JPH0589806A - Image display device - Google Patents

Image display device

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JPH0589806A
JPH0589806A JP24789191A JP24789191A JPH0589806A JP H0589806 A JPH0589806 A JP H0589806A JP 24789191 A JP24789191 A JP 24789191A JP 24789191 A JP24789191 A JP 24789191A JP H0589806 A JPH0589806 A JP H0589806A
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layer
insulating layer
image display
display device
cold cathode
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Tomokazu Ise
智一 伊勢
Yuji Maruo
祐二 丸尾
Masao Urayama
雅夫 浦山
Yutaka Akagi
裕 赤木
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  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

PURPOSE:To manufacture a thin type image display device with a simple process at a low cost and achieve a stable operation. CONSTITUTION:An image display device includes a clear face plate 30 located on the displaying side, a clear electroconductive film layer 31 functioning as anode electrode, a fluorescent substance layer 32, an electric insulating layer 33 presenting the tunnel effect, a cold cathode array 34 having electron source, an electric insulating layer 35 working as core, a cold cathode array electrode 21 functioning as cathode electrode, and a back supporting plate 20. When an voltage is impressed between the cold cathode array electrode 21 on the back supporting plate 20 side and the clear electroconductive film layer 31 on the face plate 30 side, a strong electric field is induced at the tip contacting the insulating layer 33 in the electron source of the cold cathode array 34. and electrons pass due to the tunnel phenomenon through a potential barrier between the tip of the array 34 and the insulating layer 33 and are cast incident to the fluorescent substance layer 32 to cause it to emit light.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、薄型の画像表示装置、
即ち平面パネルディスプレイに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin image display device,
That is, it relates to a flat panel display.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、情報化に即応して数多くの情報機
器やOA機器が開発されている。画像表示装置として
は、色、輝度、コントラスト及び分解能に対して良好な
性能を有する陰極線管が通常用いられているが、近年の
情報量の増大やパ−ソナル化、軽薄短小の市場ニ−ズに
対応するために各種の薄型パネルディスプレイの開発が
急速に展開されている。
2. Description of the Related Art In recent years, many information devices and OA devices have been developed in response to information technology. As an image display device, a cathode ray tube having good performance in terms of color, brightness, contrast and resolution is usually used, but in recent years there has been an increase in the amount of information, personalization, and a market need for light, thin, short and small markets. The development of various thin panel displays is rapidly expanding in order to meet the requirements.

【0003】薄型パネルディスプレイとしては、電界放
出型冷陰極のマイクロガンをマトリクス状に配列した平
面パネルディスプレイが注目されており、一例としてR.
Heyer らの「Microtips Fluorescent Display 」が「Ja
pan Display 1986」コンファレンスにおいて提案されて
いる。この種のマイクロガンは、モリブデンの複数のチ
ップにより構成され、チップの上方に位置するゲ−トか
らチップに電界が印加され、特に電界効果によって、チ
ップ頂上から電子が抽出される。アノ−ドは、発光団材
料により形成されてゲ−ト面から約100 μm 離れて形成
されている。
As a thin panel display, a flat panel display in which field emission type cold cathode microguns are arranged in a matrix has attracted attention.
Heyer et al.'S "Microtips Fluorescent Display" is "Ja
pan Display 1986 ”conference. This type of microgun is composed of a plurality of chips of molybdenum, an electric field is applied to the chip from a gate located above the chip, and electrons are extracted from the top of the chip by the electric field effect. The anode is formed of a luminophore material and is formed at a distance of about 100 μm from the gate surface.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
のマイクロガンを用いた従来の平面パネルディスプレイ
では、薄型であって通常のCRTに勝るディスプレイ性
能を有するが、次の3つの理由により実用化されていな
い。即ち先ず、冷陰極とアノ−ドの発光団材料との間を
真空状態に維持しなければならないので、製造工程が複
雑でコストが高い。次いで、冷陰極の電子放出部の表面
に異種原子が若干でも吸着すると冷陰極の電子放出部の
仕事関数が大幅に変化するので、安定した電子放出特性
を実現することができない。最後に、電子ビ−ムにより
イオン化された残留ガスが冷陰極とアノ−ドの発光団材
料との間に印加される陽極電圧により加速され、高エネ
ルギで凸形状の冷陰極に衝突してスパッタするので、寿
命が短く、動作が不安定となってしまう。
However, the conventional flat panel display using this type of microgun is thin and has a display performance superior to that of an ordinary CRT, but it is put to practical use for the following three reasons. Not not. That is, first, since a vacuum state must be maintained between the cold cathode and the anode luminophore material, the manufacturing process is complicated and the cost is high. Next, even if a small amount of foreign atoms are adsorbed on the surface of the electron emitting portion of the cold cathode, the work function of the electron emitting portion of the cold cathode changes significantly, so that stable electron emitting characteristics cannot be realized. Finally, the residual gas ionized by the electron beam is accelerated by the anode voltage applied between the cold cathode and the anode luminophore material, and collides with the convex cold cathode with high energy and spatters. Therefore, the life is short and the operation becomes unstable.

【0005】本発明は上述した従来の問題点に鑑み成さ
れたものであり、簡単な工程で安価に製造することがで
き、安定した動作を実現し得る画像表示装置を提供する
ことを課題とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and it is an object of the present invention to provide an image display device which can be manufactured at a low cost by a simple process and can realize a stable operation. To do.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の画像表示装置は
上述の課題を達成するために、基板と、基板上に配置さ
れたX−Yマトリクス電極と、X−Yマトリクス電極上
に配置されておりX−Yマトリクス電極に制御されてX
−Yマトリクスに対応した位置から選択的に電子を放出
する電子放出層と、電子放出層に対向して配置された陽
極層と、電子放出層と陽極層との間に配置されており電
子放出層から陽極層に向けて放出された電子がトンネル
効果により通過する絶縁層と、絶縁層と陽極層との間に
配置されており絶縁層を通過して入射する電子により発
光する蛍光体層とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, an image display device of the present invention is provided with a substrate, an XY matrix electrode arranged on the substrate, and an XY matrix electrode. The X-Y matrix electrode controls X
An electron emission layer which selectively emits electrons from a position corresponding to the Y matrix, an anode layer which is arranged so as to face the electron emission layer, and an electron emission layer which is arranged between the electron emission layer and the anode layer. An insulating layer through which electrons emitted from the layer toward the anode layer pass due to a tunnel effect, and a phosphor layer which is disposed between the insulating layer and the anode layer and emits light by electrons incident through the insulating layer. It is characterized by having.

【0007】[0007]

【作用】本発明の画像表示装置においては、電子放出層
が、X−Yマトリクス電極に制御されて電子を放出する
と、放出された電子は、トンネル効果により絶縁層を陽
極層へ向かって通過する。ここで一般に、ある閾値以上
のエネルギを有する電子が蛍光体に入射すると、蛍光体
内で電子・正孔対が生成され、この電子の遷移により蛍
光体が発光する。従って、本発明においては、ある閾値
以上の電圧を陰極層と陽極層との間に印加すれば、蛍光
体層は、絶縁層を通過して入射する電子により発光す
る。このため、かかる発光動作をX−Yマトリクス電極
で制御すれば、蛍光体層上に所望の画像表示を得ること
ができる。
In the image display device of the present invention, when the electron emission layer emits electrons under the control of the XY matrix electrode, the emitted electrons pass through the insulating layer toward the anode layer due to the tunnel effect. .. Here, in general, when an electron having an energy equal to or higher than a certain threshold is incident on the phosphor, an electron-hole pair is generated in the phosphor, and the phosphor emits light by the transition of the electrons. Therefore, in the present invention, when a voltage equal to or higher than a certain threshold is applied between the cathode layer and the anode layer, the phosphor layer emits light by the electrons incident through the insulating layer. Therefore, if such a light emitting operation is controlled by the XY matrix electrode, a desired image display can be obtained on the phosphor layer.

【0008】ここで、本発明の画像表示装置の上述の如
き構成によれば、電子放出層と蛍光体層との間には絶縁
層が配置されおり、従来例のように真空層を設ける必要
はないので、簡単な工程で安価に製造することができ
る。また、電子放出層の電子を放出する部分が、電子放
出層と蛍光体層との間に配置された絶縁層により保護さ
れるので、安定した電子放出特性を実現して寿命を長く
することができ、動作を安定化することができる。
According to the above-mentioned structure of the image display device of the present invention, the insulating layer is arranged between the electron emission layer and the phosphor layer, and it is necessary to provide the vacuum layer as in the conventional example. Therefore, it can be manufactured at a low cost by a simple process. Further, since the electron emitting portion of the electron emitting layer is protected by the insulating layer disposed between the electron emitting layer and the phosphor layer, stable electron emitting characteristics can be realized and the life can be extended. It is possible to stabilize the operation.

【0009】次に示す本発明の実施例から、本発明のこ
のような作用がより明らかにされ、更に本発明の他の作
用が明らかにされよう。
The action of the present invention will be more apparent from the following examples of the present invention, and other actions of the present invention will be further clarified.

【0010】[0010]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1は、本発明に係る画像表示装置の一実施例を
示す要部破断斜視図、図2は、図1の点線で示す部分を
拡大して示す要部拡大断面図、図3は、図1及び図2の
画像表示装置の全体的な外観を示す斜視図、図4〜図11
は、図1〜図3に示す画像表示装置の製造方法を示す説
明図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a fragmentary perspective view showing an embodiment of an image display device according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of an essential part showing a portion indicated by a dotted line in FIG. 1, and FIG. 1 and 2 are perspective views showing the overall appearance of the image display device shown in FIGS.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing the image display device shown in FIGS. 1 to 3.

【0011】図1及び図2において、画像表示装置は、
表示側に位置した透明なフェ−スプレ−ト30と、アノ−
ド電極として機能する陽極層の一例としての透明導電膜
層31と、蛍光体層32と、トンネル効果を有する電気絶縁
層33と、錐状放出部の一例を構成する電子放出源34a を
有する電子放出層の一例としての冷陰極アレイ34と、コ
アとなる電気絶縁層35と、カソ−ド電極として機能する
X−Yマトリクス電極の一例を構成する冷陰極アレイ電
極21と、基板の一例としての背面支持プレ−ト20とを備
えている。尚、図2では、フェ−スプレ−ト30側の層B
と背面支持プレ−ト20側の層Aが離間して示されている
が、実際には一体化されている。
In FIG. 1 and FIG. 2, the image display device is
A transparent face plate 30 located on the display side and an
An electron having a transparent conductive film layer 31 as an example of an anode layer functioning as a cathode electrode, a phosphor layer 32, an electric insulating layer 33 having a tunnel effect, and an electron emission source 34a constituting an example of a conical emission portion. A cold cathode array 34 as an example of an emission layer, an electrical insulating layer 35 as a core, a cold cathode array electrode 21 as an example of an XY matrix electrode functioning as a cathode electrode, and an example of a substrate. And a back support plate 20. In FIG. 2, the layer B on the face plate 30 side is
And layer A on the back support plate 20 side are shown spaced apart, but are actually integrated.

【0012】1画素には、多角錐状又は円錐状の凸形状
の電子放出源34a が複数個で対応するように構成され
る。電子放出源34a は、電子放出部である先端が鋭く、
底部が一体化されて冷陰極アレイ34を形成する。冷陰極
アレイ34は、冷陰極アレイ電極21に電気的に面接続され
ている。冷陰極アレイ34は、冷陰極アレイ電極21と同様
に、X−Yマトリクス状に仕切られ、絶縁層35のコアに
より覆われて互いに電気的に絶縁されており、かかる先
端は、トンネル効果を有する電気絶縁層33に接触してい
る。フェ−スプレ−ト30には、アノ−ド電極となる透明
導電膜層31と蛍光体層32が順次形成されており、蛍光体
層32は、電気絶縁層33を介して冷陰極アレイ34の先端に
対向している。
A plurality of electron-emitting sources 34a having a polygonal pyramidal shape or a conical convex shape correspond to one pixel. The electron emitting source 34a has a sharp tip, which is an electron emitting portion,
The bottoms are integrated to form a cold cathode array 34. The cold cathode array 34 is electrically surface-connected to the cold cathode array electrode 21. Like the cold cathode array electrode 21, the cold cathode array 34 is partitioned into an XY matrix, covered with the core of the insulating layer 35 and electrically insulated from each other, and the tips have a tunnel effect. It is in contact with the electrically insulating layer 33. A transparent conductive film layer 31 serving as an anode electrode and a phosphor layer 32 are sequentially formed on the face plate 30, and the phosphor layer 32 is formed on the cold cathode array 34 via an electric insulating layer 33. Opposite the tip.

【0013】冷陰極アレイ電極(カソ−ド電極)21は、
フェ−スプレ−ト30に塗着された蛍光体層32の各画素の
アドレッシングを行うために、図1に示したようにお互
いに交差する走査線23と信号線24により仕切られた領域
内に形成され、隣の領域内に形成されるカソ−ド電極と
は、電気的に絶縁されるようX−Yマトリクス電極を構
成している。即ち、本実施例の平面パネルディスプレイ
は、液晶ディスプレイにおいて用いられている、走査線
と信号線が交差したX−Yマトリクス法とほぼ同様の駆
動原理をとる。
The cold cathode array electrode (cathode electrode) 21 is
In order to address each pixel of the phosphor layer 32 coated on the face plate 30, as shown in FIG. 1, the area defined by the scanning lines 23 and the signal lines 24 intersecting with each other is provided. The XY matrix electrode is formed so as to be electrically insulated from the formed cathode electrode in the adjacent region. That is, the flat panel display of the present embodiment employs a driving principle that is substantially the same as the XY matrix method in which scanning lines and signal lines intersect, which is used in liquid crystal displays.

【0014】走査線23と信号線24が交差する領域には、
アモルファスシリコン(a−Si )の薄膜トランジスタ
(TFT)25が形成され、このTFT25により、冷陰極
アレイ34と、蛍光体層32が塗着されたフェ−スプレ−ト
11の透明導電膜層31間の任意の画素に対応する印加電圧
を制御することができる。尚、本実施例のTFT25は、
公知の逆スタガ構造で形成され、ゲ−ト配線が走査線と
なり、信号線がソ−ス電極とドレイン電極を兼用してい
る。また、TFT25は、立体的構造を有するが、実用的
に透明導電膜層31に合わせて平坦化処理されている。
In the area where the scanning line 23 and the signal line 24 intersect,
A thin film transistor (TFT) 25 of amorphous silicon (a-Si) is formed, and a cold cathode array 34 and a face plate coated with a phosphor layer 32 are formed by the TFT 25.
The applied voltage corresponding to any pixel between the eleven transparent conductive film layers 31 can be controlled. The TFT 25 of this embodiment is
It is formed by a known inverted stagger structure, the gate wiring serves as a scanning line, and the signal line also serves as a source electrode and a drain electrode. Further, although the TFT 25 has a three-dimensional structure, it is practically flattened according to the transparent conductive film layer 31.

【0015】このような構成において、図3に示すよう
に、背面支持プレ−ト20側のカソ−ド電極(冷陰極アレ
イ電極21)と、フェ−スプレ−ト30側のアノ−ド電極
(透明導電膜層31)の間に蛍光体電圧回路11と基体駆動
回路12により電圧が印加されると、冷陰極アレイ34の電
子放出源34a では特に、前記電気絶縁層33と接触する先
端部において強電界が誘起され、電子が冷陰極アレイ34
の先端部と電気絶縁層33の間のポテンシャル障壁をトン
ネル現象で通過して蛍光体層32に入射する。
In such a structure, as shown in FIG. 3, the cathode electrode (cold cathode array electrode 21) on the back support plate 20 side and the anode electrode on the face plate 30 side ( When a voltage is applied between the transparent conductive film layer 31) by the phosphor voltage circuit 11 and the substrate driving circuit 12, in the electron emission source 34a of the cold cathode array 34, especially at the tip portion in contact with the electric insulating layer 33. A strong electric field is induced and electrons are generated in the cold cathode array 34.
Tunnels through the potential barrier between the tip of the and the electric insulating layer 33 to enter the phosphor layer 32.

【0016】ここで、発光は、入射電子により蛍光体層
32内に電子・正孔対が生成され、この電子の遷移により
発光するものと考えれており、入射電子が発光に寄与す
るためには電子・正孔対の生成エネルギ以上のエネルギ
−を有する必要がある。即ち、冷陰極アレイ電極21と透
明導電膜層31の間には、入射電子が電子・正孔対の生成
エネルギ以上のエネルギ−を有するような電圧が印加さ
れる。
Here, the emitted light is caused by incident electrons by the phosphor layer.
It is considered that an electron-hole pair is generated in 32, and light is emitted by the transition of this electron. In order for an incident electron to contribute to light emission, it is necessary to have energy higher than the energy generated by the electron-hole pair. There is. That is, a voltage is applied between the cold cathode array electrode 21 and the transparent conductive film layer 31 so that the incident electrons have energy equal to or higher than the energy generated by the electron-hole pair.

【0017】次に、図4〜図11を参照してこの画像表示
装置の製造方法を説明する。ここで、前述したように図
2に示した背面支持プレ−ト20側の層Aは、公知の液晶
ディスプレイのアクティブマトリクス型電極とほぼ同様
であるので説明を省略する。尚、TFT25の半導体層に
おいては、基板として安価なガラスを用いることがで
き、更に、容易に大画面化することができるa−Si を
用いている。
Next, a method of manufacturing this image display device will be described with reference to FIGS. Here, as described above, the layer A on the backside support plate 20 side shown in FIG. 2 is almost the same as the active matrix type electrode of the known liquid crystal display, and therefore its description is omitted. In the semiconductor layer of the TFT 25, inexpensive glass can be used as the substrate, and a-Si is used because the screen can be easily enlarged.

【0018】次に、図2に示したフェ−スプレ−ト30側
の層Bの構造について詳述すると、先ず、図4に示すよ
うに、フェ−スプレ−ト30上に順次、透明導電膜層31、
蛍光体層32、電気絶縁層33即ちトンネル層を形成する。
本実施例では、先ず、フェ−スプレ−ト30の材料として
厚さが1.1mm の透明なガラス基板を用い、次いで、この
ガラス基板上の透明導電膜層31の材料としてIn-Sn-O
(ITO)又はSn O2 を主として用い、膜厚が約0.2
μm になるように形成した。形成方法は、タ−ゲットと
して酸化物を用いることができるスパッタ法、或いはI
n-Sn 合金やSn の金属タ−ゲットを用いた反応性スパ
ッタリング法を用いた。
Next, the structure of the layer B on the side of the face plate 30 shown in FIG. 2 will be described in detail. First, as shown in FIG. 4, the transparent conductive film is sequentially formed on the face plate 30. Layer 31,
The phosphor layer 32 and the electric insulating layer 33, that is, the tunnel layer are formed.
In this embodiment, first, a transparent glass substrate having a thickness of 1.1 mm is used as a material for the face plate 30, and then In-Sn-O is used as a material for the transparent conductive film layer 31 on the glass substrate.
(ITO) or Sn O 2 is mainly used, and the film thickness is about 0.2
It was formed to have a thickness of μm. The formation method is a sputtering method in which an oxide can be used as a target, or I
A reactive sputtering method using an n-Sn alloy or Sn metal target was used.

【0019】蛍光体層32の材料としては、低速電子線励
起での発光効率が室温で最も高いZn O:Zn (10[lm/
W])を用いた。蛍光体層32の膜厚は、0.08〜1.2 μm の
範囲で試作し、実施例では0.3 μm で形成されている。
形成方法は、電子ビ−ム蒸着法を用いて下地温度が200
°Cで成膜後、真空中(約10-4Pa )で550 °C、1時
間の熱処理を行った。尚、蒸着源としてはZn OとZn
の焼結体を用い、Znの濃度を適切な値に設定した。
As a material for the phosphor layer 32, ZnO: Zn (10 [lm /
W]) was used. The film thickness of the phosphor layer 32 was prototyped in the range of 0.08 to 1.2 μm, and was 0.3 μm in the embodiment.
The formation method is an electron beam evaporation method, and the base temperature is 200
After film formation at ° C, heat treatment was performed at 550 ° C for 1 hour in vacuum (about 10 -4 Pa). Incidentally, ZnO and Zn are used as vapor deposition sources.
Zn sintered body was used to set the Zn concentration to an appropriate value.

【0020】ここで、蛍光体層32のエネルギギャップは
約3.26 eV、フェルミ準位は伝導帯下において約0.04 e
Vと推定することができる。そして、電子・正孔対の生
成エネルギの閾値は約7.9eVであるので、蛍光体層32を
発光させるためには、冷陰極アレイ34の電子放出部に対
して最低4.68 eVの電界を印加する必要がある。
Here, the energy gap of the phosphor layer 32 is about 3.26 eV, and the Fermi level is about 0.04 e under the conduction band.
V can be estimated. Since the threshold value of the generated energy of electron-hole pairs is about 7.9 eV, in order to cause the phosphor layer 32 to emit light, an electric field of at least 4.68 eV is applied to the electron emitting portion of the cold cathode array 34. There is a need.

【0021】電気絶縁層33即ちトンネル層は、平坦化処
理された蛍光体層32上に形成される。この電気絶縁層33
は、電子のトンネル確率に強く影響を与える層であり、
実施例ではSi Nx を用いてプラズマCVD法により形
成した。原料ガスは一般に、Si H4 、NH3 、N2
用いられるが、本実施例では、H2 を添加することによ
り、内部応力を引っ張りから圧縮まで任意に制御可能に
形成した。また、電気絶縁層33の組成比は、化学量論的
な組成よりややNリッチ(X>1.33)であり、膜厚は2
〜3nmで形成した。
The electrically insulating layer 33, that is, the tunnel layer is formed on the planarized phosphor layer 32. This electrical insulation layer 33
Is a layer that strongly affects the electron tunneling probability,
In the embodiment, it is formed by the plasma CVD method using Si Nx. Generally, SiH 4 , NH 3 , and N 2 are used as the source gas, but in this embodiment, H 2 was added so that the internal stress could be arbitrarily controlled from tensile to compression. The composition ratio of the electrical insulating layer 33 is slightly N-rich (X> 1.33) as compared with the stoichiometric composition, and the film thickness is 2
Formed at ~ 3 nm.

【0022】次いで、図5に示すように、凸状の陰極ア
レイ34のコアとなる電気絶縁層(コア層)35として、S
i O2 、Si C、Si Nx 、Ta 2 5 、Al2 3
用いられるが、本実施例では、電気絶縁層33と同一のS
i Nx を用い、同様な方法により1μm の厚さで積層し
た。即ち、本実施例では、電気絶縁層33と電気絶縁層35
を連続して形成することができる。
Next, as shown in FIG. 5, S is used as an electric insulating layer (core layer) 35 which becomes the core of the convex cathode array 34.
i O 2, Si C, Si N x, although Ta 2 O 5, Al 2 O 3 is used, in the present embodiment, the same as the electrically insulating layer 33 S
Using iNx, a 1 μm thick layer was formed in the same manner. That is, in this embodiment, the electric insulating layer 33 and the electric insulating layer 35 are
Can be continuously formed.

【0023】次いで、LSIの微細加工に用いられる集
束イオンビ−ム加工装置を用い、図6及び図7に示すよ
うな複数のV溝35a を平行に形成した。この場合、集束
イオンビ−ムのイオンソ−スとしては、Au-Si-Be の
液体金属イオン源を用い、加速エネルギは40〜300 kV
の範囲で制御し、V溝35a が電気絶縁層33までの距離の
1/2の距離に到達するように形成した。また、かかる
ビ−ムとしては、ガウシアン形状でビ−ム径が約0.1 μ
m であるものが好ましい。
Next, a plurality of V-grooves 35a as shown in FIGS. 6 and 7 were formed in parallel using a focused ion beam processing apparatus used for fine processing of LSI. In this case, an Au-Si-Be liquid metal ion source is used as the ion source of the focused ion beam, and the acceleration energy is 40 to 300 kV.
The V groove 35a is formed so as to reach a distance half the distance to the electric insulating layer 33. The beam has a Gaussian shape and a beam diameter of about 0.1 μm.
Those with m are preferred.

【0024】更に、図8〜図10に示すように、このV溝
35a と直交するように複数のV溝35b を平行に形成し
た。このとき、加工深さは、V溝35a との交差部に形成
される角錐状の凹部35c の先端が電気絶縁層33まで正確
に到達するように制御した。尚、図8は、この場合の側
面断面を示し、図9は、交差領域の深さの数値を示し、
図10は、図9における斜視図である。即ち、図9に示す
ように、V溝が2回形成されるので各V溝の頂点が交差
する点は最も深くなり(図示数値「2」)、この交差点
が電気絶縁層33まで到達する。
Further, as shown in FIG. 8 to FIG.
A plurality of V grooves 35b are formed in parallel so as to be orthogonal to 35a. At this time, the processing depth was controlled so that the tip of the pyramidal recess 35c formed at the intersection with the V groove 35a accurately reaches the electric insulating layer 33. Incidentally, FIG. 8 shows a side cross-section in this case, and FIG.
FIG. 10 is a perspective view of FIG. That is, as shown in FIG. 9, since the V-grooves are formed twice, the points where the vertices of the V-grooves intersect are the deepest (numerical value “2” in the figure), and the intersections reach the electric insulating layer 33.

【0025】次いで、図11に示すように、凸状の陰極ア
レイ34の材料である金属をスパッタ法、蒸着法等によ
り、電気絶縁層35の凹部35a 〜35c を埋めるように堆積
し、表面を平坦化することにより、凹部35c に対応する
角錐状の電子放出源34a を有する陰極アレイ34を形成し
た。尚、本実施例では、陰極アレイ34の材料としてAl
を用いた。このように形成されたフェ−スプレ−ト30側
の層Bと、背面支持プレ−ト20側の層Aを陰極アレイ34
と冷陰極アレイ電極21が対向するように密着して電気的
に接続すると、図1〜図3に示すような平面パネルディ
スプレイが完成する。
Next, as shown in FIG. 11, a metal, which is the material of the convex cathode array 34, is deposited by a sputtering method, a vapor deposition method or the like so as to fill the concave portions 35a to 35c of the electric insulating layer 35, and the surface is By flattening, a cathode array 34 having a pyramidal electron emission source 34a corresponding to the recess 35c was formed. In this embodiment, the material of the cathode array 34 is Al
Was used. The layer B on the side of the face plate 30 and the layer A on the side of the back support plate 20 thus formed are connected to the cathode array 34.
When the cold cathode array electrode 21 and the cold cathode array electrode 21 are closely contacted and electrically connected to each other, a flat panel display as shown in FIGS. 1 to 3 is completed.

【0026】ここで、この平面パネルディスプレイの画
面寸法を110 ×90mm2 (6インチに相当)、画素数を25
6 ×256個、電子放出源34a の凸部の数を1画素当たり1
815(=33×55)個として形成したところ、動作特性は、
カソ−ド−アノ−ド間電圧が約10Vの場合にスクリ−ン
輝度は約100 cd/m2 であった。したがって、従来の装置
では、数百Vの電圧が必要とされるが、本発明の構造で
は、数十Vの電圧で十分であり、したがって、実用化す
ることができる。
Here, the screen size of this flat panel display is 110 × 90 mm 2 (equivalent to 6 inches) and the number of pixels is 25.
6 × 256, the number of convex portions of the electron emission source 34a is 1 per pixel
When formed as 815 (= 33 × 55) pieces, the operating characteristics are
The screen brightness was about 100 cd / m 2 when the cathode-anode voltage was about 10V. Therefore, in the conventional device, a voltage of several hundreds of V is required, but in the structure of the present invention, a voltage of several tens of V is sufficient, and therefore it can be put to practical use.

【0027】尚、発光効率を向上する手段としては、ト
ンネル層となる電気絶縁層33におけるトンネル電子の散
乱を小さくするような良質の薄膜が望ましい。実施例で
は、Si Nx のアモルファス膜を用いたが、MBE(分
子ビ−ムエピタキシ)技術や原子層エピタキシ技術等を
用いて電気絶縁層33の単結晶膜を形成してもよく、ま
た、電気絶縁層33の静電容量を大きくすることが有効で
ある。また、この実施例では、V溝35a 、35bを集束イ
オンビ−ム加工装置により形成したが、電子ビ−ム露光
とホット分子ビ−ムドライエッチング等により形成して
もよい。更に、蛍光体層32の材料としてZn O:Znを
用いたが、代わりに赤、青、緑の3原色の蛍光体を用い
ることによりカラ−画像を表示することができる。
As a means for improving the luminous efficiency, it is desirable to use a thin film of good quality that reduces the scattering of tunnel electrons in the electric insulating layer 33 that will be the tunnel layer. Although an SiNx amorphous film is used in the embodiment, a single crystal film of the electric insulating layer 33 may be formed by using MBE (Molecular Beam Epitaxy) technology or atomic layer epitaxy technology. Increasing the capacitance of layer 33 is effective. Further, in this embodiment, the V grooves 35a and 35b are formed by the focused ion beam processing apparatus, but they may be formed by electron beam exposure and hot molecular beam dry etching. Further, although ZnO: Zn is used as the material of the phosphor layer 32, a color image can be displayed by using phosphors of three primary colors of red, blue and green instead.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の画
像表示装置によれば、X−Yマトリクス電極に制御され
て電子を放出する電子放出層と、電子放出層に対向して
配置された陽極層と、電子放出層と陽極層との間に配置
されており電子放出層から陽極層に向けて放出された電
子がトンネル効果により通過する絶縁層と、絶縁層と陽
極層との間に配置されており絶縁層を通過して入射する
電子により発光する蛍光体層とを備えたので、簡単な工
程で安価に製造することができ、また、安定した電子放
出特性を実現して寿命を長くすることができ、動作を安
定化することができる。
As described in detail above, according to the image display device of the present invention, the electron emission layer controlled by the XY matrix electrodes to emit electrons and the electron emission layer are arranged so as to face each other. Between the insulating layer and the anode layer, and an insulating layer that is disposed between the electron emitting layer and the anode layer and through which electrons emitted from the electron emitting layer toward the anode layer pass by the tunnel effect. It is equipped with a phosphor layer that is placed in, and emits light by electrons that pass through the insulating layer, so it can be manufactured at a low cost through a simple process, and stable electron emission characteristics are realized to achieve a long service life. Can be lengthened and the operation can be stabilized.

【0029】以上の結果、本発明により安価で信頼性及
び安定性に優れた薄型の画像表示装置を実現できる。
As a result of the above, according to the present invention, it is possible to realize a thin image display device which is inexpensive and excellent in reliability and stability.

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

【図1】本発明に係る画像表示装置の一実施例を示す要
部破断斜視図である。
FIG. 1 is a fragmentary perspective view showing an embodiment of an image display device according to the present invention.

【図2】図1の点線で示す部分を示す要部拡大断面図で
ある。
FIG. 2 is an enlarged sectional view of an essential part showing a portion indicated by a dotted line in FIG.

【図3】図1及び図2の画像表示装置の全体的な外観を
示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing an overall appearance of the image display device shown in FIGS. 1 and 2.

【図4】図1〜図3に示す画像表示装置の製造方法を示
す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing the image display device shown in FIGS. 1 to 3.

【図5】図1〜図3に示す画像表示装置の製造方法を示
す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing the image display device shown in FIGS.

【図6】図1〜図3に示す画像表示装置の製造方法を示
す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing the image display device shown in FIGS. 1 to 3.

【図7】図1〜図3に示す画像表示装置の製造方法を示
す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing the image display device shown in FIGS. 1 to 3.

【図8】図1〜図3に示す画像表示装置の製造方法を示
す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing the image display device shown in FIGS. 1 to 3.

【図9】図1〜図3に示す画像表示装置の製造方法を示
す説明図である。
9 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing the image display device shown in FIGS. 1 to 3. FIG.

【図10】図1〜図3に示す画像表示装置の製造方法を
示す説明図である。
10 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing the image display device shown in FIGS. 1 to 3. FIG.

【図11】図1〜図3に示す画像表示装置の製造方法を
示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing the image display device shown in FIGS. 1 to 3.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 背面支持プレ−ト 21 冷陰極アレイ電極 31 透明導電膜層 32 蛍光体層 33 絶縁層(トンネル層) 34 冷陰極アレイ 34a 電子放出源 35 絶縁層(コア層) 20 Back Support Plate 21 Cold Cathode Array Electrode 31 Transparent Conductive Layer 32 Phosphor Layer 33 Insulating Layer (Tunnel Layer) 34 Cold Cathode Array 34a Electron Emission Source 35 Insulating Layer (Core Layer)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤木 裕 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ヤープ株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yu Akagi 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板と、該基板上に配置されたX−Yマ
トリクス電極と、該X−Yマトリクス電極上に配置され
ており該X−Yマトリクス電極に制御されてX−Yマト
リクスに対応した位置から選択的に電子を放出する電子
放出層と、該電子放出層に対向して配置された陽極層
と、前記電子放出層と前記陽極層との間に配置されてお
り前記電子放出層から前記陽極層に向けて放出された電
子がトンネル効果により通過する絶縁層と、該絶縁層と
前記陽極層との間に配置されており前記絶縁層を通過し
て入射する電子により発光する蛍光体層とを備えたこと
を特徴とする画像表示装置。
1. A substrate, an XY matrix electrode arranged on the substrate, and arranged on the XY matrix electrode and controlled by the XY matrix electrode to correspond to an XY matrix. The electron-emitting layer that selectively emits electrons from the above-mentioned position, the anode layer that faces the electron-emitting layer, and the electron-emitting layer that is disposed between the electron-emitting layer and the anode layer. An insulating layer through which electrons emitted from the anode layer pass due to a tunnel effect, and a fluorescent light which is arranged between the insulating layer and the anode layer and emits light by an electron incident through the insulating layer. An image display device comprising: a body layer.
【請求項2】 前記電子放出層は、前記X−Yマトリク
スに対応した位置において前記絶縁層の側へ夫々突出し
ており先端から電子を夫々放出する複数の錐状放出部を
有することを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。
2. The electron emission layer has a plurality of pyramidal emission portions each protruding toward the insulating layer at a position corresponding to the XY matrix and emitting electrons from a tip thereof. The image display device according to claim 1.
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