JPH05500585A - 電界放出デバイスを形成する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 前もって形成されたエミッタを有する電界放出デバイス技術分野 本発明は、一般に固体電界放出デバイスに関する。

発明の背景 電界放出現象は周知である。真空管技術は、熱陰極を設けることによって誘発さ れる電界放出（すなわち熱電子放出）を利用するのが一般的であった。近年、電 界放出活動が冷陰極とともに発生する固体デバイスが提唱されている。

この固体デバイス技術の利点は大きく、高速スイッチング機能、耐電磁パルス現 象および平面スクリーン・ディスプレイの主要部品としての利用などの長所があ る。

固体電界放出デバイスのこのような期待される利点にもかかわらず、現在この技 術の普及を妨げる多くの問題に直面している。このような問題の一つは、このデ バイスの製造の信頼性の欠如に関連している。これらのデバイスの現在の非プレ ーナ型構成では、エミッタ錐体（ｅｍｉｔｔｅｒ　ｃｏｎｅ）を超小型に形成す る必要がある。一層ごとに被着する工程により多数のこのような錐体を形成する ことは、今日の製造能力に対する大きな課題である。プレーナ型デバイスも提唱 されており、このようなデバイスはかなり製造しやすいことは明らかである。し かし、このようなプレーナ構造は、例えば平面スクリーン・ディスプレイなどの 期待される用途では適していないように思われる。

従って、既知の製造技術を用いて容易に製造でき、しかもさまざまな用途に適し たデバイスが得られる電界放出デバイスが必要になる。

発明の概要 これらおよびその他の必要性は、本明細書で開示する電界放出デバイスを設ける ことによって実質的に満たされる。

本発明に従って構成される電界放出デバイスは、基板上に配置される複数の前も って形成されたエミッタを有する基板を含み、エミッタの少なくとも一部はこの 基板に接触している。

本発明の一つの実施例では、これらのエミッタは固定され、適切な金属などの導 電結合媒体によって互いに電気的に結合されている。所望の実施例に応じて、前 もって形成されたエミッタは互いに実質的に同一にすることもでき、あるいは形 状的に不同のものにしてもよい。しかし、いずれの実施例でも、前もって形成さ れたエミッタは形状的な断続を含む。この形状的断続は、コレクタに対して正し く配置されると、電界放出活動を維持するうえで最適となる。

図面の簡単な説明 第１図は、被着された結合媒体を有する基板の側面図である。

第２図は、前もって形成されたエミッタをさらに含む第１図の構造体の側面断面 図である。

第３図は、本発明に従って構成された別の実施例の側面断面図である。

第４図は、本発明に従って構成された平面スクリーン・ディスプレイの側面の部 分的断面図である。

発明を実施するための最良の形態 本発明に従って構成される電界放出デバイスは、第１図に示すように支持基板（ １ｏ　Ｏ）を有してもよい。この基板（１００）は、特定用途に適するように、 絶縁材料でも導電材料で構成されてもよい。絶縁材料で構成する場合、基板（１ ００）は、そのエミッタ支持面上に複数の導電細片を形成している。この基板（ １ｏ　Ｏ）は、その上に形成された（金属などの）結合材（１０１）を有する。

第２図に示すように、この結合材（１０１）は複数の導電細片（２０１）を基板 （１００）に物理的に結合させる働きをする。

結合層（１０１）は約０．５ミクロンの厚さを有し、がっ、細片は約１．０ミク ロンの長さまたは他の主要寸法を有すると仮定すると、複数の細片（２０１）の 一部は露出されたままどなる。さらに、統計的には、これらの細片（２０１）の 多数は、好適な方向に配向された少なくとも一つの形状的断続で配向される（第 ２図に示される実施例では、好適な方向は上向きである）。

このように配向され、細片（２０１）はモリブデンまたはチタン・カーバイド物 質などの適切な材料からなると仮定すると、これらの細片（２０１）は形成され る放出デバイスのエミッタとして機能する。別の実施例として、細片（２０１） 自体は絶縁材料からなり、導電材料（２０２）の薄膜（数百オングストローム） がその上に形成され、所望のエミｙりを構成することができる。いずれの実施例 でも、有効導電材料は適切な所望の特性（すなわち、この材料は電子仕事関数が 低く、導電性でなければならない）を有していなければならない。さらに、細片 （２ｏ１または２０２）を構成する材料は結晶的に鋭いエツジを有していること は特に有利である。なぜならば、これらの鋭いエツジは所望の電界放出活動を促 進するうえで実質的に寄与する形状的断続となるためである。

細片（２０）は所定のパターンに従って分散してもよく、あるいは実質的に無作 為に分散させてもよい。いずれの場合も、粒子の分散は十分高密度にして、十分 な数の正しく配向された形状的断続の可能性が存在して、所望の電界放出活動を 維持しなければならない。

第３図は、本発明に従って構成されたさらに別の実施例を示す。この実施例では 、結合層（１０１）は絶縁材料によって構成され（ただし、適切な実施例では、 導電体を用いてもよい）、この材料は基板（１００）上に形成されると、すでに 複数の導電細片（３０１）を含んでいる。結合材（ｌ　Ｏ１）内の細片（３０１ ）の密度は十分高く、この細片（３０１）の少なくとも一部が基板に接触してい る。

さらに、基板（１００）に接触する十分な数の細片＜３０１）は互い（３０１） に接触し、最終的には接合層（１０１）の上面を越えて延在する細片の少なくと も一部は基板（１０１）の表面への導電路を形成する。上記の実施例と同様に、 統計的には、かなりの数の細片（３０１，）は、目的の電界放出現象を高めるた め形状的断続が配置されるように配向される。

図示のように細片（３０１）の一部を露出するため、エツチング処理を用いて結 合材料を所望の領域の細片（３０１）の周りから除去してもよい。

このように構成すると、電界放出デバイスは適切なコレクタ（陽極）およびゲー ト（このゲートは三極構成に適している）を追加することにより製造することが できる。本発明を含む特に有用な実施例の一例について第４図を参照して説明す る。

この実施例では、複数の前もって規定の形状に形成されたエミッタ細片（２０１ ）を支持する基板（１００）は、その上に形成された絶縁材料（４０９）の層を 有する。材料被着工程では適切なマスクを用いて、所定の領域のエミッタ細片（ ２０１）群は材料のない状態に残すことが好ましい。

次に、導電層（４，０１）が絶縁層（４０９）上に形成され、この層はゲートと して機能し、完成された電界放出デバイス内で生成される電子の流れを変調させ る。そして、別の絶縁層（４Ｑ２）が導電層（４０１）上に形成され、この構造 体は、ガラス、プラスチックまたは他の適切な材料からなる透明スクリーン（４ ０４）に結合される。

スクリーン（４０４）の上には、形成される電界放出デバイスの陽極として機能 する酸化インジウム錫またはアルミニウム薄膜などの適切な導電材料が形成され ている。この導電材料は、所望のディスプレイ機能に対応する画素に相当する適 切な所定のパターンでスクリーン（４０４）上に配置されていることが好ましい 。次に、導電体を支持するスクリーン（４０４）上に発光または陰極発光（ｃａ ｔｈｏｄｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）材料の層が形成され、エミッタ細片（２ ０１）に向けて設けられる。

スクリーン（４０４）は、適切な半田タイプのシステム、静電結合方法、または 他の適切な結合方式を用いて、上記の構造体に結合することができる。この結合 工程は、形成される封止領域（４０６）が真空にされるように、真空状態で行う のが好ましい。

このように構成されると、さまざまなエミッタ細片（２０１）を適宜励起し変調 することにより、電界放出活動が得られる。この活動は、陽極に接触する電子（ ４０７）を生成する。そして、この活動により、陽極に相当する発光材は発光状 態になり、ディスプレイ・スクリーン（４０４）を介して光（４０８）を発光す る。このように形成されたさまざまな電界放出デバイスを制御することより、ス クリーン（４０４）上に所望のパターンが表示される。

このように構成することにより、本発明をなす電界放出デバイスを利用して薄型 平面ディスプレイ・スクリーンを製造することが可能になる。

国際調査報告

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．電界放出デバイスを形成する方法であって：Ａ）基板を設ける段階； Ｂ）前記基板上に前もって形成された複数の物体を設ける段階によって構成され ； ｉ）前もって形成された物体の少なくとも一部はエミッタを構成し； ｉｉ）前もって形成された物体の少なくとも一部は非導電材料からなることを特 徴とする方法。
2. ２．前もって形成された物体は、約１ミクロンの少なくとも一つの主寸法を有す ることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. ３．基板上に前もって形成された複数の物体を設ける前記段階は、基板上に結合 材を設ける段階および該結合材に接触して複数の前もって形成された物体を分散 させる段階を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
4. ４．前もって形成された物体は、基板上の結合材よりも大きい少なくとも一つの 主寸法を有することを特徴とする請求項３記載の方法。
5. ５．前もって形成された物体の少なくとも一部のその少なくとも一部は、前記結 合材の外側に延在することを特徴とする請求項４記載の方法。
6. ６．前もって形成された物体の少なくとも一部のその少なくとも一部は、前記結 合材の外側に延在し、かつその一部の少なくともいくつかは形状的断続を含むこ とを特徴とする請求項４記載の方法。
7. ７．基板上に複数の前もって形成された物体を設ける前記段階は、前もって形成 された物体を基板上で実質的に無作為に分散する段階を含むことを特徴とする請 求項１記載の方法。
8. ８．基板上に複数の前もって形成された物体を設ける前記段階は、前もって形成 された物体を基板上で実質的に所定のパターンで配置する段階を含むことを特徴 とする請求項１記載の方法。
9. ９．前もって形成された物体の少なくとも一部の上に導電層を設ける段階をさら に含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
10. １０．前もって形成された物体の少なくとも一部は少なくとも一つの形状的断続 を有し、かつ、前記導電層は前もって形成された物体の少なくとも一部の形状的 断続に形状が実質的に一致することを特徴とする請求項９記載の方法。
11. １１．エミッタの少なくとも一部からの電子放出によりディスプレイ・スクリー ンから光を発光させるべく、動作可能に結合された少なくとも一つの陽極を有す るディスプレイに前記エミッタを動作可能に結合させる段階をさらに含むことを 特徴とする請求項１記載の方法。
12. １２．エミッタをディスプレイ・スクリーンに動作可能に結合させる前記段階は 、陽極として機能する実質的に透明な導電体が形成されているディスプレイ・ス クリーンを設ける段階を含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。