JP2010067477A - Electron emitting device, electron source, visual display unit, information display reproducing apparatus, and method for manufacturing them - Google Patents

Electron emitting device, electron source, visual display unit, information display reproducing apparatus, and method for manufacturing them Download PDF

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JP2010067477A JP2008233167A JP2008233167A JP2010067477A JP 2010067477 A JP2010067477 A JP 2010067477A JP 2008233167 A JP2008233167 A JP 2008233167A JP 2008233167 A JP2008233167 A JP 2008233167A JP 2010067477 A JP2010067477 A JP 2010067477A
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Takuto Moriguchi
拓人 森口
Hideji Takeuchi
英司 竹内
Tsuneki Nukanobu
恒樹 糠信
Takahiro Sato
崇広 佐藤
Takeo Tsukamoto
健夫 塚本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron emitting device which has stable electron emission characteristics having a small variation for a long term, and also to provide an electron source. <P>SOLUTION: The electron emitting device includes a pair of conductive films separated and placed in a first direction on the surface of a substrate; and a plurality of carbon films which connect a pair of conductive films, respectively, have gaps, and are separated from each other and placed in a second direction that differs from the first direction. The device is characterized in that: a part of the surface of the substrate is exposed between the plurality of carbon films in the second direction; and the exposed part is one part of the surface of the substrate and is composed of a material that suppresses deposition of carbon in comparison with a material constituting the part covered by the plurality of carbon films. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は電子放出素子及びそれを用いた電子源、画像表示装置および情報表示再生装置、並びにそれらの製造方法に関する。   The present invention relates to an electron-emitting device, an electron source using the same, an image display device, an information display / reproduction device, and a method for manufacturing the same.

電子放出素子には電界放出型や表面伝導型などの電子放出素子がある。   Electron emission devices include field emission type and surface conduction type electron emission devices.

図13(a)は、表面伝導型電子放出素子を模式的に示した平面図である。図13(b)は図13(a)のB−B’線における断面模式図である。この電子放出素子は、基板(1)上に一対の補助電極(2,3)を備え、一対の補助電極(2,3)間に第1の間隙(7)を挟んで対向する一対の導電性膜(4a、4b)を備えている。そして、第1の間隙(7)内の基板(1)上および第1の間隙(7)近傍の導電性膜(4a、4b)上に導電性のカーボン膜(21a、21b)が設けられている。   FIG. 13A is a plan view schematically showing a surface conduction electron-emitting device. FIG. 13B is a schematic cross-sectional view taken along the line B-B ′ of FIG. This electron-emitting device includes a pair of auxiliary electrodes (2, 3) on a substrate (1), and a pair of conductive layers facing each other with a first gap (7) between the pair of auxiliary electrodes (2, 3). Provided with a conductive film (4a, 4b). Conductive carbon films (21a, 21b) are provided on the substrate (1) in the first gap (7) and on the conductive films (4a, 4b) in the vicinity of the first gap (7). Yes.

上記電子放出素子から電子を放出させる際には、一方の補助電極(2または3)に印加する電位を他方の補助電極(3または2)に印加する電位よりも高くする。この様に補助電極(2)と補助電極(3)に電圧を印加する事で、第2の間隙(8)に強い電界が生じる。その結果、低電位側の補助電極(3または2)に接続するカーボン膜(21aまたは21b)の端縁であって、第2の間隙の外縁を構成る部分の多数の箇所(複数の電子放出部)から電子がトンネルし、その電子の一部が放出されると考えられている。   When electrons are emitted from the electron-emitting device, the potential applied to one auxiliary electrode (2 or 3) is set higher than the potential applied to the other auxiliary electrode (3 or 2). In this way, by applying a voltage to the auxiliary electrode (2) and the auxiliary electrode (3), a strong electric field is generated in the second gap (8). As a result, a large number of portions (a plurality of electron emission portions) of the carbon film (21a or 21b) connected to the auxiliary electrode (3 or 2) on the low potential side and constituting the outer edge of the second gap. It is believed that electrons tunnel from the part) and some of the electrons are emitted.

特許文献1には、基板(1)の材料によって、電子放出特性を改善する技術が開示されている。
特開平9−293448号公報
Patent Document 1 discloses a technique for improving electron emission characteristics by using the material of the substrate (1).
JP-A-9-293448

近年の画像表示装置では、表示画像を長期に渡って輝度の変動が少なく、安定して表示できることが求められる。そのため、電子放出素子を複数個配列した電子源を備えた画像表示装置においては、各電子放出素子が良好な特性を長期に渡って変動が少ない状態を維持することが求められる。   In recent image display devices, it is required that the display image can be stably displayed with little variation in luminance over a long period of time. Therefore, in an image display device provided with an electron source in which a plurality of electron-emitting devices are arranged, it is required that each electron-emitting device maintains good characteristics and a state in which fluctuation is small over a long period of time.

しかしながら、従来の表面伝導型電子放出素子を駆動させた場合、上記導電性膜(4)のシート抵抗によっては(低い場合)、電子放出量の「ゆらぎ」(短時間に電子放出電流の変動が起こる現象)が生じてしまう問題があった。   However, when a conventional surface conduction electron-emitting device is driven, depending on the sheet resistance of the conductive film (4) (if it is low), the “fluctuation” in the amount of electron emission (the fluctuation of the electron emission current may occur in a short time) There is a problem that a phenomenon occurs.

また、前述したように一方のカーボン膜(21aまたは21b)の端縁の一部であって、間隙(8)の外縁を構成する多数の箇所から、電子がトンネルすると考えられている。例えば、第1補助電極(2)の電位を第2補助電極(3)の電位よりも高くして駆動させた時には、第2補助電極(3)に第2導電性膜(4b)を介して接続する第2カーボン膜(21b)がエミッターに相当する。その結果、第2カーボン膜(21b)の端縁であって、第2の間隙(8)の外縁を構成する部分に多数の電子放出部が存在するものと想定される。即ち、第2の間隙(8)に沿って、低電位が印加される補助電極(3または2)に接続するカーボン膜(21aまたは21b)の端縁に、電子放出部が多数並んでおり、個々の電子放出部は、カーボン膜が有する抵抗値で電気的に連結されていると考えられる。よって、たとえカーボン膜(21aまたは21b)より高いシート抵抗を持った導電性膜(4)を配置しても、カーボン膜(21aまたは21b)の端縁に配置された電子放出部同士の連結抵抗により、電子放出量の「ゆらぎ」は十分に抑制されない場合があった。   Further, as described above, it is considered that electrons tunnel from a part of the edge of one of the carbon films (21a or 21b) and from the many places constituting the outer edge of the gap (8). For example, when the first auxiliary electrode (2) is driven with a higher potential than the second auxiliary electrode (3), the second auxiliary electrode (3) is interposed via the second conductive film (4b). The second carbon film (21b) to be connected corresponds to the emitter. As a result, it is assumed that there are a large number of electron emission portions at the edge of the second carbon film (21b) and at the portion constituting the outer edge of the second gap (8). That is, along the second gap (8), a large number of electron emission portions are arranged at the edge of the carbon film (21a or 21b) connected to the auxiliary electrode (3 or 2) to which a low potential is applied, The individual electron emission portions are considered to be electrically connected by the resistance value of the carbon film. Therefore, even if the conductive film (4) having a higher sheet resistance than the carbon film (21a or 21b) is disposed, the coupling resistance between the electron emission portions disposed at the edge of the carbon film (21a or 21b). Therefore, the “fluctuation” of the electron emission amount may not be sufficiently suppressed.

そのため、上記電子放出素子を多数配列した電子源では、導電性膜(4)の抵抗値、あるいは、カーボン膜による電子放出部同士の連結抵抗に起因すると見られる、電子放出量の「ゆらぎ」が生じていた。また、上記電子放出素子を用いた画像表示装置では、上記電子放出量の「ゆらぎ」に起因すると見られる、隣接画素の輝度バラツキや輝度変動が生じる場合があった。そのため、高精細で良好な表示画像を得ることが難しかった。   Therefore, in the electron source in which a large number of the electron-emitting devices are arranged, the “fluctuation” of the electron emission amount that is considered to be caused by the resistance value of the conductive film (4) or the connection resistance between the electron-emitting portions due to the carbon film. It was happening. In addition, in the image display device using the electron-emitting device, there are cases where luminance variations and luminance variations of adjacent pixels, which are considered to be caused by “fluctuation” of the electron emission amount, occur. Therefore, it has been difficult to obtain a high-definition and good display image.

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、長期に渡って変動の少ない安定した電子放出特性を有する電子放出素子、電子源を提供することを目的とする。そして、同時に、変動の少ない長寿命な画像表示装置を提供することをも目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an electron-emitting device and an electron source that have stable electron-emitting characteristics with little fluctuation over a long period of time. At the same time, another object of the present invention is to provide a long-life image display device with little fluctuation.

本発明の第1は、基板の表面上で第1方向において離隔して設けられた一対の導電性膜と、各々が、該一対の導電性膜を接続し、間隙を備え、且つ、前記第1方向とは異なる第2方向において互いに離隔して設けられた、複数のカーボン膜と、を備える電子放出素子であって、前記第2方向における前記複数のカーボン膜の間に、前記基板の表面の一部が露出しており、前記露出している部分が、前記基板の表面の一部であって前記複数のカーボン膜で覆われている部分を構成する材料よりも炭素の堆積を抑制する材料で構成されていることを特徴とする。   According to a first aspect of the present invention, a pair of conductive films provided on the surface of the substrate so as to be separated from each other in the first direction, each connecting the pair of conductive films, including a gap, and the first An electron-emitting device including a plurality of carbon films provided apart from each other in a second direction different from the one direction, wherein the surface of the substrate is between the plurality of carbon films in the second direction. Is exposed, and the exposed portion is a part of the surface of the substrate and suppresses carbon deposition more than the material constituting the portion covered with the plurality of carbon films. It is composed of a material.

また、本発明の第2は、基板の表面上で第1方向において離隔して設けられた一対の導電性膜と、各々が、該一対の導電性膜を接続し、間隙を備え、且つ、前記第1方向とは異なる第2方向において互いに離隔して設けられた、複数のカーボン膜と、を備える電子放出素子の製造方法であって、酸化シリコンを主体とする第1部分と、酸化シリコンに比べて炭素の堆積を抑制する材料を主体とする第2部分とが、前記第2方向において交互に且つ隣合うように設けられた表面を備えた基板上に、前記1方向において対向し且つ離隔された前記一対の導電性膜を設ける工程と、炭素を含む雰囲気中で、前記一対の導電性膜の間にパルス電圧を繰り返し印加することで、前記複数の第1部分の各々の上に設けられ、前記第2方向において互いに離隔し、且つ、各々が間隙を備える、前記複数のカーボン膜を形成する工程と、を備えることを特徴とする。   A second aspect of the present invention is a pair of conductive films provided on the surface of the substrate so as to be separated from each other in the first direction, each of which connects the pair of conductive films, includes a gap, and A method for manufacturing an electron-emitting device, comprising: a plurality of carbon films provided apart from each other in a second direction different from the first direction, wherein the first portion mainly comprises silicon oxide; and silicon oxide And a second portion mainly composed of a material that suppresses the deposition of carbon, on a substrate having a surface provided alternately and adjacently in the second direction, facing in the one direction and A step of providing the pair of conductive films separated from each other, and a pulse voltage is repeatedly applied between the pair of conductive films in an atmosphere containing carbon, so that each of the plurality of first portions is formed on each of the plurality of first parts. Provided in the second direction. And, and, each comprising a gap, characterized in that it comprises a step of forming a plurality of carbon film.

本発明によれば、良好な電子放出特性を長期に渡って維持できる電子放出素子を提供することができる。その結果、輝度変化の少ない高品位な表示画像を表示できる画像表示装置や情報表示再生装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electron-emitting element which can maintain a favorable electron emission characteristic over a long term can be provided. As a result, it is possible to provide an image display device and an information display reproduction device that can display a high-quality display image with little luminance change.

以下に、本発明の電子放出素子およびその製造方法について説明するが、以下に示す材料や値は一例である。本発明の目的、効果を奏する範囲内であれば、上記材料や数値などは、その応用に適するように、種々の材料や値の変形例を採用することができる。   Hereinafter, the electron-emitting device and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described. The materials and values shown below are examples. As long as the object and the effect of the present invention are achieved, the above materials and numerical values can adopt various materials and values modified so as to be suitable for the application.

以下に本発明の電子放出素子の様々な形態例を説明する。   Various embodiments of the electron-emitting device of the present invention will be described below.

図1(a)〜図1(c)を用いて、本実施形態例の基本的な構成について説明する。図1(a)は、本実施形態例における典型的な構成を示す模式的な平面図である。図1(b)及び図1(c)は、それぞれ、図1(a)のB−B’、C−C’における断面模式図である。   The basic configuration of this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (c). FIG. 1A is a schematic plan view showing a typical configuration in the present embodiment. FIGS. 1B and 1C are schematic cross-sectional views taken along B-B ′ and C-C ′ of FIG.

基板(1)上に、第1補助電極(2)と第2補助電極(3)とが間隔L1離れて配置されている。即ち、第1補助電極(2)と第2補助電極(3)はX方向(第1方向)において離隔されている。第1補助電極(2)及び第2補助電極(3)の幅はWである。ここでは補助電極(2、3)を備える電子放出素子を説明するが、補助電極(2,3)は省略することもできる。   On the substrate (1), the first auxiliary electrode (2) and the second auxiliary electrode (3) are arranged at a distance L1 apart. That is, the first auxiliary electrode (2) and the second auxiliary electrode (3) are separated in the X direction (first direction). The width of the first auxiliary electrode (2) and the second auxiliary electrode (3) is W. Here, the electron-emitting device including the auxiliary electrode (2, 3) will be described, but the auxiliary electrode (2, 3) may be omitted.

第1導電性膜(4a)は、補助電極(2)と接続しており、且つ、複数の第1カーボン膜(21a)を共通に接続している。同様に、第2導電性膜(4b)は、補助電極(3)と接続しており、且つ、複数の第2カーボン膜(21b)を共通に接続している。   The first conductive film (4a) is connected to the auxiliary electrode (2), and the plurality of first carbon films (21a) are connected in common. Similarly, the second conductive film (4b) is connected to the auxiliary electrode (3), and a plurality of second carbon films (21b) are connected in common.

複数の第1カーボン膜(21a)同士は直接接続しておらず、第1導電性膜(4a)を介して並列に接続されている。同様に、複数の第2カーボン膜(21b)同士は直接接続しておらず、第2導電性膜(4b)を介して並列に接続されている。この様な構成を採用することで、電子放出量の「ゆらぎ」を抑制することができる。   The plurality of first carbon films (21a) are not directly connected to each other, but are connected in parallel via the first conductive film (4a). Similarly, the plurality of second carbon films (21b) are not directly connected but are connected in parallel via the second conductive film (4b). By adopting such a configuration, the “fluctuation” of the electron emission amount can be suppressed.

第1導電性膜(4a)及び第2導電性膜(4b)は幅W’を備えている。   The first conductive film (4a) and the second conductive film (4b) have a width W '.

第1導電性膜(4a)と第2導電性膜(4b)は、第2の間隙7を挟んで、X方向(第1方向)において対向している。即ち、第1導電性膜(4a)と第2導電性膜(4b)とが第1方向において離隔して基板上に配置されている。換言すると、一対の導電性膜(4a、4b)が第1方向において離隔して基板上に配置されている。同様に、第1カーボン膜(21a)と第2カーボン膜(21b)は、第1の間隙8を挟んで、X方向(第1方向)において対向している。即ち、第1カーボン膜(21a)と第2カーボン膜(21b)とが第1方向において離隔して基板上に配置されている。換言すると、一対のカーボン膜(21a、21b)が第1方向において離隔して基板上に配置されている。   The first conductive film (4a) and the second conductive film (4b) face each other in the X direction (first direction) with the second gap 7 interposed therebetween. That is, the first conductive film (4a) and the second conductive film (4b) are disposed on the substrate so as to be separated from each other in the first direction. In other words, the pair of conductive films (4a, 4b) are arranged on the substrate apart from each other in the first direction. Similarly, the first carbon film (21a) and the second carbon film (21b) face each other in the X direction (first direction) with the first gap 8 interposed therebetween. That is, the first carbon film (21a) and the second carbon film (21b) are spaced apart from each other in the first direction and disposed on the substrate. In other words, the pair of carbon films (21a, 21b) are arranged on the substrate apart from each other in the first direction.

尚、図1では、第1カーボン膜(21a)と第2カーボン膜(21b)が完全に分離された形態を示した。しかし、間隙(8)は非常に狭い幅であるので、間隙(8)と第1カーボン膜(21a)と第2カーボン膜(21b)とをまとめて、「間隙を備えるカーボン膜」と表現することができる。そのため、各々が間隙を備える複数のカーボン膜(21a、21b)は、X方向(第1方向)とは異なる方向(典型的には垂直な方向)である第2の方向において互いに離間して設けられている。   FIG. 1 shows a form in which the first carbon film (21a) and the second carbon film (21b) are completely separated. However, since the gap (8) has a very narrow width, the gap (8), the first carbon film (21a), and the second carbon film (21b) are collectively expressed as a “carbon film having a gap”. be able to. Therefore, the plurality of carbon films (21a, 21b) each having a gap are provided apart from each other in a second direction which is a direction (typically a vertical direction) different from the X direction (first direction). It has been.

基板(1)は、少くとも間隙7内に露出されるように設けられた、活性化抑制部(9)と活性化促進部(10)とを備える。活性化抑制部(9)と活性化促進部(10)は、図1のY方向(第2方向)に沿って交互に且つ隣合うように複数配置されている。即ち、基板(1)は、その表面において第2方向に沿って並設された、活性化抑制部(9)と活性化促進部(10)とを備え、活性化抑制部と活性化促進部が、間隙7内に位置している。ここでは、活性化抑制部(9)と活性化促進部(10)とをそれぞれ膜状に、基板(1)の表面上に設けた。しかしながら、後述するように、活性化抑制部(9)または活性化促進部(10)は、基板(1)の一部で構成される場合もある。尚、活性化促進部は第1部分、活性化抑制部(9)は第2部分と言い換えることができる。   The substrate (1) includes an activation suppression unit (9) and an activation promotion unit (10) provided so as to be exposed at least in the gap 7. A plurality of activation suppression units (9) and activation promotion units (10) are arranged alternately and adjacent to each other along the Y direction (second direction) in FIG. That is, the substrate (1) includes an activation suppression unit (9) and an activation promotion unit (10) arranged in parallel along the second direction on the surface thereof, and the activation suppression unit and the activation promotion unit. Is located in the gap 7. Here, the activation suppression part (9) and the activation promotion part (10) were each provided in the form of a film on the surface of the substrate (1). However, as will be described later, the activation suppression unit (9) or the activation promotion unit (10) may be configured by a part of the substrate (1). In addition, an activation promotion part can be paraphrased in 1st part, and an activation suppression part (9) can be paraphrased as 2nd part.

活性化抑制部(9)は、幅(図1のY方向における長さ)L2を備え、活性化促進部(10)は、幅L3を備えている。図1で示す例では、活性化抑制部(9)と活性化促進部(10)の長さ(図1のX方向における長さ)は、共に、L1よりも長く設けている。しかしながら、活性化抑制部(9)と活性化促進部(10)の長さは、少なくとも、間隙(7)の幅(図1のY方向における長さ)以上であれば良い。   The activation suppressing part (9) has a width (length in the Y direction in FIG. 1) L2, and the activation promoting part (10) has a width L3. In the example shown in FIG. 1, the lengths (the lengths in the X direction in FIG. 1) of the activation suppressing part (9) and the activation promoting part (10) are both longer than L1. However, the lengths of the activation suppressing portion (9) and the activation promoting portion (10) may be at least as long as the width of the gap (7) (the length in the Y direction in FIG. 1).

また、図1の例では、Y方向における導電性膜(4a、4b)の両端の直下に活性化促進部(10)を設けた例を示したが、Y方向における導電性膜(4a、4b)の両端の直下に活性化抑制部(9)を設けても良い。また、Y方向における導電性膜(4a、4b)の両端の直下に活性化促進部(10)を設ける場合には、図1(a)に示すように、導電性膜(4a、4b)で覆われていない(露出している)基板(1)の表面は活性化抑制部(9)を設けることが好ましい。   In the example of FIG. 1, the example in which the activation promoting portion (10) is provided immediately below both ends of the conductive films (4a, 4b) in the Y direction is shown. However, the conductive films (4a, 4b) in the Y direction are shown. ) May be provided immediately below both ends of the activation suppressor (9). When the activation promoting portion (10) is provided immediately below both ends of the conductive films (4a, 4b) in the Y direction, the conductive films (4a, 4b) are formed as shown in FIG. The surface of the substrate (1) that is not covered (exposed) is preferably provided with an activation suppressing portion (9).

このようにすれば、電子放出素子を駆動している最中に、新たなカーボン膜が堆積することによる電子放出特性の変動を抑制することができる。即ち、活性化抑制部(9)は、活性化促進部(10)に比べて、カーボン膜の堆積(炭素の堆積)を抑制することが可能な部分である。換言すると、活性化抑制部(9)は、活性化促進部(10)に比べて、カーボン膜の堆積(炭素の堆積)レートが低い部分である。このため、複数のカーボン膜(21aまたは21b)同士が、駆動中においても、また、後述する「活性化」処理中においても、直接接続することを避けることができる。   In this way, fluctuations in electron emission characteristics due to the deposition of a new carbon film during driving of the electron-emitting device can be suppressed. That is, the activation suppressing part (9) is a part capable of suppressing carbon film deposition (carbon deposition) compared to the activation promoting part (10). In other words, the activation suppression part (9) is a part having a lower carbon film deposition (carbon deposition) rate than the activation promotion part (10). For this reason, it is possible to avoid a direct connection between a plurality of carbon films (21a or 21b) even during driving and during an “activation” process described later.

また、間隙7内では、第1カーボン膜(21a)および第2カーボン膜(21b)のそれぞれは、活性化促進部(10)上のみに実質的に配置されている。従って、複数のカーボン膜の対(各々が第1カーボン膜21(a)と第2カーボン膜21(b)からなる)が、互いにY方向に距離L2離れて、設けられている。尚、一対のカーボン膜の幅(Y方向における長さ)はL3に相当する。   In the gap 7, each of the first carbon film (21a) and the second carbon film (21b) is substantially disposed only on the activation promoting part (10). Accordingly, a plurality of carbon film pairs (each of which is composed of the first carbon film 21 (a) and the second carbon film 21 (b)) are provided at a distance L2 from each other in the Y direction. Note that the width (length in the Y direction) of the pair of carbon films corresponds to L3.

図1(a)では、導電性膜(4a、4b)の直下で、2つの活性化抑制部(9)と3つの活性化促進部(10)が、Y方向において、交互に複数配置されている例を示した。しかしながら、本実施形態の電子放出素子では、2組以上のカーボン膜の対が、互いに直接接続することなく設けられている必要がある。そのため、本実施形態の電子放出素子では、少なくとも、間隙7内(即ち、第1導電性膜と第2導電性膜との間)で、Y方向において、1つの活性化抑制部(9)が2つの活性化促進部(10)で挟まれていれば良い。基板1の表面のうち、上記のように規定された活性化抑制部(9)と活性化促進部(10)以外の部分は、活性化抑制膜(9)でも活性化促進膜(10)でも良い。また、図1のY方向における長さL2及びL3は、導電性膜(30a、30b)の幅W’よりも小さい。L2は実用上、100nm以上に設定される。そして、L3/L1およびL2/L1を、0.05以下とすることで、特に、放出電流Ieのゆらぎを低減することができるので好ましい。   In FIG. 1 (a), two activation suppression units (9) and three activation promotion units (10) are alternately arranged in the Y direction immediately below the conductive films (4a, 4b). An example is shown. However, in the electron-emitting device of the present embodiment, two or more pairs of carbon films need to be provided without being directly connected to each other. Therefore, in the electron-emitting device of this embodiment, at least one activation suppression portion (9) in the Y direction is present in the gap 7 (that is, between the first conductive film and the second conductive film). What is necessary is just to be pinched | interposed by two activation promotion parts (10). Of the surface of the substrate 1, the portions other than the activation suppression portion (9) and the activation promotion portion (10) defined as described above are the activation suppression film (9) and the activation promotion film (10). good. Further, the lengths L2 and L3 in the Y direction in FIG. 1 are smaller than the width W ′ of the conductive films (30a, 30b). L2 is practically set to 100 nm or more. And it is preferable for L3 / L1 and L2 / L1 to be 0.05 or less, since the fluctuation of the emission current Ie can be particularly reduced.

間隙(8)の幅(図1のX方向における長さ)は、ドライバーのコストなどを考慮して駆動電圧を30V以下にするため、及び、駆動時の予期せぬ電圧変動による放電を抑制するために、実用的には1nm以上10nm以下に設定される。間隙(7)の幅(図1のX方向における長さ)は間隙(8)の幅よりも常に広い。   The width of the gap (8) (the length in the X direction in FIG. 1) is set so that the driving voltage is set to 30 V or less in consideration of the cost of the driver and the discharge due to unexpected voltage fluctuations during driving is suppressed. Therefore, it is practically set to 1 nm or more and 10 nm or less. The width of the gap (7) (the length in the X direction in FIG. 1) is always wider than the width of the gap (8).

尚、図1では、第1カーボン膜(21a)と第2カーボン膜(21b)を完全に分離された形態を示した。しかし、間隙(8)は上述したように非常に狭い幅であるので、間隙(8)と第1カーボン膜(21a)と第2カーボン膜(21b)とをまとめて、「間隙を備えるカーボン膜」と表現することができる。従って、前述した「カーボン膜の対」は「間隙を備えるカーボン膜」と表現することができる。そのため、本発明の電子放出素子は、駆動する際に、間隙を備えるカーボン膜の一方の端部と他方の端部との間に電圧を印加することで電子を放出する電子放出素子、ということができる。   FIG. 1 shows a form in which the first carbon film (21a) and the second carbon film (21b) are completely separated. However, since the gap (8) has a very narrow width as described above, the gap (8), the first carbon film (21a), and the second carbon film (21b) are collectively referred to as “carbon film having a gap”. Can be expressed. Therefore, the above-mentioned “carbon film pair” can be expressed as “a carbon film having a gap”. Therefore, the electron-emitting device of the present invention is an electron-emitting device that emits electrons by applying a voltage between one end and the other end of a carbon film having a gap when driven. Can do.

また、第1カーボン膜(21a)と第2カーボン膜(21b)は極めて微小な領域で繋がっている場合もある。極めて微小な領域であれば、その領域は高抵抗であるので電子放出特性への影響は限定的であるため許容できる。この様な、第1カーボン膜(21a)と第2カーボン膜(21b)が一部で繋がった形態も、「間隙を備えるカーボン膜」と表現することができる。   In some cases, the first carbon film (21a) and the second carbon film (21b) are connected in a very small region. If the region is extremely small, the region has a high resistance, so that the influence on the electron emission characteristics is limited, and thus it is acceptable. Such a form in which the first carbon film (21a) and the second carbon film (21b) are partially connected can also be expressed as a “carbon film having a gap”.

図1(a)では、間隙(8)が直線形状である例を示した。しかしながら、間隙(8)は、直線形状であることが好ましいが、直線形状に限定されるものではない。特定の周期性をもって折れ曲がったり、円弧状であったり、円弧と直線を組み合わせた形態などの所定の形態であっても良い。   FIG. 1A shows an example in which the gap (8) has a linear shape. However, the gap (8) is preferably linear, but is not limited to a linear shape. It may be a predetermined form such as a bend with a specific periodicity, an arc shape, or a combination of an arc and a straight line.

ここで、間隙(8)は、第1カーボン膜(21a)の端縁(外縁)と第2カーボン膜(21b)の端縁(外縁)とが対向することで構成されている。   Here, the gap (8) is configured such that the edge (outer edge) of the first carbon film (21a) and the edge (outer edge) of the second carbon film (21b) face each other.

そして、駆動時(電子放出時)に、例えば第1補助電極2の電位よりも高い電位を第2補助電極3に印加する場合、第1カーボン膜(21a)の端縁の一部であって、間隙(8)の外縁を構成する部分に、多数の電子放出部が存在すると考えられる。第1補助電極(2)に接続する第1カーボン膜(21a)がエミッターに相当すると考えられる。即ち、第1カーボン膜(21a)の端縁の一部であって、間隙(8)の外縁を構成する部分に多数の電子放出部が存在すると考えられる。   When a potential higher than the potential of the first auxiliary electrode 2 is applied to the second auxiliary electrode 3 at the time of driving (electron emission), for example, a part of the edge of the first carbon film (21a) It is considered that a large number of electron emission portions exist in the portion constituting the outer edge of the gap (8). It is considered that the first carbon film (21a) connected to the first auxiliary electrode (2) corresponds to the emitter. That is, it is considered that a large number of electron emission portions are present in a part of the edge of the first carbon film (21a) and constituting the outer edge of the gap (8).

間隙(7)や間隙(8)は、FIB(集束イオンビーム)などのナノスケールの各種高精細な加工方法を導電性膜に施すことによっても形成することができる。そのため、本発明の電子放出素子の間隙(7)や間隙(8)は、後述する「通電フォーミング」処理や「活性化」処理で形成するものに限定されることはない。   The gap (7) and the gap (8) can also be formed by applying nanoscale various high-definition processing methods such as FIB (focused ion beam) to the conductive film. Therefore, the gap (7) and the gap (8) of the electron-emitting device of the present invention are not limited to those formed by the “energization forming” process and the “activation” process described later.

以上の様な構成を採用することで、本実施形態の電子放出素子は、従来の表面伝導型電子放出素子に比べて電子放出量の「ゆらぎ」を抑制することができる。   By adopting the configuration as described above, the electron-emitting device of this embodiment can suppress “fluctuation” of the amount of electron emission compared to the conventional surface conduction electron-emitting device.

第1導電性膜(4a)、第2導電性膜(4b)の材料としては、金属や半導体などの導電性材料を用いることができる。例えばPd、Ni、Cr、Au、Ag、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu、Pd等の金属又は酸化物、或はそれらの合金等を用いることができる。導電性膜(4a、4b)は、本発明の効果である電子放出量の「ゆらぎ」抑制のために、Rs(シート抵抗)がカーボン膜(21a、21b)の抵抗値よりも高い10Ω/□以上の抵抗値で形成される。導電性膜(4a、4b)の抵抗値は、好ましくは、10Ω/□以上10Ω/□以下の抵抗値とする。 As materials for the first conductive film (4a) and the second conductive film (4b), conductive materials such as metals and semiconductors can be used. For example, metals or oxides such as Pd, Ni, Cr, Au, Ag, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, and Pd, or alloys thereof can be used. Conductive films (4a, 4b), for the "fluctuation" suppression of electron emission quantity is the effect of the present invention, Rs (sheet resistance) of the carbon films (21a, 21b) high 10 4 Omega than the resistance value of It is formed with a resistance value of / □ or more. The resistance value of the conductive films (4a, 4b) is preferably a resistance value of 10 5 Ω / □ or more and 10 7 Ω / □ or less.

上記抵抗値を示す膜厚としては、具体的には5nm以上100nm以下の範囲にあることが好ましい。なおRsは、厚さがt、幅がwで長さがlの膜の長さ方向に測定した抵抗Rを、R=Rs(l/w)とおいたときに現われる値で、抵抗率をρとすればRs=ρ/tである。また、導電性膜(4a、4b)の幅W’は、好ましくは補助電極(2、3)の幅Wよりも小さく設定される(図1(a)参照)。WをW’よりも広く設定することで、補助電極(2,3)から各電子放出部への距離のばらつきを低減できる。W’の値に特に制限はないが、実用的な範囲として10μm以上500μm以下であることが好ましい。   Specifically, the film thickness showing the resistance value is preferably in the range of 5 nm to 100 nm. Rs is a value that appears when a resistance R measured in the length direction of a film having a thickness t, a width w, and a length l is expressed as R = Rs (l / w), and the resistivity is represented by ρ. Then, Rs = ρ / t. The width W ′ of the conductive films (4a, 4b) is preferably set smaller than the width W of the auxiliary electrodes (2, 3) (see FIG. 1 (a)). By setting W wider than W ′, variation in distance from the auxiliary electrode (2, 3) to each electron emission portion can be reduced. The value of W ′ is not particularly limited, but is preferably 10 μm or more and 500 μm or less as a practical range.

第1補助電極(2)と第2補助電極(3)とが対向する方向(X方向、第1方向)における間隔L1及び補助電極のそれぞれの膜厚は、電子放出素子の応用形態等によって適宜設計される。例えば、後述するテレビジョン等の画像表示装置に用いる場合では、解像度に対応して設計される。とりわけ、高品位(HD)テレビでは高精細さが要求されるため、画素サイズを小さくする必要がある。そのため、電子放出素子のサイズが限定されたなかで、十分な輝度を得るために、十分な放出電流Ieが得られるように設計される。上記間隔L1の実用的な範囲としては50nm以上200μm以下、好ましくは、1μm以上100μm以下に設定される。尚、前述したように、第1補助電極(2)と第2補助電極(3)は、本実施形態の電子放出素子には必須の構成要件ではない。   The distance L1 in the direction (X direction, first direction) in which the first auxiliary electrode (2) and the second auxiliary electrode (3) face each other and the thickness of each auxiliary electrode are appropriately determined depending on the application form of the electron-emitting device. Designed. For example, when used in an image display device such as a television described later, the design is made in accordance with the resolution. In particular, high definition (HD) televisions require high definition, so the pixel size must be reduced. Therefore, it is designed to obtain a sufficient emission current Ie in order to obtain a sufficient luminance while the size of the electron-emitting device is limited. A practical range of the distance L1 is set to 50 nm to 200 μm, preferably 1 μm to 100 μm. As described above, the first auxiliary electrode (2) and the second auxiliary electrode (3) are not essential constituent elements for the electron-emitting device of this embodiment.

基板(1)としては、特に限定されないが、例えば石英ガラス、青板ガラス、ガラス基板に酸化シリコン(典型的にはSiO)を積層したガラス基板、あるいは、アルカリ成分を減らしたガラス基板等、を用いることができる。 The substrate (1) is not particularly limited. For example, quartz glass, blue plate glass, a glass substrate in which silicon oxide (typically SiO 2 ) is laminated on a glass substrate, or a glass substrate with reduced alkali components is used. Can be used.

補助電極(2、3)の材料としては、金属や半導体などの導電性材料を用いることができる。例えばNi、Cr、Au、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu、Pd等の金属或は合金およびPd、Ag、Au、RuO、Pd−Ag等の金属或は金属酸化物等を用いることができる。 As a material for the auxiliary electrodes (2, 3), a conductive material such as a metal or a semiconductor can be used. For example, metals or alloys such as Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, and Pd and metals or metal oxides such as Pd, Ag, Au, RuO 2 , and Pd—Ag are used. be able to.

活性化抑制部(9)の材料としては、金属や半導体などの酸化物、窒化物またはそれらの混合物が好ましく用いられる。例えば、W、Ti、Ta、Al、Ni、Co、Cu、Geの酸化物、又は、Si、Al、Geの窒化物、或はそれらの混合物が挙げられる。特には、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、窒化シリコン、窒化アルミニウム、のいずれかであることが好ましい。   As a material of the activation suppressing portion (9), an oxide such as a metal or a semiconductor, a nitride, or a mixture thereof is preferably used. For example, an oxide of W, Ti, Ta, Al, Ni, Co, Cu, or Ge, a nitride of Si, Al, or Ge, or a mixture thereof can be given. In particular, any of aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, silicon nitride, and aluminum nitride is preferable.

活性化促進部(10)の材料としては、酸化シリコン(典型的にはSiO2)、酸化シリコンを主成分とするガラス等、が挙げられる。従って、基板1が酸化シリコンを主体(主成分)とするガラスである場合には、基板1の表面の一部を活性化促進部(10)として用いることができる。即ち、基板1の表面に活性化抑制部9を所定のパターンに(例えば膜状に)設ければ、活性化抑制部9で被覆されていない基板1の表面が活性化促進部(10)の機能を果たすことができる。活性化抑制部(10)の厚みが無視できない程大きい場合には、基板1の表面のうち、活性化抑制部(10)を設ける領域を、エッチングするなどして掘り下げればよい。同様に、基板1が活性化抑制部9として機能する材料で構成されていれば、基板1の表面に活性化促進部10を所定のパターンに(例えば膜状に)設ければ良い。   Examples of the material of the activation promoting portion (10) include silicon oxide (typically SiO2), glass mainly composed of silicon oxide, and the like. Therefore, when the substrate 1 is glass mainly composed of silicon oxide, a part of the surface of the substrate 1 can be used as the activation promoting portion (10). That is, if the activation suppression unit 9 is provided in a predetermined pattern (for example, in the form of a film) on the surface of the substrate 1, the surface of the substrate 1 that is not covered with the activation suppression unit 9 becomes the Can fulfill the function. When the thickness of the activation suppression portion (10) is so large that it cannot be ignored, a region in the surface of the substrate 1 where the activation suppression portion (10) is provided may be dug down by etching or the like. Similarly, if the substrate 1 is made of a material that functions as the activation suppressing unit 9, the activation promoting unit 10 may be provided in a predetermined pattern (for example, in a film shape) on the surface of the substrate 1.

次に、本実施形態の電子放出素子の製造方法の一例について図2を用いて説明する。尚、図2(a)〜(d)は、図2(a’)〜(d’)のA−A’における断面模式図である。本発明の製造方法は、例えば以下の工程(1)〜工程(5)によって行うことができる。   Next, an example of a method for manufacturing the electron-emitting device of this embodiment will be described with reference to FIG. 2A to 2D are schematic cross-sectional views taken along line A-A 'in FIGS. 2A to 2D. The production method of the present invention can be performed, for example, by the following steps (1) to (5).

(工程1)
基板(1)を十分に洗浄し、活性化抑制部(9)を形成するための材料を、CVD法、スパッタ法等により堆積する。そして、フォトリソグラフィー技術などを用いてパターニングすることにより、活性化抑制部(9)を基板1上に設ける。次に、活性化促進部(10)を形成するための材料を、CVD法、スパッタ法等により堆積する。そして、フォトリソグラフィー技術などを用いてパターニングすることにより、活性化促進部(10)を基板1上に設ける。活性化抑制部(9)と活性化促進部(10)の材料や、幅(L2,L3)などは、前述した実施形態例で述べた値を適宜適用すれば良い。
(Process 1)
The substrate (1) is sufficiently cleaned, and a material for forming the activation suppression portion (9) is deposited by CVD, sputtering, or the like. And the activation suppression part (9) is provided on the board | substrate 1 by patterning using a photolithographic technique etc. FIG. Next, a material for forming the activation promoting portion (10) is deposited by CVD, sputtering, or the like. And the activation promotion part (10) is provided on the board | substrate 1 by patterning using a photolithographic technique etc. FIG. The values described in the above-described exemplary embodiments may be appropriately applied to the materials of the activation suppression unit (9) and the activation promotion unit (10), the widths (L2, L3), and the like.

次に、補助電極(2,3)を形成するための材料を、真空蒸着法、スパッタ法等により堆積する。そして、フォトリソグラフィー技術などを用いてパターニングすることにより、第1補助電極(2)および第2補助電極(3)を基板1上に設ける(図2(a))。   Next, a material for forming the auxiliary electrodes (2, 3) is deposited by a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like. Then, the first auxiliary electrode (2) and the second auxiliary electrode (3) are provided on the substrate 1 by patterning using a photolithography technique or the like (FIG. 2 (a)).

補助電極(2,3)の材料や、膜厚や、間隔(L1)や、幅(W)などは、前述した実施形態例で述べた値を適宜適用すれば良い。   The values described in the above-described embodiments may be appropriately applied to the material, the film thickness, the interval (L1), the width (W), and the like of the auxiliary electrode (2, 3).

(工程2)
続いて、基板1上に設けられた第1補助電極(2)と第2補助電極(3)との間を接続する導電性膜(4)を形成する(図2(b))。
(Process 2)
Subsequently, a conductive film (4) that connects between the first auxiliary electrode (2) and the second auxiliary electrode (3) provided on the substrate 1 is formed (FIG. 2B).

導電性膜(4)の形成方法としては、例えば、まず、有機金属溶液を塗布して乾燥することにより、有機金属膜を形成する。そして、有機金属膜を加熱焼成処理し、金属膜あるいは金属酸化物膜などの金属化合物膜とする。その後、リフトオフ、エッチング等によりパターニングすることで所定のパターンの導電性膜4を得ることができる。   As a method for forming the conductive film (4), for example, an organic metal film is first formed by applying and drying an organic metal solution. Then, the organic metal film is heated and fired to form a metal compound film such as a metal film or a metal oxide film. Thereafter, the conductive film 4 having a predetermined pattern can be obtained by patterning by lift-off, etching, or the like.

導電性膜(4)の材料としては、金属や半導体などの導電性材料を用いることができる。例えば、Ni、Cr、Au、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu、Pd等の金属或は金属化合物(合金や金属酸化物など)を用いることができる。   As a material of the conductive film (4), a conductive material such as a metal or a semiconductor can be used. For example, metals such as Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, and Pd or metal compounds (alloys, metal oxides, and the like) can be used.

なお、ここでは、有機金属溶液の塗布法により説明したが、導電性膜(4)の形成法はこれに限られるものではない。例えば、真空蒸着法、スパッタ法、CVD法、分散塗布法、ディッピング法、スピンナー法、インクジェット法等の公知の手法によっても形成することも出来る。   In addition, although demonstrated here by the apply | coating method of the organometallic solution, the formation method of an electroconductive film (4) is not restricted to this. For example, it can also be formed by a known method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, a dispersion coating method, a dipping method, a spinner method, or an ink jet method.

導電性膜(4)は、Rs(シート抵抗)が10Ω/□以上10Ω/□以下の抵抗値の範囲で形成される。 The conductive film (4) is formed in a resistance value range where Rs (sheet resistance) is 10 5 Ω / □ or more and 10 7 Ω / □ or less.

以下に示す工程3以降の処理は、例えば、図3に示す真空装置内に上記工程1〜2を終えた基板(1)を配置し、内部を真空にした後で行うことができる。なお、図3に示した測定評価装置は真空装置(真空チャンバー)を備えており、該真空装置には不図示の排気ポンプ及び真空計等の真空装置に必要な機器が具備されている。内部は、所望の真空下で種々の測定評価を行えるようになっている。また、本測定評価装置には、不図示のガス導入装置を付設することで、後述する「活性化」処理に用いる炭素含有ガスを所望の圧力で真空装置内に導入することができる。また、真空装置全体、及び真空装置内に配置された基板(1)は、不図示のヒーターにより加熱することができる。   The process after the process 3 shown below can be performed after arrange | positioning the board | substrate (1) which finished the said processes 1-2 in the vacuum apparatus shown in FIG. 3, and evacuating the inside, for example. Note that the measurement evaluation apparatus shown in FIG. 3 includes a vacuum device (vacuum chamber), and the vacuum device includes equipment necessary for the vacuum device such as an unillustrated exhaust pump and a vacuum gauge. The inside can perform various measurement evaluations under a desired vacuum. In addition, by attaching a gas introduction device (not shown) to the measurement and evaluation apparatus, a carbon-containing gas used for an “activation” process described later can be introduced into the vacuum apparatus at a desired pressure. Moreover, the whole vacuum apparatus and the board | substrate (1) arrange | positioned in a vacuum apparatus can be heated with a heater not shown.

(工程3)
導電性膜4に間隙7を設ける(図2(c))。
(Process 3)
A gap 7 is provided in the conductive film 4 (FIG. 2C).

間隙7を設ける方法の一例としては「通電フォーミング」処理などを用いることができる。「通電フォーミング」処理は、パルス波高値が定電圧(一定)であるパルス電圧を繰り返し第1補助電極(2)と第2補助電極(3)との間に印加することによって行うことができる。(図2(c))また、パルス波高値を徐々に増加させながら、パルス電圧を印加することによって行うこともできる。パルス波高値が一定である場合のパルス波形の例を図4(a)に示す。図4(a)中、T1及びT2は電圧波形のパルス幅とパルス間隔(休止時間)であり、T1は1μsec〜10msec、T2は10μsec〜100msecとすることができる。印加するパルス波形自体は、三角波や矩形波を用いることができる。   As an example of a method of providing the gap 7, an “energization forming” process or the like can be used. The “energization forming” process can be performed by repeatedly applying a pulse voltage whose pulse peak value is a constant voltage (constant) between the first auxiliary electrode (2) and the second auxiliary electrode (3). (FIG. 2 (c)) Moreover, it can also be performed by applying a pulse voltage while gradually increasing the pulse peak value. FIG. 4A shows an example of the pulse waveform when the pulse peak value is constant. In FIG. 4A, T1 and T2 are the pulse width and pulse interval (pause time) of the voltage waveform, T1 can be 1 μsec to 10 msec, and T2 can be 10 μsec to 100 msec. As the pulse waveform to be applied, a triangular wave or a rectangular wave can be used.

次に、パルス波高値を増加させながら、パルス電圧を印加する場合のパルス波形の例を図4(b)に示す。図4(b)中、T1及びT2は電圧波形のパルス幅とパルス間隔(休止時間)であり、T1は1μsec〜10msec、T2は10μsec〜100msecとすることができる。印加するパルス波形自体は、三角波や矩形波を用いることができる。印加するパルス電圧の波高値は、例えば0.1Vステップ程度ずつ、増加させる。   Next, FIG. 4B shows an example of a pulse waveform when a pulse voltage is applied while increasing the pulse peak value. In FIG. 4B, T1 and T2 are the pulse width and pulse interval (pause time) of the voltage waveform, T1 can be set to 1 μsec to 10 msec, and T2 can be set to 10 μsec to 100 msec. As the pulse waveform to be applied, a triangular wave or a rectangular wave can be used. The peak value of the applied pulse voltage is increased by, for example, about 0.1 V step.

以上説明した例においては、第1補助電極(2)と第2補助電極(3)との間に三角波パルスを印加している。しかしながら、補助電極(2,3)間に印加する波形は三角波に限定することはなく、矩形波など所望の波形を用いてもよい。また、その波高値及びパルス幅、パルス間隔等についても上述の値に限ることない。第1の間隙(7)が良好に形成されるように、電子放出素子の抵抗値等にあわせて、適切な値を選択することができる。   In the example described above, a triangular wave pulse is applied between the first auxiliary electrode (2) and the second auxiliary electrode (3). However, the waveform applied between the auxiliary electrodes (2, 3) is not limited to a triangular wave, and a desired waveform such as a rectangular wave may be used. Further, the peak value, pulse width, pulse interval, etc. are not limited to the above values. An appropriate value can be selected in accordance with the resistance value of the electron-emitting device so that the first gap (7) is formed satisfactorily.

この工程により、第1導電性膜(4a)と第2導電性膜(4b)が基板(1)上に形成される。   By this step, the first conductive film (4a) and the second conductive film (4b) are formed on the substrate (1).

尚、前述したように、間隙7は、上述した「通電フォーミング」処理に限られるものではない。種々のエッチング(例えばFIBを用いたエッチング)で、間隙7は形成することもできる。   As described above, the gap 7 is not limited to the “energization forming” process described above. The gap 7 can also be formed by various etching (for example, etching using FIB).

(工程4)
次に、間隙(8)を備えるカーボン膜(21a、21b)を設ける(図2(d))。
(Process 4)
Next, carbon films (21a, 21b) having a gap (8) are provided (FIG. 2 (d)).

カーボン膜は例えば「活性化」処理によって形成することができる。「活性化」処理は、例えば、図3に示した真空装置内に炭素含有ガスを導入し、炭素含有ガスを含む雰囲気下で、補助電極(2,3)間に図5(a)や図5(b)に示す様な、両極性のパルス電圧を複数回印加することで行う。即ち、第1電極(4a)と第2電極(4b)との間に、両極性のパルス電圧を複数回印加する。   The carbon film can be formed by, for example, an “activation” process. In the “activation” process, for example, a carbon-containing gas is introduced into the vacuum apparatus shown in FIG. 3, and the atmosphere containing the carbon-containing gas is inserted between the auxiliary electrodes (2, 3) in FIG. As shown in FIG. 5B, a bipolar pulse voltage is applied a plurality of times. That is, a bipolar pulse voltage is applied a plurality of times between the first electrode (4a) and the second electrode (4b).

この処理により、雰囲気中に存在する炭素含有ガスから、間隙(8)を備えるカーボン膜(21a、21b)を、基板1の表面に位置する活性化促進部(10)上に堆積させることができる。堆積した第1カーボン膜(21a)と第2カーボン膜(21b)は、間隙(8)を介して対向して設けられる。具体的には、第1電極(4a)と第2電極(4b)との間の基板(1)の表面に位置する活性化促進部(10)上およびその近傍の電極(4a、4b)上にカーボン膜(21a、21b)が堆積する。即ち、間隙7内においては、第1カーボン膜(21a)の一部と第2カーボン膜(21b)の一部とが活性化促進部(10)上に設けられる。また、活性化抑制部(10)上では、カーボン膜(21a、21b)が実質的に堆積せず、間隙(7)が維持される。   By this treatment, carbon films (21a, 21b) having a gap (8) can be deposited on the activation promoting portion (10) located on the surface of the substrate 1 from the carbon-containing gas present in the atmosphere. . The deposited first carbon film (21a) and second carbon film (21b) are provided to face each other with a gap (8) therebetween. Specifically, on the activation promoting part (10) located on the surface of the substrate (1) between the first electrode (4a) and the second electrode (4b) and on the electrodes (4a, 4b) in the vicinity thereof. A carbon film (21a, 21b) is deposited on the substrate. That is, in the gap 7, a part of the first carbon film (21a) and a part of the second carbon film (21b) are provided on the activation promoting part (10). Further, on the activation suppressing part (10), the carbon films (21a, 21b) are not substantially deposited, and the gap (7) is maintained.

従って、活性化抑制部(9)で隔てられた複数の活性化促進部(10)の各々の一部であって、間隙(7)内に位置する部分の上に、第1カーボン膜(21a)の一部と第2カーボン膜(21b)の一部とが設けられる。その結果、複数の「カーボン膜の対」が、互いに離間して、基板(1)上に設けることができる。   Therefore, the first carbon film (21a) is formed on a part of each of the plurality of activation promoting parts (10) separated by the activation suppressing part (9) and located in the gap (7). ) And a part of the second carbon film (21b). As a result, a plurality of “carbon film pairs” can be provided on the substrate (1) separated from each other.

上記炭素含有ガスとしては例えば有機物質ガスを用いることができる。有機物質としては、アルカン、アルケン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、アルコール類、アルデヒド類、ケトン類、アミン類、フェノール、カルボン、スルホン酸等の有機酸類等を挙げることが出来る。具体的には、メタン、エタン、プロパンなどC2n+2で表される飽和炭化水素、エチレン、プロピレンなどC2n等の組成式で表される不飽和炭化水素が使用できる。また、ベンゼン、トルエン、メタノール、エタノール、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミン、エチルアミン、フェノール、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等も使用できる。特にはトルニトリルが好ましく用いられる。 For example, an organic substance gas can be used as the carbon-containing gas. Examples of organic substances include alkanes, alkenes, alkyne aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones, amines, phenols, carboxylic acids, organic acids such as sulfonic acids, and the like. I can do it. Specifically, saturated hydrocarbons represented by C n H 2n + 2 such as methane, ethane, and propane, and unsaturated hydrocarbons represented by a composition formula such as C n H 2n such as ethylene and propylene can be used. Further, benzene, toluene, methanol, ethanol, formaldehyde, acetaldehyde, acetone, methyl ethyl ketone, methylamine, ethylamine, phenol, formic acid, acetic acid, propionic acid and the like can also be used. In particular, tolunitrile is preferably used.

上記「活性化」処理中に印加する両極性のパルス電圧の波形は、補助電極(2)または第1電極(4a)の電位と、補助電極(3)または第2電極(4b)の電位との関係を所定のタイミング又は所定の周期で逆転させる波形である(図5(a)、(b)参照)。上記電位の関係の逆転は、交互に逆転する波形であることが好ましいが、必ずしも交互に逆転させる形態に本発明は限定されるものではない。   The waveform of the bipolar pulse voltage applied during the “activation” process includes the potential of the auxiliary electrode (2) or the first electrode (4a) and the potential of the auxiliary electrode (3) or the second electrode (4b). Is a waveform that reverses the relationship at a predetermined timing or a predetermined cycle (see FIGS. 5A and 5B). The reversal of the potential relationship is preferably a waveform that is alternately reversed, but the present invention is not necessarily limited to a form that is alternately reversed.

両極性のパルス電圧の印加としては、例えば、以下のように行うことで実現することができる。即ち、補助電極(2)または第1電極(4a)の電位を、補助電極(3)または第2電極(4b)の電位よりも高くせしめるパルス電圧を印加する。その後、補助電極(2)または第1電極(4a)の電位の電位を補助電極(3)または第2電極(4b)の電位よりも低くせしめるパルス電圧を印加する。そして、この行為を繰返すことが好ましい。尚、補助電極(2)または第1電極(4a)の電位と、補助電極(3)または第2電極(4b)の電位とのどちらを先に高電位にするかは任意に設定することができる。   The application of the bipolar pulse voltage can be realized, for example, as follows. That is, a pulse voltage that makes the potential of the auxiliary electrode (2) or the first electrode (4a) higher than the potential of the auxiliary electrode (3) or the second electrode (4b) is applied. Thereafter, a pulse voltage is applied to make the potential of the auxiliary electrode (2) or the first electrode (4a) lower than the potential of the auxiliary electrode (3) or the second electrode (4b). And it is preferable to repeat this action. Note that it is possible to arbitrarily set which of the potential of the auxiliary electrode (2) or the first electrode (4a) and the potential of the auxiliary electrode (3) or the second electrode (4b) is set to the high potential first. it can.

印加する最大電圧値(絶対値)は、実用的には、10V以上25V以下の範囲で適宜選択することが好ましい。   The maximum voltage value (absolute value) to be applied is preferably selected as appropriate in the range of 10 V to 25 V in practice.

図5(a)中、T1は、印加するパルス電圧のパルス幅、T2はパルス間隔である。この例では、電圧値は正負の絶対値が等しい場合を示しているが、電圧値は正負の絶対値が異なる場合もある。また、図5(b)中、T1は正の電圧値のパルス電圧のパルス幅であり、T1’は負の電圧値のパルス電圧のパルス幅である。T2はパルス間隔である。尚、この例においては、T1>T1’に設定し、電圧値は正負の絶対値が等しく設定されている場合を示しているが、電圧値は正負の絶対値が異なる場合もある。「活性化」処理は、素子電流(If)の上昇が緩やかになった後に終了することが好ましい。   In FIG. 5A, T1 is a pulse width of a pulse voltage to be applied, and T2 is a pulse interval. In this example, the voltage value shows the case where the positive and negative absolute values are equal, but the voltage value may have different positive and negative absolute values. In FIG. 5B, T1 is a pulse width of a pulse voltage having a positive voltage value, and T1 'is a pulse width of a pulse voltage having a negative voltage value. T2 is a pulse interval. In this example, T1> T1 'is set, and the voltage value is set such that the positive and negative absolute values are set equal. However, the voltage value may have different positive and negative absolute values. The “activation” process is preferably terminated after the increase in the device current (If) becomes moderate.

尚、ここでは、「活性化」処理により、カーボン膜(21a、21b)及び間隙(8)を形成する例を説明した。しかしながら、カーボン膜(21a、21b)の形成方法は「活性化」処理に限られるものではない。例えば、スパッタ法により基板(1)上にカーボン膜を堆積し、間隙8を種々のエッチング(例えばFIBを用いたエッチング)で形成することで、カーボン膜(21a、21b)を形成することもできる。   Here, the example in which the carbon films (21a, 21b) and the gap (8) are formed by the “activation” process has been described. However, the method of forming the carbon films (21a, 21b) is not limited to the “activation” process. For example, the carbon film (21a, 21b) can be formed by depositing a carbon film on the substrate (1) by sputtering and forming the gap 8 by various etching (for example, etching using FIB). .

以上の工程1〜工程4により図1に示した電子放出素子を形成することができる。   The electron-emitting device shown in FIG. 1 can be formed by the steps 1 to 4 described above.

作製された電子放出素子は、駆動を行う前(画像表示装置に適用する場合には発光体に電子線を照射する前)に、好ましくは、真空中で加熱する処理である「安定化」処理を行う。   The manufactured electron-emitting device is preferably a “stabilization” process, which is a process of heating in a vacuum before driving (before applying an electron beam to a light emitter when applied to an image display device). I do.

「安定化」処理を行うことで、前述した「活性化」処理などによって基板(1)の表面や、その他の箇所に付着した余分な炭素や有機物を除去することが好ましい。   By performing the “stabilization” process, it is preferable to remove excess carbon and organic substances adhering to the surface of the substrate (1) and other portions by the above-mentioned “activation” process.

具体的には、真空装置内で、余分な炭素や有機物質を排気する。真空装置内の有機物質は極力排除することが望ましいが、有機物質の分圧としては1×10―8Pa以下まで除去することが好ましい。また、有機物質以外の他のガスをも含めた真空容器内の全圧力は、3×10―6Pa以下が好ましい。 Specifically, excess carbon and organic substances are exhausted in a vacuum apparatus. Although it is desirable to eliminate the organic substance in the vacuum apparatus as much as possible, it is preferable to remove the organic substance up to 1 × 10 −8 Pa or less. Further, the total pressure in the vacuum vessel including other gases than the organic substance is preferably 3 × 10 −6 Pa or less.

以上の工程により、本発明の電子放出素子を形成することができる。   Through the above steps, the electron-emitting device of the present invention can be formed.

尚、ここで示した前述した実施形態例の電子放出素子の製造方法は一例であり、これらの製造方法により製造された電子放出素子に上述した第1〜第2の実施形態例の電子放出素子は限定されることはない。   Note that the method for manufacturing the electron-emitting device according to the above-described embodiment shown here is an example, and the electron-emitting devices according to the first to second embodiments described above are included in the electron-emitting devices manufactured by these manufacturing methods. Is not limited.

次に、上述した本発明の電子放出素子の基本特性について、図6を用いて説明する。図3に示した測定評価装置により測定される、本発明の電子放出素子の放出電流(Ie)及び素子電流(If)と補助電極(2,3)印加する素子電圧(Vf)の関係の典型的な例を図6に示す。なお、図6は、放出電流(Ie)は素子電流(If)に比べて著しく小さいので、任意単位で示されている。図6からも明らかなように、本発明の電子放出素子は放出電流(Ie)に対する3つの性質を有する。   Next, the basic characteristics of the electron-emitting device of the present invention described above will be described with reference to FIG. Typical relationship between the emission current (Ie) and device current (If) of the electron-emitting device of the present invention and the device voltage (Vf) applied to the auxiliary electrodes (2, 3), measured by the measurement and evaluation apparatus shown in FIG. A typical example is shown in FIG. In FIG. 6, the emission current (Ie) is remarkably smaller than the device current (If), and is shown in arbitrary units. As is apparent from FIG. 6, the electron-emitting device of the present invention has three properties with respect to the emission current (Ie).

まず第1に、本発明の電子放出素子は、ある電圧(しきい値電圧と呼ぶ;図6中のVth)以上の素子電圧を印加すると急激に放出電流Ieが増加する。一方で、しきい値電圧Vth以下では放出電流(Ie)がほとんど検出されない。すなわち、放出電流(Ie)に対する明確なしきい値電圧Vthを持った非線形素子である。   First, in the electron-emitting device of the present invention, the emission current Ie increases abruptly when a device voltage of a certain voltage (referred to as a threshold voltage; Vth in FIG. 6) is applied. On the other hand, the emission current (Ie) is hardly detected below the threshold voltage Vth. That is, it is a non-linear element having a clear threshold voltage Vth for the emission current (Ie).

第2に、放出電流(Ie)が素子電圧Vfに依存するため、放出電流(Ie)は素子電圧Vfで制御できる。   Second, since the emission current (Ie) depends on the device voltage Vf, the emission current (Ie) can be controlled by the device voltage Vf.

第3に、アノード電極44に捕捉される放出電荷は、素子電圧Vfを印加する時間に依存する。つまり、アノード電極44に捕捉される電荷量は、素子電圧Vfを印加する時間により制御できる。   Thirdly, the emitted charge captured by the anode electrode 44 depends on the time for applying the device voltage Vf. That is, the amount of charge trapped by the anode electrode 44 can be controlled by the time during which the element voltage Vf is applied.

以上のような電子放出素子の特性を用いると、入力信号に応じて電子放出特性を容易に制御できることになる。   If the characteristics of the electron-emitting device as described above are used, the electron-emitting characteristics can be easily controlled according to the input signal.

次に、上述した実施形態例に示した本発明の電子放出素子の応用例について以下に述べる。   Next, application examples of the electron-emitting device of the present invention shown in the above-described embodiment will be described below.

本発明の電子放出素子を複数個基板上に配列することで、例えば、電子源や、フラットパネル型テレビジョンなどの画像表示装置を構成することができる。   By arranging a plurality of electron-emitting devices of the present invention on a substrate, for example, an image display device such as an electron source or a flat panel television can be configured.

基板上の電子放出素子の配列形態としては、例えば、マトリクス型配列が挙げられる。この配列形態では、前述の第1補助電極(2)が基板上に配置されたm本のX方向配線のうちの1本に接続される。そして、前述の第2補助電極(3)が基板上に配置されたn本のY方向配線のうちの1本に電気的に接続される。尚、m、nは、共に正の整数である。   Examples of the arrangement form of the electron-emitting devices on the substrate include a matrix type arrangement. In this arrangement form, the first auxiliary electrode (2) is connected to one of m X-directional wirings arranged on the substrate. The second auxiliary electrode (3) is electrically connected to one of the n Y-direction wirings arranged on the substrate. Note that m and n are both positive integers.

次に、このマトリクス型配列の電子源基板の構成について、図7を用いて説明する。   Next, the configuration of this matrix type array of electron source substrates will be described with reference to FIG.

上述したm本のX方向配線(72)は、Dx1,Dx2,……,Dxmからなり、絶縁性基板(71)上に、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成される。X方向配線(72)は、金属等の導電性材料からなる。n本のY方向配線(73)は、Dy1,Dy2,…,Dynのn本の配線よりなり、X方向配線(72)と同様の手法、同様の材料により形成することができる。これらm本のX方向配線(72)とn本のY方向配線(73)との間(交差部)には、不図示の絶縁層が配置される。絶縁層は、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成することができる。   The m X-direction wirings (72) described above are formed of Dx1, Dx2,..., Dxm, and are formed on the insulating substrate (71) by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. The X direction wiring (72) is made of a conductive material such as metal. The n Y-direction wirings (73) are composed of n wirings Dy1, Dy2,..., Dyn, and can be formed by the same method and the same material as the X-direction wiring (72). An insulating layer (not shown) is arranged between the m X-direction wirings (72) and the n Y-direction wirings (73) (intersection). The insulating layer can be formed by a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like.

また、前記X方向配線(72)には、走査信号を印加する不図示の走査信号印加手段が電気的に接続される。一方、Y方向配線(73)には、走査信号に同期して、選択された各電子放出素子(74)から放出される電子を変調するための変調信号を印加する不図示の変調信号発生手段が電気的に接続される。各電子放出素子に印加される駆動電圧Vfは、印加される走査信号と変調信号との差電圧として供給される。   The X-direction wiring (72) is electrically connected to a scanning signal applying means (not shown) for applying a scanning signal. On the other hand, a modulation signal generator (not shown) applies a modulation signal for modulating electrons emitted from each selected electron-emitting device (74) to the Y-direction wiring (73) in synchronization with the scanning signal. Are electrically connected. The drive voltage Vf applied to each electron-emitting device is supplied as a differential voltage between the applied scanning signal and modulation signal.

次に、上記のようなマトリクス配列の電子源基板を用いた電子源、及び、画像表示装置の一例について、図8と図9を用いて説明する。図8は画像表示装置を構成する外囲器(ディスプレイパネル)(88)の基本構成図であり、図9は蛍光体膜の構成を示す模式図である。   Next, an example of an electron source using an electron source substrate having the above matrix arrangement and an image display device will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a basic configuration diagram of an envelope (display panel) (88) constituting the image display device, and FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration of the phosphor film.

図8において、電子源基板(リアプレート)(71)上に本発明の電子放出素子(74)をマトリクス状に複数配列している。フェースプレート(86)はガラスなどの透明基板(83)の内面に蛍光体膜(84)と導電性膜(85)等が形成されたである。支持枠(82)はフェースプレート(86)とリアプレート(71)の間に配置される。リアプレート(71)、支持枠(82)及びフェースプレート(86)は、接合部にフリットガラスやインジウムなどの接着剤を付与することにより封着されている。この封着された構造体で外囲器(ディスプレイパネル)(88)が構成される。尚、上記導電性膜(85)は、図3を用いて説明したアノード(44)に相当する部材である。   In FIG. 8, a plurality of electron-emitting devices (74) of the present invention are arranged in a matrix on an electron source substrate (rear plate) (71). The face plate (86) has a phosphor film (84), a conductive film (85) and the like formed on the inner surface of a transparent substrate (83) such as glass. The support frame (82) is disposed between the face plate (86) and the rear plate (71). The rear plate (71), the support frame (82), and the face plate (86) are sealed by applying an adhesive such as frit glass or indium to the joint. An envelope (display panel) (88) is constituted by the sealed structure. The conductive film (85) is a member corresponding to the anode (44) described with reference to FIG.

外囲器(88)は、フェースプレート(86)、支持枠(82)、リアプレート(71)で構成することができる。また、フェースプレート(86)とリアプレート(71)との間に、スペーサーと呼ばれる不図示の支持体を設置することにより、大気圧に対して十分な強度を持つ外囲器(88)を構成することができる。   The envelope (88) can be composed of a face plate (86), a support frame (82), and a rear plate (71). Further, an enclosure (88) having sufficient strength against atmospheric pressure is configured by installing a support (not shown) called a spacer between the face plate (86) and the rear plate (71). can do.

図9(a)、(b)は、それぞれ、図8で示した蛍光体膜(84)の具体的な構成例である。蛍光体膜(84)は、モノクロームの場合は単色の蛍光体(92)のみから成る。カラーの画像表示装置を構成する場合には、蛍光体膜(84)は、少なくともRGB3原色の蛍光体(92)と、各色の間に配置される光吸収部材(91)とを含む。光吸収部材(91)は好ましくは、黒色の部材を用いることができる。図9(a)は、光吸収部材(91)をストライプ状に配列した形態である。図9(b)は、光吸収部材(91)をマトリクス状に配列した形態である。一般に、図9(a)の形態は「ブラックストライプ」と呼ばれ、図9(b)の形態は「ブラックマトリクス」と呼ばれる。光吸収部材(91)を設ける目的は、カラー表示の場合必要となる3原色蛍光体の各蛍光体(92)間の塗り分け部における混色等を目立たなくすることと、蛍光体膜(84)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。光吸収部材(91)の材料としては、通常良く用いられている黒鉛を主成分とする材料だけでなく、光の透過及び反射が少ない材料であればこれに限るものではない。また、導電性であっても絶縁性であっても良い。   FIGS. 9A and 9B are specific configuration examples of the phosphor film 84 shown in FIG. In the case of monochrome, the phosphor film (84) is composed of only a monochromatic phosphor (92). In the case of constituting a color image display device, the phosphor film (84) includes at least RGB three primary color phosphors (92) and a light absorbing member (91) disposed between the respective colors. The light absorbing member (91) is preferably a black member. FIG. 9A shows a form in which the light absorbing members (91) are arranged in a stripe shape. FIG. 9B shows a form in which the light absorbing members (91) are arranged in a matrix. In general, the form of FIG. 9A is called “black stripe”, and the form of FIG. 9B is called “black matrix”. The purpose of providing the light-absorbing member (91) is to make inconspicuous the color mixture or the like in the coating portion between the phosphors (92) of the three primary color phosphors necessary for color display, and the phosphor film (84). It is to suppress a decrease in contrast due to external light reflection. The material of the light absorbing member (91) is not limited to this as long as it is not only a material mainly composed of graphite, which is usually used well, but also a material with little light transmission and reflection. Further, it may be conductive or insulating.

また、蛍光体膜(84)の内面側(電子放出素子(74)側)には、「メタルバック」などと呼ばれる導電性膜(85)が設けられる。導電性膜(85)の目的は、蛍光体(92)からの発光のうち、電子放出素子(74)側へ向かう光をフェースプレート(86)側へ鏡面反射することで輝度を向上させることである。また、電子ビーム加速電圧を印加するためのアノードとして作用させること、及び、外囲器(88)内で発生した負イオンの衝突による蛍光体のダメージを抑制すること等である。   Further, a conductive film (85) called “metal back” or the like is provided on the inner surface side (electron-emitting device (74) side) of the phosphor film (84). The purpose of the conductive film (85) is to improve the brightness by specularly reflecting the light emitted from the phosphor (92) toward the electron-emitting device (74) to the face plate (86). is there. Also, it acts as an anode for applying an electron beam acceleration voltage, and suppresses phosphor damage caused by the collision of negative ions generated in the envelope (88).

導電性膜(85)は、好ましくは、アルミニウム膜で形成されることが好ましい。導電性膜(85)は、蛍光体膜(84)作製後、蛍光体膜(84)の表面の平滑化処理(通常、「フィルミング」と呼ばれる)を行い、その後Alを真空蒸着等で堆積することで作製できる。   The conductive film (85) is preferably formed of an aluminum film. For the conductive film (85), after the phosphor film (84) is fabricated, the surface of the phosphor film (84) is smoothed (usually called “filming”), and then Al is deposited by vacuum evaporation or the like. It is possible to make it.

フェースプレート(86)には、更に蛍光体膜(84)の導電性を高めるため、蛍光体膜(84)と透明基板(83)との間にITOなどからなる透明電極(不図示)を設けてもよい。   The face plate (86) is provided with a transparent electrode (not shown) made of ITO or the like between the phosphor film (84) and the transparent substrate (83) in order to further increase the conductivity of the phosphor film (84). May be.

上記外囲器(88)内の各電子放出素子(74)は図7を用いて前述したX方向配線(72)およびY方向配線(73)に接続している。そのため、各電子放出素子(74)に接続する端子Dox1〜Doxm、Doy1〜Doynを通じて電圧を印加することにより、所望の電子放出素子(74)から電子放出させることができる。この時、高圧端子(87)を通じ、導電性膜(85)に5kV以上30kV以下、好ましくは10kV以上25kV以下の電圧を印加する。尚、フェースプレート(86)と基板(71)との間隔は1mm以上5mm以下、更に好ましくは1mm以上3mm以下に設定される。この様にする事で、選択した電子放出素子から放出された電子は、メタルバック(85)を透過し、蛍光体膜(84)に衝突する。そして蛍光体(92)を励起・発光させることで画像を表示するものである。   Each electron-emitting device (74) in the envelope (88) is connected to the X-direction wiring (72) and the Y-direction wiring (73) described above with reference to FIG. Therefore, electrons can be emitted from the desired electron-emitting device (74) by applying a voltage through the terminals Dox1 to Doxm and Doy1 to Doyn connected to each electron-emitting device (74). At this time, a voltage of 5 kV to 30 kV, preferably 10 kV to 25 kV, is applied to the conductive film (85) through the high voltage terminal (87). The distance between the face plate (86) and the substrate (71) is set to 1 mm to 5 mm, more preferably 1 mm to 3 mm. In this way, electrons emitted from the selected electron-emitting device are transmitted through the metal back (85) and collide with the phosphor film (84). An image is displayed by exciting and emitting the phosphor (92).

なお、以上述べた構成においては、各部材の材料等、詳細な部分は上記した内容に限られるものではなく、目的に応じて適宜変更される。   In the configuration described above, the detailed portions such as the material of each member are not limited to the above-described contents, and are appropriately changed according to the purpose.

また、図8を用いて説明した本発明の外囲器(ディスプレイパネル)(88)を用いて情報表示再生装置を構成することができる。   Moreover, an information display reproducing | regenerating apparatus can be comprised using the envelope (display panel) (88) of this invention demonstrated using FIG.

具体的には、受信装置と、受信した信号を選曲するチューナーと、選曲した信号に含まれる信号を、ディスプレイパネル(88)に出力してスクリーンに表示または再生させる。上記受信装置は、テレビジョン放送などの放送信号を受信することができる。また、上記選曲した信号に含まれる信号としては、映像情報、文字情報および音声情報の少なくとも1つを指す。尚、上記「スクリーン」は、図8で示したディスプレイパネル(88)においては、蛍光体膜(84)に相当すると言うことができる。この構成によりテレビジョンなどの情報表示再生装置を構成することができる。勿論、放送信号がエンコードされている場合には、本発明の情報表示再生装置はデコーダーも含むことができる。また、音声信号については、別途設けたスピーカーなどの音声再生手段に出力して、ディスプレイパネル(88)に表示される映像情報や文字情報と同期させて再生する。   Specifically, the receiving device, the tuner for selecting the received signal, and the signal included in the selected signal are output to the display panel (88) to be displayed or reproduced on the screen. The receiving device can receive a broadcast signal such as a television broadcast. The signal included in the selected signal indicates at least one of video information, character information, and audio information. It can be said that the “screen” corresponds to the phosphor film (84) in the display panel (88) shown in FIG. With this configuration, an information display / playback apparatus such as a television can be configured. Of course, when the broadcast signal is encoded, the information display / playback apparatus of the present invention can also include a decoder. The audio signal is output to audio reproduction means such as a separately provided speaker and reproduced in synchronization with video information and character information displayed on the display panel (88).

また、映像情報または文字情報をディスプレイパネル(88)に出力してスクリーンに表示および/あるいは再生させる方法としては、例えば以下のように行うことができる。まず、受信した映像情報や文字情報から、ディスプレイパネル(88)の各画素に対応した画像信号を生成する。そして生成した画像信号を、ディスプレイパネル(C11)の駆動回路(C12)に入力する。そして、駆動回路に入力された画像信号に基づいて、駆動回路からディスプレイパネル(88)内の各電子放出素子に印加する電圧を制御して、画像を表示する。   As a method of outputting video information or character information to the display panel (88) to display and / or reproduce it on the screen, for example, the following can be performed. First, an image signal corresponding to each pixel of the display panel (88) is generated from the received video information and character information. Then, the generated image signal is input to the drive circuit (C12) of the display panel (C11). Based on the image signal input to the drive circuit, the voltage applied from the drive circuit to each electron-emitting device in the display panel (88) is controlled to display an image.

図10は、本発明に係るテレビジョン装置のブロック図である。受信器であるところの受信回路(C20)は、チューナーやデコーダ等からなり、衛星放送や地上波等のテレビ信号、ネットワークを介したデータ放送等を受信し、復号化した映像データをI/F部(インターフェース部)(C30)に出力する。I/F部(C30)は、映像データを表示装置の表示フォーマットに変換して上記ディスプレイパネル(C11)に画像データを出力する。画像表示装置(C10)は、ディスプレイパネル(C11)、駆動回路(C12)及び制御回路(C13)を含む。制御回路は、入力した画像データに表示パネルに適した補正処理等の画像処理を施すともに、駆動回路(C12)に画像データ及び各種制御信号を出力する。駆動回路(C12)は、入力された画像データに基づいて、ディスプレイパネル(C11)の各配線(図8のDox1〜Doxm、Doy1〜Doyn参照)に駆動信号を出力し、テレビ映像が表示される。受信回路(C20)とI/F部(C30)は、セットトップボックス(STB)として画像表示装置(C10)とは別の筐体に収められていてもよいし、また画像表示装置(C10)と同一の筐体に収められていてもよい。   FIG. 10 is a block diagram of a television apparatus according to the present invention. The receiving circuit (C20), which is a receiver, includes a tuner, a decoder, and the like, and receives satellite signals such as satellite broadcasts and terrestrial waves, data broadcasts via a network, etc., and outputs decoded video data to an I / F. Part (interface part) (C30). The I / F unit (C30) converts the video data into the display format of the display device and outputs the image data to the display panel (C11). The image display device (C10) includes a display panel (C11), a drive circuit (C12), and a control circuit (C13). The control circuit performs image processing such as correction processing suitable for the display panel on the input image data, and outputs the image data and various control signals to the drive circuit (C12). Based on the input image data, the drive circuit (C12) outputs a drive signal to each wiring (see Dox1 to Doxm and Doy1 to Doyn in FIG. 8) of the display panel (C11), and a television image is displayed. . The receiving circuit (C20) and the I / F unit (C30) may be housed in a separate housing from the image display device (C10) as a set top box (STB), or the image display device (C10). May be housed in the same housing.

また、インターフェースには、プリンター、デジタルビデオカメラ、デジタルカメラ、ハードディスクドライブ(HDD)、デジタルビデオディスク(DVD)などの画像記録装置や画像出力装置に接続することができる構成とすることもできる。そして、このようにすれば、画像記録装置に記録された画像をディスプレイパネル(C11)に表示させることもできる。また、ディスプレイパネル(C11)に表示させた画像を、必要に応じて加工し、画像出力装置に出力させることもできる情報表示再生装置(またはテレビジョン)を構成することができる。   Further, the interface can be configured to be connected to an image recording apparatus or an image output apparatus such as a printer, a digital video camera, a digital camera, a hard disk drive (HDD), or a digital video disk (DVD). And if it does in this way, the image recorded on the image recording device can also be displayed on a display panel (C11). In addition, it is possible to configure an information display / playback apparatus (or television) that can process an image displayed on the display panel (C11) as necessary and output the processed image to an image output apparatus.

ここで述べた情報表示再生装置の構成は、一例であり、本発明の技術思想に基づいて種々の変形が可能である。また、本発明の情報表示再生装置は、テレビ会議システムやコンピュータ等のシステムと接続することで、様々な情報表示再生装置を構成することができる。   The configuration of the information display / reproduction apparatus described here is an example, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention. In addition, the information display / playback apparatus of the present invention can be configured with various information display / playback apparatuses by connecting to a system such as a video conference system or a computer.

以下に、実施例を挙げて、本発明をさらに詳述する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

(実施例1)
本実施例では、第1の実施形態例で説明した電子放出素子を作成した例を示す。本実施例の電子放出素子の構成は、図1と同様である。以下、図1、図2を用いて、本実施例の電子放出素子の基本的な構成及び製造方法を説明する。
Example 1
In this example, an example in which the electron-emitting device described in the first embodiment is created is shown. The configuration of the electron-emitting device of this example is the same as that shown in FIG. Hereinafter, the basic configuration and manufacturing method of the electron-emitting device of this example will be described with reference to FIGS.

(工程−a)
清浄化した青板ガラス上に活性化抑制部(9)として厚さ500nmの窒化シリコン膜をCVD法で成膜したのち、活性化促進部(10)となる領域に相当する部分をフォトリソを用いてエッチングして除去することにより、活性化抑制部(9)を設ける。この結果、膜状の活性化抑制部に、複数の、互いに平行な、ライン状の開口が設けられる。次に、活性化促進部(10)を形成するために厚さ500nmの酸化シリコン膜をCVD法で成膜したのち、活性化抑制部(9)上に設けられた酸化シリコン膜をフォトリソを用いて除去する。これにより、活性化抑制部(9)と活性化促進部(10)を基板1上に設ける。
(Process-a)
A silicon nitride film having a thickness of 500 nm is formed on the cleaned soda-lime glass as an activation suppressing portion (9) by the CVD method, and a portion corresponding to the region that becomes the activation promoting portion (10) is formed using photolithography. The activation suppressing part (9) is provided by removing it by etching. As a result, a plurality of line-shaped openings that are parallel to each other are provided in the film-like activation suppressing portion. Next, in order to form the activation promoting portion (10), a silicon oxide film having a thickness of 500 nm is formed by the CVD method, and then the silicon oxide film provided on the activation suppressing portion (9) is used by photolithography. To remove. Thereby, the activation suppressing part (9) and the activation promoting part (10) are provided on the substrate 1.

基板(1)上に作製した活性化抑制部(9)と活性化促進部(10)は図1X方向にL1の長さとY方向にL2及びL3の長さの形状でY方向に沿って交互に複数配置されている。L2及びL3が、200nm、1μm、3μm、5μm、10μm、20μm、100μmとなるように条件を振り分けた。   The activation suppression unit (9) and the activation promotion unit (10) fabricated on the substrate (1) are alternately arranged along the Y direction in the shape of L1 in the X direction and L2 and L3 in the Y direction. Is arranged in multiple. The conditions were assigned so that L2 and L3 were 200 nm, 1 μm, 3 μm, 5 μm, 10 μm, 20 μm, and 100 μm.

次に、補助電極2,3のパターンに対応する開口部を有するホトレジストのマスクパターンを形成し、真空蒸着法により厚さ5nmのTi、厚さ100nmのPtを順次積層する。その後、ホトレジストを有機溶剤で溶解しPt/Ti膜をリフトオフして、補助電極2,3を形成した。素子電極の間隔Lは20μm、電極幅Wは300μmである(図2(a))。尚、図2では、理解を容易にするために、各々が活性化抑制部(9)で挟まれた3つの活性化促進部(10)を補助電極2,3の間に設けて図示している。しかしながら、本実施例では、上述したL2及びL3の値において、補助電極の幅W内に収まる範囲で、活性化抑制部(9)と活性化促進部(10)を最大数配置している。   Next, a photoresist mask pattern having openings corresponding to the patterns of the auxiliary electrodes 2 and 3 is formed, and Ti having a thickness of 5 nm and Pt having a thickness of 100 nm are sequentially laminated by vacuum deposition. Thereafter, the photoresist was dissolved in an organic solvent, and the Pt / Ti film was lifted off to form auxiliary electrodes 2 and 3. The distance L between the device electrodes is 20 μm, and the electrode width W is 300 μm (FIG. 2A). In FIG. 2, for the sake of easy understanding, three activation promoting portions (10) each sandwiched between activation suppressing portions (9) are provided between the auxiliary electrodes 2 and 3. Yes. However, in the present embodiment, the maximum number of activation suppression units (9) and activation promotion units (10) are arranged within the range of the auxiliary electrode width W with the above-described values of L2 and L3.

(工程−b)
続いて、それぞれの基板(1)上に、有機パラジウム化合物溶液を回転塗布した後に、加熱焼成処理をした。こうしてPdを主元素として含む導電性膜(4)が形成された。続いて導電性膜(4)をフォトリソでパターニングし、幅W‘の導電性膜(4)は200μmに統一した。形成された導電性膜(4)のRs(シート抵抗)は、1×10Ω/□であり、膜厚は、10nmとした。
(Process-b)
Subsequently, an organic palladium compound solution was spin-coated on each substrate (1), and then heat-fired. Thus, a conductive film (4) containing Pd as a main element was formed. Subsequently, the conductive film (4) was patterned by photolithography, and the conductive film (4) having a width W ′ was unified to 200 μm. Rs (sheet resistance) of the formed conductive film (4) was 1 × 10 4 Ω / □, and the film thickness was 10 nm.

(工程−d)
次に、上記工程―a〜工程−cを経た各基板(1)を図3の真空装置内に設置し、真空ポンプにて排気し、1×10−6Paの真空度に達した後、電源(41)を用いて補助電極(2、3)間に電圧Vfを印加し、フォーミング処理を行う。これにより導電性膜(4)に間隙(7)を形成して、第1導電性膜(4a)と第2導電性膜(4b)を形成した(図2(c))。フォーミング処理における電圧波形は図4(b)に示したものを用いた。
(Process-d)
Then, each substrate (1) through the steps -a~ step -c then placed in a vacuum apparatus in FIG. 3, was evacuated by a vacuum pump, it reached vacuum degree of 1 × 10 -6 Pa, A voltage Vf is applied between the auxiliary electrodes (2, 3) using a power source (41) to perform a forming process. Thus, the gap (7) was formed in the conductive film (4), and the first conductive film (4a) and the second conductive film (4b) were formed (FIG. 2 (c)). The voltage waveform shown in FIG. 4B was used in the forming process.

図4(b)中、T1及びT2は電圧波形のパルス幅とパルス間隔であり、本実施例ではT1を1msec、T2を16.7msecとし、三角波の波高値は0.1Vステップで昇圧させることで、フォーミング処理を行った。また、フォーミング処理中は、間欠的に、0.1Vの電圧の抵抗測定パルスを補助電極(2、3)間に印加し、抵抗を測定した。尚、フォーミング処理の終了は、抵抗測定パルスでの測定値が、約1MΩ以上になった時とした。   In FIG. 4B, T1 and T2 are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform. In this embodiment, T1 is 1 msec, T2 is 16.7 msec, and the peak value of the triangular wave is boosted in steps of 0.1 V. Then, the forming process was performed. Further, during the forming process, a resistance measurement pulse having a voltage of 0.1 V was intermittently applied between the auxiliary electrodes (2, 3) to measure the resistance. The forming process was ended when the measured value with the resistance measurement pulse became about 1 MΩ or more.

(工程−e)
続いて、「活性化」処理を行った。具体的には、トルニトリルを真空装置内に導入した。その後、図5(a)に示した波形のパルス電圧を、最大電圧値±20V、T1が1msec、T2が10msecの条件で、補助電極(2、3)間に印加した。「活性化」処理を開始後、素子電流(If)が緩やかな上昇に入ったことを確認し、電圧の印加を停止し、「活性化」処理を終了した。その結果、カーボン膜(21a、21b)を形成した(図2(d))。
(Process-e)
Subsequently, an “activation” process was performed. Specifically, tolunitrile was introduced into the vacuum apparatus. Thereafter, a pulse voltage having the waveform shown in FIG. 5A was applied between the auxiliary electrodes (2, 3) under the conditions of a maximum voltage value of ± 20 V, T1 of 1 msec, and T2 of 10 msec. After starting the “activation” process, it was confirmed that the device current (If) started to rise gently, the voltage application was stopped, and the “activation” process was terminated. As a result, carbon films (21a, 21b) were formed (FIG. 2 (d)).

以上の工程で電子放出素子を形成した。   The electron-emitting device was formed by the above process.

(工程−f)
次に、それぞれの電子放出素子に対し、「安定化」処理を行った。具体的には、真空装置及び電子放出素子をヒーターにより加熱して約250℃に維持しながら真空装置内の排気を続けた。20時間後、ヒーターによる加熱を止め、室温に戻したところ真空装置内の圧力は1×10−8Pa程度に達した。
(Process-f)
Next, a “stabilization” process was performed on each electron-emitting device. Specifically, the vacuum device and the electron-emitting device were heated by a heater and maintained at about 250 ° C., and the evacuation in the vacuum device was continued. After 20 hours, the heating by the heater was stopped and the temperature was returned to room temperature, and the pressure in the vacuum apparatus reached about 1 × 10 −8 Pa.

続いて、図3に示した測定装置で、各素子に対し実用的な駆動を行い、放出電流Ieを長時間に渡り測定した。実用的な駆動では、アノード電極(44)と電子放出素子の間の距離Hを2mmとし、高圧電源(43)によりアノード電極(44)に5kVの電位を与えた。また、電源(41)を用いて各電子放出素子の補助電極(2、3)の間に、波高値17V、パルス幅100μs、周波数60Hzの矩形パルス電圧を印加した。   Subsequently, with the measuring apparatus shown in FIG. 3, each element was practically driven, and the emission current Ie was measured for a long time. In practical driving, the distance H between the anode electrode (44) and the electron-emitting device was set to 2 mm, and a potential of 5 kV was applied to the anode electrode (44) from the high voltage power source (43). Further, a rectangular pulse voltage having a peak value of 17 V, a pulse width of 100 μs, and a frequency of 60 Hz was applied between the auxiliary electrodes (2, 3) of each electron-emitting device using a power source (41).

電流計(42)により、本実施例の電子放出素子の放出電流Ieを測定し、放出電流Ieのゆらぎ値は、全ての素子において、同じ測定時間間隔で複数回行い、得られた複数データーの(標準偏差/平均値×100(%))を計算することで求めた。以下の表1に各素子の放出電流Ieのゆらぎ値を示す。   The emission current Ie of the electron-emitting device of the present example was measured by an ammeter (42), and the fluctuation value of the emission current Ie was measured several times at the same measurement time interval for all the devices. It was obtained by calculating (standard deviation / average value × 100 (%)). Table 1 below shows the fluctuation value of the emission current Ie of each element.

Figure 2010067477
Figure 2010067477

表1からも明らかなように、L3/L1およびL2/L1が0.05以下の場合に、放出電流Ieのゆらぎ値が大きく減少した。尚この傾向は、L1の値を変えても同様であった。   As is clear from Table 1, when L3 / L1 and L2 / L1 are 0.05 or less, the fluctuation value of the emission current Ie is greatly reduced. This tendency was the same even when the value of L1 was changed.

(実施例2)
本実施例では、第1の実施形態例で説明した電子放出素子において、導電性膜(4)のRS(シート抵抗)を変化させた場合の例を示す。本実施例にかかわる基本的な電子放出素子の構成は、図1と同様である。以下、図1、図2を用いて、本実施例の電子放出素子の製造方法を説明する。
(Example 2)
In this example, an example in which the RS (sheet resistance) of the conductive film (4) is changed in the electron-emitting device described in the first embodiment is shown. The basic structure of the electron-emitting device according to this example is the same as that shown in FIG. Hereinafter, the manufacturing method of the electron-emitting device of this example will be described with reference to FIGS.

(工程−a)
最初に、清浄化した石英基板(1)を6個用意し、それぞれの基板(1)上に、活性化抑制部(9)として厚さ200nmの窒化シリコン膜をCVD法で成膜したのち、実施例1と同様にして、活性化抑制部(9)と活性化促進部(10)を設ける。
(Process-a)
First, six cleaned quartz substrates (1) are prepared, and a silicon nitride film having a thickness of 200 nm is formed on each substrate (1) as an activation suppressing portion (9) by a CVD method. In the same manner as in Example 1, an activation suppression unit (9) and an activation promotion unit (10) are provided.

基板(1)上に作製した活性化抑制部(9)と活性化促進部(10)は図1X方向にL1の長さとY方向にL2及びL3の長さの形状でY方向に沿って交互に複数配置されている。L2及びL3が、200nmとなるようにした。   The activation suppression unit (9) and the activation promotion unit (10) fabricated on the substrate (1) are alternately arranged along the Y direction in the shape of L1 in the X direction and L2 and L3 in the Y direction. Is arranged in multiple. L2 and L3 were set to 200 nm.

その上に、スパッタ法を用いてTiを厚さ5nm形成し、その後Ti上にPtを厚さ40nm形成した。その後、フォトリソを用いて補助電極(2、3)を基板(1)上にパターン形成した。間隔L1が20μmのものを5個作製した。また、補助電極(2,3)の幅W(図1参照)は600μmとした(図2(a))。   On top of this, Ti was formed to a thickness of 5 nm by sputtering, and then Pt was formed to a thickness of 40 nm on Ti. Thereafter, the auxiliary electrodes (2, 3) were patterned on the substrate (1) using photolithography. Five pieces having an interval L1 of 20 μm were produced. The width W (see FIG. 1) of the auxiliary electrodes (2, 3) was 600 μm (FIG. 2 (a)).

(工程−b)
続いて、工程―aを経た基板(1)上に、有機パラジウム化合物溶液を回転塗布した後に、加熱焼成処理をした。有機パラジウム化合物の濃度と塗布時の回転数を調整し、膜厚が、10nmと100nmとなるように、3種類それぞれ1基板に対して施した。形成処理後の導電性膜(4)のRs(シート抵抗)は、膜厚5nm、10nm、100nmそれぞれ、5×10Ω/□、1×10Ω/□、1×10Ω/□であった。
(Process-b)
Subsequently, the organic palladium compound solution was spin-coated on the substrate (1) that was subjected to the step-a, and then heat-fired. The concentration of the organic palladium compound and the number of rotations during coating were adjusted, and each of the three types was applied to one substrate so that the film thicknesses were 10 nm and 100 nm. The Rs (sheet resistance) of the conductive film (4) after the formation treatment is 5 × 10 4 Ω / □, 1 × 10 4 Ω / □, and 1 × 10 3 Ω / □, respectively, for film thicknesses of 5 nm, 10 nm, and 100 nm. Met.

また、(工程−a)を経た他の基板(1)上に、スパッタ法を用いて、ITO(In 95%、SnO 5%)薄膜を、膜厚が20nm、100nmとなるように、2種類それぞれ1基板に対して形成させた。形成後の導電性膜(4)のRs(シート抵抗)は、膜厚20nm、100nmそれぞれ、100Ω/□、25Ω/□であった。 Further, an ITO (In 2 O 3 95%, SnO 2 5%) thin film is formed on another substrate (1) that has undergone (Step-a) by sputtering, so that the film thickness becomes 20 nm and 100 nm. In addition, each of two types was formed on one substrate. The Rs (sheet resistance) of the conductive film (4) after the formation was 100Ω / □ and 25Ω / □, respectively, with a film thickness of 20 nm and 100 nm.

また、(工程−a)を経た残りの基板(1)上に、電子ビーム蒸着法を用いて、Au薄膜を、膜厚が100nmとなるように、残り1基板に対して形成させた。形成後の導電性膜(4)のRs(シート抵抗)は、0.8Ω/□であった。   Further, an Au thin film was formed on the remaining one substrate so as to have a film thickness of 100 nm on the remaining substrate (1) having undergone (Step-a) by using an electron beam evaporation method. The Rs (sheet resistance) of the conductive film (4) after formation was 0.8Ω / □.

続いて導電性膜(4)をフォトリソでパターニングし、幅W3の導電性膜(4)は500μmに統一した。   Subsequently, the conductive film (4) was patterned by photolithography, and the conductive film (4) having a width W3 was unified to 500 μm.

こうして、Rs(シート抵抗)が異なる導電性膜(4)がそれぞれ1基板ずつに形成された。   Thus, conductive films (4) having different Rs (sheet resistance) were formed on each substrate.

続いて、(工程−b)を経た各基板(1)に実施例1で説明した(工程−c)〜(工程−f)と同じ処理を施し、電子放出素子を作製した。   Subsequently, each substrate (1) having undergone (Step-b) was subjected to the same processing as (Step-c) to (Step-f) described in Example 1 to produce an electron-emitting device.

続いて、図3に示した測定装置で、各素子に対し実用的な駆動を行い、放出電流Ieを長時間に渡り測定した。実用的な駆動では、アノード電極(44)と電子放出素子の間の距離Hを2mmとし、高圧電源(43)によりアノード電極(44)に5kVの電位を与えた。また、電源(41)を用いて各電子放出素子の補助電極(2、3)の間に、波高値17V、パルス幅100μs、周波数60Hzの矩形パルス電圧を印加した。
電流計(42)により、本実施例の電子放出素子の放出電流Ieを測定し、放出電流Ieのゆらぎ値は、全ての素子において、同じ測定時間間隔で複数回行い、得られた複数データーの(標準偏差/平均値×100(%))を計算することで求めた。以下の表2に各素子の放出電流Ieのゆらぎ値を示す。
Subsequently, with the measuring apparatus shown in FIG. 3, each element was practically driven, and the emission current Ie was measured for a long time. In practical driving, the distance H between the anode electrode (44) and the electron-emitting device was set to 2 mm, and a potential of 5 kV was applied to the anode electrode (44) from the high voltage power source (43). Further, a rectangular pulse voltage having a peak value of 17 V, a pulse width of 100 μs, and a frequency of 60 Hz was applied between the auxiliary electrodes (2, 3) of each electron-emitting device using a power source (41).
The emission current Ie of the electron-emitting device of the present example was measured by an ammeter (42), and the fluctuation value of the emission current Ie was measured several times at the same measurement time interval for all the devices. It was obtained by calculating (standard deviation / average value × 100 (%)). Table 2 below shows the fluctuation value of the emission current Ie of each element.

Figure 2010067477
Figure 2010067477

表2より、導電性膜(4)のRs(シート抵抗)が1×10Ω/□以上の場合に、放出電流Ieのゆらぎ値が減少した。 From Table 2, the fluctuation value of the emission current Ie decreased when Rs (sheet resistance) of the conductive film (4) was 1 × 10 4 Ω / □ or more.

(実施例3)
本実施例では、上述した実施例1で作成した電子放出素子と同様の製造方法によって形成した電子放出素子を多数基板上にマトリクス状に配列して電子源を形成した例である。そして、この電子源を用いて図8に示した画像表示装置を作成した例でもある。以下に本実施例で作成した画像表示装置の製造工程を説明する。
(Example 3)
In this example, an electron source is formed by arranging a large number of electron-emitting devices formed by the same manufacturing method as the electron-emitting device prepared in Example 1 described above on a substrate. And it is also an example which created the image display apparatus shown in FIG. 8 using this electron source. The manufacturing process of the image display device created in this embodiment will be described below.

〈補助電極作成工程〉
まず、補助電極(2、3)を、基板71上に多数形成した(図11)。具体的には、チタニウムTiと白金Ptとの積層膜を40nmの厚みで基板71上に成膜した後、フォトリソグラフィー法によってパターニングして形成した。また、補助電極(2)と補助電極(3)との間隔L1を20μmとし、長さWを200μmとした。
<Auxiliary electrode creation process>
First, a large number of auxiliary electrodes (2, 3) were formed on the substrate 71 (FIG. 11). Specifically, a laminated film of titanium Ti and platinum Pt was formed on the substrate 71 with a thickness of 40 nm, and then patterned by a photolithography method. The distance L1 between the auxiliary electrode (2) and the auxiliary electrode (3) was 20 μm, and the length W was 200 μm.

〈Y方向配線形成工程〉
次に、図12(a)に示すように、銀を主成分とするY方向配線(73)を、補助電極(3)に接続するように形成した。このY方向配線(73)は変調信号が印加される配線として機能する。
<Y direction wiring formation process>
Next, as shown in FIG. 12A, a Y-direction wiring (73) mainly composed of silver was formed so as to be connected to the auxiliary electrode (3). The Y-direction wiring (73) functions as a wiring to which a modulation signal is applied.

〈絶縁層形成工程〉
次に図12(b)に示すように、次の工程で作成するX方向配線(72)と前述のY方向配線(73)を絶縁するために、酸化シリコンからなる絶縁層(75)を配置する。後述するX方向配線(72)の下であって、且つ、先に形成したY方向配線(73)を覆うように、絶縁層(75)を配置する。X方向配線(72)と補助電極(2)との電気的接続が可能なように、絶縁層(75)の一部にコンタクトホールを開けて形成した。
<Insulating layer formation process>
Next, as shown in FIG. 12B, an insulating layer (75) made of silicon oxide is disposed to insulate the X-direction wiring (72) created in the next step from the Y-direction wiring (73). To do. An insulating layer (75) is disposed under an X-direction wiring (72) described later and so as to cover the Y-direction wiring (73) formed earlier. A contact hole was formed in a part of the insulating layer (75) so that the X-directional wiring (72) and the auxiliary electrode (2) could be electrically connected.

〈X方向配線形成工程〉
図12(c)に示すように、銀を主成分とするX方向配線(72)を、先に形成した絶縁層(75)の上に形成した。X方向配線(72)は、絶縁層(75)を挟んでY方向配線(24)と交差しており、絶縁層(75)のコンタクトホール部分で補助電極(2)に接続される。このX方向配線(72)は走査信号が印加される配線として機能する。このようにしてマトリクス配線を有する基板(71)が形成される。
<X direction wiring formation process>
As shown in FIG. 12C, an X-direction wiring (72) mainly composed of silver was formed on the insulating layer (75) formed previously. The X-direction wiring (72) intersects the Y-direction wiring (24) with the insulating layer (75) interposed therebetween, and is connected to the auxiliary electrode (2) at the contact hole portion of the insulating layer (75). This X direction wiring (72) functions as a wiring to which a scanning signal is applied. In this way, a substrate (71) having matrix wiring is formed.

〈導電性膜形成工程〉
上記マトリクス配線が形成された基(71)上の補助電極(2)と補助電極(3)の間にインクジェット法により、導電性膜(4)を形成した(図12(d))。本実施例では、インクジェット法に用いるインクとして、有機パラジウム錯体溶液を用いた。この有機パラジウム錯体溶液を、補助電極(2)と補助電極(3)間をつなぐように付与した後、この基板(71)を空気中にて、加熱焼成処理をして酸化パラジウム(PdO)からなる導電性膜4とした。
<Conductive film formation process>
A conductive film (4) was formed by an ink jet method between the auxiliary electrode (2) and the auxiliary electrode (3) on the base (71) on which the matrix wiring was formed (FIG. 12D). In this example, an organic palladium complex solution was used as the ink used in the ink jet method. After applying this organic palladium complex solution so as to connect between the auxiliary electrode (2) and the auxiliary electrode (3), the substrate (71) is heated and fired in air to form palladium oxide (PdO). A conductive film 4 was obtained.

その後、上記導電性膜(4)にFIBを用いて、W1が1μmで隣り合う導電性膜(4)の間隔が1μmの電気的に独立した50本の導電性膜(4)を全ての素子に対し形成させた。   After that, using FIB for the conductive film (4), 50 electrically conductive films (4) having W1 of 1 μm and a distance between adjacent conductive films (4) of 1 μm were separated from all the elements. It was made to form.

その後、実施例1と同様にして、各導電性膜(4)に間隙7を形成し、その後、「活性化」処理を行った。「活性化」処理において、各ユニットに印加する電圧の波形などは、実施例1の電子放出素子の作成方法で示したとおりである。   Thereafter, in the same manner as in Example 1, a gap 7 was formed in each conductive film (4), and thereafter, “activation” processing was performed. In the “activation” process, the waveform of the voltage applied to each unit is the same as that shown in the method for producing the electron-emitting device of the first embodiment.

以上の工程で、本実施例の電子源(複数の電子放出素子)が配置された基板(71)が形成された。   Through the above steps, a substrate (71) on which the electron source (a plurality of electron-emitting devices) of this example is arranged is formed.

次いで、図8に示したように、上記基板(71)の2mm上方に、ガラス基板(83)の内面に蛍光体膜(84)とメタルバック(85)とが積層されているフェースプレート(86)を支持枠(82)を介して配置した。   Next, as shown in FIG. 8, a face plate (86) in which a phosphor film (84) and a metal back (85) are laminated on the inner surface of the glass substrate (83) 2 mm above the substrate (71). ) Was placed via a support frame (82).

そして、フェースプレート(86)、支持枠(82)、基板(71)の接合部を、低融点金属であるインジウム(In)を加熱し冷却することによって封着した。また、この封着工程は、真空チャンバー中で行ったため、排気管を用いずに、封着と封止を同時に行った。   Then, the joint between the face plate (86), the support frame (82), and the substrate (71) was sealed by heating and cooling indium (In), which is a low melting point metal. Moreover, since this sealing process was performed in a vacuum chamber, sealing and sealing were performed simultaneously without using an exhaust pipe.

本実施例では、画像形成部材である蛍光体膜(84)は、カラー表示するために、ストライプ形状(図9(a)参照)の蛍光体とした。そして、まずブラックストライプ(91)を所望の間隔を置いて形成した。続いて、ブラックストライプ(91)間にスラリー法により各色蛍光体(92)を塗布して蛍光膜(84)を作製した。ブラックストライプ(91)の材料としては、通常よく用いられている黒鉛を主成分とする材料を用いた。   In this embodiment, the phosphor film (84) as an image forming member is a phosphor having a stripe shape (see FIG. 9A) for color display. First, black stripes (91) were formed at a desired interval. Subsequently, each color phosphor (92) was applied between the black stripes (91) by a slurry method to produce a phosphor film (84). As the material of the black stripe (91), a material mainly composed of graphite, which is commonly used, is used.

また、蛍光膜(84)の内面側(電子放出素子側)にはアルミニウムからなるメタルバック(85)を設けた。メタルバック(85)は、蛍光体膜(84)の内面側に、Alを真空蒸着することで作製した。   Further, a metal back (85) made of aluminum was provided on the inner surface side (electron-emitting device side) of the fluorescent film (84). The metal back (85) was produced by vacuum-depositing Al on the inner surface side of the phosphor film (84).

以上のようにして完成した画像表示装置のX方向配線およびY方向配線を通じて、所望の電子放出素子を選択し、17Vのパルス電圧を印加した。そして同時に、高圧端子Hvを通じてメタルバック(73)に10kVの電圧を印加したところ、輝度むらが少なく、輝度の変動も少ない明るい良好な画像を長時間に渡り表示することができた。   A desired electron-emitting device was selected through the X-direction wiring and Y-direction wiring of the image display device completed as described above, and a pulse voltage of 17 V was applied. At the same time, when a voltage of 10 kV was applied to the metal back (73) through the high-voltage terminal Hv, a bright and good image with little luminance unevenness and little luminance fluctuation could be displayed for a long time.

以上説明した実施形態および実施例は、本発明の一例に過ぎず、上記した各材料、サイズなどについての様々な変形例を本発明は除外するものではない。   The embodiments and examples described above are merely examples of the present invention, and the present invention does not exclude various modifications of the above-described materials and sizes.

本発明の電子放出素子の構成例を模式的に示す平面図及び断面図である。It is the top view and sectional view which show typically the example of composition of the electron-emitting device of the present invention. 本発明の電子放出素子の製造方法の概要を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline | summary of the manufacturing method of the electron-emitting element of this invention. 電子放出素子の測定評価機能を備えた真空装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the vacuum apparatus provided with the measurement evaluation function of the electron emission element. フォーミング処理時に印加するパルスの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the pulse applied at the time of a forming process. 活性化処理時に印加するパルスの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the pulse applied at the time of an activation process. 本発明の電子放出素子の電子放出特性を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the electron emission characteristic of the electron-emitting device of this invention. 本発明の電子放出素子を用いた電子源基板を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the electron source board | substrate using the electron-emitting element of this invention. 本発明の画像表示装置の一例の構成を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of an example of the image display apparatus of this invention. 蛍光体膜を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating a fluorescent substance film. 本発明のテレビジョン装置のブロック図である。It is a block diagram of the television apparatus of the present invention. 本発明による電子源の製造工程の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the manufacturing process of the electron source by this invention. 本発明による電子源の製造工程の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the manufacturing process of the electron source by this invention. 従来の電子放出素子の一例を示す平面および断面模式図である。It is the plane and cross-sectional schematic diagram which show an example of the conventional electron emission element.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2、3 補助電極
4a、4b 導電性膜
7 第一の間隙
8 第二の間隙
9 活性化抑制層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2, 3 Auxiliary electrode 4a, 4b Conductive film 7 First gap 8 Second gap 9 Activation suppression layer

Claims (7)

基板の表面上で第1方向において離隔して設けられた一対の導電性膜と、各々が、該一対の導電性膜を接続し、間隙を備え、且つ、前記第1方向とは異なる第2方向において互いに離隔して設けられた、複数のカーボン膜と、を備える電子放出素子であって、
前記第2方向における前記複数のカーボン膜の間に、前記基板の表面の一部が露出しており、
前記露出している部分が、前記基板の表面の一部であって前記複数のカーボン膜で覆われている部分を構成する材料よりも炭素の堆積を抑制する材料で構成されていることを特徴とする電子放出素子。
A pair of conductive films provided apart from each other in the first direction on the surface of the substrate; and a second that connects the pair of conductive films, includes a gap, and is different from the first direction. An electron-emitting device including a plurality of carbon films provided apart from each other in a direction,
A part of the surface of the substrate is exposed between the plurality of carbon films in the second direction,
The exposed portion is made of a material that suppresses carbon deposition rather than a material that forms a portion of the surface of the substrate and is covered with the plurality of carbon films. An electron-emitting device.
前記一対の導電性膜のシート抵抗が、10Ω/□以上であることを特徴とする電子放出素子。 The electron-emitting device characterized in that the sheet resistance of the pair of conductive films is 10 4 Ω / □ or more. 前記露出している部分を構成する材料が、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、窒化シリコン、窒化アルミニウム、のいずれかであり、前記複数のカーボン膜で覆われている部分を構成する材料が、酸化シリコンを主体とする材料であることを特徴とする請求項1または2に電子放出素子。   The material constituting the exposed portion is aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, silicon nitride, aluminum nitride, and the material constituting the portion covered with the plurality of carbon films is 3. The electron-emitting device according to claim 1, wherein the electron-emitting device is a material mainly composed of silicon oxide. 複数の電子放出素子を有する電子源であって、各々の前記電子放出素子が請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電子放出素子であることを特徴とする電子源。   An electron source having a plurality of electron-emitting devices, wherein each of the electron-emitting devices is the electron-emitting device according to any one of claims 1 to 3. 電子源と該電子源から放出された電子の照射によって発光する発光体とを備える画像表示装置であって、前記電子源が請求項4に記載の電子源であることを特徴とする画像表示装置。   An image display device comprising: an electron source; and a light emitter that emits light when irradiated with electrons emitted from the electron source, wherein the electron source is the electron source according to claim 4. . 受信した放送信号に含まれる映像情報、文字情報および音声情報の少なくとも1つを出力する受信器と、該受信器に接続された画像表示装置とを少なくとも備える情報表示再生装置であって、前記画像表示装置が請求項5に記載の画像表示装置であることを特徴とする情報表示再生装置。   An information display / playback device comprising: a receiver that outputs at least one of video information, text information, and audio information included in a received broadcast signal; and an image display device connected to the receiver, An information display / playback apparatus, wherein the display apparatus is the image display apparatus according to claim 5. 基板の表面上で第1方向において離隔して設けられた一対の導電性膜と、各々が、該一対の導電性膜を接続し、間隙を備え、且つ、前記第1方向とは異なる第2方向において互いに離隔して設けられた、複数のカーボン膜と、を備える電子放出素子の製造方法であって、
酸化シリコンを主体とする第1部分と、酸化シリコンに比べて炭素の堆積を抑制する材料を主体とする第2部分とが、前記第2方向において交互に且つ隣合うように設けられた表面を備えた基板上に、前記1方向において対向し且つ離隔された前記一対の導電性膜を設ける工程と、
炭素を含む雰囲気中で、前記一対の導電性膜の間にパルス電圧を繰り返し印加することで、前記複数の第1部分の各々の上に設けられ、前記第2方向において互いに離隔し、且つ、各々が間隙を備える、前記複数のカーボン膜を形成する工程と、
を備えることを特徴とする電子放出素子の製造方法。
A pair of conductive films provided apart from each other in the first direction on the surface of the substrate; and a second that connects the pair of conductive films, includes a gap, and is different from the first direction. A plurality of carbon films provided apart from each other in a direction, and an electron-emitting device manufacturing method comprising:
Surfaces provided such that first portions mainly composed of silicon oxide and second portions mainly composed of a material that suppresses carbon deposition compared to silicon oxide are alternately and adjacent to each other in the second direction. Providing the pair of conductive films facing and spaced apart in the one direction on the provided substrate;
In a carbon-containing atmosphere, by repeatedly applying a pulse voltage between the pair of conductive films, provided on each of the plurality of first portions, spaced apart from each other in the second direction, and Forming the plurality of carbon films, each having a gap;
A method for manufacturing an electron-emitting device, comprising:
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