JP2008053057A - Electron emission element, method of manufacturing electron emission element, and display device with electron emission element - Google Patents

Electron emission element, method of manufacturing electron emission element, and display device with electron emission element Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce influence on an electron emission part by a substance such as a residual gas present around the electron emission part even in a low vacuum state. <P>SOLUTION: An image display device 1 is provided with this electron emission element 10, and a display part 30 emitting light by electrons emitted from the electron emission element 10. The electron emission element 10 is provided with a cathode substrate 11, a conductive layer 12 present on the cathode substrate 11, and a carbon layer 20 present on the conductive layer 12 and having an electron emission part 21a. The outside surface of the electron emission part is covered with a coating film 22. The coating film 22 is formed of a material hardly oxidized relative to the electron emission part 21a. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、表示装置等に用いられる電子放出素子、電子放出素子の製造方法、及び電子放出素子を有する表示装置に関し、特に性能劣化を防止できるものに関する。   The present invention relates to an electron-emitting device used in a display device and the like, a method for manufacturing the electron-emitting device, and a display device having the electron-emitting device, and particularly to a device capable of preventing performance deterioration.

表示装置の一種として、電子放出素子を用いるフィールドエミッションディスプレイ（以下“ＦＥＤ”と称す）が知られている（例えば特許文献１参照 ）。この種の表示装置では、一定間隔をもって配置された電子放出素子と表示部とを備えている。電子放出素子は、例えばガラス基板上にカソード電極層が形成され、このカソード電極層上に電子放出部を有する電子放出層が形成されて構成されている。一方、表示部は、電子放出部に対抗して形成されたゲート電極及びアノード電極層を備えている。減圧状態において、これらカソード電極層、ゲート電極層及びアノード電極層に所定の電圧をかけると、電子放出部から電子が放出され、この電子が表示部に衝突することにより表示部が発光する。しかし、減圧状態においても、電子放出部の周りには水素や酸素などの残留ガス等の物質が存在しているため、電子放出部の周りに存在する残留ガス等の物質により、電子放出部が影響を受ける場合がある。すなわち、例えば減圧状態の雰囲気中に存在する残留ガス等の物質が電子放出部に吸着することにより電子放出部の表面が酸化あるいは劣化することがある。この酸化または劣化は、電子放出部の放出電子量の減少や性能低下を生じさせる一因となる。通常、電子放出部の周りの雰囲気を高真空化することで、残留ガスなどの物質を減少させることにより、上述の酸化や劣化に起因する性能低下を防止している。
特開２００４−１８６０１５号公報（図１） As a kind of display device, a field emission display (hereinafter referred to as “FED”) using an electron-emitting device is known (see, for example, Patent Document 1). This type of display device includes an electron-emitting device and a display unit that are arranged at a constant interval. The electron-emitting device is configured, for example, by forming a cathode electrode layer on a glass substrate and forming an electron-emitting layer having an electron-emitting portion on the cathode electrode layer. On the other hand, the display unit includes a gate electrode and an anode electrode layer formed to oppose the electron emission unit. When a predetermined voltage is applied to the cathode electrode layer, the gate electrode layer, and the anode electrode layer in a reduced pressure state, electrons are emitted from the electron emission portion, and the display portion emits light by colliding with the display portion. However, even in a reduced pressure state, a substance such as residual gas such as hydrogen or oxygen is present around the electron emission portion. Therefore, the electron emission portion is caused by a substance such as a residual gas existing around the electron emission portion. May be affected. That is, for example, the surface of the electron emission portion may be oxidized or deteriorated due to adsorption of a substance such as residual gas existing in the decompressed atmosphere to the electron emission portion. This oxidation or deterioration contributes to a decrease in the amount of electrons emitted from the electron emission portion and a decrease in performance. Usually, by reducing the atmosphere such as residual gas by making the atmosphere around the electron emission portion high vacuum, the above-described deterioration in performance due to oxidation and deterioration is prevented.
Japanese Patent Laying-Open No. 2004-186015 (FIG. 1)

しかしながら上述した電子放出素子には次のような問題があった。すなわち、残留ガスなどの物質を減少させるために雰囲気を高真空化すると生産コストが高くなってしまう場合がある。   However, the above-described electron-emitting device has the following problems. That is, if the atmosphere is made high vacuum to reduce substances such as residual gas, the production cost may increase.

そこで本発明は、低真空状態であっても電子放出部の周りに存在する残留ガス等の物質による電子放出部への影響を低減することを目的とする。   In view of the above, an object of the present invention is to reduce the influence of a substance such as residual gas existing around the electron emission portion on the electron emission portion even in a low vacuum state.

本発明は、一態様として、基板と、この基板上に在る導電層と、この導電層上に在り、電子放出部を有する電子放出層と、前記電子放出部の表面を覆うとともにこの電子放出部よりも酸化しにくい材料からなる被覆材と、を備えたことを特徴とする電子放出素子である。   The present invention, as one aspect, covers a substrate, a conductive layer on the substrate, an electron emission layer on the conductive layer and having an electron emission portion, covers the surface of the electron emission portion, and emits the electron An electron-emitting device comprising: a covering material made of a material that is less likely to oxidize than a portion.

本発明は、他の一態様として、 基板上に、導電層を形成する工程と、前記導電層上に、電子放出部を有する電子放出層を形成する工程と、前記電子放出部の表面に、該電子放出部の表面よりも酸化しにくい被覆材を形成する工程と、を備えたことを特徴とする電子放出素子の製造方法である。   As another aspect of the present invention, a step of forming a conductive layer on a substrate, a step of forming an electron emission layer having an electron emission portion on the conductive layer, and a surface of the electron emission portion, And a step of forming a coating material that is less likely to oxidize than the surface of the electron-emitting portion.

本発明は、他の一態様として、上記の電子放出素子と、前記電子放出素子から放出される電子により発光する表示部と、を備えたことを特徴とする表示装置である。   Another aspect of the present invention is a display device including the above-described electron-emitting device and a display portion that emits light by electrons emitted from the electron-emitting device.

本発明によれば、周りに存在する残留ガス等の物質による電子放出部への影響を低減することができる。これにより、電子放出素子を製造する過程等で、生産コストを抑えることが可能となる。また、従来に比較して、電子放出部の長寿命化等を図ることが可能となり、電子放出素子、引いては電子放出素子を有する表示装置の性能を高めることに寄与する。   According to the present invention, it is possible to reduce the influence on the electron emission portion due to a substance such as a residual gas existing around. This makes it possible to reduce production costs in the process of manufacturing the electron-emitting device. In addition, the lifetime of the electron-emitting portion can be increased as compared with the conventional case, which contributes to improving the performance of the electron-emitting device, that is, the display device having the electron-emitting device.

［第１実施形態］
以下に、本発明の第１実施形態に係る電子放出素子１０、電子放出素子の製造方法、及び電子放出素子を有する画像表示装置１について説明する。
先ず、本発明の第１実施形態にかかる画像表示装置１、電子放出素子１０等について、図１乃至図３を参照して説明する。図１は画像表示装置１の１画素に対応する部分を示す斜視図である。図２は図１の画像表示装置１のＡ部分を拡大して示す断面図である。図３は図２の電子放出部を一部切欠して示す側面図である。図１、図２及び図３中の矢印Ｘ、Ｙ、Ｚは互いに直交する三方向を示している。なお、各図において説明のため、適宜、構成を拡大、縮小または省略して示している。 [First Embodiment]
Hereinafter, the electron-emitting device 10, the method for manufacturing the electron-emitting device, and the image display device 1 including the electron-emitting device according to the first embodiment of the present invention will be described.
First, the image display device 1, the electron-emitting device 10 and the like according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing a portion corresponding to one pixel of the image display device 1. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a portion A of the image display device 1 of FIG. FIG. 3 is a side view of the electron emission portion of FIG. Arrows X, Y, and Z in FIGS. 1, 2, and 3 indicate three directions orthogonal to each other. In each figure, the configuration is appropriately enlarged, reduced, or omitted for explanation.

図１に示されるように、表示装置の一例としての画像表示装置１は、電子放出素子１０と、この電子放出素子１０から放出される電子により発光する表示部３０とを備えている。これら電子放出素子１０と表示部３０とは所定の間隙を確保した状態で、対向して接合される。   As shown in FIG. 1, an image display device 1 as an example of a display device includes an electron-emitting device 10 and a display unit 30 that emits light by electrons emitted from the electron-emitting device 10. The electron-emitting device 10 and the display unit 30 are joined to face each other with a predetermined gap secured.

図１及び図２に示される電子放出素子１０は、カソード基板１１と、該カソード基板１１上に形成された複数の導電層１２と、これらカソード基板１１及び導電層１２上に形成された絶縁層１３と、絶縁層１３上に形成された複数のゲート電極１４とを備えている。絶縁層１３及びゲート電極１４にはエミッタ孔１５が形成され、このエミッタ孔１５において導電層１２上に電子放出層の一例としてのカーボン層２０が形成されている。   1 and 2 includes a cathode substrate 11, a plurality of conductive layers 12 formed on the cathode substrate 11, and an insulating layer formed on the cathode substrate 11 and the conductive layer 12. 13 and a plurality of gate electrodes 14 formed on the insulating layer 13. An emitter hole 15 is formed in the insulating layer 13 and the gate electrode 14, and a carbon layer 20 as an example of an electron emission layer is formed on the conductive layer 12 in the emitter hole 15.

カソード基板１１はガラスやシリコン等により構成され、画像を表示するために必要な所定の面積を有している。   The cathode substrate 11 is made of glass, silicon, or the like, and has a predetermined area necessary for displaying an image.

ここでは、１画素に対応するカソード基板１１上に、例えば、３個の導電層１２が並列して形成されている。例えば、導電層１２は、ニッケル等の触媒金属からなり、前述のＹ方向に延びる矩形に形成されている。   Here, for example, three conductive layers 12 are formed in parallel on the cathode substrate 11 corresponding to one pixel. For example, the conductive layer 12 is made of a catalyst metal such as nickel and is formed in a rectangular shape that extends in the Y direction.

図１および図２に示すように、絶縁層１３は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等で構成され、カソード基板１１及び導電層１２の上面に形成されている。また、３つのゲート電極１４は、アルミニウム等の金属から、前述のＸ方向に延びる矩形状に形成され、それぞれ後述する三色の蛍光体３３〜３５と対応する位置に配置されている。これらゲート電極１４は駆動回路に接続され、マトリクス制御される。 As shown in FIGS. 1 and 2, the insulating layer 13 is made of silicon oxide (SiO 2 ) or the like, and is formed on the upper surfaces of the cathode substrate 11 and the conductive layer 12. The three gate electrodes 14 are formed of a metal such as aluminum in a rectangular shape extending in the X direction described above, and are arranged at positions corresponding to three-color phosphors 33 to 35 described later. These gate electrodes 14 are connected to a drive circuit and subjected to matrix control.

図１に示すように、ゲート電極１４と絶縁層１３と導電層１２とが交差して重なっている部分には、円形のエミッタ孔１５が複数個形成されている。ここでは、図２に示すように、エミッタ孔１５は、エッチング加工等によりゲート電極１４及び絶縁層１３のみが除去されて形成される。   As shown in FIG. 1, a plurality of circular emitter holes 15 are formed in a portion where the gate electrode 14, the insulating layer 13, and the conductive layer 12 intersect and overlap each other. Here, as shown in FIG. 2, the emitter hole 15 is formed by removing only the gate electrode 14 and the insulating layer 13 by etching or the like.

図２及び図３に示すように、エミッタ孔１５に露出した導電層１２上には電子放出層としてのカーボン層２０が形成されている。カーボン層２０は、表示部３０に向かって、前述のＺ方向に起立してブラシ状に成長した多数のＣＮＴ２１と、このＣＮＴ２１の外面を覆う被覆材としての被覆膜２２とから構成されている。このＣＮＴ２１の先端部２１ａが電子放出部の一例に該当する。   As shown in FIGS. 2 and 3, a carbon layer 20 as an electron emission layer is formed on the conductive layer 12 exposed in the emitter hole 15. The carbon layer 20 is composed of a large number of CNTs 21 standing in the Z direction and growing in a brush shape toward the display unit 30, and a coating film 22 as a coating material covering the outer surface of the CNT 21. . The tip portion 21a of the CNT 21 corresponds to an example of an electron emission portion.

ＣＮＴ２１は、グラフェンシートを円筒状に丸めた構造である。ＣＮＴ２１は直径５０ｎｍ、長さ１μｍ程度に構成され、許容電流密度が大きく、減圧下で低い電圧が加えられることにより電子を放出する。ＣＮＴ２１の先端部２１ａは、ゲート電極１４より低い高さに位置している。このＣＮＴ２１の外表面は被覆膜２２によって覆われている。   The CNT 21 has a structure in which a graphene sheet is rolled into a cylindrical shape. The CNT 21 has a diameter of about 50 nm and a length of about 1 μm, has a large allowable current density, and emits electrons when a low voltage is applied under reduced pressure. The tip 21 a of the CNT 21 is located at a lower height than the gate electrode 14. The outer surface of the CNT 21 is covered with a coating film 22.

被覆膜２２は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）など、ＣＮＴ２１よりも酸化しにくい酸化物で構成されている。被覆膜２２は、例えば材質等に応じて決定されるトンネル効果を生じるのに必要な所定の厚さに設定され、本実施形態では数ｎｍ程度に構成されている。この被覆膜２２は、ＣＮＴ２１の外表面をコーティングすることにより減圧雰囲気中の残留ガス等の物質からＣＮＴ２１を保護する機能を有する。 The coating film 22 is made of an oxide that is more difficult to oxidize than the CNT 21 such as silicon oxide (SiO 2 ). The coating film 22 is set to a predetermined thickness necessary for producing a tunnel effect determined according to, for example, the material and the like, and is configured to have a thickness of several nm in the present embodiment. The coating film 22 has a function of protecting the CNT 21 from substances such as residual gas in a reduced pressure atmosphere by coating the outer surface of the CNT 21.

一方、図１及び図２において、表示部３０は、アノード基板３１と、アノード基板３１上に形成されたアノード電極３２と、このアノード電極３２の表面に塗布されたＲ、Ｇ、Ｂの三色の蛍光体３３〜３５とを備える。ここでは、アノード基板３１は、カソード基板１１との封止を良好にするため、カソード基板１１と同素材のガラス等の透明材料で構成されている。また、アノード電極３２は、カソード基板１１と対向する面上に形成され、例えばアルミ等の金属から構成されている。アノード電極３２は駆動回路に接続されている。一方、３色の蛍光体３３〜３５は、前述のＸ方向に延びる矩形状を成し、それぞれゲート電極１４に対応して配置されている
電子放出素子１０と表示部３０とは、図示しないスペーサにより所定の間隙を確保して接合されている。その間隙は例えば約１０−８トール程度の減圧状態とされ、図示しないゲッターによりこの減圧状態が維持されている。 On the other hand, in FIGS. 1 and 2, the display unit 30 includes an anode substrate 31, an anode electrode 32 formed on the anode substrate 31, and three colors of R, G, and B applied to the surface of the anode electrode 32. Phosphors 33-35. Here, the anode substrate 31 is made of a transparent material such as glass made of the same material as the cathode substrate 11 in order to improve sealing with the cathode substrate 11. The anode electrode 32 is formed on the surface facing the cathode substrate 11 and is made of a metal such as aluminum, for example. The anode electrode 32 is connected to the drive circuit. On the other hand, the three color phosphors 33 to 35 have the rectangular shape extending in the X direction described above, and are arranged corresponding to the gate electrode 14, respectively. Thus, a predetermined gap is ensured for bonding. The gap is in a reduced pressure state of about 10 −8 Torr, for example, and this reduced pressure state is maintained by a getter (not shown).

以降、前述した本実施形態の電子放出素子１０の製造方法について図１または図２を参照して説明する。
まず、カソード基板１１上にニッケル板を取り付け、導電層１２を形成する。ついで、導電層１２上、及び導電層１２が形成されていないカソード基板１１の上面全体に絶縁層１３を形成する。ついで、スパッタ法等により、絶縁層１３の表面に、導電層１２で使用した触媒金属とは異なるアルミ等の金属を成膜し、ゲート電極１４を形成する。 Hereinafter, a method for manufacturing the electron-emitting device 10 of the present embodiment described above will be described with reference to FIG. 1 or FIG.
First, a nickel plate is attached on the cathode substrate 11 to form the conductive layer 12. Next, an insulating layer 13 is formed on the conductive layer 12 and on the entire upper surface of the cathode substrate 11 on which the conductive layer 12 is not formed. Next, a metal such as aluminum different from the catalyst metal used in the conductive layer 12 is formed on the surface of the insulating layer 13 by sputtering or the like, thereby forming the gate electrode 14.

さらに、ゲート電極１４及び絶縁層１３を貫通して触媒金属が露出するよう所定の位置にエミッタ孔１５を形成する。具体的には、まず、円形の開口部を有するマスクをゲート電極１４上に設置する。その後、マスクを用い、所定のエッチングガスで、ゲート電極１４にドライエッチングを施して開口する。次いで、所定のエッチングガスで絶縁層１３を導電層１２に達するまでドライエッチングを施すことで、所定の形状のエミッタ孔１５が形成される。   Further, an emitter hole 15 is formed at a predetermined position so that the catalytic metal is exposed through the gate electrode 14 and the insulating layer 13. Specifically, first, a mask having a circular opening is placed on the gate electrode 14. Thereafter, using the mask, the gate electrode 14 is dry-etched with a predetermined etching gas to be opened. Next, dry etching is performed until the insulating layer 13 reaches the conductive layer 12 with a predetermined etching gas, whereby the emitter hole 15 having a predetermined shape is formed.

エミッタ孔１５の形成後、カソード基板１１を図示しない真空容器内に導入し、メタンと水素の混合ガスをプラズマで分解することで、露出した導電層１２上にＣＮＴ２１を形成する。ここで、例えば、導電層１２はニッケル等の触媒金属から構成されている。この場合、導電層１２は触媒層として作用するので、前述の方法を用い、その上に直接ＣＮＴ２１を形成することができる。また、プラズマはマイクロ波プラズマとし、成長するＣＮＴ２１の向きを揃えるため導電層１２の表面に垂直に電界を形成しておく。こうして、導電層１２が露出しているエミッタ孔１５内において、導電層１２上に多数のＣＮＴ２１がＺ方向にブラシ状に起立した状態で形成され、カーボン層２０が構成される。   After forming the emitter hole 15, the cathode substrate 11 is introduced into a vacuum container (not shown), and a mixed gas of methane and hydrogen is decomposed by plasma, thereby forming the CNT 21 on the exposed conductive layer 12. Here, for example, the conductive layer 12 is made of a catalyst metal such as nickel. In this case, since the conductive layer 12 acts as a catalyst layer, the CNT 21 can be formed directly on the conductive layer 12 using the method described above. The plasma is microwave plasma, and an electric field is formed perpendicularly to the surface of the conductive layer 12 in order to align the direction of the growing CNT 21. Thus, in the emitter hole 15 where the conductive layer 12 is exposed, a large number of CNTs 21 are formed in a brush shape in the Z direction on the conductive layer 12 to form the carbon layer 20.

ついで、スパッタ法あるいは蒸着法によりＣＮＴ２１の外表面に酸化シリコンを成膜することにより、被覆膜２２を形成する。このとき、スパッタリングまたは蒸着を表示部３０側から施すことにより、被覆膜２２が必ずしもＣＮＴ２１の外表面全体に形成されず部分的に形成される場合であっても、少なくとも電子放出部となるＣＮＴ２１の先端部２１ａが被覆膜２２に覆われることとなる。なお、図３では被覆膜２２がＣＮＴ２１の外表面全体を被覆した様子を示している。   Next, a coating film 22 is formed by depositing silicon oxide on the outer surface of the CNT 21 by sputtering or vapor deposition. At this time, by performing sputtering or vapor deposition from the display unit 30 side, even if the coating film 22 is not necessarily formed on the entire outer surface of the CNT 21 but is partially formed, at least the CNT 21 serving as the electron emission unit The tip portion 21 a of the first electrode 21 is covered with the coating film 22. FIG. 3 shows a state where the coating film 22 covers the entire outer surface of the CNT 21.

一方、ガラス等の透明材からなるアノード基板３１にアノード電極３２を形成し、アノード電極３２に蛍光体３３〜３５を塗布して表示部３０を製造する。また、スペーサを介して所定の間隙を確保した状態でカソード基板１１の周囲とアノード基板３１の周囲とを封止材で接合する。こうして電子放出素子１０と表示部３０とが接合され、画像表示装置１が完成する。   On the other hand, the anode electrode 32 is formed on the anode substrate 31 made of a transparent material such as glass, and the phosphors 33 to 35 are applied to the anode electrode 32 to manufacture the display unit 30. Further, the periphery of the cathode substrate 11 and the periphery of the anode substrate 31 are joined with a sealing material in a state where a predetermined gap is secured via the spacer. Thus, the electron-emitting device 10 and the display unit 30 are joined, and the image display device 1 is completed.

次に、図１及び図２を参照しながら、本実施形態にかかる画像表示装置１の動作について説明する。
アノード電極３２、カソード電極としての導電層１２及びゲート電極１４にそれぞれ所定の電圧Ｖａ（例えば１〜１５ＫＶ）、Ｖｄ（例えば０〜１００Ｖ）が印加される（以上、図２を参照する）と、電界が生じる。ここで、導電層１２に成長したＣＮＴ２１の先端部２１ａは細いためここに電気力線が集中する。これにより強い電界が得られ、この電界に引き出されて、ＣＮＴ２１の先端部２１ａなどの電子放出部から、被覆膜２２を通り越して電子が放出される。この電子はゲート電極１４に導かれて蛍光体３３〜３５が塗布されたアノード電極３２に入射する。こうして蛍光体３３〜３５が励起され、発光する。この発光により透明なアノード基板３１を通して所望の画像が表示される。ここで、ゲート電極１４に印加する電圧をマトリクス制御することで発光を制御することができ、画素毎の階調表示が可能となっている。 Next, the operation of the image display apparatus 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
When predetermined voltages Va (for example, 1 to 15 KV) and Vd (for example, 0 to 100 V) are respectively applied to the anode electrode 32, the conductive layer 12 as the cathode electrode, and the gate electrode 14 (see FIG. 2 above), An electric field is generated. Here, since the tip 21a of the CNT 21 grown on the conductive layer 12 is thin, the lines of electric force concentrate here. As a result, a strong electric field is obtained, which is drawn out to the electric field, and electrons are emitted from the electron emission portion such as the tip 21 a of the CNT 21 through the coating film 22. The electrons are guided to the gate electrode 14 and enter the anode electrode 32 on which the phosphors 33 to 35 are applied. Thus, the phosphors 33 to 35 are excited and emit light. A desired image is displayed through the transparent anode substrate 31 by this light emission. Here, light emission can be controlled by matrix control of the voltage applied to the gate electrode 14, and gradation display for each pixel is possible.

本実施形態にかかる電子放出素子１０、画像表示装置１などは以下に掲げる効果を奏する。
ＣＮＴ２１の外表面が酸化シリコンからなる被覆膜２２で覆われているため、減圧雰囲気中の残留ガス等の物質による影響を防ぐことが出来る。したがって、例えば残留ガスに含まれる水素や酸素などがＣＮＴ２１の表面に吸着して酸化するのを防止できるため電子放出量が安定する。また、被覆膜２２により雰囲気中の物質によりＣＮＴの表面が劣化するのを防止することができるためＣＮＴ２１の電子放出部としての性能を長く維持することが可能となる。 The electron-emitting device 10 and the image display device 1 according to the present embodiment have the following effects.
Since the outer surface of the CNT 21 is covered with the coating film 22 made of silicon oxide, it is possible to prevent the influence of substances such as residual gas in a reduced pressure atmosphere. Therefore, for example, hydrogen and oxygen contained in the residual gas can be prevented from being adsorbed and oxidized on the surface of the CNT 21, so that the electron emission amount is stabilized. In addition, since the coating film 22 can prevent the surface of the CNT from being deteriorated by substances in the atmosphere, the performance of the CNT 21 as an electron emission portion can be maintained for a long time.

また、これまで残留ガスの影響を防ぐために雰囲気中の圧力を下げて高真空化し、残留ガス自体を減らしていたが、この圧力条件を緩和することができ、例えばこれまで１０−１０トール程度に減圧する必要があったところ、１０−４トール程度にすることが可能となる。したがって、減圧に要するコストを押さえることが出来る。 In addition, in order to prevent the influence of the residual gas, the pressure in the atmosphere has been lowered to increase the vacuum and the residual gas itself has been reduced. However, this pressure condition can be relaxed, for example, about 10 −10 torr. When it was necessary to reduce the pressure, it was possible to make it about 10 −4 Torr. Therefore, the cost required for decompression can be suppressed.

また、被覆膜２２の厚さを例えば数ｎｍとし、トンネル効果が可能な厚さに構成することで、電子放出性能を低下することなく、酸化シリコンなどの絶縁材料を用いることができる。   Further, when the thickness of the coating film 22 is set to, for example, several nm and is configured to have a thickness capable of a tunnel effect, an insulating material such as silicon oxide can be used without deteriorating the electron emission performance.

さらに、電子放出部は表示部３０側に位置するため、表示部３０の方向からスパッタリングまたは蒸着を施すことにより、表示部３０側に突出したＣＮＴ２１の先端部２１ａなどの電子放出部を含む部分に容易に被覆膜２２を形成することが可能となる。   Furthermore, since the electron emission part is located on the display part 30 side, sputtering or vapor deposition is performed from the direction of the display part 30 to include a part including the electron emission part such as the tip part 21a of the CNT 21 protruding to the display part 30 side. The coating film 22 can be easily formed.

［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態に係る電子放出素子１０及び画像表示装置２について図４及び図５を参照して説明する。図４は画像表示装置の一部を拡大して示す断面図である。図５は図４の電子放出部を一部切欠して示す側面図である。また、各図において説明のため、適宜、構成を拡大、縮小または省略して示している。なお、本実施形態の画像表示装置２において、カーボン層４０以外の部分の構成等については上記第１実施形態の画像表示装置１と同様であるため、同符号を付して説明を省略する。 [Second Embodiment]
Next, an electron-emitting device 10 and an image display device 2 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a part of the image display device. FIG. 5 is a side view of the electron emission portion of FIG. In each drawing, the configuration is appropriately enlarged, reduced, or omitted for explanation. Note that, in the image display device 2 of the present embodiment, the configuration of the parts other than the carbon layer 40 is the same as that of the image display device 1 of the first embodiment, and thus the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

本実施形態の電子放出層としてのカーボン層４０は、互いに絡み合った複数のＣＮＴ４１を備えている。ＣＮＴ４１は先端部４１ａや折曲部４１ｂを有する。このうち表示部３０側に突出した先端部４１ａや折曲部４１ｂ等が電子放出部の一例となる。ＣＮＴ４１の外周面は被覆膜４２で覆われている。   The carbon layer 40 as the electron emission layer of the present embodiment includes a plurality of CNTs 41 entangled with each other. The CNT 41 has a tip portion 41a and a bent portion 41b. Among these, the tip part 41a and the bent part 41b that protrude toward the display part 30 are examples of the electron emission part. The outer peripheral surface of the CNT 41 is covered with a coating film 42.

被覆膜４２は、上記第１実施形態と同様に、例えば酸化シリコンなど、ＣＮＴ２１よりも酸化しにくい酸化物で構成されている。被覆膜４２は、例えば材質等に応じて決定されるトンネル効果を生じるのに必要な所定の厚さに設定され、本実施形態では数ｎｍ程度に構成されている。   As in the first embodiment, the coating film 42 is made of an oxide that is more difficult to oxidize than the CNT 21, such as silicon oxide. The coating film 42 is set to a predetermined thickness necessary for producing a tunnel effect determined according to, for example, the material, and is configured to be about several nm in the present embodiment.

以降、前述した本発明の実施形態の電子放出素子１０および画像表示装置２の製造方法について図４または図５を参照して説明する。ここでは、ＣＮＴ４１の形成工程以外の製造方法は上記第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
まず、上記第１実施形態と同様に、ガラスからなるカソード基板１１上に、触媒金属で構成された導電層１２、絶縁層１３、及びゲート電極１４を形成する。ゲート電極１４及び絶縁層１３を貫通して導電層１２が露出するよう所定の位置にエミッタ孔１５を形成する。エミッタ孔１５の形成後、カソード基板１１を図示しない減圧容器内に導入し、メタンと水素の混合ガスをプラズマで分解することで、露出した導電層１２上にＣＮＴ４１を形成する。 Hereinafter, a method for manufacturing the electron-emitting device 10 and the image display device 2 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4 or FIG. Here, the manufacturing method other than the process of forming the CNT 41 is the same as that in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
First, as in the first embodiment, a conductive layer 12, an insulating layer 13, and a gate electrode 14 made of a catalytic metal are formed on a cathode substrate 11 made of glass. An emitter hole 15 is formed at a predetermined position so that the conductive layer 12 is exposed through the gate electrode 14 and the insulating layer 13. After the formation of the emitter hole 15, the cathode substrate 11 is introduced into a decompression vessel (not shown), and a mixed gas of methane and hydrogen is decomposed by plasma to form the CNT 41 on the exposed conductive layer 12.

ここで、上記第１実施形態においては、成長するＣＮＴ２１の向きを揃えるため導電層１２の表面に垂直に電界を形成したが、本実施形態においてはこの工程を省略し、垂直に電界を形成せずＣＮＴ４１を成長させる。こうして、１２が露出しているエミッタ孔１５内において、導電層１２上に、折曲されて互いに絡み合う多数のＣＮＴ４１が形成され、カーボン層４０が構成される。   Here, in the first embodiment, an electric field is formed perpendicularly to the surface of the conductive layer 12 in order to align the direction of the growing CNT 21, but in this embodiment, this step is omitted and the electric field is formed vertically. First, CNT 41 is grown. Thus, a large number of CNTs 41 that are bent and entangled with each other are formed on the conductive layer 12 in the emitter hole 15 where the 12 is exposed, and the carbon layer 40 is configured.

ついで、スパッタ法あるいは蒸着法によりＣＮＴ４１の外表面に酸化シリコンを成膜することにより、被覆膜４２が形成される。このとき第１実施形態と同様に、表示部３０側から蒸着またはスパッタリングを施す。これにより、被覆膜４２が必ずしも全面に形成されず、部分的に形成される場合であっても、少なくとも表示部３０側に突出するＣＮＴ４１の先端部４１ａや折曲部４１ｂなど電子放出部となる部位が被覆膜４２に覆われることとなる。なお、図５では被覆膜４２がＣＮＴ４１の全面を被覆した様子を示している。   Next, the coating film 42 is formed by depositing silicon oxide on the outer surface of the CNT 41 by sputtering or vapor deposition. At this time, as in the first embodiment, vapor deposition or sputtering is performed from the display unit 30 side. As a result, even when the coating film 42 is not necessarily formed on the entire surface and is partially formed, at least the tip 41a and the bent part 41b of the CNT 41 protruding toward the display unit 30 side That part is covered with the coating film 42. FIG. 5 shows a state where the coating film 42 covers the entire surface of the CNT 41.

一方、第１実施形態と同様に、アノード基板３１にアノード電極３２を形成し、アノード電極３２に蛍光体３３〜３５を塗布して表示部３０を製造する。また、スペーサを介して所定の間隙を確保した状態でカソード基板１１の周囲とアノード基板３１の周囲とを封止材で接合する。こうして電子放出素子１０と表示部３０とが接合され、図４にその一部が示される画像表示装置２が完成する。   On the other hand, similarly to the first embodiment, the anode electrode 32 is formed on the anode substrate 31, and the phosphors 33 to 35 are applied to the anode electrode 32 to manufacture the display unit 30. Further, the periphery of the cathode substrate 11 and the periphery of the anode substrate 31 are joined with a sealing material in a state where a predetermined gap is secured via the spacer. In this way, the electron-emitting device 10 and the display unit 30 are joined, and the image display device 2 whose part is shown in FIG. 4 is completed.

本実施形態においても上述した第１実施形態にかかる電子放出素子１０及び画像表示装置１などと同様の効果が得られる。すなわち、ＣＮＴ４１の外表面が被覆膜４２で覆われているため、減圧雰囲気中の残留ガス等の物質によるＣＮＴ４１への影響を防ぐことが出来る。したがって、圧力条件を緩和することができるため、減圧に要するコストを抑えられる。また、被覆膜４２の厚さを例えば数ｎｍとし、トンネル効果が可能な厚さに構成することで、電子放出効果を妨げることなく、酸化シリコンなどの絶縁材料を用いることができる。表示部３０の方向から蒸着またはスパッタリングを施すことにより、表示部３０側に突出した電子放出部としてのＣＮＴ４１の先端部４１ａや折曲部４１ｂを含む必要部分に容易に被覆膜２２を形成することが可能となる。
さらに、ＣＮＴ４１を形成する際に、垂直に電界をかける工程が不要であるため、製造工程を単純化することができるとともに、先端部４１ａのほかに折曲部４１ｂも電子放出部となるため電子放出部を多数形成することができる。 In this embodiment, the same effects as those of the electron-emitting device 10 and the image display device 1 according to the first embodiment described above can be obtained. That is, since the outer surface of the CNT 41 is covered with the coating film 42, it is possible to prevent the CNT 41 from being affected by substances such as residual gas in a reduced pressure atmosphere. Therefore, since the pressure condition can be relaxed, the cost required for decompression can be suppressed. In addition, when the thickness of the coating film 42 is set to, for example, several nm and is configured to have a thickness capable of a tunnel effect, an insulating material such as silicon oxide can be used without hindering the electron emission effect. By performing vapor deposition or sputtering from the direction of the display unit 30, the coating film 22 is easily formed on a necessary portion including the tip end portion 41 a and the bent portion 41 b of the CNT 41 as the electron emission portion protruding to the display unit 30 side. It becomes possible.
Further, since the step of applying an electric field vertically is not necessary when forming the CNT 41, the manufacturing process can be simplified, and the bent portion 41b in addition to the tip portion 41a can also be an electron emitting portion. Many discharge | release parts can be formed.

［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態に係る電子放出素子１０及び画像表示装置３について図６及び図７を参照して説明する。図６は画像表示装置３の一部を拡大示す断面図である。図７は図６の電子放出部を一部切欠して示す側面図である。また各図において説明のため、適宜、構成を拡大、縮小または省略して示している。なお、本実施形態の画像表示装置３において、カーボン層５０以外の部分の構成等については上記第１実施形態の画像表示装置１と同様であるため、同符号を付して説明を省略する。 [Third Embodiment]
Next, an electron-emitting device 10 and an image display device 3 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a part of the image display device 3. FIG. 7 is a side view of the electron emission portion of FIG. In each figure, the configuration is appropriately enlarged, reduced, or omitted for explanation. Note that in the image display device 3 of the present embodiment, the configuration of the parts other than the carbon layer 50 is the same as that of the image display device 1 of the first embodiment, and therefore the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

本実施形態の電子放出層としてのカーボン層５０は、印刷法により形成される。上記第１実施形態ではＣＮＴ５１を導電層１２上に直接成長させるため、導電層１２を触媒金属で構成していたが、本実施形態では触媒金属以外でも適用可能である。カーボン層５０は、例えば銀などの金属材料にＣＮＴ５１が混合されたペースト５２で構成されている。このペースト５２の表面にＣＮＴ５１が露出している。ＣＮＴ５１は上記第２実施形態のＣＮＴ４１と同様に先端部５１ａや折曲部５１ｂを有している。このうち、表示部３０方向に突出した先端部５１ａや折曲部５１ｂが電子放出部の一例となる。ＣＮＴ５１の外表面は上記各実施形態と同様に、被覆膜５３で覆われている。   The carbon layer 50 as the electron emission layer of this embodiment is formed by a printing method. In the first embodiment, since the CNT 51 is directly grown on the conductive layer 12, the conductive layer 12 is made of a catalyst metal. However, in the present embodiment, it is also possible to apply other than the catalyst metal. The carbon layer 50 is composed of a paste 52 in which a CNT 51 is mixed with a metal material such as silver. The CNTs 51 are exposed on the surface of the paste 52. The CNT 51 has a tip portion 51a and a bent portion 51b like the CNT 41 of the second embodiment. Among these, the tip part 51a and the bent part 51b protruding in the direction of the display part 30 are examples of the electron emission part. The outer surface of the CNT 51 is covered with a coating film 53 as in the above embodiments.

被覆膜５３は、上記第１実施形態及び第２実施形態と同様に、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）など、ＣＮＴ５１よりも酸化しにくい絶縁材料で構成されている。被覆膜５３は、例えば材質等に応じて決定されるトンネル効果を生じるのに必要な所定の厚さに設定され、本実施形態では数ｎｍ程度に構成されている。 The covering film 53 is made of an insulating material that is less likely to be oxidized than the CNT 51, such as silicon oxide (SiO 2 ), as in the first and second embodiments. The coating film 53 is set to a predetermined thickness necessary for producing a tunnel effect determined according to, for example, the material, and is configured to have a thickness of about several nm in this embodiment.

以降、前述した本発明の実施形態の電子放出素子１０及び画像表示装置３について図６および図７を参照して説明する。ここでカーボン層５０の形成工程以外の製造方法は上記第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。   Hereinafter, the electron-emitting device 10 and the image display device 3 according to the above-described embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7. Here, since the manufacturing method other than the formation process of the carbon layer 50 is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.

まず、上記第１実施形態と同様に、カソード基板１１上に、導電層１２、絶縁層１３、及びゲート電極１４を形成する。ゲート電極１４及び絶縁層１３を貫通して導電層１２が露出するよう所定の位置にエミッタ孔１５を形成する。このエミッタ孔１５における導電層１２上に、銀粒子やフリット成分などが配合され、かつＣＮＴ５１を含むペースト５２を印刷する。ついで、乾燥、焼成を行った後、ペースト５２の表面にレーザを照射することによりＣＮＴ５１を表面に露出させる。ここで、ペースト５２は銀に限らず他の導電材からなるペーストを用いてもよい。   First, as in the first embodiment, the conductive layer 12, the insulating layer 13, and the gate electrode 14 are formed on the cathode substrate 11. An emitter hole 15 is formed at a predetermined position so that the conductive layer 12 is exposed through the gate electrode 14 and the insulating layer 13. On the conductive layer 12 in the emitter hole 15, a paste 52 containing silver particles, frit components and the like and containing CNTs 51 is printed. Next, after drying and firing, the surface of the paste 52 is irradiated with a laser to expose the CNTs 51 on the surface. Here, the paste 52 is not limited to silver and may be a paste made of another conductive material.

ついで、第１実施形態と同様に、スパッタ法あるいは蒸着法によりカーボン層５０の表面に酸化シリコンを成膜することにより、被覆膜５３を形成する。被覆膜５３は露出したＣＮＴ５１及びペースト５２の表面を覆う。このとき第１実施形態と同様に、表示部３０側から蒸着またはスパッタリングを施す。これにより、被覆膜５３が必ずしもＣＮＴ５１及びペースト５２の全面に形成されず、部分的に形成される場合であっても、少なくとも表示部３０側に突出するＣＮＴ５１の先端部５１ａや折曲部５１ｂを含む電子放出部が被覆膜５３に覆われることとなる。なお、図７では全面に被覆した様子を示している。以上により、エミッタ孔１５内において、多数のＣＮＴ５１が被覆膜５３に覆われた状態で露出し、カーボン層５０が形成される。   Next, as in the first embodiment, a coating film 53 is formed by depositing silicon oxide on the surface of the carbon layer 50 by sputtering or vapor deposition. The coating film 53 covers the exposed surfaces of the CNT 51 and the paste 52. At this time, as in the first embodiment, vapor deposition or sputtering is performed from the display unit 30 side. Thereby, even when the coating film 53 is not necessarily formed on the entire surface of the CNT 51 and the paste 52 but is partially formed, at least the front end portion 51a and the bent portion 51b of the CNT 51 protruding toward the display unit 30 side. The electron emission portion including the GaN is covered with the coating film 53. FIG. 7 shows a state where the entire surface is covered. As a result, a large number of CNTs 51 are exposed in the emitter hole 15 while being covered with the coating film 53, and the carbon layer 50 is formed.

一方、第１実施形態と同様に、アノード基板３１にアノード電極３２を形成し、アノード電極３２に蛍光体３３〜３５を塗布して表示部３０を製造する。また、スペーサを介して所定の間隙を確保した状態でカソード基板１１の周囲とアノード基板３１の周囲とを封止材で接合する。こうして電子放出素子１０と表示部３０とが接合され、図６にその一部が示される画像表示装置３が完成する。   On the other hand, similarly to the first embodiment, the anode electrode 32 is formed on the anode substrate 31, and the phosphors 33 to 35 are applied to the anode electrode 32 to manufacture the display unit 30. Further, the periphery of the cathode substrate 11 and the periphery of the anode substrate 31 are joined with a sealing material in a state where a predetermined gap is secured via the spacer. In this way, the electron-emitting device 10 and the display unit 30 are joined, and the image display device 3 whose part is shown in FIG. 6 is completed.

本実施形態においても上述した第１実施形態にかかる電子放出素子１０及び画像表示装置１などと同様の効果が得られる。すなわち、ＣＮＴ５１の外表面が被覆膜５３で覆われているため、減圧雰囲気中の残留ガス等の物質による電子放出部への影響を防ぐことが出来る。したがって、圧力条件を緩和することができるため、減圧に要するコストを押さえることが出来る。また、被覆膜５３の厚さを例えば数ｎｍとし、トンネル効果が可能な厚さに構成することで、電子放出効果を妨げることなく、酸化シリコンなどの絶縁材料を用いることができる。表示部３０の方向から蒸着またはスパッタリングを施すことにより、表示部３０側に突出した先端部５１ａや折曲部５１ｂなどを含む電子放出部に容易に被覆膜５３を形成することが可能となる。
さらに印刷法を用いたことによりカーボン層５０を容易に形成することができる。 In this embodiment, the same effects as those of the electron-emitting device 10 and the image display device 1 according to the first embodiment described above can be obtained. That is, since the outer surface of the CNT 51 is covered with the coating film 53, it is possible to prevent the electron emission portion from being affected by substances such as residual gas in a reduced pressure atmosphere. Therefore, since the pressure condition can be relaxed, the cost required for decompression can be reduced. In addition, when the thickness of the coating film 53 is set to, for example, several nm and is configured to have a thickness capable of a tunnel effect, an insulating material such as silicon oxide can be used without hindering the electron emission effect. By performing vapor deposition or sputtering from the direction of the display unit 30, it is possible to easily form the coating film 53 on the electron emission portion including the tip portion 51a and the bent portion 51b protruding to the display unit 30 side. .
Furthermore, the carbon layer 50 can be easily formed by using the printing method.

［第４実施形態］
次に本発明の第４実施形態に係る電子放出素子１０及び画像表示装置４について図８及び図９を参照して説明する。図８は画像表示装置の一部を拡大示す断面図である。図９は図８の電子放出部を一部切欠して示す側面図である。また、各図において説明のため、適宜、構成を拡大、縮小または省略して示している。なお、本実施形態の画像表示装置４において、カーボン層６０以外の部分の構成等については上記第１実施形態の画像表示装置１と同様であるため、同符号を付して説明を省略する。 [Fourth Embodiment]
Next, an electron-emitting device 10 and an image display device 4 according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a part of the image display device. FIG. 9 is a side view of the electron emission portion of FIG. In each drawing, the configuration is appropriately enlarged, reduced, or omitted for explanation. In the image display device 4 of the present embodiment, the configuration other than the carbon layer 60 is the same as that of the image display device 1 of the first embodiment, so that the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

本実施形態のカーボン層６０は、エミッタ孔１５内の導電層１２上においてブラシ状に多数形成されたＣＮＴ６１と、このＣＮＴ６１の外表面を覆う被覆膜６２とから構成されている。被覆膜６２は、例えば白金、金などのＣＮＴ６１よりも酸化しにくい導電材料で構成されている。被覆膜６２は、例えば数ｎｍ程度に構成されている。   The carbon layer 60 of this embodiment is composed of a large number of CNTs 61 formed in a brush shape on the conductive layer 12 in the emitter hole 15 and a coating film 62 that covers the outer surface of the CNT 61. The coating film 62 is made of a conductive material that is less likely to oxidize than the CNT 61, such as platinum or gold. The coating film 62 is configured to have a thickness of, for example, about several nm.

以降、前述した本発明の実施形態の電子放出素子１０および画像表示装置４の製造方法について説明する。ここでカーボン層６０の形成工程以外の製造方法は上記第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。   Hereinafter, a method for manufacturing the electron-emitting device 10 and the image display device 4 according to the above-described embodiment of the present invention will be described. Here, the manufacturing method other than the step of forming the carbon layer 60 is the same as that in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

まず、上記第１実施形態と同様に、カソード基板１１上に、導電層１２、絶縁層１３、及びゲート電極１４を形成する。ゲート電極１４及び絶縁層１３を貫通して触媒金属が露出するよう所定の位置にエミッタ孔１５を形成する。エミッタ孔１５の形成後、カソード基板１１を図示しない減圧容器内に導入し、メタンと水素の混合ガスをプラズマで分解することで、露出した導電層１２上に多数のＣＮＴ６１を形成する。   First, as in the first embodiment, the conductive layer 12, the insulating layer 13, and the gate electrode 14 are formed on the cathode substrate 11. An emitter hole 15 is formed at a predetermined position so that the catalyst metal is exposed through the gate electrode 14 and the insulating layer 13. After the emitter hole 15 is formed, the cathode substrate 11 is introduced into a decompression vessel (not shown), and a mixed gas of methane and hydrogen is decomposed by plasma, so that a large number of CNTs 61 are formed on the exposed conductive layer 12.

ついで、スパッタ法あるいは蒸着法によりＣＮＴ６１の外表面に金あるいは白金を成膜することにより、被覆膜６２を形成する。以上によりカーボン層６０が完成する。このとき第１実施形態と同様に、表示部３０側から蒸着またはスパッタリングを施す。これにより、被覆膜６２が必ずしも全面に形成されず、部分的に形成される場合であっても、少なくとも表示部３０側に突出するＣＮＴ６１の先端部６１ａを含む電子放出部が被覆膜２２に覆われることとなる。なお、図９では被覆膜６２がＣＮＴ６１の全面を被覆する様子を示している。   Next, a coating film 62 is formed by depositing gold or platinum on the outer surface of the CNT 61 by sputtering or vapor deposition. Thus, the carbon layer 60 is completed. At this time, as in the first embodiment, vapor deposition or sputtering is performed from the display unit 30 side. As a result, even when the coating film 62 is not necessarily formed on the entire surface but is partially formed, the electron emission portion including at least the tip portion 61a of the CNT 61 protruding toward the display unit 30 side is covered with the coating film 22. It will be covered with. FIG. 9 shows a state where the coating film 62 covers the entire surface of the CNT 61.

一方、第１実施形態と同様に表示部３０を製造する。スペーサを介して所定の間隙を確保した状態で電子放出素子１０と表示部３０とが接合され、図８にその一部が示される画像表示装置４が完成する。   On the other hand, the display part 30 is manufactured similarly to 1st Embodiment. The electron-emitting device 10 and the display unit 30 are joined together with a predetermined gap secured through the spacer, and the image display device 4 shown in part in FIG. 8 is completed.

本実施形態においても上述した第１実施形態にかかる電子放出素子１０及び画像表示装置１と同様の効果が得られる。すなわち、ＣＮＴ６１の外表面が酸化しにくい被覆膜６２で覆われているため、減圧雰囲気中の残留ガス等の物質による電子放出部への影響を防ぐことが出来る。したがって、圧力条件を緩和することができるため、減圧に要するコストを押さえることが出来る。表示部３０の方向から蒸着またはスパッタリングを施すことにより、表示部３０側に突出した電子放出部を含む部分に容易に被覆膜６２を形成することが可能となる。   Also in this embodiment, the same effect as the electron-emitting device 10 and the image display apparatus 1 according to the first embodiment described above can be obtained. That is, since the outer surface of the CNT 61 is covered with the coating film 62 that is difficult to oxidize, it is possible to prevent the electron emission portion from being affected by substances such as residual gas in a reduced pressure atmosphere. Therefore, since the pressure condition can be relaxed, the cost required for decompression can be reduced. By performing vapor deposition or sputtering from the direction of the display unit 30, it is possible to easily form the coating film 62 on the portion including the electron emission unit protruding toward the display unit 30.

さらに、本実施形態では被覆膜６２は金、白金などの導電材料で構成されているため、厚く形成しても電子放出特性を低下させることなくＣＮＴ６１の酸化及び劣化を防ぐことができる。   Furthermore, in this embodiment, since the coating film 62 is made of a conductive material such as gold or platinum, oxidation and deterioration of the CNT 61 can be prevented without deteriorating the electron emission characteristics even when formed thick.

なお、ここでは本実施形態の特徴である被覆膜６２の構成を第１実施形態の電子放出素子１０の構造に適用した場合について説明したが、他の第２実施形態及び第３実施形態の構造にも適用可能である。   In addition, although the case where the structure of the coating film 62 which is the characteristic of this embodiment was applied to the structure of the electron-emitting device 10 of 1st Embodiment was demonstrated here, other 2nd Embodiment and 3rd Embodiment are described. It can also be applied to structures.

［第５実施形態］
次に本発明の第５実施形態に係る電子放出素子１０及び画像表示装置５について図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は画像表示装置５の一部を拡大示す断面図である。図１１は図１０の電子放出部を一部切欠して示す側面図である。また、各図において説明のため、適宜、構成を拡大、縮小または省略して示している。なお、本実施形態の画像表示装置５において、カーボン層７０以外の部分の構成等については上記第１実施形態の画像表示装置１と同様であるため、同符号を付して説明を省略する。 [Fifth Embodiment]
Next, an electron-emitting device 10 and an image display device 5 according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a cross-sectional view showing a part of the image display device 5 in an enlarged manner. FIG. 11 is a side view of the electron emission portion of FIG. In each drawing, the configuration is appropriately enlarged, reduced, or omitted for explanation. Note that, in the image display device 5 of the present embodiment, the configuration of the parts other than the carbon layer 70 is the same as that of the image display device 1 of the first embodiment, and therefore the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

本実施形態のカーボン層７０はＣＮＴ７１と、その外表面を覆う被覆膜７２と、さらに被覆膜７２の外表面を覆う導電被覆材の一例としての導電膜７３と、を備えている。   The carbon layer 70 of the present embodiment includes a CNT 71, a coating film 72 that covers the outer surface thereof, and a conductive film 73 that is an example of a conductive coating material that covers the outer surface of the coating film 72.

ＣＮＴ７１は第１実施形態と同様に導電層１２上にブラシ状に多数形成されている。このＣＮＴ７１の外側に形成された被覆膜７２は、第１実施形態と同様に酸化シリコンなどの絶縁材で構成されている。被覆膜７２の外表面には、白金や金など、ＣＮＴ２１よりも酸化しにくい導電材料で構成された導電膜７３が形成されている。被覆膜７２及び導電膜７３は、例えば材質等に応じて決定されるトンネル効果を生じるのに必要な所定の厚さに設定され、本実施形態ではいずれも数ｎｍ程度に構成されている。   A large number of CNTs 71 are formed in a brush shape on the conductive layer 12 as in the first embodiment. The coating film 72 formed on the outside of the CNT 71 is made of an insulating material such as silicon oxide as in the first embodiment. On the outer surface of the coating film 72, a conductive film 73 made of a conductive material, such as platinum or gold, which is less susceptible to oxidation than the CNT 21 is formed. The coating film 72 and the conductive film 73 are set to have a predetermined thickness necessary for producing a tunnel effect determined according to, for example, the material and the like, and are both configured to have a thickness of several nm in this embodiment.

以降、前述した本発明の実施形態の電子放出素子１０および画像表示装置５の製造方法について説明する。ここで導電膜７３の形成工程以外の製造方法は上記第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。   Hereinafter, a method for manufacturing the electron-emitting device 10 and the image display device 5 according to the above-described embodiment of the present invention will be described. Here, since the manufacturing method other than the step of forming the conductive film 73 is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.

まず、上記第１実施形態と同様に、カソード基板１１上に、導電層１２、絶縁層１３、及びゲート電極１４を形成する。この絶縁層１３及びゲート電極１４を貫通して導電層１２を露出させるエミッタ孔１５を形成する。このエミッタ孔１５において導電層１２上に多数のＣＮＴ７１を形成し、その外表面にスパッタ法あるいは蒸着法により酸化シリコンを成膜することにより、被覆膜７２を形成する。   First, as in the first embodiment, the conductive layer 12, the insulating layer 13, and the gate electrode 14 are formed on the cathode substrate 11. An emitter hole 15 is formed through the insulating layer 13 and the gate electrode 14 to expose the conductive layer 12. A large number of CNTs 71 are formed on the conductive layer 12 in the emitter hole 15, and a silicon oxide film is formed on the outer surface of the CNT 71 by sputtering or vapor deposition to form a coating film 72.

さらに、本実施形態では、スパッタ法あるいは蒸着法により被覆膜７２の外表面に金あるいは白金からなる導電膜７３を形成する。このとき、表示部３０側から蒸着またはスパッタリングを施す。これにより、導電膜７３が必ずしも全面に形成されず、部分的に形成される場合であっても、少なくとも表示部３０側に突出するＣＮＴ７１の先端部７１ａや折曲部７１ｂなどの電子放出部が被覆膜７２及び導電膜７３に覆われることとなる。なお、図１１ではＣＮＴ７１の全面が被覆された様子を示している。   Furthermore, in this embodiment, a conductive film 73 made of gold or platinum is formed on the outer surface of the coating film 72 by sputtering or vapor deposition. At this time, vapor deposition or sputtering is performed from the display unit 30 side. As a result, even when the conductive film 73 is not necessarily formed on the entire surface but is partially formed, at least an electron emission portion such as the tip 71a or the bent portion 71b of the CNT 71 protruding toward the display unit 30 side. It will be covered with the coating film 72 and the conductive film 73. FIG. 11 shows a state where the entire surface of the CNT 71 is covered.

一方、第１実施形態と同様に表示部３０を製造する。また、スペーサを介して所定の間隙を確保した状態でカソード基板１１の周囲とアノード基板３１の周囲とを封止材で接合する。こうして電子放出素子１０と表示部３０とが接合され、図１０にその一部が示される画像表示装置５が完成する。   On the other hand, the display part 30 is manufactured similarly to 1st Embodiment. Further, the periphery of the cathode substrate 11 and the periphery of the anode substrate 31 are joined with a sealing material in a state where a predetermined gap is secured via the spacer. Thus, the electron-emitting device 10 and the display unit 30 are joined, and the image display device 5 whose part is shown in FIG. 10 is completed.

本実施形態においても上述した第１実施形態にかかる電子放出素子１０及び画像表示装置１と同様の効果が得られる。すなわち、ＣＮＴ７１の外表面が酸化しにくい被覆膜７２及び導電膜７３で覆われているため、減圧雰囲気中の残留ガス等の物質による電子放出部への影響を防ぐことが出来る。したがって、圧力条件を緩和することができるため、減圧に要するコストを押さえることが出来る。   Also in this embodiment, the same effect as the electron-emitting device 10 and the image display apparatus 1 according to the first embodiment described above can be obtained. That is, since the outer surface of the CNT 71 is covered with the coating film 72 and the conductive film 73 that are difficult to oxidize, it is possible to prevent the electron emission portion from being affected by substances such as residual gas in a reduced pressure atmosphere. Therefore, since the pressure condition can be relaxed, the cost required for decompression can be reduced.

また、被覆膜７２の外表面にさらに導電材料からなる導電膜７３を形成したことにより、被覆膜７２に絶縁材料が含まれる場合にも、チャージアップ等を防ぎ、電子放出部の性能を維持することが出来る。   In addition, since the conductive film 73 made of a conductive material is further formed on the outer surface of the coating film 72, even when the coating film 72 contains an insulating material, charge-up and the like are prevented, and the performance of the electron emission portion is improved. Can be maintained.

なお、ここでは本実施形態の特徴である被覆膜７２及び導電膜７３の構成を第１実施形態の電子放出素子１０の構造に適用した場合について説明したが、他の第２実施形態及び第３実施形態の構造にも適用可能である。   In addition, although the case where the structure of the coating film 72 and the electrically conductive film 73 which are the characteristics of this embodiment was applied to the structure of the electron-emitting device 10 of 1st Embodiment was demonstrated here, other 2nd Embodiment and 2nd Embodiment are described. The structure of the third embodiment is also applicable.

なお、上記各実施形態においては、電子放出層としてのカーボン層２０、４０、５０、６０、７０はＣＮＴ２１、４１、５１、６１、７１で構成される場合について例示したが、この他に、グラファイト、グラファイトナノファイバ、ダイアモンド、ダイアモンドライクカーボン、及びシリコンナノワイヤ等も適用可能である。また、導電層１２はニッケルで構成されている場合について例示したが、この他、鉄、コバルトなどの触媒金属から構成されていてもよく、さらに第３実施形態においては触媒金属以外も適用可能である。   In each of the above embodiments, the carbon layers 20, 40, 50, 60, and 70 as the electron emission layers are illustrated as being composed of CNTs 21, 41, 51, 61, and 71. Graphite nanofibers, diamond, diamond-like carbon, silicon nanowires, and the like are also applicable. Moreover, although the case where the conductive layer 12 is made of nickel has been illustrated, it may be made of a catalyst metal such as iron or cobalt, and in the third embodiment, other than the catalyst metal can be applied. is there.

上記各実施形態において被覆膜２２、４２、５３等は、酸化シリコンで構成されている場合について説明したが酸化マグネシウムＭｇＯやダイヤモンド等も適用可能である。また、被覆膜６２及び導電膜７３は金、白金に限らずこの他の酸化しにくい金属等も適用可能である。   In each of the embodiments described above, the case where the coating films 22, 42, 53, and the like are made of silicon oxide has been described, but magnesium oxide MgO, diamond, and the like are also applicable. Further, the coating film 62 and the conductive film 73 are not limited to gold and platinum, and other metals that are difficult to oxidize can be used.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明の第１実施形態にかかる画像表示装置の一部を模式的に示す斜視図。1 is a perspective view schematically showing a part of an image display device according to a first embodiment of the present invention. 同画像表示装置の要部を拡大して模式的に示す断面図。Sectional drawing which expands and shows typically the principal part of the image display apparatus. 図２の要部を一部切欠して模式的に示す側面図。FIG. 3 is a side view schematically showing the main part of FIG. 本発明の第２実施形態にかかる画像表示装置の一部を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically a part of image display apparatus concerning 2nd Embodiment of this invention. 同画像表示装置の要部を一部切欠して模式的に示す側面図。The side view which shows the principal part of the image display apparatus partly, and shows typically. 本発明の第３実施形態にかかる画像表示装置の一部を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically a part of image display apparatus concerning 3rd Embodiment of this invention. 同画像表示装置の要部を一部切欠して模式的に示す側面図。The side view which shows the principal part of the image display apparatus partly, and shows typically. 本発明の第４実施形態にかかる画像表示装置の一部を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically a part of image display apparatus concerning 4th Embodiment of this invention. 同画像表示装置の要部を一部切欠して模式的に示す側面図。The side view which shows the principal part of the image display apparatus partly, and shows typically. 本発明の第５実施形態にかかる画像表示装置の一部を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically a part of image display apparatus concerning 5th Embodiment of this invention. 同画像表示装置の要部を一部切欠して模式的に示す側面図。The side view which shows the principal part of the image display apparatus partly, and shows typically.

符号の説明Explanation of symbols

１、２，３，４，５…画像表示装置、１０…電子放出素子、１１…カソード基板、１２…導電層、２０．４０、５０、６０、７０…カーボン層、
２１、４１、５１、６１、７１…ＣＮＴ、２２、４２、５３、６２、７２…被覆膜、
３０…表示部、４１ａ、５１ａ、６１ａ、７１ａ…先端部、５１ｂ、７１ｂ…折曲部、
７３…導電膜。 1, 2, 3, 4, 5 ... image display device, 10 ... electron-emitting device, 11 ... cathode substrate, 12 ... conductive layer, 20.40, 50, 60, 70 ... carbon layer,
21, 41, 51, 61, 71 ... CNT, 22, 42, 53, 62, 72 ... coating film,
30 ... Display part, 41a, 51a, 61a, 71a ... Tip part, 51b, 71b ... Bent part,
73: conductive film.

Claims (9)

基板と、
この基板上に在る導電層と、
この導電層上に在り、電子放出部を有する電子放出層と、
前記電子放出部の表面を覆うとともに、この電子放出部よりも酸化しにくい材料からなる被覆材とを備えたことを特徴とする電子放出素子。 A substrate,
A conductive layer on the substrate;
An electron emission layer on the conductive layer and having an electron emission portion;
An electron-emitting device comprising: a covering material made of a material that covers a surface of the electron-emitting portion and is less likely to be oxidized than the electron-emitting portion. 前記電子放出層は、カーボンナノチューブ、グラファイト、グラファイトナノファイバ、からなる群より選択された少なくとも一つの物質を含むことを特徴とする請求項１記載の電子放出素子。   The electron-emitting device according to claim 1, wherein the electron-emitting layer includes at least one substance selected from the group consisting of carbon nanotubes, graphite, and graphite nanofibers. 前記導電層は、鉄、ニッケル、コバルト、又はこれらのうち少なくとも一つを有する合金を含むことを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。   The electron-emitting device according to claim 1, wherein the conductive layer includes iron, nickel, cobalt, or an alloy having at least one of them. 前記被覆材は酸化物を含む材料からなることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。   The electron-emitting device according to claim 1, wherein the covering material is made of a material containing an oxide. 前記被覆材は導電材を含む材料からなることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。   The electron-emitting device according to claim 1, wherein the covering material is made of a material containing a conductive material. 前記被覆材は絶縁材料を含み、
さらに、前記被覆材の表面に、前記電子放出部の表面よりも酸化しにくい導電材からなる導電被覆材が形成されていることを特徴とする請求項１記載の電子放出素子。 The covering material includes an insulating material,
The electron-emitting device according to claim 1, further comprising: a conductive coating made of a conductive material that is less likely to oxidize than the surface of the electron-emitting portion on the surface of the coating material. 基板上に、導電層を形成する工程と、
前記導電層上に、電子放出部を有する電子放出層を形成する工程と、
前記電子放出部の表面に、該電子放出部の表面よりも酸化しにくい被覆材を形成する工程とを備えたことを特徴とする電子放出素子の製造方法。 Forming a conductive layer on the substrate;
Forming an electron emission layer having an electron emission portion on the conductive layer;
And a step of forming a coating material on the surface of the electron-emitting portion that is less likely to oxidize than the surface of the electron-emitting portion. 前記被覆材は絶縁材料を含み、
前記電子放出部における前記被覆材の表面に、前記電子放出部よりも酸化しにくい導電材からなる導電被覆材を形成する工程を備えたことを特徴とする請求項７に記載の電子放出素子の製造方法。 The covering material includes an insulating material,
The electron-emitting device according to claim 7, further comprising a step of forming a conductive coating material made of a conductive material that is less oxidizable than the electron-emitting portion on the surface of the coating material in the electron-emitting portion. Production method. 上記請求項１乃至６のいずれかに記載の電子放出素子と、前記電子放出素子から放出される電子により発光する表示部と、を備えたことを特徴とする表示装置。   A display device comprising: the electron-emitting device according to claim 1; and a display unit that emits light by electrons emitted from the electron-emitting device.
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