JP2964638B2 - 電界放出デバイスを形成する方法 - Google Patents

電界放出デバイスを形成する方法

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、一般に固体電界放出デバイスに関する。
発明の背景 電界放出現象は周知である。真空管技術は、熱陰極を
設けることによって誘発される電子放出（すなわち熱電
子放出）を利用するのが一般的であった。近年、電界放
出活動が冷陰極とともに発生する固体デバイスが提唱さ
れている。この固体デバイス技術の利点は大きく、高速
スイッチング機能、耐電磁パルス現象および平面スクリ
ーン・ディスプレイの主要部品としての利用などの長所
がある。
固体電界放出デバイスのこのような期待される利点に
もかかわらず、現在この技術の普及を妨げる多くの問題
に直面している。このような問題の一つは、このデバイ
スの製造の信頼性の欠如に関連している。これらのデバ
イスの現在の非プレーナ型構成では、エミッタ錐体（em
itter cone）を超小型に形成する必要がある。一層ごと
に被着する工程により多数のこのような錐体を形成する
ことは、今日の製造能力に対する大きな課題である。プ
レーナ型デバイスも提唱されており、このようなデバイ
スはかなり製造しやすいことは明らかである。しかし、
このようなプレーナ構造は、例えば平面スクリーン・デ
ィスプレイなどの期待される用途では適していないよう
に思われる。
従って、既知の製造技術を用いて容易に製造でき、し
かもさまざまな用途に適したデバイスが得られる電界放
出デバイスが必要になる。
発明の概要 これらおよびその他の必要性は、本明細書で開示する
電界放出デバイスを設けることによって実質的に満たさ
れる。本発明に従って構成される電界放出デバイスは、
基板上に配置される複数の前もって形成されたエミッタ
を有する基板を含み、エミッタの少なくとも一部はこの
基板に接触している。
本発明の一つの実施例では、これらのエミッタは固定
され、適切な金属などの導電結合媒体によって互いに電
気的に結合されている。所望の実施例に応じて、前もっ
て形成されたエミッタは互いに実質的に同一にすること
ができ、あるいは形状的に不同のものにしてもよい。し
かし、いずれの実施例でも、前もって形成されたエミッ
タは地理的不連続性を含む。この地理的不連続性は、コ
レクタに対して正しく配置されると、電界放出活動を維
持するうえで最適となる。
図面の簡単な説明 第１図は、被着された結合媒体を有する基板の側面図
である。
第２図は、前もって形成されたエミッタをさらに含む
第１図の構造体の側面断面図である。
第３図は、本発明に従って構成された別の実施例の側
面断面図である。
第４図は、本発明に従って構成された平面スクリーン
・ディスプレイの側面の部分的断面図である。
発明を実施するための最良の形態 本発明に従って構成された電界放出デバイスは、第１
図に示すように支持基板（100）を有してもよい。この
基板（100）は、特定用途に適用するように、絶縁材料
でも導電材料で構成されてもよい。絶縁材料で構成する
場合、基板（100）は、そのエミッタ支持面上に複数の
導電細片を形成している。この基板（100）は、その上
に形成された（金属などの）結合剤（101）を有する。
第２図に示すように、この結合材（101）は複数の導電
細片（201）を基板（100）に物理的に結合させる働きを
する。
結合層（101）は約0.5ミクロンの厚さを有し、かつ、
細片は約1.0ミクロンの長さまたは他の主要寸法を有す
ると仮定すると、複数の細片（201）の一部は露出され
たままとなる。さらに、統計的には、これらの細片（20
1）の多数は、好適な方向に配向された少なくとも一つ
の地理的不連続性で配向される（第２図に示される実施
例では、好適な方向は上向きである）。
このように配向され、細片（201）はモリブデンまた
はチタン・カーバイド物質などの適切な材料からなると
仮定すると、これらの細片（201）は形成される放出デ
バイスのエミッタとして機能する。別の実施例として、
細片（201）自体は絶縁材料からなり、導電材料（202）
の薄膜（数百オングストローム）がその上に形成され、
所望のエミッタを構成することができる。いずれの実施
例でも、有効導電材料は適切な所望の特性（すなわち、
この材料は電子仕事関数が低く、導電性でなければなら
ない）を有していなければならない。さらに、細片（20
1または202）を構成する材料は結晶的に鋭いエッジを有
していることは特に有利である。なぜならば、これらの
鋭いエッジは所望の電界放出活動を促進するうえで実質
的に寄与する地理的不連続性となるためである。
細片（201）は所定のパターンに従って分散してもよ
く、ありは実質的に無作為に分散させてもよい。いずれ
の場合も、粒子の分散は十分高密度にして、十分な数の
正しく配向された地理的不連続性の可能性が存在して、
所望の電界放出活動を維持しなければならない。
第３図は、本発明に従って構成されたさらに別の実施
例を示す。この実施例では、結合層（101）は絶縁材料
によって構成され（ただし、適正な実施例では、導電体
を用いてもよい）、この材料は基板（100）上に形成さ
れると、すでに複数の導電細片（301）を含んでいる。
結合材（101）内の細片（301）の密度は十分高く、この
細片（301）の少なくとも一部が基板に接触している。
さらに、基板（100）に接触する十分な数の細片（301）
は互い（301）に接触し、最終的には接合層（101）の上
面を越えて延在する細片の少なくとも一部は結合層（10
1）の表面への導電路を形成する。上記の実施例と同様
に、統計的には、かなりの数の細片（301）は、目的の
電界放出現象を高めるため地理的不連続性が配置される
ように配向される。
図示のように細片（301）の一部を露出するため、エ
ッチング処理を用いて結合材料を所望の領域の細片（30
1）の周りから除去してもよい。
このように構成すると、電界放出デバイスは適切なコ
レクタ（陽極）およびゲート（このゲートは三極構成に
適している）を追加することにより製造することができ
る。本発明を含む特に有用な実施例の一例について第４
図を参照して説明する。
この実施例では、複数の前もって規定の形状に形成さ
れたエミッタ細片（201）を支持する基板（100）は、そ
の上に形成された絶縁材料（409）の層を有する。材料
被着工程では適切なマスクを用いて、所定の領域のエミ
ッタ細片（201）群の材料のない状態に残すことが好ま
しい。
次に、導電層（401）が絶縁層（409）上に形成され、
この層はゲートとして機能し、完成された電界放出デバ
イス内で生成された電子の流れを変調させる。そして、
別の絶縁層（402）が導電層多（401）上に形成され、こ
の構造体は、ガラス，プラスチックまたは他の適切な材
料からなる透明スクリーン（404）に結合される。
スクリーン（404）の上には、形成される電界放出デ
バイスの陽極として機能する酸化インジウム錫またはア
ルミニウム薄膜などの適切な導電材料が形成されてい
る。この導電材料は、所望のディスプレイ機能に対応す
る画素に相当する適切な所定のパターンでスクリーン
（404）上に配置されていることが好ましい。次に、導
電体を支持するスクリーン（404）上に発光または陰極
発光（cathodoluminescence）材料の層（403）が形成さ
れ、エミッタ細片（201）に向けて設けられる。
スクリーン（404）は、適切な半田タイプのシステ
ム、静電結合方法、または他の適切な結合方式を用い
て、上記の構造体に結合することができる。この結合工
程は、形成される封止領域（406）が真空にされるよう
に、真空状態で行うのが好ましい。
このように構成されると、さまざまなエミッタ細片
（201）を適宜励起し変調することにより、電界放出活
動が得られる。この活動は、陽極に接触する電子（40
7）を生成する。そして、この活動により、陽極に相当
する発光材は発光状態になり、ディスプレイ・スクリー
ン（404）を介して光（408）を発光する。このように形
成されたさまざまな電界放出デバイスを制御することに
より、スクリーン（404）上に所望のパターンが表示さ
れる。
このように構成することにより、本発明をなす電界放
出デバイスを利用して薄型平面ディスプレイ・スクリー
ンを製造することが可能になる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−78128（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−200532（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−127271（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−13247（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−52274（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−184230（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 1/30,9/02,29/04,31/12 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電界放出デバイスを形成する方法であっ
    て： 基板を設ける段階； 前記基板上に、非導電材料から成る前もって形成された
    複数の物体を結合する段階であって、前記物体の少なく
    とも幾つかが少なくとも１つの地理的不連続性をもって
    配置されるところの、段階；および 前記物体の少なくとも幾つかの上に導電層を形成する段
    階； から成り、前記物体のうち導電層で覆われた少なくとも
    幾つかがエミッタを構成することを特徴とする方法。
JP2513445A 1989-09-29 1990-09-17 電界放出デバイスを形成する方法 Expired - Fee Related JP2964638B2 (ja)

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