JPH05144370A - Micro field emission cathode array - Google Patents
Micro field emission cathode arrayInfo
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- JPH05144370A JPH05144370A JP33902991A JP33902991A JPH05144370A JP H05144370 A JPH05144370 A JP H05144370A JP 33902991 A JP33902991 A JP 33902991A JP 33902991 A JP33902991 A JP 33902991A JP H05144370 A JPH05144370 A JP H05144370A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は微小電界放出陰極アレイ
に関する。詳しくは、電子を放出するエミッタコーンを
幾つかづつまとめて小ブロックにし、ある一部分で電極
間短絡が発生した場合にも障害がその小ブロックだけに
限定されるようにして、アレイ全体の信頼性を向上する
ようにした微小電界放出陰極アレイの構造の改良に関す
る。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a micro field emission cathode array. More specifically, the emitter cones that emit electrons are grouped into several small blocks so that even if a short circuit occurs between electrodes, the failure is limited to those small blocks, and the reliability of the entire array is improved. To improve the structure of a minute field emission cathode array.
【０００２】[0002]
【従来の技術】微小電界放出陰極は極微小のマイクロ波
真空管や微小な表示素子など、いわゆる、真空マイクロ
デバイス用の放射電極として欠くことのできない構成要
素である。2. Description of the Related Art A micro field emission cathode is an essential component as a radiation electrode for a so-called vacuum micro device such as a micro vacuum microwave tube or a micro display element.
【０００３】図５は微小電界放出陰極の構造を示す図
で、同図（イ）は斜視図、同図（ロ）は断面図である。FIG. 5 is a diagram showing the structure of a minute field emission cathode. FIG. 5A is a perspective view and FIG. 5B is a sectional view.
【０００４】たとえば、半導体からなる基板１’にエミ
ッタとなるコーン２を形成し、その先端20’を取り囲む
ようにゲート電極30を形成する。基板１’とゲート電極
30は図示してないゲート絶縁膜で分離されており、ま
た、コーンの先端20’の周囲はゲート電極開口部３が開
いている構造である。微小電界放出陰極の動作特性を決
める主なパラメータはゲート電極開口部３の半径
（R9），コーン２の高さ(Ht )，ゲート絶縁膜の厚さ（H
9）などである。For example, a cone 2 serving as an emitter is formed on a substrate 1'made of a semiconductor, and a gate electrode 30 is formed so as to surround a tip 20 'thereof. Substrate 1'and gate electrode
Reference numeral 30 is separated by a gate insulating film (not shown), and the gate electrode opening 3 is open around the tip 20 'of the cone. The main parameters that determine the operating characteristics of the micro field emission cathode are the radius of the gate electrode opening 3 (R 9 ), the height of the cone 2 (H t ), and the thickness of the gate insulating film (H
9 ) and so on.
【０００５】なお、この例では基板１’の半導体がカソ
ード電極を兼ねている構造であるが、基板に絶縁体を用
い導体膜からなるカソード電極をコーンとの間に設けて
もよい。通常、これらは半導体ＩＣなどで公知のホトリ
ソグラフィ技術を用いて作製され、従って、数μm 以下
の大きさに構成することが容易である。In this example, the semiconductor of the substrate 1'also serves as the cathode electrode, but an insulator may be used for the substrate and a cathode electrode made of a conductive film may be provided between the substrate and the cone. Usually, these are manufactured by using a publicly known photolithography technique for semiconductor ICs and the like, and therefore, it is easy to form them in a size of several μm or less.
【０００６】いま、コーン２をマイナスにしゲート電極
30をプラスにして電圧を上げていくと、先端20’から電
子が放出されて微小電界放出陰極として動作する。Now, the cone 2 is made negative and the gate electrode
When the voltage is increased by setting 30 to be positive, electrons are emitted from the tip 20 ', and it operates as a minute field emission cathode.
【０００７】以上の例はエミッタコーンが１つの場合の
例であるが、用途によってはこのようなコーン２を一枚
の基板に複数個配列してアレイとしてのデバイスを構成
する場合がある。Although the above example is an example in which there is one emitter cone, depending on the application, a plurality of such cones 2 may be arranged on one substrate to form a device as an array.
【０００８】図６は微小電界放出陰極アレイの応用例を
示す図で、ディスプレイ装置などに応用する場合を原理
的に図示したものである。同図（イ）は要部の構成を示
す断面図、同図（ロ）はその駆動方法を説明する図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing an application example of a minute field emission cathode array, which is shown in principle when applied to a display device or the like. 9A is a cross-sectional view showing the configuration of the main part, and FIG. 9B is a diagram for explaining the driving method.
【０００９】図中、50’は微小電界放出陰極アレイで上
記に説明した微小電界放出陰極を多数基板１’上に形成
したものであり、２次元的に埋め尽くすように配列する
か、あるいは、縦横複数列の微小電界放出陰極群をＸ−
Ｙマトリクス状に配列してある。In the figure, reference numeral 50 'is a minute field emission cathode array in which the minute field emission cathodes described above are formed on a large number of substrates 1', which are arranged so as to be two-dimensionally filled, or X-
They are arranged in a Y matrix.
【００１０】微小電界放出陰極アレイ自体はすでに公知
であり、たとえば、本発明者らが既に発表した方法によ
り所定の大きさとピッチで形成すればよい（1990電子情
報通信学会秋期全国大会SC-8-2,5-28-2 参照）。The micro field emission cathode array itself is already known, and for example, it may be formed with a predetermined size and pitch by the method already announced by the present inventors (1990 National Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Autumn National Convention SC-8- See 2,5-28-2).
【００１１】この微小電界放出陰極アレイ50’と対面す
るようにガラス板などからなる透明電極10の下面に、ア
ノード電極12，たとえば、厚さ200 〜300 nmのITO （In
2 O3-SnO2 ）膜からなる大きさ100 ×100 μm 程度のも
のを30μm 程度のピッチで配置し、その上にはそれぞれ
アノード電極12よりも小さめの蛍光体ドット11，たとえ
ば、厚さ２μm のZnO:Znからなる膜が各画素を構成して
いる。On the lower surface of the transparent electrode 10 made of a glass plate or the like so as to face the minute field emission cathode array 50 ', an anode electrode 12, for example, ITO (In) having a thickness of 200 to 300 nm is formed.
2 O 3 -SnO 2 ) films with a size of about 100 × 100 μm are arranged at a pitch of about 30 μm, and phosphor dots 11 each smaller than the anode electrode 12, for example, with a thickness of 2 μm. The film made of ZnO: Zn constitutes each pixel.
【００１２】両基板を、たとえば、200 μm 程度の間隔
をあけて図示したごとく対面配置して固定しディスプレ
イパネル100 が構成される。A display panel 100 is constructed by fixing both substrates so as to face each other as shown in the figure with a space of about 200 μm.
【００１３】以上のディスプレイパネル100 を駆動制御
するには、たとえば、同図（ロ）に示したように制御回
路200 ，すなわち、アノード選択回路をアノード電極１
２に接続し、ゲート電源260 で印加されたゲート電圧に
より一斉に引き出された電子が制御回路200 により選択
された特定のアノード電極12だけに強く引きつけられる
ようにする。特定のアノード電極12に引き付けられた電
子はそのアノード電極12の上に形成された蛍光体ドット
11を照射して発光させる。In order to drive and control the display panel 100, the control circuit 200, that is, the anode selection circuit as shown in FIG.
2 so that the electrons simultaneously extracted by the gate voltage applied by the gate power source 260 are strongly attracted only to the specific anode electrode 12 selected by the control circuit 200. The electrons attracted to a specific anode electrode 12 are phosphor dots formed on the anode electrode 12.
Irradiate 11 to emit light.
【００１４】すなわち、制御回路200 により正電位を与
えるアノード電極12を適宜選択することにより任意の蛍
光体ドット11を発光させることができるので、ディスプ
レイ装置として動作する。That is, since the phosphor dot 11 can be made to emit light by appropriately selecting the anode electrode 12 which gives a positive potential by the control circuit 200, it operates as a display device.
【００１５】図７は従来の微小電界放出陰極アレイの構
成例を示す図で、同図（イ）は斜視図、同図（ロ）は部
分拡大図、同図（ハ）はＸ−Ｘ断面図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a conventional micro field emission cathode array. FIG. 7A is a perspective view, FIG. 7B is a partially enlarged view, and FIG. 7C is a cross section taken along line XX. It is a figure.
【００１６】この例では基板１にガラス基板を用い、そ
の上にカソード電極６を形成したあと、絶縁膜７と電子
を放出する多数のコーン２とを図示したごとく２次元的
に形成し、さらに、各コーンの先端20を取り囲むように
ゲート開口部３を設けたゲート電極30を積層形成して、
微小電界放出陰極アレイ50’が構成されている。図では
コーン２を２次元的に埋め尽くすように配列している
が、画素単位に縦横複数列の微小電界放出陰極群をＸ−
Ｙマトリクス状に配列している例もある（IEEE Trans.o
n ElectronDevice,Vol.36,p225,1989 参照）。In this example, a glass substrate is used as the substrate 1, a cathode electrode 6 is formed thereon, and then an insulating film 7 and a large number of cones 2 for emitting electrons are two-dimensionally formed as shown in the drawing. , The gate electrode 30 provided with the gate opening 3 so as to surround the tip 20 of each cone is laminated and formed.
A micro field emission cathode array 50 'is constructed. Although the cones 2 are arranged so as to be two-dimensionally filled in the figure, a group of minute field emission cathodes arranged in a plurality of rows and columns in a pixel unit is X-.
There is also an example where they are arranged in a Y matrix (IEEE Trans.o.
n ElectronDevice, Vol.36, p225, 1989).
【００１７】[0017]
【発明が解決しようとする課題】微小電界放出陰極アレ
イ50’の各陰極部分は既に述べたごとく、数μm φ程度
の大きさで数μm のピッチに配列することが可能であ
り、100 ×100 μm 程度の大きさの画素に対して数100
個といった放出陰極を配設することができ、明るい表示
と個々の陰極の特性による輝度むらなどに対する冗長性
が高いといった長所がある。As described above, each cathode portion of the minute field emission cathode array 50 'can be arranged with a size of about several μm φ and a pitch of several μm. Several hundreds of pixels for μm size
Since individual emission cathodes can be provided, there is an advantage that the display is bright and the redundancy with respect to uneven brightness due to the characteristics of the individual cathodes is high.
【００１８】しかし、何らかの障害、たとえば、導電性
の塵埃やエミッタコーンのかけ屑などにより、コーン２
の先端20とゲート電極30とが短絡したような場合には、
画素あるいはディスプレイ画面全体にわたって電子放出
が停止してしまうといった致命的な問題が生じ、その解
決が必要であった。However, the cone 2 may be damaged by some obstacle, for example, conductive dust or dust from the emitter cone.
If the tip 20 and the gate electrode 30 are short-circuited,
There was a fatal problem that electron emission stopped over the entire pixel or display screen, and it was necessary to solve it.
【００１９】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、一部においてコーンのとゲート電極とが短絡した
としても装置全体としての動作を保障し得る微小電界放
出陰極アレイを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and provides a minute field emission cathode array capable of ensuring the operation of the entire device even if the cone and the gate electrode are partially short-circuited. With the goal.
【００２０】[0020]
【課題を解決するための手段】上記の課題は、基板１上
に複数の先端が尖ったコーン２が形成され、それぞれの
コーン２の先端20を取り囲んでゲート電極開口部３が設
けられ、前記コーン２の先端20から電界放出により電子
ビームが取り出されてなる微小電界放出陰極アレイにお
いて、前記コーン２を複数個づつまとめて小ブロック４
とし、該小ブロック４毎に膜状に形成されているゲート
電極30へ給電する引き出し電極部31が設けられ、該引き
出し電極部31が前記小ブロック４内での電極間短絡発生
時に過電流によって溶断されるように構成した微小電界
放出陰極アレイによって解決することができる。SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned problem is that a plurality of cones 2 having sharp tips are formed on a substrate 1, and a gate electrode opening 3 is provided so as to surround the tips 20 of each cone 2. In a minute field emission cathode array in which an electron beam is extracted from the tip 20 of the cone 2 by field emission, a plurality of the cones 2 are grouped into a small block 4
Each of the small blocks 4 is provided with a lead-out electrode portion 31 for supplying power to the gate electrode 30 formed in a film shape, and the lead-out electrode portion 31 is caused by an overcurrent when an inter-electrode short circuit occurs in the small block 4. It can be solved by a micro field emission cathode array configured to be blown out.
【００２１】具体的には、前記引き出し電極31がゲート
電極30を形成している電極膜の狭小部分であるようにし
たり、前記該小ブロック４毎に膜状に形成されているゲ
ート電極30に接続された低融点導体路からなるようにし
て効果的に解決できる。More specifically, the extraction electrode 31 may be a narrow portion of the electrode film forming the gate electrode 30, or the gate electrode 30 may be formed in a film shape for each of the small blocks 4. An effective solution is to have a low melting point conductor path connected.
【００２２】また、上記の課題は、基板１上に複数の先
端が尖ったコーン２が形成され、それぞれのコーン２の
先端２０を取り囲んでゲート電極開口部３が設けられ、
前記コーン２の先端２０から電界放出により電子ビーム
が取り出されてなる微小電界放出陰極アレイにおいて、
前記コーン２を複数個づつまとめて小ブロック４とし、
この小ブロック４毎に膜状に形成されているゲート電極
４１を高抵抗材料により構成したことを特徴とする微小
電界放出陰極アレイによって解決することができる。Further, the above problem is that a plurality of cones 2 having sharp tips are formed on the substrate 1, and the gate electrode openings 3 are provided so as to surround the tips 20 of the respective cones 2.
In a minute field emission cathode array in which an electron beam is extracted from the tip 20 of the cone 2 by field emission,
A plurality of cones 2 are grouped into a small block 4,
This can be solved by a minute field emission cathode array characterized in that the gate electrode 41 formed in a film shape for each of the small blocks 4 is made of a high resistance material.
【００２３】具体的には、前記コーン２の近傍位置にお
けるゲート電極４１を高抵抗材料により構成すると共
に、前記高抵抗材料よりなるゲート電極４１の周囲に低
抵抗材料よりなる配線４２を設けることにより効果的に
解決することができる。Specifically, the gate electrode 41 in the vicinity of the cone 2 is made of a high resistance material, and the wiring 42 made of a low resistance material is provided around the gate electrode 41 made of the high resistance material. Can be effectively resolved.
【００２４】[0024]
【作用】本発明によれば、微小電界放出陰極アレイの小
ブロック４毎に膜状に形成されているゲート電極30へ給
電する引き出し電極31が設けられ、その部分があたかも
ヒユーズとして動作するように構成されているので、か
りに、一部のコーン２がゲート電極30と短絡した場合に
も、電子放出停止の障害は該当する小ブロック４だけに
極限される。したがって、一画素領域内を多数の小ブロ
ック４で分割しておくことにより、冗長性が高まり装
置、たとえば、ディスプレイ装置の信頼性が向上する。According to the present invention, the extraction electrode 31 for supplying power to the gate electrode 30 formed in a film shape is provided for each of the small blocks 4 of the minute field emission cathode array, and that portion operates as if it were a fuse. As a result, even if some of the cones 2 are short-circuited with the gate electrode 30, the electron emission stop obstacle is limited to the relevant small block 4. Therefore, by dividing one pixel area into a large number of small blocks 4, the redundancy is increased and the reliability of the device, for example, the display device is improved.
【００２５】また、ゲート電極４１を高抵抗材料により
構成とすることにより、コーン２とゲート電極４１が短
絡しても、このゲート電極４１に対応するブロックはコ
ーン２とゲート電極４１が同電位となり動作しなくなる
が、他のブロックのゲート電極４１は低抵抗材料よりな
る配線４２に接続されているため、他のブロックは正常
に動作する。従って、この構成によっても冗長性が高ま
り装置、たとえば、ディスプレイ装置の信頼性を向上さ
せることができる。Further, since the gate electrode 41 is made of a high resistance material, even if the cone 2 and the gate electrode 41 are short-circuited, the cone 2 and the gate electrode 41 have the same potential in the block corresponding to the gate electrode 41. Although it does not operate, other blocks operate normally because the gate electrodes 41 of the other blocks are connected to the wiring 42 made of a low resistance material. Therefore, even with this configuration, the redundancy is increased and the reliability of the device, for example, the display device can be improved.
【００２６】[0026]
【実施例】図１は本発明の第１実施例を示す図である。
同図（イ）は平面図で便宜上一画素領域５の部分だけを
示し、同図（ロ）はＡ−Ａ断面図、同図（ハ）はＢ−Ｂ
断面図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 11A is a plan view showing only a part of one pixel region 5 for convenience, FIG. 11B is a sectional view taken along line AA, and FIG.
FIG.
【００２７】同図において、４は複数個の微小電界放出
陰極をまとめた小ブロック、５は１画素領域、３１は小
ブロック４内外のゲート電極３０間を接続する引き出し
電極部である。尚、前記の諸図面で説明したものと同等
の部分については同一符号を付してその説明は省略す
る。In the figure, 4 is a small block in which a plurality of minute field emission cathodes are put together, 5 is one pixel region, and 31 is an extraction electrode portion for connecting the gate electrodes 30 inside and outside the small block 4. The same parts as those described in the above drawings are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【００２８】基板１としては、例えば厚さ1.1 mmのガラ
ス板を使用し、その上にカソード電極６となる、例えば
厚さ100 nmのＴａ膜をスパッタ法で形成する。As the substrate 1, for example, a glass plate having a thickness of 1.1 mm is used, and a Ta film having a thickness of, for example, 100 nm to serve as the cathode electrode 6 is formed thereon by the sputtering method.
【００２９】その後、基板１上に絶縁膜７となる、例え
ば厚さ1000nmのSiO2膜を被着し、既に公知の方法でゲー
ト電極３０を形成する金属膜、例えば、厚さ150 nm程度
のＣｒ，Ｔａ，Ｍｏなどの膜を被着し、その膜に所定の
ゲート電極開口部３と、前記絶縁膜７にコーン用空孔を
形成し、空孔底面に露出したカソード電極６の上にコー
ン２が形成されるように、例えば、Ｍｏを垂直蒸着する
（J.Appl.Phys.,Vol.39,p3504,1968 参照）。After that, a SiO 2 film having a thickness of, for example, 1000 nm to be the insulating film 7 is deposited on the substrate 1, and a metal film for forming the gate electrode 30 by a known method, for example, a metal film having a thickness of about 150 nm. A film of Cr, Ta, Mo or the like is deposited, a predetermined gate electrode opening 3 and cone holes are formed in the insulating film 7, and the cathode electrode 6 exposed on the bottom surface of the hole is formed. For example, Mo is vertically vapor-deposited so that the cone 2 is formed (see J. Appl. Phys., Vol. 39, p3504, 1968).
【００３０】すなわち、同図（イ）に示した如く１画素
領域５，例えば、100 ×100 μm の大きさの中に、９×
９＝81個のコーン２，すなわち、微小電界放出陰極をマ
トリクス状に形成する。ただし、それら81個は３×３＝
９個づつにまとめられた９つの小ブロック４で群分けさ
れており。各小ブロック４はゲート電極３０の切れ目
（たとえば、巾５μm 程度）によって図示したごとく堀
状に取り囲まれ、その一部に、たとえば、巾２〜３μm
の電極引き出し部３１が形成されて、各小ブロック４内
外のゲート電極30が電気的に接続されている。That is, as shown in FIG. 9A, one pixel area 5, for example, 9 × 9 × 100 × 100 μm
9 = 81 cones 2, that is, minute field emission cathodes are formed in a matrix. However, 81 of them are 3 × 3 =
It is divided into 9 small blocks 4 which are grouped into 9 groups. Each small block 4 is surrounded by a cut (for example, a width of about 5 μm) of the gate electrode 30 in a moat shape as shown in FIG.
The electrode lead-out portion 31 is formed, and the gate electrodes 30 inside and outside each small block 4 are electrically connected.
【００３１】このように微小電界放出陰極アレイを構成
することにより、たとえば、図中のＸ，Ｙ（２，１）の
小ブロック４の中のの微小電界放出陰極が短絡した場
合には、この小ブロック４のゲート電極３０に流れる電
流はそこの引き出し電極部３１に集中するので高熱を発
生して溶断する。その結果、障害はＸ，Ｙ（２，１）の
小ブロック４だけに止まり、他の８個の小ブロック４は
正常に動作し続けるので、１画素領域５の表示も正常に
行われディスプレイ装置全体の信頼性が大巾に向上す
る。By configuring the micro field emission cathode array in this way, for example, when the micro field emission cathodes in the small block 4 of X, Y (2, 1) in the figure are short-circuited, Since the current flowing through the gate electrode 30 of the small block 4 is concentrated on the lead electrode portion 31 there, high heat is generated and melted. As a result, the failure stops only in the small blocks 4 of X, Y (2, 1), and the other eight small blocks 4 continue to operate normally, so that the display of the 1-pixel area 5 is also normally performed. The overall reliability is greatly improved.
【００３２】たとえば、本実施例でゲート電極３０を厚
さ150 nmのＣｒ膜で形成し、引き出し電極部を巾２μm
の同一のＣｒ膜を残してホトエッチング法で形成した場
合、ゲート電極80ｖ，正常ゲート電流１μＡの微小電界
放出陰極アレイに対して、１つの小ブロック４のある１
つのコーン２が短絡すると約10ｍＡの大電流が流れ、そ
の小ブロック４の引き出し電極部３１は極めて短時間に
溶断することが確認された。For example, in this embodiment, the gate electrode 30 is formed of a Cr film having a thickness of 150 nm, and the lead electrode portion has a width of 2 μm.
When the same Cr film is left by photo-etching, a small field emission cathode array with a gate electrode 80v and a normal gate current of 1 μA has one small block 4.
It was confirmed that when two cones 2 are short-circuited, a large current of about 10 mA flows, and the extraction electrode portion 31 of the small block 4 melts in an extremely short time.
【００３３】図２は本発明の第２実施例を示す図であ
る。同図（イ）は平面図で１つの小ブロック４の部分だ
けを示してあり、同図（ロ）はＡ−Ａ断面図である。FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. The figure (a) shows only one small block 4 in a plan view, and the figure (b) is a sectional view taken along line AA.
【００３４】上記の実施例では引き出し電極部３１はゲ
ート電極３０と同一の金属膜で形成されていたが、本実
施例では小ブロック４はゲート電極30の切れ目で堀状に
完全に取り囲まれて分離されており、その一部に、例え
ば、巾５〜10μm の別個の電極引き出し部３１を形成し
て、小ブロック４内外のゲート電極膜３０が接続されて
いる点が異なっている。In the above-described embodiment, the extraction electrode portion 31 is formed of the same metal film as the gate electrode 30, but in this embodiment, the small block 4 is completely surrounded by the cut of the gate electrode 30 in a moat shape. The difference is that the gate electrode films 30 inside and outside the small block 4 are connected to each other by forming a separate electrode lead-out portion 31 having a width of, for example, 5 to 10 μm on a part thereof.
【００３５】通常、ゲート電極３０はＣｒ，Ｔａ，Ｍｏ
などの高融点金属で形成されているので、引き出し部電
極３１の巾は２μm 程度の狭いパターンに形成すること
が必要である。Normally, the gate electrode 30 is made of Cr, Ta, Mo.
Since the lead electrode 31 is made of a refractory metal, it is necessary to form the lead electrode 31 in a narrow pattern of about 2 μm.
【００３６】そこで、本実施例ではゲート電極３０の切
れ目を小ブロック４の回りを完全に取り囲むように形成
し、その一部に比較的広い巾で引き出し部電極３１を、
例えば、ハンダのような低融点導体路により形成するも
のである。この場合には電極引き出し部３１の巾を５〜
10μm と広くすることができ、また、必要に応じて任意
の電流値で引き出し部電極３１が溶断するように設計す
ることが容易であるという利点がある。Therefore, in this embodiment, the break of the gate electrode 30 is formed so as to completely surround the small block 4, and the lead electrode 31 with a relatively wide width is formed in a part thereof.
For example, it is formed by a low melting point conductor path such as solder. In this case, the width of the electrode lead-out portion 31 should be 5 to
There is an advantage in that it can be made as wide as 10 μm, and that it is easy to design so that the lead-out electrode 31 will melt at an arbitrary current value if necessary.
【００３７】図３は本発明の第３実施例を示す図であ
る。同図（イ）は平面図で便宜上一画素領域５の部分だ
けを示し、同図（ロ）はＡ−Ａ断面図である。尚、同図
において前記の各図面で説明したものと同等の部分につ
いては同一符号を付してその説明は省略する。FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment of the present invention. FIG. 11A is a plan view showing only one pixel region 5 for convenience, and FIG. 11B is a sectional view taken along line AA. In the figure, the same parts as those described in each of the above drawings are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【００３８】同図において、４は複数個の微小電界放出
陰極をまとめた小ブロック（９個の小ブロックに分割さ
れている）、５は１画素領域、４０はゲート電極を示し
ている。本実施例では、電子引き出し用のゲート電極４
０を、高抵抗材料よりなる高抵抗膜４１と低抵抗材料よ
りなる低抵抗膜４２とにより構成したことを特徴とする
ものである。高抵抗膜４１は、小ブロック４に対応した
コーン２の近傍位置に配設されており、また低抵抗膜４
２は高抵抗膜４１の周囲に配設されている。この低抵抗
膜４２は高抵抗膜４１と電気的に接続されており、高抵
抗膜４１を所定の電位とする配線として機能する。ま
た、図中４３はエミッタ配線でありコーン２と電気的に
接続されている。In the figure, 4 is a small block (divided into 9 small blocks) in which a plurality of minute field emission cathodes are put together, 5 is one pixel region, and 40 is a gate electrode. In this embodiment, the gate electrode 4 for extracting electrons is used.
0 is composed of a high resistance film 41 made of a high resistance material and a low resistance film 42 made of a low resistance material. The high resistance film 41 is arranged in the vicinity of the cone 2 corresponding to the small block 4, and the low resistance film 4 is provided.
2 is disposed around the high resistance film 41. The low resistance film 42 is electrically connected to the high resistance film 41, and functions as a wiring for setting the high resistance film 41 to a predetermined potential. Reference numeral 43 in the drawing denotes an emitter wiring, which is electrically connected to the cone 2.
【００３９】前記したように、微小電界放出陰極アレイ
では、欠陥によりゲート電極とコーンが短絡してしまう
と、その画素全体の電子放出が止まってしまう致命的な
欠陥となる。これを防止する手段として、図４に示すよ
うに、コーン２の下層にエミッタ配線として高抵抗膜９
を配設することが考えられる。As described above, in the minute field emission cathode array, if the gate electrode and the cone are short-circuited due to a defect, the electron emission of the whole pixel is a fatal defect. As a means for preventing this, as shown in FIG. 4, a high resistance film 9 as an emitter wiring is formed below the cone 2.
It is possible to arrange.
【００４０】しかるに、コーン２から電子放出させるた
め、コーン２に接続されたエミッタ電極には大きな電流
を流す必要があり、従ってエミッタ配線の抵抗は低くす
る必要がある。従って、コーン２の下層に高抵抗膜９を
配設する構成では、ゲート電極とコーンが短絡した場合
における不都合は解決できるが、コーン２からの電子放
出が不良となってしまう。また、大面積のディスプレイ
を作る場合には、消費電力等の面よりエミッタ配線の低
抵抗化を図る必要があるが、上記構成ではこのエミッタ
配線の低抵抗化に反することとなる。However, in order to emit electrons from the cone 2, it is necessary to flow a large current through the emitter electrode connected to the cone 2, and therefore the resistance of the emitter wiring needs to be low. Therefore, in the structure in which the high resistance film 9 is provided in the lower layer of the cone 2, the inconvenience caused when the gate electrode and the cone are short-circuited can be solved, but the electron emission from the cone 2 becomes defective. Further, in the case of making a large-area display, it is necessary to reduce the resistance of the emitter wiring from the viewpoint of power consumption and the like, but the above configuration is against the reduction of the resistance of the emitter wiring.
【００４１】これに対して図３に示される本実施例で
は、ゲート電極４０側に高抵抗膜４１が形成されてい
る。従って、本実施例に係る微小電界放出陰極アレイに
おいて、コーン２とゲート電極４０が短絡した場合を想
定すると（小ブロック４-1において短絡が発生したとす
る）、コーン２とゲート電極４０は電気的に接続する
が、小ブロック４-1に対応するゲート電極４０は高抵抗
膜４１-1により構成されているため、小ブロック４-1の
エミッタ配線４３は電圧降下が起こり作動しなくなる
が、他の小ブロック４のコーン２はこの影響はなく動作
を維持することがで、このため高い欠陥冗長性を得るこ
とができる。On the other hand, in the present embodiment shown in FIG. 3, the high resistance film 41 is formed on the gate electrode 40 side. Therefore, in the micro field emission cathode array according to this example, assuming that the cone 2 and the gate electrode 40 are short-circuited (a short circuit occurs in the small block 4-1), the cone 2 and the gate electrode 40 are electrically connected. However, since the gate electrode 40 corresponding to the small block 4-1 is composed of the high resistance film 41-1, the emitter wiring 43 of the small block 4-1 drops in voltage and does not operate. The cones 2 of the other small blocks 4 are not affected by this and can maintain their operation, and thus high defect redundancy can be obtained.
【００４２】一方、通常時（短絡が発生していない時）
においては、ゲート電極４０には、ほとんど電流が流れ
ないため、ゲート電極４０として高抵抗膜４１を使用し
ても電圧降下は発生せず、消費電力が増大することはな
く、当然に微小電界放出陰極アレイとしての機能を影響
を及ぼすようなことはない。On the other hand, under normal conditions (when no short circuit occurs)
In the above, since almost no current flows through the gate electrode 40, a voltage drop does not occur even if the high resistance film 41 is used as the gate electrode 40, power consumption does not increase, and, of course, a small field emission. It does not affect the function of the cathode array.
【００４３】以上の諸実施例はいずれも例として示した
ものであり、本発明の趣旨に反しない限りこれらに限定
されるものではなく、その他の素材、プロセスや各部の
寸法、あるいは、他の類似の構成を用いて本発明を実現
してもよいことは言うまでもない。The above-mentioned various embodiments are shown as examples, and the present invention is not limited to these without departing from the spirit of the present invention. Other materials, processes, dimensions of each part, or other It goes without saying that the present invention may be implemented using a similar configuration.
【００４４】[0044]
【発明の効果】上記の如く本発明によれば微小電界放出
陰極アレイの小ブロック毎に膜状に形成されているゲー
ト電極へ給電する引き出し電極部が設けられ、その部分
があたかもヒユーズとして動作するように構成されてい
るので、仮に、一部のコーンがゲート電極と短絡した場
合にも、電子放出停止の障害は該当する小ブロックだけ
に極限される。したがって、一画素領域内を多数の小ブ
ロックで分割しておくことにより、冗長性が高まり装
置、たとえば、ディスプレイ装置の信頼性の向上に寄与
するところが極めて大きい。As described above, according to the present invention, each small block of the minute field emission cathode array is provided with an extraction electrode portion for supplying power to a gate electrode formed in a film shape, and that portion acts as a fuse. Therefore, even if a part of the cones is short-circuited with the gate electrode, the obstacle for stopping the electron emission is limited to the corresponding small block. Therefore, by dividing the one pixel area into a large number of small blocks, the redundancy is increased, which greatly contributes to the improvement of the reliability of the device, for example, the display device.
【００４５】また、ゲート電極を高抵抗材料により構成
とすることにより、コーンとゲート電極が短絡しても、
このゲート電極に対応するブロックはコーンとゲート電
極が同電位となり動作しなくなるが、他のブロックのゲ
ート電極は低抵抗材料よりなる配線に接続されているた
め、他のブロックは正常に動作する。従って、この構成
によっても冗長性が高まり装置、たとえば、ディスプレ
イ装置の信頼性を向上させることができる。Further, since the gate electrode is made of a high resistance material, even if the cone and the gate electrode are short-circuited,
The block corresponding to the gate electrode does not operate because the cone and the gate electrode have the same potential, but the gate electrode of the other block is connected to the wiring made of the low-resistance material, so that the other block operates normally. Therefore, even with this configuration, the redundancy is increased and the reliability of the device, for example, the display device can be improved.
【図１】本発明の第１実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２実施例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第３実施例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図４】エミッタ配線を高抵抗膜により形成した微小電
界放出陰極の構造を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a structure of a minute field emission cathode in which an emitter wiring is formed of a high resistance film.
【図５】微小電界放出陰極の構造を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a structure of a minute field emission cathode.
【図６】微小電界放出陰極アレイの応用例を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing an application example of a minute field emission cathode array.
【図７】従来の微小電界放出陰極アレイの構成例を示す
図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a conventional minute field emission cathode array.
１ 基板 ２ コーン ３ ゲート電極開口部 ４，４-1 小ブロック ５ １画素領域 ６ カソード電極 ７ 絶縁膜 ２０ コーンの先端 ３０，４０ ゲート電極 ３１ 引き出し電極部 ４１，４１-1 高抵抗膜 ４２ 低抵抗膜 ４３ エミッタ配線 1 Substrate 2 Cone 3 Gate Electrode Opening 4, 4-1 Small Block 5 1 Pixel Area 6 Cathode Electrode 7 Insulating Film 20 Cone Tip 30, 40 Gate Electrode 31 Lead-out Electrode 41, 41-1 High Resistance Film 42 Low Resistance Film 43 Emitter wiring
Claims (5)
(2) が形成され、それぞれのコーン(2) の先端(20)を取
り囲んでゲート電極開口部(3) が設けられ、前記コーン
(2) の先端(20)から電界放出により電子ビームが取り出
されてなる微小電界放出陰極アレイにおいて、 前記コーン(2) を複数個づつまとめて小ブロック(4) と
し、該小ブロック(4)毎に膜状に形成されているゲート
電極(30)へ給電する引き出し電極部(31)が設けられ、該
引き出し電極部(31)が前記小ブロック(4) 内での電極間
短絡発生時に過電流によって溶断されることを特徴とし
た微小電界放出陰極アレイ。1. A plurality of pointed cones on a substrate (1)
(2) are formed, and a gate electrode opening (3) is provided surrounding the tip (20) of each cone (2).
In a minute field emission cathode array in which an electron beam is extracted by field emission from the tip (20) of (2), the cones (2) are grouped into a plurality of small blocks (4), and the small blocks (4) An extraction electrode part (31) for supplying power to the gate electrode (30) formed in a film shape is provided for each of the electrodes, and the extraction electrode part (31) is overloaded when an inter-electrode short circuit occurs in the small block (4). A minute field emission cathode array characterized by being blown by an electric current.
(30)を形成している電極膜の狭小部分であることを特徴
とした請求項１記載の微小電界放出陰極アレイ。2. The extraction electrode portion (31) is a gate electrode
The micro field emission cathode array according to claim 1, which is a narrow portion of the electrode film forming (30).
ク(4) 毎に膜状に形成されているゲート電極(30)に接続
された低融点導体路からなることを特徴とした請求項１
記載の微小電界放出陰極アレイ。3. The low-melting-point conductor path connected to the gate electrode (30) formed in a film shape for each of the small blocks (4), the extraction electrode portion (31) being characterized in that 1
A minute field emission cathode array as described.
(2) が形成され、それぞれのコーン(2) の先端(20)を取
り囲んでゲート電極開口部(3) が設けられ、前記コーン
(2) の先端(20)から電界放出により電子ビームが取り出
されてなる微小電界放出陰極アレイにおいて、 前記コーン(2) を複数個づつまとめて小ブロック(4) と
し、該小ブロック(4)毎に膜状に形成されているゲート
電極(41)を高抵抗材料により構成したことを特徴とする
微小電界放出陰極アレイ。4. A cone having a plurality of sharp tips on a substrate (1).
(2) are formed, and a gate electrode opening (3) is provided surrounding the tip (20) of each cone (2).
In a minute field emission cathode array in which an electron beam is extracted by field emission from the tip (20) of (2), the cones (2) are grouped into a plurality of small blocks (4), and the small blocks (4) A minute field emission cathode array, characterized in that the gate electrode (41) formed in a film shape for each is made of a high resistance material.
ート電極(41)を高抵抗材料により構成すると共に、前記
高抵抗材料よりなるゲート電極(41)の周囲に低抵抗材料
よりなる配線(42)を設けたことを特徴とする請求項５の
微小電界放出陰極アレイ。5. The gate electrode (41) in the vicinity of the cone (2) is made of a high resistance material, and a wiring made of a low resistance material is provided around the gate electrode (41) made of the high resistance material. 42. The micro field emission cathode array according to claim 5, further comprising 42).
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-84852 | 1991-04-17 | ||
| JP8485291 | 1991-04-17 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05144370A (en) |
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1991
- 1991-12-20 JP JP33902991A patent/JPH05144370A/en active Pending
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