JP5293352B2 - Method of manufacturing a triode structure type field emission lamp - Google Patents
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Description
本発明は、ナノスケール炭素材料を電子放出素子として利用した、三極構造型の電界電子放出型ランプおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a triode-structured field electron emission lamp using a nanoscale carbon material as an electron-emitting device and a method for manufacturing the same.
電界電子放出（フィールドエミッション）とは、カーボンナノチューブをはじめとするナノスケール炭素材料などのような、アスペクト比の大きい材料に対して強電界を印加したとき、その材料の表面から電子の放出が起こる現象のことを指している。電界電子放出型ランプは、このフィールドエミッションを利用した照明器具である。電界電子放出型ランプは、従来の白熱電球や蛍光灯などと比較して低消費電力、低公害などのような優れた特徴を有しており、次世代の照明器具として注目を集めている。 With field emission, when a strong electric field is applied to a material with a large aspect ratio, such as nanoscale carbon materials such as carbon nanotubes, electrons are emitted from the surface of the material. It refers to the phenomenon. The field electron emission lamp is a lighting fixture using this field emission. Field electron emission lamps have excellent features such as low power consumption and low pollution compared to conventional incandescent bulbs and fluorescent lamps, and are attracting attention as next-generation lighting fixtures.
電界電子放出型ランプとしては、様々な構造の装置が発明・考案されている。代表例として、特開２００４−２２０８９５号公報（特許文献１）および特開２００４−２２０８９６号公報（特許文献２）などのように、カソード電極、ゲート電極、アノード電極を有した三極構造型の装置がある。 As the field electron emission lamp, devices having various structures have been invented and devised. As a representative example, a tripolar structure type having a cathode electrode, a gate electrode, and an anode electrode, such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-220895 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-220896 (Patent Document 2). There is a device.
一般に、三極構造型の電界電子放出型ランプにおいては、カソード電極に対してアノード電極を正の高電位に維持し、さらにゲート電極でカソード電極に対して印加するゲート電圧を制御している。これによりカソード電極上に形成された電子放出素子に電界が印加され、電子放出素子から電子線が放出される。この電子線をゲート電極に形成された開口部より透過させ、アノード電極上に配置された蛍光体層に照射することで蛍光体を励起し発光させることにより照明器具としての機能を発現させている。 In general, in a three-electrode structure type field emission lamp, the anode electrode is maintained at a positive high potential with respect to the cathode electrode, and the gate voltage applied to the cathode electrode is controlled by the gate electrode. As a result, an electric field is applied to the electron-emitting device formed on the cathode electrode, and an electron beam is emitted from the electron-emitting device. The electron beam is transmitted through the opening formed in the gate electrode and irradiated to the phosphor layer disposed on the anode electrode to excite the phosphor to emit light, thereby expressing the function as a lighting fixture. .
しかしながら、三極構造型の電界電子放出型ランプにおいては、ゲート電極の開口部のパターンとカソード電極上の電子放出素子の形成パターンとが対応していないと、電圧が印加された際に電子放出素子から放出された電子の一部ないしは大部分がゲート電極に取り込まれアノード電極まで到達せず、電子放出特性が損なわれるという問題点を抱えている。この問題を解決するために、特開２００４−２２０８９５号公報（特許文献１）では電子放出素子として用いているカーボンナノチューブのうち電子を放出させたい部分のみを位置選択的に起毛処理する方法が、特開２００４−２２０８９６号公報（特許文献２）では電子放出素子として用いているカーボンナノチューブのうち電子を放出させたくない部分を蒸着、スパッタなどにより金属で被覆する方法が提案されているが、これらの工程は電子放出素子を一旦形成した上で部分的な処理を施すものであり、製造方法の煩雑化や高コスト化が予想される。 However, in a three-electrode structure type field emission lamp, if the pattern of the opening of the gate electrode does not correspond to the formation pattern of the electron-emitting device on the cathode electrode, electron emission occurs when voltage is applied. A part or most of the electrons emitted from the device are taken into the gate electrode and do not reach the anode electrode, and the electron emission characteristic is impaired. In order to solve this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-220895 (Patent Document 1) includes a method of selectively raising a portion of a carbon nanotube used as an electron-emitting device that selectively emits electrons. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-220896 (Patent Document 2) proposes a method in which a portion of a carbon nanotube used as an electron-emitting device that is not desired to emit electrons is coated with a metal by vapor deposition, sputtering, or the like. In this process, an electron-emitting device is once formed and then a partial process is performed, and the manufacturing method is expected to become complicated and expensive.
そこで本発明では、電子放出素子をカソード電極上に最初からゲート電極の開口部と同一のパターンで形成させ、これにより低コストで優れた電子放出特性を発揮する三極構造型の電界電子放出型ランプ及びその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, an electron-emitting device is formed on the cathode electrode in the same pattern as the opening of the gate electrode from the beginning, thereby providing a three-electrode structure type field-emission type that exhibits excellent electron emission characteristics at low cost. An object of the present invention is to provide a lamp and a manufacturing method thereof.
本発明の請求項１に係る発明は、少なくともカソード電極と、ゲート電極と、アノード電極とを備え、カソード電極上に設けられた電子放出素子の形成パターンとゲート電極に形成された開口部のパターンとが同一であることを特徴とする電界電子放出型ランプの製造方法であって、カソード電極およびゲート電極を密着させカソード電極上に触媒形成を行う工程と、カソード電極上とゲート電極を一旦引き離してカソード電極上に電子放出素子を形成させる工程と、カソード電極上に形成された電子放出素子をゲート電極に形成された開口部の直下に配置させる工程と、を含むことを特徴とする電界電子放出型ランプの製造方法である。 The invention according to claim 1 of the present invention includes at least a cathode electrode, a gate electrode, and an anode electrode, and a pattern of electron-emitting devices provided on the cathode electrode and a pattern of openings formed in the gate electrode DOO I production method der of field emission lamp, characterized in that the same, and performing catalytic formed on the cathode electrodes are brought into close contact with the cathode electrode and a gate electrode, a cathode electrode on the gate electrode once Forming an electron-emitting device on the cathode electrode by separating, and placing the electron-emitting device formed on the cathode electrode directly below the opening formed in the gate electrode. This is a method of manufacturing an electron emission lamp.
本発明の請求項２に係る発明は、カソード電極が金属材料または半金属材料で構成され、カソード電極上に形成された電子放出素子はカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノフィラメント、カーボンナノホーンなどのナノスケール炭素材料によって構成され、ゲート電極をマスクとして用いて触媒形成を施された部分にのみ形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電界電子放出型ランプの製造方法である。 The invention according to claim 2 of the present invention is such that the cathode electrode is made of a metal material or a semi-metal material, and the electron-emitting device formed on the cathode electrode is a carbon nanotube, a carbon nanofiber, a carbon nanofilament, a carbon nanohorn, or the like. is constituted by nanoscale carbon materials, is the method of manufacturing a field emission lamp according to claim 1, characterized in that it is formed only on the decorated portions of the catalyst formed with the gate electrodes as a mask .
本発明の請求項３に係る発明は、カソード電極上に形成された電子放出素子はゲート電極に形成された開口部と同一のパターンを有し、またカソード電極およびゲート電極に対して垂直な方向から見て電子放出素子が開口部の直下に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電界電子放出型ランプの製造方法である。 According to the third aspect of the present invention, the electron-emitting device formed on the cathode electrode has the same pattern as the opening formed in the gate electrode, and is perpendicular to the cathode electrode and the gate electrode. 2. The method of manufacturing a field electron emission lamp according to claim 1, wherein the electron-emitting device is disposed immediately below the opening as viewed from above .
本発明の請求項４に係る発明は、ゲート電極が電子を通過させるための開口部およびカソード電極との位置合わせのためのアライメントマークを有しており、さらにゲート電極がカソード電極上への電子放出素子形成の際に必要な触媒形成のためのマスクとして利用される、ことを特徴とする請求項１に記載の電界電子放出型ランプの製造方法である。
The invention according to claim 4 of the present invention has an alignment mark for aligning the opening and the cathode electrode for the gate electrode to pass electrons more gate electrodes onto the cathode electrode 2. The method of manufacturing a field electron emission lamp according to claim 1 , which is used as a mask for forming a catalyst necessary for forming an electron-emitting device.
本発明の手法を用いることにより、三極構造型の電界電子放出型ランプにおいて電子放出素子の形成パターンとゲート電極の開口部のパターンを一致させることが可能になる。これにより電子放出素子から放出された電子のうちゲート電極に取り込まれる電子の比率が向上し、電界電子放出型ランプの電子放出特性の向上が期待できる。 By using the method of the present invention, it becomes possible to match the formation pattern of the electron-emitting device and the pattern of the opening of the gate electrode in the triode-structure field electron emission lamp. As a result, the ratio of electrons taken into the gate electrode out of the electrons emitted from the electron-emitting device is improved, and an improvement in the electron emission characteristics of the field electron emission lamp can be expected.
すなわち、本発明の利用により、電子放出素子の形成パターンとゲート電極の開口部のパターンが一致していることを特徴とした、優れた電子放出特性を発揮する三極構造型の電界電子放出型ランプを簡便な手法で低コストに製造することが可能となる。 That is, by using the present invention, a field-electron emission type of a three-electrode structure type that exhibits excellent electron emission characteristics, characterized in that the formation pattern of the electron-emitting device and the pattern of the opening of the gate electrode are the same The lamp can be manufactured at a low cost by a simple method.
以下に、本発明に関わる三極構造型の電界電子放出型ランプの実施の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。ただし、本発明は以下に説明する実施の形態に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a three-electrode structure type field emission lamp according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below.
図１は、本発明の実施形態に関わる三極構造型の電界電子放出型ランプの概略的構成を示した斜視図である。図１に示した電界電子放出型ランプは、カソード電極１１、ゲート電極２１、アノード電極３１がそれぞれ平行に配置された三極構造を有している。 FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a three-electrode structure type field emission lamp according to an embodiment of the present invention. The field electron emission lamp shown in FIG. 1 has a tripolar structure in which a cathode electrode 11, a gate electrode 21, and an anode electrode 31 are arranged in parallel.
前記ゲート電極２１は、金属材料で構成されており、カソード電極１１上に形成された電子放出素子１２より放出される電子をアノード電極３１へと到達させるための開口部２２、およびゲート電極２１自身とカソード電極１１との位置合わせのためのアライメントマーク２３を有している。 The gate electrode 21 is made of a metal material, and has an opening 22 for allowing electrons emitted from the electron-emitting device 12 formed on the cathode electrode 11 to reach the anode electrode 31, and the gate electrode 21 itself. And an alignment mark 23 for alignment with the cathode electrode 11.
前記カソード電極１１は、金属材料または半金属材料などのような導電性材料で構成されており、カソード電極１１自身とゲート電極２１との位置合わせのためのアライメントマーク１４を有している。カソード電極１１上に、ゲート電極２１の開口部２２と同一パターンの電子放出素子１３が形成されている。 The cathode electrode 11 is made of a conductive material such as a metal material or a semi-metal material, and has an alignment mark 14 for alignment between the cathode electrode 11 itself and the gate electrode 21. An electron-emitting device 13 having the same pattern as the opening 22 of the gate electrode 21 is formed on the cathode electrode 11.
これにより、カソード電極上に設けられた電子放出素子より放出された電子のうちアノード電極に到達する電子の比率が向上し、電界電子放出型ランプの電子放出特性の向上が図られる。 As a result, the ratio of the electrons reaching the anode electrode among the electrons emitted from the electron-emitting device provided on the cathode electrode is improved, and the electron emission characteristics of the field electron emission lamp are improved.
カソード電極１１は、ゲート電極２１の開口部２２と同一パターンの触媒形成部分１２を有していてもよい。電子放出素子１３は、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノフィラメント、カーボンナノホーンなどのナノスケール炭素材料によって構成され、ゲート電極と同一の材質・形状の材料をマスクとして用いて触媒形成を施された触媒形成部分１２にのみ形成されていてもよい。 The cathode electrode 11 may have a catalyst forming portion 12 having the same pattern as the opening 22 of the gate electrode 21. The electron-emitting device 13 is made of a nanoscale carbon material such as a carbon nanotube, carbon nanofiber, carbon nanofilament, or carbon nanohorn, and is subjected to catalyst formation using a material having the same material and shape as the gate electrode as a mask. It may be formed only on the catalyst forming portion 12.
このように、電子放出素子に熱伝導性、電気伝導性の高いナノスケール炭素材料を使用することにより、電子放出特性に優れた長寿命で信頼性の高い電界電子放出型ランプの提供が可能になる。 In this way, by using a nanoscale carbon material with high thermal conductivity and high electrical conductivity for the electron-emitting device, it is possible to provide a long-life and highly reliable field electron emission lamp with excellent electron emission characteristics. Become.
また、前記カソード電極１１における触媒形成部分１２および電子放出素子１３は、ゲート電極２１およびカソード電極１１に対して垂直な方向から見てゲート電極２１における開口部２２の真下になるよう配置されていてもよい。 Further, the catalyst forming portion 12 and the electron-emitting device 13 in the cathode electrode 11 are arranged to be directly below the opening 22 in the gate electrode 21 when viewed from the direction perpendicular to the gate electrode 21 and the cathode electrode 11. Also good.
これにより、電圧が印加された際にカソード電極上の電子放出素子から放出された電子の大部分がゲート電極に取り込まれることなくアノード電極に到達するようになり、さらなる電子放出特性の向上が図られる。 Thereby, when a voltage is applied, most of the electrons emitted from the electron-emitting device on the cathode electrode reach the anode electrode without being taken into the gate electrode, thereby further improving the electron emission characteristics. It is done.
同様に、前記カソード電極１１におけるアライメントマーク１４は、ゲート電極２１およびカソード電極１１に対して垂直な方向から見てゲート電極２１におけるアライメントマーク２３の真下になるよう配置されている。 Similarly, the alignment mark 14 on the cathode electrode 11 is arranged to be directly below the alignment mark 23 on the gate electrode 21 when viewed from a direction perpendicular to the gate electrode 21 and the cathode electrode 11.
前記アノード電極３１は透明導電膜で構成されている。アノード電極３１のゲート電極２１と対向する面の全体または一部分には、電子線の照射によって励起・発光する蛍光体層３２が成膜されており、この成膜部分と反対側の面（ゲート電極２１と対向する面の反対側）が励起発光面となる。 The anode electrode 31 is made of a transparent conductive film. A phosphor layer 32 is formed on the whole or a part of the surface of the anode electrode 31 that faces the gate electrode 21 and is excited and emitted by irradiation with an electron beam. The opposite side of the surface facing 21 is the excitation light emitting surface.
前記カソード電極１１、ゲート電極２１、およびアノード電極３１は真空排気された発光容器（不図示）中に設置されている。またカソード電極１１とゲート電極２１との間には外部電源４１が、カソード電極１１とアノード電極３１との間には外部電源４２が発光容器外部よりそれぞれ接続されており、両電極間に印加する電圧を任意に設定することが可能である。 The cathode electrode 11, the gate electrode 21, and the anode electrode 31 are installed in a light-emitting container (not shown) that is evacuated. Further, an external power source 41 is connected between the cathode electrode 11 and the gate electrode 21, and an external power source 42 is connected between the cathode electrode 11 and the anode electrode 31 from the outside of the light emitting container. It is possible to arbitrarily set the voltage.
続いて、本発明の実施形態に関わる三極構造型の電界電子放出型ランプの製造方法について、図面を参照しながら詳しく説明する。 Next, a method for manufacturing a three-electrode structure type field emission lamp according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
はじめにゲート電極２１の加工を行う。ゲート電極２１は、カソード電極１１上の電子放出素子１３から電子を放出させ、この電子をアノード電極３１上の蛍光体層３２に照射させるための金属材料で構成された平板状電極である。ゲート電極２１は銅、ニッケル、ステンレス、アンバー材などの導電性金属材料に対して機械加工、エッチング、スクリーン印刷などの手法によって開口部２２を形成することによって得られる。また、ゲート電極２１は、機械加工、エッチング、スクリーン印刷などの手法によって形成されたアライメントマーク２３を有していてもよい。なお図１においては、開口部２２は円形、アライメントマーク２３は十字型となっているが、必ずしもこの形態に限定される必要はない。 First, the gate electrode 21 is processed. The gate electrode 21 is a flat electrode made of a metal material that emits electrons from the electron-emitting device 13 on the cathode electrode 11 and irradiates the phosphor layer 32 on the anode electrode 31 with the electrons. The gate electrode 21 is obtained by forming the opening 22 in a conductive metal material such as copper, nickel, stainless steel, or amber material by a technique such as machining, etching, or screen printing. The gate electrode 21 may have an alignment mark 23 formed by a technique such as machining, etching, or screen printing. In FIG. 1, the opening 22 has a circular shape and the alignment mark 23 has a cross shape, but it is not necessarily limited to this form.
次に、カソード電極１１上への触媒形成を行う。カソード電極１１は金属材料または半金属材料からなる導電性材料、例えばシリコン、ニッケル、モリブデン、ステンレス合金などの材料で構成されており、その触媒形成を行う面（ゲート電極２１と対向する面）はゲート電極２１と同一の形状を有している。図２は、カソード電極１１とゲート電極２１を密着させてカソード電極１１上への触媒形成を行う工程を示した斜視図である。カソード電極１１の触媒形成を行う面とゲート電極２１は同一の形状を有しているために、図２に示したように密着させることが可能である。この状態でゲート電極２１の側から鉄、ニッケル、コバルトなどの金属を蒸着、スパッタ法などによって堆積させることによりカソード電極１１上への触媒形成を行う。このとき、ゲート電極２１は触媒形成のためのマスクの役割を果たしてもよい。 Next, catalyst formation on the cathode electrode 11 is performed. The cathode electrode 11 is made of a conductive material made of a metal material or a semimetal material, for example, a material such as silicon, nickel, molybdenum, or a stainless alloy, and the surface on which the catalyst is formed (the surface facing the gate electrode 21) is The gate electrode 21 has the same shape. FIG. 2 is a perspective view showing a step of forming a catalyst on the cathode electrode 11 by bringing the cathode electrode 11 and the gate electrode 21 into close contact with each other. Since the surface of the cathode 11 on which the catalyst is formed and the gate electrode 21 have the same shape, they can be brought into close contact as shown in FIG. In this state, the catalyst is formed on the cathode electrode 11 by depositing a metal such as iron, nickel or cobalt from the side of the gate electrode 21 by vapor deposition or sputtering. At this time, the gate electrode 21 may serve as a mask for catalyst formation.
ゲート電極をマスクとして利用し、ゲート電極にアラインメントマークを形成することにより、カソード電極およびゲート電極に対して垂直な方向から見た際に、カソード電極上に形成された電子放出素子をゲート電極の開口部の直下に配置させることが可能となり、優れた電子放出特性の電界電子放出型ランプを高精度で製造することが可能になる。 By using the gate electrode as a mask and forming an alignment mark on the gate electrode, when viewed from a direction perpendicular to the cathode electrode and the gate electrode, the electron-emitting device formed on the cathode electrode It becomes possible to arrange it directly under the opening, and it becomes possible to manufacture a field electron emission lamp having excellent electron emission characteristics with high accuracy.
図３は、カソード電極１１上への触媒形成を行った後にカソード電極１１からゲート電極２１を一旦引き離す工程を示した斜視図である。ゲート電極２１の側からカソード電極１１上へ触媒形成を行うことにより、カソード電極１１上にはゲート電極２１の開口部２２およびアライメントマーク２３に対応した位置にそれぞれ触媒形成部分１２およびアライメントマーク１４が形成されることになる。 FIG. 3 is a perspective view showing a process of once separating the gate electrode 21 from the cathode electrode 11 after forming the catalyst on the cathode electrode 11. By performing catalyst formation on the cathode electrode 11 from the gate electrode 21 side, the catalyst formation portion 12 and the alignment mark 14 are formed on the cathode electrode 11 at positions corresponding to the opening 22 and the alignment mark 23 of the gate electrode 21, respectively. Will be formed.
なお、このときカソード電極１１上の触媒形成部分１２およびアライメントマーク１４と同様に、ゲート電極２１の開口部２２およびアライメントマーク２３を除いた部分にも触媒金属が堆積することとなるが、そのまま以降の工程へ移るか、またはあらかじめゲート電極２１と同一の材料、形状からなる触媒形成用マスク（不図示）を用いて前記カソード電極１１上への触媒形成の工程を行うかは自由に選択してよい。ただし触媒形成用マスクを用いる場合には、ロット間のばらつきにより触媒形成用マスクとゲート電極２１との間で開口部２２およびアライメントマーク２３のパターンの不一致が起こる可能性がある。これを回避するためにはカソード電極１１上への触媒形成にゲート電極２１をマスクとして利用して、以降の工程を行うことが望ましい。 At this time, similar to the catalyst formation portion 12 and the alignment mark 14 on the cathode electrode 11, the catalyst metal is also deposited on the portion excluding the opening 22 and the alignment mark 23 of the gate electrode 21. It is possible to freely select whether to proceed to the step or to perform the catalyst forming step on the cathode electrode 11 using a catalyst forming mask (not shown) made of the same material and shape as the gate electrode 21 in advance. Good. However, when a catalyst formation mask is used, the pattern of the opening 22 and the alignment mark 23 may be mismatched between the catalyst formation mask and the gate electrode 21 due to variations between lots. In order to avoid this, it is desirable to perform the subsequent steps by using the gate electrode 21 as a mask for forming the catalyst on the cathode electrode 11.
次に、カソード電極１１上の触媒形成部分１２へナノスケール炭素材料から構成される電子放出素子１３を合成する。このとき、触媒形成部分１２にナノスケール炭素材料が垂直配向するような合成方法を採用することが望ましい。例としては特開２００１−１６７７２１号公報のように、基板上に形成された触媒金属粒子上に化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）を利用してカーボンナノチューブを配向成長させる方法、あるいは特開２００８−２１４１４１号公報のように、有機液体中で遷移金属または遷移金属の酸化物からなる触媒を担持した基板を加熱してその基板上にカーボンナノチューブを合成する固液界面接触分解法、などがあげられる。これらの合成方法により、図４に示したように、触媒形成部分１２上にナノスケール炭素材料からなる電子放出素子１３が合成される。 Next, the electron-emitting device 13 composed of the nanoscale carbon material is synthesized on the catalyst forming portion 12 on the cathode electrode 11. At this time, it is desirable to employ a synthesis method in which the nanoscale carbon material is vertically aligned in the catalyst forming portion 12. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-167721, a method of orienting and growing carbon nanotubes on catalytic metal particles formed on a substrate using chemical vapor deposition (CVD), or a special technique. As in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-214141, a solid-liquid interface catalytic decomposition method in which a substrate carrying a catalyst made of a transition metal or an oxide of a transition metal is heated in an organic liquid to synthesize carbon nanotubes on the substrate, etc. Can be given. By these synthesis methods, as shown in FIG. 4, the electron-emitting device 13 made of the nanoscale carbon material is synthesized on the catalyst forming portion 12.
さらにアノード電極３１を用意する。アノード電極３１は、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、酸化スズなどのような透明導電膜で構成されており、ゲート電極２１と対向する面には、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化イットリウムなどの微粒子の分散溶液をインクジェット、スクリーン印刷などで塗布、乾燥させることにより蛍光体層３２が成膜されている。 Further, an anode electrode 31 is prepared. The anode electrode 31 is made of a transparent conductive film such as indium tin oxide, zinc oxide, tin oxide or the like, and a surface facing the gate electrode 21 is made of zinc oxide, titanium oxide, aluminum oxide, yttrium oxide, or the like. The phosphor layer 32 is formed by applying and drying a dispersion solution of fine particles by inkjet, screen printing, or the like.
なお、図１および図２においては、蛍光体層３２はアノード電極３１中央部分に矩形で成膜されているが、必ずしもこの形態に限定される必要はない。カソード電極１１上の電子放出素子１３、およびゲート電極２１における開口部２２の形状に対応するような任意の形態を取れば十分である。また、カソード電極１１上のアライメントマーク１４の部分にも電子放出素子１３が合成されているため、この部分からも電子放出が起こるが、アノード電極３１のこれに対応する部分を発光させたくない場合には、当該部分に蛍光体層３２を形成しなければよい。 In FIG. 1 and FIG. 2, the phosphor layer 32 is formed in a rectangular shape in the central portion of the anode electrode 31, but is not necessarily limited to this form. It is sufficient to take any form corresponding to the shape of the electron emission element 13 on the cathode electrode 11 and the opening 22 in the gate electrode 21. Further, since the electron-emitting device 13 is also synthesized at the portion of the alignment mark 14 on the cathode electrode 11, the electron emission occurs from this portion, but the portion corresponding to the anode electrode 31 does not want to emit light. In this case, the phosphor layer 32 may not be formed in the portion.
最後に、前記カソード電極１１、ゲート電極２１、およびアノード電極３１の発光容器中への設置を行う。このとき、カソード電極１１における電子放出素子１３をゲート電極２１およびカソード電極１１に対して垂直な方向から見てゲート電極２１における開口部２２の真下になるよう配置させるため、カソード電極１１とゲート電極２１とのアライメントを行う。このアライメントは、カソード電極１１上のアライメントマーク１４および電子放出素子１３と、ゲート電極２１に形成されたアライメントマーク２３とを、同様にカソード電極１１上の触媒形成部分１２および電子放出素子１３と、ゲート電極２１に形成された開口部２２とを、カソード電極１１およびゲート電極２１に対して垂直な方向から観察して位置合わせすることによって行われる。 Finally, the cathode electrode 11, the gate electrode 21, and the anode electrode 31 are installed in the light emitting container. At this time, since the electron-emitting device 13 in the cathode electrode 11 is disposed so as to be directly below the opening 22 in the gate electrode 21 when viewed from the direction perpendicular to the gate electrode 21 and the cathode electrode 11, Alignment with 21 is performed. This alignment is performed by aligning the alignment mark 14 and the electron emission element 13 on the cathode electrode 11 and the alignment mark 23 formed on the gate electrode 21 with the catalyst forming portion 12 and the electron emission element 13 on the cathode electrode 11. The opening 22 formed in the gate electrode 21 is observed and aligned from the direction perpendicular to the cathode electrode 11 and the gate electrode 21.
上記アライメントの後に発光容器内部を真空排気し、カソード電極１１とゲート電極２１との間に外部電源４１を、カソード電極１１とアノード電極３１との間に外部電源４２を容器外部よりそれぞれ接続することで本発明の三極構造型の電界電子放出型ランプは製造される。 After the alignment, the inside of the luminous container is evacuated, and an external power supply 41 is connected between the cathode electrode 11 and the gate electrode 21 and an external power supply 42 is connected between the cathode electrode 11 and the anode electrode 31 from the outside of the container. Thus, the three-electrode structure type field emission lamp of the present invention is manufactured.
これにより、カソード電極上へ、ゲート電極の開口部の形状に対応したパターンで電子放出素子の形成を確実に行うことができ、優れた電子放出特性の電界電子放出型ランプを安価に製造することが可能になる。 As a result, an electron-emitting device can be reliably formed on the cathode electrode with a pattern corresponding to the shape of the opening of the gate electrode, and a field electron emission lamp having excellent electron emission characteristics can be manufactured at low cost. Is possible.
本発明に記載の三極構造型の電界電子放出型ランプは、一般照明の他、自動車用照明、液晶表示装置のバックライト、トンネル内照明、街灯などの用途での利用が可能である。 The triode-structure type field emission lamp described in the present invention can be used in applications such as automobile lighting, backlights for liquid crystal display devices, lighting in tunnels, and street lamps in addition to general lighting.
１１ カソード電極
１２ 触媒形成部分
１３ 電子放出素子
１４ アライメントマーク
２１ ゲート電極
２２ 開口部
２３ アライメントマーク
３１ アノード電極
３２ 蛍光体層
４１、４２ 外部電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Cathode electrode 12 Catalyst formation part 13 Electron emission element 14 Alignment mark 21 Gate electrode 22 Opening part 23 Alignment mark 31 Anode electrode 32 Phosphor layer 41, 42 External power supply
Claims (4)
前記カソード電極および前記ゲート電極を密着させ前記カソード電極上に触媒形成を行う工程と、前記カソード電極上と前記ゲート電極を一旦引き離して前記カソード電極上に前記電子放出素子を形成させる工程と、前記カソード電極上に形成された前記電子放出素子を前記ゲート電極に形成された前記開口部の直下に配置させる工程と、を含むことを特徴とする電界電子放出型ランプの製造方法。 A field electron emission type comprising at least a cathode electrode, a gate electrode, and an anode electrode, wherein the pattern of the electron-emitting device provided on the cathode electrode is the same as the pattern of the opening formed in the gate electrode A method for manufacturing a lamp, comprising:
Forming the catalyst on the cathode electrode by bringing the cathode electrode and the gate electrode into close contact; once separating the cathode electrode and the gate electrode to form the electron-emitting device on the cathode electrode; method of manufacturing to that electric field electron emission type lamp comprising: the step of placing the electron-emitting devices formed on a cathode electrode directly below the said opening formed in the gate electrode.
Wherein and gate electrode has an alignment mark for alignment with the opening and the cathode electrode for passing electrons, further the gate electrodes is when the electron-emitting device formed onto the cathode electrode The method of manufacturing a field electron emission lamp according to claim 1 , wherein the method is used as a mask for forming a catalyst necessary for the field emission.
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