JP3506017B2 - 電子放出素子とその製造方法及び画像表示装置 - Google Patents
電子放出素子とその製造方法及び画像表示装置Info
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Description
子放出素子とその製造方法及び、上記の電子放出素子を
用いて構成される画像表示装置に関する。
作が可能な微小真空デバイスのエミッター部分として、
微小電子放出素子の開発が盛んである。
されたタングステン等の材料に高電圧を印加する「熱放
出型」のものが用いられていたが、近年、高温に加熱す
る必要が無く、低電圧でも電子を放出することが可能で
ある「冷陰極型」の電子放出素子が盛んに研究開発がな
されている。
は、低電圧・低消費電力駆動で高電流が安定に得られる
ことであるが、同時に安価に製造し得る構成であること
も必要である。このような冷陰極素子のタイプとして、
例えば特開平7−282715号公報がある。その構成
の簡略図を図8に示す。
り電子親和力が負となり得るダイヤモンドを電子放出源
として利用しようとするものであり、その構成としてダ
イヤモンド膜ではなくダイヤモンド粒子を用いることに
より成膜プロセスを排除し、製造工程の簡素化、ひいて
は低コスト化を実現しようとするものである。
すように、基板111上に電極となる導電層112が形
成され、さらにその上にダイヤモンド粒子113からな
る電子放出部114が形成されている。ダイヤモンド粒
子113は所定の処理により電子親和力が負になってい
る。このダイヤモンド粒子113に対向するように電子
引き出し電極(図示せず)が設けられ、この電極に電位
を与えることにより電子を取り出す。
面が電子親和力が負になっているので、導電層112か
らダイヤモンド粒子113に入った電子は容易にダイヤ
モンド粒子113から放出されるため、対向電極(図示
せず)には高電圧を印加しなくとも電子の取り出しが可
能になるというものである。また、粒子を用いた構成で
あるため、その製造工程としては容易且つ低コストなも
のになるというものである。
の構成で電子を取り出そうとした場合、以下に挙げるよ
うな問題が発生する場合があった。
負であるにもかかわらず、対向電極(図示せず)には従
来と同様の高電圧を印加する必要があるということであ
る。
13との界面に存在する電子障壁に起因するものであ
り、導電層112とダイヤモンド粒子113とがオーミ
ック接合となればこのような問題は発生しないのである
が、一般にはダイヤモンドとオーミック接合を得ること
は材料的に困難で、結果、ショットキー接合となってし
まい、導電層112からダイヤモンド粒子113に電子
を注入するためには両者の界面に存在する電子障壁を越
えさせねばならず、その結果、高電圧の印加が必要とな
る。
ため、電子放出状態の均一且つ安定に得るためには、粒
子の塗布状態の均一性および安定性を得ることが必要で
あるが、その実現が課題であった。
大きく左右され、例えばミクロンサイズになってくる
と、欠落などが発生し、安定的な電子放出状態が実現困
難であった。
2からダイヤモンド粒子113に電子を効率的に注入す
ることが困難であること、粒子を均一且つ安定に塗布・
固着させることが困難であること、等の理由のため、十
分に特性を満足し得る電子放出素子を得ることができな
かった。
題を解決し、低電圧駆動で高電流が安定に得ることが可
能な電子放出素子とその製造方法を提供すること及び、
上述の電子放出素子を用いた画像表示装置を提供するこ
とを目的とする。
本発明の電子放出素子は、少なくとも矩形もしくは針状
の凹凸形状を有する導電層と、前記導電層に固着した針
状物体を備え、前記凹凸形状の凹部の深さが前記針状物
体の長さより大きく、前記凸部の頂部の長さが前記針状
物体の長さより小さく、前記導電層の凸部がその上の針
状物体の電界集中に寄与させるものであることを特徴と
する。
は、少なくとも、凹凸形状を有する導電層を形成する工
程の後に前記凹凸を有する導電層に針状物体を固着させ
る工程を設けたことを特徴とする。
も、電子放出素子と、前記電子放出素子から放出された
電子により画像を形成する画像形成部とを備え、前記電
子放出素子は、少なくとも矩形もしくは針状の凹凸形状
を有する導電層と、前記導電層に固着した針状物体を備
え、前記凹凸形状の凹部の深さが前記針状物体の長さよ
り大きく、前記凸部の頂部の長さが前記針状物体の長さ
より小さく、前記導電層の凸部がその上の針状物体の電
界集中に寄与させるものであることを特徴とする。
は、少なくとも凹凸形状を有する導電層を形成する工程
と、前記凹凸を有する導電層に針状物体を固着させる工
程と、電子放出素子から放出された電子により画像を形
成する画像形成部を製造・配設する工程とを含むことを
特徴とする。
子放出素子は、針状物体が電子供給源である導電層と電
気的且つ物理的に接触を持ちつつ導電層の凹凸部に固着
されたものとなる。
対しては電界集中が効果的になり、その結果、低電圧駆
動での大電流の取り出しが可能となる。
混入・混合させた溶液を、例えばスピンコートなどで塗
布するので、プロセスとしても容易且つ低コストなもの
となる。
明の第1の実施の形態に係る電子放出素子の断面図を示
すものである。図1に示すように、基板11上に凹凸形
状を有する導電層1が形成されている。そして針状物体
2が導電層1に固着され、電子放出素子が構成されてい
る。この導電層1は針状物体2に電子を供給する電極と
して作用するものである。
対向するように電子引き出し電極3を設け、この電子引
き出し電極3に電圧を印加し電子放出素子に電界を作用
させることにより電子4を引き出すものである。
ら、導電層1の凹凸形状としては、凹部の深さが針状物
体2の長さより大きく、また、凸部頂部の長さが針状物
体2の長さより小さいような矩形、例えば、針状形状で
あることが望ましい。
せると、図2に示すような導電層1が平坦の場合には針
状物体2は面に沿った状態となってしまい、電界集中の
観点からは非常に不利となるが、上述のように導電層1
が凹凸形状である場合には、凸部頂部に於いては、針状
物体2がいかなる方向を向こうとも、針状物体2の少な
くとも一方の端部が空間に突出した状態で固着される可
能性が大きい。
うに、針状物体2を起てた状態で導電層1に固着させた
場合でも、導電層1自身が凹凸形状を有することによ
り、その電界集中効果も相まって、図3(a)の方が低
電圧駆動で大電流の取り出しが可能となる。
し電界を作用させると、電界は導電層1の凹凸の凸部頂
部に固着した針状物体2の空間に突出した端部に効率的
に作用することとなり、結果、低電圧駆動で大電流の取
り出しが可能となる。
例えば、ウィスカーなどが挙げられる。また、いわゆる
カーボン・ナノ・チューブは、ナノ・サイズのチューブ
が絡み合いながら一方向に成長した針状形状を呈してお
り、巨視的針状形状の中にさらに微視的針状形状が含ま
れていることから、これを用いることは前述した電界集
中という観点からは更に効果的である。
させる手段として固着材を用いる場合、例えば、蛍光体
塗布などで多用される「ビークル」を用いれば、真空中
での使用に際しての実績がある分、有利である。
する電極として作用するものであって、通常の金属をは
じめとする導電性の薄膜・厚膜、1層構造・多層構造な
どは問わなくとも、同様の効果が得られることは自明で
ある。
状を有する構成としては、図1に示すような導電層1自
身が凹凸形状となっている構成を例としたが、図4に示
すような基板11が凹凸形状となっておりそこに導電層
1が均一な厚みで形成されているようなものでも同様の
効果が得られることは自明である。
本発明の第2の実施の形態である電子放出素子の製造方
法の概略工程図を示す。これは第1の実施の形態として
説明した電子放出素子の製造方法である。
するように形成し(図5(a))、そこに、針状物体2
と固着材5との混合溶液を導電層1上に滴下(図5
(b))し乾燥させることにより、導電層1上に針状物
体2を固着させる(図5(c))工程である。
源である導電層1に対して電気的且つ物理的に接触を持
ちつつ導電層1の凹凸部に固着させることとなり、特に
凹凸部の凸頂部に固着した針状物体に対しては電界集中
が効果的になり、その結果、低電圧駆動での大電流の取
り出しが可能となる。
低コストが実現できる。ここで、針状物体2と固着材5
との混合溶液を導電層1上に滴下(図5(b))し乾燥
させる工程の代わりに、スピンコートを用いると針状物
体2の導電層1への塗布均一性が更に増し、エミッショ
ンの均一性が実現できる。また、基板11上に導電層1
を凹凸形状を有するように形成する(図5(a))代わ
りに、基板11を凹凸にし、そこに導電層1を形成する
工程でも、本発明の同様の効果が得られることは自明で
ある。
実施の形態である画像表示装置の概略断面図を示す。こ
れは第1の実施の形態として説明した電子放出素子を用
いた画像表示装置である。
子111が、外囲器12の一部を兼ねた基板12a上に
形成されている。13は画像形成部であり、電子放出素
子111からの電子に対し、例えば加速・偏向・変調等
の駆動・制御を行う電子駆動電極13aと、外囲器12
の一部12bの内面に塗布された蛍光体13bとからな
り、前記駆動された電子により蛍光体13bを発光させ
画像を表示する。
発明の電子放出素子を用いているため、低電圧で安定且
つ時間的・場所的に安定なエミッション電流の取り出し
が可能であり、従って、高品質な画像表示装置が実現で
きる。
方法の概略工程図を示す。これは、第1の実施の形態で
説明した電子放出素子を用いた画像表示装置である。
2aに、第1の実施形態での電子放出素子111を形成
する(図7(a))。そして画像形成部の一部である電
子駆動電極13aを配設し(図7(b))、内面に蛍光
体13bを塗布した外囲器の一部12bを設置し(図7
(c))、内部を真空にして画像表示装置を製造する
(図7(d))。
層の凹凸の形状寸法と針状物体の寸法関係を特定して前
記導電層に針状物体を固着させることにより、凸部頂部
に於いては、針状物体の少なくとも一方の端部が空間に
突出した状態で固着される可能性が高くなり、その結
果、低電圧での電子の取り出しが可能となる。また、そ
の塗布に際しては、粒子を固着材に混入させた溶液とす
ることにより、例えばスピンコートなどで塗布すること
が可能となるので、プロセスとしては非常に容易なもの
とできる。
の断面図
着状態を示す図
態を示す図
る電子放出素子の製造方法の概略工程図
の概略断面図
かかる概略工程図
Claims (6)
- 【請求項1】 少なくとも矩形もしくは針状の凹凸形状
を有する導電層と、前記導電層に固着した針状物体を備
え、前記凹凸形状の凹部の深さが前記針状物体の長さよ
り大きく、前記凸部の頂部の長さが前記針状物体の長さ
より小さく、前記導電層の凸部において前記針状物体の
少なくとも一方の端部が空間に突出した状態で固着した
ものである電子放出素子。 - 【請求項2】 前記針状物体がカ−ボン系材料、ダイヤ
モンド、ウイスカ−あるいはカ−ボンナノチュ−ブから
なる請求項1記載の電子放出素子。 - 【請求項3】 少なくとも、凹凸形状を有する導電層を
形成する工程と、その後に前記凹凸を有する導電層に針
状物体を固着させる工程を有することを特徴とする電子
放出素子の製造方法。 - 【請求項4】 前記導電層に針状物体を固着させる工程
は、固着材に針状物体を混入し、それを前記導電層に滴
下・乾燥させる工程あるいは前記凹凸を有する導電層に
対してスピンコ−トさせる工程である請求項3記載の電
子放出素子の製造方法。 - 【請求項5】 固着材として、ビ−クルを用いた請求項
3または4記載の電子放出素子の製造方法。 - 【請求項6】 少なくとも、請求項1記載の電子放出素
子と、前記電子放出素子から放出された電子により画像
を形成する画像形成部を具備した画像表示装置。
Priority Applications (1)
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JP26463598A JP3506017B2 (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 電子放出素子とその製造方法及び画像表示装置 |
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CN102171785A (zh) * | 2008-09-30 | 2011-08-31 | 凸版印刷株式会社 | 场致发射灯 |
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- 1998-09-18 JP JP26463598A patent/JP3506017B2/ja not_active Expired - Fee Related
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