitter comprises a metal plating layer formed on the cathode electrode, and a plurality of granular or rod-like fine bodies supported in a dispersed state on the metal plating layer, wherein the fine bodies are fullerenes. , Carbon nanotubes, graphite, a low work function material, a negative electron affinity material, made of a material selected from the group consisting of metal materials, and that the fine body is partially embedded in the metal plating layer, A horizontal field emission cold cathode device characterized by the following.
前記支持基板上に配設され且つ第1側面を有するカソード電極と、
前記カソード電極に対して横並びとなるように前記支持基板上に配設され且つ前記第1側面に対して対向する第2側面を有するゲート電極と、
前記第2側面に対向するように前記第1側面上に配設された電子を放出するためのエミッタと、
を具備し、前記エミッタは、前記カソード電極上に形成された金属メッキ層と前記金属メッキ層に分散状態で支持された粒状または棒状の複数の微細体とを具備し、前記微細体は、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイト、低仕事関数材料、負の電子親和力材料、金属材料からなる群から選択された材料からなることと、前記微細体は全体的に前記金属メッキ層に埋設されることと、を特徴とする横型の電界放出型冷陰極装置。 A support substrate;
A cathode electrode disposed on the support substrate and having a first side surface;
A gate electrode disposed on the support substrate so as to be laterally arranged with respect to the cathode electrode and having a second side surface facing the first side surface;
An emitter for emitting electrons disposed on the first side surface so as to face the second side surface;
Wherein the emitter comprises a metal plating layer formed on the cathode electrode, and a plurality of granular or rod-like fine bodies supported in a dispersed state on the metal plating layer, wherein the fine bodies are fullerenes. , Carbon nanotubes, graphite, a low work function material, a negative electron affinity material, made of a material selected from the group consisting of metal materials, and that the fine body is entirely embedded in the metal plating layer, A horizontal field emission cold cathode device characterized by the following.
前記支持基板上に配設され且つ第1側面を有するカソード電極と、
前記カソード電極に対して横並びとなるように前記支持基板上に配設され且つ前記第1側面に対して対向する第2側面を有するゲート電極と、
前記第2側面に対向するように前記第1側面上に配設された電子を放出するためのエミッタと、
を具備し、前記エミッタは、前記カソード電極上に形成された金属メッキ層と前記金属メッキ層に分散状態で支持された粒状または棒状の複数の微細体とを具備し、前記微細体は、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイト、低仕事関数材料、負の電子親和力材料、金属材料からなる群から選択された材料からなることと、前記微細体は棒状であり、前記微細体の50〜100%は、前記カソード電極が配設された前記支持基板の主面に対して±20°の角度範囲内に配向されることと、を特徴とする横型の電界放出型冷陰極装置。 A support substrate;
A cathode electrode disposed on the support substrate and having a first side surface;
A gate electrode disposed on the support substrate so as to be laterally arranged with respect to the cathode electrode and having a second side surface facing the first side surface;
An emitter for emitting electrons disposed on the first side surface so as to face the second side surface;
Wherein the emitter comprises a metal plating layer formed on the cathode electrode, and a plurality of granular or rod-like fine bodies supported in a dispersed state on the metal plating layer, wherein the fine bodies are fullerenes. , A material selected from the group consisting of carbon nanotubes, graphite, a low work function material, a negative electron affinity material, and a metal material, and the fine bodies are rod-shaped, and 50 to 100% of the fine bodies are: A horizontal field emission type cold cathode device characterized in that the cathode electrode is oriented within an angle range of ± 20 ° with respect to a main surface of the support substrate on which the cathode electrode is provided.
前記支持基板上に配設され且つ第1側面を有するカソード電極と、
前記カソード電極に対して横並びとなるように前記支持基板上に配設され且つ前記第1側面に対して対向する第2側面を有するゲート電極と、
前記第2側面に対向するように前記第1側面上に配設された電子を放出するためのエミッタと、
を具備し、前記エミッタは、前記カソード電極上に形成された金属メッキ層と前記金属メッキ層に分散状態で支持された粒状または棒状の複数の微細体とを具備し、前記微細体は、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイト、低仕事関数材料、負の電子親和力材料、金属材料からなる群から選択された材料からなることと、前記微細体は棒状且つ中空であり、前記微細体の内部に導電性の材料からなる充填層が配設されることと、を特徴とする横型の電界放出型冷陰極装置。 A support substrate;
A cathode electrode disposed on the support substrate and having a first side surface;
A gate electrode disposed on the support substrate so as to be laterally arranged with respect to the cathode electrode and having a second side surface facing the first side surface;
An emitter for emitting electrons disposed on the first side surface so as to face the second side surface;
Wherein the emitter comprises a metal plating layer formed on the cathode electrode, and a plurality of granular or rod-like fine bodies supported in a dispersed state on the metal plating layer, wherein the fine bodies are fullerenes. Made of a material selected from the group consisting of carbon nanotubes, graphite, a low work function material, a negative electron affinity material, and a metal material, and the fine body is rod-shaped and hollow, and a conductive material is formed inside the fine body. A horizontal field emission cold cathode device, characterized in that a filling layer made of the above material is provided.
前記支持基板上に配設され且つ第1側面を有するカソード電極と、
前記カソード電極に対して横並びとなるように前記支持基板上に配設され且つ前記第1側面に対して対向する第2側面を有するゲート電極と、
前記第2側面に対向するように前記第1側面上に配設された電子を放出するためのエミッタと、前記エミッタは、前記カソード電極上に形成された金属メッキ層と前記金属メッキ層に分散状態で支持された粒状または棒状の複数の微細体とを具備し、前記微細体は、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイト、低仕事関数材料、負の電子親和力材料、金属材料からなる群から選択された材料からなることと、
前記第1側面に対向するように前記第2側面上に配設されたゲート突出部と、前記ゲート突出部は、前記金属メッキ層と同じ材料からなるゲート金属メッキ層と、前記ゲート金属メッキ層に分散状態で支持され且つ前記微細体と同じ材料からなる複数のゲート微細体とを具備することと、
を具備することを特徴とする横型の電界放出型冷陰極装置。 A support substrate;
A cathode electrode disposed on the support substrate and having a first side surface;
A gate electrode disposed on the support substrate so as to be laterally arranged with respect to the cathode electrode and having a second side surface facing the first side surface;
An emitter disposed on the first side surface to face the second side surface for emitting electrons; and the emitter is distributed between a metal plating layer formed on the cathode electrode and the metal plating layer. And a plurality of granular or rod-like fines supported in a state, wherein the fines are selected from the group consisting of fullerenes, carbon nanotubes, graphite, low work function materials, negative electron affinity materials, and metallic materials. Made of materials,
A gate protrusion disposed on the second side surface to face the first side surface, the gate protrusion includes a gate metal plating layer made of the same material as the metal plating layer, and a gate metal plating layer Having a plurality of gate fine bodies supported in a dispersed state and made of the same material as the fine bodies;
A horizontal field emission cold cathode device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004061887A JP3774463B2 (en) | 2004-03-05 | 2004-03-05 | Horizontal field emission cold cathode device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004061887A JP3774463B2 (en) | 2004-03-05 | 2004-03-05 | Horizontal field emission cold cathode device |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000351610A Division JP3737696B2 (en) | 2000-11-17 | 2000-11-17 | Method for manufacturing horizontal field emission cold cathode device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004158470A true JP2004158470A (en) | 2004-06-03 |
JP3774463B2 JP3774463B2 (en) | 2006-05-17 |
Family
ID=32822218
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004061887A Expired - Fee Related JP3774463B2 (en) | 2004-03-05 | 2004-03-05 | Horizontal field emission cold cathode device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3774463B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7572164B2 (en) | 2004-06-17 | 2009-08-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing electron-emitting device, methods for manufacturing electron source and image display device using the electron-emitting device |
DE102006013223B4 (en) * | 2005-07-26 | 2011-05-05 | Industrial Technology Research Institute Taiwanese Body Corporate | Field emission display device and method of operating the same |
-
2004
- 2004-03-05 JP JP2004061887A patent/JP3774463B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7572164B2 (en) | 2004-06-17 | 2009-08-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing electron-emitting device, methods for manufacturing electron source and image display device using the electron-emitting device |
DE102006013223B4 (en) * | 2005-07-26 | 2011-05-05 | Industrial Technology Research Institute Taiwanese Body Corporate | Field emission display device and method of operating the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3774463B2 (en) | 2006-05-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3737696B2 (en) | Method for manufacturing horizontal field emission cold cathode device | |
JP3730476B2 (en) | Field emission cold cathode and manufacturing method thereof | |
US7652418B2 (en) | Electronic emission device, electron emission display device having the same, and method of manufacturing the electron emission device | |
US6616495B1 (en) | Filming method of carbon nanotube and the field emission source using the film | |
US9269522B2 (en) | Electric field emitting source, element using same, and production method therefor | |
JP2006224296A (en) | Carbon nanotube structure and method of manufacturing the same, and field emission device using the carbon nanotube structure and method of manufacturing the device | |
JPH08241664A (en) | Electric field effect electron source,its preparation and cathode luminescence display | |
KR20030000086A (en) | Method of manufacturing for field emission display having carbon-based emitter | |
JP2001312953A (en) | Field-emission type electron source array and its manufacturing method | |
JP3581296B2 (en) | Cold cathode and method of manufacturing the same | |
JP3585396B2 (en) | Cold cathode manufacturing method | |
US20090079320A1 (en) | Field electron emission source having carbon nanotubes and method for manufacturing the same | |
JP2002093305A (en) | Electron emitting negative electrode | |
JP3774463B2 (en) | Horizontal field emission cold cathode device | |
JP3554238B2 (en) | Cold cathode | |
KR100688860B1 (en) | Method for manufacturing a Field Emission Array | |
JP3638264B2 (en) | Cold cathode device manufacturing method, cold cathode device, and display device using the same | |
JP2001035351A (en) | Cold cathode using cylindrical electron source and manufacture thereof | |
JP3822622B2 (en) | Vacuum micro equipment | |
RU2579777C1 (en) | Device based on carbon-containing cold cathodes arranged on semiconductor substrate, and method of making same | |
JP4984130B2 (en) | Nanocarbon emitter, manufacturing method thereof, and surface light emitting device | |
JP2003234060A (en) | Field electron emission source and its manufacturing method | |
JP2004031090A (en) | Electron emitting element | |
JP2002289089A (en) | Field emission cold cathode and its manufacturing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040305 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041227 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050111 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050225 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051122 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060123 |
|
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: 20060214 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060217 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |