JP2001195972A - Cold cathode and manufacturing method of the same - Google Patents
Cold cathode and manufacturing method of the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、配向制御された円
筒型電子源を用いた冷陰極及びその製造方法に関するも
のであり、特に、冷陰極ランプ、蛍光表示管、液晶デバ
イス用のバックライト、フィールドエミッションディス
プレイに好適に用いられる冷陰極及びその製造方法に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cold cathode using an alignment-controlled cylindrical electron source and a method of manufacturing the same, and more particularly to a cold cathode lamp, a fluorescent display tube, a backlight for a liquid crystal device, The present invention relates to a cold cathode suitably used for a field emission display and a method for manufacturing the cold cathode.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、強電界を印加することにより、電
界放出電子を放出する電子源の研究、開発が盛んに行わ
れ、フラットパネルディスプレイ、即ちフィールドエミ
ッションディスプレイ（ＦＥＤ）への応用が期待されて
いる。2. Description of the Related Art In recent years, electron sources that emit field emission electrons by applying a strong electric field have been actively researched and developed, and are expected to be applied to flat panel displays, that is, field emission displays (FED). ing.
【０００３】一方、最近になって、カーボンナノチュー
ブを用いた蛍光表示管が発表された。カーボンナノチュ
ーブは、円筒状に巻いたグラファイト層が入れ子状にな
った形状を有し、飯島ら（Ｓ．Ｉｉｊｉｍａ、Ｎａｔｕ
ｒｅ、３５４、５６、１９９１）によって発見された。
このようなカーボンナノチューブを用いた蛍光表示管
（図１３）は、特開平１１−１１１１６１号公報で開示
されているように、１０Ａ／ｃｍ2程度の電流密度で高
輝度に発光し、優れたデバイス特性を示す。On the other hand, a fluorescent display tube using carbon nanotubes has recently been announced. Carbon nanotubes have a shape in which graphite layers wound in a cylindrical shape are nested, and are described in Iijima et al. (S. Iijima, Natu
re, 354, 56, 1991).
A fluorescent display tube using such carbon nanotubes (FIG. 13) emits light with high luminance at a current density of about 10 A / cm 2 , as disclosed in JP-A-11-111161, and is an excellent device. Show characteristics.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１１−１１１１６１号公報で開示されている蛍光表示管
は、カーボンナノチューブを導電性接着剤で固着してい
るため、カーボンナノチューブが十分に配向してきれて
いなかった。そのため、蛍光表示管の輝度バラツキが発
光面内で生じるという課題があった。However, in the fluorescent display tube disclosed in JP-A-11-111161, since the carbon nanotubes are fixed with a conductive adhesive, the carbon nanotubes are not sufficiently oriented. I didn't. For this reason, there is a problem that the luminance variation of the fluorescent display tube occurs in the light emitting surface.
【０００５】また、金属表面上のカーボンナノチューブ
の選択成長により、配向したカーボンナノチューブが得
られるが、デバイスの大面積化に伴い、その製造が難し
くなるという課題があった。[0005] In addition, oriented carbon nanotubes can be obtained by selective growth of carbon nanotubes on a metal surface, but there has been a problem that the production of the carbon nanotubes becomes difficult as the device becomes larger in area.
【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、配向制御された円筒型電子源を用いた
冷陰極及びその製造方法を提供することを目的とする。
特に、物理的形状に依存した配向制御を行うと共に、配
向制御助材で円筒型電子源の配向力を向上させるもので
ある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a cold cathode using a cylindrical electron source whose orientation is controlled, and a method of manufacturing the same.
In particular, the orientation control depending on the physical shape is performed, and the orientation control aid enhances the orientation force of the cylindrical electron source.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明にかかる冷陰極は、電子を放出する電子源
アレイと、電子を引き出すゲート電極と、前記電子源と
電気的に接続するカソード電極と、前記ゲート電極と前
記カソード電極を電気的に絶縁するゲート絶縁層とから
構成される冷陰極において、前記電子源アレイを構成す
る円筒型電子源が固着する材料表面の物理的形状に依存
して配向制御されてなることを特徴とする。In order to achieve the above object, a cold cathode according to the present invention has an electron source array for emitting electrons, a gate electrode for extracting electrons, and electrically connected to the electron source. In a cold cathode composed of a cathode electrode and a gate insulating layer that electrically insulates the gate electrode and the cathode electrode, the physical shape of the material surface to which the cylindrical electron source constituting the electron source array is fixed is fixed. It is characterized in that the orientation is controlled dependently.
【０００８】好ましくは、前記物理的形状が前記カソー
ド電極上層の配向膜に形成され、前記配向膜が電流制限
機構を有することを特徴とし、さらに、前記配向制御さ
れる円筒型電子源がペーストに分散され、前記ペースト
が配向制御助材を含有することを特徴とする。Preferably, the physical shape is formed on an alignment film on the cathode electrode, and the alignment film has a current limiting mechanism. Further, the cylindrical electron source whose alignment is controlled is formed on a paste. The paste is dispersed, and the paste contains an orientation control aid.
【０００９】また、本願発明にかかる冷陰極の製造方法
においては、支持基板上にカソード電極を形成する工程
と、前記カソード電極上に物理的形状を形成する工程
と、円筒型電子源で構成される電子放出領域を形成する
工程と、ゲート絶縁層を形成する工程と、ゲート電極を
形成する工程と、ゲート開口部を形成して電子放出領域
を露出する工程とを含むことを特徴とする。The method of manufacturing a cold cathode according to the present invention comprises a step of forming a cathode electrode on a support substrate, a step of forming a physical shape on the cathode electrode, and a cylindrical electron source. Forming an electron emission region, forming a gate insulating layer, forming a gate electrode, and exposing the electron emission region by forming a gate opening.
【００１０】さらに、支持基板上にカソード電極を形成
する工程の後、前記カソード電極上に配向膜を形成する
工程と、該配向膜に物理的形状を形成する工程とを含む
ことを特徴とする。Further, after the step of forming the cathode electrode on the supporting substrate, the method further includes a step of forming an alignment film on the cathode electrode, and a step of forming a physical shape on the alignment film. .
【００１１】そして、好ましくは前記物理的形状を形成
する工程がラビング法、斜め蒸着法、ウイスカーの形成
のいずれか１つより選択され、前記電子放出領域の形成
がスクリーン印刷法、または、スピンコーティング法で
あることを特徴とする。このように構成することによ
り、印刷方向に加わる力、または、外側へかかる遠心力
などの何らかの力学的な外力により、下地形状とで配向
制御を容易とすることができる。Preferably, the step of forming the physical shape is selected from any one of a rubbing method, an oblique deposition method, and whisker formation, and the formation of the electron emission region is performed by a screen printing method or a spin coating method. It is characterized by the law. With this configuration, the orientation can be easily controlled with the base shape by a force applied in the printing direction or some mechanical external force such as a centrifugal force applied outward.
【００１２】[0012]
【発明の実施形態】〈第１の実施形態〉図１及び図２
は、本実施形態の冷陰極の断面図及び冷陰極を用いたフ
ィールドエミッションディスプレイの斜視図を示す。以
下、図1及び図２を用いて、本実施形態の冷陰極の基本
構造を説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS <First Embodiment> FIGS. 1 and 2
1 shows a cross-sectional view of a cold cathode according to the present embodiment and a perspective view of a field emission display using the cold cathode. Hereinafter, the basic structure of the cold cathode of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
【００１３】図１に示すように、カソード支持基板１に
カソード電極２が形成され、そのカソード電極２の電子
放出領域（画素部）には、円筒型電子源を配向制御する
ための物理的形状３が設けられる。本願発明における前
記円筒型電子源には、ＣＮＴ（カーボンナノチュー
ブ）、ＢＮ（ボロンナイトライド）のナノチューブ、金
属のウイスカー等が利用可能である。この物理的形状３
は、図１では、ラビング法にて形成されている。ラビン
グ法で物理的形状を形成することにより、大面積を有す
る冷陰極に対して、簡便に、低コストに冷陰極を形成可
能となる。As shown in FIG. 1, a cathode electrode 2 is formed on a cathode support substrate 1, and an electron emission region (pixel portion) of the cathode electrode 2 has a physical shape for controlling the orientation of a cylindrical electron source. 3 are provided. As the cylindrical electron source in the present invention, CNT (carbon nanotube), BN (boron nitride) nanotube, metal whisker and the like can be used. This physical shape 3
Are formed by a rubbing method in FIG. By forming the physical shape by the rubbing method, a cold cathode having a large area can be easily formed at low cost.
【００１４】このような物理的形状３を形成する他の方
法としては、図３（ａ）に示すような斜め蒸着法により
形成する方法、図３（ｂ）のようなウイスカーを形成す
る方法がある。ここで、ウイスカーとは、針状を呈した
単結晶のことで、銅、鉄、銀、ニッケル、コバルト、白
金、金等を用いることが可能であり、さらに、これらは
還元法、気相からの凝縮法、固相からの生成、電解析出
法、熱分解法、ＶＬＳ法等で作製されたものを用いるこ
とが可能である。As other methods of forming such a physical shape 3, there are a method of forming by an oblique evaporation method as shown in FIG. 3A and a method of forming a whisker as shown in FIG. 3B. is there. Here, whiskers are needle-shaped single crystals, and copper, iron, silver, nickel, cobalt, platinum, gold, and the like can be used. It is possible to use those produced by a condensation method, generation from a solid phase, an electrolytic deposition method, a thermal decomposition method, a VLS method, or the like.
【００１５】物理的形状３を斜め蒸着で形成することに
より、均一性に優れる物理的形状３を有する冷陰極を形
成でき、また、ウイスカーで形成することにより、高精
細な冷陰極を形成することが可能となる。By forming the physical shape 3 by oblique vapor deposition, a cold cathode having the physical shape 3 excellent in uniformity can be formed, and by forming the whisker, a high-definition cold cathode can be formed. Becomes possible.
【００１６】いずれにしても、当業者がそれぞれのデバ
イスで円筒型電子源を配向制御する場合、設計に応じた
物理的形状３を求め、その形状に対応した製造方法を適
宜選択していくことが好ましい。In any case, when a person skilled in the art controls the orientation of a cylindrical electron source with each device, it is necessary to obtain a physical shape 3 corresponding to the design and appropriately select a manufacturing method corresponding to the shape. Is preferred.
【００１７】図1に示す円筒型電子源４は、このような
物理的形状３に依存して、カソード支持基板１と垂直方
向に配向する。また、円筒型電子源４は、ペースト５で
所望のパターンに分割されると共に、カソード電極２に
固着される。このような円筒型電子源４上には、ゲート
絶縁層６、ゲート電極７が順次堆積され、所望の電子放
出領域にゲート開口部８が形成される。The cylindrical electron source 4 shown in FIG. 1 is oriented in a direction perpendicular to the cathode support substrate 1 depending on such a physical shape 3. The cylindrical electron source 4 is divided into a desired pattern by the paste 5 and is fixed to the cathode electrode 2. On such a cylindrical electron source 4, a gate insulating layer 6 and a gate electrode 7 are sequentially deposited, and a gate opening 8 is formed in a desired electron emission region.
【００１８】このような冷陰極をフィールドエミッショ
ンディスプレイに用いた斜視図が図２である。カソード
支持基板１上にカソード電極２が形成され、カソード電
極２上に円筒型電子源４を含有するペーストパターン５
が設けられる。このペーストパターン５は、カソード電
極２と、ゲート電極７とでＸＹアドレス駆動され、アド
レスされたペーストパターン５に対応するゲート開口部
８からエミッション電流が放出される。放出されたエミ
ッション電流は、アノード電極９に引き寄せられ、アノ
ード電極９に被覆された蛍光体１０に衝突し、蛍光体１
０が発光する。FIG. 2 is a perspective view in which such a cold cathode is used for a field emission display. A cathode electrode 2 is formed on a cathode support substrate 1, and a paste pattern 5 containing a cylindrical electron source 4 is formed on the cathode electrode 2.
Is provided. The paste pattern 5 is XY-address driven by the cathode electrode 2 and the gate electrode 7, and an emission current is emitted from the gate opening 8 corresponding to the addressed paste pattern 5. The emitted emission current is attracted to the anode electrode 9, collides with the phosphor 10 coated on the anode electrode 9, and the phosphor 1
0 emits light.
【００１９】我々は、円筒型電子源４は、カソード電極
２上の物理的形状３を設けることにより、配向制御可能
となったことをＳＥＭ観察で確認を行なった。また、配
向制御した円筒型電子源４を用いると、エミッション電
流が増加し、エミッション電流の均一性が向上すること
を電気的評価で確認した。We have confirmed by SEM observation that the cylindrical electron source 4 can be controlled in orientation by providing the physical shape 3 on the cathode electrode 2. Further, it was confirmed by electrical evaluation that the use of the cylindrical electron source 4 whose orientation was controlled increased the emission current and improved the uniformity of the emission current.
【００２０】ここで、本実施形態の冷陰極の製造方法を
図４（ａ）〜（ｃ）、図５（ａ）〜（ｂ）を用いて、以
下に説明する。まず、図４（ａ）のように、カソード支
持基板１にカソード電極２を形成し、配向制御のための
物理的形状３を形成する。カソード電極２の物理的形状
３は、ラビング法や斜め蒸着法などの方法を適宜選択の
上、用いることが好ましい。ただ、斜め蒸着法による作
製に際しては、真空蒸着装置などを用いる必要があるた
め、大型サイズの冷陰極の製造に対しては、装置面での
課題は残ることとなる。Here, the method of manufacturing the cold cathode of this embodiment will be described below with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (c) and FIGS. 5 (a) to 5 (b). First, as shown in FIG. 4A, a cathode electrode 2 is formed on a cathode support substrate 1, and a physical shape 3 for controlling orientation is formed. The physical shape 3 of the cathode electrode 2 is preferably used after appropriately selecting a method such as a rubbing method or an oblique vapor deposition method. However, when manufacturing by the oblique evaporation method, it is necessary to use a vacuum evaporation apparatus or the like, and therefore, there is a problem in terms of the apparatus for manufacturing a large-sized cold cathode.
【００２１】次に、図４（ｂ）のように、円筒型電子源
４を含有したペーストパターン５を形成すると共に、円
筒型電子源４を配向させる。円筒型電子源４はフリット
ガラス等のペーストに分散させ、スクリーンマスクを用
い、円筒型電子源４を含有するペーストをスクリーン印
刷する。Next, as shown in FIG. 4B, a paste pattern 5 containing the cylindrical electron source 4 is formed, and the cylindrical electron source 4 is oriented. The cylindrical electron source 4 is dispersed in paste such as frit glass, and the paste containing the cylindrical electron source 4 is screen-printed using a screen mask.
【００２２】ここで、円筒型電子源４がどのように配向
するかを、従来法と比較して、図６（ａ）〜（ｂ）を用
いて説明する。図６（ａ）は、ペースト１０を平坦な
（従来の）カソード電極２上にスクリーン印刷する際の
断面工程図、図６（ｂ）は、ペースト１０を配向制御す
るためのカソード電極２の物理的形状３上にスクリーン
印刷する際の断面工程図をそれぞれ示す。この時に用い
るペーストとしては、フリットガラス等のペースト等が
好ましい。図６（ａ）のように、スキージ１１を移動方
向１２に動かすと、ペーストパターン中の円筒型電子源
４の形成は、従来のフラットなカソード電極２上で、ラ
ンダムとなる。Here, how the cylindrical electron source 4 is oriented will be described with reference to FIGS. 6A and 6B in comparison with the conventional method. FIG. 6A is a cross-sectional process diagram when the paste 10 is screen-printed on a flat (conventional) cathode electrode 2, and FIG. 6B is a physical diagram of the cathode electrode 2 for controlling the orientation of the paste 10. The cross-sectional process drawing at the time of screen printing on target shape 3 is shown, respectively. The paste used at this time is preferably a paste of frit glass or the like. As shown in FIG. 6A, when the squeegee 11 is moved in the movement direction 12, the formation of the cylindrical electron source 4 in the paste pattern becomes random on the conventional flat cathode electrode 2.
【００２３】一方、図６（ｂ）のように、配向制御する
ためのカソード電極２の物理的形状３上でスキージ１１
を移動方向１２に動かすと、円筒型電子源４は、物理的
形状３のアシストの下、スキージ移動に伴う力学的な力
により、配向制御される。このようなメカニズムによ
り、図４（ｂ）のように、円筒型電子源４は、カソード
電極２に対して、垂直方向に配列制御される。On the other hand, as shown in FIG. 6B, the squeegee 11 is placed on the physical shape 3 of the cathode electrode 2 for controlling the orientation.
Is moved in the movement direction 12, the orientation of the cylindrical electron source 4 is controlled by the mechanical force accompanying the movement of the squeegee under the assistance of the physical shape 3. By such a mechanism, as shown in FIG. 4B, the arrangement of the cylindrical electron source 4 is controlled in the vertical direction with respect to the cathode electrode 2.
【００２４】また、上記方法とは異なる方法で、円筒型
電子源４を配向制御することは可能であり、その一例の
製造方法を次に説明する。カソード電極には、配向制御
のための物理的形状３をラビング法等で形成する。円筒
型電子源４は紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂、熱硬化
樹脂等のペーストに分散し、スピンコーターでこのペー
ストを塗布する。円筒型電子源４は、スキージ移動に伴
う力学的な力ではなく、スピンコーター回転に伴う力学
的な力により、配向する。所望のペーストパターン５
は、紫外線、電子線、赤外線（熱）を与え、それぞれの
樹脂を硬化させて得る。Further, it is possible to control the orientation of the cylindrical electron source 4 by a method different from the above method, and an example of the manufacturing method will be described below. The physical shape 3 for controlling the orientation is formed on the cathode electrode by a rubbing method or the like. The cylindrical electron source 4 is dispersed in a paste of an ultraviolet curing resin, an electron beam curing resin, a thermosetting resin or the like, and the paste is applied by a spin coater. The cylindrical electron source 4 is oriented not by the mechanical force accompanying the movement of the squeegee but by the mechanical force accompanying the rotation of the spin coater. Desired paste pattern 5
Are obtained by applying ultraviolet rays, electron beams, and infrared rays (heat) to cure respective resins.
【００２５】このように樹脂を用いた場合も、物理的形
状は重要な要素となる。すなわち、スピンコーターで塗
布した段階では、ある程度の粘性があり、遠心力と下地
の物理的形状で配向制御され易くなり、パターニング
は、配向制御した後に行われ、パターニングと同時に円
筒型電子源はカソード電極に固着されるからである。Even when a resin is used, the physical shape is an important factor. That is, at the stage of application by a spin coater, there is a certain degree of viscosity, and the orientation is easily controlled by the centrifugal force and the physical shape of the substrate. Patterning is performed after the orientation is controlled. This is because it is fixed to the electrode.
【００２６】最後に、円筒型電子源４を含有するペース
トパターン５上にゲート絶縁層６を堆積し（図４
（ｃ））、ゲート電極７を形成し（図５（ａ））、電子
放出領域のゲート絶縁層６を除去してゲート開口部８を
形成すると、図５（ｂ）のような本実施形態の円筒型電
子源を用いた冷陰極が得られる。Finally, a gate insulating layer 6 is deposited on the paste pattern 5 containing the cylindrical electron source 4 (FIG. 4).
(C)), the gate electrode 7 is formed (FIG. 5A), and the gate opening 8 is formed by removing the gate insulating layer 6 in the electron emission region. A cold cathode using the cylindrical electron source is obtained.
【００２７】〈第２の実施形態〉図７に、本願第２の実
施形態にかかる冷陰極の断面図を示す。第１の実施形態
とは異なり、配向制御助材１３がペーストパターン５中
に含まれる。上述のカソード電極２上の配向制御のため
の物理的形状３の「溝」の部分には、配向制御助材１３が
配向し、この配向制御助材１３をトリガーとして、円筒
型電子源４が配向する。このように、円筒型電子源４を
含有するペーストに、更に配向制御助材１３を分散させ
てペーストパターン５を形成することにより、配向し難
く、アスペクト比が小さい円筒型電子源４の配向制御が
可能となる。<Second Embodiment> FIG. 7 is a sectional view of a cold cathode according to a second embodiment of the present invention. Unlike the first embodiment, the orientation control aid 13 is included in the paste pattern 5. In the “groove” portion of the physical shape 3 for orientation control on the cathode electrode 2 described above, an orientation control assistant 13 is oriented, and the cylindrical electron source 4 is triggered by the orientation control assistant 13. Orient. As described above, by further dispersing the orientation control aid 13 in the paste containing the cylindrical electron source 4 to form the paste pattern 5, the orientation control of the cylindrical electron source 4 that is difficult to be oriented and has a small aspect ratio is performed. Becomes possible.
【００２８】このような配向制御助材１３は、円筒型電
子源のよりも大きいことが好ましい。例えば、円筒型電
子源４の直径が３０ｎｍ、長さが３０μｍである場合、
１０倍程度の大きさ、即ち配向制御助材１３の直径は３
００ｎｍ程度、長さが３００μｍ程度が好ましい。但
し、配向制御助材１３の大きさはこれに限定されるもの
ではなく、円筒型電子源４、ペーストの種類により実験
的な最適化が必要である。It is preferable that the orientation control aid 13 is larger than that of the cylindrical electron source. For example, when the diameter of the cylindrical electron source 4 is 30 nm and the length is 30 μm,
The size is about 10 times, that is, the diameter of the orientation control aid 13 is 3
The thickness is preferably about 00 nm and the length is about 300 μm. However, the size of the orientation control aid 13 is not limited to this, and experimental optimization is necessary depending on the type of the cylindrical electron source 4 and the paste.
【００２９】また、第１の実施形態と同様に、配向制御
を施していない円筒型電子源を用いた冷陰極に対して、
エミッション電流、エミッション電流の均一性の向上が
見られた。As in the first embodiment, a cold cathode using a cylindrical electron source without orientation control is used.
The emission current and the uniformity of the emission current were improved.
【００３０】次に、本願第２の実施形態にかかる冷陰極
の製造方法を図８（ａ）〜（ｂ）及び図９（ａ）〜
（ｂ）を用いて、以下に説明する。まず、第１の実施形
態と同様に、カソード支持基板１上にカソード電極２を
形成し、カソード電極２上に配向制御のための物理的形
状３を形成する。図８（ａ）は、ペースト１０を配向制
御するためのカソード電極２の物理的形状３上にスクリ
ーン印刷する場合の断面工程図である。ペースト１０に
は、円筒型電子源４及び配向制御助材１３が含有され
る。このようなペースト１０を配向制御のための物理的
形状３上にスクリーン印刷（紙面の図上では、スキージ
１１を左から右へ移動）すると、最初に配向制御助材１
３が「溝」に沿って配向し、この配向した配向制御助材１
３に依存して円筒型電子源４が配向制御する。Next, a method for manufacturing a cold cathode according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 (a) and 8 (b) and FIGS.
This will be described below using (b). First, as in the first embodiment, a cathode electrode 2 is formed on a cathode support substrate 1, and a physical shape 3 for orientation control is formed on the cathode electrode 2. FIG. 8A is a cross-sectional process diagram when screen printing is performed on the physical shape 3 of the cathode electrode 2 for controlling the orientation of the paste 10. The paste 10 contains the cylindrical electron source 4 and the orientation control aid 13. When such a paste 10 is screen-printed (moving the squeegee 11 from left to right in the drawing on the paper) on the physical shape 3 for orientation control, the orientation control assistant 1
3 are oriented along the “groove”, and the oriented orientation control aid 1
3, the cylindrical electron source 4 controls the orientation.
【００３１】配向制御のための物理的形状３上で、円筒
型電子源４と配向制御助材とを含有するペースト１０を
スクリーン印刷すると、図８（ｂ）のように、配向制御
のための物理的形状３上のペースト１０中の円筒型電子
源４が配向する。物理的形状３以外のカソード電極２領
域の円筒型電子源４の配向性は、従来と変わらず、好ま
しくない。When the paste 10 containing the cylindrical electron source 4 and the orientation control aid is screen-printed on the physical shape 3 for orientation control, as shown in FIG. The cylindrical electron source 4 in the paste 10 on the physical shape 3 is oriented. The orientation of the cylindrical electron source 4 in the region of the cathode electrode 2 other than the physical shape 3 is not different from the conventional one and is not preferable.
【００３２】次に、図９（ａ）のように、電子放出領域
（配向制御のための物理的形状３の領域と合致）をパタ
ーニングし、ペーストパターン５を形成する。本実施形
態に於いては、ペースト１０を形成するペースト材料と
しては、紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂、熱硬化樹脂
等の有機材料系が好ましい。即ち、ペーストパターン５
は紫外線照射、電子線照射、赤外線照射（熱）を行うこ
とにより、パターニングする。Next, as shown in FIG. 9A, a paste pattern 5 is formed by patterning the electron emission region (coinciding with the region of the physical shape 3 for controlling the alignment). In the present embodiment, a paste material for forming the paste 10 is preferably an organic material such as an ultraviolet curable resin, an electron beam curable resin, or a thermosetting resin. That is, paste pattern 5
Is patterned by performing ultraviolet irradiation, electron beam irradiation, and infrared irradiation (heat).
【００３３】最後に、図９（ｂ）のように、ゲート絶縁
層６、ゲート電極７を順次形成し、ゲート開口部８を形
成することにより、本実施形態にかかる冷陰極が得られ
る。Finally, as shown in FIG. 9B, a gate insulating layer 6 and a gate electrode 7 are sequentially formed, and a gate opening 8 is formed, whereby a cold cathode according to the present embodiment is obtained.
【００３４】〈第３の実施形態〉図１０には、本願第３
の実施形態にかかる、配向膜を配設した円筒型電子源を
用いた冷陰極の断面図を示す。第１の実施形態とは異な
り、配向制御助材１３がペーストパターン５中に含まれ
る。<Third Embodiment> FIG. 10 shows the third embodiment of the present invention.
1 is a cross-sectional view of a cold cathode using a cylindrical electron source provided with an alignment film according to the embodiment. Unlike the first embodiment, the orientation control aid 13 is included in the paste pattern 5.
【００３５】上述のカソード電極２上の配向制御のため
の物理的形状３の「溝」の部分には、配向制御助材１３が
配向し、この配向制御助材１３をトリガーとして、円筒
型電子源４が配向する。このような配向制御助材１３は
については、実施形態２と同様な仕様により作製される
ことが好ましい。In the above-mentioned "groove" of the physical shape 3 for orientation control on the cathode electrode 2, an orientation control aid 13 is oriented, and the orientation control aid 13 is used as a trigger to form a cylindrical electron. Source 4 is oriented. It is preferable that such an orientation control aid 13 is manufactured according to the same specifications as in the second embodiment.
【００３６】第１の実施形態と同様に、配向制御を施し
ていない円筒型電子源を用いた冷陰極に対して、エミッ
ション電流、エミッション電流の均一性の向上が見られ
た。As in the first embodiment, the emission current and the uniformity of the emission current are improved for the cold cathode using the cylindrical electron source without orientation control.
【００３７】ここで、本実施形態の冷陰極の製造方法を
図１１（ａ）〜（ｃ）を用いて、以下に説明する。ま
ず、図１１（ａ）に示すように、カソード支持基板１に
カソード電極２を形成し、配向膜１４を形成する。配向
膜１４上の物理的形状３は、ラビング法を用いて形成す
る。このような配向膜１４は、円筒型電子源４を配向制
御すると共に、エミッション電流を電流制限する作用を
も兼ねる。従って、配向膜１４は高抵抗を有することが
好ましく、当業者がそれぞれのデバイス設計に基づき、
抵抗値を決定する。Here, a method of manufacturing a cold cathode according to this embodiment will be described below with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 11A, a cathode electrode 2 is formed on a cathode support substrate 1, and an alignment film 14 is formed. The physical shape 3 on the alignment film 14 is formed using a rubbing method. Such an orientation film 14 controls the orientation of the cylindrical electron source 4 and also functions to limit the emission current. Therefore, it is preferable that the alignment film 14 has a high resistance, and those skilled in the art, based on each device design,
Determine the resistance value.
【００３８】次に、図１１（ｂ）のように、配向膜１４
上の物理的形状３に依存し、円筒型電子源４を配向制御
させる。第１の実施形態と同様に、円筒型電子源４は、
スクリーン印刷法、スピンコート法等で容易に配向させ
ることが可能である。Next, as shown in FIG.
The orientation of the cylindrical electron source 4 is controlled depending on the above physical shape 3. As in the first embodiment, the cylindrical electron source 4 includes:
It can be easily oriented by a screen printing method, a spin coating method or the like.
【００３９】最後に、ゲート絶縁層６、ゲート電極７を
形成することにより、図１１（ｃ）に示すような配向制
御された円筒型電子源を用いた冷陰極が製造可能とな
る。Finally, by forming the gate insulating layer 6 and the gate electrode 7, a cold cathode using a cylindrical electron source whose orientation is controlled as shown in FIG. 11C can be manufactured.
【００４０】〈第４の実施形態〉本実施形態は、上述の
第１〜第３の実施形態で製造した冷陰極に集束電極１６
を配設し、電子ビームのスポット径を縮小するものであ
る。ここで、本願の第４の実施形態にかかる冷陰極の製
造方法を図１２（ａ）〜（ｃ）を用いて、以下に説明す
る。<Fourth Embodiment> In this embodiment, the focusing electrode 16 is provided on the cold cathode manufactured in the first to third embodiments.
To reduce the spot diameter of the electron beam. Here, a method for manufacturing a cold cathode according to the fourth embodiment of the present application will be described below with reference to FIGS.
【００４１】まず、カソード支持基板１上にカソード電
極２を形成すると共に、配向制御のための物理的形状３
を形成する。第３の実施形態で説明したように、カソー
ド電極２上に配向膜１４を形成しても構わない。引き続
き、図６で説明したように、円筒型電子源４を含有する
ペースト（配向制御助材１３を含有しても構わない）を
スクリーン印刷をすると、図１２（ａ）のように円筒型
電子源４が配向制御され作製されうる。First, the cathode electrode 2 is formed on the cathode support substrate 1 and the physical shape 3 for controlling the orientation is formed.
To form As described in the third embodiment, the alignment film 14 may be formed on the cathode electrode 2. Subsequently, as described with reference to FIG. 6, when the paste containing the cylindrical electron source 4 (which may contain the orientation control aid 13) is screen-printed, the cylindrical electron source shown in FIG. Source 4 can be fabricated with controlled orientation.
【００４２】次に、ゲート絶縁層６及びゲート電極７を
形成する。ゲート絶縁層６及びゲート電極７の形成は、
第１の実施形態の図４（ｃ）及び図５（ａ）〜（ｂ）と
同様で構わないが、ゲート電極７のピッチに余裕がある
ようであれば、スクリーン印刷法でゲート絶縁層６及び
ゲート電極７を積層することもできる。Next, a gate insulating layer 6 and a gate electrode 7 are formed. The formation of the gate insulating layer 6 and the gate electrode 7
4 (c) and FIGS. 5 (a) and 5 (b) of the first embodiment, but if there is room in the pitch of the gate electrode 7, the gate insulating layer 6 may be formed by screen printing. And the gate electrode 7 can be stacked.
【００４３】最後に、層間絶縁層１５及び集束電極１６
を形成する。層間絶縁層１５及び集束電極１６は、スク
リーン印刷法で積層することで形成する。このように層
間絶縁層１５及び集束電極１６を積層すると、図１２
（ｃ）のように、集束電極１６を具備する、配向制御さ
れた円筒型電子源４を用いた冷陰極が製造可能となる。Finally, the interlayer insulating layer 15 and the focusing electrode 16
To form The interlayer insulating layer 15 and the focusing electrode 16 are formed by stacking by a screen printing method. When the interlayer insulating layer 15 and the focusing electrode 16 are stacked in this manner, FIG.
As shown in (c), a cold cathode using the cylindrical electron source 4 having the orientation controlled and having the focusing electrode 16 can be manufactured.
【００４４】[0044]
【発明の効果】本願発明によれば、カソード電極表面に
凸凹形状を設けることにより、円筒型電子源がカソード
電極に対して垂直方向に配向した冷陰極を得ることが可
能となった。さらに、冷陰極に電流制限機構を具備させ
ることにより、信頼性を向上させることが可能となっ
た。According to the present invention, it is possible to obtain a cold cathode in which a cylindrical electron source is oriented in a direction perpendicular to the cathode electrode by providing the cathode electrode with an uneven surface. Further, by providing the cold cathode with a current limiting mechanism, reliability can be improved.
【００４５】更なる発明によれば、円筒型電子源を含有
するペーストに配向制御助材を分散することにより、円
筒型電子源の配向が配向制御助材の配向に強く依存し、
低アスペクト比の円筒型電子源が配向制御した冷陰極を
得ることが可能となった。さらに、円筒型電子源をカー
ボンナノチューブで構成すると、低真空度動作が可能
な、耐イオン衝撃性が向上した材料を用いた冷陰極を提
供できる。According to a further aspect of the present invention, by dispersing the orientation control aid in the paste containing the cylindrical electron source, the orientation of the cylindrical electron source strongly depends on the orientation of the orientation control aid,
It has become possible to obtain a cold cathode whose orientation is controlled by a cylindrical electron source having a low aspect ratio. Further, when the cylindrical electron source is formed of carbon nanotubes, it is possible to provide a cold cathode using a material which can operate at a low vacuum and has improved ion impact resistance.
【００４６】また、本願記載の製造方法によれば、冷陰
極の信頼性が向上させることが可能となり、また、凸凹
形状をラビング法で形成することにより、面積が大きい
冷陰極の製造方法を容易にし、斜め蒸着法で形成するこ
とにより、均一性が高い冷陰極の製造方法を提供可能と
し、さらに、ウイスカーで形成することにより、精細度
が高い冷陰極の製造方法を提供可能とした。Further, according to the manufacturing method described in the present application, it is possible to improve the reliability of the cold cathode, and by forming the uneven shape by the rubbing method, it is possible to easily manufacture the cold cathode having a large area. By forming the cold cathode by the oblique deposition method, it is possible to provide a method of manufacturing a cold cathode having high uniformity. Further, by forming the cold cathode by using whiskers, it is possible to provide a method of manufacturing a cold cathode having high definition.
【００４７】さらに、円筒型電子源で構成される電子放
出領域をスクリーン印刷法、または、スピンコート法で
形成することにより、配向制御された円筒型電子源を用
いた、低コストな冷陰極の製造方法を提供可能とした。Further, by forming an electron emission region composed of a cylindrical electron source by a screen printing method or a spin coating method, a low-cost cold cathode using a cylindrical electron source whose orientation is controlled is used. A manufacturing method can be provided.
【図１】第１の実施形態の冷陰極の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a cold cathode according to a first embodiment.
【図２】第１の実施形態の冷陰極を用いたフィールドエ
ミッションディスプレイの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a field emission display using the cold cathode according to the first embodiment.
【図３】（ａ）は斜め蒸着法を用いて形成された物理的
形状であり、（ｂ）はウイスカーを用いて形成された物
理的形状である。FIG. 3A shows a physical shape formed by using an oblique deposition method, and FIG. 3B shows a physical shape formed by using a whisker.
【図４】第１の実施形態にかかる冷陰極の作製工程断面
図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the cold cathode according to the first embodiment.
【図５】第１の実施形態にかかる冷陰極の作製工程断面
図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the cold cathode according to the first embodiment.
【図６】（ａ）はペーストをカソード電極の平坦部上に
スクリーン印刷する際の断面工程図であり、（ｂ）はペ
ーストをカソード電極の物理的形状上にスクリーン印刷
する際の断面工程図である。FIG. 6A is a cross-sectional process diagram when the paste is screen-printed on the flat portion of the cathode electrode, and FIG. 6B is a cross-sectional process diagram when the paste is screen-printed on the physical shape of the cathode electrode. It is.
【図７】第２の実施形態にかかる冷陰極の断面図であ
る。FIG. 7 is a sectional view of a cold cathode according to a second embodiment.
【図８】第２の実施形態にかかる冷陰極の作製工程断面
図である。FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the cold cathode according to the second embodiment.
【図９】第２の実施形態にかかる冷陰極の作製工程断面
図である。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the cold cathode according to the second embodiment.
【図１０】第３の実施形態にかかる冷陰極の断面図であ
る。FIG. 10 is a sectional view of a cold cathode according to a third embodiment.
【図１１】第３の実施形態にかかる冷陰極の作製工程断
面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the cold cathode according to the third embodiment.
【図１２】第４の実施形態にかかる冷陰極の作製工程断
面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the cold cathode according to the fourth embodiment.
【図１３】従来のカーボンナノチューブを用いた蛍光表
示管である。FIG. 13 is a conventional fluorescent display tube using carbon nanotubes.
１ カソード支持基板 ２ カソード電極 ３ 配向制御のための物理的形状 ４ 円筒型電子源 ５ ペースト ６ ゲート絶縁層 ７ ゲート電極 ８ 電子放出領域 ９ アノード電極 １０ 蛍光体 １１ スキージ １２ スクリーンマスク １３ 配向制御助材 １４ 配向膜 １５ 層間絶縁層 １６ 集束電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cathode support substrate 2 Cathode electrode 3 Physical shape for orientation control 4 Cylindrical electron source 5 Paste 6 Gate insulating layer 7 Gate electrode 8 Electron emission area 9 Anode electrode 10 Phosphor 11 Squeegee 12 Screen mask 13 Alignment control aid 14 Alignment film 15 Interlayer insulating layer 16 Focusing electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浦山 雅夫 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 5C031 DD17 DD19 5C036 EE01 EE14 EF01 EF06 EF09 EG12 EH26 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Masao Urayama 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka F-term (reference) 5C031 DD17 DD19 5C036 EE01 EE14 EF01 EF06 EF09 EG12 EH26
Claims (7)
引き出すゲート電極と、前記電子源と電気的に接続する
カソード電極と、前記ゲート電極と前記カソード電極を
電気的に絶縁するゲート絶縁層とから構成される冷陰極
において、前記電子源アレイを構成する円筒型電子源が
固着する材料表面の物理的形状に依存して配向制御され
てなることを特徴とする冷陰極。An electron source array that emits electrons, a gate electrode that extracts electrons, a cathode electrode that is electrically connected to the electron source, and a gate insulating layer that electrically insulates the gate electrode from the cathode electrode Wherein the orientation is controlled depending on the physical shape of the surface of the material to which the cylindrical electron source constituting the electron source array is fixed.
の配向膜に形成され、前記配向膜が電流制限機構を有す
ることを特徴とする請求項１に記載の冷陰極。2. The cold cathode according to claim 1, wherein the physical shape is formed on an alignment film on the cathode electrode, and the alignment film has a current limiting mechanism.
ストに分散され、前記ペーストが配向制御助材を含有す
ることを特徴とする請求項１、２のいずれかに記載の冷
陰極。3. The cold cathode according to claim 1, wherein the cylindrical electron source whose orientation is controlled is dispersed in a paste, and the paste contains an alignment control aid.
程と、前記カソード電極上に物理的形状を形成する工程
と、円筒型電子源で構成される電子放出領域を形成する
工程と、ゲート絶縁層を形成する工程と、ゲート電極を
形成する工程と、ゲート開口部を形成して電子放出領域
を露出する工程とを含むことを特徴とする冷陰極の製造
方法。4. A step of forming a cathode electrode on a support substrate, a step of forming a physical shape on the cathode electrode, a step of forming an electron emission region composed of a cylindrical electron source, A method for manufacturing a cold cathode, comprising: a step of forming a layer; a step of forming a gate electrode; and a step of forming a gate opening to expose an electron emission region.
程の後、前記カソード電極上に配向膜を形成する工程
と、該配向膜に物理的形状を形成する工程とを含むこと
を特徴とする請求項４に記載の冷陰極の製造方法。5. A method comprising: after forming a cathode electrode on a support substrate, forming an alignment film on the cathode electrode, and forming a physical shape on the alignment film. A method for producing a cold cathode according to claim 4.
グ法、斜め蒸着法、ウイスカーの形成のいずれか１つよ
り選択されることを特徴とする請求項４または５のいず
れかに記載の冷陰極の製造方法。6. The cooling method according to claim 4, wherein the step of forming the physical shape is selected from one of a rubbing method, an oblique vapor deposition method, and whisker formation. Manufacturing method of cathode.
刷法、または、スピンコーティング法であることを特徴
とする請求項４乃至６のいずれかに記載の冷陰極の製造
方法。7. The method of manufacturing a cold cathode according to claim 4, wherein the formation of the electron emission region is performed by a screen printing method or a spin coating method.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000004249A JP2001195972A (en) | 2000-01-13 | 2000-01-13 | Cold cathode and manufacturing method of the same |
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