JP2002117791A - Image display device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance electron emitting ability in an image display device using a fine carbon fiber structural substance as an electron source. SOLUTION: This image display device is equipped with an electron source board provided with plural electron sources and a display board to be applied with a phosphor, and the space between the electron source board and the display board is made vacuum. Each electron source has a first electrode, a second electrode, and a group of fine fiber structural substances to emit an electron based on a voltage applied between the first and second electrodes, and fine carbon fiber structural substances containing metallic particulates at its tip and fine carbon structural substances containing no metallic particulate are mixed in the group of fine fiber structural substances. The proportion of the fine carbon fiber structural substances containing metallic particulates to the group of fine fiber structural substances is not less than 15% and not more than 85%.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示装置に係
わり、特に、カーボンナノチューブのような微細繊維構
造を有する物質を電子源として用いた自発光型平面表示
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image display device, and more particularly to a self-luminous flat display device using a material having a fine fiber structure such as carbon nanotubes as an electron source.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、カーボンナノチューブのような微
細炭素繊維構造物質を電子放出素子として使用した例
は、「Material Research Society Symposium Proceedi
ng vol.509 pp107-112」に、また、熱フィラメントＣＶ
Ｄ法を用いてカーボンナノチューブをニッケル基板上に
気相合成を行った例が、「Applied Physics Letters vo
l.73 No.26 pp3845-3847」に、さらに、マイクロ波ＣＶ
Ｄ法を用いてカーボンナノチューブをニッケル膜上に気
相成長させた例が、「Applied Physics Letters vol.76
No.13 pp1776-1778」に記載されている。前記公知例
は、いずれも下地膜の触媒作用を利用してカーボンナノ
チューブを基板上に成長させている。2. Description of the Related Art Heretofore, an example in which a fine carbon fiber structure material such as a carbon nanotube is used as an electron-emitting device is described in "Material Research Society Symposium Proceedi
ng vol.509 pp107-112 ”and the hot filament CV
An example in which carbon nanotubes are synthesized on a nickel substrate using the D method is described in "Applied Physics Letters vo
l.73 No.26 pp3845-3847 ”and microwave CV
An example of vapor-phase growth of carbon nanotubes on a nickel film using the D method is described in "Applied Physics Letters vol.76
No. 13 pp1776-1778 ". In each of the known examples, carbon nanotubes are grown on a substrate by utilizing the catalytic action of a base film.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】前述の公知文献に記載
されているものでは、触媒作用を用いて微細炭素繊維構
造物質を基板上に気相成長させているために、微細炭素
繊維構造物質の先端に金属含有微粒子が内包される。こ
れにより、微細炭素繊維構造物質の先端の半径が大きく
なり、したがって、微細炭素繊維構造物質を電子源とし
て用いる際に、先端に電界が十分に集中せず、電子放出
能が不十分であるという問題点があった。本発明は、前
記従来技術の問題点を解決するためになされたものであ
り、本発明の目的は、微細炭素繊維構造物質を電子源と
して用いる画像表示装置において、電子放出能を向上さ
せることが可能となる技術を提供することにある。本発
明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細
書の記述及び添付図面によって明らかにする。In the prior art described above, the fine carbon fiber structure material is vapor-phase grown on a substrate by using a catalytic action. Metal-containing fine particles are included at the tip. As a result, the radius of the tip of the fine carbon fiber structure material increases, and therefore, when the fine carbon fiber structure material is used as an electron source, the electric field is not sufficiently concentrated at the tip, and the electron emission capability is insufficient. There was a problem. The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to improve the electron emission ability in an image display device using a fine carbon fiber structural material as an electron source. It is to provide a technology that becomes possible. The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】本願発明者らは上述した
問題を解決するために、様々な実験を行ったところ、微
細炭素繊維構造物質、例えば、炭素を主成分とするナノ
ファイバやカーボンナノチューブをプラズマＣＶＤ法な
どにより気相成長させた後に、酸素等の酸化性ガスを活
性化したガスに曝すことで、微細炭素繊維構造物質の先
端に含まれる金属含有微粒子を取り除くことができるこ
とを見出した。これを図を用いて模式的に説明する。図
１は、本発明で用いる微細炭素繊維構造物質の作製装置
の一例の概略構成を示す図である。この図１に示す装置
は、マイクロ波プラズマＣＶＤの概略構成を示す図であ
り、同図に示すように、反応槽１０１内には、試料台１
０２と金属メッシュ１０３が備えられており、両者の間
にはバイアス電源１０４によって電圧をかけることがで
きる。反応槽１０１には、複数のボンベ１０５から原料
ガスを導入することができ、ボンベ１０５は、それぞれ
バルブ１０６とマスフローコントローラ１０７を備え、
原料ガスの供給量の調整を行うことができる。反応槽１
０１に導入された原料ガスは、マイクロ波発生器１０８
で発生したマイクロ波により励起されて活性種となる。
金属メッシュ１０３と試料台１０２の間の電界により試
料台１０２上の基板１０９に引き寄せられた活性種は、
基板１０９上の触媒作用を行う材料により微細炭素繊維
構造物質を形成する。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention conducted various experiments to solve the above-mentioned problems. As a result, fine carbon fiber structural materials, such as nanofibers and carbon nanotubes containing carbon as a main component, were obtained. It has been found that, after vapor-phase growth of GaN by a plasma CVD method or the like, by exposing an oxidizing gas such as oxygen to an activated gas, metal-containing fine particles contained in the tip of the fine carbon fiber structural material can be removed. . This will be schematically described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an example of an apparatus for producing a fine carbon fiber structure material used in the present invention. The apparatus shown in FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of a microwave plasma CVD, and as shown in FIG.
02 and a metal mesh 103 are provided, between which a voltage can be applied by a bias power supply 104. A source gas can be introduced from a plurality of cylinders 105 into the reaction tank 101. The cylinder 105 includes a valve 106 and a mass flow controller 107, respectively.
The supply amount of the source gas can be adjusted. Reaction tank 1
01 is introduced into the microwave generator 108
Excited by the microwave generated in the above, it becomes active species.
The active species attracted to the substrate 109 on the sample stage 102 by the electric field between the metal mesh 103 and the sample stage 102 are as follows:
A fine carbon fiber structural material is formed from a material having a catalytic action on the substrate 109.

【０００５】図２は、本発明の電子源の作製プロセスの
概要を説明するための図である。図２に示す基板２０１
の表面２０２は、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッ
ケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）のうち少なくとも１種
類を含む材料で覆われている。この基板２０１を、図１
に示した微細炭素繊維構造物質の作製装置で合成処理を
行うと、図２（ａ）に示すように表面２０２には触媒作
用により微細炭素繊維構造物質２０３が成長する。この
際、微細炭素繊維構造物質２０３の先端には触媒である
金属含有微粒子２０４が内包される。これは、触媒作用
を行う金属含有微粒子２０４の下部から微細炭素繊維構
造物質２０３が成長し、微細炭素繊維構造物質２０３
が、金属含有微粒子２０４を持ち上げる形で成長するか
らである。FIG. 2 is a view for explaining an outline of a manufacturing process of the electron source of the present invention. The substrate 201 shown in FIG.
Is covered with a material containing at least one of iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), and manganese (Mn). This substrate 201 is
2A, the fine carbon fiber structure material 203 grows on the surface 202 by the catalytic action as shown in FIG. 2A. At this time, metal-containing fine particles 204 serving as a catalyst are included at the tip of the fine carbon fiber structural material 203. This is because the fine carbon fiber structural material 203 grows from the lower part of the metal-containing fine particles 204 that perform the catalytic action, and the fine carbon fiber structural material 203
This is because the metal-containing fine particles 204 grow in a form of lifting them.

【０００６】このとき、微細炭素繊維構造物質２０３の
直径は約３０ｎｍであるのに対して、金属含有微粒子２
０４を内包した先端の直径は約６０ｎｍと２倍程度であ
る。このため、微細炭素繊維構造物質２０３を電子放出
素子として用いる場合、先端への電界集中が不十分であ
るために、十分な電子放出能を得る事ができなかった。
そこで、微細炭素繊維構造物質２０３を成長させた後、
図１に示した作製装置の反応槽１０１内に酸素などの酸
化性ガスを導入してマイクロ波発生器１０８で励起し、
微細炭素繊維構造物質２０３の先端と反応させることで
金属含有微粒子２０４を覆っている炭素を主成分とする
薄い膜を除去することができる。これにより、微細炭素
繊維構造物質２０３の先端が開くとともに金属含有微粒
子２０４を取り除くことができる。At this time, the diameter of the fine carbon fiber structural material 203 is about 30 nm,
04 has a diameter of about 60 nm, which is about twice as large. Therefore, when the fine carbon fiber structure material 203 is used as an electron-emitting device, a sufficient electron-emitting ability cannot be obtained due to insufficient electric field concentration at the tip.
Therefore, after growing the fine carbon fiber structural material 203,
An oxidizing gas such as oxygen is introduced into the reaction tank 101 of the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 and excited by the microwave generator 108,
By reacting with the tip of the fine carbon fiber structural material 203, a thin film mainly composed of carbon and covering the metal-containing fine particles 204 can be removed. Thereby, the tip of the fine carbon fiber structural material 203 is opened and the metal-containing fine particles 204 can be removed.

【０００７】しかし、図２（ａ）に示すように、微細炭
素繊維構造物質２０３の長さは一様ではなく、ある程度
のばらつきを持っている。また、活性化した酸化性ガス
にさらして金属含有微粒子２０４を取り除く際に、長い
微細炭素繊維構造物質２０３から取り除かれていく傾向
がある。そこで、ある程度のところで活性化した酸化性
ガスに曝すことを止めると、図２（ｂ）のように金属含
有微粒子２０４が残ることもある。長時間、活性化した
酸化性ガスに曝すことで、金属含有微粒子２０４をほぼ
完全に取り除くこともできるが、すでに金属含有微粒子
２０４が取り除かれた微細炭素繊維構造物質２０３が酸
化性ガスによって損傷を受けることもある。以上のよう
な処理により、図２（ｂ）に示すように先端が開いた微
細炭素繊維構造物質２０３を得ることができる。これに
より、微細炭素繊維構造物質２０３の先端に電界が集中
しやすくなり、電子放出能を向上することができる。However, as shown in FIG. 2A, the length of the fine carbon fiber structural material 203 is not uniform, and has a certain degree of variation. Further, when the metal-containing fine particles 204 are removed by exposure to the activated oxidizing gas, they tend to be removed from the long fine carbon fiber structural material 203. Therefore, when the exposure to the activated oxidizing gas is stopped to some extent, the metal-containing fine particles 204 may remain as shown in FIG. 2B. By exposing to the activated oxidizing gas for a long time, the metal-containing fine particles 204 can be almost completely removed. However, the fine carbon fiber structural material 203 from which the metal-containing fine particles 204 have been removed is damaged by the oxidizing gas. I may receive it. By the above processing, a fine carbon fiber structural material 203 having an open end can be obtained as shown in FIG. Accordingly, the electric field is easily concentrated on the tip of the fine carbon fiber structural material 203, and the electron emission ability can be improved.

【０００８】また、詳細に検討したところ、電子放出能
の向上の仕方は微細炭素繊維構造物質２０３の先端から
金属含有微粒子２０４をどの程度取り除くかによって変
わることも分かった。金属含有微粒子２０４の残存率と
電子放出能との関係を調べるために、図３に示すような
電子放出素子を作製した。図３に示す電子放出素子は、
基板３０１上に、カソードライン３０２、絶縁層３０
３、ゲートライン３０４を備え、また、絶縁層３０３に
は、ゲート開口部３０５が設けられる。そして、このゲ
ート開口部３０５内に、気相合成法により、微細炭素繊
維構造物質３０６が成長される。このとき、ゲート開口
部３０５の直径は１２μｍ、絶縁層３０３の厚さは１２
μｍ、微細炭素繊維構造物質３０６の長さは６μｍであ
る。この大きさは、画像表示装置の電子源板（または、
陰極パネル）に使用される電子源と同じサイズである。Further, detailed studies have revealed that the method of improving the electron emission ability varies depending on how much the metal-containing fine particles 204 are removed from the tip of the fine carbon fiber structural material 203. In order to investigate the relationship between the residual ratio of the metal-containing fine particles 204 and the electron-emitting ability, an electron-emitting device as shown in FIG. 3 was manufactured. The electron-emitting device shown in FIG.
On a substrate 301, a cathode line 302, an insulating layer 30
3. A gate line 304 is provided, and a gate opening 305 is provided in the insulating layer 303. Then, the fine carbon fiber structural material 306 is grown in the gate opening 305 by a vapor phase synthesis method. At this time, the diameter of the gate opening 305 is 12 μm, and the thickness of the insulating layer 303 is 12 μm.
μm, the length of the fine carbon fiber structural material 306 is 6 μm. This size is determined by the electron source plate (or
The same size as the electron source used for the cathode panel).

【０００９】この図３に示す電子放出素子において、ゲ
ートライン３０４と微細炭素繊維構造物質３０６の間の
距離（ｄ）は６μｍである。ゲートライン３０４にゲー
ト電圧を掛けると、微細炭素繊維構造物質３０６から電
子が放出されてアノード３０７に流れる。このとき、ゲ
ートに印加したゲート電圧（Ｖｇ）とエミッション電流
密度の関係は図４に示すようなグラフとなった。図４の
グラフでは、金属含有微粒子（図２に示す２０４）の残
存率が１００％（曲線Ａ）、８５％（曲線Ｂ）、５０％
（曲線Ｃ）、１５％（曲線Ｄ）、５％（曲線Ｅ）の場合
を示してある。ここで、この残存率は、図３に示す微細
炭素繊維構造物質群が、先端に金属含有微粒子を内包す
る微細炭素繊維構造物質３０６と、先端に金属含有微粒
子を内包しない微細炭素繊維構造物質３０６とが混在し
ている場合に、先端に金属含有微粒子を内包する微細炭
素繊維構造物質３０６の割合を表す。In the electron-emitting device shown in FIG. 3, the distance (d) between the gate line 304 and the fine carbon fiber structure material 306 is 6 μm. When a gate voltage is applied to the gate line 304, electrons are emitted from the fine carbon fiber structure material 306 and flow to the anode 307. At this time, the relationship between the gate voltage (Vg) applied to the gate and the emission current density was a graph as shown in FIG. In the graph of FIG. 4, the residual ratio of the metal-containing fine particles (204 shown in FIG. 2) is 100% (curve A), 85% (curve B), and 50%.
(Curve C), 15% (Curve D) and 5% (Curve E) are shown. Here, the residual rate is determined by the fine carbon fiber structural material group 306 shown in FIG. 3 in which the fine carbon fiber structural material 306 containing metal-containing fine particles at the tip and the fine carbon fiber structural material 306 not containing metal-containing fine particles at the tip. Represents the ratio of the fine carbon fiber structure material 306 containing metal-containing fine particles at the tip.

【００１０】図４に示すグラフから分かるように、金属
含有微粒子を除去したほうが電子放出能が向上する。こ
れは金属含有微粒子を除去することで微細炭素繊維構造
物質の先端に電界集中が生じ易くなるからだと想定され
る。一般的に、アノード電圧を６ｋＶとしたとき、蛍光
体層で１平方メートルあたり５００ｃｄの輝度を得るに
は１平方センチメートルあたり５〜１０ｍＡのエミッシ
ョン電流密度が必要である。例えば、図４において、１
平方センチメートル当たり１０ｍＡのエミッション電流
密度を必要とする場合、金属含有微粒子の残存率が１０
０％（曲線Ａ）の場合では３８Ｖ必要であったゲート電
圧を、残存率８５％（曲線Ｂ）では３０Ｖ、残存率５０
％（曲線Ｃ）では２４Ｖ、残存率１５％（曲線Ｄ）では
２０Ｖ、さらに残存率５％（曲線Ｅ）の場合は１６Ｖま
で下げることができる。これにより、図３に示す微細炭
素繊維構造物質３０６とゲートライン３０４の間の放電
が起きる可能性を低減でき、画像表示装置の不良を減ら
すことができる。また、ゲート駆動回路の耐電圧を下げ
ることができ、画像表示装置の製造コストを下げること
ができる。As can be seen from the graph shown in FIG. 4, removing the metal-containing fine particles improves the electron emission ability. This is presumably because the removal of the metal-containing fine particles easily causes an electric field concentration at the tip of the fine carbon fiber structure material. In general, when the anode voltage is 6 kV, an emission current density of 5 to 10 mA per square centimeter is required to obtain a luminance of 500 cd per square meter in the phosphor layer. For example, in FIG.
When an emission current density of 10 mA per square centimeter is required, the residual ratio of the metal-containing fine particles is 10%.
In the case of 0% (curve A), the gate voltage required 38 V, but in the remaining rate of 85% (curve B), the gate voltage was 30 V and the remaining rate was 50.
% (Curve C) can be reduced to 24 V, the residual rate can be reduced to 20 V at 15% (curve D), and further to 16 V at the residual rate of 5% (curve E). Accordingly, the possibility of occurrence of discharge between the fine carbon fiber structure material 306 and the gate line 304 shown in FIG. 3 can be reduced, and the failure of the image display device can be reduced. Further, the withstand voltage of the gate drive circuit can be reduced, and the manufacturing cost of the image display device can be reduced.

【００１１】しかしながら、金属含有微粒子の残存率を
あまり小さくすると寿命が短くなることが分かった。エ
ミッション電流の初期値を１００％とした規格化エミッ
ション電流とエミッション時間の関係を図５に示す。図
５のグラフから分かるように、残存率１００％（曲線
Ａ）の場合はほぼ初期値を保ち、残存率８５％（曲線
Ｂ）の場合は最初にエミッション電流が減少するもの
の、その後は初期値の９０％程度の値を保った。同様
に、残存率５０％（曲線Ｃ）の場合は初期値の８０％程
度、残存率１５％（曲線Ｄ）の場合は初期値の６０％程
度の値に収束する。しかしながら、残存率５％（曲線
Ｅ）ではエミッション電流が時間とともに大きく減少し
ていった。この原因について調べたところ、微細炭素繊
維構造物質の先端に含まれる金属含有微粒子を取り除く
際、活性化した酸化性ガスに長時間曝すと微細炭素繊維
構造物質自体が損傷を受け、それが寿命を短くしている
と分かった。電子放出能を向上させつつ、寿命が低下し
ない割合を探ったところ残存率１５％程度が限界である
ことが分かった。すなわち、微細炭素繊維構造物質の先
端に含まれる金属含有微粒子はすべて取り除くよりも、
１５％以上は残しておいたほうが良い。However, it has been found that when the residual ratio of the metal-containing fine particles is too small, the life is shortened. FIG. 5 shows the relationship between the normalized emission current and the emission time when the initial value of the emission current is 100%. As can be seen from the graph of FIG. 5, when the residual ratio is 100% (curve A), the initial value is substantially maintained, and when the residual ratio is 85% (curve B), the emission current decreases first, but thereafter, the initial value is reduced. Was maintained at a value of about 90%. Similarly, when the remaining rate is 50% (curve C), the value converges to about 80% of the initial value, and when the remaining rate is 15% (curve D), the value converges to about 60% of the initial value. However, at a residual rate of 5% (curve E), the emission current decreased significantly with time. When the cause was investigated, when removing the metal-containing fine particles contained in the tip of the fine carbon fiber structure material, the fine carbon fiber structure material itself was damaged by prolonged exposure to the activated oxidizing gas, and the life was shortened. I found it to be shorter. When the rate at which the lifetime did not decrease was investigated while improving the electron emission ability, it was found that the remaining rate was about 15% as the limit. That is, rather than removing all the metal-containing fine particles contained at the tip of the fine carbon fiber structural material,
It is better to keep 15% or more.

【００１２】なお、酸化性ガスなどのガスの励起は、マ
イクロ波、高周波、電流、熱、光などで行うことができ
る。また、基板表面を鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、
ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）のうち少なくとも
１種類を含む材料で覆われた部分と、銅（Ｃｕ）、銀
（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）のうち少
なくとも１種類を含む材料で覆われた部分に分けること
により、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎ
ｉ）、マンガン（Ｍｎ）のうち少なくとも１種類を含む
選択性材料で覆われた部分にのみ微細炭素繊維構造物質
が選択的に成長し、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａ
ｕ）、アルミニウム（Ａｌ）のうち少なくとも１種類を
含む非選択性材料で覆われた部分には成長しない。しか
しながら、非選択性材料で覆われた部分の表面にも気相
合成の際に供給された原料ガスに起因する元素を主成分
とする物質が堆積する。例えば、原料に、メタン、エチ
レンなどのガスを用いた場合、アモルファスカーボンな
どが堆積する。これらは、酸素等の酸化性ガスを活性化
したガスに曝すことによって取り除くことができる。し
かし、その際に非選択性材料で覆われた表面が酸化され
る場合がある。その場合、水素などの還元性ガスを活性
化したガスに曝すことで酸化された表面を還元すること
ができる。これにより、先端から金属含有微粒子が一部
取り除かれた微細炭素繊維構造物質が選択性材料上に配
設され、非選択性材料の表面は清浄に保たれた電子源構
造体を作製できる。これを画像表示装置の電子源に用い
ることで、パネル内の汚染の心配が少なく、ゲート動作
電圧が低減でき、安価で不良の少ない表示装置を得るこ
とができる。Excitation of a gas such as an oxidizing gas can be performed by microwave, high frequency, current, heat, light or the like. Further, the substrate surface is made of iron (Fe), cobalt (Co),
Includes a portion covered with a material containing at least one of nickel (Ni) and manganese (Mn) and at least one of copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), and aluminum (Al) By dividing into parts covered with materials, iron (Fe), cobalt (Co), nickel (N
i), the fine carbon fiber structure material selectively grows only in the portion covered with the selective material containing at least one of manganese (Mn), and copper (Cu), silver (Ag), gold (A)
u) does not grow on a portion covered with a non-selective material containing at least one of aluminum (Al). However, a substance mainly composed of an element derived from the source gas supplied during the vapor phase synthesis is deposited on the surface of the portion covered with the non-selective material. For example, when a gas such as methane or ethylene is used as a raw material, amorphous carbon or the like is deposited. These can be removed by exposing an oxidizing gas such as oxygen to the activated gas. However, at this time, the surface covered with the non-selective material may be oxidized. In that case, the oxidized surface can be reduced by exposing a reducing gas such as hydrogen to the activated gas. As a result, the fine carbon fiber structure material from which the metal-containing fine particles are partially removed from the tip is disposed on the selective material, and the electron source structure in which the surface of the non-selective material is kept clean can be manufactured. By using this as an electron source of an image display device, there is less fear of contamination in the panel, the gate operation voltage can be reduced, and a display device which is inexpensive and has few defects can be obtained.

【００１３】本願発明は前記知見に基づいて成されたも
のであり、本願において開示される発明のうち、代表的
なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
即ち、本発明は、複数の電子源が設けられる電子源板
と、蛍光体が塗布された表示板とを備え、前記電子源板
と表示板との間の空間が真空雰囲気とされる表示装置で
あって、前記各電子源は、第１の電極と、第２の電極
と、前記第１の電極上に設けられ、前記第１の電極と前
記第２の電極との間に印加される電圧に基づき電子を放
出する微細繊維構造物質群とを有し、前記微細繊維構造
物質群は、先端に金属含有微粒子を内包する微細炭素繊
維構造物質と、先端に金属含有微粒子を内包しない微細
炭素繊維構造物質とが混在していることを特徴とする。The invention of the present application has been made based on the above-mentioned findings, and the outline of a representative one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
That is, the present invention provides a display device comprising: an electron source plate provided with a plurality of electron sources; and a display plate coated with a phosphor, wherein a space between the electron source plate and the display plate is a vacuum atmosphere. Wherein each of the electron sources is provided on a first electrode, a second electrode, and the first electrode, and is applied between the first electrode and the second electrode. A fine fiber structure material group that emits electrons based on a voltage, wherein the fine fiber structure material group includes a fine carbon fiber structure material including metal-containing fine particles at the tip and a fine carbon fiber not including metal-containing fine particles at the tip. It is characterized by being mixed with a fiber structural material.

【００１４】また、本発明の好ましい実施の形態では、
前記微細繊維構造物質群内における、前記先端に金属含
有微粒子を内包する微細炭素繊維構造物質の割合は、１
５％以上、より好ましくは５０％以上で、かつ、８５％
以下であることを特徴とする。また、本発明の好ましい
実施の形態では、前記第２の電極は、前記微細繊維構造
物質群が設けられる領域以外に設けられる絶縁層を介し
て前記第１の電極上に設けられており、前記第２の電極
上には、前記微細炭素繊維構造物質を気相合成する際に
推積する炭素を主成分とする物質が推積されていないこ
とを特徴とする。In a preferred embodiment of the present invention,
In the fine fiber structure material group, the ratio of the fine carbon fiber structure material containing the metal-containing fine particles at the tip is 1
5% or more, more preferably 50% or more, and 85%
It is characterized by the following. In a preferred embodiment of the present invention, the second electrode is provided on the first electrode via an insulating layer provided in a region other than a region where the fine fiber structure substance group is provided; The method is characterized in that a substance mainly composed of carbon, which is deposited when the fine carbon fiber structure substance is vapor-phase synthesized, is not deposited on the second electrode.

【００１５】[0015]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一機能を有するものは同一符
号を付け、その繰り返しの説明は省略する。図６は、本
発明の実施の形態の電子源板の作製手順を説明するため
の要部断面図である。始めに、絶縁性の基板６０１上
に、カソードラインとなる鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃ
ｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）のうち少な
くとも１種類を含む厚さ０．８μｍの金属膜６０２を蒸
着し、フォトリソグラフィを用いて電極ラインの形状に
成形した。次いで、絶縁層６０３となる厚さ１２μｍの
二酸化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法で成膜した。その
上に、ゲートラインとなる銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金
（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）のうち少なくとも１種
類を含む厚さ０．８μｍの金属膜６０４をスパッタリン
グ法で成膜した。その後、ゲート開口部６０５となる直
径１２μｍの円形の窓をフォトリソグラフィで開けた
（図６（ａ））。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, components having the same functions are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof will be omitted. FIG. 6 is a fragmentary cross-sectional view for describing the procedure for manufacturing the electron source plate according to the embodiment of the present invention. First, iron (Fe) and cobalt (C) serving as cathode lines are formed on an insulating substrate 601.
o) A metal film 602 having a thickness of 0.8 μm and containing at least one of nickel (Ni) and manganese (Mn) was deposited and formed into the shape of an electrode line using photolithography. Next, a 12 μm-thick silicon dioxide film serving as the insulating layer 603 was formed by a plasma CVD method. A 0.8 μm thick metal film 604 containing at least one of copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), and aluminum (Al) serving as a gate line was formed thereon by a sputtering method. . Thereafter, a circular window having a diameter of 12 μm to be the gate opening 605 was opened by photolithography (FIG. 6A).

【００１６】次に、フッ酸で絶縁層６０３である二酸化
シリコン層のオーバーエッチングを行った（図６
（ｂ））。その後、図１に示すマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ装置の反応層１０１内に基板６０１を設置し、原料ガ
スとしてメタンなどの炭化水素や一酸化炭素を水素や窒
素、アルゴンで約１０％に希釈したガスを反応槽１０１
内に導入し、ガス圧０．１〜１０Ｔｏｒｒ、基板温度６
００℃、バイアス電圧１５０Ｖ、マイクロ波周波数２．
４５ＧＨｚ、マイクロ波出力１ｋＷの条件下で気相合成
を行った。これによりカソードライン６０２に含まれる
金属が触媒作用を行うために、ゲート開口部６０５内の
カソードライン６０２上に、炭素を主成分とする種々の
形態のナノファイバ、あるいは単層または多層のカーボ
ンナノチューブなどの微細炭素繊維構造物質６０６が選
択成長した。このとき、ゲートライン６０４には触媒作
用が無いため、微細炭素繊維構造物質は成長しないが、
アモルファスカーボンやカーボンパーティクルなどを含
んだ堆積物６０８が部分的に堆積した。また、微細炭素
繊維構造物質６０６の先端には触媒である金属含有微粒
子６０７が内包されていた。Next, the silicon dioxide layer as the insulating layer 603 was over-etched with hydrofluoric acid (FIG. 6).
(B)). Then, the microwave plasma CV shown in FIG.
A substrate 601 is placed in the reaction layer 101 of the D apparatus, and a gas obtained by diluting a hydrocarbon such as methane or carbon monoxide to about 10% with hydrogen, nitrogen, or argon as a source gas is supplied to the reaction tank 101.
Gas pressure 0.1 to 10 Torr, substrate temperature 6
1. 00 ° C., bias voltage 150 V, microwave frequency 2.
Gas phase synthesis was performed under the conditions of 45 GHz and microwave output of 1 kW. Accordingly, the metal contained in the cathode line 602 catalyzes, so that various forms of carbon-based nanofibers or single-walled or multi-walled carbon nanotubes are placed on the cathode line 602 in the gate opening 605. And the like, and the fine carbon fiber structural material 606 was selectively grown. At this time, since the gate line 604 has no catalytic action, the fine carbon fiber structural material does not grow,
A deposit 608 containing amorphous carbon, carbon particles, and the like was partially deposited. Further, metal-containing fine particles 607 as a catalyst were included at the tip of the fine carbon fiber structural material 606.

【００１７】このままでは、微細炭素繊維構造物質６０
６の先端半径が大きいために、電子源に用いる際に十分
な電子放出能が得られない。また、ゲートライン６０４
上にも炭素を主成分とする堆積物６０８があり、汚染の
原因や真空封止を行う際に真空度を下げる原因となる
（図６（ｃ））。そこで、反応槽１０１内に酸素を窒素
やアルゴンで約１０％に希釈したガスを反応槽１０１内
に導入し、ガス圧１．５Ｔｏｒｒ、基板温度６００℃、
バイアス電圧１５０Ｖ、マイクロ波周波数２．４５ＧＨ
ｚ、マイクロ波出力１ｋＷの条件下でガスを励起した。
これによって、活性化した酸化性ガスにより微細炭素繊
維構造物質６０６の先端に内包されている金属含有微粒
子６０７を除去することができた。しかし、図５で説明
した通り、すべての金属含有微粒子を取り除くと、エミ
ッションの寿命が短くなるために１５％以上残した。活
性化した酸化性ガスによりゲートライン６０４上に堆積
したアモルファスカーボンやカーボンパーティクルなど
の堆積物６０８も同時に除去した。In this state, the fine carbon fiber structural material 60
Since the tip radius of 6 is large, sufficient electron emission ability cannot be obtained when used as an electron source. Also, the gate line 604
There is also a deposit 608 mainly composed of carbon, which causes contamination and lowers the degree of vacuum when vacuum sealing is performed (FIG. 6C). Therefore, a gas obtained by diluting oxygen to about 10% with nitrogen or argon is introduced into the reaction tank 101, and a gas pressure of 1.5 Torr, a substrate temperature of 600 ° C.
Bias voltage 150V, microwave frequency 2.45GH
The gas was excited under the conditions of z and microwave power of 1 kW.
As a result, the metal-containing fine particles 607 contained at the tip of the fine carbon fiber structural material 606 could be removed by the activated oxidizing gas. However, as described with reference to FIG. 5, when all the metal-containing fine particles were removed, the life of the emission was shortened, so that 15% or more was left. Deposits 608 such as amorphous carbon and carbon particles deposited on the gate line 604 were also removed by the activated oxidizing gas.

【００１８】しかし、このときゲートライン６０４の最
表面は、酸化されて酸化層６０９が形成された（図６
（ｄ））。そこで、酸化層６０９を除去するために反応
槽１０１内に水素とアルゴンを１対１の割合で導入し、
ガス圧１．５Ｔｏｒｒ、基板温度６００℃、バイアス電
圧１５０Ｖ、マイクロ波周波数２．４５ＧＨｚ、マイク
ロ波出力１ｋＷの条件下で還元性のガスを励起した。こ
れによって酸化された部分を還元することができた（図
６（ｅ））。以上の工程により、先端から金属含有微粒
子６０７を部分的に取り除いた微細炭素繊維構造物質６
０６がゲート開口部６０５内に選択的に配設され、非選
択性材料で覆われたゲートライン６０４の表面は清浄に
保たれた電子源板を作製できた。However, at this time, the outermost surface of the gate line 604 was oxidized to form an oxide layer 609.
(D)). Therefore, in order to remove the oxide layer 609, hydrogen and argon are introduced into the reaction vessel 101 at a ratio of 1: 1.
The reducing gas was excited under the conditions of a gas pressure of 1.5 Torr, a substrate temperature of 600 ° C., a bias voltage of 150 V, a microwave frequency of 2.45 GHz, and a microwave output of 1 kW. Thereby, the oxidized portion could be reduced (FIG. 6 (e)). Through the above steps, the fine carbon fiber structural material 6 with the metal-containing fine particles 607 partially removed from the tip
The electron source plate 06 was selectively disposed in the gate opening 605, and the surface of the gate line 604 covered with the non-selective material was kept clean.

【００１９】次に、図６に示す電子源板を用いる画像表
示装置の部分構成について説明する。図７は、本実施の
形態の画像表示装置の一画素の構成例と、その部分を拡
大して示す図である。図７中において、図６と同じ参照
符号を付したものは同じもの、あるいは同等の機能を持
つものである。図７において、表示板（または、陽極パ
ネル）７１０は、少なくともガラス基板７０１、蛍光層
７０２、アノード７０３からなっている。蛍光層７０２
は、カラー表示を行うために、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青
（Ｂ）の三色の領域に分けられており、その間はブラッ
クマトリクスで仕切られている。電子源板７２０は、基
板６０１上にカソードライン６０２とゲートライン６０
４を絶縁層６０３を介して直交して設けている。Next, a partial configuration of an image display device using the electron source plate shown in FIG. 6 will be described. FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of one pixel of the image display device according to the present embodiment, and an enlarged view of the portion. In FIG. 7, components denoted by the same reference numerals as in FIG. 6 have the same or equivalent functions. In FIG. 7, a display panel (or an anode panel) 710 includes at least a glass substrate 701, a fluorescent layer 702, and an anode 703. Fluorescent layer 702
Are divided into three color regions of red (R), green (G), and blue (B) for color display, and are partitioned by a black matrix. The electron source plate 720 includes a cathode line 602 and a gate line 60 on a substrate 601.
4 are provided orthogonally with an insulating layer 603 interposed therebetween.

【００２０】カソードライン６０２は、画素の三色の領
域に共通に設けられているのに対して、ゲートライン６
０４は各色に対応して備えられている。この画素の表示
すべき色に対応して、それぞれのゲートライン６０４に
印加する電圧を制御することで色が選択される。ゲート
ライン６０４には、複数のゲート開口部６０５が設けら
れており、拡大図に示す通り、ゲート開口部６０５内に
は、微細炭素繊維構造物質６０６が備えられている。す
でに図６において説明した通り、微細炭素繊維構造物質
６０６の先端から金属含有微粒子は活性化した酸化性ガ
スによって一部取り除かれている。また、ゲートライン
６０４上に堆積したアモルファスカーボンやカーボンパ
ーティクルなどの堆積物も活性化した酸化性ガスによっ
て除去されている。さらに、活性化した酸化性ガスによ
ってゲートライン上にできた酸化層も活性化した還元性
ガスによって取り除かれて清浄な表面となっている。The cathode line 602 is provided commonly to the three color regions of the pixel, while the gate line 6
04 is provided corresponding to each color. The color is selected by controlling the voltage applied to each gate line 604 according to the color to be displayed by this pixel. The gate line 604 is provided with a plurality of gate openings 605, and a fine carbon fiber structural material 606 is provided in the gate openings 605 as shown in the enlarged view. As already described in FIG. 6, the metal-containing fine particles are partially removed from the tip of the fine carbon fiber structural material 606 by the activated oxidizing gas. Deposits such as amorphous carbon and carbon particles deposited on the gate line 604 are also removed by the activated oxidizing gas. Further, the oxide layer formed on the gate line by the activated oxidizing gas is also removed by the activated reducing gas to form a clean surface.

【００２１】次に、図７で説明した画素構成を含めた画
像表示装置の部分構成について説明する。図８は、本実
施の形態の画像表示装置の表示板７１０と電子源板７２
０の配置関係を示す図である。図８中において、図６、
図７と同じ参照符号を付したものは同じもの、あるいは
同等の機能を持つものである。図８において、表示板７
１０と電子源板７２０は、両者の距離が略一定になるよ
うに複数の絶縁性のスペーサ８０１を介して接合され、
表示板７１０と電子源板７２０の間は真空に保たれてい
る。Next, a partial configuration of the image display device including the pixel configuration described with reference to FIG. 7 will be described. FIG. 8 shows the display plate 710 and the electron source plate 72 of the image display device according to the present embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing an arrangement relationship of 0. In FIG. 8, FIG.
Those denoted by the same reference numerals as those in FIG. 7 have the same or equivalent functions. In FIG. 8, the display plate 7
10 and the electron source plate 720 are joined via a plurality of insulating spacers 801 so that the distance between them is substantially constant.
The space between the display plate 710 and the electron source plate 720 is kept in a vacuum.

【００２２】電子源板７２０には複数のカソードライン
６０２と複数のゲートライン６０４が絶縁層６０３を介
して直交して配置されている。また、ゲートライン６０
４には複数のゲート開口部６０５が配置され、図７の拡
大図で説明した通り、ゲート開口部６０５内には微細炭
素繊維構造物質が設けられ、ゲートライン６０４に電圧
を印加することで電子を放出する。放出された電子はア
ノード７０３に掛かっている電圧によって加速されて蛍
光層７０２を励起する。なお、図８には図示していない
が、蛍光層７０２は、図７で説明した通り、カラー表示
を行うために、複数の赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の
領域に分けられており、その間はブラックマトリクスで
仕切られている。In the electron source plate 720, a plurality of cathode lines 602 and a plurality of gate lines 604 are arranged orthogonally via an insulating layer 603. Also, the gate line 60
4, a plurality of gate openings 605 are arranged. As described in the enlarged view of FIG. 7, a fine carbon fiber structure material is provided in the gate openings 605, and electrons are applied by applying a voltage to the gate lines 604. Release. The emitted electrons are accelerated by the voltage applied to the anode 703 and excite the fluorescent layer 702. Although not shown in FIG. 8, as described with reference to FIG. 7, the fluorescent layer 702 has a plurality of red (R), green (G), and blue (B) regions in order to perform color display. It is divided and separated by a black matrix.

【００２３】図９は、本実施の形態の画像表示装置の要
部断面構造を示す断面図である。電子放出を行う微細炭
素繊維構造物質と蛍光層の間の距離が略一定になるよう
に、スペーサ８０１を介して表示板７１０と電子源板７
２０を適切な位置に合わせたうえで接合し、電子源板７
２０の背面に主にバリウムからなるゲッタ９０１を取り
付ける。表示部全体を真空排気するために表示板７１０
と側面パネル９０２と背面パネル９０３を低融点ガラス
で封着し、背面パネル９０３にあらかじめ取り付けてあ
る排気管９０４から油拡散ポンプを用いて約２００℃に
加熱しながら１００μＰａ程度まで排気した後、排気管
９０４を封じ切る。その後、ゲッタ９０１を加熱して背
面パネル９０３内にバリウムゲッタ膜を形成する。以上
の工程により画像表示装置を作製できる。FIG. 9 is a sectional view showing a sectional structure of a main part of the image display device of the present embodiment. The display plate 710 and the electron source plate 7 via the spacer 801 such that the distance between the fine carbon fiber structure material that emits electrons and the fluorescent layer is substantially constant.
20 is adjusted to an appropriate position and joined to form an electron source plate 7.
A getter 901 mainly made of barium is attached to the back surface of the substrate 20. Display plate 710 for evacuating the entire display unit
, The side panel 902 and the back panel 903 are sealed with a low melting point glass, and evacuated to about 100 μPa from an exhaust pipe 904 previously attached to the back panel 903 while heating to about 200 ° C. using an oil diffusion pump. Seal tube 904. Thereafter, the getter 901 is heated to form a barium getter film in the back panel 903. Through the above steps, an image display device can be manufactured.

【００２４】図１０は、カソードライン６０２、ゲート
ライン６０４、微細炭素繊維構造物質６０６を回路とし
て表し、その駆動方法を模式的に示した図である。カソ
ードライン６０２には、走査信号１００１が加えられ、
この走査信号１００１により、カソードライン６０２は
順次選択される。その間、ゲートライン６０４に、輝度
信号１００２が加えられ、この輝度信号１００２に応じ
て微細炭素繊維構造物質６０６から電子が放出される。
図１１は、図１０に示す回路において、カソードライン
６０２とゲートライン６０４にどのように信号が加えら
れたときに、電子が放出されるかということを具体的に
示した図である。図１１に示す、一番上の矩形波は、輝
度信号として、ゲートラインに加えられる電位（Ｖｃ）
であり、二番目の矩形波は、走査信号として、カソード
ラインに加えられる電位（Ｖｋ）である。FIG. 10 is a diagram schematically showing a driving method for the cathode line 602, the gate line 604, and the fine carbon fiber structure material 606 as a circuit. A scanning signal 1001 is applied to the cathode line 602,
According to the scanning signal 1001, the cathode lines 602 are sequentially selected. Meanwhile, a luminance signal 1002 is applied to the gate line 604, and electrons are emitted from the fine carbon fiber structure material 606 according to the luminance signal 1002.
FIG. 11 is a diagram specifically showing how electrons are emitted when a signal is applied to the cathode line 602 and the gate line 604 in the circuit shown in FIG. The uppermost rectangular wave shown in FIG. 11 is a potential (Vc) applied to the gate line as a luminance signal.
And the second rectangular wave is a potential (Vk) applied to the cathode line as a scanning signal.

【００２５】ここで、輝度信号は、０Ｖの電位を基準と
して、プラス側にＶｃの電位が加わった時がＯＮ状態で
ある。すなわち、図１１の場合、時刻ｔ１と時刻ｔ２と
の間、および時刻ｔ５と時刻ｔ６との間がＯＮとなって
いる。また、走査信号は、０Ｖの電位を基準として、マ
イナス側にＶｋの電位が加わった時がＯＮ状態である。
すなわち、図１１の場合、時刻ｔ１と時刻ｔ３の間、お
よび時刻ｔ７と時刻ｔ９との間がＯＮとなっている。図
１１に示す三番目の矩形波は、ゲートラインとカソード
ライン間の電位差（Ｖｃ−Ｖｋ）を表している。この電
位差（Ｖｃ−Ｖｋ）は、０Ｖの電位を基準として、所定
の電位（Ｖｔｈ）に達しているときがＯＮ状態である。
すなわち、図１１の場合、時刻ｔ１と時刻ｔ２の間、ゲ
ートラインとカソードライン間の電位差（Ｖｃ−Ｖｋ）
がＶｔｈに達しており、微細炭素繊維構造物質から電子
が放出されて蛍光層を励起する状態となる。Here, the luminance signal is ON when a potential Vc is applied to the positive side with reference to a potential of 0 V. That is, in the case of FIG. 11, between the time t1 and the time t2 and between the time t5 and the time t6 are ON. The scanning signal is ON when a potential of Vk is applied to the minus side with respect to a potential of 0 V.
That is, in the case of FIG. 11, between the time t1 and the time t3 and between the time t7 and the time t9 are ON. The third rectangular wave shown in FIG. 11 represents the potential difference (Vc-Vk) between the gate line and the cathode line. This potential difference (Vc-Vk) is ON when it reaches a predetermined potential (Vth) with reference to the potential of 0V.
That is, in the case of FIG. 11, between the time t1 and the time t2, the potential difference (Vc-Vk) between the gate line and the cathode line.
Has reached Vth, and electrons are emitted from the fine carbon fiber structural material to excite the fluorescent layer.

【００２６】ここで、電位（Ｖｔｈ）は、蛍光層を励起
するための電子を微細炭素繊維構造物質から引き出せる
電圧でなければならない。電位（Ｖｔｈ）は、これまで
説明してきたように、微細炭素繊維構造物質の先端に含
まれる金属含有微粒子の残存率で異なる。例えば、図４
において、残存率１００％（曲線Ａ）の場合、１平方セ
ンチメートルあたりに１０ｍＡのエミッション電流を得
るには、電位（Ｖｔｈ）を３８Ｖに設定しなければなら
ないが、残存率を小さくする（曲線Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）こ
とで、電位（Ｖｔｈ）を低くすることができる。これに
より、図６（ｅ）において、微細炭素繊維構造物質６０
６とゲートライン６０４との間で放電が起きる可能性を
低減でき、画像表示装置の不良を減らすことができる。
また、ゲート駆動回路の耐電圧を下げることができ、画
像表示装置の製造コストを下げることができる。Here, the potential (Vth) must be a voltage at which electrons for exciting the fluorescent layer can be extracted from the fine carbon fiber structural material. The potential (Vth) differs depending on the residual ratio of the metal-containing fine particles contained at the tip of the fine carbon fiber structure material, as described above. For example, FIG.
In the case where the residual ratio is 100% (curve A), the potential (Vth) must be set to 38 V to obtain an emission current of 10 mA per square centimeter, but the residual ratio is reduced (curves B and C). , D, E), the potential (Vth) can be reduced. As a result, in FIG.
6 and the gate line 604 can be reduced, and the failure of the image display device can be reduced.
Further, the withstand voltage of the gate drive circuit can be reduced, and the manufacturing cost of the image display device can be reduced.

【００２７】但し、残存率５％（曲線Ｅ）のように残存
率を小さくしすぎると、図５で説明した通り、エミッシ
ョン電流が時間とともに大きく減少し、即ち、寿命が短
くなるので、金属含有微粒子の残存率は１５％以上が望
ましい。さらに、金属含有微粒子の残存率が１５％の時
には、図５で説明した通り、時間が経過すると、エミッ
ション電流が初期値の６０％程度に減少するが、金属含
有微粒子の残存率が５０％の時は、時間が経過しても、
エミッション電流として初期値の８０％程度が確保でき
るので、金属含有微粒子の残存率は５０％以上がより望
ましい。また、一般的に、ゲートラインに加えられる電
位（Ｖｃ）と、カソードラインに加えられる電位（Ｖ
ｋ）とは、電位（Ｖｔｈ）の半分の電位に設定するの
で、出力が±１５Ｖである一般的なオペアンプ等を用い
ることを考えれば、図４で説明した通り、残存率は、電
位（Ｖｔｈ）が３０Ｖ以下となる８５％以下が望まし
い。これにより、安価な回路構成とすることができる。However, if the residual ratio is too small, such as the residual ratio of 5% (curve E), as described with reference to FIG. 5, the emission current is greatly reduced with time, that is, the life is shortened. The residual ratio of the fine particles is desirably 15% or more. Further, when the residual ratio of the metal-containing fine particles is 15%, as shown in FIG. 5, the emission current decreases to about 60% of the initial value as time passes, but the residual ratio of the metal-containing fine particles is 50%. Time, even if time passes,
Since about 80% of the initial value can be secured as the emission current, the residual ratio of the metal-containing fine particles is more preferably 50% or more. In general, the potential (Vc) applied to the gate line and the potential (Vc) applied to the cathode line
k) is set to a half of the potential (Vth). Therefore, considering the use of a general operational amplifier having an output of ± 15 V, as described with reference to FIG. ) Is desirably 85% or less, which is 30 V or less. Thereby, an inexpensive circuit configuration can be obtained.

【００２８】なお、図１１に示す三番目の矩形波におい
て、時刻ｔ１と時刻ｔ２との間以外にも、時刻ｔ２と時
刻ｔ３との間、時刻ｔ５と時刻ｔ６との間、および、時
刻ｔ７と時刻ｔ９との間で、ゲートラインとカソードラ
インの間に電圧が掛かっているが、電位（Ｖｔｈ）の約
半分の電圧であるので、図４からも分かるようにエミッ
ション電流はほとんどゼロであり、蛍光層が励起される
ことはない。したがって、時刻ｔ０と時刻ｔ１０との間
で、蛍光層が励起されるのは、時刻ｔ１と時刻ｔ２との
間だけである。以上説明したように、本実施の形態によ
れば、金属含有微粒子が部分的に先端から除去された微
細炭素繊維構造物質がカソードライン上に配設され、ゲ
ートライン上の表面は清浄に保たれた電子源板を作製す
ることができ、これを用いることで電子放出能が高い上
に汚染の恐れが少なく、ゲート動作電圧の低い、安価で
不良の少ない画像表示装置を得ることができる。以上、
本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基
づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々変更可能であることは勿論である。In the third rectangular wave shown in FIG. 11, in addition to the time between time t1 and time t2, the time between time t2 and time t3, the time between time t5 and time t6, and the time t7 Between the time t9 and the time t9, a voltage is applied between the gate line and the cathode line, but since the voltage is about half of the potential (Vth), the emission current is almost zero as can be seen from FIG. The fluorescent layer is not excited. Therefore, between the time t0 and the time t10, the phosphor layer is excited only between the time t1 and the time t2. As described above, according to the present embodiment, the fine carbon fiber structure material from which the metal-containing fine particles have been partially removed from the tip is disposed on the cathode line, and the surface on the gate line is kept clean. By using this, it is possible to obtain an inexpensive and less defective image display device having a high electron emission ability, a low risk of contamination, a low gate operation voltage, and the like. that's all,
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment and can be variously modified without departing from the gist thereof. Of course.

【００２９】[0029]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。本発明によれば、微細炭素繊維構造物
質を電子源として用いる画像表示装置において、電子放
出能を向上させることが可能となる。これにより、ゲー
ト動作電圧の低い、安価で不良の少ない画像表示装置を
得ることが可能となる。The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to improve an electron emission ability in the image display apparatus using a fine carbon fiber structure material as an electron source. Thus, it is possible to obtain an inexpensive image display device with few defects with a low gate operation voltage.

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

【図１】本発明で用いる微細炭素繊維構造物質の作製装
置の一例の概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an example of an apparatus for producing a fine carbon fiber structure material used in the present invention.

【図２】本発明の電子源の作製プロセスの概要を説明す
るための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining an outline of a manufacturing process of the electron source of the present invention.

【図３】試作した電子放出素子の概略構成と、エミッシ
ョン電流の測定法を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a prototype electron-emitting device and a method of measuring an emission current.

【図４】図３に示す電子放出素子において、金属含有微
粒子の残存率が１００％（曲線Ａ）、８５％（曲線
Ｂ）、５０％（曲線Ｃ）、１５％（曲線Ｄ）、５％（曲
線Ｅ）のそれぞれの場合の、ゲートに印加されるゲート
電圧（Ｖｇ）とエミッション電流密度との関係を示すグ
ラフである。FIG. 4 shows that the residual ratio of metal-containing fine particles in the electron-emitting device shown in FIG. 3 is 100% (curve A), 85% (curve B), 50% (curve C), 15% (curve D), and 5%. It is a graph which shows the relationship between the gate voltage (Vg) applied to a gate and the emission current density in each case of (curve E).

【図５】図３に示す電子放出素子において、金属含有微
粒子の残存率が１００％（曲線Ａ）、８５％（曲線
Ｂ）、５０％（曲線Ｃ）、１５％（曲線Ｄ）、５％（曲
線Ｅ）のそれぞれの場合の、寿命を示すグラフである。FIG. 5 shows that the residual ratio of metal-containing fine particles in the electron-emitting device shown in FIG. 3 is 100% (curve A), 85% (curve B), 50% (curve C), 15% (curve D), and 5%. It is a graph which shows the life in each case of (curve E).

【図６】本発明の実施の形態の電子源板の作製手順を説
明するための要部断面図である。FIG. 6 is a fragmentary cross-sectional view for explaining the procedure for manufacturing the electron source plate according to the embodiment of the present invention.

【図７】本発明の実施の形態の画像表示装置の一画素の
構成例と、その部分を拡大して示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of one pixel of an image display device according to an embodiment of the present invention, and an enlarged view of the portion.

【図８】本発明の実施の形態の画像表示装置における、
表示板と電子源板の配置関係を示す図である。FIG. 8 illustrates an image display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating an arrangement relationship between a display plate and an electron source plate.

【図９】本発明の実施の形態の画像表示装置の要部断面
構成を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional configuration of a main part of the image display device according to the embodiment of the present invention.

【図１０】本発明の実施の形態の画像表示装置の電子源
板の等価回路を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of an electron source plate of the image display device according to the embodiment of the present invention.

【図１１】本発明の実施の形態の画像表示装置におけ
る、駆動信号の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a drive signal in the image display device according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０１…反応槽、１０２…試料台、１０３…金属メッシ
ュ、１０４…バイアス電源、１０５…ボンベ、１０６…
バルブ、１０７…マスフローコントローラ、１０８…マ
イクロ波発生器、１０９，２０１，３０１，６０１…基
板、２０２…表面、２０３，３０６，６０６…微細炭素
繊維構造物質、２０４，６０７…金属含有微粒子、３０
２，６０２…カソードライン、３０３，６０３…絶縁
層、３０４，６０４…ゲートライン、３０５，６０５…
ゲート開口部、３０７，７０３…アノード、６０８…堆
積物、６０９…酸化層、７０１…ガラス基板、７０２…
蛍光層、７１０…表示板（陽極パネル）、７２０…電子
源板（陰極パネル）、８０１…スペーサ、９０１…ゲッ
タ、９０２…側面パネル、９０３…背面パネル、９０４
…排気管、１００１…走査信号、１００２…輝度信号。101: reaction tank, 102: sample stage, 103: metal mesh, 104: bias power supply, 105: cylinder, 106:
Valve: 107: Mass flow controller; 108: Microwave generator; 109, 201, 301, 601: Substrate, 202: Surface, 203, 306, 606: Fine carbon fiber structural material, 204, 607: Metal-containing fine particles, 30
2, 602: cathode line, 303, 603: insulating layer, 304, 604: gate line, 305, 605:
Gate opening, 307, 703: anode, 608: deposit, 609: oxide layer, 701: glass substrate, 702 ...
Fluorescent layer, 710: display panel (anode panel), 720: electron source plate (cathode panel), 801: spacer, 901: getter, 902: side panel, 903: rear panel, 904
... exhaust pipe, 1001 ... scanning signal, 1002 ... luminance signal.

フロントページの続き (72)発明者 岡井 誠 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所ディスプレイグループ内 (72)発明者 佐々木 進 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所ディスプレイグループ内 Ｆターム(参考） 5C031 DD17 5C036 EE01 EF01 EF06 EF09 EG12 EH08 EH11 Continued on the front page (72) Inventor Makoto Okai 3300 Hayano, Mobara-shi, Chiba Prefecture, Hitachi, Ltd.Display Group (72) Inventor Susumu Sasaki 3300, Hayano, Mobara-shi, Chiba Prefecture F-Term, Hitachi Display Group (reference) 5C031 DD17 5C036 EE01 EF01 EF06 EF09 EG12 EH08 EH11

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 複数の電子源が設けられる電子源板と、 蛍光体が塗布された表示板とを備え、 前記電子源板と表示板との間の空間が真空雰囲気とされ
る表示装置であって、 前記各電子源は、第１の電極と、 第２の電極と、 前記第１の電極上に設けられ、前記第１の電極と前記第
２の電極との間に印加される電圧に基づき電子を放出す
る微細繊維構造物質群とを有し、 前記微細繊維構造物質群は、先端に金属含有微粒子を内
包する微細炭素繊維構造物質と、先端に金属含有微粒子
を内包しない微細炭素繊維構造物質とが混在しているこ
とを特徴とする画像表示装置。1. A display device comprising: an electron source plate provided with a plurality of electron sources; and a display plate coated with a phosphor, wherein a space between the electron source plate and the display plate is a vacuum atmosphere. Wherein each of the electron sources is provided on a first electrode, a second electrode, and the first electrode, and a voltage applied between the first electrode and the second electrode. A fine fiber structure material group that emits electrons based on the fine fiber structure material group. The fine fiber structure material group includes a fine carbon fiber structure material including metal-containing fine particles at a tip thereof and a fine carbon fiber not including metal-containing fine particles at a tip thereof. An image display device comprising a mixture of structural materials. 【請求項２】 前記微細繊維構造物質群内における、前
記先端に金属含有微粒子を内包する微細炭素繊維構造物
質の割合は、１５％以上であることを特徴とする請求項
１に記載の画像表示装置。2. The image display according to claim 1, wherein the ratio of the fine carbon fiber structure material containing the metal-containing fine particles at the tip in the fine fiber structure material group is 15% or more. apparatus. 【請求項３】 前記微細繊維構造物質群内における、前
記先端に金属含有微粒子を内包する微細炭素繊維構造物
質の割合は、５０％以上であることを特徴とする請求項
１に記載の画像表示装置。3. The image display according to claim 1, wherein the proportion of the fine carbon fiber structure material containing the metal-containing fine particles at the tip in the fine fiber structure material group is 50% or more. apparatus. 【請求項４】 前記微細繊維構造物質群内における、前
記先端に金属含有微粒子を内包する微細炭素繊維構造物
質の割合は、８５％以下であることを特徴とする請求項
２または請求項３に記載の画像表示装置。4. The method according to claim 2, wherein the ratio of the fine carbon fiber structure material containing the metal-containing fine particles at the tip in the fine fiber structure material group is 85% or less. The image display device as described in the above. 【請求項５】 前記第２の電極は、前記微細繊維構造物
質群が設けられる領域以外に設けられる絶縁層を介して
前記第１の電極上に設けられており、 前記第２の電極上には、前記微細炭素繊維構造物質を気
相合成する際に推積する炭素を主成分とする物質が推積
されていないことを特徴とする請求項１ないし請求項４
のいずれか１項に記載の画像表示装置。5. The second electrode is provided on the first electrode via an insulating layer provided in a region other than the region in which the fine fiber structure substance group is provided, and the second electrode is provided on the second electrode. 5. The method according to claim 1, wherein no carbon-based material is accumulated when the fine carbon fiber structural material is synthesized in a gas phase.
The image display device according to any one of the above.