JP2752014B2 - Image display device - Google Patents

Image display device

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JP2752014B2
JP2752014B2 JP3247891A JP24789191A JP2752014B2 JP 2752014 B2 JP2752014 B2 JP 2752014B2 JP 3247891 A JP3247891 A JP 3247891A JP 24789191 A JP24789191 A JP 24789191A JP 2752014 B2 JP2752014 B2 JP 2752014B2
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layer
electron
image display
insulating layer
display device
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智一 伊勢
祐二 丸尾
雅夫 浦山
裕 赤木
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、薄型の画像表示装置、
即ち平面パネルディスプレイに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin image display device,
That is, it relates to a flat panel display.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、情報化に即応して数多くの情報機
器やOA機器が開発されている。画像表示装置として
は、色、輝度、コントラスト及び分解能に対して良好な
性能を有する陰極線管が通常用いられているが、近年の
情報量の増大やパ−ソナル化、軽薄短小の市場ニ−ズに
対応するために各種の薄型パネルディスプレイの開発が
急速に展開されている。
2. Description of the Related Art In recent years, many information devices and OA devices have been developed in response to computerization. As an image display device, a cathode ray tube having good performance with respect to color, luminance, contrast and resolution is usually used. However, in recent years, there has been an increase in the amount of information, personalization, and a need for a small, light and small market. The development of various thin panel displays has been rapidly developed in order to cope with the problems.

【0003】薄型パネルディスプレイとしては、電界放
出型冷陰極のマイクロガンをマトリクス状に配列した平
面パネルディスプレイが注目されており、一例としてR.
Heyer らの「Microtips Fluorescent Display 」が「Ja
pan Display 1986」コンファレンスにおいて提案されて
いる。この種のマイクロガンは、モリブデンの複数のチ
ップにより構成され、チップの上方に位置するゲ−トか
らチップに電界が印加され、特に電界効果によって、チ
ップ頂上から電子が抽出される。アノ−ドは、発光団材
料により形成されてゲ−ト面から約100 μm 離れて形成
されている。
As a thin panel display, a flat panel display in which field-emission cold cathode microguns are arranged in a matrix has attracted attention.
Heyer et al.'S Microtips Fluorescent Display
pan Display 1986 "conference. This type of microgun is constituted by a plurality of molybdenum chips, and an electric field is applied to the chip from a gate located above the chip, and electrons are extracted from the top of the chip by the electric field effect. The anode is formed of a luminophore material and is formed at a distance of about 100 μm from the gate surface.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
のマイクロガンを用いた従来の平面パネルディスプレイ
では、薄型であって通常のCRTに勝るディスプレイ性
能を有するが、次の3つの理由により実用化されていな
い。即ち先ず、冷陰極とアノ−ドの発光団材料との間を
真空状態に維持しなければならないので、製造工程が複
雑でコストが高い。次いで、冷陰極の電子放出部の表面
に異種原子が若干でも吸着すると冷陰極の電子放出部の
仕事関数が大幅に変化するので、安定した電子放出特性
を実現することができない。最後に、電子ビ−ムにより
イオン化された残留ガスが冷陰極とアノ−ドの発光団材
料との間に印加される陽極電圧により加速され、高エネ
ルギで凸形状の冷陰極に衝突してスパッタするので、寿
命が短く、動作が不安定となってしまう。
However, a conventional flat panel display using a microgun of this type is thin and has a display performance superior to that of a normal CRT, but has been put to practical use for the following three reasons. Not. That is, first, since the vacuum between the cold cathode and the anode luminophore material must be maintained, the manufacturing process is complicated and the cost is high. Next, if even a small amount of foreign atoms is adsorbed on the surface of the electron emission portion of the cold cathode, the work function of the electron emission portion of the cold cathode changes significantly, so that stable electron emission characteristics cannot be realized. Finally, the residual gas ionized by the electron beam is accelerated by the anode voltage applied between the cold cathode and the luminophore material of the anode, collides with the high-energy convex cold cathode and sputters. Therefore, the life is short and the operation becomes unstable.

【0005】本発明は上述した従来の問題点に鑑み成さ
れたものであり、簡単な工程で安価に製造することがで
き、安定した動作を実現し得る画像表示装置を提供する
ことを課題とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has as its object to provide an image display device which can be manufactured at a low cost by a simple process and can realize a stable operation. I do.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の画像表示装置は
上述の課題を達成するために、基板と、基板上に配置さ
れたX−Yマトリクス電極と、X−Yマトリクス電極上
に配置されておりX−Yマトリクス電極に制御されてX
−Yマトリクスに対応した位置から選択的に電子を放出
する電子放出層と、電子放出層に対向して配置された陽
極層と、電子放出層と陽極層との間に配置されており電
子放出層から陽極層に向けて放出された電子がトンネル
効果により通過する絶縁層と、絶縁層と陽極層との間に
配置されており絶縁層を通過して入射する電子により発
光する蛍光体層とを備えた画像表示装置であって、電子
放出層は、X−Yマトリクスに対応した位置において絶
縁層の側へ夫々突出しており先端から電子を夫々放出す
る複数の錐状放出部を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an image display apparatus according to the present invention has a substrate, an XY matrix electrode disposed on the substrate, and an XY matrix electrode disposed on the XY matrix electrode. And X is controlled by an XY matrix electrode.
An electron emission layer which selectively emits electrons from a position corresponding to the -Y matrix, an anode layer arranged opposite to the electron emission layer, and an electron emission layer arranged between the electron emission layer and the anode layer. An insulating layer through which electrons emitted from the layer toward the anode layer pass by a tunnel effect; and a phosphor layer disposed between the insulating layer and the anode layer and emitting light by electrons incident through the insulating layer. An image display device comprising:
The emissive layer is absolutely at the position corresponding to the XY matrix.
Each protrudes toward the edge layer and emits electrons from the tip
A plurality of conical discharge portions .

【0007】[0007]

【作用】本発明の画像表示装置においては、電子放出層
が、X−Yマトリクス電極に制御されてX−Yマトリク
スに対応した位置において絶縁層の側へ突出している錐
状放出部の先端から電子を放出すると、放出された電子
は、トンネル効果により絶縁層を陽極層へ向かって通過
する。ここで一般に、ある閾値以上のエネルギを有する
電子が蛍光体に入射すると、蛍光体内で電子・正孔対が
生成され、この電子の遷移により蛍光体が発光する。従
って、本発明においては、ある閾値以上の電圧を陰極層
と陽極層との間に印加すれば、蛍光体層は、絶縁層を通
過して入射する電子により発光する。このため、かかる
発光動作をX−Yマトリクス電極で制御すれば、蛍光体
層上に所望の画像表示を得ることができる。
[Action] In the image display apparatus of the present invention, the electron emission layer, X-Y is controlled in a matrix electrode X-Y Matrix
Cone protruding toward the insulating layer at the position corresponding to the
When the electrons are emitted from the tip of the shape emitting portion , the emitted electrons pass through the insulating layer toward the anode layer due to a tunnel effect. Here, in general, when electrons having energy equal to or higher than a certain threshold value enter the phosphor, electron-hole pairs are generated in the phosphor, and the transition of the electrons causes the phosphor to emit light. Therefore, in the present invention, when a voltage equal to or higher than a certain threshold is applied between the cathode layer and the anode layer, the phosphor layer emits light due to electrons incident through the insulating layer. Therefore, if such a light emitting operation is controlled by the XY matrix electrode, a desired image display can be obtained on the phosphor layer.

【0008】ここで、本発明の画像表示装置の上述の如
き構成によれば、電子放出層と蛍光体層との間には絶縁
層が配置されおり、従来例のように真空層を設ける必要
はないので、簡単な工程で安価に製造することができ
る。また、電子放出層の電子を放出する部分が、電子放
出層と蛍光体層との間に配置された絶縁層により保護さ
れるので、安定した電子放出特性を実現して寿命を長く
することができ、動作を安定化することができる。
Here, according to the above-described configuration of the image display device of the present invention, the insulating layer is disposed between the electron emitting layer and the phosphor layer, and it is necessary to provide a vacuum layer as in the conventional example. Therefore, it can be manufactured in a simple process at low cost. Also, since the electron-emitting portion of the electron-emitting layer is protected by the insulating layer disposed between the electron-emitting layer and the phosphor layer, stable electron emission characteristics can be realized and the life can be extended. Operation can be stabilized.

【0009】次に示す本発明の実施例から、本発明のこ
のような作用がより明らかにされ、更に本発明の他の作
用が明らかにされよう。
The following examples of the present invention will further clarify such effects of the present invention, and further clarify other effects of the present invention.

【0010】[0010]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1は、本発明に係る画像表示装置の一実施例を
示す要部破断斜視図、図2は、図1の点線で示す部分を
拡大して示す要部拡大断面図、図3は、図1及び図2の
画像表示装置の全体的な外観を示す斜視図、図4〜図11
は、図1〜図3に示す画像表示装置の製造方法を示す説
明図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a fragmentary perspective view showing an embodiment of an image display apparatus according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a part indicated by a dotted line in FIG. 1, and FIG. 1 to 2 are perspective views showing the overall appearance of the image display device, and FIGS.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a method for manufacturing the image display device illustrated in FIGS. 1 to 3.

【0011】図1及び図2において、画像表示装置は、
表示側に位置した透明なフェ−スプレ−ト30と、アノ−
ド電極として機能する陽極層の一例としての透明導電膜
層31と、蛍光体層32と、トンネル効果を有する電気絶縁
層33と、錐状放出部の一例を構成する電子放出源34a を
有する電子放出層の一例としての冷陰極アレイ34と、コ
アとなる電気絶縁層35と、カソ−ド電極として機能する
X−Yマトリクス電極の一例を構成する冷陰極アレイ電
極21と、基板の一例としての背面支持プレ−ト20とを備
えている。尚、図2では、フェ−スプレ−ト30側の層B
と背面支持プレ−ト20側の層Aが離間して示されている
が、実際には一体化されている。
Referring to FIGS. 1 and 2, the image display device comprises:
A transparent face plate 30 located on the display side and an anode
An electron having a transparent conductive film layer 31 as an example of an anode layer functioning as a cathode electrode, a phosphor layer 32, an electrical insulating layer 33 having a tunnel effect, and an electron emission source 34a constituting an example of a cone-shaped emission portion A cold cathode array 34 as an example of an emission layer, an electric insulating layer 35 as a core, a cold cathode array electrode 21 as an example of an XY matrix electrode functioning as a cathode electrode, and a cold cathode array 21 as an example of a substrate And a back support plate 20. In FIG. 2, the layer B on the face plate 30 side is shown.
And the layer A on the side of the back support plate 20 are shown separately, but are actually integrated.

【0012】1画素には、多角錐状又は円錐状の凸形状
の電子放出源34a が複数個で対応するように構成され
る。電子放出源34a は、電子放出部である先端が鋭く、
底部が一体化されて冷陰極アレイ34を形成する。冷陰極
アレイ34は、冷陰極アレイ電極21に電気的に面接続され
ている。冷陰極アレイ34は、冷陰極アレイ電極21と同様
に、X−Yマトリクス状に仕切られ、絶縁層35のコアに
より覆われて互いに電気的に絶縁されており、かかる先
端は、トンネル効果を有する電気絶縁層33に接触してい
る。フェ−スプレ−ト30には、アノ−ド電極となる透明
導電膜層31と蛍光体層32が順次形成されており、蛍光体
層32は、電気絶縁層33を介して冷陰極アレイ34の先端に
対向している。
A plurality of electron emission sources 34a having a polygonal pyramidal or conical convex shape correspond to one pixel. The electron emission source 34a has a sharp tip as an electron emission portion,
The bottoms are integrated to form a cold cathode array 34. The cold cathode array 34 is electrically surface-connected to the cold cathode array electrodes 21. Like the cold cathode array electrode 21, the cold cathode array 34 is partitioned in the form of an XY matrix, is covered by the core of the insulating layer 35, and is electrically insulated from each other. Such a tip has a tunnel effect. It is in contact with the electrical insulation layer 33. A transparent conductive film layer 31 serving as an anode electrode and a phosphor layer 32 are sequentially formed on the face plate 30, and the phosphor layer 32 is formed on the cold cathode array 34 via an electric insulating layer 33. Facing the tip.

【0013】冷陰極アレイ電極(カソ−ド電極)21は、
フェ−スプレ−ト30に塗着された蛍光体層32の各画素の
アドレッシングを行うために、図1に示したようにお互
いに交差する走査線23と信号線24により仕切られた領域
内に形成され、隣の領域内に形成されるカソ−ド電極と
は、電気的に絶縁されるようX−Yマトリクス電極を構
成している。即ち、本実施例の平面パネルディスプレイ
は、液晶ディスプレイにおいて用いられている、走査線
と信号線が交差したX−Yマトリクス法とほぼ同様の駆
動原理をとる。
The cold cathode array electrode (cathode electrode) 21 is
In order to address each pixel of the phosphor layer 32 applied to the face plate 30, an area defined by scanning lines 23 and signal lines 24 intersecting each other as shown in FIG. An XY matrix electrode is formed so as to be electrically insulated from the cathode electrode formed and formed in the adjacent region. That is, the flat panel display according to the present embodiment employs a driving principle substantially similar to the XY matrix method in which the scanning lines and the signal lines intersect, which are used in the liquid crystal display.

【0014】走査線23と信号線24が交差する領域には、
アモルファスシリコン(a−Si )の薄膜トランジスタ
(TFT)25が形成され、このTFT25により、冷陰極
アレイ34と、蛍光体層32が塗着されたフェ−スプレ−ト
11の透明導電膜層31間の任意の画素に対応する印加電圧
を制御することができる。尚、本実施例のTFT25は、
公知の逆スタガ構造で形成され、ゲ−ト配線が走査線と
なり、信号線がソ−ス電極とドレイン電極を兼用してい
る。また、TFT25は、立体的構造を有するが、実用的
に透明導電膜層31に合わせて平坦化処理されている。
In the region where the scanning line 23 and the signal line 24 intersect,
A thin film transistor (TFT) 25 of amorphous silicon (a-Si) is formed, and the TFT 25 is used to form a cold cathode array 34 and a face plate coated with a phosphor layer 32.
An applied voltage corresponding to an arbitrary pixel between the 11 transparent conductive layers 31 can be controlled. Note that the TFT 25 of this embodiment is
It is formed in a well-known inverted staggered structure, and a gate wiring serves as a scanning line, and a signal line also serves as a source electrode and a drain electrode. Although the TFT 25 has a three-dimensional structure, it is practically flattened in accordance with the transparent conductive film layer 31.

【0015】このような構成において、図3に示すよう
に、背面支持プレ−ト20側のカソ−ド電極(冷陰極アレ
イ電極21)と、フェ−スプレ−ト30側のアノ−ド電極
(透明導電膜層31)の間に蛍光体電圧回路11と基体駆動
回路12により電圧が印加されると、冷陰極アレイ34の電
子放出源34a では特に、前記電気絶縁層33と接触する先
端部において強電界が誘起され、電子が冷陰極アレイ34
の先端部と電気絶縁層33の間のポテンシャル障壁をトン
ネル現象で通過して蛍光体層32に入射する。
In such a configuration, as shown in FIG. 3, a cathode electrode (cold cathode array electrode 21) on the back support plate 20 side and an anode electrode (cold cathode array electrode 21) on the face plate 30 side. When a voltage is applied between the transparent conductive film layer 31) by the phosphor voltage circuit 11 and the substrate driving circuit 12, the electron emission source 34a of the cold cathode array 34 particularly at the front end portion in contact with the electric insulating layer 33 When a strong electric field is induced, electrons are
Pass through the potential barrier between the tip of the first electrode and the electrical insulating layer 33 by a tunnel phenomenon and enter the phosphor layer 32.

【0016】ここで、発光は、入射電子により蛍光体層
32内に電子・正孔対が生成され、この電子の遷移により
発光するものと考えれており、入射電子が発光に寄与す
るためには電子・正孔対の生成エネルギ以上のエネルギ
−を有する必要がある。即ち、冷陰極アレイ電極21と透
明導電膜層31の間には、入射電子が電子・正孔対の生成
エネルギ以上のエネルギ−を有するような電圧が印加さ
れる。
Here, light is emitted by the phosphor layer by incident electrons.
It is considered that an electron-hole pair is generated in 32 and light is emitted by the transition of this electron.In order for the incident electron to contribute to light emission, it is necessary to have energy equal to or greater than the energy generated by the electron-hole pair. There is. That is, a voltage is applied between the cold cathode array electrode 21 and the transparent conductive film layer 31 so that the incident electrons have energy equal to or higher than the energy generated by the electron-hole pairs.

【0017】次に、図4〜図11を参照してこの画像表示
装置の製造方法を説明する。ここで、前述したように図
2に示した背面支持プレ−ト20側の層Aは、公知の液晶
ディスプレイのアクティブマトリクス型電極とほぼ同様
であるので説明を省略する。尚、TFT25の半導体層に
おいては、基板として安価なガラスを用いることがで
き、更に、容易に大画面化することができるa−Si を
用いている。
Next, a method of manufacturing the image display device will be described with reference to FIGS. Here, as described above, the layer A on the side of the back support plate 20 shown in FIG. 2 is almost the same as the active matrix type electrode of the known liquid crystal display, and therefore the description is omitted. In the semiconductor layer of the TFT 25, inexpensive glass can be used as a substrate, and a-Si which can easily enlarge the screen is used.

【0018】次に、図2に示したフェ−スプレ−ト30側
の層Bの構造について詳述すると、先ず、図4に示すよ
うに、フェ−スプレ−ト30上に順次、透明導電膜層31、
蛍光体層32、電気絶縁層33即ちトンネル層を形成する。
本実施例では、先ず、フェ−スプレ−ト30の材料として
厚さが1.1mm の透明なガラス基板を用い、次いで、この
ガラス基板上の透明導電膜層31の材料としてIn-Sn-O
(ITO)又はSn O2 を主として用い、膜厚が約0.2
μm になるように形成した。形成方法は、タ−ゲットと
して酸化物を用いることができるスパッタ法、或いはI
n-Sn 合金やSn の金属タ−ゲットを用いた反応性スパ
ッタリング法を用いた。
Next, the structure of the layer B on the side of the face plate 30 shown in FIG. 2 will be described in detail. First, as shown in FIG. Layer 31,
A phosphor layer 32 and an electric insulating layer 33, that is, a tunnel layer are formed.
In this embodiment, first, a transparent glass substrate having a thickness of 1.1 mm is used as the material of the face plate 30, and then, the material of the transparent conductive film layer 31 on the glass substrate is In-Sn-O.
Mainly used (ITO) or Sn O 2, the film thickness of about 0.2
It was formed to a thickness of μm. The formation method is a sputtering method in which an oxide can be used as a target.
A reactive sputtering method using an n-Sn alloy or a Sn metal target was used.

【0019】蛍光体層32の材料としては、低速電子線励
起での発光効率が室温で最も高いZn O:Zn (10[lm/
W])を用いた。蛍光体層32の膜厚は、0.08〜1.2 μm の
範囲で試作し、実施例では0.3 μm で形成されている。
形成方法は、電子ビ−ム蒸着法を用いて下地温度が200
°Cで成膜後、真空中(約10-4Pa )で550 °C、1時
間の熱処理を行った。尚、蒸着源としてはZn OとZn
の焼結体を用い、Znの濃度を適切な値に設定した。
As the material of the phosphor layer 32, ZnO: Zn (10 [lm /
W]) was used. The thickness of the phosphor layer 32 is experimentally manufactured in the range of 0.08 to 1.2 μm, and is 0.3 μm in the embodiment.
The formation method is such that the base temperature is 200
After film formation at ° C, a heat treatment was performed at 550 ° C for 1 hour in a vacuum (about 10 -4 Pa). In addition, ZnO and Zn
, And the Zn concentration was set to an appropriate value.

【0020】ここで、蛍光体層32のエネルギギャップは
約3.26 eV、フェルミ準位は伝導帯下において約0.04 e
Vと推定することができる。そして、電子・正孔対の生
成エネルギの閾値は約7.9eVであるので、蛍光体層32を
発光させるためには、冷陰極アレイ34の電子放出部に対
して最低4.68 eVの電界を印加する必要がある。
Here, the energy gap of the phosphor layer 32 is about 3.26 eV, and the Fermi level is about 0.04 eV below the conduction band.
V can be estimated. Then, since the threshold value of the generation energy of the electron-hole pairs is about 7.9 eV, in order to cause the phosphor layer 32 to emit light, an electric field of at least 4.68 eV is applied to the electron emission portion of the cold cathode array 34. There is a need.

【0021】電気絶縁層33即ちトンネル層は、平坦化処
理された蛍光体層32上に形成される。この電気絶縁層33
は、電子のトンネル確率に強く影響を与える層であり、
実施例ではSi Nx を用いてプラズマCVD法により形
成した。原料ガスは一般に、Si H4 、NH3 、N2
用いられるが、本実施例では、H2 を添加することによ
り、内部応力を引っ張りから圧縮まで任意に制御可能に
形成した。また、電気絶縁層33の組成比は、化学量論的
な組成よりややNリッチ(X>1.33)であり、膜厚は2
〜3nmで形成した。
The electrical insulating layer 33, that is, the tunnel layer is formed on the planarized phosphor layer 32. This electrical insulation layer 33
Is a layer that strongly affects the electron tunneling probability.
In this embodiment, the film is formed by a plasma CVD method using SiNx. In general, Si H 4 , NH 3 , and N 2 are used as the source gas. In this embodiment, however, the internal stress can be arbitrarily controlled from tension to compression by adding H 2 . The composition ratio of the electrical insulating layer 33 is slightly N-rich (X> 1.33) than the stoichiometric composition, and the film thickness is 2%.
-3 nm.

【0022】次いで、図5に示すように、凸状の陰極ア
レイ34のコアとなる電気絶縁層(コア層)35として、S
i O2 、Si C、Si Nx 、Ta 2 5 、Al2 3
用いられるが、本実施例では、電気絶縁層33と同一のS
i Nx を用い、同様な方法により1μm の厚さで積層し
た。即ち、本実施例では、電気絶縁層33と電気絶縁層35
を連続して形成することができる。
Next, as shown in FIG. 5, an electrically insulating layer (core layer) 35 serving as a core of the convex cathode array 34 is
iO 2 , SiC, SiN x , Ta 2 O 5 , and Al 2 O 3 are used.
Using iNx, the layers were laminated in a similar manner to a thickness of 1 .mu.m. That is, in this embodiment, the electric insulating layers 33 and 35
Can be continuously formed.

【0023】次いで、LSIの微細加工に用いられる集
束イオンビ−ム加工装置を用い、図6及び図7に示すよ
うな複数のV溝35a を平行に形成した。この場合、集束
イオンビ−ムのイオンソ−スとしては、Au-Si-Be の
液体金属イオン源を用い、加速エネルギは40〜300 kV
の範囲で制御し、V溝35a が電気絶縁層33までの距離の
1/2の距離に到達するように形成した。また、かかる
ビ−ムとしては、ガウシアン形状でビ−ム径が約0.1 μ
m であるものが好ましい。
Next, a plurality of V-shaped grooves 35a as shown in FIGS. 6 and 7 were formed in parallel using a focused ion beam processing apparatus used for fine processing of LSI. In this case, an Au-Si-Be liquid metal ion source is used as the ion source of the focused ion beam, and the acceleration energy is 40 to 300 kV.
The V groove 35a is formed so as to reach a half of the distance to the electric insulating layer 33. Further, such a beam has a Gaussian shape and a beam diameter of about 0.1 μm.
Preferred is m.

【0024】更に、図8〜図10に示すように、このV溝
35a と直交するように複数のV溝35b を平行に形成し
た。このとき、加工深さは、V溝35a との交差部に形成
される角錐状の凹部35c の先端が電気絶縁層33まで正確
に到達するように制御した。尚、図8は、この場合の側
面断面を示し、図9は、交差領域の深さの数値を示し、
図10は、図9における斜視図である。即ち、図9に示す
ように、V溝が2回形成されるので各V溝の頂点が交差
する点は最も深くなり(図示数値「2」)、この交差点
が電気絶縁層33まで到達する。
Further, as shown in FIG. 8 to FIG.
A plurality of V-grooves 35b were formed in parallel so as to be orthogonal to 35a. At this time, the processing depth was controlled so that the tip of the pyramid-shaped concave portion 35c formed at the intersection with the V-groove 35a accurately reached the electrical insulating layer 33. FIG. 8 shows a side cross section in this case, and FIG. 9 shows numerical values of the depth of the intersection region.
FIG. 10 is a perspective view of FIG. That is, as shown in FIG. 9, since the V-groove is formed twice, the point where the apex of each V-groove intersects becomes the deepest (numerical value “2” in the drawing), and this intersection reaches the electrical insulating layer 33.

【0025】次いで、図11に示すように、凸状の陰極ア
レイ34の材料である金属をスパッタ法、蒸着法等によ
り、電気絶縁層35の凹部35a 〜35c を埋めるように堆積
し、表面を平坦化することにより、凹部35c に対応する
角錐状の電子放出源34a を有する陰極アレイ34を形成し
た。尚、本実施例では、陰極アレイ34の材料としてAl
を用いた。このように形成されたフェ−スプレ−ト30側
の層Bと、背面支持プレ−ト20側の層Aを陰極アレイ34
と冷陰極アレイ電極21が対向するように密着して電気的
に接続すると、図1〜図3に示すような平面パネルディ
スプレイが完成する。
Next, as shown in FIG. 11, a metal, which is a material of the convex cathode array 34, is deposited by a sputtering method, a vapor deposition method or the like so as to fill the concave portions 35a to 35c of the electric insulating layer 35, and the surface is formed. By flattening, a cathode array 34 having a pyramid-shaped electron emission source 34a corresponding to the recess 35c was formed. In this embodiment, the material of the cathode array 34 is Al.
Was used. The layer B on the side of the face plate 30 and the layer A on the side of the back support plate 20 formed in this way are combined with the cathode array 34.
When the cold cathode array electrodes 21 are closely contacted and electrically connected to each other, a flat panel display as shown in FIGS. 1 to 3 is completed.

【0026】ここで、この平面パネルディスプレイの画
面寸法を110 ×90mm2 (6インチに相当)、画素数を25
6 ×256個、電子放出源34a の凸部の数を1画素当たり1
815(=33×55)個として形成したところ、動作特性は、
カソ−ド−アノ−ド間電圧が約10Vの場合にスクリ−ン
輝度は約100 cd/m2 であった。したがって、従来の装置
では、数百Vの電圧が必要とされるが、本発明の構造で
は、数十Vの電圧で十分であり、したがって、実用化す
ることができる。
The screen size of this flat panel display is 110 × 90 mm 2 (corresponding to 6 inches) and the number of pixels is 25
6 × 256, the number of projections of the electron emission source 34a is 1 per pixel
When formed as 815 (= 33 × 55), the operating characteristics are
When the cathode-anode voltage was about 10 V, the screen luminance was about 100 cd / m 2 . Therefore, a voltage of several hundred volts is required in the conventional device, but a voltage of several tens of volts is sufficient in the structure of the present invention, so that it can be put to practical use.

【0027】尚、発光効率を向上する手段としては、ト
ンネル層となる電気絶縁層33におけるトンネル電子の散
乱を小さくするような良質の薄膜が望ましい。実施例で
は、Si Nx のアモルファス膜を用いたが、MBE(分
子ビ−ムエピタキシ)技術や原子層エピタキシ技術等を
用いて電気絶縁層33の単結晶膜を形成してもよく、ま
た、電気絶縁層33の静電容量を大きくすることが有効で
ある。また、この実施例では、V溝35a 、35bを集束イ
オンビ−ム加工装置により形成したが、電子ビ−ム露光
とホット分子ビ−ムドライエッチング等により形成して
もよい。更に、蛍光体層32の材料としてZn O:Znを
用いたが、代わりに赤、青、緑の3原色の蛍光体を用い
ることによりカラ−画像を表示することができる。
As a means for improving the luminous efficiency, it is desirable to use a high-quality thin film that reduces the scattering of tunnel electrons in the electric insulating layer 33 serving as a tunnel layer. In the embodiment, the SiNx amorphous film is used. However, the single crystal film of the electric insulating layer 33 may be formed by using MBE (Molecular Beam Epitaxy) technology or atomic layer epitaxy technology. It is effective to increase the capacitance of the layer 33. In this embodiment, the V-grooves 35a and 35b are formed by a focused ion beam processing apparatus, but may be formed by electron beam exposure and hot molecular beam dry etching. Further, although ZnO: Zn is used as the material of the phosphor layer 32, a color image can be displayed by using phosphors of three primary colors of red, blue and green instead.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の画
像表示装置によれば、X−Yマトリクス電極に制御され
て電子を放出する電子放出層と、電子放出層に対向して
配置された陽極層と、電子放出層と陽極層との間に配置
されており電子放出層から陽極層に向けて放出された電
子がトンネル効果により通過する絶縁層と、絶縁層と陽
極層との間に配置されており絶縁層を通過して入射する
電子により発光する蛍光体層とを備えた画像表示装置で
あって、電子放出層は、X−Yマトリクスに対応した位
置において絶縁層の側へ夫々突出しており先端から電子
を夫々放出する複数の錐状放出部を有するので、簡単な
工程行程で安価に製造することができ、また、安定した
電子放出特性を実現して寿命を長くすることができ、動
作を安定化することができる。
As described above in detail, according to the image display device of the present invention, the electron emission layer which emits electrons under the control of the XY matrix electrode, and the electron emission layer are arranged to face the electron emission layer. Between the insulating layer and the anode layer, wherein the insulating layer is disposed between the electron emitting layer and the anode layer, and the electrons emitted from the electron emitting layer toward the anode layer pass through a tunnel effect. in the image display device having a phosphor layer which emits light by electrons entering through the insulating layer is disposed
The electron emission layer has a position corresponding to the XY matrix.
In the device, each projecting toward the insulating layer
Has a plurality of cone-shaped emission portions, each of which can be manufactured at a low cost by a simple process, and can realize a stable electron emission characteristic, prolong the life, and stabilize the operation. can do.

【0029】以上の結果、本発明により安価で信頼性及
び安定性に優れた薄型の画像表示装置を実現できる。
As a result, according to the present invention, an inexpensive thin image display device having excellent reliability and stability can be realized.

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

【図1】本発明に係る画像表示装置の一実施例を示す要
部破断斜視図である。
FIG. 1 is a fragmentary perspective view showing an embodiment of an image display device according to the present invention.

【図2】図1の点線で示す部分を示す要部拡大断面図で
ある。
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part showing a part shown by a dotted line in FIG.

【図3】図1及び図2の画像表示装置の全体的な外観を
示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing an overall appearance of the image display device shown in FIGS. 1 and 2;

【図4】図1〜図3に示す画像表示装置の製造方法を示
す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view showing a method of manufacturing the image display device shown in FIGS.

【図5】図1〜図3に示す画像表示装置の製造方法を示
す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing the image display device shown in FIGS.

【図6】図1〜図3に示す画像表示装置の製造方法を示
す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing the image display device shown in FIGS.

【図7】図1〜図3に示す画像表示装置の製造方法を示
す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing the image display device shown in FIGS.

【図8】図1〜図3に示す画像表示装置の製造方法を示
す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a method for manufacturing the image display device shown in FIGS.

【図9】図1〜図3に示す画像表示装置の製造方法を示
す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing the image display device shown in FIGS.

【図10】図1〜図3に示す画像表示装置の製造方法を
示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing the image display device shown in FIGS.

【図11】図1〜図3に示す画像表示装置の製造方法を
示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a method for manufacturing the image display device shown in FIGS.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 背面支持プレ−ト 21 冷陰極アレイ電極 31 透明導電膜層 32 蛍光体層 33 絶縁層(トンネル層) 34 冷陰極アレイ 34a 電子放出源 35 絶縁層(コア層) 20 Back support plate 21 Cold cathode array electrode 31 Transparent conductive layer 32 Phosphor layer 33 Insulating layer (tunnel layer) 34 Cold cathode array 34a Electron emission source 35 Insulating layer (core layer)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤木 裕 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭50−2487(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01J 31/15──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Hiroshi Akagi 22-22, Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (56) References JP-A-50-2487 (JP, A) (58) Investigated Field (Int.Cl. 6 , DB name) H01J 31/15

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板と、該基板上に配置されたX−Yマ
トリクス電極と、該X−Yマトリクス電極上に配置され
ており該X−Yマトリクス電極に制御されてX−Yマト
リクスに対応した位置から選択的に電子を放出する電子
放出層と、該電子放出層に対向して配置された陽極層
と、前記電子放出層と前記陽極層との間に配置されてお
り前記電子放出層から前記陽極層に向けて放出された電
子がトンネル効果により通過する絶縁層と、該絶縁層と
前記陽極層との間に配置されており前記絶縁層を通過し
て入射する電子により発光する蛍光体層とを備えた画像
表示装置であって、前記電子放出層は、前記X−Yマト
リクスに対応した位置において前記絶縁層の側へ夫々突
出しており先端から電子を夫々放出する複数の錐状放出
部を有することを特徴とする画像表示装置。
1. A substrate, an XY matrix electrode disposed on the substrate, and an XY matrix electrode disposed on the XY matrix electrode and controlled by the XY matrix electrode to correspond to the XY matrix. An electron-emitting layer that selectively emits electrons from the selected position, an anode layer that is arranged to face the electron-emitting layer, and the electron-emitting layer that is arranged between the electron-emitting layer and the anode layer. An insulating layer through which electrons emitted toward the anode layer pass through due to a tunnel effect; and fluorescent light that is disposed between the insulating layer and the anode layer and emits light by electrons incident through the insulating layer. Image with body layer
In the display device, the electron emission layer may include the XY matrix.
At the position corresponding to the
Multiple cone-shaped emission that emits electrons from the tip respectively
The image display apparatus characterized by having a part.
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