JP2002289089A - 電界放射冷陰極及びその製造方法 - Google Patents
電界放射冷陰極及びその製造方法Info
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電界放射型素子に関し、その冷陰極および製
造方法を提供することを課題とする。 【解決手段】 チタン（Ｔｉ）を主体とする電界放射型
素子ＦＥＤの電界放射冷陰極電子源に酸化硼素（Ｂ２Ｏ
３）または硼素（Ｂ）と白金（Ｐｔ）チタン（Ｔｉ）か
らなる表面層を形成する冷陰極装置および製造方法。
造方法を提供することを課題とする。 【解決手段】 チタン（Ｔｉ）を主体とする電界放射型
素子ＦＥＤの電界放射冷陰極電子源に酸化硼素（Ｂ２Ｏ
３）または硼素（Ｂ）と白金（Ｐｔ）チタン（Ｔｉ）か
らなる表面層を形成する冷陰極装置および製造方法。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電界放射型素子に関
し、その冷陰極および製造方法に関する。
し、その冷陰極および製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び課題】図７の従来電界放射型素子原理
図に示すように、電界放射型素子即ちＦＥＤ（Ｆｉｅｌ
ｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）は２次元マト
リクス状に配置した電界放射冷陰極電子源１から放出さ
れた電子を、対向電極２に形成させた蛍光体層からなる
発光部３に衝突させて発光させるフラットパネル（平
面）デイスプレイである。このＦＥＤはサブミクロン〜
ミクロンサイズの微小真空管、すなわち、電界放射冷陰
極電子源１を用いた真空マイクロデバイスの一種であ
る。基本構成は、従来の３極管であるが、ゲート電極
５、電界放射冷陰極電子源１を取り付けたガラス基板６
と別のガラス基板７に取り付けられた透明電極（陽極）
８、蛍光体層から構成される発光部３からなる。熱陰極
は用いず、陰極（エミッタ−電子源１）に高電界を集中
して、量子力学的なトンネル効果により電子を引き出す
電界放射冷陰極１を用いている。この引き出した電子
を、陽極／陰極間の電圧で加速し、陽極に形成した蛍光
体層３に衝突・励起させて発光４させる。陰極線による
蛍光体の励起発光という点では、ブラウン管と同じ原理
であるが、ブラウン管と比較して、体積と重量ならびに
消費電力が小さいという特徴を持っている。さらに、液
晶デイスプレイと比較して、バックライトが必要がな
く、かつ、視野角が広いという特徴を持っている。
図に示すように、電界放射型素子即ちＦＥＤ（Ｆｉｅｌ
ｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）は２次元マト
リクス状に配置した電界放射冷陰極電子源１から放出さ
れた電子を、対向電極２に形成させた蛍光体層からなる
発光部３に衝突させて発光させるフラットパネル（平
面）デイスプレイである。このＦＥＤはサブミクロン〜
ミクロンサイズの微小真空管、すなわち、電界放射冷陰
極電子源１を用いた真空マイクロデバイスの一種であ
る。基本構成は、従来の３極管であるが、ゲート電極
５、電界放射冷陰極電子源１を取り付けたガラス基板６
と別のガラス基板７に取り付けられた透明電極（陽極）
８、蛍光体層から構成される発光部３からなる。熱陰極
は用いず、陰極（エミッタ−電子源１）に高電界を集中
して、量子力学的なトンネル効果により電子を引き出す
電界放射冷陰極１を用いている。この引き出した電子
を、陽極／陰極間の電圧で加速し、陽極に形成した蛍光
体層３に衝突・励起させて発光４させる。陰極線による
蛍光体の励起発光という点では、ブラウン管と同じ原理
であるが、ブラウン管と比較して、体積と重量ならびに
消費電力が小さいという特徴を持っている。さらに、液
晶デイスプレイと比較して、バックライトが必要がな
く、かつ、視野角が広いという特徴を持っている。
【０００３】係るＦＥＤの電界放射冷陰極電子源１の材
料は窒化チタン、窒化酸化チタン（特願平１１−５６０
９０）チタン、タングステン、モリブデン、ニツケル、
これらの合金、ダイヤモンド薄膜（特開平６−３６６８
６，特開平６−２０８８３５）非晶質ダイヤモンド、ア
モルファスカ−ボン、カ−ボンナノチュ−ブなどが、提
案されているが、現段階での到達寿命は５千から１万時
間であり、これを伸ばす技術開発が、望まれるという課
題が残されている。
料は窒化チタン、窒化酸化チタン（特願平１１−５６０
９０）チタン、タングステン、モリブデン、ニツケル、
これらの合金、ダイヤモンド薄膜（特開平６−３６６８
６，特開平６−２０８８３５）非晶質ダイヤモンド、ア
モルファスカ−ボン、カ−ボンナノチュ−ブなどが、提
案されているが、現段階での到達寿命は５千から１万時
間であり、これを伸ばす技術開発が、望まれるという課
題が残されている。
【０００４】係る状況であるが、電解用電極として、チ
タン基体の該表面層上に、酸化タンタルを中間層、酸化
インジウムと酸化タンタルを外層にした例が提案されて
いる。（特願平７−２５７６８）この電解用電極に関し
て、本発明者らはチタン基体の該表面層上に伝導度の高
いチタン、白金、酸化硼素からなる金属・酸化物複合材
料を開発発表して公知の事実である。（電気化学会・電
解科学技術委員会・第１０電極材料研究会、１６−１９
（２０００年７月）この電極は寿命試験の経過時間とと
もに電極抵抗が減少することを発見した。本発明では、
この電解用電極をさらに発展させ、ＦＥＤの電界放射冷
陰極電子源１の材料として、応用することを提案する。
タン基体の該表面層上に、酸化タンタルを中間層、酸化
インジウムと酸化タンタルを外層にした例が提案されて
いる。（特願平７−２５７６８）この電解用電極に関し
て、本発明者らはチタン基体の該表面層上に伝導度の高
いチタン、白金、酸化硼素からなる金属・酸化物複合材
料を開発発表して公知の事実である。（電気化学会・電
解科学技術委員会・第１０電極材料研究会、１６−１９
（２０００年７月）この電極は寿命試験の経過時間とと
もに電極抵抗が減少することを発見した。本発明では、
この電解用電極をさらに発展させ、ＦＥＤの電界放射冷
陰極電子源１の材料として、応用することを提案する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、絶縁性基
板上にチタン金属を蒸着し、次の化学的手段、および物
理的手段を用いて、ＦＥＤの電界放射冷陰極電子源１と
して構成することで、解決した。
板上にチタン金属を蒸着し、次の化学的手段、および物
理的手段を用いて、ＦＥＤの電界放射冷陰極電子源１と
して構成することで、解決した。
【０００６】ＦＥＤの電界放射冷陰極電子源１を製作す
る化学的手段としては、ＦＥＤの電界放射冷陰極電子源
１は図１に示すように、絶縁性基板１５上に、チタンを
真空蒸着させ、チタン基体層９を形成させる。さらに、
チタン基体層９の表面層上に突起体１０を形成するため
の孔を開口した１μｍ厚のマスクを張り付け、または１
μｍ厚のマスク印刷をしたチタン基体層９に、開口部の
１μｍ厚さまでチタンを真空蒸着させる。さらに、マス
クを剥離して、チタン基体層９の表面層上に突起体１０
を形成する。
る化学的手段としては、ＦＥＤの電界放射冷陰極電子源
１は図１に示すように、絶縁性基板１５上に、チタンを
真空蒸着させ、チタン基体層９を形成させる。さらに、
チタン基体層９の表面層上に突起体１０を形成するため
の孔を開口した１μｍ厚のマスクを張り付け、または１
μｍ厚のマスク印刷をしたチタン基体層９に、開口部の
１μｍ厚さまでチタンを真空蒸着させる。さらに、マス
クを剥離して、チタン基体層９の表面層上に突起体１０
を形成する。
【０００７】チタン基体層に突起体１０を形成させた表
面層上を図２に示すような先端形状１１にするために、
４％フッ化水素ＨＦ水溶液、次いで、熱（１＋１）硫酸
Ｈ２ＳＯ４水溶液でエッチングを行い、その後、塩化白
金酸（Ｈ２ＰｔＣｌ６・６Ｈ２Ｏ）ブタノール溶液と硼
酸（Ｈ３ＢＯ３を一様に塗布した後、２５０〜５５０℃
で１０分間焼成した。塩化白金酸（Ｈ２ＰｔＣｌ６・６
Ｈ２Ｏ）ブタノール溶液と硼酸（Ｈ３ＢＯ３）を一様に
塗布した後、２５０〜５５０℃で１０分間焼成する工程
を１〜１０回繰り返すことにより、チタン基体層に突起
体１０を形成させた表面層上に酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）１
２と白金（Ｐｔ）１３チタン（Ｔｉ）１４からなる図３
のような電界放射冷陰極電子源１の表面層が形成され
る。
面層上を図２に示すような先端形状１１にするために、
４％フッ化水素ＨＦ水溶液、次いで、熱（１＋１）硫酸
Ｈ２ＳＯ４水溶液でエッチングを行い、その後、塩化白
金酸（Ｈ２ＰｔＣｌ６・６Ｈ２Ｏ）ブタノール溶液と硼
酸（Ｈ３ＢＯ３を一様に塗布した後、２５０〜５５０℃
で１０分間焼成した。塩化白金酸（Ｈ２ＰｔＣｌ６・６
Ｈ２Ｏ）ブタノール溶液と硼酸（Ｈ３ＢＯ３）を一様に
塗布した後、２５０〜５５０℃で１０分間焼成する工程
を１〜１０回繰り返すことにより、チタン基体層に突起
体１０を形成させた表面層上に酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）１
２と白金（Ｐｔ）１３チタン（Ｔｉ）１４からなる図３
のような電界放射冷陰極電子源１の表面層が形成され
る。
【０００８】チタン基体の表面層上のチタン結晶粒１４
は０．１μｍ以上１００μｍ以下であり、このチタン結
晶粒１４を覆うように酸化硼素１２で構成され、この酸
化硼素で覆われたチタン結晶粒上に球換算径０．１μｍ
以上２０μｍ以下の白金粒１３が析出してなる電界放射
冷陰極電子源１及びその製作方法を提供する。
は０．１μｍ以上１００μｍ以下であり、このチタン結
晶粒１４を覆うように酸化硼素１２で構成され、この酸
化硼素で覆われたチタン結晶粒上に球換算径０．１μｍ
以上２０μｍ以下の白金粒１３が析出してなる電界放射
冷陰極電子源１及びその製作方法を提供する。
【０００９】ＦＥＤの電界放射冷陰極電子源１を製作す
る物理的手段としては、ＦＥＤの電界放射冷陰極電子源
１は図１に示すように、絶縁性基板８上に、チタンを真
空蒸着させ、チタン基体層９を形成させる。さらに、チ
タン基体層９の表面層上に硼素１４を真空蒸着、白金１
３を真空蒸着させてチタン基体層９の表面層１０を形成
させて、このチタン結晶粒を覆うように硼素１２で構成
され、この硼素１２で覆われたチタン結晶粒上に球換算
径０．１μｍ以上２０μｍ以下の白金粒１３が析出して
なる電界放射冷陰極電子源１及びその製作方法を提供す
る。
る物理的手段としては、ＦＥＤの電界放射冷陰極電子源
１は図１に示すように、絶縁性基板８上に、チタンを真
空蒸着させ、チタン基体層９を形成させる。さらに、チ
タン基体層９の表面層上に硼素１４を真空蒸着、白金１
３を真空蒸着させてチタン基体層９の表面層１０を形成
させて、このチタン結晶粒を覆うように硼素１２で構成
され、この硼素１２で覆われたチタン結晶粒上に球換算
径０．１μｍ以上２０μｍ以下の白金粒１３が析出して
なる電界放射冷陰極電子源１及びその製作方法を提供す
る。
【００１０】また上記のように、チタン基体層９の表面
層上に突起体１０を形成して、エッチング処理を行うこ
とにより、突起体１１は、高さ方向中心位置での横断面
の円換算径が０．０１μｍ以上１００００μｍ以下であ
り、アスペクト比（前記円換算径に対する高さの比）が
０．２以上であるものが、得られる。しかも、この突起
体１１の配置密度は１００μｍ２当たり０．１本以上１
００本である。
層上に突起体１０を形成して、エッチング処理を行うこ
とにより、突起体１１は、高さ方向中心位置での横断面
の円換算径が０．０１μｍ以上１００００μｍ以下であ
り、アスペクト比（前記円換算径に対する高さの比）が
０．２以上であるものが、得られる。しかも、この突起
体１１の配置密度は１００μｍ２当たり０．１本以上１
００本である。
【００１１】また上記のように、チタン基体層９の表面
層上に突起体１０を形成しないで、上記と同一な化学的
手段、物理的手段を施してもよい。
層上に突起体１０を形成しないで、上記と同一な化学的
手段、物理的手段を施してもよい。
【００１２】
【発明の実施の態様】ＦＥＤの電界放射冷陰極電子源１
は図１に示すように、ガラス基板などの絶縁性基板上８
にチタン金属を蒸着し、この蒸着したチタン金属薄膜９
の厚さは、０，１〜５μｍであり、チタン金属薄膜９の
結晶粒は０．１μｍ以上１００μｍ以下で形成されてい
る。チタン金属薄膜９の結晶は（１０２）で構成されて
いる。突起体１０を形成するための孔を開口した１μｍ
厚のマスクを張り付けまたは１μｍ厚のマスク印刷して
後、チタン金属を蒸着する。マスクを張り付けを剥が
し、またはマスク印刷を剥がして、図２に示すような、
０．５〜２μｍ以内の突起体１１を得る。
は図１に示すように、ガラス基板などの絶縁性基板上８
にチタン金属を蒸着し、この蒸着したチタン金属薄膜９
の厚さは、０，１〜５μｍであり、チタン金属薄膜９の
結晶粒は０．１μｍ以上１００μｍ以下で形成されてい
る。チタン金属薄膜９の結晶は（１０２）で構成されて
いる。突起体１０を形成するための孔を開口した１μｍ
厚のマスクを張り付けまたは１μｍ厚のマスク印刷して
後、チタン金属を蒸着する。マスクを張り付けを剥が
し、またはマスク印刷を剥がして、図２に示すような、
０．５〜２μｍ以内の突起体１１を得る。
【００１３】このチタン基体層９に突起体１０を形成さ
せた表面層上に４％フッ化水素ＨＦ水溶液、次いで、熱
（１＋１）硫酸Ｈ２ＳＯ４水溶液でエッチングを行うこ
とにより、突起体１１が得られ、突起体１１は、高さ方
向中心位置での横断面の円換算径が０．０１μｍ以上１
００００μｍ以下であり、アスペクト比（前記円換算径
に対する高さの比）が０．２以上となる。しかも、この
突起体１１の配置密度は１００μｍ２当たり０．１本以
上１００本である。
せた表面層上に４％フッ化水素ＨＦ水溶液、次いで、熱
（１＋１）硫酸Ｈ２ＳＯ４水溶液でエッチングを行うこ
とにより、突起体１１が得られ、突起体１１は、高さ方
向中心位置での横断面の円換算径が０．０１μｍ以上１
００００μｍ以下であり、アスペクト比（前記円換算径
に対する高さの比）が０．２以上となる。しかも、この
突起体１１の配置密度は１００μｍ２当たり０．１本以
上１００本である。
【００１４】さらに、突起体１１を形成させたチタン基
体層９を塩化白金酸（Ｈ２ＰｔＣｌ６・６Ｈ２Ｏ）ブタ
ノール溶液と硼酸（Ｈ３ＢＯ３）を一様に塗布した後、
２５０〜５５０℃で１０分間焼成した。この塩化白金酸
（Ｈ２ＰｔＣｌ６・６Ｈ２Ｏ）ブタノール溶液と硼酸
（Ｈ３ＢＯ３）を一様に塗布した後、２５０〜５５０℃
で１０分間焼成する工程を１〜１０回繰り返すことによ
り、チタン基体層９に突起体１１を形成させた表面層上
に酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）１２と白金（Ｐｔ）１３チタン
（Ｔｉ）からなる電界放射冷陰極電子源表面層が形成さ
れる。
体層９を塩化白金酸（Ｈ２ＰｔＣｌ６・６Ｈ２Ｏ）ブタ
ノール溶液と硼酸（Ｈ３ＢＯ３）を一様に塗布した後、
２５０〜５５０℃で１０分間焼成した。この塩化白金酸
（Ｈ２ＰｔＣｌ６・６Ｈ２Ｏ）ブタノール溶液と硼酸
（Ｈ３ＢＯ３）を一様に塗布した後、２５０〜５５０℃
で１０分間焼成する工程を１〜１０回繰り返すことによ
り、チタン基体層９に突起体１１を形成させた表面層上
に酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）１２と白金（Ｐｔ）１３チタン
（Ｔｉ）からなる電界放射冷陰極電子源表面層が形成さ
れる。
【００１５】このようにして、製作されたチタン基体層
９に突起体１１を形成させた表面層上に酸化硼素（Ｂ２
Ｏ３）１２と白金（Ｐｔ）１３チタン（Ｔｉ）１４の金
属・非金属複合材料を電界放射冷陰極電子源１として使
用した場合の固有抵抗は導体金属として知られる銅やア
ルミニームに比べて高いが、２Ｖでは通常のチタン（Ｔ
ｉ）の抵抗値を示しているが、３．７Ｖでは２Ｖの１／
１５の低い抵抗を示し、４Ｖでは元に戻るが、１０Ｖで
は１／３０，これ以上では、さらに、印加電圧の増加に
伴い、抵抗値が低下している。この金属・非金属複合材
料は電圧の変化にともない、温度とは無関係に、抵抗値
が低下する新種の超伝導体に近い素材と考えられる。さ
らに、白金（Ｐｔ）の結晶は主に（１１１）次いで、
（２００）、（２２０）の構造をとっている。
９に突起体１１を形成させた表面層上に酸化硼素（Ｂ２
Ｏ３）１２と白金（Ｐｔ）１３チタン（Ｔｉ）１４の金
属・非金属複合材料を電界放射冷陰極電子源１として使
用した場合の固有抵抗は導体金属として知られる銅やア
ルミニームに比べて高いが、２Ｖでは通常のチタン（Ｔ
ｉ）の抵抗値を示しているが、３．７Ｖでは２Ｖの１／
１５の低い抵抗を示し、４Ｖでは元に戻るが、１０Ｖで
は１／３０，これ以上では、さらに、印加電圧の増加に
伴い、抵抗値が低下している。この金属・非金属複合材
料は電圧の変化にともない、温度とは無関係に、抵抗値
が低下する新種の超伝導体に近い素材と考えられる。さ
らに、白金（Ｐｔ）の結晶は主に（１１１）次いで、
（２００）、（２２０）の構造をとっている。
【００１６】従来のＦＥＤの電界放射冷陰極電子源１か
ら放出される電流は電界放射冷陰極電子源１とガラス基
板７に取り付けられた透明電極（陽極）７、蛍光体層３
から構成される発光部４の陽極との間の電位差が３ＫＶ
のとき、６μＡであり、４ＫＶのときは、４０μＡにて
発光部４で発光されるのが、一般的と考えられる。しか
し、本発明では、数百Ｖ以内若しくは、１０Ｖ以上数十
Ｖ以内で放出される電流が、確認され、蛍光体層３から
構成される発光部４の陽極での発光認が認められた。
ら放出される電流は電界放射冷陰極電子源１とガラス基
板７に取り付けられた透明電極（陽極）７、蛍光体層３
から構成される発光部４の陽極との間の電位差が３ＫＶ
のとき、６μＡであり、４ＫＶのときは、４０μＡにて
発光部４で発光されるのが、一般的と考えられる。しか
し、本発明では、数百Ｖ以内若しくは、１０Ｖ以上数十
Ｖ以内で放出される電流が、確認され、蛍光体層３から
構成される発光部４の陽極での発光認が認められた。
【００１７】本来、ＦＥＤは比較的高電圧で動作してい
るが、１画素に流れる電流が数十μＡであるために、消
費電力が小さく、ＦＥＤ全体の消費電力が２０Ｗ程度で
あるが、本発明の電界放射冷陰極電子源１の表面層上に
酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）１２白金（Ｐｔ）１３チタン（Ｔ
ｉ）１４の金属・非金属複合材料を用いることで、ＦＥ
Ｄ全体の消費電力が１０Ｗ以下の低消費電力、省力化表
示装置の提供することができる。
るが、１画素に流れる電流が数十μＡであるために、消
費電力が小さく、ＦＥＤ全体の消費電力が２０Ｗ程度で
あるが、本発明の電界放射冷陰極電子源１の表面層上に
酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）１２白金（Ｐｔ）１３チタン（Ｔ
ｉ）１４の金属・非金属複合材料を用いることで、ＦＥ
Ｄ全体の消費電力が１０Ｗ以下の低消費電力、省力化表
示装置の提供することができる。
【００１８】従来、問題になっているＦＥＤ耐久寿命に
関しては、本発明の図３に示すような突起体１１の拡大
図のように、電界放射冷陰極電子源１の表面層上に酸化
硼素（Ｂ２Ｏ３）１２と白金（Ｐｔ）１３チタン（Ｔ
ｉ）１５の金属・非金属複合材料を用いることにより、
著しい効果が得られた。さらに、耐久時間の経過にとも
ない抵抗値が低下していることが、確認されている。特
に、図３に示す突起体１１の拡大図のように、チタン基
体層９に突起体１１を形成させ、表面層上に酸化硼素
（Ｂ２Ｏ３）１２と白金（Ｐｔ）１３を用いることは、
突起体１１の効果と表面層上に析出した白金粒１３の粒
径効果で、電界放射冷陰極電子源１から放出される電流
の大きな値をさらに大きくしている。
関しては、本発明の図３に示すような突起体１１の拡大
図のように、電界放射冷陰極電子源１の表面層上に酸化
硼素（Ｂ２Ｏ３）１２と白金（Ｐｔ）１３チタン（Ｔ
ｉ）１５の金属・非金属複合材料を用いることにより、
著しい効果が得られた。さらに、耐久時間の経過にとも
ない抵抗値が低下していることが、確認されている。特
に、図３に示す突起体１１の拡大図のように、チタン基
体層９に突起体１１を形成させ、表面層上に酸化硼素
（Ｂ２Ｏ３）１２と白金（Ｐｔ）１３を用いることは、
突起体１１の効果と表面層上に析出した白金粒１３の粒
径効果で、電界放射冷陰極電子源１から放出される電流
の大きな値をさらに大きくしている。
【００１９】以上、図４に示すように、ＦＥＤの電界放
射冷陰極電子源１はガラス基板などの絶縁性基板上８に
チタン金属を蒸着し、孔を開口した１μｍ厚のマスクを
張り付けまたは１μｍ厚のマスク印刷して後、チタン金
属を蒸着して突起体１１を設けた電界放射冷陰極電子源
１に硼素（Ｂ）１４、白金（Ｐｔ）１３を蒸着しても、
同様の効果が得られることが解っている。
射冷陰極電子源１はガラス基板などの絶縁性基板上８に
チタン金属を蒸着し、孔を開口した１μｍ厚のマスクを
張り付けまたは１μｍ厚のマスク印刷して後、チタン金
属を蒸着して突起体１１を設けた電界放射冷陰極電子源
１に硼素（Ｂ）１４、白金（Ｐｔ）１３を蒸着しても、
同様の効果が得られることが解っている。
【００２０】また、図５のように、ＦＥＤの電界放射冷
陰極電子源１はガラス基板などの絶縁性基板上８にチタ
ン金属を蒸着したのみで、突起体１１を設けることな
く、上記、化学的な処理により、酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）
１２と白金（Ｐｔ）１３を施してもよく、上述と同様の
効果が得られることが解っている。
陰極電子源１はガラス基板などの絶縁性基板上８にチタ
ン金属を蒸着したのみで、突起体１１を設けることな
く、上記、化学的な処理により、酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）
１２と白金（Ｐｔ）１３を施してもよく、上述と同様の
効果が得られることが解っている。
【００２１】また、図６のように、ＦＥＤの電界放射冷
陰極電子源１はガラス基板などの絶縁性基板上８にチタ
ン金属を蒸着したのみで、上記、物理的な処理により、
硼素（Ｂ）１４と白金（Ｐｔ）１３を施してもよく、上
述と同様の効果が得られることが解っている。
陰極電子源１はガラス基板などの絶縁性基板上８にチタ
ン金属を蒸着したのみで、上記、物理的な処理により、
硼素（Ｂ）１４と白金（Ｐｔ）１３を施してもよく、上
述と同様の効果が得られることが解っている。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＦＥＤの電界放射冷陰極電子源１に酸化硼素（Ｂ
２Ｏ３）１２と白金（Ｐｔ）１３チタン（Ｔｉ）１５か
らなる表面層を形成することにより、消費電力の少ない
省力化された、かつ、耐久寿命の長い表示装置が得られ
る。
ＦＥＤの電界放射冷陰極電子源１に酸化硼素（Ｂ
２Ｏ３）１２と白金（Ｐｔ）１３チタン（Ｔｉ）１５か
らなる表面層を形成することにより、消費電力の少ない
省力化された、かつ、耐久寿命の長い表示装置が得られ
る。
【００２３】硼素（Ｂ）１４と白金（Ｐｔ）１３チタン
（Ｔｉ）を蒸着により施した電界放射冷陰極電子源１に
ついても、消費電力の少ない省力化された、かつ、耐久
寿命の長い表示装置が得られる。また、硼素（Ｂ）１４
とチタン（Ｔｉ）１５のみを蒸着により施した電界放射
冷陰極電子源１についても、消費電力の少ない省力化さ
れた、かつ、耐久寿命の長い表示装置が得られる。
（Ｔｉ）を蒸着により施した電界放射冷陰極電子源１に
ついても、消費電力の少ない省力化された、かつ、耐久
寿命の長い表示装置が得られる。また、硼素（Ｂ）１４
とチタン（Ｔｉ）１５のみを蒸着により施した電界放射
冷陰極電子源１についても、消費電力の少ない省力化さ
れた、かつ、耐久寿命の長い表示装置が得られる。
【００２４】
【図１】本発明による絶縁性基板上に、チタンを真空蒸
着させ、さらに、チタン基体表面層上に突起体を形成し
た電界放射冷陰極電子源の断面図。
着させ、さらに、チタン基体表面層上に突起体を形成し
た電界放射冷陰極電子源の断面図。
【図２】本発明のチタン基体表面層上に突起体を形成し
た後、エッチングで、突起体の形状を変えた電界放射冷
陰極電子源の断面図。
た後、エッチングで、突起体の形状を変えた電界放射冷
陰極電子源の断面図。
【図３】本発明のチタン基体表面層上に突起体を形成し
た後、エッチングで、突起体の形状を変えたチタン基体
表面層上に酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）と白金（Ｐｔ）を構成
した電界放射冷陰極電子源の断面図。
た後、エッチングで、突起体の形状を変えたチタン基体
表面層上に酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）と白金（Ｐｔ）を構成
した電界放射冷陰極電子源の断面図。
【図４】本発明のチタン基体表面層上に突起体を形成し
た後、エッチングで、突起体の形状を変えたチタン基体
表面層上に酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）を構成した電界放射冷
陰極電子源の断面図。
た後、エッチングで、突起体の形状を変えたチタン基体
表面層上に酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）を構成した電界放射冷
陰極電子源の断面図。
【図５】本発明のチタン基体表面層上に突起体を形成し
た後、エッチングで、突起体の形状を変えたチタン基体
表面層上に硼素（Ｂ）と白金（Ｐｔ）を構成した電界放
射冷陰極電子源の断面図。
た後、エッチングで、突起体の形状を変えたチタン基体
表面層上に硼素（Ｂ）と白金（Ｐｔ）を構成した電界放
射冷陰極電子源の断面図。
【図６】本発明のチタン基体表面層上に突起体を形成し
た後、エッチングで、突起体の形状を変えたチタン基体
表面層上に硼素（Ｂ）を構成した電界放射冷陰極電子源
の断面図。
た後、エッチングで、突起体の形状を変えたチタン基体
表面層上に硼素（Ｂ）を構成した電界放射冷陰極電子源
の断面図。
【図７】従来の電界放射型表示装置原理図。
１ ；ＦＥＤの電界放射冷陰極電子源 ２ ；対向電極 ３ ；蛍光体層からなる発光部 ４ ；発光する光 ５ ；ゲート電極 ６ ；電界放射冷陰極電子源を取り付けたガラス基板 ７ ；透明電極を取り付けたガラス基板 ８ ；透明電極（陽極） ９ ；チタン金属薄膜 １０；突起体 １１；エッチングされた突起体 １２；酸化硼素（Ｂ２Ｏ３） １３；白金（Ｐｔ） １４；硼素（Ｂ） １５；チタン（Ｔｉ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三田村 孝 埼玉県北足立郡伊奈町本町３丁目120番 (72)発明者 巨 東英 埼玉県深谷市上野台2532番 ダイアパレス 326 Ｆターム(参考） 5C031 DD17
Claims (17)
- 【請求項１】絶縁性基板とこの絶縁性基板上に形成され
た陰極と、この陰極上に形成された電子放出層と、絶縁
物を介して前記電子放出層の上部に、開口部が複数個形
成された金属薄板からなるゲート電極とを備えた電子放
射冷陰極において、この絶縁性基板上に形成された陰極
が、チタンで構成され、チタン基体の該表面層上に、チ
タン、白金、酸化硼素から構成される金属・非金属複合
材料からなることを特徴とする電界放射冷陰極。 - 【請求項２】上記電界放射冷陰極の絶縁性基板上に形成
された陰極が、チタンで構成され、チタン基体の該表面
層上において、チタン、硼素の金属複合材料からなるこ
とを特徴とする請求項１記載の電界放射冷陰極。 - 【請求項３】上記電界放射冷陰極の絶縁性基板上に形成
された陰極が、チタンで構成され、チタン基体の該表面
層上において、チタン、白金、硼素から構成される金属
・非金属複合材料からなることを特徴とする請求項１記
載の電界放射冷陰極。 - 【請求項４】上記電界放射冷陰極の絶縁性基板上に形成
された陰極が、チタンで構成され、チタン基体の該表面
層上に、電子放出体をなす突起体はチタンからなり、該
突起体の先端部表面層と先端部以外のチタン基体の表面
層上はチタン、白金、硼素から構成される金属・非金属
複合材料からなることを特徴とする請求項１記載の電界
放射冷陰極。 - 【請求項５】上記電界放射冷陰極の絶縁性基板上に形成
された陰極が、チタンで構成され、チタン基体の該表面
層上に、電子放出体をなす突起体はチタンからなり、該
突起体の先端部表面層と先端部以外のチタン基体の表面
層上はチタン、硼素から構成される金属・非金属複合材
料からなることを特徴とする請求項１記載の電界放射冷
陰極。 - 【請求項６】前記突起体は、高さ方向中心位置での横断
面の円換算径が０．０１μｍ以上１００００μｍ以下で
あり、アスペクト比（前記円換算径に対する高さの比）
が０．２以上であることを特徴とする請求項１記載の電
界放射冷陰極。 - 【請求項７】前記突起体の配置密度は１００μｍ２当た
り０．１本以上１００本であることを特徴とする請求項
１記載の電界放射冷陰極。 - 【請求項８】上記電界放射冷陰極の絶縁性基板上に形成
された陰極が、チタンで構成され、チタン基体の表面層
と突起体の先端部表面層のチタン結晶粒は０．１μｍ以
上１００μｍ以下であり、該チタン結晶粒を覆うように
硼素が構成されている金属・非金属複合材料からなるこ
とを特徴とする請求項１記載の電界放射冷陰極。 - 【請求項９】上記電界放射冷陰極の絶縁性基板上に形成
された陰極が、チタンで構成され、チタン基体の該表面
層上に、電子放出体をなす突起体はチタンからなり、該
突起体の先端部表面層と先端部以外のチタン基体の表面
層上のチタン結晶粒は０．１μｍ以上１００μｍ以下で
あり、該チタン結晶粒を覆うように硼素で構成され、該
硼素で覆われたチタン結晶粒上に球換算径０．１μｍ以
上２０μｍ以下の白金粒が析出してなる金属・非金属複
合材料からなることを特徴とする請求項１記載の電界放
射冷陰極。 - 【請求項１０】上記電界放射冷陰極の絶縁性基板上に形
成された陰極が、チタンで構成され、チタン基体の表面
層のチタン結晶粒は径０．１μｍ以上１００μｍ以下で
あり、該チタン結晶粒を覆うように硼素が構成されてい
る金属・非金属複合材料からなることを特徴とする請求
項１記載の電界放射冷陰極。 - 【請求項１１】上記電界放射冷陰極の絶縁性基板上に形
成された陰極が、チタンで構成され、チタン基体の該表
面層上に、電子放出体をなす突起体はチタンからなり、
該突起体の先端部表面層と先端部以外のチタン基体の表
面層上のチタン結晶粒は径０．１μｍ以上１００μｍ以
下であり、該チタン結晶粒を覆うように硼素で構成さ
れ、該硼素で覆われたチタン結晶粒上に球換算径０．１
μｍ以上２０μｍ以下の白金粒が析出してなる金属・非
金属複合材料からなることを特徴とする請求項１記載の
電界放射冷陰極。 - 【請求項１２】上記電界放射冷陰極の絶縁性基板上に形
成された陰極が、チタンで構成され、チタン基体の該表
面層上のチタン結晶粒は径０．１μｍ以上１００μｍ以
下であり、該チタン結晶粒を覆うように酸化硼素で構成
され、該酸化硼素で覆われたチタン結晶粒上に球換算径
０．１μｍ以上２０μｍ以下の白金粒が析出してなる金
属・非金属複合材料からなることを特徴とする請求項１
記載の電界放射冷陰極。 - 【請求項１３】上記電界放射冷陰極の絶縁性基板上に、
（ａ）チタンを真空蒸着させ、チタン基体層を形成させ
る工程と、（ｂ）該第一のチタン基体層の表面層上を４
％フッ化水素水溶液、熱（１＋１）硫酸水溶液でエッチ
ング処理する工程と、（ｃ）該第二のチタン基体層の表
面層上に塩化白金ブタノール溶液と硼酸溶液の混合溶液
を塗布し、乾燥させる工程と、該第三のチタン基体層の
表面層上を２５０℃〜５５０℃で焼成する工程と（ｅ）
該（ｃ）の工程、該（ｄ）の工程、を１〜１０回繰り返
して電界放射冷陰極を形成する工程とから構成されるこ
とを特徴とする請求項１記載の電界放射冷陰極の製造方
法。 - 【請求項１４】上記電界放射冷陰極の絶縁性基板上に、
（ａ）チタンを真空蒸着させ、チタン基体層を形成させ
る工程と、（ｂ）該第一のチタン基体層の表面層上に硼
素を真空蒸着させる工程と、（ｃ）該第二のチタン基体
層の表面層上に白金を真空蒸着させる工程と、（ｄ）該
第三のチタン基体層の表面層上を２５０℃〜５５０℃で
焼成する工程と（ｅ）該（ｂ）、該（ｃ）、該（ｄ）を
１〜１０回繰り返して電界放射冷陰極を形成する工程と
から構成されることを特徴とする請求項１記載の電界放
射冷陰極の製造方法。 - 【請求項１５】上記電界放射冷陰極の絶縁性基板上に、
（ａ）チタンを真空蒸着させ、チタン基体層を形成させ
る工程と、（ｂ）該第一のチタン基体層の表面層上に硼
素を真空蒸着させる工程と、（ｃ）該第二のチタン基体
層の表面層上を２５０℃〜５５０℃で焼成する工程と
（ｅ）該（ｂ）、該（ｃ）、該（ｄ）を１〜１０回繰り
返して電界放射冷陰極を形成する工程とから構成される
ことを特徴とする請求項１記載の電界放射冷陰極の製造
方法。 - 【請求項１６】上記電界放射冷陰極の絶縁性基板上に、
（ａ）チタンを真空蒸着させ、チタン基体層を形成させ
る工程と、（ｂ）該第一のチタン基体層の表面層上に突
起体を形成するための孔を開口した１μｍ厚のマスクを
張り付けまたは１μｍ厚のマスク印刷をする工程と、
（ｃ）該第二のマスクを張り付けまたはマスク印刷した
チタン基体層に、開口部を１μｍ厚さまでチタンを真空
蒸着させる工程と、（ｄ）マスクを剥離して、該第三の
チタン基体層の表面層上に突起体を形成する工程と、
（ｅ）該第四のチタン基体層に突起体を形成させた表面
層上を４％フッ化水素、熱（１＋１）硫酸水溶液でエッ
チングを行う工程と、（ｆ）該第五のチタン基体層の表
面層上に塩化白金ブタノール溶液と硼酸溶液の混合溶液
を塗布し、乾燥させる工程と、（ｇ）該第六のチタン基
体層の表面層上を２５０℃〜５５０℃で焼成する工程と
（ｈ）該（ｆ）の工程、該（ｇ）の工程を１〜１０回繰
り返して電界放射冷陰極を形成する工程とから構成され
ることを特徴とする請求項１記載の電界放射冷陰極の製
造方法。 - 【請求項１７】上記電界放射冷陰極の絶縁性基板上に、
（ａ）チタンを真空蒸着させ、チタン基体層を形成させ
る工程と、（ｂ）該第一のチタン基体層の表面層上に突
起体を形成するための孔を開口した１μｍ厚のマスクを
張り付けまたは１μｍ厚のマスク印刷をする工程と、
（ｃ）該第二のマスクを張り付けまたはマスク印刷した
チタン基体層に、開口部を１μｍ厚さまでチタンを真空
蒸着させる工程と、（ｄ）マスクを剥離して、該第三の
チタン基体層の表面層上に突起体を形成する工程と、
（ｅ）該第四のチタン基体層に突起体を形成させた表面
層上を４％フッ化水素、熱（１＋１）硫酸水溶液でエッ
チングを行う工程と、（ｆ）該第五のチタン基体層の表
面層上に硼素を真空蒸着させる工程と，（ｇ）該第六の
チタン基体層の表面層上に白金を真空蒸着させる工程
と，（ｈ）該第七のチタン基体層の表面層上を２５０℃
〜５５０℃で焼成する工程で該（ｆ）の工程、該（ｇ）
の工程、該（ｈ）の工程を１〜１０回繰り返して、電界
放射冷陰極を形成する工程とから構成されることを特徴
とする請求項１記載の電界放射冷陰極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001130313A JP2002289089A (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 電界放射冷陰極及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001130313A JP2002289089A (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 電界放射冷陰極及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002289089A true JP2002289089A (ja) | 2002-10-04 |
Family
ID=18978713
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001130313A Pending JP2002289089A (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 電界放射冷陰極及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002289089A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7190107B2 (en) * | 2002-09-20 | 2007-03-13 | Hitachi Displays, Ltd. | Display devices provided with an arrangement of electron sources and control electrodes |
-
2001
- 2001-03-26 JP JP2001130313A patent/JP2002289089A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7190107B2 (en) * | 2002-09-20 | 2007-03-13 | Hitachi Displays, Ltd. | Display devices provided with an arrangement of electron sources and control electrodes |
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