JP4568090B2

JP4568090B2 - 電子放出素子、陰極、電子源基板及び表示装置並びにそれらの製造方法

Info

Publication number: JP4568090B2
Application number: JP2004331635A
Authority: JP
Inventors: 勝山本; 啓萩原; 俊克堺; 敏裕山本; 瑞芳後沢; 達哉武井; 哲彦室井
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2004-11-16
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2024-11-16
Also published as: JP2006147162A

Description

本発明は、印加された電界によって電子を放出する電子放出素子、陰極、電子源基板及び表示装置並びにそれらの製造方法に関する。

従来、この種の表示装置としては、図１１に示すようなものが知られている。図１１に示された従来の表示装置１は、電子源基板２と陽極基板３とを有し、電子源基板２は、ガラス基板２ａ上に形成された陰極電極２ｂと、電子を放出する電子放出部２ｃと、陰極電極２ｂ上に形成された絶縁層２ｄと、電子が通過する貫通孔２ｅが形成された補助電極２ｆとを備え、陽極基板３は、ガラス基板３ａ上に形成され電子を捕捉する陽極電極３ｂと、電子の衝突によって発光する蛍光体層３ｃとを備え、電子放出部２ｃは、カーボンナノチューブ又はグラファイトナノファイバで構成されている。なお、図１１は、従来の表示装置１における１画素分の構成を示したものである。

従来の表示装置１において、陰極電極２ｂと補助電極２ｆとの間、補助電極２ｆと陽極電極３ｂとの間にそれぞれ所定の電圧が印加されると、電子放出部２ｃから電子が放出され、放出された電子は、補助電極２ｆの貫通孔２ｅを通過して陽極基板３の方向に進行し、蛍光体層３ｃを発光させることができるようになっている（例えば、非特許文献１〜３参照。）。
Ｓ．Ｕｅｍｕｒａ，ｅｔａｌ．，"ＬａｒｇｅＳｉｚｅＦＥＤｗｉｔｈＣａｒｂｏｎＮａｎｏｔｕｂｅｓＥｍｉｔｔｅｒ"，ＳＩＤ'０２，ｐｐ．１１３２−１１３５（２００２）Ｓ．Ｋａｎｇ，ｅｔａｌ．，"ＬｏｗＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣａｒｂｏｎＮａｎｏｔｕｂｅｓｆｏｒＴｒｉｏｄｅ−ＴｙｐｅＦｉｅｌｄ−ＥｍｉｔｔｅｒＡｒｒａｙ"，ＳＩＤ'０３，ｐｐ．８０２−８０５（２００３）Ｍ．Ｈｉｒａｋａｗａ，ｅｔａｌ．，"ＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆａｔｒｉｏｄｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅＧｒａｐｈｉｔｅｎａｎｏｆｉｂｅｒＦＥＤｂｙＴｈｅｒｍａｌＣＶＤＭｅｔｈｏｄ"，ＩＤＷ'０２，ｐｐ．１０６５−１０６８（２００２）

しかしながら、このような従来の表示装置では、電子放出部２ｃから放出された電子は、図１１に示すような発散した電子軌道を描いて陽極基板３の方向に進むので、一部の電子は、隣接画素との中点Ｃ１、Ｃ２間の距離Ａに収まらず、隣接する他の電子放出部２ｃから放出された電子の到達範囲と重なる範囲に到達してしまい、隣接する画素どうしが互いに影響し合うという問題があった。

例えば、ＲＧＢ（赤、緑、青）の画素で表示装置を構成してカラー表示を行う場合、従来の表示装置では、電子の到達範囲に重なりが生じることにより隣接するＲＧＢの画素どうしが互いに影響し合ってカラー表示ができなくなるので、電子の到達範囲が重ならないよう画素ピッチを粗くする必要が生じ、高精細化が図れないという問題があった。

この問題を解決するため、補助電極２ｆと陽極基板３との間に新たな補助電極を追加して電子軌道の発散を抑えるという対策があるが、構造の複雑化、消費電力の増加、プロセスの煩雑化、製造コストの増加等の問題が生じてしまう。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、従来のものよりも高精細化を図ることができる電子放出素子、陰極、電子源基板及び表示装置並びにそれらの製造方法を提供するものである。

本発明の電子放出素子は、電子を引き出す補助電極と、前記電子を加速して捕捉する陽極電極とを備えた表示装置に使用される電子放出素子において、前記補助電極と前記陽極電極との間に設けられ電子を通過させる貫通孔を有する金属膜と、前記金属膜の前記補助電極側面上の前記貫通孔の周囲又は前記貫通孔の内壁にグラファイトナノファイバ又はカーボンナノチューブによって形成された電子放出手段とを備えたことを特徴とする構成を有している。

この構成により、本発明の電子放出素子は、電子放出手段から電子を引き出す補助電極と、放出された電子を加速して捕捉する陽極電極との間に所定の間隔で設置されることにより、金属膜と補助電極との間の電界と、金属膜と陽極電極との間の電界との作用によって、陽極電極に入射される電子の軌道の発散を従来のものよりも抑えることができるので、従来のものよりも高精細化を図ることができる。

また、本発明の陰極は、電子放出素子を複数備えたことを特徴とする構成を有している。

この構成により、本発明の陰極は、電子放出手段から電子を引き出す補助電極と、放出された電子を加速して捕捉する陽極電極との間に所定の間隔で設置されることにより、金属膜と補助電極との間の電界と、金属膜と陽極電極との間の電界との作用によって、陽極電極に入射される電子の軌道の発散を従来のものよりも抑えることができるので、従来のものよりも高精細化を図ることができる。

さらに、本発明の電子源基板は、陰極と、前記陰極から電子を引き出す補助電極とを備え、前記補助電極は、前記陰極から所定の間隔をおいて対向配置されたことを特徴とする構成を有している。

この構成により、本発明の電子源基板は、放出された電子を加速して捕捉する陽極電極と対向配置されることにより、金属膜と補助電極との間の電界と、金属膜と陽極電極との間の電界との作用によって、陽極電極に入射される電子の軌道の発散を従来のものよりも抑えることができるので、従来のものよりも高精細化を図ることができる。

さらに、本発明の表示装置は、電子源基板と、前記電子源基板から放出された電子を加速して捕捉する陽極電極とを備え、前記陽極電極は、前記陰極に対して前記補助電極が設けられた側とは異なる側に前記陰極から所定の間隔をおいて対向配置されたことを特徴とする構成を有している。

この構成により、本発明の表示装置は、金属膜と補助電極との間の電界と、金属膜と陽極電極との間の電界との作用によって、陽極電極に入射される電子の軌道の発散を従来のものよりも抑えることができるので、従来のものよりも高精細化を図ることができる。

本発明の電子放出素子の製造方法は、電子を引き出す補助電極と、前記電子を加速して捕捉する陽極電極とを備えた表示装置に使用される電子放出素子の製造方法において、基板の前記陽極電極側の面上に、前記補助電極、絶縁層、触媒層及び金属膜を順次形成するステップと、前記金属膜及び前記触媒層を貫通させる貫通孔を形成して前記絶縁層を露出させるステップと、露出させた前記絶縁層を除去して前記補助電極を露出させるとともに前記触媒層の前記補助電極側の前記貫通孔の周囲を露出させるステップと、露出させた前記補助電極側の前記貫通孔の周囲又は前記貫通孔の内壁にグラファイトナノファイバ又はカーボンナノチューブの電子放出手段を形成するステップとを含む構成を有している。

この構成により、本発明の製造方法が適用された電子放出素子は、電子放出手段から電子を引き出す補助電極と、放出された電子を加速して捕捉する陽極電極との間に所定の間隔で設置されることにより、金属膜と補助電極との間の電界と、金属膜と陽極電極との間の電界との作用によって、陽極電極に入射される電子の軌道の発散を従来のものよりも抑えることができるので、従来のものよりも高精細化を図ることができる。

また、本発明の陰極の製造方法は、電子放出素子を製造するステップと、前記電子放出素子を複数配置するステップとを含むことを特徴とする構成を有している。

この構成により、本発明の製造方法が適用された陰極は、電子放出手段から電子を引き出す補助電極と、放出された電子を加速して捕捉する陽極電極との間に所定の間隔で設置されることにより、金属膜と補助電極との間の電界と、金属膜と陽極電極との間の電界との作用によって、陽極電極に入射される電子の軌道の発散を従来のものよりも抑えることができるので、従来のものよりも高精細化を図ることができる。

さらに、本発明の電子源基板の製造方法は、陰極を製造するステップと、前記陰極から電子を引き出す補助電極を前記陰極から所定の間隔をおいて対向配置するステップとを含むことを特徴とする構成を有している。

この構成により、本発明の製造方法が適用された電子源基板は、放出された電子を加速して捕捉する陽極電極と対向配置されることにより、金属膜と補助電極との間の電界と、金属膜と陽極電極との間の電界との作用によって、陽極電極に入射される電子の軌道の発散を従来のものよりも抑えることができるので、従来のものよりも高精細化を図ることができる。

さらに、本発明の表示装置の製造方法は、電子源基板を製造するステップと、前記電子源基板から放出された電子を加速して捕捉する陽極電極を前記陰極に対して前記補助電極が設けられた側とは異なる側に前記陰極から所定の間隔をおいて対向配置するステップとを含むことを特徴とする構成を有している。

この構成により、本発明の製造方法が適用された表示装置は、金属膜と補助電極との間の電界と、金属膜と陽極電極との間の電界との作用によって、陽極電極に入射される電子の軌道の発散を従来のものよりも抑えることができるので、従来のものよりも高精細化を図ることができる。

本発明は、従来のものよりも高精細化を図ることができるという効果を有する電子放出素子、陰極、電子源基板及び表示装置並びにそれらの製造方法を提供することができるものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態の表示装置の構成について説明する。

図１に示すように、本実施の形態の表示装置１０は、電子源基板２０と、陽極基板３０とを有している。なお、図１は、表示装置１０における１画素分の構成を示したものである。

電子源基板２０は、ガラス基板２１上に形成された補助電極２２と、補助電極２２上に形成された絶縁層２３と、絶縁層２３上に形成された触媒層２４と、所定の直径を有する貫通孔２５が形成された陰極電極２６と、貫通孔２５の周囲に設けられて電子を放出する電子放出手段としてのグラファイトナノファイバ（以下「ＧＮＦ」という。）２７とを備えている。陽極基板３０は、ガラス基板３１上に形成されて電子を捕捉する陽極電極３２と、電子の衝突によって発光する蛍光体層３３とを備えている。

なお、陰極電極２６及びＧＮＦ２７は、本発明の電子放出素子を構成している。また、複数の電子放出素子が例えばマトリクス状に配置されて本発明の陰極を構成する。

補助電極２２と陰極電極２６との間には、補助電極電圧Ｖ１が印加され、陰極電極２６と陽極電極３２との間には、陽極電圧Ｖ２が印加されるようになっている。

補助電極２２及び陰極電極２６は、例えば、膜厚が１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度のクロムで構成される。絶縁層２３は、例えば、膜厚が２μｍ〜５μｍ程度のＳｉＯ_２（二酸化シリコン）で構成される。

陰極電極２６に設けられた貫通孔２５は、例えば直径が５μｍ〜１０μｍ程度の円形状で形成されるのが好ましい。なお、貫通孔２５の形状は、円形状に限定されるものではなく、楕円や多角形の形状としてもよい。

陽極電極３２は、例えばＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ：錫ドープ酸化インジウム）のような透明電極によって構成され、蛍光体層３３は、陽極電極３２上に蛍光体が塗布されて形成される。

なお、図示を省略したが、表示装置１０は、電子源基板２０と陽極基板３０との間にスペーサを備えている。このスペーサは、例えばガラスやセラミックス等で構成され、電子源基板２０と陽極基板３０との間隔を所定の値に設定するようになっている。電子源基板２０と陽極基板３０との間隔は、０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度に設定するのが好ましい。

次に、本実施の形態の表示装置１０の製造方法について図１〜図４を用いて説明する。

まず、ガラス基板２１上に補助電極２２を形成する補助電極母線が設けられ、補助電極母線上に絶縁層２３、触媒層２４が順次形成される。さらに、陰極電極２６を形成する陰極電極母線が触媒層２４上に形成される。

ここで、補助電極母線及び陰極電極母線は、例えばクロムの薄膜がスパッタリング法や蒸着法によって、それぞれ、ガラス基板２１上及び触媒層２４上に堆積された後、フォトリソグラフィ技術によって母線形状にパターニングされて形成される。

また、絶縁層２３及び触媒層２４もスパッタリング法や蒸着法によって積層される。絶縁層２３の材質は例えばＳｉＯ_２が用いられ、２μｍ〜５μｍ程度の厚さで形成される。触媒層２４の材料としては例えば鉄、ニッケル合金が用いられ、触媒層２４の厚みはＧＮＦ２７の長さの所望値に応じて設定される。

次いで、陰極電極母線上にレジストが塗布されてレジスト層２８が形成され、フォトリソグラフィ技術によって、陰極電極２６に円形状の貫通孔２５を設けるためのパターニングが行われる。具体的には、図２に示すように、直径５μｍ〜１０μｍ程度の円形状の窪み２５ａが触媒層２４、陰極電極２６及びレジスト層２８に形成される。

引き続き、補助電極２２が露出するまで、ウェットエッチングによって絶縁層２３が除去される。ここで、ウェットエッチングは等方性エッチングなので、触媒層２４と接する部分の絶縁層２３もエッチングされ、陰極電極２６上に形成されたレジスト層２８が剥離液によって除去されると、図３に示すように、絶縁層２３が除去された部分に触媒層２４が露出した形状が得られる。

さらに、熱ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長）法によって、図４に示すように、触媒層２４が露出していた陰極電極２６の下面部分に、炭素でできた細かい繊維状のＧＮＦ２７が電気的に接続された状態で形成され、電子源基板２０が得られる。この熱ＣＶＤ法による工程は、例えば、設定温度が５００℃〜８００℃の条件で実施される。

次いで、図１に示すように、スパッタリング法や蒸着法によってガラス基板３１上に例えばＩＴＯを堆積して陽極電極３２を形成した後、蛍光体が陽極電極３２上に塗布されて蛍光体層３３が形成され、陽極基板３０が得られる。

次いで、電子源基板２０と陽極基板３０とが一定の間隔で対向配置されるようスペーサが固着される（図示省略）。そして、封着されて真空排気された後、チップオフされて表示装置１０が得られる。

なお、前述した製造方法において示した材質、寸法、手法等は一例であり、これらに限定されるものではない。例えば、電子放出手段の材質や長さ等に応じて、触媒層２４の材質や厚み、熱ＣＤＶ法の条件等を変更することができる。また、陰極電極２６とは異なるパターンで触媒層２４をパターニングすることにより、ＧＮＦ２７を陰極電極２６上の任意の場所に形成することができる。

次に、本実施の形態の表示装置１０の動作について図１を用いて説明する。

まず、補助電極２２と陰極電極２６との間に補助電極電圧Ｖ１が印加され、陰極電極２６と陽極電極３２との間に陽極電圧Ｖ２が印加される。例えば、補助電極電圧Ｖ１としては２０Ｖ〜６０Ｖ程度の電圧、陽極電圧Ｖ２としては２００Ｖ〜１０ｋＶ程度の電圧が印加される。

次いで、ＧＮＦ２７によって、電子が放出される。ＧＮＦ２７から放出された電子が描く軌道は、補助電極２２と陰極電極２６との間の距離、陰極電極２６と陽極電極３２との間の距離、補助電極電圧Ｖ１及び陽極電圧Ｖ２等の条件によって決定される。具体的には、ＧＮＦ２７から放出された電子は、第１の軌道５１と第２の軌道５２とに２つに大別された軌道のいずれかを描いて陽極電極３２の方向に進む。この際、ＧＮＦ２７から補助電極２２に向かった電子のうち、一部は補助電極２２に捕らえられ、一部が第２の軌道５２を描いて陽極電極３２に向かう。

そして、陽極電極３２の方向に進んだ電子は、蛍光体層３３を通過して蛍光体層３３が発光した後、これらの電子は陽極電極３２に達する。

ここで、第１の軌道５１又は第２の軌道５２を描く電子について説明する。

まず、第１の軌道５１を描く電子は、補助電極電圧Ｖ１によってＧＮＦ２７から補助電極２２側に放出された後、補助電極電圧Ｖ１に対し十分大きな陽極電圧Ｖ２によって貫通孔２５を通過して陽極電極３２に向かって進む。これらの電子は、補助電極電圧Ｖ１及び陽極電圧Ｖ２によって生じた貫通孔２５の中心方向に向かうエネルギ成分を持ってＧＮＦ２７から飛び出すので、電子軌道の発散が抑えられて陽極電極３２に到達し、隣接する画素からの電子ビームが互いに交差しない。

一方、第２の軌道５２を描く電子は、まず、補助電極電圧Ｖ１によってＧＮＦ２７から補助電極２２側に放出される。ここで、ＧＮＦ２７から放出された電子は、陽極電圧Ｖ２の影響も受けるので、貫通孔２５の中心方向に向かうエネルギ成分を備えた状態で補助電極２２に入射される。

次いで、補助電極２２に入射された電子（以下「１次電子」という。）のエネルギを受け取って補助電極２２から新たな電子（以下「２次電子」という。）が放出される。次いで、補助電極２２から放出された２次電子は、補助電極電圧Ｖ１に対し十分大きな陽極電圧Ｖ２によって陽極基板３０側に加速され、貫通孔２５を通過して陽極電極３２に向かって進む。２次電子の持つエネルギは、補助電極２２に入射された１次電子のエネルギよりも小さく、水平方向成分のエネルギも１次電子よりも小さいので、電子軌道の発散が抑えられて陽極電極３２に到達し、隣接する画素からの電子ビームが互いに交差しない。

以上のように、本実施の形態の表示装置１０によれば、陰極電極２６に設けられた貫通孔２５の周辺にＧＮＦ２７が電気的に接続された状態で形成され、陰極電極２６に対して補助電極２２が設けられた側とは異なる側に陽極基板３０を設ける構成としたので、隣接画素との中点をＣ３、Ｃ４とすると、その間隔Ｂよりも小さい範囲にＧＮＦ２７から放出された電子の発散を抑えることができ、画素間のピッチを従来のものよりも細かくすることができるので、従来のものよりも高精細化を図ることができる。

また、本実施の形態の表示装置１０によれば、新たな補助電極を設けることなく、前述の範囲Ｂよりも小さい範囲にＧＮＦ２７から放出された電子を収めることができるので、新たな補助電極を設けた際に発生する構造の複雑化、消費電力の増加、プロセスの煩雑化、製造コストの増加等の問題を回避することができ、簡単な構造で低コスト化を図ることができる。

また、本実施の形態の表示装置１０によれば、電子を放出する電子放出手段が炭素系材料で設けられるので、比較的低い電圧で電子を放出することができ、また、従来の製造方法をそのまま踏襲することができるので、製造コストを低く抑えることができる。

なお、前述の実施の形態において、電子放出手段としてＧＮＦ２７を設ける例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば触媒層２４の材料として鉄系の金属を用いてカーボンナノチューブを陰極電極２６に成長させる構成としても同様の効果が得られる。

また、前述の実施の形態において、ＧＮＦ２７を陰極電極２６の下面部分に設ける例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、陰極電極２６が露出している貫通穴２５の内壁や陰極電極２６の上面に設ける構成としてもよい。

（第２の実施の形態）
まず、本発明の第２の実施の形態の表示装置の構成について説明する。ただし、本発明の第１の実施の形態の表示装置１０と同様な構成については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図５に示すように、本実施の形態の表示装置６０は、電子源基板７０と、陽極基板３０とを有している。なお、図５は、表示装置６０における１画素分の構成を示したものである。

電子源基板７０は、ガラス基板２１上に形成された補助電極７１と、補助電極７１上に形成された絶縁層２３と、所定の直径を有する貫通孔７２が形成された陰極電極７３と、陰極電極７３に形成されたＧＮＦ７４ａと、補助電極７１に形成されたＧＮＦ７４ｂとを備えている。

ＧＮＦ７４ａは、陰極電極７３の貫通孔７２の内壁と、絶縁層２３が除去された陰極電極７３の面とに形成され、本発明の電子放出手段を構成している。ＧＮＦ７４ｂは、ＧＮＦ７４ａを形成するために予め設けられたＧＮＦの残片である。

補助電極７１及び陰極電極７３の材質、膜厚等は、第１の実施の形態の表示装置１０における補助電極２２及び陰極電極２６と同様であるので説明を省略する。

なお、陰極電極７３及びＧＮＦ７４ａは、本発明の電子放出素子を構成している。また、複数の電子放出素子が例えばマトリクス状に配置されて本発明の陰極を構成する。

また、補助電極７１と陰極電極７３との間には、補助電極電圧Ｖ１が印加され、陰極電極７３と陽極電極３２との間には、陽極電圧Ｖ２が印加されるようになっている。

次に、本実施の形態の表示装置６０の製造方法について図５〜図１０を用いて説明する。

まず、ガラス基板２１上に補助電極７１を形成する補助電極母線が設けられ、補助電極母線上に絶縁層２３が形成される。さらに、陰極電極７３を形成する陰極電極母線が絶縁層２３上に形成される。

ここで、補助電極母線及び陰極電極母線は、例えばクロムの薄膜がスパッタリング法や蒸着法によって、それぞれ、ガラス基板２１上及び絶縁層２３上に堆積された後、フォトリソグラフィ技術によって母線形状にパターニングされて形成される。

また、絶縁層２３もスパッタリング法や蒸着法によって積層される。絶縁層２３の材質は例えばＳｉＯ_２が用いられ、２μｍ〜５μｍ程度の厚さで形成される。

次いで、陰極電極母線上にレジストが塗布されてレジスト層２８が形成され、フォトリソグラフィ技術によって、陰極電極７３に円形状の貫通孔７２を設けるためのパターニングが行われる。具体的には、図６に示すように、直径５μｍ〜１０μｍ程度の円形状の窪み７２ａが陰極電極７３及びレジスト層２８に設けられる。

引き続き、補助電極７１が露出するまで、ウェットエッチングによって絶縁層２３が除去される。ここで、ウェットエッチングは等方性エッチングなので、陰極電極７３と接する部分の絶縁層２３もエッチングされ、図７に示すように、絶縁層２３が除去された部分に陰極電極７３が露出した形状が得られる。

次いで、スパッタリング法や蒸着法によって、金属系の触媒、例えば鉄、ニッケル合金が補助電極７１上に堆積されて触媒層７５が形成され、陰極電極７３上に形成されたレジスト層２８が剥離液によって除去されると、図８に示すような形状が得られる。

さらに、熱ＣＶＤ法によって、図９に示すように、補助電極７１が露出した部分に、炭素でできた細かい繊維状のＧＮＦ７４が形成され、ＧＮＦ７４は、陰極電極７３の貫通孔７２の内壁や絶縁層２３が除去されて露出した陰極電極７３の面まで到達し、補助電極７１と陰極電極７３との間がＧＮＦ７４を介して電気的に短絡される。

引き続き、酸素ラジカル雰囲気下でＧＮＦ７４がトリミング処理されると、図１０に示すように、陰極電極７３の貫通孔７２の内壁や絶縁層２３が除去されて露出した陰極電極７３の面にＧＮＦ７４ａが電気的に接続された状態で形成され、電子源基板７０が得られる。

次いで、図５に示すように、例えばＩＴＯをスパッタリング法や蒸着法によってガラス基板３１上に堆積して陽極電極３２を形成した後、蛍光体が陽極電極３２上に塗布されて蛍光体層３３が形成され、陽極基板３０が得られる。

次いで、電子源基板７０と陽極基板３０とが一定の間隔で対向配置されるようスペーサが固着される（図示省略）。そして、封着されて真空排気された後、チップオフされて表示装置６０が得られる。

なお、前述した製造方法において示した材質、寸法、手法等は一例であり、これらに限定されるものではない。例えば、図８に示された触媒層７５の厚さを変化させたり、熱ＣＶＤの反応時間を変化させたりすることにより、ＧＮＦ７４の生成量を制御することができる。

次に、本実施の形態の表示装置６０の動作について図５を用いて説明する。ただし、第１の実施の形態の表示装置１０と同様の動作であるので簡単に説明する。

まず、補助電極７１と陰極電極７３との間に補助電極電圧Ｖ１が印加され、陰極電極７３と陽極電極３２との間に陽極電圧Ｖ２が印加される。

次いで、ＧＮＦ７４ａによって、電子が放出される。ＧＮＦ７４ａから放出された電子は、第１の軌道５１と第２の軌道５２とに大別された２つの軌道のいずれかを描いて陽極電極３２の方向に進む。

そして、陽極電極３２の方向に進んだ電子は、蛍光体層３３を通過して蛍光体層３３が発光した後、陽極電極３２に到達する。このとき、これらの電子は、隣接画素間との中点Ｃ５、Ｃ６間の距離Ｂよりも小さい範囲に収まる。

以上のように、本実施の形態の表示装置６０によれば、陰極電極７３の貫通孔７２の内壁や絶縁層２３が除去されて露出した陰極電極７３の面にＧＮＦ７４ａが電気的に接続された状態で形成され、陰極電極７３に対して補助電極７１が設けられた側とは異なる側に陽極基板３０を設ける構成としたので、上述の範囲Ｂよりも小さい範囲にＧＮＦ７４ａから放出された電子を収めることができ、画素間のピッチを従来のものよりも細かくすることができるので、従来のものよりも高精細化を図ることができる。

また、本実施の形態の表示装置６０によれば、新たな補助電極を設けることなく、前述の範囲Ｂよりも小さい範囲にＧＮＦ７４ａから放出された電子を収めることができるので、新たな補助電極を設けた際に発生する構造の複雑化、消費電力の増加、プロセスの煩雑化、製造コストの増加等の問題を回避することができ、簡単な構造で低コスト化を図ることができる。

また、本実施の形態の表示装置６０によれば、電子を放出する電子放出手段が炭素系材料で設けられるので、比較的低い電圧で電子を放出することができ、また、従来の製造方法をそのまま踏襲することができるので、製造コストを低く抑えることができる。

なお、前述の実施の形態において、電子放出手段としてＧＮＦ７４ａを陰極電極７３に形成する例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば触媒層７５の材料として鉄系の金属を用いてカーボンナノチューブを生成し、陰極電極７３に形成する構成としても同様の効果が得られる。

本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の構成図本発明の第１の実施の形態に係る電子源基板において貫通孔形成のパターニング後の断面図本発明の第１の実施の形態に係る電子源基板において絶縁層を補助電極が露出するまで等方性エッチングをし、レジスト層を除去した後の断面図本発明の第１の実施の形態に係る電子源基板において陰極の貫通孔の周囲にＧＮＦを形成した後の断面図本発明の第２の実施の形態に係る表示装置の構成図本発明の第２の実施の形態に係る電子源基板において貫通孔形成のパターニング後の断面図本発明の第２の実施の形態に係る電子源基板において絶縁層を補助電極が露出するまで等方性エッチングをした後の断面図本発明の第２の実施の形態に係る電子源基板において触媒層を堆積し、レジスト層を除去した後の断面図本発明の第２の実施の形態に係る電子源基板において熱ＣＶＤ法によりＧＮＦを成長させ、陰極と補助電極とが電気的に短絡された状態を示す断面図本発明の第２の実施の形態に係る電子源基板においてＧＮＦがトリミング処理された後の状態を示す断面図従来の表示装置の構成図

符号の説明

１０、６０表示装置
２０、７０電子源基板
２１、３１ガラス基板
２２、７１補助電極
２３絶縁層
２４、７５触媒層
２５、７２貫通孔
２５ａ、７２ａ窪み
２６、７３陰極電極
２７、７４ａＧＮＦ（電子放出手段）
２８レジスト層
３０陽極基板
３２陽極電極
３３蛍光体層
７４、７４ｂＧＮＦ

Claims

電子を引き出す補助電極と、前記電子を加速して捕捉する陽極電極とを備えた表示装置に使用される電子放出素子において、前記補助電極と前記陽極電極との間に設けられ電子を通過させる貫通孔を有する金属膜と、前記金属膜の前記補助電極側面上の前記貫通孔の周囲又は前記貫通孔の内壁にグラファイトナノファイバ又はカーボンナノチューブによって形成された電子放出手段とを備えたことを特徴とする電子放出素子。
請求項１に記載の電子放出素子を複数備えたことを特徴とする陰極。
請求項２に記載の陰極と、前記陰極から電子を引き出す補助電極とを備え、前記補助電極は、前記陰極から所定の間隔をおいて対向配置されたことを特徴とする電子源基板。
請求項３に記載の電子源基板と、前記電子源基板から放出された電子を加速して捕捉する陽極電極とを備え、前記陽極電極は、前記陰極に対して前記補助電極が設けられた側とは異なる側に前記陰極から所定の間隔をおいて対向配置されたことを特徴とする表示装置。
電子を引き出す補助電極と、前記電子を加速して捕捉する陽極電極とを備えた表示装置に使用される電子放出素子の製造方法において、基板の前記陽極電極側の面上に、前記補助電極、絶縁層、触媒層及び金属膜を順次形成するステップと、前記金属膜及び前記触媒層を貫通させる貫通孔を形成して前記絶縁層を露出させるステップと、露出させた前記絶縁層を除去して前記補助電極を露出させるとともに前記触媒層の前記補助電極側の前記貫通孔の周囲を露出させるステップと、露出させた前記補助電極側の前記貫通孔の周囲又は前記貫通孔の内壁にグラファイトナノファイバ又はカーボンナノチューブの電子放出手段を形成するステップとを含むことを特徴とする電子放出素子の製造方法。
請求項５に記載の電子放出素子を製造するステップと、前記電子放出素子を複数配置するステップとを含むことを特徴とする陰極の製造方法。
請求項６に記載の陰極を製造するステップと、前記陰極から電子を引き出す補助電極を前記陰極から所定の間隔をおいて対向配置するステップとを含むことを特徴とする電子源基板の製造方法。
請求項７に記載の電子源基板を製造するステップと、前記電子源基板から放出された電子を加速して捕捉する陽極電極を前記陰極に対して前記補助電極が設けられた側とは異なる側に前記陰極から所定の間隔をおいて対向配置するステップとを含むことを特徴とする表示装置の製造方法。