JPH08241664A - 電界効果電子源及び当該源を製造する方法、並びに陰極ルミネンスディスプレイ - Google Patents

電界効果電子源及び当該源を製造する方法、並びに陰極ルミネンスディスプレイ

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JPH08241664A
JPH08241664A JP31375995A JP31375995A JPH08241664A JP H08241664 A JPH08241664 A JP H08241664A JP 31375995 A JP31375995 A JP 31375995A JP 31375995 A JP31375995 A JP 31375995A JP H08241664 A JPH08241664 A JP H08241664A
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electrically insulating
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Joel Danroc
ダンローク ジョエル
Van Danh Tran
トラン ヴァン ダン
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 数百ボルトの電圧の提供を実現する電子アド
レスシステムを製造すること。 【解決手段】 電界効果電子源が、カソード導体として
機能する少なくとも１つの第１の電極４、電気的に絶縁
の基板２と、カソード導体を覆う電気的に絶縁の層６
と、電気的に絶縁の層上に形成されてグリッドとして機
能する少なくとも１つの第２の電極８、カソード導体よ
り上に電気的に絶縁の層とグリッドを介して形成された
ホール１０と、電気泳動によってホールに形成されたカ
ーボンダイヤモンド又はカーボン層のようなダイヤモン
ドの粒子を含むマイクロヒープ１２を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電界効果電子源に関
する。特に、本発明は圧力測定計器と同様に周知のフラ
ットスクリーンであるフラットディスプレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】電界効果電子源はすでに知られており、
以下に示すものはマイクロチップ電子源である。マイク
ロチップ電子源は電気的に絶縁の基板上の少なくとも１
つのカソード導体と、前記カソード導体を覆う電気的に
絶縁の層と、前記電気的に絶縁の層の上に形成された少
なくとも１つのグリッドからなる。
【０００３】ホールはカソード導体の前のグリッド及び
絶縁層を介して形成される。マイクロチップはこれらの
ホールに形成され、かつカソード導体によって支持され
る。
【０００４】各マイクロチップのアペックスは実質的に
マイクロチップから電子を抽出するために使用されるグ
リッドの面にある。ホールは大変小さなサイズであり、
いわゆる直径２μｍ未満である。
【０００５】マイクロチップ電子源に使用するディスプ
レイを製造するために、いわゆる「三極管」システムは
製造される。更なる特別に、陰極ルミネンスアノードは
源の前に配置されている。源からの電子は陰極ルミネン
スアノードを射突する。他のディスプレイはいわゆる
「ダイオード」構成を有することを知られている。これ
らの他の周知のディスプレイは電子を放射するためのカ
ーボンダイヤモンド又はカーボン層のようなダイヤモン
ドを有する電子源の前に配置された陰極ルミネンスアノ
ードからなる。これらの層はレーザ除去によって又は化
学蒸気デポジットによって得られる。
【０００６】カーボンダイヤモンド又はカーボン層のよ
うなダイヤモンドはマイクロチップの製造における使用
される従来の材料より大変簡単に電子を放射する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】カーボンダイヤモンド
又はカーボン層のようなダイヤモンドを用いて、電子放
射を得ることができることからの最小電子場はモリブデ
ンのような金属に相当する最小電子場より小さい２０倍
でできる。不運にも前述の方法を使用してカーボンダイ
ヤモンド又はカーボン層のようなダイヤモンドのデポジ
ットは高い温度（約７００℃）で起こる。また、これら
の方法によって直接にマイクロチップを得ることは不可
能である。得られるデポジットは連続的な層であり、マ
イクロチップではない。その結果のディスプレイはここ
で示すように「ダイオード」であり、それらのアドレス
に関する問題点になる。そして、前記手段に数百ボルト
の電圧の提供を実現する電子アドレスシステムを製造す
ることは必要である。
【０００８】しかしながら、カーボンダイヤモンド又は
カーボン層のようなダイヤモンドを形成される高い温度
はこれらの層を支えるための基板として標準のガラスの
使用を妨げるものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は上記問題
点を解決することである。電界効果電子源において、 ・カソード導体として機能する少なくとも１つの第１の
電極、電気的に絶縁の基板と、 ・前記カソード導体を覆う電気的に絶縁の層と、 ・電気的に絶縁の層上に形成されてグリッドとして機能
する少なくとも１つの第２の電極、カソード導体より上
に電気的に絶縁の層と前記グリッドを介して形成された
ホールと、 ・カソード導体によって支持されてホールに形成された
電子を放射するエレメントとを含み、 ・前記エレメントがカーボンダイヤモンド又はカーボン
層のようなダイヤモンドの粒子を含むマイクロヒープで
あること。
【００１０】「マイクロヒープ」は、それらに接近した
及び／又は金属によって一緒に結合されることで直接な
接触でカーボンダイヤモンド又はカーボン層のようなダ
イヤモンドの粉の粒子を意味することを理解される。
【００１１】同じ制御電圧において、本発明に係る源
は、モルブデンのような従来の電子放射材料より高い放
射力を有する、カーボンダイヤモンド又はカーボン層の
ようなダイヤモンドの粒子を使用によるマイクロチップ
より多くの電子を放射する。そして、ディスプレイを製
造するために本発明に係る源を使用するとき後者は同じ
制御電圧におけるマイクロチップ手段より明るい。同等
の明るさにおいて、本発明に係る源を使用するディスプ
レイはマイクロチップ手段において必要である低い制御
電圧を必要とする。
【００１２】更に、本発明に係る源の使用は以下のよう
に「ダイオード」タイプの装置又は手段において必要な
電圧より低い制御電圧を必要とする「三極管」タイプの
システムになり、かつカーボンダイヤモンド又はカーボ
ン層のようなダイヤモンドを使用する。
【００１３】本発明において、マイクロヒープがカーボ
ンダイヤモンド又はカーボン層のようなダイヤモンドの
粒子から形成され、又は金属で分散される粒子から形成
される。
【００１４】本発明に係る源において、マイクロヒープ
が金属のデポジットによってリンクされて、カーボンダ
イヤモンド又はカーボン層のようなダイヤモンドの粒子
はマイクロヒープの表面上に前記デポジットから現れ
る。
【００１５】また、本発明は電界効果電子源と、陰極ル
ミネンス材料層からなる陰極ルミネンスアノードとを含
む陰極ルミネンス表示手段において、その源が本発明の
目的を形成する源である。
【００１６】マイクロチップを用いる周知の手段とカー
ボンダイヤモンド又はカーボン層のようなダイヤモンド
からなる手段とを比較しての本発明の効果を以下に示
す。
【００１７】また本発明は電界効果電子源の製造方法に
関し、 ・電気的に絶縁の基板からなる基板、前記基板上の少な
くとも１つのカソード導体、各カソード導体を覆う電気
的に絶縁の層及び前記電気的に絶縁の層を覆う電気的に
導通のグリッド層を生成し、 ・ホールは各カソード導体でグリッド層及び電気的に絶
縁の層を介して形成され、 ・各ホールは電子を放射できるエレメントを形成され、 ・前記エレメントがカーボンダイヤモンド又はカーボン
層のようなダイヤモンドの粒子を含むマイクロヒープで
あり、電気泳動によって、あるいは金属とカーボンダイ
ヤモンド又はカーボン層のようなダイヤモンドの接合電
気化学デポジットによって形成される。
【００１８】本発明に係る処理は大きな表面の基板を用
いて行うことができ、そして大きな表面（対角線で数ダ
ースインチ）を有する電子源（ディスプレイスクリー
ン）を得ることができる。
【００１９】更に、本発明に係る処理は形成されるマイ
クロヒープでの温度は周辺温度（約２０℃）に近い。
【００２０】そして、本発明に係る源を製造するため
に、任意の特別な警戒なしで普通（ソーダ−石灰）のガ
ラス基板を使用できる。
【００２１】また本発明に係る処理がマイクロチップ源
製造工程より簡単であり、後者でないので使用が真空デ
ポジットなしの離昇層を作られる。
【００２２】更に、本発明に係る処理を行うために必要
な溶解槽は数か月の長い寿命を有する。
【００２３】本発明に係る製造方法の一例によれば、電
気泳動によって形成されたマイクロヒープは電気化学デ
ポジットによって金属の助けでリンクされる。
【００２４】好ましくは、カーボンダイヤモンド又はカ
ーボン層のようなダイヤモンドの粒子は約１μｍ以下の
大きさである。更に好ましくは使用はナノメータの粉で
なされる。
【００２５】これらの粒子は自然又は人工ダイヤモンド
から得られ、あるいはレーザ合成、化学蒸気デポジット
及び物理蒸気デポジットの中から選択する手段によって
得られる。
【００２６】グリッド層及び電気的に絶縁の層を介して
形成されたホールは環状又は矩形である。
【００２７】前記ホールのサイズは約１μｍ〜数ダース
ミクロメータの範囲内で選択される。
【００２８】本発明に係るマイクロヒープを形成する構
成はマイクロチップ源を製造するために形成されたマイ
クロチップでの構成に相当される。
【００２９】とはいえ、本発明に係る処理を行うための
構成で形成されたホールのサイズはマイクロチップ源製
造工程を行うための必要度をかなり越えることができ
る。これは、大きな表面上に小さく測定されたホール
（２μｍ未満）を得ることに関係する難しさに関して高
い効果である。
【００３０】
【発明の実施の形態】図１に示す部分の本発明に係る源
は電気的に絶縁の基板２の上に、導体（図１に示す１つ
のカソード導体のみ）のカソードとしての電極４、各カ
ソード導体を覆う電気的に絶縁の層６及び電気的に絶縁
の層６（図１に示される１つのグリッドのみ）上に形成
されてグリッドとしての電極８を含む。
【００３１】ホール１０はカソード導体４の上に絶縁層
６及びグリッド８を介して形成される。
【００３２】カーボンダイヤモンド又はカーボン層のよ
うなダイヤモンドを含むマイクロヒープ１２はホール１
０に形成され、かつカソード導体４によって支持され
る。カソード導体４が並列であり、かつグリッド８がカ
ソード導体４に垂直で他に並列であることを支持され
る。よって、ホール１０及びマイクロヒープ１２は前記
グリッドがカソード導体に交差するゾーンに配置されて
いる。適切な電圧がカソード導体４と前記ゾーンに相当
するグリッド８との間に供給される時電子を放射するそ
のようなゾーンのマイクロヒープである。
【００３３】陰極ルミネンスディスプレイ手段は図２の
部分断面図に示されている。この手段は図１の電子源１
４からなる。また図２の手段は源１４を面する位置付け
られてかつ形成される真空でスペース１８によって分離
された陰極ルミネンスアノード１６を含む。
【００３４】陰極ルミネンスアノード１６はアノードを
形成する電気的に絶縁で透明な層２２と共に設けられた
電気的に絶縁の透明な基板２０を含む。
【００３５】この手段は次の文献（１）〜（４）に開示
された表示手段と比較できるし、比較される効果を有す
る。
【００３６】（１）欧州特許公開第２３４，９８９号及
び米国特許第４，８５７，１６１号に相当する仏国特許
公開第２，５９３，９５３号 （２）欧州特許公開第３１６，２１４号及び米国特許第
４，９４０，９１６号に相当する仏国特許公開第２，６
２３，０１３号 （３）欧州特許公開第４６１，９９０号及び米国特許第
５，１９４，７８０号に相当する仏国特許公開第２，６
６３，４６２号 （４）欧州特許公開第５５８，３９３号及び米国特許出
願０８／０２２，９３５号（レロクス氏他による１９９
３年２月２６日出願）に相当する仏国特許公開第２，６
８７，８３９号
【００３７】詳細には前記処理を示す図３と比較して図
１の電子源を製造する工程を付与される。
【００３８】前記源を製造するために、第１の段階は基
板２、カソード導体４、電気的に絶縁の層６、前記電気
的に絶縁の層６を覆うグリッド層２５及び前記グリッド
層２５及び電気的に絶縁の層６に形成されるホール１０
を含む構成を製造することである。
【００３９】そのような構成の処理は周知であり、基準
は文献（１）〜（４）にこの点で作られる。
【００４０】グリッド８及び電気的に絶縁の層６で形成
される実質的な環状の直径Ｄ１が文献（１）〜（４）に
火持されているマイクロチップ電子源のホールの直径を
有効的に越えることができる。例えば、その直径Ｄ１は
１μｍ〜２０μｍにできる。
【００４１】図１はホール１０の事実を示し、環状に代
えて矩形とすることができる。図４の矩形のホール１０
の幅Ｄ２は前述の直径Ｄ１に等しくでき、マイクロチッ
プ源のホールの直径より大きく越えることもできる。そ
して、配列がグリッド層２５をエッチングすることによ
ってカソード導体に垂直にグリッドを行う。
【００４２】配列がグリッド層２５をエッチングするこ
とによってカソード導体に垂直で行われる後でホール１
０でカーボンダイヤモンド又はカーボン層のようなダイ
ヤモンドのマイクロヒープ１２を形成する質問である。
使用はマイクロヒープ１２を形成するためにカーボンダ
イヤモンド又はカーボン層のようなダイヤモンドの粉を
作られる。この粉は水素及び炭化水素の混合から化学蒸
気デポジットによって得られることができる。この化学
蒸気デポジットは電子ビームによってあるいはマイクロ
波によって生成されるプラズマによって促進される。
【００４３】また、化学蒸気デポジットによってレーザ
によって促進されたレーザの手段によってこの粉を合成
することが可能となる。
【００４４】また粉を合成することは物理的な蒸気デポ
ジットによってカーボン（グラファイトなど）ターゲッ
ト及びアルゴンのようなガス又は水素、不純物なしの炭
化水素あるいはジボランのような添加物を有するガスを
形成するプラズマから可能である。
【００４５】また、レーザ除去によってこの粉を得るこ
とができる。また、自然ダイヤモンドの粉を使用でき
る。
【００４６】多種な例として、前記人工ダイヤモンドか
らの粉の製造によってなされる高い圧力及び高い温度で
圧縮するカーボンによって人工ダイヤモンドを準備でき
る。好ましくは、カーボンダイヤモンド又はカーボン層
のようなダイヤモンドの粉はミクロン又はサブミクロ
ン、好ましくはナノメータのグレインサイズを有するよ
うに選択される。これらのカーボンダイヤモンド又はカ
ーボン層のようなダイヤモンドの粉がドーピングされ、
あるいはされないことが指示されている。添加物として
のホウ素を使用することができる。
【００４７】カソード導体４上のホール１０でマイクロ
ヒープ１２の配列に従う粉（カーボンダイヤモンド又は
カーボン層のようなダイヤモンド）のデポジットは電気
泳動によって実行され得、電気化学金属強化デポジット
によって、あるいはカーボンダイヤモンド又はカーボン
層のようなダイヤモンドと金属の接合電気化学デポジッ
トによって選択的に仕上げられる。
【００４８】電気泳動によってデポジットの場合で、ホ
ール１０を有する構成は適切な溶剤２６に置かれ、かつ
各ホール１０の底は前記デポジット段階中に正のポテン
シャルに持ち上げられる。更に、カソード導体４は適切
な電圧源２８の手段によってこの正のポテンシャルに持
ち上げて、正極は前記カソード導体４に接続され、一方
前記源の負極は１〜５ｃｍの基板からの距離で溶解槽に
配置された白金又はステンレス綱の逆起電極３２に接続
されている。
【００４９】カーボンダイヤモンド又はカーボン層のよ
うなダイヤモンドの粉は溶剤２６（前記溶剤での構成を
配置する前に）に浮遊されている。溶剤２６は溶剤の８
μｌ／リトルで酸を硫化することができる酸及びバイン
ダと分散剤、アセテートを合成する。
【００５０】前記溶剤での構成の液浸とホールの底に正
のポテンシャルの提供はマイクロヒープ１２を得ること
になる。
【００５１】源２８によって供給される電圧は約２００
Ｖに上げることができる。
【００５２】電気泳動の場合、負のポテンシャルはホー
ルの底に提供される。
【００５３】更に、この場合、源２８の負極はカソード
導体４に接続され、一方源２８の正極は基板から約１〜
５ｃｍの距離で溶解槽に配置された白金又はステンレス
綱の逆起電極３２に接続されている。
【００５４】溶剤２６はイソプロピルアルコール、Ｍｇ
（ＮＯ3 ），６Ｈ2 Ｏ（濃度１０-5モル／リットル）及
びグリセロール（濃度は約１ｖｏｌ．％である）のよう
な分散剤を混ぜている。
【００５５】そして、使用は約２００Ｖに上げた電圧で
なされる。デポジットの同じタイプは電気泳動の場合で
得られる。
【００５６】電気泳動によって得られるデポジットを強
めるために、Ｎｉ，Ｃｏ，Ａｇ，Ａｕ，Ｒｈ又はＰｔ、
あるいは遷移金属、合金及び宝石の中から選ばれる。こ
れは図５に示されており、マイクロヒープ１２をなす構
成を示すことができ、及び電気化学デポジットで実現さ
れるように溶剤３０に浸される。
【００５７】そして、適切な電圧が、電圧源３４によっ
て溶剤内に配置された電極３３とカソード導体４の間に
供給される。
【００５８】前記電極３３はニッケルなどで溶剤３０は
３００ｇ／ｌの硫酸ニッケル、３０ｇ／ｌの塩化ニッケ
ル、３０ｇ／ｌのホウ酸及び０．６ｇ／ｌの硫酸ラウリ
ルナトリウムを含む。
【００５９】使用は４Ａ／ｄｍ2 の電流でなされる。
【００６０】図５は電気化学デポジット動作後各マイク
ロヒープ１２上に形成された金属デポジット３６を示
し、マイクロヒープの粒子の出現部分の存在がわかる。
【００６１】また、金属とカーボンダイヤモンド又はカ
ーボン層のようなダイヤモンドとの接合電気化学デポジ
ットによってマイクロヒープを形成することができる。
溶解槽にぶら下がった６０ｗｔ．％のダイヤモンドに消
耗することができる。
【００６２】使用は約４Ａ／ｄｍ2 の適切な電流源でな
され、前記源の負極はカソード導体に供給され、前記源
の正極は溶解槽に配置されたニッケル電極に供給されて
いる。
【００６３】そのニッケルはダイヤモンド粒子で伴出す
るホール内にデポジットされ、前記ホール内にニッケル
とダイヤモンドのマイクロヒープの配列になる。
【００６４】また、本発明に係る処理の実行でカーボン
ダイヤモンド又はカーボン層のようなダイヤモンドの配
置で使用することができ、粉はミクロン又はサブミクロ
ンのサイズの炭化シリコン又は炭化チタンの粒子から形
成され、一方マイクロヒープを形成するためにここで述
べた同じ方法（電気化学金属強化デポジットによる任意
に仕上げられる電気泳動又は金属及び粒子の接合電気化
学デポジット）を使用する。
【００６５】明らかに、本発明では、マイクロヒープの
頂点（任意に金属強化デポジットを用いて覆われる）が
グリッドの面に実質的に配置され、これらのマイクロヒ
ープは前記グリッドに接触していない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子源の部分断面を示す図であ
る。
【図２】図１の源を使用する表示手段の部分断面を示す
図である。
【図３】本発明に係る電子源の製造工程を示す図であ
る。
【図４】本発明に係る電子源を製造するために矩形のホ
ールを使用した例を示す図である。
【図５】本発明に係る電子源の他の製造工程を示す図で
ある。
【符号の説明】
２ 基板 ４ 電極 ６，８ 層 １０ ホール １２ マイクロヒープ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電界効果電子源において、 カソード導体として機能する少なくとも１つの第１の電
    極（４）、電気的に絶縁の基板（２）と、 前記カソード導体を覆う電気的に絶縁の層（６）と、 電気的に絶縁の層上に形成されてグリッドとして機能す
    る少なくとも１つの第２の電極（８）、カソード導体よ
    り上に電気的に絶縁の層と前記グリッドを介して形成さ
    れたホール（１０）と、 カソード導体によって支持されてホールに形成された電
    子を放射するエレメント（１２）とを含み、 前記エレメントがカーボンダイヤモンド又はカーボン層
    のようなダイヤモンドの粒子を含むマイクロヒープ（１
    ２）であることを特徴とする電界効果電子源。
  2. 【請求項２】 マイクロヒープ（１２）がカーボンダイ
    ヤモンド又はカーボン層のようなダイヤモンドの粒子か
    ら形成され、又は金属で分散される粒子から形成される
    請求項１記載の源。
  3. 【請求項３】 マイクロヒープ（１２）が金属のデポジ
    ットによってリンクされて、カーボンダイヤモンド又は
    カーボン層のようなダイヤモンドの粒子はマイクロヒー
    プの表面上に前記デポジットから現れる請求項２記載の
    源。
  4. 【請求項４】 電界効果電子源（１４）と、陰極ルミネ
    ンス材料層（２４）からなる陰極ルミネンスアノード
    （１６）とを含み、源（１４）が請求項１に記載の源で
    あることを特徴とする陰極ルミネンスディスプレイ。
  5. 【請求項５】 電気的に絶縁の基板からなる基板、前記
    基板（２）上の少なくとも１つのカソード導体、各カソ
    ード導体（４）覆う電気的に絶縁の層（６）及び前記電
    気的に絶縁の層を覆う電気的に導通のグリッド層（２
    ５）を生成し、 ホール（１０）は各カソード導体でグリッド層及び電気
    的に絶縁の層を介して形成され、 各ホールは電子を放射できるエレメント（１２）を形成
    され、 前記エレメントがカーボンダイヤモンド又はカーボン層
    のようなダイヤモンドの粒子を含むマイクロヒープ（１
    ２）であり、電気泳動によって、あるいは金属とカーボ
    ンダイヤモンド又はカーボン層のようなダイヤモンドの
    接合電気化学デポジットによって形成されることを特徴
    とする電界効果電子源の製造方法。
  6. 【請求項６】 電気泳動によって形成されたマイクロヒ
    ープ（１２）は電気化学デポジットによって金属の助け
    でリンクされる請求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】 カーボンダイヤモンド又はカーボン層の
    ようなダイヤモンドの粒子は約１μｍ以下の大きさであ
    る請求項５記載の方法。
  8. 【請求項８】 粒子は自然又は人工ダイヤモンドから得
    られ、あるいはレーザ合成、化学蒸気デポジット及び物
    理蒸気デポジットの中から選択する手段によって得られ
    る請求項７記載の方法。
  9. 【請求項９】 ホール（１０）は環状又は矩形である請
    求項５記載の方法。
  10. 【請求項１０】 ホール（１０）のサイズは約１μｍ〜
    数ダースミクロメータの範囲内で選択される請求項５記
    載の方法。
JP31375995A 1994-11-08 1995-11-08 電界効果電子源及び当該源を製造する方法、並びに陰極ルミネンスディスプレイ Pending JPH08241664A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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FR9413371A FR2726688B1 (fr) 1994-11-08 1994-11-08 Source d'electrons a effet de champ et procede de fabrication de cette source, application aux dispositifs de visualisation par cathodoluminescence
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