JP3568345B2 - 電子発生装置 - Google Patents
電子発生装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3568345B2 JP3568345B2 JP1999897A JP1999897A JP3568345B2 JP 3568345 B2 JP3568345 B2 JP 3568345B2 JP 1999897 A JP1999897 A JP 1999897A JP 1999897 A JP1999897 A JP 1999897A JP 3568345 B2 JP3568345 B2 JP 3568345B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- carbon
- electron
- grid electrode
- diamond
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子発生装置、より詳細には、電子放出用冷陰極電子発生装置に係り、例えば、ディスプレイ、高速高周波電子デバイス、撮像デバイス等に応用可能なものである。
【0002】
【従来の技術】
図3は、スピント型といわれている従来の冷陰極型電子放出素子(FED:Field Emitter Deveice)の一例を示す図で、図中、21は硝子基板、22は導体層、23は抵抗層、24は絶縁層、25はゲート電極、26はホール、27はエミッタで、図示のように、電子放出部(エミッタ)27が尖塔形状に形成されていてそこから電子を放出するようになっている。その尖塔部分27は、Si,Mo,Nb,Wなどの半導体や金属が用いられている。その周囲にはゲート電極がはちまき状に形成されていて、尖塔部分(いわゆるカソード)27とゲート電極25間に電圧を加えることで、尖塔部分27から電子が放出される。従来、これらの材料による放出部分は大気中の水素等のガスが吸着すると、表面の仕事関数が変化するため、得られる電流が変動するという欠点と、其れを防ぐため10−8Torr以上の高真空中に保持する必要がある。また、仕事関数の値が大きいため、電子放出のしきい値電圧が大きいという問題がある。
【0003】
上記の問題を克服できる電子放出用材料として、炭素系材料(ダイヤモンド、アモルファスカーボン、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノチューブ)が注目されている。理論的にはこれらの材料の真空電位は低いため、低しきい値での電子放出が可能である。また、吸着原子による変動も少なく安定な放出電流が得られる。
【0004】
図4は、カーボンナノチューブを用いた例を示す図で、図中、31は基板、32は電子放出層(カーボンナノチューブ層)、33は絶縁層、34はグリッド電極、35はアノード、36は放出電子で、図示のように、カソードである基板31上に一様に形成されたカーボンナノチューブ32上に、グリッド電極34としてメッシュ状の金属が形成されていて電界放出素子が形成されている。本素子では、まだ十分な性能は得られていないが、カーボンナノチューブからの電子放出が観測されている。しかし、選択的に選ばれた位置から電子を放出することは出来ない構造である。
【0005】
カーボンナノチューブを電子放出用に用いたものとして、特公平7−92463号公報に記載の発明がある。これは電子顕微鏡用で、グリッド電極を近傍に設けてアレー状にすることは出来ない構造である。また、ダイヤモンドを電子放出部に用いる例もある(特開平7−65701号公報)が、ダイヤモンド薄膜は所望の位置に所望の方位を持った結晶部を選択的に形成するには温度、種結晶の方位や質などを精密に制御せねばならず、製法上の困難さがある。また、ダイヤモンドを作成後整形することはほとんど不可能で扱いにくい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、スピント型の電子発生装置は、電子放出部分に大気中の水素等のガスが吸着すると、表面の仕事関数が変化するため、得られる電流が変動するという欠点と、其れを防ぐため10−8Torr以上の高真空中に保持する必要がある。また、仕事関数の値が大きいため、電子放出のしきい値電圧が大きいという問題がある。
【0007】
また、ダイヤモンドを用いた電子発生装置において、ダイヤモンド薄膜は所望の位置に所望の方位を持った結晶部を選択的に形成するには温度、種結晶の方位や質などを精密に制御せねばならず、製法上の困難さがある。また、ダイヤモンドを作成後整形することはほとんど不可能で扱いにくい。
【0008】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、従来のFEDでは不可能な低真空動作、安定大電流動作、低電圧動作が可能で、かつ、個別動作可能なFEDを実現すること、さらには、ダイヤモンドのように結晶性の制御が必要でなく、容易に形成されることを目的としてなされたものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、基板上に、ライン状に導電性材料が形成されてなるカソード電極と、該ライン状の導電性材料の両側には挟むように電気的絶縁材が設けられ、該カソード及び該電気的絶縁材と直交するように、且つ挟むように設けられた該電気的絶縁材に橋をかけるような形でライン状に導電性材料が形成されてなるグリッド電極とを構成し、該カソードとグリッド電極が電気的に絶縁されており、かつ、該カソード上には炭素を含む材料が積層されており、該カソードとグリッド電極との間に電界を加えることで、前記カソード上の炭素を含む材料から電子を放出することを特徴とし、もって、低真空領域で、安定な電流が得られるようにしたものである。
【0010】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記カソード電極上の炭素を含む材料が、ダイヤモンドライクカーボンであることを特徴とし、もって、低真空領域で、安定な電流特性が得られるようにし、さらには、低電圧駆動で、大電流が得られ、また、プラズマCVDなども使え、製法を容易としたものである。
【0011】
請求項3の発明は、請求項1の発明において、前記カソード電極上の炭素を含む材料が、カーボンナノチューブであることを特徴とし、もって、請求項2の効果に加えて、更なる低電圧駆動で、大電流が得られるようにしたものである。
【0012】
請求項4の発明は、請求項1の発明において、前記ライン状カソードが平行に複数本形成されてアレー状になっており、かつ、前記ライン状グリッド電極が平行に複数本アレー状に形成されていて、前記カソードとグリッド電極の両方に電界が印加されたところの交点で、電子が放出されることを特徴とし、もって、アレー化により、個別駆動を可能としたものである。
【0013】
請求項5の発明は、請求項2の発明において、ダイヤモンドライクカーボンが積層されるカソード表面に突起状凹凸が形成されていることを特徴とし、もって、請求項2の効果をさらに良くし、低電圧駆動で、大電流が得られるようにしたものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明による電子発生装置は、硝子、半導体、セラミックス、フィルムのどれかからなる基板上に電気的絶縁層を介して、ライン状に導電性材料が形成されてカソードを構成しており、それらは外部に設けた電源から電圧を印加出来るようになっている。そのライン状導電性材料の両側には挟むように電気的絶縁材が設けられていて、その高さは該導電材の表面よりも高くなっている。それらと直交するように、かつ、挟むように設けられた電気的絶縁材に橋を架けるような形でライン状に導電性材料が形成されてグリッド電極を構成しており、前記カソードとグリッド電極間に挟むように設けられた電気的絶縁材によって、双方は電気的に絶縁されており、該グリッド電極には外部から電界が印加できるようになっている。カソード上には炭素を含む材料が積層されており、カソードとグリッド電極間に電界を加えることで、カソード上の炭素を含む材料からグリッド方向に電子が放出される構造になっている。
【0015】
上記カソード上の炭素を含む材料はダイヤモンドライクカーボンで構成されている。この材料はメタン等の炭化水素系ガスを用いたプラズマCVD法でカソード上に積層することが出来る。
上記カソード上の炭素を含む材料はカーボンナノチューブで構成されている。この材料はカーボン材のアークプラズマによる放電、レーザアベレーションなどの手法によりカソード上に堆積させることが出来る。
上記のダイヤモンドライクカーボンはダイヤモンドのようなきちっとした結晶構造にはなっておらず、精密な構造制御、方位制御は不要である。
【0016】
上記の電界放出素子のライン状のカソードは平行に複数本形成されてアレー状になっており、各々のカソードは外部から個別に電圧を印加できる構造となっている。かつ、各カソードを挟むように設けられた電気的絶縁材上に直交するように設けられたライン状グリッド電極は、平行に複数本アレー状に形成されていて、各グリッド電極には個別に外部から電圧が印加出来るようになっている。本アレー状で、個別動作可能な電界放出素子アレーは、カソードとグリッドの両方に電界が印加されたところの交点で、選択的に電子が放出される。
【0017】
(実施例1)
図1は、本発明の第一の実施例を説明するための斜視図(図1(A))、及び、断面図(図1(B))図で、図示のように、硝基板1上にカソードであるグラファイト2が約1μm設けられている。さらに、その上に電子放出層であるカーボンナノチューブ層3が数μm設けられている。このナノチューブは直径10から40nm、長さ0.5から数μmである。これらは図1(B)に示す断面図に対して垂直方向にライン状に形成されている。さらに、ライン状電子放出層3(幅約30μm)の両側には、厚さ約7μmで幅約20μmのシリコン酸化膜からなる絶縁領域4がライン状に設けられている。その上に、配線電極5が電子放出部に対し垂直(断面図に対し平行に)に設けられてグリッド電極を形成している。グリッド電極5に正、カソード2に負の電圧を印加することによって、図中に示された矢印方向に電子6が放出される。
【0018】
(実施例2)
第二の実施例として、電子放出層として、ダイヤモンドライクカーボンを用いた実施例がある。この実施例では、ダイヤモンドライクカーボンの積層される領域の表面が数ミクロンオーダで凹凸が付けられたその上に積層することでより効果的に電子が放出される。このときのダイヤモンドライクカーボン膜厚は約400から1000nmである。図2は、上記第二の実施例を説明するための要部断面図で、図中、10がカソードに設けられた突起状凹凸、11が積層されたダイヤモンドライクカーボンである。なお、1は基板、4は絶縁領域、5はグリッド電極である。
【0019】
【発明の効果】
請求項1の発明の効果:基板上に、ライン状に導電性材料が形成されてなるカソード電極と、該ライン状の導電性材料の両側には挟むように電気的絶縁材が設けられ、該カソード及び該電気的絶縁材と直交するように、且つ挟むように設けられた該電気的絶縁材に橋をかけるような形でライン状に導電性材料が形成されてなるグリッド電極とを構成し、該カソードとグリッド電極が電気的に絶縁されており、かつ、該カソード上には炭素を含む材料が積層されており、該カソードとグリッド電極との間に電界を加えることで、前記カソード上の炭素を含む材料から電子を放出するようにしたもので、低真空領域で、安定な電流が得られる。
【0020】
請求項2の発明の効果:請求項1の発明において、前記カソード上の炭素を含む材をダイヤモンドライクカーボンとしたので、低真空領域で、安定な電流特性が得られ、さらには、低電圧駆動で、大電流が得られ、また、プラズマCVDなども使え、製法が容易となる。
【0021】
請求項3の発明の効果:請求項1の発明において、前記カソード電極上の炭素を含む材料をカーボンナノチューブとしたので、請求項2の発明の効果に加えて、更なる低電圧駆動で、大電流が得られる。
【0022】
請求項4の発明の効果:請求項1の発明において、前記ライン状カソード電極は平行に複数本形成されてアレー状になっており、かつ、前記ライン状グリッド電極は平行に複数本アレー状に形成されていて、前記カソードとグリッド電極の両方に電界が印加されたところの交点で、電子が放出されるようにしたので、アレー化により、個別駆動が可能となる。
【0023】
請求項5の発明の効果:請求項2の発明において、ダイヤモンドライクカーボンが積層されるカソード表面に突起状凹凸が形成されているので、請求項2の発明の効果をさらに良くし、低電圧駆動で、大電流が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を説明するための要部斜視図((A)図)、及び、断面図((B)図)である。
【図2】本発明の第2の実施例を説明するための要部断面図である。
【図3】従来のスピント型電子発生装置の一例を説明するための要部概略構成図である。
【図4】従来のカーボンナノチューブを用いた電子発生装置の一例を説明するための要部構成図である。
【符号の説明】
1…基板、2…カソード材、3…電子放出材、4…ライン状絶縁領域、5…ライン状グリッド電極、6…放出電子、10…カソード材、11…電子放出材、21…硝子基板、22…導体層、23…抵抗層、24…絶縁層、25…ゲート電極、26…ホール、27…エミッタ、31…基板、32…電子放出層(カーボンナノチューブ層)、33…絶縁層、34…グリッド電極、35…アノード、36…放出電子。
Claims (5)
- 基板上に、ライン状に導電性材料が形成されてなるカソード電極と、該ライン状の導電性材料の両側には挟むように電気的絶縁材が設けられ、該カソード及び該電気的絶縁材と直交するように、且つ挟むように設けられた該電気的絶縁材に橋をかけるような形でライン状に導電性材料が形成されてなるグリッド電極とを構成し、該カソードとグリッド電極が電気的に絶縁されており、かつ、該カソード上には炭素を含む材料が積層されており、該カソードとグリッド電極との間に電界を加えることで、前記カソード上の炭素を含む材料から電子を放出することを特徴とする電子発生装置。
- 請求項1において、前記カソード上の炭素を含む材料は、ダイヤモンドライクカーボンであることを特徴とする電子発生装置。
- 請求項1において、前記カソード上の炭素を含む材料は、カーボンナノチューブであることを特徴とする電子発生装置。
- 請求項1において、前記ライン状カソードは平行に複数本形成されてアレー状になっており、かつ、前記ライン状グリッドは平行に複数本アレー状に形成されていて、前記カソードとグリッド電極の両方に電界が印加されたところの交点で、電子が放出されることを特徴とする電子発生装置。
- 請求項2において、ダイヤモンドライクカーボンが積層されるカソード表面には突起状凹凸が形成されていることを特徴とする電子発生装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1999897A JP3568345B2 (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | 電子発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1999897A JP3568345B2 (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | 電子発生装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10199398A JPH10199398A (ja) | 1998-07-31 |
JP3568345B2 true JP3568345B2 (ja) | 2004-09-22 |
Family
ID=12014838
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1999897A Expired - Fee Related JP3568345B2 (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | 電子発生装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3568345B2 (ja) |
Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4069532B2 (ja) | 1999-01-11 | 2008-04-02 | 松下電器産業株式会社 | カーボンインキ、電子放出素子、電子放出素子の製造方法、および画像表示装置 |
KR100296879B1 (ko) * | 1999-06-18 | 2001-07-12 | 김순택 | 전계 방출 표시소자의 제조방법 |
GB9915633D0 (en) * | 1999-07-05 | 1999-09-01 | Printable Field Emitters Limit | Field electron emission materials and devices |
JP2001180920A (ja) | 1999-12-24 | 2001-07-03 | Nec Corp | ナノチューブの加工方法及び電界放出型冷陰極の製造方法並びに表示装置の製造方法 |
KR100477739B1 (ko) * | 1999-12-30 | 2005-03-18 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전계 방출 소자 및 그 구동 방법 |
KR100499120B1 (ko) * | 2000-02-25 | 2005-07-04 | 삼성에스디아이 주식회사 | 카본 나노튜브를 이용한 3전극 전계 방출 표시소자 |
US6456691B2 (en) | 2000-03-06 | 2002-09-24 | Rigaku Corporation | X-ray generator |
US6586889B1 (en) | 2000-06-21 | 2003-07-01 | Si Diamond Technology, Inc. | MEMS field emission device |
KR20020003709A (ko) * | 2000-06-28 | 2002-01-15 | 김 성 아이 | 전계 방출 표시 소자 및 그의 제조 방법 |
KR100812873B1 (ko) * | 2000-07-19 | 2008-03-11 | 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 | 전자방출소자, 그 제조방법 및 그것을 이용한 화상표시장치 |
US6819034B1 (en) | 2000-08-21 | 2004-11-16 | Si Diamond Technology, Inc. | Carbon flake cold cathode |
JP3610325B2 (ja) * | 2000-09-01 | 2005-01-12 | キヤノン株式会社 | 電子放出素子、電子源及び画像形成装置の製造方法 |
US6664728B2 (en) | 2000-09-22 | 2003-12-16 | Nano-Proprietary, Inc. | Carbon nanotubes with nitrogen content |
US6885022B2 (en) | 2000-12-08 | 2005-04-26 | Si Diamond Technology, Inc. | Low work function material |
KR100406817B1 (ko) * | 2001-05-08 | 2003-11-21 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전계 방출 표시소자의 제조 방법 |
US6739932B2 (en) | 2001-06-07 | 2004-05-25 | Si Diamond Technology, Inc. | Field emission display using carbon nanotubes and methods of making the same |
KR100787420B1 (ko) * | 2001-06-18 | 2007-12-26 | 삼성에스디아이 주식회사 | 플라즈마 디스플레이 패널 및 플라즈마 방전 평판 램프 |
US6700454B2 (en) | 2001-06-29 | 2004-03-02 | Zvi Yaniv | Integrated RF array using carbon nanotube cathodes |
US6897603B2 (en) | 2001-08-24 | 2005-05-24 | Si Diamond Technology, Inc. | Catalyst for carbon nanotube growth |
JP3768937B2 (ja) | 2001-09-10 | 2006-04-19 | キヤノン株式会社 | 電子放出素子、電子源及び画像表示装置の製造方法 |
JP2003317606A (ja) | 2002-04-19 | 2003-11-07 | Mitsubishi Pencil Co Ltd | 電子銃用電極および電子銃 |
US6979947B2 (en) | 2002-07-09 | 2005-12-27 | Si Diamond Technology, Inc. | Nanotriode utilizing carbon nanotubes and fibers |
KR100576733B1 (ko) | 2003-01-15 | 2006-05-03 | 학교법인 포항공과대학교 | 일체형 3극구조 전계방출디스플레이 및 그 제조 방법 |
KR100796975B1 (ko) | 2005-12-06 | 2008-01-23 | 한국전자통신연구원 | 전자빔 궤적 제어가 가능한 전계 방출 장치 및 그 제조방법 |
-
1997
- 1997-01-16 JP JP1999897A patent/JP3568345B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10199398A (ja) | 1998-07-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3568345B2 (ja) | 電子発生装置 | |
US7652418B2 (en) | Electronic emission device, electron emission display device having the same, and method of manufacturing the electron emission device | |
JP4802363B2 (ja) | 電界放出型冷陰極及び平面画像表示装置 | |
US7582001B2 (en) | Method for producing electron-emitting device and electron-emitting apparatus | |
US6780075B2 (en) | Method of fabricating nano-tube, method of manufacturing field-emission type cold cathode, and method of manufacturing display device | |
US7733006B2 (en) | Electron-emitting device and manufacturing method thereof | |
US7405092B2 (en) | Method of manufacturing electron-emitting device and method of manufacturing image display apparatus | |
US7221087B2 (en) | Carbon nanotube-based field emission display | |
US20080074026A1 (en) | Field emission electron source and method of manufacturing the same | |
US6059627A (en) | Method of providing uniform emission current | |
US6495865B2 (en) | Microcathode with integrated extractor | |
JP2000100317A (ja) | 電界電子放出装置 | |
JP3590007B2 (ja) | 電子放出素子およびその製造方法並びに該電子放出素子を用いた画像表示装置 | |
JP3597740B2 (ja) | 冷陰極及びその製造方法 | |
JP3554238B2 (ja) | 冷陰極 | |
JP3232195B2 (ja) | 電子放出素子 | |
JP3502883B2 (ja) | 冷電子放出素子及びその製造方法 | |
JPH09259737A (ja) | 電子放出デバイス | |
JP2002539580A (ja) | 電界放出素子および利用方法 | |
JP3595821B2 (ja) | 冷電子放出素子及びその製造方法 | |
JP2001236878A (ja) | 電界放出型電子源アレイの製造方法、電界放出型電子源アレイ、及びその製造装置、並びにカーボンナノチューブの分離精製方法 | |
JP3568859B2 (ja) | 冷陰極及びその冷陰極の製造方法 | |
JP4529011B2 (ja) | 冷電子放出素子及びその製造方法 | |
JP2007227091A (ja) | 電子放出素子、電子放出素子の製造方法、及び電子放出素子を有する表示装置 | |
JP2002289088A (ja) | 電子放出素子及び電子源及び電子源の駆動方法及び画像形成装置及び画像形成装置の駆動方法及び電子放出装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040615 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040615 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080625 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090625 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090625 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100625 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110625 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110625 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120625 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130625 Year of fee payment: 9 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |