JP2012256512A

JP2012256512A - Manufacturing method of electron emitting element

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Publication number: JP2012256512A
Application number: JP2011128856A
Authority: JP
Inventors: Hironobu Sadakuni; 広宣定国; Takejiro Inoue; 武治郎井上
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2012-12-27

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of an electron emitting element with a low driving voltage and capable of uniformizing electron emitting characteristics.SOLUTION: A manufacturing method of an electron emitting element having a cathode substrate and an anode substrate disposed in a vacuum via a spacer and an electron emitting source formed on the cathode substrate includes the steps of applying active treatment to a surface of the electron emitting source and burning the electron emitting source in a temperature range of 400 to 500°C after the activation treatment.

Description

本発明は、電子放出素子の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing an electron-emitting device.

真空中に置かれた金属や半導体に、ある閾値以上の強さの電界を与えると、金属や半導体内の電子が量子トンネル効果によって表面近傍のエネルギー障壁を通過し、常温でも真空中に電子が放出するようになる。この原理に基づく電子放出は、冷陰極電界電子放出、あるいは単に電界放出（フィールド・エミッション）と呼ばれる。この原理を利用して放出された電子を蛍光体に衝突させて生じる発光を利用したフィールド・エミッション・ディスプレイ（以下、ＦＥＤと称す）やフィールド・エミッション・ランプ（以下、ＦＥＬと称す）が注目されている。代表的な使用分野には、薄型ディスプレイ、液晶ディスプレイ用バックライト、照明光源やＸ線源等が挙げられる。ＦＥＤ等に利用される電子放出素子の一般的な構成は、電子放出源が形成されたカソード電極と、蛍光体が形成されたアノード電極とを真空中で対向させたダイオード型電子放出素子や、さらにカソード電極とアノード電極間に引き出し電極（ゲート電極）が形成されたトライオード型電子放出素子などがある。いずれの場合もカソード電極とアノード電極間、もしくはカソード電極とゲート電極間に生じる電位差によって、電子放出源からの電子放出を制御するものである。 When an electric field with a strength higher than a certain threshold is applied to a metal or semiconductor placed in a vacuum, the electrons in the metal or semiconductor pass through the energy barrier near the surface due to the quantum tunneling effect, and the electrons enter the vacuum at room temperature. It will be released. Electron emission based on this principle is called cold cathode field emission, or simply field emission. Field emission displays (hereinafter referred to as FED) and field emission lamps (hereinafter referred to as FEL) using light emission generated by colliding electrons emitted using this principle with phosphors are attracting attention. ing. Typical fields of use include thin displays, liquid crystal display backlights, illumination light sources, X-ray sources, and the like. A general configuration of an electron-emitting device used for an FED or the like includes a diode-type electron-emitting device in which a cathode electrode on which an electron-emitting source is formed and an anode electrode on which a phosphor is formed are opposed in a vacuum, Further, there is a triode type electron-emitting device in which a lead electrode (gate electrode) is formed between a cathode electrode and an anode electrode. In either case, electron emission from the electron emission source is controlled by a potential difference generated between the cathode electrode and the anode electrode or between the cathode electrode and the gate electrode.

一方、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、カーボンナノコイル、カーボンナノウォールなどに代表される炭素系材料は物理的・化学的耐久性に優れているだけでなく、電界放出に適した先鋭な先端形状と大きなアスペクト比を持っているため、電子放出材料として電子放出源に用いるための応用研究が行われている。炭素系材料を用いた電子放出源の作製方法の一つに、炭素系材料（例えばカーボンナノチューブ）をペースト化し、カソード電極上に塗布する方法がある。この方法は、カソード電極上にカーボンナノチューブ含有ペーストを塗膜形成し、熱処理した後、膜表面に対してテープ剥離法、レーザー照射法等の起毛処理を行うことで、カーボンナノチューブを基板に対して垂直に配向させて、電子放出特性を改善するものである。（例えば、特許文献１参照）。 On the other hand, carbon-based materials represented by carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanohorns, carbon nanocoils, carbon nanowalls, etc. are not only excellent in physical and chemical durability, but also are sharp and suitable for field emission. Since it has a tip shape and a large aspect ratio, applied research for use in an electron emission source as an electron emission material has been conducted. One method for producing an electron emission source using a carbon-based material is a method in which a carbon-based material (for example, carbon nanotube) is pasted and applied onto a cathode electrode. In this method, a carbon nanotube-containing paste is formed on the cathode electrode, heat-treated, and then subjected to raising treatment such as a tape peeling method or a laser irradiation method on the film surface, so that the carbon nanotube is applied to the substrate. It is oriented vertically to improve the electron emission characteristics. (For example, refer to Patent Document 1).

ところで、前記起毛処理によって配向されたカーボンナノチューブには高さが異なるものがあるため、各カーボンナノチューブの先端に印加される実効電圧が異なり、結果として各カーボンナノチューブからの電子放出量にバラツキが生じてしまう。従って、配向長さが揃ったカーボンナノチューブを得ることができれば、均一な電子放出特性を得ることができる。 By the way, since the carbon nanotubes oriented by the raising treatment have different heights, the effective voltage applied to the tip of each carbon nanotube is different, and as a result, the amount of electron emission from each carbon nanotube varies. End up. Therefore, if carbon nanotubes with uniform alignment length can be obtained, uniform electron emission characteristics can be obtained.

カーボンナノチューブの高さバラツキに起因する電子放出特性の不均一性を解決するための方法として、電極間に高い電圧を印加することでカーボンナノチューブの長さを均一化し、電子放出特性を改善する活性化方法が提案されている。（例えば、特許文献２参照）この方法では、カーボンナノチューブ先端に高い電圧を印加することにより生じるジュール熱を用いることで、長いカーボンナノチューブを焼き切り、短いカーボンナノチューブを活性化して均一な電子放出特性を得るものである。 Activity to improve the electron emission characteristics by uniformizing the length of the carbon nanotubes by applying a high voltage between the electrodes as a method to solve the non-uniformity of the electron emission characteristics due to the height variation of the carbon nanotubes A method has been proposed. (For example, see Patent Document 2) In this method, Joule heat generated by applying a high voltage to the tip of the carbon nanotube is used to burn out the long carbon nanotube and activate the short carbon nanotube to obtain uniform electron emission characteristics. To get.

特開２００７−１１５６７５号公報JP 2007-115675 A 特開２００６−１２５７８号公報JP 2006-12578 A

しかしながら、従来のような活性化方法では、電子放出特性の均一性は向上するものの、高い電圧によってカーボンナノチューブが実質的にダメージを受けており、活性化後の駆動電圧が高くなってしまうといった課題を有していた。 However, in the conventional activation method, although the uniformity of the electron emission characteristics is improved, the carbon nanotube is substantially damaged by a high voltage, and the drive voltage after activation becomes high. Had.

本発明は、上記課題に着目し、活性化後にも駆動電圧が低く、かつ電子放出特性を均一化できる電子放出素子の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electron-emitting device that can lower the drive voltage even after activation and make the electron-emitting characteristics uniform even after activation.

本発明は、真空中でスペーサーを介して配置されたカソード基板とアノード基板、前記カソード基板に形成された電子放出源とを備える電子放出素子の製造方法であって、前記電子放出源の表面を活性化処理する工程と、前記活性化処理の後に前記電子放出源を４００〜５００℃の温度範囲で焼成する工程を含むことを特徴とする電子放出素子の製造方法である。 The present invention relates to a method for manufacturing an electron-emitting device comprising a cathode substrate and an anode substrate disposed in a vacuum via a spacer, and an electron emission source formed on the cathode substrate, the surface of the electron emission source being A method of manufacturing an electron-emitting device, comprising: an activation process; and a step of firing the electron emission source in a temperature range of 400 to 500 ° C. after the activation process.

本発明によれば、活性化後にも駆動電圧が低く、かつ電子放出特性が均一な電子放出素子を得ることができる。 According to the present invention, an electron-emitting device having a low driving voltage and uniform electron emission characteristics even after activation can be obtained.

トライオード型電子放出素子の断面図Cross section of triode type electron-emitting device ダイオード型電子放出素子の断面図Cross section of diode-type electron emitter

本発明は、真空中でスペーサーを介して配置されたカソード基板とアノード基板、前記カソード基板に形成された電子放出源とを備える電子放出素子真空中でスペーサーを介して配置されたカソード基板とアノード基板、前記カソード基板に形成された電子放出源とを備える電子放出素子の製造方法であって前記電子放出源の表面を活性化処理する工程と、前記化成化処理の後に前記電子放出源を４００〜５００℃の温度範囲で焼成する工程を含むことを特徴とする電子放出素子の製造方法に関する。以下、具体的な実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。 The present invention relates to a cathode substrate and an anode substrate arranged in a vacuum via a spacer, and an electron emission element comprising an electron emission source formed on the cathode substrate. A method of manufacturing an electron-emitting device comprising a substrate and an electron-emitting source formed on the cathode substrate, the step of activating the surface of the electron-emitting source, and the step of converting the electron-emitting source to 400 after the chemical conversion treatment The present invention relates to a method for manufacturing an electron-emitting device, including a step of baking in a temperature range of ˜500 ° C. Hereinafter, the present invention will be described in detail based on specific embodiments.

＜電子放出源＞
本発明の電子放出素子の製造方法を用いることができる電子放出源としては、電子放出材料としてモリブデンに代表される金属材料や、炭素系材料を含んで構成されるなど公知の材料であれば特に制限はないが、電子放出材料として炭素系材料を含むことが好ましい。炭素系材料の電子放出材料としては、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、カーボンナノコイル、カーボンナノツイスト等の針状炭素系材料、ダイアモンド、ダイアモンドライクカーボン、グラファイト、カーボンブラック、フラーレン等のその他の炭素系材料なども挙げられる。針状炭素系材料は、低い仕事関数特性によって低電圧駆動が可能であることから好ましい。針状炭素系材料の中でも、カーボンナノチューブは高アスペクト比であるために良好な電子放出特性を持つことからより好ましい。以下の説明では、炭素材料としてカーボンナノチューブを用いた場合を例に詳細に説明するが、その内容は炭素材料をカーボンナノファイバー、カーボンナノウォール、カーボンナノホーン、カーボンナノコイルなどに置き換えても同様に当てはまる。 <Electron emission source>
An electron emission source that can use the method for manufacturing an electron-emitting device of the present invention is a known material such as a metal material typified by molybdenum or a carbon-based material as an electron-emitting material. Although there is no restriction | limiting, it is preferable that a carbonaceous material is included as an electron emission material. Electron emission materials of carbon materials include acicular carbon materials such as carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanohorns, carbon nanocoils, and carbon nanotwists, diamond, diamond-like carbon, graphite, carbon black, fullerenes, etc. Other carbon-based materials are also included. An acicular carbon-based material is preferable because it can be driven at a low voltage due to low work function characteristics. Among the acicular carbon-based materials, carbon nanotubes are more preferable because they have good electron emission characteristics due to their high aspect ratio. In the following description, the case where carbon nanotubes are used as a carbon material will be described in detail, but the content is the same even if the carbon material is replaced with carbon nanofibers, carbon nanowalls, carbon nanohorns, carbon nanocoils, etc. apply.

また、電子放出源の製造方法は特に制限はないが、電子放出材料を含む電子放出源用ペーストを用いて、カソード電極上に形成されることが好ましい。具体的な方法としては、スクリーン印刷法等を用いて電極基板上に電子放出源用ペーストを印刷し、必要に応じて熱風乾燥機等で乾燥した後、大気中または窒素等の不活性ガス雰囲気中で、５００℃以下の温度で焼成する。焼成した電子放出源は、起毛処理等の活性化処理を行い、表面から電子放出材料が突出した電子放出源とする。起毛処理を行う場合には、粘着性を有するテープまたはローラーを用いた剥離法やレーザー処理法などを使用できる。起毛処理以外の活性化処理としては、例えば電子放出材料を層の表面に露出させたり、電子放出材料の疎領域と密領域を形成させる方法が挙げられる。 The method for producing the electron emission source is not particularly limited, but it is preferably formed on the cathode electrode using an electron emission source paste containing an electron emission material. As a specific method, an electron emission source paste is printed on the electrode substrate using a screen printing method or the like, and after drying with a hot air dryer or the like, if necessary, in the atmosphere or an inert gas atmosphere such as nitrogen Among them, firing is performed at a temperature of 500 ° C. or lower. The fired electron emission source is subjected to an activation process such as a brushing process to obtain an electron emission source in which an electron emission material protrudes from the surface. When performing the raising process, a peeling method using an adhesive tape or roller, a laser processing method, or the like can be used. Examples of the activation treatment other than the raising treatment include a method of exposing the electron emission material to the surface of the layer or forming a sparse region and a dense region of the electron emission material.

＜第１の実施形態＞
本発明の電子放出素子の製造方法について、第1の実施形態としてトライオード型電子放出素子を例に挙げて説明する。図１は本発明の電子放出素子の製造方法を用いて製造されるトライオード型電子放出素子の一例を示す断面図である。 <First Embodiment>
The manufacturing method of the electron-emitting device of the present invention will be described by taking a triode type electron-emitting device as an example as the first embodiment. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a triode type electron-emitting device manufactured using the method for manufacturing an electron-emitting device of the present invention.

まず、電子放出素子の組み立て工程を説明する。トライオード型電子放出素子３は、カソード基板１とアノード基板２とを対向させ、スペーサー２６を介して貼り合わせることで得られる。カソード基板１の作製方法は、まず、ソーダガラス等の基板１０上にＩＴＯ、クロム、金、銀や銅などの導電性膜をスパッタ法や印刷法によって成膜し、カソード電極１２を形成する。次いで、カソード電極１２上にガラス等の絶縁材料を印刷法または真空蒸着法などにより成膜し、絶縁層３０を形成する。次いで、絶縁層３０上にクロムやモリブデンなどの導電性膜を真空蒸着法などにより形成し、ゲート電極３２を形成する。次いで、ゲート電極３２上にレジスト材料をスピンコーター法などで塗布、乾燥し、フォトマスクを通じて紫外線を照射してパターンを転写した後、アルカリ現像液などで現像する。現像によって開口した部分からゲート電極３２および絶縁層３０をエッチングすることで、絶縁層３０内に溝を形成する。次いで、電子放出源用ペーストを用いて溝内部に電子放出源１４を作製し、カソード基板１が得られる。 First, the assembly process of the electron-emitting device will be described. The triode type electron-emitting device 3 can be obtained by bonding the cathode substrate 1 and the anode substrate 2 to each other with a spacer 26 therebetween. First, a cathode electrode 12 is formed by forming a conductive film such as ITO, chromium, gold, silver, or copper on a substrate 10 such as soda glass by sputtering or printing. Next, an insulating material such as glass is formed on the cathode electrode 12 by a printing method or a vacuum evaporation method, and the insulating layer 30 is formed. Next, a conductive film such as chromium or molybdenum is formed on the insulating layer 30 by a vacuum deposition method or the like, and the gate electrode 32 is formed. Next, a resist material is applied onto the gate electrode 32 by a spin coater method or the like, dried, irradiated with ultraviolet rays through a photomask to transfer the pattern, and then developed with an alkali developer or the like. A groove is formed in the insulating layer 30 by etching the gate electrode 32 and the insulating layer 30 from a portion opened by development. Next, the electron emission source 14 is produced in the groove using the electron emission source paste, and the cathode substrate 1 is obtained.

次に、アノード基板２の作製方法は、ソーダガラス等の基板２０上にＩＴＯ等の透明導電性膜をスパッタ法などによって成膜しアノード電極２２を形成する。アノード電極２２上に蛍光体層２４を印刷法によって形成し、アノード基板２が得られる。 Next, the anode substrate 2 is produced by forming a transparent conductive film such as ITO on the substrate 20 such as soda glass by sputtering or the like to form the anode electrode 22. The phosphor layer 24 is formed on the anode electrode 22 by a printing method, and the anode substrate 2 is obtained.

そして、カソード基板１およびアノード基板２を、電子放出源１４と蛍光体層２４が対向するようにスペーサー２６を挟んで貼り合わせ、容器とする。容器に接続した排気管（図示せず）から真空排気して、内部の真空度が１×１０^−３Ｐａ以下の状態で、スペーサー２６と基板２０および、スペーサー２６とゲート電極３２もしくは絶縁層３０を融着することによってトライオード型電子放出素子３が得られる。スペーサー２６を構成する絶縁材料としては、セラミックス、ガラス等が挙げられる。 Then, the cathode substrate 1 and the anode substrate 2 are bonded together with a spacer 26 so that the electron emission source 14 and the phosphor layer 24 face each other to form a container. The exhaust pipe (not shown) connected to the container is evacuated, and the spacer 26 and the substrate 20 and the spacer 26 and the gate electrode 32 or the insulating layer 30 in a state where the internal vacuum is 1 × 10 ⁻³ Pa or less. The triode type electron-emitting device 3 is obtained by fusing the above. Examples of the insulating material constituting the spacer 26 include ceramics and glass.

前記カソード基板１とアノード基板２の間は真空に保たれており、カソード電極１２とゲート電極３２、カソード電極１２とアノード電極２２との間にそれぞれ電位差が生じるように、カソード電圧Ｖｃ、ゲート電極Ｖｇとアノード電圧Ｖａを印加する。通常はＶａ＞Ｖｇ＞Ｖｃとなるように電圧を印加する。ここで、電子放出源１４が閾値以上の電圧となるようなゲート電極Ｖｇを印加すると、電子放出源１４から電子が放出される。前記電子放出源から放出された電子は、カソード電極１２とアノード電極２２との間の電位差によってアノード電極２２方面へ加速され、蛍光体層２４へ衝突し、発光を得ることができる。具体的には、カソード電極とアノード電極間に５〜３０ｋＶ、カソード電極とゲート電極間に１０〜５００Ｖの電圧を供給することで、電子放出材料から電子が放出されて蛍光体にぶつかり、蛍光体の発光を得ることができる。 The cathode substrate 1 and the anode substrate 2 are kept in a vacuum, and the cathode voltage Vc and the gate electrode are set so that a potential difference is generated between the cathode electrode 12 and the gate electrode 32 and between the cathode electrode 12 and the anode electrode 22, respectively. Vg and anode voltage Va are applied. Usually, a voltage is applied so that Va> Vg> Vc. Here, when the gate electrode Vg is applied so that the electron emission source 14 has a voltage equal to or higher than the threshold value, electrons are emitted from the electron emission source 14. Electrons emitted from the electron emission source are accelerated toward the anode electrode 22 by the potential difference between the cathode electrode 12 and the anode electrode 22 and collide with the phosphor layer 24 to obtain light emission. Specifically, when a voltage of 5 to 30 kV is supplied between the cathode electrode and the anode electrode and a voltage of 10 to 500 V is supplied between the cathode electrode and the gate electrode, electrons are emitted from the electron emission material and collide with the phosphor. Luminescence can be obtained.

上記の組み立て工程のうち、電子放出源１４を作製した後に、起毛処理等の活性化処理を行ってから、前記電子放出源を４００〜５００℃の温度範囲で焼成する工程を含むことを必須事項とする。また、焼成時間については、５〜６０分程度焼成するのが好ましい。５分以上焼成すれば活性化の効果が非常に高くなる。なお、６０分を超えて焼成しても構わないが、活性化の効果は６０分より長くしてもあまり変わらないため、プロセス面からは上限を６０分とすることが好ましい。 Among the above assembling steps, it is essential to include a step of firing the electron emission source in a temperature range of 400 to 500 ° C. after performing an activation treatment such as a brushing treatment after producing the electron emission source 14. And Moreover, about baking time, it is preferable to bake for about 5 to 60 minutes. If the baking is performed for 5 minutes or more, the activation effect becomes very high. In addition, although baking may be performed over 60 minutes, since the effect of activation does not change so much even if longer than 60 minutes, it is preferable to make an upper limit into 60 minutes from a process surface.

活性化処理した電子放出源を４００〜５００℃の温度範囲で焼成することによって、表面に付着する有機物などを酸化分解して除去することができる。その結果、電子放出源が活性化され、しかも活性化前後で駆動電圧変化がほぼ無く、かつ電子放出特性が均一な電子放出素子を得ることができると考えられる。 By firing the activated electron emission source in a temperature range of 400 to 500 ° C., organic substances adhering to the surface can be removed by oxidative decomposition. As a result, it is considered that an electron-emitting device can be obtained in which the electron-emitting source is activated, the drive voltage is almost unchanged before and after the activation, and the electron-emitting characteristics are uniform.

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の電子放出素子の製造方法について、第２の実施形態としてダイオード型電子放出素子を例に挙げて説明する。図２は本発明の電子放出素子の製造方法を用いて製造されるダイオード型電子放出素子の一例を示す断面図である。 <Second Embodiment>
Next, a method for manufacturing an electron-emitting device according to the present invention will be described by taking a diode-type electron-emitting device as an example as a second embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a diode-type electron-emitting device manufactured using the method for manufacturing an electron-emitting device of the present invention.

ダイオード型電子放出素子４は、カソード基板１とアノード基板２とを対向させ、スペーサー２６を介して貼り合わせることで得られる。カソード基板１の作製方法は、まず、ソーダガラス等の基板１０上にＩＴＯ、クロム、金、銀や銅などの導電性膜をスパッタ法や印刷法によって成膜し、カソード電極１２を形成する。次いで、カソード電極１２上に電子放出源用ペーストを用いて電子放出源１４を作製し、カソード基板１が得られる。次に、アノード基板２の作製方法は、ソーダガラス等の基板２０上にＩＴＯ等の透明導電性膜をスパッタ法などによって成膜しアノード電極２２を形成する。アノード電極２２上に蛍光体層２４を印刷法によって形成し、アノード基板２が得られる。そして、カソード基板１およびアノード基板２を、電子放出源１４と蛍光体層２４が対向するようにスペーサー２６を挟んで貼り合わせ、容器とする。容器に接続した排気管から真空排気して、内部の真空度が１×１０^−３Ｐａ以下の状態で、スペーサー２６と基板１０および、スペーサー２６と基板２０を融着することによってダイオード型電子放出素子３が得られる。スペーサー２６を構成する絶縁材料としては、セラミックス、ガラス等が挙げられる。 The diode-type electron-emitting device 4 is obtained by attaching the cathode substrate 1 and the anode substrate 2 to each other and bonding them with a spacer 26 interposed therebetween. First, a cathode electrode 12 is formed by forming a conductive film such as ITO, chromium, gold, silver, or copper on a substrate 10 such as soda glass by sputtering or printing. Next, the electron emission source 14 is produced on the cathode electrode 12 using the electron emission source paste, and the cathode substrate 1 is obtained. Next, the anode substrate 2 is produced by forming a transparent conductive film such as ITO on the substrate 20 such as soda glass by sputtering or the like to form the anode electrode 22. The phosphor layer 24 is formed on the anode electrode 22 by a printing method, and the anode substrate 2 is obtained. Then, the cathode substrate 1 and the anode substrate 2 are bonded together with a spacer 26 so that the electron emission source 14 and the phosphor layer 24 face each other to form a container. Diode type electron emission is performed by evacuating the exhaust pipe connected to the container and fusing the spacer 26 and the substrate 10 and the spacer 26 and the substrate 20 in a state where the internal vacuum is 1 × 10 ⁻³ Pa or less. Element 3 is obtained. Examples of the insulating material constituting the spacer 26 include ceramics and glass.

前記カソード基板１とアノード基板２の間は真空に保たれており、カソード電極１２とアノード電極２２との間に電位差が生じるように、それぞれカソード電圧Ｖｃとアノード電圧Ｖａを印加する。通常はＶａ＞Ｖｃとなるように電圧を印加する。ここで、電子放出源１４が閾値以上の電圧となるようなアノード電圧Ｖａを印加すると、電子放出源１４から電子が放出される。前記電子放出源から放出された電子は、カソード電極１２とアノード電極２２との間の電位差によってアノード電極２２方面へ加速され、蛍光体層２４へ衝突し、発光を得ることができる。具体的には、カソード電極とアノード電極間に５〜３０ｋＶの電圧を供給することで、電子放出材料から電子が放出されて蛍光体にぶつかり、蛍光体の発光を得ることができる。 A vacuum is maintained between the cathode substrate 1 and the anode substrate 2, and a cathode voltage Vc and an anode voltage Va are applied so that a potential difference is generated between the cathode electrode 12 and the anode electrode 22, respectively. Usually, a voltage is applied so that Va> Vc. Here, when the anode voltage Va is applied such that the electron emission source 14 has a voltage equal to or higher than the threshold, electrons are emitted from the electron emission source 14. Electrons emitted from the electron emission source are accelerated toward the anode electrode 22 by the potential difference between the cathode electrode 12 and the anode electrode 22 and collide with the phosphor layer 24 to obtain light emission. Specifically, by supplying a voltage of 5 to 30 kV between the cathode electrode and the anode electrode, electrons are emitted from the electron-emitting material and collide with the phosphor, whereby the phosphor can emit light.

上記の組み立て工程のうち、電子放出源１４を作製した後に、活性化処理を行ってから、前記電子放出源を４００〜５００℃の温度範囲で焼成する工程を含む。その方法は、前記トライオード型電子放出素子３に対して行った方法と同様にすることができる。 Among the above assembling steps, after the electron emission source 14 is fabricated, the activation process is performed, and then the electron emission source is baked in a temperature range of 400 to 500 ° C. The method can be the same as the method performed for the triode type electron-emitting device 3.

前記ダイオード型電子放出素子ならびにトライオード型電子放出素子は、例えば、面状に配列することによって、面状の発光装置を形成できる。得られる発光装置は、低コストでかつ均一発光が可能であり、ディスプレイ用バックライト光源、あるいは照明ランプ等に好適に利用される。 For example, the diode-type electron-emitting device and the triode-type electron-emitting device can be formed in a planar shape to form a planar light emitting device. The obtained light emitting device is capable of uniform light emission at low cost, and is suitably used for a backlight light source for display or an illumination lamp.

以下に、本発明を実施例に具体的に説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples. However, the present invention is not limited to this.

（実施例）
“２層カーボンナノチューブ”（東レ（株）製）を電子放出材料に用いた電子放出源に、テープ起毛処理を施してから、電気マッフル炉（アドバンテック東洋製）を用いて、４５０℃で２０分間加熱処理した。 (Example)
An electron emission source using “double-walled carbon nanotubes” (manufactured by Toray Industries, Inc.) as an electron emission material is subjected to a tape raising process, and then is used at 450 ° C. for 20 minutes using an electric muffle furnace (manufactured by Advantech Toyo). Heat-treated.

前記＜第１の実施形態＞に示したトライオード型電子放出素子の製造方法に基づいて、ソーダガラス基板上にＩＴＯを用いたカソード電極、前記方法で作製し、加熱処理した電子放出源、ガラスを用いた厚み５０μｍの絶縁層、およびクロムを用いたゲート電極を備えたカソード基板と、ソーダガラス基板上にＩＴＯを用いたアノード電極および厚み５μｍの蛍光体層（Ｐ２２）を備えたアノード基板とを対向させ、１００μmのガラススペーサーを介して真空度５×１０^−４Ｐａで封着して貼り合わせることでトライオード型電子放出素子を得た。 A cathode electrode using ITO on a soda glass substrate based on the manufacturing method of the triode type electron-emitting device shown in the above <first embodiment>, an electron emission source manufactured by the above-described method and heat-treated, and glass. A cathode substrate having an insulating layer having a thickness of 50 μm and a gate electrode using chromium, an anode electrode using ITO on a soda glass substrate, and an anode substrate having a phosphor layer (P22) having a thickness of 5 μm. The triode-type electron-emitting device was obtained by making it oppose and sealing and bonding together with a 100 micrometer glass spacer with a vacuum degree of 5 * 10 <^-4> Pa.

前記活性化を行ったトライオード型電子放出素子について、電圧印加装置によってカソード電極とアノード電極間の電圧を５ｋＶとし、電流値が１ｍＡ／ｃｍ^２に達するときのカソード電極とゲート電極間の電圧を求めたところ８６Ｖであった。また、そのときの蛍光体面積全体における発光部分の割合を算出したところ９４％であり、電子放出特性が均一で、発光均一性が良好だった。ここでいう発光面積は、ＣＣＤカメラによって蛍光体の発光画像を取り込み、１ｃｍ×１ｃｍ角の蛍光体面積全体における発光面積の割合を算出し、数値化したものである。 For the activated triode type electron-emitting device, the voltage between the cathode electrode and the anode electrode is set to 5 kV by a voltage application device, and the voltage between the cathode electrode and the gate electrode when the current value reaches 1 mA / cm ² is obtained. As a result, it was 86V. Further, the ratio of the light emitting portion in the entire phosphor area at that time was calculated to be 94%, the electron emission characteristics were uniform, and the light emission uniformity was good. The light emission area here is obtained by taking a light emission image of a phosphor with a CCD camera and calculating the ratio of the light emission area in the entire phosphor area of 1 cm × 1 cm square and digitizing it.

（比較例）
実施例のトライオード型電子放出素子を作製する各工程から、テープ起毛処理後の加熱処理を省略した他は、実施例と同様にトライオード型電子放出素子を作製した。 (Comparative example)
A triode type electron-emitting device was produced in the same manner as in the example except that the heat treatment after the tape raising process was omitted from each step of producing the triode type electron-emitting device of the example.

前記作製したトライオード型電子放出素子について、電圧印加装置（菊水電子工業（株）製耐電圧／絶縁抵抗試験器ＴＯＳ９２０１）によってカソード電極とアノード電極間の電圧を５ｋＶとし、電流値が１ｍＡ／ｃｍ^２に達するときのカソード電極とゲート電極間の電圧を求めたところ、８０Ｖであった。また、そのときに蛍光体面積全体における発光面積の割合を算出したところ４６％であった。 About the produced triode type electron-emitting device, the voltage between the cathode electrode and the anode electrode was set to 5 kV by a voltage application device (withstand voltage / insulation resistance tester TOS9201 manufactured by Kikusui Electronics Co., Ltd.), and the current value was 1 mA / cm ^2. When the voltage between the cathode electrode and the gate electrode at the time of reaching the voltage was found, it was 80V. At that time, the ratio of the light emitting area in the entire phosphor area was calculated to be 46%.

このトライオード型電子放出素子について、カソード電極とゲート電極間の電圧が１６０Ｖで一定とし、１０分間活性化を行った。このときの初期電流値は１３ｍＡ／ｃｍ^２であった。 This triode type electron-emitting device was activated for 10 minutes with the voltage between the cathode electrode and the gate electrode kept constant at 160V. The initial current value at this time was 13 mA / cm ² .

前記活性化を行ったトライオード型電子放出素子について、電圧印加装置によってカソード電極とアノード電極間の電圧を５ｋＶとし、電流値が１ｍＡ／ｃｍ^２に達するときのカソード電極とゲート電極間の電圧を求めたところ１２０Ｖであり、活性化の後では駆動電圧が高くなっていることがわかった。 For the activated triode type electron-emitting device, the voltage between the cathode electrode and the anode electrode is set to 5 kV by a voltage application device, and the voltage between the cathode electrode and the gate electrode when the current value reaches 1 mA / cm ² is obtained. As a result, it was 120 V, and it was found that the drive voltage was high after activation.

本発明の利用分野は特に制限はなく、例えば電界放出源を備えたディスプレイ用バックライト光源、あるいは照明ランプ等、広範囲に利用することができる。 The field of application of the present invention is not particularly limited, and can be used in a wide range, for example, a backlight light source for display provided with a field emission source or an illumination lamp.

１カソード基板
２アノード基板
３トライオード型電子放出素子
４ダイオード型電子放出素子
１０カソード基板
１２カソード電極
１４電子放出源
２０アノード基板
２２アノード電極
２４蛍光体層
２６スペーサー
３０絶縁層
３２ゲート電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cathode substrate 2 Anode substrate 3 Triode type electron emission element 4 Diode type electron emission element 10 Cathode substrate 12 Cathode electrode 14 Electron emission source 20 Anode substrate 22 Anode electrode 24 Phosphor layer 26 Spacer 30 Insulating layer 32 Gate electrode

Claims

A method for manufacturing an electron-emitting device comprising a cathode substrate and an anode substrate disposed in a vacuum via a spacer, and an electron-emitting source formed on the cathode substrate, wherein the surface of the electron-emitting source is activated And a step of firing the electron emission source in a temperature range of 400 to 500 ° C. after the activation treatment.