JP2003173744A - Field emission electron source and its manufacturing method and display device - Google Patents
Field emission electron source and its manufacturing method and display deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電界放出型電子源
およびその製造方法ならびに表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field emission electron source, a method of manufacturing the same, and a display device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電界放出型冷陰極電子源（以下、単に電
子源という。）として、いわゆるスピント型と呼ばれる
電子源や、下部電極、絶縁層および上部電極を順次積層
した構造を有する平面積層型電子源がある。2. Description of the Related Art As a field emission cold cathode electron source (hereinafter, simply referred to as an electron source), a so-called Spindt type electron source and a planar laminated type having a structure in which a lower electrode, an insulating layer and an upper electrode are sequentially laminated There is an electron source.
【０００３】前者のスピント型電子源１ａは、図１３に
模式的に示すように、通常モリブデンからなる微小な三
角錐状のチップ（エミッタ）２ａを多数配置した下部電
極３ａと、チップ２ａの先端部を露出する孔部４ａが形
成された上部電極５ａと、下部電極３ａおよび上部電極
５ａの間に形成された絶縁部６ａとを有する。スピント
型電子源１ａは、下部電極３ａに対して上部電極５ａに
正電圧を印加することにより、孔部４ａを通して電子を
放出するように構成されている。The former Spindt-type electron source 1a is, as schematically shown in FIG. 13, a lower electrode 3a on which a large number of fine triangular pyramid shaped chips (emitters) 2a made of molybdenum are arranged, and a tip of the chip 2a. The upper electrode 5a is formed with a hole 4a exposing the portion, and the insulating portion 6a is formed between the lower electrode 3a and the upper electrode 5a. The Spindt-type electron source 1a is configured to emit electrons through the hole 4a by applying a positive voltage to the upper electrode 5a with respect to the lower electrode 3a.
【０００４】このスピント型電子源は、研究の歴史も長
く現在最も完成度の高い技術と考えられている。This Spindt-type electron source has a long history of research and is considered to be the most complete technology at present.
【０００５】しかしながら、上記スピント型電子源は、
立体形状のチップを含む電子源を複雑な微細加工技術に
より形成するため製造プロセスが複雑であり、また、多
数の三角錐状の下部電極を精度良く形成することは必ず
しも容易ではない等の不具合点がある。特に、スピント
型電子源を大面積に形成するときには、これらの不具合
は顕著になる。However, the above Spindt-type electron source is
The manufacturing process is complicated because an electron source including a three-dimensional chip is formed by a complicated microfabrication technique, and it is not always easy to accurately form a large number of triangular pyramid-shaped lower electrodes. There is. In particular, when forming a Spindt-type electron source in a large area, these problems become remarkable.
【０００６】このスピント型電子源と類似の構成の電子
源として、カーボンナノチューブ型の電子源が検討され
ている。カーボンナノチューブ型電子源１ｂは、図１４
に模式的に示すように、スピント型電子源１ａにおける
チップ２ａに変えてカーボンナノチューブの層２ｂをエ
ミッタとするものである。なお、図１４中、参照符号３
ｂは下部電極を示し、参照符号４ｂはカーボンナノチュ
ーブの層２ｂを露出する孔部を示し、参照符号５ｂは上
部電極を示す。A carbon nanotube type electron source has been studied as an electron source having a similar structure to this Spindt type electron source. The carbon nanotube type electron source 1b is shown in FIG.
As schematically shown in FIG. 3, the carbon nanotube layer 2b is used as an emitter instead of the tip 2a in the Spindt-type electron source 1a. In FIG. 14, reference numeral 3
Reference numeral 4b indicates a lower electrode, reference numeral 4b indicates a hole exposing the carbon nanotube layer 2b, and reference numeral 5b indicates an upper electrode.
【０００７】カーボンナノチューブ型電子源は、電子放
出特性、化学的安定性等に優れるとされている。The carbon nanotube type electron source is said to be excellent in electron emission characteristics, chemical stability and the like.
【０００８】しかしながら、カーボンナノチューブ型電
子源は、カーボンナノチューブの長さを揃えて形成する
ことが難しく、カーボンナノチューブの先端位置がまち
まちとなる。そのため、上部電極とカーボンナノチュー
ブの先端との間の距離が場所によって異なり、電子を引
き出す電界に違いを生じる。したがって、カーボンナノ
チューブ型電子源を用いた画素構造のディスプレイの場
合には、画素によって輝度等にバラツキを生じるという
不具合がある。However, in the carbon nanotube type electron source, it is difficult to form the carbon nanotubes with the same length, and the tip positions of the carbon nanotubes are mixed. Therefore, the distance between the upper electrode and the tip of the carbon nanotube varies depending on the location, which causes a difference in the electric field for extracting electrons. Therefore, in the case of a display having a pixel structure using a carbon nanotube type electron source, there is a problem in that the brightness or the like varies depending on the pixel.
【０００９】上記したスピント型電子源等の不具合点を
解消するものとして、電子源の各構成部分を全て積層方
法によって形成する、前記後者の平面積層型の電子源が
ある。平面積層型電子源には、代表的なものとして、Ｍ
ＩＳ（Metal Insulator Semiconductor）型およびＭＩ
Ｍ（Metal Insulator Metal）型がある。下部電極とし
て、ＭＩＳ型の場合はｎ型シリコン基板が用いられ、Ｍ
ＩＭ型の場合は例えばアルミニウム等の金属材料が用い
られる。In order to solve the above-mentioned inconveniences of the Spindt-type electron source and the like, there is the latter planar laminated type electron source in which all the constituent parts of the electron source are formed by a laminating method. A typical example of the planar stacked electron source is M
IS (Metal Insulator Semiconductor) type and MI
There is an M (Metal Insulator Metal) type. For the MIS type, an n-type silicon substrate is used as the lower electrode.
In the case of the IM type, a metal material such as aluminum is used.
【００１０】上記積層型の電子源は、下部電極から供給
された電子がトンネル現象により絶縁層を通過して上部
電極に到達し、到達した電子の一部が上部電極の仕事関
数の障壁を越えて、上部電極から放出されるように構成
されている。このため、上部電極の厚みは、上部電極の
表面から均一に電子を放出できるように、上部電極内で
の電子の平均自由工程と同程度の１〜１０ｎｍに形成さ
れる。In the above-mentioned laminated electron source, the electrons supplied from the lower electrode pass through the insulating layer by the tunnel phenomenon to reach the upper electrode, and some of the arrived electrons cross the work function barrier of the upper electrode. And is emitted from the upper electrode. Therefore, the thickness of the upper electrode is set to 1 to 10 nm, which is the same as the mean free path of electrons in the upper electrode so that the electrons can be uniformly emitted from the surface of the upper electrode.
【００１１】また、積層型電子源と類似の構成の電子源
として、ＢＳＤ型（Ballistic electron Surface-Emi
tting Display）電子源が検討されている。ＢＳＤ型電
子源１ｃは、図１５に模式的に示すように、柱状の半導
体結晶であるポリシリコン７ｃと、ポリシリコン７ｃ間
に介在するシリコン酸化膜（図示せず。）が表面に形成
されたナノメータオーダーの微結晶シリコン層２ｃとか
らなる多孔質ポリシリコン層６ｃをエミッタとするもの
である。As an electron source having a structure similar to that of the stacked electron source, a BSD type (Ballistic electron Surface-Emi
electron sources are being considered. As schematically shown in FIG. 15, the BSD type electron source 1c has polysilicon 7c, which is a columnar semiconductor crystal, and a silicon oxide film (not shown) interposed between the polysilicon 7c on the surface. A porous polysilicon layer 6c composed of a nanometer-order microcrystalline silicon layer 2c is used as an emitter.
【００１２】ＢＳＤ型電子源は、電子放出特性の真空度
依存性が小さく、かつポッピング現象が発生せず安定し
て高効率で電子を放出することができるとされている。It is said that the BSD type electron source has a small degree of vacuum dependence of electron emission characteristics, and can stably emit electrons with high efficiency without causing a popping phenomenon.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＭＩＳ型等の一般的な積層型電子源およびＢＳＤ型電子
源は、いずれも、上部電極を上記のように薄層に形成す
るため、生産性が低く、また、大面積の電子源を製造す
ることが困難であるという課題を有する。However, in both the conventional MIS type general stacked electron source and the BSD type electron source, since the upper electrode is formed in a thin layer as described above, productivity is improved. However, it is difficult to manufacture a large-area electron source.
【００１４】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
のであり、容易に大面積に形成することができる電界放
出型電子源およびその製造方法ならびに表示装置を提供
することを主な目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and its main object is to provide a field emission type electron source which can be easily formed in a large area, a method for manufacturing the same, and a display device. To do.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明に係る電界放出型
電子源は、下部電極と、多数の微粒子が充填された微粒
子層と、上部電極とが順次積層された積層構造を有し、
該上部電極は、多数の孔部を有し、該微粒子層は、第１
および第２の充填部で構成され、該第１の充填部は、該
上部電極の該孔部より離間した位置から下方に延出し、
下面が該下部電極に接する導電性材料または半導体材料
からなる柱状の微粒子の層であり、該第２の充填部は、
該第１の充填部の周囲に配置され、上面が該上部電極に
接する、絶縁材料で被覆された導電性材料または半導体
材料からなる微粒子の層であることを特徴とする。A field emission electron source according to the present invention has a laminated structure in which a lower electrode, a fine particle layer filled with a large number of fine particles, and an upper electrode are sequentially laminated,
The upper electrode has a large number of holes, and the fine particle layer has a first
And a second filling portion, the first filling portion extending downward from a position separated from the hole of the upper electrode,
The lower surface is a layer of columnar fine particles made of a conductive material or a semiconductor material in contact with the lower electrode, and the second filling portion is
It is characterized in that it is a layer of fine particles made of a conductive material or a semiconductor material coated with an insulating material, the upper surface being in contact with the upper electrode and arranged around the first filling portion.
【００１６】本発明の上記の構成により、発光素子を形
成したときに、陽極基板に向けた電子放出箇所となる多
数の孔部を上部電極に備え、また、第１の充填部の微粒
子の層の上面の最上部の微粒子を含む複数の微粒子が各
孔部から露出することにより、無数の電子放出サイトを
有するため、平均化効果により均一に電子を放出するこ
とができる。また、電子源は、絶縁層を格別に設ける必
要がないとともに、微粒子層を含む全層をスクリーン印
刷等の塗布法によって形成することができるため、容易
に大面積に形成することができる。また、このとき、電
子放出サイトとなる第１の充填部はエッチング法により
容易に形成することができる。With the above structure of the present invention, when the light emitting device is formed, the upper electrode is provided with a large number of holes serving as electron emission sites toward the anode substrate, and the fine particle layer of the first filling portion is provided. Since a plurality of fine particles including the uppermost fine particles on the upper surface of are exposed from each hole, there are innumerable electron emission sites, and thus electrons can be uniformly emitted due to the averaging effect. Further, the electron source does not need to be provided with an insulating layer, and since all layers including the fine particle layer can be formed by a coating method such as screen printing, the electron source can be easily formed in a large area. Further, at this time, the first filling portion to be the electron emission site can be easily formed by the etching method.
【００１７】この場合、前記第１および第２の充填部の
微粒子が５μｍ以下の平均粒径を有すると、微粒子層を
容易に形成することができ、好適である。In this case, it is preferable that the fine particles in the first and second filling portions have an average particle diameter of 5 μm or less because the fine particle layer can be easily formed.
【００１８】ここで、粒径の下限は特に制限がないが、
５ｎｍ以上程度が好ましい。Here, the lower limit of the particle size is not particularly limited,
It is preferably about 5 nm or more.
【００１９】また、この場合、前記絶縁材料の被覆厚み
が１μｍ以下であると、第1の充填部の微粒子を形成す
るときに酸化皮膜の除去を容易に行うことができ、より
好適である。Further, in this case, when the coating thickness of the insulating material is 1 μm or less, the oxide film can be easily removed when the fine particles of the first filling portion are formed, which is more preferable.
【００２０】ここで、被覆厚みの下限は特に制限がない
が、１ｎｍ以上程度が好ましい。The lower limit of the coating thickness is not particularly limited, but it is preferably about 1 nm or more.
【００２１】また、本発明に係る電界放出型電子源の製
造方法は、上記の電界放出型電子源の製造方法であっ
て、下部電極を形成する工程と、該下部電極上に絶縁層
で被覆された微粒子を充填状態に積層して微粒子積層部
を形成する工程と、孔部を有する上部電極を形成する工
程と、上部電極をマスクとして該微粒子積層部をエッチ
ングして、孔部の下の柱状の微粒子の層の微粒子の絶縁
層を除去して第１の充填部を形成すると同時に該第１の
充填部の周囲に絶縁層が除去されなかった微粒子の層か
らなる第２の充填部を形成することを特徴とする。A method of manufacturing a field emission type electron source according to the present invention is the method of manufacturing a field emission type electron source described above, which comprises a step of forming a lower electrode, and coating the lower electrode with an insulating layer. Forming a fine particle laminated portion by laminating the fine particles in a filled state, forming an upper electrode having a hole portion, etching the fine particle laminated portion using the upper electrode as a mask, The first insulating layer is removed from the columnar fine particle layer to form the first filling portion, and at the same time, the second filling portion including the fine particle layer in which the insulating layer is not removed is formed around the first filling portion. It is characterized by forming.
【００２２】これにより、微粒子積層部を積層形成し、
さらにエッチングすることにより電子放出サイトを容易
に形成することができる。As a result, the fine particle laminated portion is laminated and formed,
Further etching can easily form electron emission sites.
【００２３】また、本発明に係る表示装置は、上記の電
界放出型電子源を含む陰極基板と、該陰極基板の電子放
出方向に対向して設けられた陽極基板とを有する発光素
子を備えてなることを特徴とする。Further, the display device according to the present invention comprises a light emitting element having a cathode substrate including the above-mentioned field emission electron source and an anode substrate provided so as to face the electron emission direction of the cathode substrate. It is characterized by
【００２４】ここで、発光素子を構成する陽極基板は、
蛍光部および電極を有するものである。Here, the anode substrate constituting the light emitting element is
It has a fluorescent portion and an electrode.
【００２５】これにより、上記電界放出型電子源の効果
を好適に発揮する表示装置を得ることができる。As a result, it is possible to obtain a display device that suitably exhibits the effects of the field emission type electron source.
【００２６】また、本発明に係る表示装置は、陰極基板
と、該陰極基板の電子放出方向に対向して設けられた陽
極基板とを有する発光素子を備え、該陰極基板は下部電
極および上部電極を有し、該下部電極および該上部電極
はそれぞれ複数の帯状電極部で構成され、該下部電極の
該複数の帯状電極部および該上部電極の該複数の帯状電
極部を交差させて行列状に配列して複数の交差部が設け
られ、該交差部が、該下部電極および上部電極の間に微
粒子層を備えた上記の電界放出型電子源であり、該陽極
基板は、電極と、該交差部に対向する位置に該交差部に
対応して設けられた蛍光部とを有することを特徴とす
る。Further, the display device according to the present invention comprises a light emitting element having a cathode substrate and an anode substrate provided in opposition to the electron emission direction of the cathode substrate, the cathode substrate being a lower electrode and an upper electrode. Each of the lower electrode and the upper electrode is composed of a plurality of strip-shaped electrode portions, and the plurality of strip-shaped electrode portions of the lower electrode and the plurality of strip-shaped electrode portions of the upper electrode are crossed to form a matrix. A plurality of intersecting portions are provided in an array, and the intersecting portions are the above-mentioned field emission electron source having a fine particle layer between the lower electrode and the upper electrode, and the anode substrate includes the electrode and the intersecting portion. And a fluorescent portion provided at a position facing the portion corresponding to the intersecting portion.
【００２７】これにより、行列状に形成された画素にパ
ターンを表示することができる。As a result, the pattern can be displayed on the pixels formed in a matrix.
【００２８】この場合、前記蛍光部は、異なる色の蛍光
を発生する２以上の種類の蛍光体が配置されてなると、
カラー表示することができて好適である。In this case, in the fluorescent part, if two or more kinds of fluorescent substances that emit fluorescent light of different colors are arranged,
It is preferable because it can be displayed in color.
【００２９】[0029]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態（以下、本実
施の形態例という。）について、以下に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention (hereinafter referred to as an example of the present embodiment) will be described below.
【００３０】まず、本実施の形態例に係る電界放出型電
子源について、図１および図２を参照して説明する。First, a field emission type electron source according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
【００３１】図１に示すように、本実施の形態例に係る
電界放出型電子源１０は、下部電極１２と、下部電極１
２上に形成される微粒子層１４と、微粒子層１４上に形
成される上部電極１６とを有する。As shown in FIG. 1, a field emission electron source 10 according to the present embodiment has a lower electrode 12 and a lower electrode 1.
2 has a fine particle layer 14 formed thereon and an upper electrode 16 formed on the fine particle layer 14.
【００３２】下部電極１２は、通常のＭＩＭ型積層型電
子源の下部電極と同様のアルミニウム等の導電性材料か
らなる薄膜または厚膜である。導電性材料としては、ア
ルミニウムのほか、金、銀、クロム、銅、ニッケル、
鉄、コバルト、モリブデン等の金属を用いてもよく、こ
のとき、これらの金属の合金を用いてもよい。この場
合、下部電極１２は、単一の種類の導電性材料によりま
たは複数の種類の導電性材料を混合して形成した単一の
層であってもよく、あるいはまた複数の層の積層構造で
あってもよい。また、下部電極１２は、通常のＭＩＳ型
積層型電子源の下部電極と同様のｎ型シリコン基板等で
あってもよい。The lower electrode 12 is a thin film or a thick film made of a conductive material such as aluminum similar to the lower electrode of an ordinary MIM type laminated electron source. In addition to aluminum, conductive materials include gold, silver, chromium, copper, nickel,
Metals such as iron, cobalt and molybdenum may be used, and at this time, alloys of these metals may be used. In this case, the lower electrode 12 may be a single layer formed of a single type of conductive material or a mixture of a plurality of types of conductive materials, or may be a laminated structure of a plurality of layers. It may be. Further, the lower electrode 12 may be an n-type silicon substrate or the like similar to the lower electrode of a normal MIS type laminated electron source.
【００３３】下部電極１２の厚みＴ３には特に制限はな
いが、例えば、１００ｎｍ（１０００Å）〜１０μｍ程
度である。The thickness T3 of the lower electrode 12 is not particularly limited, but is, for example, about 100 nm (1000Å) to 10 μm.
【００３４】上部電極１６は、下部電極１２と同様の導
電性材料からなる薄膜である。但し、上部電極１６は、
多数の孔部１６ａを有する点が通常の上部電極と相違す
る。上部電極１６は、厚みＴ４には制限がないが、好適
には５０〜２００ｎｍ程度の厚みに形成する。The upper electrode 16 is a thin film made of the same conductive material as the lower electrode 12. However, the upper electrode 16 is
It is different from a normal upper electrode in that it has a large number of holes 16a. The upper electrode 16 is not limited in thickness T4, but is preferably formed to have a thickness of about 50 to 200 nm.
【００３５】微粒子層１４は、多数の微粒子が充填され
た状態に形成されており、第１および第２の充填部１
８、２０で構成される。The fine particle layer 14 is formed in a state in which a large number of fine particles are filled, and the first and second filling portions 1 are formed.
It is composed of 8 and 20.
【００３６】第１の充填部１８は、上部電極１６の孔部
１６ａより離間した位置から下方に延出し、下面が下部
電極１２に接するように、柱状に設けられた導電性材料
からなる微粒子１８ａの層である。第１の充填部１８
は、図１では、模式的に、１〜２個の微粒子１８ａが水
平方向に配置された状態に示されているが、微粒子を充
填する構造上、最上部では少なくとも１個の微粒子１８
ａ−１が孔部１６ａに最も近接した状態に配置される。
一方、第１の充填部１８は、下方、例えば、最下部で
は、複数個の微粒子１８ａが水平方向に配置されていて
もよい。The first filling portion 18 extends downward from a position separated from the hole portion 16a of the upper electrode 16 and is formed in a columnar shape so that the lower surface is in contact with the lower electrode 12 and is made of a conductive material. Layers. First filling section 18
1 schematically shows a state in which one or two fine particles 18a are arranged in the horizontal direction. However, due to the structure of filling the fine particles, at least one fine particle 18 is provided at the top.
a-1 is arranged in the state of being closest to the hole 16a.
On the other hand, in the first filling section 18, a plurality of fine particles 18a may be arranged horizontally in the lower part, for example, in the lowermost part.
【００３７】微粒子１８ａは、導電性材料として上下電
極と同様の金属等を用いることができ、例えばアルミニ
ウムにより形成される。微粒子１８ａは、平均粒径が５
μｍ以下であり、例えば１００ｎｍ程度である。The fine particles 18a can use the same metal or the like as the upper and lower electrodes as a conductive material, and are made of, for example, aluminum. The fine particles 18a have an average particle size of 5
It is less than or equal to μm, for example, about 100 nm.
【００３８】第１の充填部１８は、孔部１６ａとの間に
存在する空間（隙間）によって上部電極１６と電気的に
絶縁可能な状態にあり、一方、柱状に充填された状態の
上下の各微粒子１８ａが接触するとともに下面の最下部
の微粒子１８ａ−２が下部電極１２に接することによっ
て下部電極１２と導通可能な状態にある。すなわち、第
１の充填部１８は、最上部の微粒子１８ａ−１が電子放
出サイトとなり、いわば、スピント型電子源の微小な三
角錐状のチップに相当する。但し、スピント型電子源の
場合、チップの先端部のみから電子が放出する構造であ
るのに対して、第１の充填部１８の場合、孔部１６ａに
近接した微粒子１８ａ−１の複数の箇所から電子を放出
することができ、さらには、この微粒子１８ａ−１の周
辺の微粒子１８ａからも電子を放出することができる構
造である点でスピント型電子源と相違する。The first filling portion 18 is in a state in which it can be electrically insulated from the upper electrode 16 by the space (gap) existing between the first filling portion 18 and the hole portion 16a. Since the fine particles 18a are in contact with each other and the lowermost fine particles 18a-2 on the lower surface are in contact with the lower electrode 12, the conductive state with the lower electrode 12 is achieved. That is, in the first filling section 18, the uppermost particles 18a-1 serve as electron emission sites, and are, so to speak, equivalent to minute triangular pyramid shaped chips of the Spindt-type electron source. However, in the case of the Spindt-type electron source, the electron is emitted only from the tip portion of the chip, whereas in the case of the first filling portion 18, a plurality of locations of the fine particles 18a-1 adjacent to the hole portion 16a are provided. Is different from the Spindt-type electron source in that the structure is such that electrons can be emitted from the fine particles 18a-1 and electrons can also be emitted from the fine particles 18a around the fine particles 18a-1.
【００３９】第２の充填部２０は、第１の充填部１８の
周囲に配置される。第２の充填部２０は、図１に示すよ
うに、上面が上部電極１６に接する、絶縁材料からなる
絶縁層２２で被覆された導電性材料からなるコア２３を
有する微粒子２０ａの層である。なお、図１に示すよう
に第２の充填部２０の下面が下部電極１２に接する構造
であってもよく、また、第２の充填部２０の下面と下部
電極１２との間に第１の充填部１８の微粒子１８ａが介
在した構造であってもよい。The second filling section 20 is arranged around the first filling section 18. As shown in FIG. 1, the second filling section 20 is a layer of fine particles 20 a having a core 23 made of a conductive material and having an upper surface in contact with the upper electrode 16 and covered with an insulating layer 22 made of an insulating material. The lower surface of the second filling portion 20 may be in contact with the lower electrode 12 as shown in FIG. 1, and the first lower surface between the lower surface of the second filling portion 20 and the lower electrode 12 may be formed. The structure may be such that the fine particles 18a of the filling portion 18 are interposed.
【００４０】第２の充填部２０は、厚みに特に制限はな
いが、好適には、１００μｍ以下の厚みＴ１に形成す
る。なお、第１の充填部１８も、隙間の有無の差異はあ
るものの、第２の充填部２０と略同じ厚みである。The second filling portion 20 is not particularly limited in thickness, but is preferably formed to a thickness T1 of 100 μm or less. The first filling portion 18 also has substantially the same thickness as the second filling portion 20, although there is a difference in the presence or absence of a gap.
【００４１】微粒子２０ａは、コア２３を形成する導電
性材料として第１の充填部１８の微粒子１８ａと同様の
金属等を用いることができ、例えばアルミニウムを用い
る。微粒子２０ａは、コア２３の平均粒径Ｄが例えば第
１の充填部の微粒子と同様に５μｍ以下であり、例えば
第１の充填部の微粒子と同じ１００ｎｍ程度である。コ
ア２３を被覆する絶縁層２２は、厚みが１μｍ以下に形
成され、ここでは例えば１〜１０ｎｍ程度の厚みＴ２を
有する。The fine particles 20a can be made of the same metal as the fine particles 18a of the first filling portion 18 as a conductive material forming the core 23, and, for example, aluminum is used. The fine particles 20a have an average particle diameter D of the core 23 of, for example, 5 μm or less like the fine particles of the first filling portion, and, for example, about 100 nm, which is the same as the fine particles of the first filling portion. The insulating layer 22 that covers the core 23 is formed to have a thickness of 1 μm or less, and has a thickness T2 of about 1 to 10 nm, for example.
【００４２】第２の充填部２０は、第１の充填部１８を
上部電極１６と離間させて電気的に絶縁状態に保持可能
とする機能を有するとともに、上部電極１６と下部電極
１２とを電気的に絶縁状態で接合する絶縁層としての機
能を有する。The second filling portion 20 has a function of keeping the first filling portion 18 separated from the upper electrode 16 so that the first filling portion 18 can be held in an electrically insulated state, and the second filling portion 20 electrically connects the upper electrode 16 and the lower electrode 12 to each other. It has a function as an insulating layer that is bonded in an electrically insulating state.
【００４３】なお、第１の充填部１８の微粒子１８ａお
よび第２の充填部２０のコア２３は、例えば、リンをド
ープしたシリコン等の半導体材料で形成してもよい。The fine particles 18a of the first filling section 18 and the core 23 of the second filling section 20 may be formed of a semiconductor material such as silicon doped with phosphorus.
【００４４】以上説明した本実施の形態例に係る電界放
出型電子源１０の製造方法について、以下説明する。A method of manufacturing the field emission electron source 10 according to the present embodiment described above will be described below.
【００４５】電界放出型電子源１０は、前掲した図１に
示すように、基板２４上に形成される。この電界放出型
電子源１０および基板２４は、後述する発光素子の陰極
基板を構成する。The field emission electron source 10 is formed on a substrate 24, as shown in FIG. The field emission electron source 10 and the substrate 24 constitute a cathode substrate of a light emitting element described later.
【００４６】まず、基板２４上に下部電極１２を形成す
る。First, the lower electrode 12 is formed on the substrate 24.
【００４７】電極の形成方法は、後述する上部電極１６
と同様であり、スクリーン印刷法、真空蒸着法あるいは
スパッタリング法等を用いることができる。ここでは、
スパッタリング法により下部電極を形成する。The method of forming the electrode is described below with reference to the upper electrode 16
Similarly, the screen printing method, the vacuum deposition method, the sputtering method, or the like can be used. here,
The lower electrode is formed by the sputtering method.
【００４８】下部電極１２上に微粒子層１４の元となる
微粒子積層部を形成する。On the lower electrode 12, a fine particle laminated portion which is a source of the fine particle layer 14 is formed.
【００４９】微粒子積層部は、まず、ガス中蒸発法等を
用いて、アルミニウムの微粒子の表面を酸化させて微粒
子２０ａを形成した後、スクリーン印刷法、静電振動
法、スプレー法あるいは圧着法等の適宜の方法を用いて
微粒子２０ａを下部電極１２上に積層することにより形
成することができる。なお、ガス中蒸発法で形成した微
粒子２０ａを直ちにスプレー法で基板２４に噴射して積
層して微粒子積層部を形成することも可能である。In the fine particle stacking portion, first, the surface of aluminum fine particles is oxidized by a gas evaporation method or the like to form the fine particles 20a, and then the screen printing method, the electrostatic vibration method, the spray method or the pressure bonding method is used. It can be formed by stacking the fine particles 20a on the lower electrode 12 by using an appropriate method described above. It is also possible to immediately spray the fine particles 20a formed by the vaporization method in a gas onto the substrate 24 by a spray method to form a stack of fine particles.
【００５０】例えば、まず、ガス中蒸発法により微粒子
２０ａ形成する場合、ヘリウム等の不活性ガス中に適量
の酸素を導入したガス雰囲気下でアルミニウム材料を抵
抗加熱して蒸発させる。これにより、緻密な酸化皮膜を
有するアルミニウムの微粒子２０ａを得る。つぎに、ス
クリーン印刷法により微粒子積層部を形成する場合、微
粒子２０ａと、溶媒およびビヒクル等とを混合したペー
ストを基板２４にスクリーン印刷した後、１２０℃程度
の温度で乾燥してビヒクル中の溶媒を除去し、さらに４
００〜５２０℃の温度で焼成して、ビヒクル中の樹脂等
の有機物を除去する。これにより、微粒子２０ａが積層
された微粒子積層部を得る。この場合、ガス中蒸発法に
より形成された酸化皮膜が緻密であるため、微粒子２０
ａの酸化皮膜が厚くなりすぎることがない。また、電子
源として使用するときに酸化が進行することもない。For example, when the fine particles 20a are formed by the in-gas evaporation method, the aluminum material is resistance-heated and evaporated in a gas atmosphere in which an appropriate amount of oxygen is introduced into an inert gas such as helium. As a result, fine aluminum particles 20a having a dense oxide film are obtained. Next, when the fine particle layered portion is formed by the screen printing method, a paste obtained by mixing the fine particles 20a with a solvent, a vehicle and the like is screen printed on the substrate 24 and then dried at a temperature of about 120 ° C. to remove the solvent in the vehicle. Removed, 4 more
Baking at a temperature of 00 to 520 ° C. removes organic substances such as resin in the vehicle. As a result, a fine particle laminated portion in which the fine particles 20a are laminated is obtained. In this case, since the oxide film formed by the gas evaporation method is dense, the fine particles 20
The oxide film of a does not become too thick. Moreover, oxidation does not proceed when used as an electron source.
【００５１】また、スクリーン印刷法に代えて静電振動
法により微粒子積層部を形成する場合、特開平６−１５
８３５０号公報に開示された方法を用いることができ
る。Further, when the fine particle laminated portion is formed by an electrostatic vibration method instead of the screen printing method, it is disclosed in JP-A-6-15.
The method disclosed in Japanese Patent No. 8350 can be used.
【００５２】この場合、図３に示すように、表面酸化し
たアルミニウムの微粒子２０ａを下部電極１２上に分布
させ、ついで、下部電極１２上に図示しない絶縁部材を
載置し、絶縁部材の上に微粒子積層部形成電極１７を配
置し、下部電極１２、微粒子積層部形成電極１７および
絶縁部材により密閉空間を形成する。その後、密閉空間
内を減圧した状態で所定の電圧を下部電極１２および微
粒子積層部形成電極１７間に印加し、さらに所定の条件
で印加電圧を上昇させる。その結果、下部電極１２およ
び微粒子積層部形成電極１７間に形成された電界によ
り、微粒子２０ａは下部電極１２および微粒子積層部形
成電極１７間で振動を開始し、電界の強度の増大に伴い
激しくなった振動により、微粒子２０ａは下部電極１２
および微粒子積層部形成電極１７に衝突し、下部電極１
２および微粒子積層部形成電極１７の表面に埋め込まれ
堆積され、微粒子積層部が形成される。この方法によれ
ば、略常温下で微粒子層１４を形成することができるた
め、酸化皮膜が厚膜に形成されるおそれがない点におい
て、上記スクリーン印刷法よりもより好適である。な
お、図３中、参照符号２４ａ、２４ｂはそれぞれ下部電
極１２および微粒子積層部形成電極１７が載置されるガ
ラス基板を示す。In this case, as shown in FIG. 3, fine particles 20a of surface-oxidized aluminum are distributed on the lower electrode 12, then an insulating member (not shown) is placed on the lower electrode 12, and the insulating member is placed on the insulating member. The fine particle laminated portion forming electrode 17 is arranged, and the lower electrode 12, the fine particle laminated portion forming electrode 17 and the insulating member form a closed space. After that, a predetermined voltage is applied between the lower electrode 12 and the fine particle stacking portion forming electrode 17 in a state where the sealed space is depressurized, and the applied voltage is further increased under a predetermined condition. As a result, the electric field formed between the lower electrode 12 and the fine particle stacking portion forming electrode 17 causes the fine particles 20a to start vibrating between the lower electrode 12 and the fine particle stacking portion forming electrode 17, and becomes more intense as the electric field strength increases. Due to the vibration, the fine particles 20a move to the lower electrode 12
And the fine particle laminated portion forming electrode 17 and collide with the lower electrode 1.
2 and the fine particle laminated portion forming electrode 17 is embedded and deposited on the surface to form a fine particle laminated portion. According to this method, since the fine particle layer 14 can be formed at about room temperature, it is more preferable than the screen printing method in that the oxide film is not likely to be formed in a thick film. In FIG. 3, reference numerals 24a and 24b denote glass substrates on which the lower electrode 12 and the fine particle stack portion forming electrode 17 are placed, respectively.
【００５３】上記いずれかの方法により下部電極１２の
上に微粒子積層部を形成した後、微粒子積層部の上に上
部電極１６を形成する。After the fine particle laminated portion is formed on the lower electrode 12 by any of the above methods, the upper electrode 16 is formed on the fine particle laminated portion.
【００５４】上部電極１６は、下部電極１２と同様の方
法により形成することができる。このとき、例えばスパ
ッタリングして成膜することで、島（アイランド）状に
形成され、隣り合う島間に無数の孔部１６ａを有する上
部電極１６が形成される。あるいは、無数の孔部１６ａ
を有する板状の上部電極１６が形成される。ここで、従
来の平面積層型の電子源の場合、電子を透過させるため
に上部電極は前記したように１０ｎｍ以下程度の薄膜に
形成する必要があるが、本実施の形態例の場合、上部電
極１６は電子放出サイトではなく電子を孔部に吸引する
ためのものであるため、任意の厚みに形成することがで
き、また、厚みの均一性も必要ではない。このため、印
刷法等の塗布法により上部電極１６を容易に大面積に形
成することができる。The upper electrode 16 can be formed by the same method as the lower electrode 12. At this time, the upper electrode 16 is formed in an island shape by sputtering, for example, and has innumerable holes 16a between adjacent islands. Alternatively, innumerable holes 16a
The plate-shaped upper electrode 16 having the is formed. Here, in the case of the conventional plane-stacked electron source, the upper electrode needs to be formed as a thin film of about 10 nm or less in order to transmit electrons, but in the case of the present embodiment, the upper electrode is formed. Since 16 is not an electron emission site but a hole for attracting electrons to the hole, it can be formed to have an arbitrary thickness, and the thickness is not required to be uniform. Therefore, the upper electrode 16 can be easily formed in a large area by a coating method such as a printing method.
【００５５】さらに、以下の方法により、第１および第
２の充填部１８、２０からなる微粒子層１４を形成す
る。Further, the fine particle layer 14 including the first and second filling portions 18 and 20 is formed by the following method.
【００５６】上部電極１６を言わばマスクとして、例え
ばふっ酸等のエッチング液を用いて微粒子積層部をエッ
チングする。このとき、孔部１６ａから微粒子層１４内
に浸透したエッチング液は略孔部１６ａの直下の微粒子
のみをエッチングし、微粒子表面の酸化皮膜が除去され
る。これにより、酸化皮膜が除去された柱状の微粒子の
層が第１の充填部１８となり、酸化皮膜が除去されなか
った微粒子の層が第１の充填部２０となる。このとき、
エッチング液の流入により、下層の微粒子が密充填され
るにつれて、孔部１６ａの直下の微粒子は下方へあるい
は周囲に押し流されて、孔部１６ａとその直下の微粒子
１８ａ−１との間に隙間が形成される。Using the upper electrode 16 as a mask, the fine particle stacking portion is etched using an etching solution such as hydrofluoric acid. At this time, the etching liquid that has penetrated into the fine particle layer 14 through the holes 16a etches only the particles directly below the holes 16a, and the oxide film on the surface of the particles is removed. As a result, the columnar particle layer from which the oxide film has been removed becomes the first filling section 18, and the particle layer from which the oxide film has not been removed becomes the first filling section 20. At this time,
As the particles in the lower layer are densely packed by the inflow of the etching solution, the particles immediately below the hole 16a are swept downward or to the periphery, and a gap is formed between the hole 16a and the particles 18a-1 immediately below. It is formed.
【００５７】以上説明した本実施の形態例に係る電界放
出型電子源１０は、無数の電子放出サイトを有するた
め、平均化効果により均一に電子を放出することができ
る。また、電子源は、絶縁層を格別に設ける必要がない
とともに、微粒子層を含む全層をスクリーン印刷等の塗
布法によって形成することができるため、容易に大面積
に形成することができる。また、このとき、電子放出サ
イトとなる第１の充填部はエッチング法により容易に形
成することができる。Since the field emission electron source 10 according to the present embodiment described above has innumerable electron emission sites, it is possible to uniformly emit electrons due to the averaging effect. Further, the electron source does not need to be provided with an insulating layer, and since all layers including the fine particle layer can be formed by a coating method such as screen printing, the electron source can be easily formed in a large area. Further, at this time, the first filling portion to be the electron emission site can be easily formed by the etching method.
【００５８】また、電界放出型電子源１０は、上部電極
の孔部と第１の充填部の最上部の微粒子との間の間隙を
１００ｎｍの粒径を有する微粒子１個分程度に形成する
と、上部電極と電子放出サイトが近接しているため、上
下電極間に印加する電圧を小さくすることができ、駆動
回路の低廉化および低消費電力化を図ることができる。Further, in the field emission electron source 10, when the gap between the hole of the upper electrode and the uppermost fine particle of the first filling portion is formed to be about one fine particle having a particle diameter of 100 nm, Since the upper electrode and the electron emission site are close to each other, the voltage applied between the upper and lower electrodes can be reduced, and the driving circuit can be inexpensive and the power consumption can be reduced.
【００５９】本実施の形態例に係る電界放出型電子源１
０は、後述するように蛍光部を発光させる発光素子に構
成することにより、表示装置、ライトバルブあるいはバ
ックライトに好適に用いることができるとともに、さら
に走査型電子顕微鏡等の他の用途にも広く適用すること
ができる。Field emission type electron source 1 according to the present embodiment
0 can be suitably used for a display device, a light valve, or a backlight by constituting a light emitting element that emits a fluorescent portion as described later, and is widely used for other applications such as a scanning electron microscope. Can be applied.
【００６０】つぎに、本実施の形態例に係る表示装置の
第一の例について、図４を参照して説明する。Next, a first example of the display device according to this embodiment will be described with reference to FIG.
【００６１】表示装置は、図４に示す発光素子を有す
る。The display device has the light emitting element shown in FIG.
【００６２】発光素子２６は、陰極基板２８と、陰極基
板２８に対向して設けられた陽極基板３０とで構成され
る。The light emitting element 26 is composed of a cathode substrate 28 and an anode substrate 30 provided so as to face the cathode substrate 28.
【００６３】陰極基板２８は、本実施の形態例に係る電
界放出型電子源１０と、電界放出型電子源１０が載置さ
れた基板２４とで構成される。The cathode substrate 28 is composed of the field emission type electron source 10 according to this embodiment and the substrate 24 on which the field emission type electron source 10 is mounted.
【００６４】基板２４は、ガラスやセラミックス等の絶
縁性の基板である。The substrate 24 is an insulating substrate made of glass, ceramics or the like.
【００６５】陽極基板３０は、ガラス等により形成した
基板３２の上にＩＴＯ等により形成した透明電極３４が
設けられ、さらに順次、例えばＣＲＴで使われるＰ２２
蛍光体で形成した蛍光部３６およびアルミバック３８が
積層して形成され、アルミバック３８の側を陰極基板２
８に向けて配置されている。なお、アルミバック３８
は、透明電極がない場合に透明電極に変わって電極とし
て機能するとともに、輝度の向上、蛍光部の劣化防止あ
るいは蛍光部の帯電防止等の役割を有するものである
が、通常、透明電極を有する場合であって後述する電圧
Ｖａが４ｋＶ以下のときには設けなくてもよい。In the anode substrate 30, a transparent electrode 34 formed of ITO or the like is provided on a substrate 32 formed of glass or the like, and P22 used in, for example, a CRT is sequentially provided.
A fluorescent portion 36 formed of a fluorescent material and an aluminum back 38 are laminated and formed, and the aluminum back 38 side faces the cathode substrate 2.
It is arranged toward 8. In addition, aluminum back 38
Has a role of an electrode instead of a transparent electrode when there is no transparent electrode, and also has a role of improving brightness, preventing deterioration of the fluorescent portion, preventing charging of the fluorescent portion, etc. In some cases, the voltage may be omitted when the voltage Va described later is 4 kV or less.
【００６６】陰極基板２８および陽極基板３０は、図示
しないスペーサにより所定間隔離間して保持、一体化さ
れる。また、各部材は図示しない筐体内に収容され、陰
極基板２８と陽極基板３０との間の空間部が真空に保持
される。The cathode substrate 28 and the anode substrate 30 are held and integrated by a spacer (not shown) at a predetermined distance. Each member is housed in a housing (not shown), and the space between the cathode substrate 28 and the anode substrate 30 is maintained in vacuum.
【００６７】発光素子２６は、陰極基板２８において、
下部電極１２を負極とし上部電極１６を正極として例え
ば５０Ｖ以下の電圧Ｖｋを印加することにより、生成す
る高電界下、第１の充填部１８の最上部の微粒子１８ａ
−１等から孔部１６ａを通って電子が放出され、さらに
上部電極１６に対して透明電極３４を正極として例えば
４ｋＶ以上の電圧Ｖａを印加することで、電子が陽極基
板３０に吸引、加速され、蛍光部３６に衝突し、発光す
る。生成した発光（可視光）は、透明電極３４および基
板３２を透過して外部より視認される。なお、図４中、
記号Ｉｇはダイオード電流を示し、記号Ｉａはエミッシ
ョン電流を示す。The light emitting element 26 has the following structure in the cathode substrate 28.
Under the high electric field generated by applying a voltage Vk of, for example, 50 V or less with the lower electrode 12 as a negative electrode and the upper electrode 16 as a positive electrode, the uppermost particles 18a of the first filling section 18 are generated.
Electrons are emitted from -1 or the like through the hole 16a, and by applying a voltage Va of 4 kV or more to the upper electrode 16 with the transparent electrode 34 as a positive electrode, the electrons are attracted and accelerated by the anode substrate 30. , Collides with the fluorescent portion 36 and emits light. The generated luminescence (visible light) passes through the transparent electrode 34 and the substrate 32 and is visually recognized from the outside. In addition, in FIG.
The symbol Ig shows the diode current and the symbol Ia shows the emission current.
【００６８】上記第一の例の発光素子２６を有する表示
装置は、前記した電界放出型電子源１０の効果を好適に
発揮することができる。The display device having the light emitting element 26 of the first example can suitably exhibit the effects of the field emission type electron source 10 described above.
【００６９】つぎに、本実施の形態例に係る表示装置の
第二の例について、図５〜図１０を参照して説明する。Next, a second example of the display device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
【００７０】第二の例の表示装置は、第一の例の発光素
子２６と同様に陰極基板４２および陽極基板４４で構成
される発光素子を有する。The display device of the second example has a light emitting element composed of a cathode substrate 42 and an anode substrate 44 similarly to the light emitting element 26 of the first example.
【００７１】陰極基板４２について、図５〜図７を参照
して説明する。The cathode substrate 42 will be described with reference to FIGS.
【００７２】陰極基板４２は、下部電極４４が基板４６
の上に図５中上下方向に延出する帯状（ストライプ状）
に形成された９本の下部電極部４４ａ〜４４ｉで構成さ
れている。また、上部電極４８が下部電極４４の上に下
部電極部（帯状電極部）４４ａ〜４４ｉと交差して図５
中左右方向に延出する帯状に形成された３本の上部電極
部（帯状電極部）４８ａ〜４８ｃで構成されている。上
部電極４８と下部電極４４とが交差する３行９列の交差
部（図５中矢印Ａで示す。）は、上部電極４８と下部電
極４４との間に本実施の形態例に係る電界放出型電子源
１０の微粒子層１４が形成されている。すなわち、交差
部Ａは、本実施の形態例に係る電界放出型電子源１０で
構成されている。In the cathode substrate 42, the lower electrode 44 is the substrate 46.
Strips (vertical stripes) extending vertically in FIG.
It is composed of nine lower electrode portions 44a to 44i formed in the above. In addition, the upper electrode 48 intersects the lower electrode portions (strip electrode portions) 44a to 44i on the lower electrode 44, as shown in FIG.
It is composed of three upper electrode portions (belt-shaped electrode portions) 48a to 48c formed in a strip shape extending in the left-right direction. A field emission according to the present embodiment is provided between the upper electrode 48 and the lower electrode 44 at an intersection (indicated by an arrow A in FIG. 5) of 3 rows and 9 columns where the upper electrode 48 and the lower electrode 44 intersect. The fine particle layer 14 of the type electron source 10 is formed. That is, the intersection portion A is configured by the field emission type electron source 10 according to the present embodiment.
【００７３】陰極基板４２は、以下の方法により形成す
る。The cathode substrate 42 is formed by the following method.
【００７４】基板４６上に形成する下部電極４４は、厚
みに応じて適宜選択した方法を用いることができる。下
部電極４４を厚膜に形成するときは、導電性ペーストを
スクリーン印刷する方法あるいはフォトリソグラフィ法
を用いることができる。また、下部電極４４を薄膜に形
成するときは、スパッタリング法等の蒸着法を用いるこ
とができ、この場合、蒸着後、レジストをパターニング
し、エッチングやリフトオフ等により不要部分を除去
し、９つの下部電極部４４ａ〜４４ｉを形成することが
できる。For the lower electrode 44 formed on the substrate 46, a method appropriately selected according to the thickness can be used. When forming the lower electrode 44 in a thick film, a method of screen-printing a conductive paste or a photolithography method can be used. Further, when the lower electrode 44 is formed into a thin film, a vapor deposition method such as a sputtering method can be used. In this case, after vapor deposition, the resist is patterned, and unnecessary portions are removed by etching, lift-off, etc. The electrode portions 44a to 44i can be formed.
【００７５】ついで、下部電極４４上に、既に説明した
方法により微粒子層１４を形成する。この場合、図示す
るように交差部Ａのみに選択的に微粒子層１４を積層し
てもよいが、前記したように積層される微粒子２０ａは
絶縁層２４で被覆されているため、これに限らず、全面
ベタに微粒子積層部を形成してもよい。Then, the fine particle layer 14 is formed on the lower electrode 44 by the method already described. In this case, the fine particle layer 14 may be selectively laminated only at the intersection A as shown in the figure, but the fine particles 20a laminated as described above are covered with the insulating layer 24, and therefore the present invention is not limited to this. Alternatively, the fine particle laminated portion may be formed on the entire surface.
【００７６】さらに、下部電極４４と同様の方法によ
り、上部電極４８を形成する。Further, the upper electrode 48 is formed by the same method as the lower electrode 44.
【００７７】最後に、既に説明した方法で微粒子層１４
をエッチングして第１および第２の充填部１８、２０を
形成する。Finally, the fine particle layer 14 is formed by the method already described.
Is etched to form the first and second filling portions 18 and 20.
【００７８】陽極基板４４について、図８〜図１０を参
照して説明する。The anode substrate 44 will be described with reference to FIGS.
【００７９】陽極基板４４は、蛍光部５０が、基板５２
の上に、陰極基板４２と対応して３行９列の帯状の蛍光
体部５０ａに形成されている。蛍光体部５０ａは、例え
ば近接する３つの蛍光体部５０ａ−１、５０ａ−２．５
０ａ−３がそれぞれ赤、青、緑色の発色を呈する蛍光体
で形成される。基板５２上の蛍光体部５０ａ間の隙間に
は、ブラックマトリクス５４が形成されている。さら
に、最上層にアルミバック５６が蛍光体部５０ａおよび
ブラックマトリクス５４の全面を覆って形成される。な
お、この場合、アルミバック５６は陽極基板４４の電極
部の役割を果たす。The anode part 44 has a fluorescent part 50 and a substrate 52.
The strip-shaped phosphor portions 50a of 3 rows and 9 columns corresponding to the cathode substrate 42 are formed thereon. The phosphor part 50a includes, for example, three adjacent phosphor parts 50a-1, 50a-2.5.
0a-3 is formed of a phosphor that exhibits red, blue, and green colors, respectively. A black matrix 54 is formed in the gap between the phosphor parts 50 a on the substrate 52. Further, an aluminum back 56 is formed on the uppermost layer so as to cover the entire surface of the phosphor portion 50a and the black matrix 54. In this case, the aluminum back 56 serves as an electrode portion of the anode substrate 44.
【００８０】上記陽極基板４４の各層は、スクリーン印
刷法やスパッタリング法等の適宜の方法を用いて形成す
ることができる。Each layer of the anode substrate 44 can be formed by an appropriate method such as a screen printing method or a sputtering method.
【００８１】上記のように構成された第２の例の表示装
置は、赤、青、緑色の発色を呈する蛍光体部５０ａ−
１、５０ａ−２．５０ａ−３の組で構成される９個の画
素（交差部Ａ）を制御することにより、カラー動画表示
することができ、このとき、前記した電界放出型電子源
１０の効果を好適に発揮することができる。The display device of the second example configured as described above has a phosphor portion 50a- which exhibits red, blue and green colors.
A color moving image can be displayed by controlling nine pixels (intersection A) composed of a set of 1, 50a-2.50a-3. At this time, the field emission type electron source 10 described above can be displayed. The effect can be suitably exhibited.
【００８２】つぎに、本実施の形態例に係るライトバル
ブについて、図１１を参照して説明する。Next, the light valve according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
【００８３】図１１に示すように、本実施の形態例に係
るライトバルブ５８は、直径が５〜３０ｍｍ程度の真空
管６０の内部に、本実施の形態例の表示装置と同様の陰
極基板６２および陽極基板６４を対向させて配置した構
成を有する。すなわち、陰極基板６２は、基板６６、下
部電極６８、微粒子層７０および上部電極７２を積層し
た構造であり、陽極基板６４は、基板としてのレンズ７
４に蛍光部７６および電極としてのアルミバック７８を
積層した構造である。As shown in FIG. 11, the light valve 58 according to the present embodiment has a cathode substrate 62 and a cathode substrate 62 similar to those of the display device according to the present embodiment inside a vacuum tube 60 having a diameter of about 5 to 30 mm. The anode substrate 64 is arranged so as to face each other. That is, the cathode substrate 62 has a structure in which the substrate 66, the lower electrode 68, the fine particle layer 70, and the upper electrode 72 are laminated, and the anode substrate 64 is the lens 7 as the substrate.
4 has a structure in which a fluorescent portion 76 and an aluminum back 78 as an electrode are laminated.
【００８４】本実施の形態例に係るライトバルブ５８
は、屋外や屋内の大型表示装置用の発光素子や、信号機
用の発光素子としての利用が考えられ、このとき、前記
した電界放出型電子源１０の効果を好適に発揮すること
ができる。The light valve 58 according to the present embodiment.
Can be used as a light emitting element for a large-sized display device outdoors or indoors, or as a light emitting element for a traffic signal. At this time, the above-described effects of the field emission electron source 10 can be suitably exhibited.
【００８５】つぎに、本実施の形態例に係るバックライ
トについて、図１２を参照して説明する。Next, the backlight according to this embodiment will be described with reference to FIG.
【００８６】図１２に示すように、本実施の形態例に係
るバックライト８０は、所謂直下型のバックライトであ
り、光照射部としての本実施の形態例の表示装置と同様
の陰極基板８２と、発光部としての本実施の形態例の表
示装置と同様の陽極基板８４とを対向させて配置した構
成を有する。すなわち、陰極基板８２は、基板８５、下
部電極８６、微粒子層８８および上部電極９０で構成さ
れ、陽極基板８４は、基板９２、蛍光部９４およびアル
ミバック９６で構成される。陰極基板８２および陽極基
板８４は、スペーサ９８により所定間隔離間して固定さ
れている。As shown in FIG. 12, the backlight 80 according to the present embodiment is a so-called direct type backlight, and is the same cathode substrate 82 as the display device according to the present embodiment as a light irradiation section. And an anode substrate 84, which is similar to the display device of the present embodiment as a light emitting portion, are arranged to face each other. That is, the cathode substrate 82 is composed of the substrate 85, the lower electrode 86, the fine particle layer 88 and the upper electrode 90, and the anode substrate 84 is composed of the substrate 92, the fluorescent portion 94 and the aluminum back 96. The cathode substrate 82 and the anode substrate 84 are fixed with a spacer 98 at a predetermined distance.
【００８７】本実施の形態例に係るバックライト８０
は、例えば液晶パネルをバックライト８０の上に載置す
ることにより、透過型液晶表示装置として利用すること
ができ、このとき、前記した電界放出型電子源１０の効
果を好適に発揮することができる。The backlight 80 according to the present embodiment.
Can be used as a transmissive liquid crystal display device, for example, by mounting a liquid crystal panel on the backlight 80. At this time, the effects of the field emission electron source 10 described above can be suitably exhibited. it can.
【００８８】[0088]
【発明の効果】本発明に係る電界放出型電子源によれ
ば、下部電極と、多数の微粒子が充填された微粒子層
と、上部電極とが順次積層された積層構造を有し、上部
電極は多数の孔部を有し、微粒子層は第１および第２の
充填部で構成され、第１の充填部は上部電極の孔部より
離間した位置から下方に延出し、下面が下部電極に接す
る導電性材料または半導体材料からなる柱状の微粒子の
層であり、第２の充填部は第１の充填部の周囲に配置さ
れ、上面が上部電極に接する、絶縁材料で被覆された導
電性材料または半導体材料からなる微粒子の層であるた
め、発光素子を形成したときに、無数の電子放出サイト
を有するため、平均化効果により均一に電子を放出する
ことができる。また、電子源は、絶縁層を格別に設ける
必要がないとともに、微粒子層を含む全層をスクリーン
印刷等の塗布法によって形成することができるため、容
易に大面積に形成することができる。また、電子放出サ
イトとなる第１の充填部はエッチング法により容易に形
成することができる。The field emission electron source according to the present invention has a laminated structure in which a lower electrode, a fine particle layer filled with a large number of fine particles, and an upper electrode are sequentially laminated. It has a large number of holes and the fine particle layer is composed of first and second filling parts. The first filling part extends downward from a position separated from the holes of the upper electrode, and the lower surface contacts the lower electrode. A columnar particle layer made of a conductive material or a semiconductor material, wherein the second filling portion is arranged around the first filling portion, and the upper surface is in contact with the upper electrode. Since it is a layer of fine particles made of a semiconductor material, it has a number of electron emission sites when a light emitting element is formed, so that electrons can be uniformly emitted due to an averaging effect. Further, the electron source does not need to be provided with an insulating layer, and since all layers including the fine particle layer can be formed by a coating method such as screen printing, the electron source can be easily formed in a large area. Further, the first filling portion which becomes the electron emission site can be easily formed by the etching method.
【００８９】また、本発明に係る電界放出型電子源の製
造方法によれば、下部電極を形成する工程と、下部電極
上に絶縁層で被覆された微粒子を充填状態に積層して微
粒子積層部を形成する工程と、孔部を有する上部電極を
形成する工程と、上部電極をマスクとして微粒子積層部
をエッチングして、孔部の下の柱状の微粒子の層の微粒
子の絶縁層を除去して第１の充填部を形成すると同時に
第１の充填部の周囲に絶縁層が除去されなかった微粒子
の層からなる第２の充填部を形成するため、電子放出サ
イトを容易に形成することができ、またさらに、上下電
極も好適には印刷法により積層形成することにより、容
易に大面積の電界放出型電子源を形成することができ
る。Further, according to the method for manufacturing a field emission electron source of the present invention, the step of forming the lower electrode, and the step of forming the lower electrode on the lower electrode and laminating the fine particles coated with the insulating layer in a filled state, the fine particle laminating section And a step of forming an upper electrode having a hole portion, and the fine particle laminated portion is etched by using the upper electrode as a mask to remove the fine particle insulating layer of the columnar fine particle layer below the hole portion. At the same time as forming the first filling portion, the second filling portion formed of the fine particle layer in which the insulating layer is not removed is formed around the first filling portion, so that the electron emission site can be easily formed. Furthermore, by stacking the upper and lower electrodes preferably by a printing method, a large-area field emission electron source can be easily formed.
【００９０】また、本発明に係る表示装置によれば、上
記の電界放出型電子源を含む陰極基板と陽極基板とを有
する発光素子を備えてなるため、上記電界放出型電子源
の効果を好適に発揮する表示装置を得ることができる。Further, according to the display device of the present invention, since the light emitting element having the cathode substrate and the anode substrate including the field emission type electron source is provided, the effect of the field emission type electron source is preferable. It is possible to obtain a display device that exerts excellent performance.
【００９１】また、本発明に係る表示装置によれば、下
部電極の複数の帯状電極部および上部電極の複数の帯状
電極部を交差させて行列状に配列して複数の交差部が設
けられ、交差部が上記の電界放出型電子源であり、陽極
基板は、電極と蛍光部とを有するため、行列状に形成さ
れた画素にパターンを表示することができる。Further, according to the display device of the present invention, the plurality of strip-shaped electrode portions of the lower electrode and the plurality of strip-shaped electrode portions of the upper electrode are crossed and arranged in a matrix to provide a plurality of crossing portions. Since the intersecting portion is the above-mentioned field emission electron source and the anode substrate has the electrodes and the fluorescent portion, it is possible to display the pattern on the pixels formed in a matrix.
【図１】本実施の形態例に係る電界放出型電子源の概略
構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a field emission electron source according to an embodiment of the present invention.
【図２】本実施の形態例に係る電界放出型電子源の微粒
子の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of fine particles of a field emission electron source according to the present embodiment.
【図３】本実施の形態例に係る電界放出型電子源の微粒
子層を静電振動法で形成するときの装置の概略構成を示
す図である。FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of an apparatus when a fine particle layer of a field emission type electron source according to the present embodiment is formed by an electrostatic vibration method.
【図４】本実施の形態例に係る表示装置の第一の例の発
光素子の概略構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a light emitting element of a first example of the display device according to the present embodiment.
【図５】本実施の形態例に係る表示装置の第二の例の陰
極基板の概略平面図である。FIG. 5 is a schematic plan view of a cathode substrate of a second example of the display device according to the present embodiment.
【図６】本実施の形態例に係る表示装置の第二の例の陰
極基板の図５中ＶＩ−ＶＩ線上断面図である。6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. 5 of the cathode substrate of the second example of the display device according to the present embodiment.
【図７】本実施の形態例に係る表示装置の第二の例の陰
極基板の図５中ＶＩＩ−ＶＩＩ線上断面図である。7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG. 5 of the cathode substrate of the second example of the display device according to the present embodiment.
【図８】本実施の形態例に係る表示装置の第二の例の陽
極基板の概略平面図である。FIG. 8 is a schematic plan view of an anode substrate of a second example of the display device according to the present embodiment.
【図９】本実施の形態例に係る表示装置の第二の例の陽
極基板の図８中ＩＸ−ＩＸ線上断面図である。9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG. 8 of the anode substrate of the second example of the display device according to the present embodiment.
【図１０】本実施の形態例に係る表示装置の第二の例の
陽極基板の図８中Ｘ−Ｘ線上断面図である。10 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 8 of the anode substrate of the second example of the display device according to the present embodiment.
【図１１】本実施の形態例に係るライトバルブの概略構
成を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a light valve according to the present embodiment.
【図１２】本実施の形態例に係るバックライトの概略構
成を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of a backlight according to the present embodiment.
【図１３】スピント型電子源の概略構成を示す図であ
る。FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration of a Spindt-type electron source.
【図１４】カーボンナノチューブ型電子源の概略構成を
示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a schematic configuration of a carbon nanotube type electron source.
【図１５】ＢＳＤ型電子源の概略構成を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a schematic configuration of a BSD type electron source.
１０ 電界放出型電子源 １２、４４、６８、８６ 下部電極 １４、７０、８８ 微粒子層 １６、４８、７２、９０ 上部電極 １６ａ 孔部 １７ 微粒子積層部形成電極 １８ 第１の充填部 １８ａ 微粒子 ２０ 第２の充填部 ２０ａ 微粒子 ２２ 絶縁層 ２３ コア ２４、３２、４６、５２、６６、８５、９２ 基板 ２４ａ、２４ｂ ガラス基板 ２６ 発光素子 ２８、４２、６２、８２ 陰極基板 ３０、４４、６４、８４ 陽極基板 ３４ 透明電極 ３６、５０、７６、９４ 蛍光部 ３８、５６、７８、９６ アルミバック ４４ａ〜４４ｉ 下部電極部 ４８ａ〜４８ｃ 上部電極部 ５０ａ 蛍光体部 ５４ ブラックマトリクス ５８ ライトバルブ ６０ 真空管 ８０ バックライト ９８ スペーサ 10 Field emission type electron source 12, 44, 68, 86 Lower electrode 14, 70, 88 Fine particle layer 16, 48, 72, 90 Upper electrode 16a hole 17 Electrode for forming fine particle laminated portion 18 First filling section 18a fine particles 20 Second filling section 20a fine particles 22 Insulation layer 23 cores 24, 32, 46, 52, 66, 85, 92 substrates 24a, 24b glass substrate 26 Light-emitting element 28, 42, 62, 82 Cathode substrate 30, 44, 64, 84 Anode substrate 34 Transparent electrode 36, 50, 76, 94 Fluorescent part 38, 56, 78, 96 Aluminum back 44a-44i Lower electrode part 48a-48c Upper electrode part 50a phosphor part 54 Black Matrix 58 light valve 60 vacuum tubes 80 backlight 98 Spacer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 敏裕 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 関 昌彦 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 後沢 瑞芳 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 武井 達哉 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 萩原 啓 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 Ｆターム(参考） 5C031 DD17 DD19 5C036 EE14 EE19 EF01 EF06 EF09 EG12 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Toshihiro Yamamoto 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo, Japan Broadcasting Association Broadcast Technology Institute (72) Inventor Masahiko Seki 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo, Japan Broadcasting Association Broadcast Technology Institute (72) Inventor Mizuho Gozawa 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo, Japan Broadcasting Association Broadcast Technology Institute (72) Inventor Tatsuya Takei 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo, Japan Broadcasting Association Broadcast Technology Institute (72) Inventor Kei Hagiwara 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo, Japan Broadcasting Association Broadcast Technology Institute F-term (reference) 5C031 DD17 DD19 5C036 EE14 EE19 EF01 EF06 EF09 EG12
Claims (7)
微粒子層と、上部電極とが順次積層された積層構造を有
し、 該上部電極は、多数の孔部を有し、 該微粒子層は、第１および第２の充填部で構成され、 該第１の充填部は、該上部電極の該孔部より離間した位
置から下方に延出し、下面が該下部電極に接する導電性
材料または半導体材料からなる柱状の微粒子の層であ
り、 該第２の充填部は、該第１の充填部の周囲に配置され、
上面が該上部電極に接する、絶縁材料で被覆された導電
性材料または半導体材料からなる微粒子の層であること
を特徴とする電界放出型電子源。1. A fine particle layer having a laminated structure in which a lower electrode, a fine particle layer filled with a large number of fine particles, and an upper electrode are sequentially laminated, wherein the upper electrode has a large number of holes. Is composed of a first and a second filling portion, and the first filling portion extends downward from a position separated from the hole of the upper electrode, and a lower surface of the conductive material is in contact with the lower electrode. A columnar particle layer made of a semiconductor material, wherein the second filling portion is arranged around the first filling portion,
A field emission electron source, characterized in that it is a layer of fine particles made of a conductive material or a semiconductor material coated with an insulating material, the upper surface of which is in contact with the upper electrode.
５μｍ以下の平均粒径を有することを特徴とする請求項
１記載の電界放出型電子源。2. The field emission electron source according to claim 1, wherein the fine particles in the first and second filling portions have an average particle diameter of 5 μm or less.
あることを特徴とする請求項１または２に記載の電界放
出型電子源。3. The field emission electron source according to claim 1, wherein a coating thickness of the insulating material is 1 μm or less.
界放出型電子源を含む陰極基板と、該陰極基板の電子放
出方向に対向して設けられた陽極基板とを有する発光素
子を備えてなることを特徴とする表示装置。4. A light emitting device having a cathode substrate including the field emission electron source according to claim 1, and an anode substrate provided so as to face the electron emission direction of the cathode substrate. A display device comprising:
に対向して設けられた陽極基板とを有する発光素子を備
え、 該陰極基板は下部電極および上部電極を有し、 該下部電極および該上部電極はそれぞれ複数の帯状電極
部で構成され、 該下部電極の該複数の帯状電極部および該上部電極の該
複数の帯状電極部を交差させて行列状に配列して複数の
交差部が設けられ、 該交差部が、該下部電極および上部電極の間に微粒子層
を備えた請求項１〜３のいずれか１項に記載の電界放出
型電子源であり、 該陽極基板は、電極と、該交差部に対向する位置に設け
られた複数の蛍光部とを有することを特徴とする表示装
置。5. A light emitting device having a cathode substrate and an anode substrate provided so as to face the electron emission direction of the cathode substrate, wherein the cathode substrate has a lower electrode and an upper electrode, and the lower electrode and Each of the upper electrodes is composed of a plurality of strip-shaped electrode portions, and the plurality of strip-shaped electrode portions of the lower electrode and the plurality of strip-shaped electrode portions of the upper electrode are crossed and arranged in a matrix to form a plurality of crossing portions. The field emission electron source according to any one of claims 1 to 3, wherein the intersecting portion is provided with a fine particle layer between the lower electrode and the upper electrode, and the anode substrate is an electrode. And a plurality of fluorescent parts provided at positions facing the intersections.
れぞれ異なる色の蛍光を発生する２以上の種類の蛍光体
が配置されてなることを特徴とする請求項５記載の表示
装置。6. The display device according to claim 5, wherein the plurality of fluorescent portions are provided with two or more types of fluorescent substances that emit fluorescent light of different colors for each fluorescent portion.
方法であって、 下部電極を形成する工程と、該下部電極上に絶縁層で被
覆された微粒子を充填状態に積層して微粒子積層部を形
成する工程と、孔部を有する上部電極を形成する工程
と、上部電極をマスクとして該微粒子積層部をエッチン
グして、孔部の下の柱状の微粒子の層の微粒子の絶縁層
を除去して第１の充填部を形成すると同時に該第１の充
填部の周囲に絶縁層が除去されなかった微粒子の層から
なる第２の充填部を形成することを特徴とする電界放出
型電子源の製造方法。7. The method for manufacturing a field emission electron source according to claim 1, wherein a step of forming a lower electrode, and fine particles coated with an insulating layer on the lower electrode are stacked in a filled state. A step of forming a laminated portion, a step of forming an upper electrode having a hole portion, and etching the fine particle laminated portion using the upper electrode as a mask to form a fine particle insulating layer of a columnar fine particle layer below the hole portion. A field-emission electron, characterized in that the second filling portion formed of a layer of fine particles whose insulating layer has not been removed is formed at the same time as removing the first filling portion to form the first filling portion. Source manufacturing method.
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