JP3343060B2 - Field emission type cold cathode electronic device - Google Patents

Field emission type cold cathode electronic device

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JP3343060B2
JP3343060B2 JP23729597A JP23729597A JP3343060B2 JP 3343060 B2 JP3343060 B2 JP 3343060B2 JP 23729597 A JP23729597 A JP 23729597A JP 23729597 A JP23729597 A JP 23729597A JP 3343060 B2 JP3343060 B2 JP 3343060B2
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anode
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勝義 福田
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル効果によ
り電子を放出する電界放出型冷陰極を備えた電界放出型
冷陰極電子装置に係わり、特にアノード側に蛍光体粉末
等を塗布して表示素子として用いるのに適した電界放出
型冷陰極電子装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field-emission cold-cathode electronic device having a field-emission cold-cathode that emits electrons by a tunnel effect, and more particularly, to a display element in which a phosphor powder or the like is coated on the anode side. Field of the Invention The present invention relates to a field emission type cold cathode electronic device suitable for use as an electronic device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、真空中の電子の高速性,制御性に
注目し、ディスプレイデバイス,超高速デバイス,パワ
ーデバイス等に向け、微細加工技術等を利用したミクロ
ンサイズの微細な電界放出型(FE:Field-Emission)
冷陰極(エミッタ)の開発が進められている。
2. Description of the Related Art In recent years, attention has been paid to the high speed and controllability of electrons in a vacuum. FE: Field-Emission)
Development of cold cathodes (emitters) is underway.

【0003】電界放出型冷陰極で電子を放出させるに
は、仕事関数のエネルギー差の壁を電界により狭くし、
トンネル効果によりポテンシャルの壁を透過させる必要
がある。そのためには、エミッタ材料の表面が安定で仕
事関数が低く、電界は高いことが必要である。また、電
圧を印加して高電界を得るには、細いエミッタ先端とす
る構造が必要である。その一例として、スピント法が知
られている(C.A.Spint;Journal of Applied Physics,
Vol.47,5248(1976))。
In order to emit electrons with a field emission cold cathode, the wall of the energy difference of the work function is narrowed by an electric field,
It is necessary to transmit the potential wall through the tunnel effect. For that purpose, it is necessary that the surface of the emitter material is stable, the work function is low, and the electric field is high. Further, in order to obtain a high electric field by applying a voltage, a structure having a thin emitter tip is required. As one example, the Spindt method is known (CASpint; Journal of Applied Physics,
Vol. 47, 5248 (1976)).

【0004】スピント法では、まず図4(a)に示すよ
うに、シリコン(Si)基板1上に絶縁膜として二酸化
珪素(SiO2 )膜2等をCVD(Chemical Vapor Dep
osition )法で堆積し、さらにゲート電極となるモリブ
デン(Mo)膜3及びアルミニウム(Al)膜4を、例
えばスパッタ法で形成する。次いで、図4(b)に示す
ように、Al膜4,Mo膜3及びSiO2 膜2をRIE
(Reactive Ion Etching)により選択エッチングして、
直径約1.5μm程度のピンホール5を形成する。
In the Spindt method, as shown in FIG. 4A, a silicon dioxide (SiO 2 ) film 2 or the like is formed as an insulating film on a silicon (Si) substrate 1 by CVD (Chemical Vapor Depth).
Then, a molybdenum (Mo) film 3 and an aluminum (Al) film 4 serving as gate electrodes are formed by, for example, a sputtering method. Next, as shown in FIG. 4B, the Al film 4, the Mo film 3 and the SiO 2 film 2 are subjected to RIE.
(Reactive Ion Etching)
A pinhole 5 having a diameter of about 1.5 μm is formed.

【0005】次いで、図4(c)に示すように、エミッ
タとなる金属、例えばMo膜6を真空蒸着する。その際
にSi基板1を回転させ、Moを垂直方向から蒸着する
ことにより、ピンホール5の直径がMoの堆積と共に塞
がっていくことを利用し、ピンホール内にエミッタ7と
なる先端の尖鋭なMo膜を円錐状に堆積させる。
Next, as shown in FIG. 4C, a metal serving as an emitter, for example, a Mo film 6 is vacuum-deposited. At this time, the Si substrate 1 is rotated, and Mo is vapor-deposited from the vertical direction. By utilizing the fact that the diameter of the pinhole 5 is closed together with the deposition of Mo, the tip of the tip which becomes the emitter 7 in the pinhole is sharp. A Mo film is deposited in a conical shape.

【0006】次いで、図4(d)に示すように、Al膜
4のエッチング除去と共にその上に蒸着されたMo膜6
を除去することで、Mo膜のゲート3と円錐型Mo膜か
らなる冷陰極のエミッタ(FEエミッタ)7を有する電
界放出型冷陰極を作成する。その他、FEエミッタを作
成する方法としては、特開平6−36682号公報にあ
るような転写モールド法等も知られている。
Next, as shown in FIG. 4D, the Al film 4 is removed by etching and the Mo film 6 deposited thereon is removed.
To form a field emission cold cathode having a cold cathode emitter (FE emitter) 7 composed of a Mo film gate 3 and a conical Mo film. In addition, as a method for producing an FE emitter, a transfer molding method as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-36682 is known.

【0007】上記の電界放出型冷陰極は、最終的には電
子を捕獲するためのアノード(図示せず)と共に図示し
ないガラス容器中に配設され、容器の真空封じを行って
電界放出型冷陰極電子装置となる。この電界放出型冷陰
極電子装置の応用例として、アノードを透明電極で形成
し、さらに蛍光体粉末の塗布形成を行うことにより、電
子のエネルギーを光として取り出すことができる。これ
は、表示素子としての用途を可能とし、フラットパネル
ディスプレイの実現に寄与するものとして注目されてい
る。
The above-mentioned field emission type cold cathode is finally disposed in a glass container (not shown) together with an anode (not shown) for capturing electrons, and the field emission type cold cathode is formed by performing vacuum sealing of the container. It becomes a cathode electronic device. As an application example of the field emission type cold cathode electronic device, the energy of electrons can be extracted as light by forming an anode with a transparent electrode and further applying and forming a phosphor powder. This enables use as a display element and attracts attention as contributing to the realization of a flat panel display.

【0008】しかしながら、この種の電界放出型冷陰極
を応用した表示素子等においては、次のような問題があ
った。即ち、表示用にアノード側に塗布した蛍光体の付
着力が低いため、蛍光体粉末の一部が静電力又はイオン
衝撃などによりアノードから剥離する。そして、剥離し
た蛍光体粉末がゲート及びエミッタに衝突するため、蛍
光体のちらつき発生やエミッタのダメージ発生等を招く
場合があった。特に、スイッチング動作では電界が大き
く変化し、これに応じて蛍光体粉末が移動することによ
り、エミッタ領域のダメージが拡大するという問題があ
った。
However, the following problems have been encountered in display devices and the like to which this type of field emission cold cathode is applied. That is, since the phosphor applied to the anode side for display has low adhesion, a part of the phosphor powder is separated from the anode by electrostatic force or ion bombardment. Then, since the separated phosphor powder collides with the gate and the emitter, the flicker of the phosphor and the damage of the emitter may be caused. In particular, there is a problem that the electric field changes greatly in the switching operation, and the phosphor powder moves in response to the change, thereby increasing the damage to the emitter region.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】このように従来、アノ
ード側に蛍光体粉末等を塗布して表示素子として用いる
電界放出型冷陰極電子装置においては、静電力やイオン
衝撃により蛍光体粉末の一部がアノードから剥離し、こ
れが蛍光体のちらつき発生やエミッタのダメージ発生を
招く要因になる問題があった。
As described above, conventionally, in a field emission type cold cathode electronic device in which a phosphor powder or the like is coated on the anode side and used as a display element, one of the phosphor powders is applied by electrostatic force or ion bombardment. There is a problem that the portion peels off from the anode, which causes a flicker of the phosphor and a damage of the emitter.

【0010】本発明は、上記の事情を考慮して成された
もので、その目的とするところは、蛍光体のちらつき発
生やエミッタのダメージ発生等を防止することができ、
長寿命で高信頼性の電界放出型冷陰極電子装置を提供す
ることにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to prevent the occurrence of flickering of the phosphor and the occurrence of damage to the emitter.
An object of the present invention is to provide a field emission type cold cathode electronic device having a long life and high reliability.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(構成) 上記課題を解決するために本発明は、次のような構成を
採用している。即ち本発明は、トンネル効果により電子
を放出するエミッタと、このエミッタから放出された電
子を電気的に制御するゲートと、前記エミッタから放出
された電子を捕らえるアノードとを備えた電界放出型冷
陰極電子装置において、前記エミッタ,ゲート,及びア
ノードを収容した空間内の一部に、固体微粒子を吸着す
るための微粒子吸着材料膜を形成してなることを特徴と
する。
(Configuration) In order to solve the above problem, the present invention employs the following configuration. That is, the present invention provides a field emission cold cathode including an emitter that emits electrons by a tunnel effect, a gate that electrically controls electrons emitted from the emitter, and an anode that captures electrons emitted from the emitter. The electronic device is characterized in that a fine particle adsorbing material film for adsorbing solid fine particles is formed in a part of the space containing the emitter, the gate, and the anode.

【0012】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) 微粒子吸着材料膜は、液体金属であるGa又はGa
とIIa属の合金を構成元素としていること。 (2) 微粒子吸着材料膜は、エミッタ及びゲートを形成し
た冷陰極基板側に設けられていること。 (3) 微粒子吸着材料膜は、電気的にフローティング又は
接地電位であること。
Here, preferred embodiments of the present invention include the following. (1) The fine particle adsorbing material film is made of Ga as a liquid metal or Ga
And alloys of group IIa as constituent elements. (2) The fine particle adsorbing material film is provided on the cold cathode substrate side on which the emitter and the gate are formed. (3) The fine particle adsorbing material film must be electrically floating or ground potential.

【0013】(作用)微粒子(微粉末)を吸着させるた
めには幾つかの方法があるが、本発明者らの鋭意研究及
び実験によれば、高真空中で用いるにはガスの発生がな
い物理的な吸着が望ましく、液体金属の表面張力を用い
るのが適しているのが分った。特に、Gaは蒸気圧が低
いためガス発生が少なく、また表面張力が高いため突起
も生じにくいことにより電子放出も起き難いため、微粒
子吸着剤として極めて有効であることを本発明者らは見
出した。また、Gaに少量のIIa族元素を混入すると、
微粒子吸着の他に残留ガスの吸着効果も得られることが
分った。
(Function) There are several methods for adsorbing fine particles (fine powder), but according to the inventors' intense research and experiments, no gas is generated when used in a high vacuum. It has been found that physical adsorption is desirable and that the surface tension of the liquid metal is suitable. In particular, the present inventors have found that Ga is extremely effective as a fine particle adsorbent, since it has a low vapor pressure, generates little gas, and has a high surface tension, so that projections are unlikely to occur and electron emission hardly occurs. . Also, when a small amount of group IIa element is mixed into Ga,
It was found that an effect of adsorbing residual gas was obtained in addition to the adsorption of fine particles.

【0014】本発明によれば、エミッタ,ゲート,及び
アノードを収容した空間内の一部に上記のような微粒子
吸着材料膜を設けることにより、例えばアノードに蛍光
体粉末を塗布して表示素子を構成した際に、アノードか
ら蛍光体粉末等が剥離しても、これを微粒子吸着材料膜
に速やかに吸着させることができる。このため、蛍光体
粉末等の剥離に起因する蛍光体のちらつきやエミッタの
ダメージ発生等を防止することが可能となる。
According to the present invention, by providing the above-mentioned fine particle adsorbing material film in a part of the space accommodating the emitter, the gate and the anode, for example, a phosphor powder is applied to the anode to form a display element. In the configuration, even if the phosphor powder or the like is peeled off from the anode, it can be quickly adsorbed on the fine particle adsorbing material film . Therefore, it is possible to prevent the flicker of the phosphor and the occurrence of damage to the emitter due to the peeling of the phosphor powder and the like.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。 (第1の実施形態)図1は、本発明の第1の実施形態に
係わる電界放出型冷陰極電子装置の概略構成を示す断面
図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. (First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view showing a schematic structure of a field emission type cold cathode electronic device according to a first embodiment of the present invention.

【0016】図中10は真空容器であり、この容器10
内には電界放出型冷陰極20とアノード部分30が対向
配置されている。電界放出型冷陰極20は、Si基板2
1,SiO2 膜22,Si膜(ゲート)23,冷陰極の
エミッタ(FEエミッタ)26,及び微粒子吸着電極2
8から構成されている。即ち、Si基板11上には絶縁
膜としてのSiO2 膜12が形成され、SiO2 膜12
の一部は除去されて基板表面が露出している。そして、
この基板露出部分にMo膜を円錐型に堆積することによ
り、冷陰極のエミッタ(FEエミッタ)26が形成され
ている。また、SiO2 膜22上にはゲート電極となる
Si膜23が形成され、Si膜23の一部を除去した領
域に微粒子吸着電極28が形成されている。
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a vacuum vessel.
The field emission type cold cathode 20 and the anode part 30 are disposed opposite to each other. The field emission type cold cathode 20 is a Si substrate 2
1, SiO 2 film 22, Si film (gate) 23, cold cathode emitter (FE emitter) 26, and fine particle adsorption electrode 2
8. That is, the SiO 2 film 12 as an insulating film is formed on the Si substrate 11 and the SiO 2 film 12
Are removed to expose the substrate surface. And
By depositing a Mo film in a conical shape on the exposed portion of the substrate, a cold cathode emitter (FE emitter) 26 is formed. Further, a Si film 23 serving as a gate electrode is formed on the SiO 2 film 22, and a fine particle adsorption electrode 28 is formed in a region where a part of the Si film 23 is removed.

【0017】ここで、エミッタ26は表示素子を構成す
るためにマトリックス配置されている。微粒子吸着電極
28は、液体金属であるGaを塗布形成したものである
が、GaとIIa属元素(例えば、Be,Mg,Ca)の
合金を用いてもよい。また、微粒子吸着電極28は、個
々のエミッタ毎に隣接して設けてもよいし、複数個のエ
ミッタにグループ分けした各グループ毎に設けてもよい
し、さらには1箇所のみに設けてもよい。
Here, the emitters 26 are arranged in a matrix to constitute a display element. The fine particle adsorption electrode 28 is formed by applying Ga which is a liquid metal, but an alloy of Ga and a group IIa element (for example, Be, Mg, Ca) may be used. Further, the fine particle adsorption electrode 28 may be provided adjacent to each individual emitter, may be provided for each group divided into a plurality of emitters, or may be provided only at one location. .

【0018】一方、アノード部分30は、ガラス基板3
1,アノード32,及び蛍光体33から構成されてい
る。即ち、ガラス基板31の表面にITO等の透明電極
(アノード)32が形成され、アノード32の表面に蛍
光体33の粉末が塗布形成されている。
On the other hand, the anode portion 30 is
1, an anode 32, and a phosphor 33. That is, a transparent electrode (anode) 32 such as ITO is formed on the surface of the glass substrate 31, and the powder of the phosphor 33 is applied and formed on the surface of the anode 32.

【0019】そして、例えばSi基板21を接地してエ
ミッタ26に0Vの電圧を印加し、ゲート23に50V
の電圧を印加し、アノード32に1kVの電圧を印加す
ることにより、エミッタ26から放出された電子をゲー
ト23で制御しアノード32で捕獲する。この際に、蛍
光体33に電子が衝突して発光し、これにより表示素子
として機能するものとなっている。さらに、各々のエミ
ッタ26からの電子放出を独立に制御することにより、
2次元画像の表示が可能となっている。
Then, for example, the Si substrate 21 is grounded, a voltage of 0 V is applied to the emitter 26, and a voltage of 50 V is applied to the gate 23.
By applying a voltage of 1 kV to the anode 32, electrons emitted from the emitter 26 are controlled by the gate 23 and captured by the anode 32. At this time, electrons collide with the phosphor 33 to emit light, thereby functioning as a display element. Further, by independently controlling the electron emission from each emitter 26,
A two-dimensional image can be displayed.

【0020】このような構成において、エミッタ26と
アノード32との間に高電圧を印加し、エミッタ26か
ら電子を放出させると、電子がアノード側の蛍光体33
に衝突して蛍光体33が発光する。このとき、アノード
32に塗布した蛍光体33の付着力が低いため、蛍光体
粉末の一部が静電力又はイオン衝撃などにより剥離す
る。従来装置では、この剥離した蛍光体粉末がちらつき
やエミッタ破壊の原因となっていた。
In such a configuration, when a high voltage is applied between the emitter 26 and the anode 32 to emit electrons from the emitter 26, the electrons are emitted from the phosphor 33 on the anode side.
And the phosphor 33 emits light. At this time, since the adhesion of the phosphor 33 applied to the anode 32 is low, a part of the phosphor powder is peeled off by electrostatic force or ion bombardment. In the conventional device, the separated phosphor powder causes flickering and emitter destruction.

【0021】これに対し本実施形態では、電界放出型冷
陰極20のSiO2 膜22上の一部にGaからなる微粒
子吸着電極28を設けているので、アノード32から剥
離した蛍光体粉末は微粒子吸着電極28に速やかに吸着
され、真空容器10内を長時間漂うことはない。従っ
て、蛍光体粉末がゲート23やエミッタ26に衝突して
蛍光体のちらつきやエミッタの破壊が起こるのを抑制す
ることができる。
On the other hand, in the present embodiment, since the fine particle adsorption electrode 28 made of Ga is provided on a part of the SiO 2 film 22 of the field emission type cold cathode 20, the phosphor powder separated from the anode 32 is fine particles. It is quickly adsorbed on the adsorption electrode 28 and does not drift in the vacuum vessel 10 for a long time. Therefore, it is possible to prevent the phosphor powder from colliding with the gate 23 and the emitter 26 and causing the flicker of the phosphor and the destruction of the emitter.

【0022】なお、アノード32から剥離した蛍光体粉
末は一般に正に帯電しているので、微粒子吸着電極28
は接地(0V)又はフローティングにするのが望まし
い。また、微粒子吸着電極28から電子が放出されると
望ましくないので、微粒子吸着電極28の形状は平坦で
あるのが望ましい。この点からしても、液体金属である
Gaは微粒子吸着電極28として極めて有効である。
Since the phosphor powder separated from the anode 32 is generally positively charged, the fine particle adsorption electrode 28
Is desirably grounded (0 V) or floating. In addition, since it is not desirable that electrons are emitted from the fine particle adsorption electrode 28, the shape of the fine particle adsorption electrode 28 is desirably flat. From this point, Ga, which is a liquid metal, is extremely effective as the fine particle adsorption electrode 28.

【0023】次に、本実施形態における電界放出型冷陰
極の製造方法を、図2を参照して説明する。まず、図2
(a)に示すように、Si基板21上に絶縁膜として二
酸化珪素(SiO2 )膜22を熱酸化若しくはCVD法
で約1μmの厚さに堆積し、さらにゲート電極となるS
i膜23及びAl膜24を、例えばスパッタ法でそれぞ
れ300,100nmの厚さに形成する。
Next, a method of manufacturing a field emission cold cathode according to the present embodiment will be described with reference to FIG. First, FIG.
As shown in FIG. 1A, a silicon dioxide (SiO 2 ) film 22 is deposited on a Si substrate 21 as an insulating film to a thickness of about 1 μm by thermal oxidation or CVD, and then an S film serving as a gate electrode is formed.
The i film 23 and the Al film 24 are formed to a thickness of 300 and 100 nm, for example, by a sputtering method.

【0024】次いで、図2(b)に示すように、第1の
レジスト(図示せず)をマスクとしたRIEの選択エッ
チングにより、Al膜24,Si膜23及びSiO2
22に直径約1.5μm程度のピンホール25を形成す
る。
Then, as shown in FIG. 2B, the Al film 24, the Si film 23 and the SiO 2 film 22 have a diameter of about 1 by selective etching of RIE using a first resist (not shown) as a mask. A pinhole 25 of about 0.5 μm is formed.

【0025】次いで、図2(c)に示すように、エミッ
タ26となるMo膜を真空スパッタリングにより形成す
る。その際、Si基板21を回転させ、エミッタメタル
27を垂直方向からスパッタすることにより、ピンホー
ルの直径がMo膜の堆積と共に塞がっていくことを利用
し、ピンホール25内にMo膜26を円錐状に堆積させ
る。
Next, as shown in FIG. 2C, a Mo film to be the emitter 26 is formed by vacuum sputtering. At this time, by rotating the Si substrate 21 and sputtering the emitter metal 27 from the vertical direction, the Mo film 26 is confined in the pinhole 25 by utilizing the fact that the diameter of the pinhole is closed with the deposition of the Mo film. Deposit in a shape.

【0026】次いで、図2(d)に示すように、Al膜
24のエッチング除去と共に該Al膜24上に蒸着され
た余分なMo膜26を除去することで、Si膜23をゲ
ートとし、円錐型Mo膜を冷陰極のエミッタ(FEエミ
ッタ)26とする。これにより、電界放出型冷陰極を構
成する。
Next, as shown in FIG. 2D, by removing the excess Mo film 26 deposited on the Al film 24 together with the etching removal of the Al film 24, the Si film 23 is used as a gate, and a cone is formed. The Mo film is used as a cold cathode emitter (FE emitter) 26. Thus, a field emission cold cathode is formed.

【0027】次いで、図2(e)に示すように、ゲート
メタルとしてのSi膜23の不要部を選択的に除去し、
この除去部分にゲート23とは分離するようにGaによ
る微粒子吸着電極28を蒸着などにより2μmの厚さに
形成する。
Next, as shown in FIG. 2E, unnecessary portions of the Si film 23 as a gate metal are selectively removed,
In this removed portion, a fine particle adsorption electrode 28 of Ga is formed to a thickness of 2 μm by vapor deposition or the like so as to be separated from the gate 23.

【0028】そして、図2(e)に示す構成の電界放出
型冷陰極20を、ガラス等の透明基板31上に形成した
ITO等の透明電極からなるアノード32上に蛍光体3
3を配したアノード部分30と共に真空容器10内に配
設し、真空引きを行うことにより、図1に示す構成の電
界放出型冷陰極電子装置を作成した。ここで、蛍光体3
3の形成に際して、蛍光体粉末を有機物バインダなどに
溶かし、プリント印刷などによりアノード32に塗布
し、不活性雰囲気及び真空雰囲気中の約400℃で焼結
した。
Then, the field emission cold cathode 20 having the structure shown in FIG. 2E is placed on an anode 32 made of a transparent electrode such as ITO formed on a transparent substrate 31 made of glass or the like.
The field emission type cold-cathode electronic device having the configuration shown in FIG. 1 was prepared by arranging in the vacuum vessel 10 together with the anode portion 30 provided with 3 and evacuating. Here, the phosphor 3
In forming 3, phosphor powder was dissolved in an organic binder or the like, applied to the anode 32 by printing or the like, and sintered at about 400 ° C. in an inert atmosphere and a vacuum atmosphere.

【0029】(第2の実施形態)図3は、本発明の第2
の実施形態に係わる電界放出型冷陰極電子装置を説明す
るためのもので、特に電界放出型冷陰極の製造工程を示
す断面図である。
(Second Embodiment) FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the field-emission cold-cathode electronic device according to the embodiment, and particularly showing a manufacturing process of the field-emission cold-cathode.

【0030】まず、図3(a)に示すように、Si(1
00)基板41上に、異方性エッチング保護膜42とし
てSiO2 膜を熱酸化法により約100nmの厚さに堆
積し、図示しないレジスト等をマスクとしてSiO2
42を弗化アンモニウム等で選択的にエッチングし、さ
らに残ったSiO2 膜42をマスクとして水酸化カリウ
ム水溶液でSi基板41の異方性エッチングを行い、ミ
クロンサイズのV字型の溝43を形成した。その後、S
iO2 膜42を除去する。
First, as shown in FIG.
00) On the substrate 41, an SiO 2 film is deposited as an anisotropic etching protection film 42 to a thickness of about 100 nm by a thermal oxidation method, and the SiO 2 film 42 is selected with ammonium fluoride or the like using a resist (not shown) as a mask. The Si substrate 41 was anisotropically etched with potassium hydroxide aqueous solution using the remaining SiO 2 film 42 as a mask to form a micron-sized V-shaped groove 43. Then, S
The iO 2 film 42 is removed.

【0031】次いで、図3(b)に示すように、再度の
熱酸化を行い、厚さ0.5μmのSiO2 膜44を形成
する。この熱酸化により、V字型の異方性エッチング溝
43は先端が鋭くなる。SiO2 膜44は、エミッタと
ゲート間の絶縁膜としても構成される。
Next, as shown in FIG. 3B, thermal oxidation is performed again to form a 0.5 μm thick SiO 2 film 44. Due to this thermal oxidation, the tip of the V-shaped anisotropic etching groove 43 becomes sharp. The SiO 2 film 44 is also configured as an insulating film between the emitter and the gate.

【0032】次いで、図3(c)に示すように、FEエ
ミッタとなるMo膜45をスパッタ法などにより約3μ
mの厚さに形成し、さらに接着層46としてTaを0.
3μmの厚さに形成する。
Next, as shown in FIG. 3C, the Mo film 45 serving as an FE emitter is formed to a thickness of about 3 μm by sputtering or the like.
m and a thickness of 0.1 m for the adhesive layer 46.
It is formed to a thickness of 3 μm.

【0033】次いで、図3(d)に示すように、接着層
46に厚さ0.5mmのガラス基板47を静電接着法に
より接着させ、Si(100)基板41を水酸化カリウ
ム水溶液などのエッチングにより除去する。このエッチ
ングにより、V字型の溝43は逆にピラミッド型に転写
される。
Then, as shown in FIG. 3D, a glass substrate 47 having a thickness of 0.5 mm is bonded to the bonding layer 46 by an electrostatic bonding method, and the Si (100) substrate 41 is bonded to an aqueous solution of potassium hydroxide or the like. It is removed by etching. By this etching, the V-shaped groove 43 is transferred in a pyramid shape.

【0034】次いで、図3(e)に示すように、ゲート
48となるAl膜又はクロム(Cr)膜などを、例えば
スパッタ法で300nmの厚さに形成する。ここで、ゲ
ート48はAl,Crの単層でもよいし、積層膜であっ
てもよい。
Next, as shown in FIG. 3E, an Al film or a chromium (Cr) film serving as the gate 48 is formed to a thickness of 300 nm by, for example, a sputtering method. Here, the gate 48 may be a single layer of Al or Cr, or may be a laminated film.

【0035】次いで、図3(f)に示すように、レジス
ト49を全面に塗布し、該レジスト49をCDE(Chem
ical Dry Etching)によりゲートメタルの先端40が出
るまでエッチングする。
Next, as shown in FIG. 3 (f), a resist 49 is applied to the entire surface, and the resist 49 is applied by CDE (Chem).
ical dry etching) until the tip 40 of the gate metal comes out.

【0036】次いで、図3(g)に示すように、残った
レジスト49をマスクとしてゲートメタルの先端40の
みをエッチングにより開口させ、さらにSiO2 膜44
も先端のみをエッチングにより開口することにより、M
o膜45のピラミッド先端が露出し、FEエミッタとな
る。そして、この後にレジスト49を除去する。
Next, as shown in FIG. 3G, only the tip 40 of the gate metal is opened by etching using the remaining resist 49 as a mask, and the SiO 2 film 44 is further formed.
By opening only the tip by etching, M
The end of the pyramid of the o-film 45 is exposed and becomes an FE emitter. Thereafter, the resist 49 is removed.

【0037】次いで、図3(h)に示すように、エミッ
タ周辺を除いて不要部のゲート48を除去する。そし
て、ゲート48の除去部にゲート48と分離するよう
に、Gaを主成分とした微粒子吸着電極50を蒸着法又
は印刷法などにより、例えば数μmの厚さに形成する。
Next, as shown in FIG. 3H, the unnecessary portion of the gate 48 is removed except for the periphery of the emitter. Then, a fine particle adsorption electrode 50 containing Ga as a main component is formed in a removed portion of the gate 48 to a thickness of, for example, several μm by a vapor deposition method or a printing method so as to be separated from the gate 48.

【0038】これ以降は、上記のゲート,エミッタの他
に蛍光体を塗布したアノード等を、前記図1に示すよう
にガラス容器内に配設し、真空引きを行うことにより、
電界放出型冷陰極電子装置とする。
Thereafter, in addition to the gate and the emitter, an anode coated with a phosphor and the like are arranged in a glass container as shown in FIG.
This is a field emission type cold cathode electronic device.

【0039】本実施形態においても、微粒子吸着電極5
0を設けることにより、アノード等から剥離した蛍光体
粉末等を速やかに吸着することができ、蛍光体のちらつ
きやエミッタ破壊を抑制することができる。
Also in this embodiment, the fine particle adsorption electrode 5
By providing 0, the phosphor powder or the like peeled off from the anode or the like can be quickly adsorbed, and flickering of the phosphor and destruction of the emitter can be suppressed.

【0040】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではない。実施形態では表示素子を例にとり
説明したが、微粒子吸着材料膜は蛍光体粉末に限らずゴ
ミをも吸着するため、表示素子以外にも、電界放出型冷
陰極を用いた超高速デバイス,パワーデバイス等に適用
することが可能である。
The present invention is not limited to the above embodiments. In the embodiment, the display element has been described as an example. However, since the fine particle adsorbing material film adsorbs not only phosphor powder but also dust, an ultra-high-speed device using a field emission cold cathode, a power device other than the display element Etc. can be applied.

【0041】また、微粒子吸着材料膜は、必ずしもGa
等の液体金属に限るものではなく、ガスの発生がなく表
面に微粒子を吸着できる物質であればよい。さらに、微
粒子吸着材料膜の形成位置は、電界放出型冷陰極側に限
るものではなく、アノード電極側であってもよいし、更
にはエミッタ,ゲート,アノード等を収容した空間内で
あればよい。
The fine particle adsorbing material film is not necessarily made of Ga.
The material is not limited to liquid metal such as, for example, any substance that does not generate gas and can adsorb fine particles on the surface. Further, the formation position of the fine particle adsorbing material film is not limited to the field emission type cold cathode side, but may be the anode electrode side, or may be any space in which the emitter, gate, anode and the like are accommodated. .

【0042】[0042]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、密
着力の低い蛍光体等の微粒子などが静電力又はイオン衝
撃などにより剥離しエミッタに衝突して蛍光のちらつき
やエミッタ破壊が生じていたのが、微粒子吸着領域を設
けることにより、蛍光のちらつきやエミッタ破壊がな
く、電界放出型冷陰極の安定性の向上及び長寿命化をは
かることが可能となる。
As described above in detail, according to the present invention, fine particles such as phosphors having a low adhesion force are separated by electrostatic force or ion bombardment and collide with the emitter to cause flickering of the fluorescent light and destruction of the emitter. However, by providing the fine particle adsorption region, there is no flickering of the fluorescent light and no destruction of the emitter, and it is possible to improve the stability of the field emission type cold cathode and extend the service life.

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

【図1】第1の実施形態に係わる電界放出型冷陰極電子
装置の概略構成を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a field emission type cold cathode electronic device according to a first embodiment.

【図2】第1の実施形態に使用した電界放出型冷陰極の
製造工程を示す断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing a manufacturing process of the field emission cold cathode used in the first embodiment.

【図3】第2の実施形態に使用した電界放出型冷陰極の
製造工程を示す断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing a manufacturing process of a field emission cold cathode used in the second embodiment.

【図4】従来の電界放出型冷陰極の製造工程を示す断面
図。
FIG. 4 is a sectional view showing a manufacturing process of a conventional field emission cold cathode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…真空容器 20…電界放出型冷陰極 21,41…Si基板 22,42,44…SiO2 膜 23…Si膜(ゲート) 24…Al膜24 25…ピンホール 26,45…Mo膜(FEエミッタ) 27…Mo膜(エミッタメタル) 28…微粒子吸着電極 30…アノード部分 31…透明基板 32…アノード 33…蛍光体 43…V次型溝 46…Ta接着層 47…ガラス基板 48…Al膜(ゲート) 49…レジスト10 ... vacuum vessel 20 ... field emission cathode 21, 41 ... Si substrate 22,42,44 ... SiO 2 film 23 ... Si film (gate) 24 ... Al film 24 25 ... pinhole 26,45 ... Mo film (FE Emitter) 27 Mo film (emitter metal) 28 Fine particle adsorption electrode 30 Anode part 31 Transparent substrate 32 Anode 33 Phosphor 43 V-shaped groove 46 Ta adhesive layer 47 Glass substrate 48 Al film ( Gate) 49 ... Resist

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 29/94 H01J 31/12 H01J 1/30 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01J 29/94 H01J 31/12 H01J 1/30

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】トンネル効果により電子を放出するエミッ
タと、このエミッタから放出された電子を電気的に制御
するゲートと、前記エミッタから放出された電子を捕ら
えるアノードとを備えた電界放出型冷陰極電子装置にお
いて、 前記エミッタ,ゲート,及びアノードを収容した空間内
の一部に、固体微粒子を吸着するための微粒子吸着材料
を形成してなることを特徴とする電界放出型冷陰極電
子装置。
1. A field emission cold cathode comprising: an emitter for emitting electrons by a tunnel effect; a gate for electrically controlling the electrons emitted from the emitter; and an anode for capturing the electrons emitted from the emitter. In the electronic device, a particulate adsorbing material for adsorbing solid particulates to a part of a space containing the emitter, the gate, and the anode
A field emission type cold cathode electronic device characterized by forming a film .
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