JP3797145B2

JP3797145B2 - Matrix electron source and display device using the same

Info

Publication number: JP3797145B2
Application number: JP2001193801A
Authority: JP
Inventors: 祥文渡部; 浩一相澤; 卓哉菰田; 由明本多; 崇幡井; 勉櫟原
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2021-06-26
Also published as: JP2003016923A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数個の電子源素子を配列したマトリクス電子源およびそれを用いた表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子源として電界放射型のものが各種提案されている。たとえば、スピント（Spindt）型と称する電子源（米国特許３６６５２４１号明細書）、ＭＩＭ（Metal Insulator Metal）型の電子源、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）型の電子源などが提案されている。
【０００３】
これらの電子源は、１個当たりの占有面積を小さくすることが可能であり、多数個を配列することによって多数本の電子線を放出させる、いわゆるマルチビーム化が可能である。したがって、表示装置などへの応用するために、多数個の電子源を配列してマルチビーム化を図り、かつ各電子源を個別に制御可能となるように配線することが考えられている。電子源を多数個配列しながらも個別に制御するために、電子源をマトリクス状に配列するとともに、行方向に並ぶ各電子源の一方の電極を共通に接続する行選択配線と、列方向に並ぶ各電子源の他方の電極を共通に接続する列選択配線とを設け、所望の行選択配線と列選択配線との間に電圧を印加することによって、行選択配線と列選択配線とが交差する位置の電子源から電子線を放射させるようにすることが考えられている。このように複数個の電子源で共通の配線を用いる配線技術を採用することにより、多数個の電子源に個々に配線する場合に比較すると配線数を低減することが可能になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように、多数個の電子源をマトリクス状に配列したマトリクス電子源を構成するときには、個々の電子源の特性を均一化することが必要である。しかしながら、上述した電界放射型の電子源は、微細構造を有し、比較的複雑な作製プロセスが要求されるから、多数個の電子源の特性を均一化することは困難であり、電子源を個数を多くしようとすれば、歩留まりが著しく低下することになる。とくに、表示装置に応用するために大面積化しようとすれば、電子源の個数が増加して歩留まりが低下するだけではなく、製造装置の大型化によって大幅なコスト高になる。
【０００５】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、製造時には一度に作製する電子源の個数を少なくすることによって歩留まりの高くするとともに、製造装置の大型化によるコスト増を防止しながらも、多数個の電子源を配列することが可能なマトリクス電子源およびそれを用いた表示装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、絶縁基板の一面に電子源素子を備え前記絶縁基板の他面に前記電子源素子と電気的に接続された複数個のパッド電極を備える電子源チップと、前記パッド電極が電気的に接続される行選択配線および列選択配線を備えるとともに行選択配線と列選択配線との少なくとも一方を複数本備えるベースプレートとを有し、電子源素子は、絶縁基板の前記一面に設けた下部電極と、下部電極に対して絶縁基板の反対側面に対向する表面電極と、下部電極と表面電極との間に介装される強電界ドリフト層とを備え、表面電極が下部電極に対して高電位側となるように表面電極と下部電極との間に電圧を印加したときに下部電極から強電界ドリフト層に注入された電子が強電界ドリフト層をドリフトし表面電極を通して放射される電界放射型電子源であって、強電界ドリフト層が、下部電極に交差する方向に延びた柱状の複数本の半導体結晶と、半導体結晶間に介在するナノメータオーダの半導体微結晶と、半導体微結晶の表面に形成された半導体微結晶の結晶粒径より小さな膜厚の絶縁膜とからなり、ベースプレート上に複数個の電子源チップが配列され、所要の行選択配線と列選択配線との間に電圧を印加することにより給電される電子源素子から電子線が放射されるマトリクス電子源において、前記電子源素子の低電位側に接続される電極パッドから高電位側に接続される電極パッドに逆バイアスがかかることによるリーク電流が流れるのを阻止するダイオードが前記ベースプレートに形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、複数個の電子源チップをベースプレートに配列することによって複数個の電子源素子をベースプレート上に配列するから、配列しようとする電子源素子の個数に応じてベースプレートに形成する行選択配線および列選択配線の本数を設定するだけで、任意個数の電子源素子に対応することが可能になる。しかも、ベースプレートに配列する電子源素子の個数にかかわらず、電子源チップとしては少数の電子源素子を備えるものを作製すればよいから、１つの電子源チップに複数個の電子源素子を設ける場合でも各電子源素子の特性を均一化することは比較的容易であって、電子源素子の個数にかかわらず歩留まりを高くすることができる。また、電子源チップごとに検査してからベースプレートに実装することができるから、このことによっても、マトリクス電子源としての歩留まりが向上し、しかも電子源素子の個数を増やして大面積化に際してベースプレートについてのみ考慮すればよいから、大面積化の制約が少なくなる。しかも、大面積化のマトリクス電子源を構成した後の検査時においては、不具合を生じた電子源チップのみを交換すればよいから、このことによってもマトリクス電子源としての歩留まりを向上させることができるとともに、不具合を生じた一部の電子源チップのみの交換であるから、検査時に不良が発見されても全体を廃棄する必要がなく、比較的低コストで良品として出荷可能になる。加えて、電子源チップに設ける電子源素子の個数は比較的少数であるから、電子源チップの製造に際して大形の製造装置を用いる必要がなく、コスト増を抑制することができる。さらに、小型の電子源チップがベースプレート上に配列されているから、実装する回路基板と電子源チップとの膨張率に差があっても、実装に際しての半田付けや真空封止の際の脱ガスやフリットによる接着のような加熱過程があっても、電子源チップに熱的影響が及びにくく、電子源チップに応力が作用してクラックが生じたり、電子源チップに特性劣化や破損が生じたりすることが回避される。その上、リーク電流が抑制されることによって目的とする電子源素子に効率よく給電することができ消費電力が抑制され、しかも不要な箇所からの電子線の放射が防止される。また、スピント型の電子源素子を用いる場合であれば、逆バイアスがかかると円錐状のエミッタに放電が生じてエミッタが破損することがあるが、ダイオードを設けることによりこの問題が回避される。
【０００７】
なお、電子源素子は、従来構成として説明した電界放射型の電子源のほか、以下の実施の形態において説明する電子源などどのような構成のものでも用いることが可能である。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明は、前記電子源素子と前記パッド電極とを電気的に接続する導電部が前記絶縁基板の外側面に形成されているので、絶縁基板の表面に導電部を形成すればよく、比較的簡単な製造工程で実現することができる。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記電子源素子と前記接続用電極とを電気的に接続する導電部が前記絶縁基板を前記一面から前記他面に亘って貫通するように形成されているので、電子源チップを密接させて配置しても導電部が接触して損傷することがなく歩留まりの向上につながる。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項２または請求項３の発明において、前記電子源チップにはマトリクス状に配列された複数個の電子源素子が設けられ、行選択配線と列選択配線との少なくとも一方に対応したパッド電極に電気的に接続されている導電部が複数個の電子源素子に共通に接続されているので、電子源チップに複数個の電子源素子を配列している場合に、各電子源素子ごとに配線を設ける場合に比較すると配線数を低減することが可能である。たとえば、２個の電子源素子に個別に配線を設けるとすれば４本の配線が必要であるが、導電部を複数個の電子源素子に共通に接続することによって３本の配線でよいことになる。この効果は、電子源素子の個数が多くなるとより顕著になる。
【００１１】
この構成の電子源素子は、従来構成として説明したスピント型の電子源などに比較して電子放射効率の真空度に対する依存性が低いという知見が得られており、真空度を十分に高めることができない場合でも（大面積化するほど真空度を高めることが難しくなる）電子放射効率の低下が防止される。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記行選択配線および前記列選択配線が厚膜であるので、行選択配線および列選択配線による伝送遅れを比較的小さくすることができ応答性を高めることになる。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５の発明において、前記電子源素子に印加する電圧を制御する駆動制御回路が前記電子源チップの前記他面に設けられているので、たとえば電子源チップに複数個の電子源素子を設けるとともに、各電子源素子を規則的に（つまり、一定の順番で）駆動するような場合には、駆動制御回路において電子源素子への電圧印加を制御することによって、ベースプレートの行選択配線および列選択配線の配線数を低減することが可能になる場合がある。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項５の発明において、前記電子源素子に印加する電圧を制御する駆動制御回路が前記ベースプレートに形成されているので、たとえば電子源チップに複数個の電子源素子を設けるとともに、各電子源素子を規則的に（つまり、一定の順番で）駆動するような場合には、駆動制御回路において電子源素子への電圧印加を制御することによって、ベースプレートの行選択配線および列選択配線の配線数を低減することが可能になる場合がある。
【００１７】
請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のマトリクス電子源と、マトリクス電子源から放出される電子線により励起されて発光する蛍光物質を備えるフェースプレートとを備えるものであり、この構成によれば、大面積の表示装置を容易に作製することができる。
【００１８】
請求項９の発明は、請求項８の発明において、前記マトリクス電子源が複数個の電子源素子を備え、前記フェースプレートには各電子源素子から放出される電子線がそれぞれ照射される複数個の微小領域を一定ピッチに配列したブラックマトリクスが重ね合わされるとともに各微小領域ごとに前記蛍光物質が配置され、前記電子源チップの周部において前記絶縁基板の周縁と各電子源素子の周縁との距離が前記ブラックマトリクスの隣り合う一対の微小領域間の距離の２分の１に形成されていることを特徴とする。この構成によれば、電子源チップを密接させて配置したときに、隣り合う電子源チップの電子源素子間をブラックマトリクスの微小領域間に一致させることができ、隣接する画素間でにじみを生じさせないようにマトリクス電子源を構成することができる。
【００１９】
請求項１０の発明は、請求項８または請求項９の発明において、前記ベースプレートにおいて前記フェースプレートとの対向面が前記フェースプレート側に凸となる曲面であるので、電子線を広角に放射することが可能になり、比較的少ない個数の電子源チップ（または電子源素子）で大面積の表示が可能になる。
【００２０】
請求項１１の発明は、請求項１０の発明において、前記フェースプレートが前記ベースプレートと一定間隔を保つ形状に形成されているので、画面の形状が平面以外の形状となる表示装置を構成することが可能になり、たとえば全方位から視認可能な円筒状の表示装置等を構成することが可能である。
【００２１】
請求項１２の発明は、請求項８の発明において、前記ベースプレートにおける前記フェースプレートとの対向面には角錐状の多数個の突起が配列されるとともに、突起の各面に前記電子源チップがそれぞれ配置されているので、複数個の電子源素子からフェースプレートの同じ箇所に電子線を照射することが可能になり、高輝度の表示装置を構成することが可能になる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に説明する実施の形態では、本発明者らが先に提案した多孔質多結晶半導体層（たとえば、多孔質化された多結晶シリコン層）を急速熱酸化（ＲＴＯ）技術によって急速熱酸化することによって、導電性基板と金属薄膜（表面電極）との間に介在し導電性基板から注入された電子がドリフトする強電界ドリフト層を形成した電界放射型電子源（特許第２９８７１４０号、特許第２９６６８４２号等）を、電子源素子として用いる例を示す。
【００２３】
この電子源素子について簡単に説明する。電子源素子１０は、図１５に示すように、導電性基板であるｎ形シリコン基板１の主表面（一表面）側に酸化した多孔質多結晶シリコン層よりなる強電界ドリフト層６が形成され、強電界ドリフト層６上に金属薄膜よりなる表面電極７が形成され、ｎ形シリコン基板１の裏面にオーミック電極２が形成されている。つまり、ｎ形シリコン基板１とオーミック電極２とからなる下部電極４と表面電極７とが対向し、下部電極４と表面電極７との間に強電界ドリフト層６が介装された形になっている。なお、図１５に示す例では、ｎ形シリコン基板１と強電界ドリフト層６との間にノンドープの多結晶シリコン層３を介在させてある。もっとも、多結晶シリコン層３を介在させずにｎ形シリコン基板１の上に強電界ドリフト層６を形成した構造も採用可能である。強電界ドリフト層６の厚さはたとえば１．５μｍに設定されている。
【００２４】
図１５に示す構成の電子源素子１０から電子を放射させるには、表面電極７に対向してコレクタ電極９を配置し、表面電極７を下部電極４に対して高電位（正極）として直流電圧Ｖｐｓを印加するとともに、コレクタ電極９を表面電極７に対して高電位（正極）として直流電圧Ｖｃを印加する。直流電圧Ｖｐｓ，Ｖｃを適宜に設定することにより、ｎ形シリコン基板１から強電界ドリフト層６に注入された電子が、強電界ドリフト層６をドリフトし表面電極７を通して放出される。なお、図１５の一点鎖線は表面電極７を通して放出された電子ｅ^-の流れを示す。表面電極７には仕事関数の小さな材料（たとえば、金）が採用され、表面電極７の膜厚は１０〜１５ｎｍに設定されている。ここに、表面電極７とオーミック電極２との間に流れる電流をダイオード電流Ｉｐｓと呼び、コレクタ電極９と表面電極７との間に流れる電流を放出電子電流Ｉｅと呼ぶことにすると、ダイオード電流Ｉｐｓに対する放出電子電流Ｉｅが大きい（Ｉｅ／Ｉｐｓが大きい）ほど電子放出効率が高いことになる。なお、図示する電子源素子１０では、表面電極７とオーミック電極２との間に印加する直流電圧Ｖｐｓを１０〜２０Ｖ程度の低電圧としても電子を放出させることができる。
【００２５】
電子源素子１０では、電子放出特性の真空度依存性が小さくかつ電子放出時にポッピング現象が発生せず安定して電子を高い電子放出効率で放出することができる。強電界ドリフト層６は、図１６に示すように、下部電極４であるｎ形シリコン基板１の主表面側に列設された柱状の多結晶シリコンのグレイン（半導体結晶）５１と、グレイン５１の表面に形成された薄いシリコン酸化膜５２と、グレイン５１間に介在するナノメータオーダのシリコン微結晶（半導体微結晶）６３と、シリコン微結晶６３の表面に形成され当該シリコン微結晶６３の結晶粒径よりも小さな膜厚の絶縁膜であるシリコン酸化膜６４とから構成されると考えられる。すなわち、強電界ドリフト層６は、各グレインの表面が多孔質化し各グレインの中心部分では結晶状態が維持されていると考えられる。したがって、強電界ドリフト層６に印加された電界のほとんどがシリコン酸化膜６４にかかるから、注入された電子はシリコン酸化膜６４にかかっている強電界により加速され多結晶シリコンのグレイン５１間を表面に向かって図１６の矢印の向きへ（図１６中の上方に向かって）ドリフトするので、電子放出効率を向上させることができる。ここに、強電界ドリフト層６の表面に到達した電子はホットエレクトロンであると考えられ、表面電極７を容易にトンネルし真空中に放出される。
【００２６】
上述した電子源素子１０の下部電極４としては、ｎ形シリコン基板１などの半導体基板の代わりに、図１７に示すように、ガラス基板などの絶縁性基板５上に形成した導電性層（たとえば、金属薄膜）を用いることも可能である。ここに、強電界ドリフト層６は、下部電極４上にノンドープの多結晶シリコン層を堆積させた後に、該多結晶シリコン層を陽極酸化処理にて多孔質化し、さらに急速加熱法によって酸化もしくは窒化することにより形成される。
【００２７】
以下では、上述した構成の電子源素子１０を用いて構成したマトリクス電子源について説明し、次いで、マトリクス電子源を用いて構成した表示素子について説明する。
【００２８】
（基本構成）
以下の実施形態に示すマトリクス電子源は、基本的には、図１に示す構成を有するものであって、電子源素子１０を複数個（図示例では９個）備える電子源チップ１１を構成し、複数個の電子源チップ１１をベースプレート２１の一面上に配列してある。ただし、とくに複数個の電子源素子１０を用いることに限定されない構成であれば、電子源チップ１１に設ける電子源素子１０は１個でもよい。
【００２９】
電子源チップ１１は、図２に示すように、ガラス基板、合成樹脂基板のような絶縁基板１２を備え、絶縁基板１２の厚み方向の一面に電子源素子１０を配置してある。電子源チップ１１に複数個の電子源素子１０を設ける場合には、図２に示すように、下部電極４を図の左右方向に延長した形とし、表面電極７を下部電極４に直交する方向に延長した形として、少なくとも一方については複数本設けることになる。たとえば、９個の電子源素子１０を設ける場合には、下部電極４と表面電極７とを３本ずつ設ける。多結晶シリコン層３および強電界ドリフト層６は下部電極４に沿って形成され、隣り合う下部電極４の間に対応する部位で、下部電極４と多結晶シリコン層３と強電界ドリフト層６とを電気的に分離する分離部８が形成される。つまり、下部電極４と表面電極７との交差する部位が、各電子源素子１０になる。したがって、電子源チップ１１において適宜の下部電極４と表面電極７との組を選択し、選択した下部電極４に対して選択した表面電極７が高電位（正極）になるように電圧を印加すれば、下部電極４と表面電極７との交差する部位である電子源素子１０から電子線が放出される。
【００３０】
ここに、下部電極４に用いる材料としては、アルミニウム、銅、銀、クロムなどのほか、高融点金属であるタングステン、チタン、タンタルを用いてもよく、またこれらの金属の合金を用いることも可能である。また、表面電極７に用いる材料としては、金のほか、アルミニウム、クロム、タングステン、ニッケル、白金を用いることができる。さらには、下部電極４と表面電極７とを１層の金属膜で形成してもよいが、複数層の金属膜で形成することも可能である。下部電極４と表面電極７とは、スパッタ、電子ビーム蒸着、メッキのような技術を適用して成膜するとともに、フォトリソグラフィとエッチングとの組合せによってパターンを形成したり、スクリーン印刷と小生とを組み合わせてパターンを形成したりすることが可能である。もっとも、下部電極４と表面電極７とは上述した技術以外でも適宜に採用することが可能である。
【００３１】
ところで、図３に示すように、絶縁基板１２において電子源素子１０を配置した面の反対面にはパッド電極１５が設けられる。パッド電極１５は１００ｎｍ以上の膜厚があればよいが、好ましくは１μｍ以上が望ましい。パッド電極１５は電子源素子１０に電気的に接続される。つまり、下部電極４および表面電極７にパッド電極１５が接続される。上述のように９個の電子源素子１０を設けている場合には、下部電極４と表面電極７とが３本ずつになるから、パッド電極１５は各下部電極４と各表面電極７とにそれぞれ対応して合計６個設けられることになる。ここで、下部電極４および表面電極７と、パッド電極１５とは絶縁基板１２の表裏に形成されるから、下部電極４および表面電極７とパッド電極１５とを接続するために、絶縁基板１２にはそれぞれ導電部１３，１４が設けられる（下部電極４を導電部１３に接続し、表面電極７を導電部１４に接続しているものとする）。図３に示す導電部１３，１４は、絶縁基板１２の外側面（表面）に沿って形成され、下部電極４および表面電極７と同様の材料を用いて成膜し、フォトリソグラフィによるパターンニング、エッチング（ＲＩＥ、湿式エッチング、イオンミリングなど）によるパターンニング、イオンビームによるパターンニング、レーザビームによるパターンニングなどの技術を用いてパターンを形成する。
【００３２】
一方、ベースプレート２１の厚み方向の一面には、複数本ずつの行選択配線２２および列選択配線２３が形成される。ここに、行選択配線２２と列選択配線２３とについては厚膜により形成すれば、行選択配線２２および列選択配線２３の伝送遅れを小さくすることができる。つまり、行選択配線２２および列選択配線２３の組を選択して電圧を印加してから選択された電子源素子１０から電子線が放射されるまでの遅れ時間を小さくすることができる。行選択配線２２と列選択配線２３とは互いに直交する方向に延長され、かつ交差部位では厚み方向に離間して互いに電気的に絶縁されている。ここに、行選択配線２２と列選択配線２３との本数はベースプレート２１に配列する電子源チップ１１の個数に応じて適宜に設定され、一方については１本のみ設けるようにしてもよい。行選択配線２２は電子源チップ１１の導電部１３に接続されたパッド電極１５に接続され、列選択配線２３は電子源チップ１１の導電部１４に接続されたパッド電極１５に接続される。したがって、上述した９個の電子源素子１０を備える電子源チップ１１に対して、行選択配線２２と列選択配線２３とが３本ずつ接続されることになる。パッド電極１５と行選択配線２２および列選択配線２３とは、ハンダボール、ダイボンド用ペースト、熱拡散のような技術を用いて接続される。
【００３３】
上述した構成によって、適宜の行選択配線２２と列選択配線２３との組を選択して、選択した列選択配線２３が選択した行選択配線２２に対して高電位（正極）となるように適宜の電圧を印加すれば、電子源素子１０における表面電極７が下部電極４に対して高電位（正極）になり、選択した行選択配線２２と列選択配線２３の交差部位に対応する電子源素子１０から電子線が放出される。ここに、行選択配線２２と列選択配線２３とについて選択していないものを０Ｖとし、選択された行選択配線２２は負電圧を印加し、選択された列選択配線２３は正電圧を印加するようにするのが望ましい。なお、上述した基本構成では行選択配線２２と列選択配線２３との少なくとも一方を複数本選択することが可能であり、複数個の電子源素子１０から同時に電子線を放出させることも可能である。
【００３４】
上述したように、行選択配線２２および列選択配線２３を設けたベースプレート２１に複数個の電子源チップ１１を配列するから、行選択配線２２と列選択配線２３と本数の積に相当する個数の電子源素子１０を設けることができるようにしながらも、各電子源チップ１１には少数の電子源素子１０を設ければよい。したがって、各電子源チップ１１については電子源素子１０の特性が均一なものを製造するのが比較的容易であり、多数個の電子源素子１０を備えるマトリクス電子源を一括して作製する場合に比較すると歩留まりの向上が期待できる。
【００３５】
なお、行選択配線２２と列選択配線２３とは交差していればよく、互いに直交する方向に延長されていることは必須ではない。
【００３６】
（参考例１）
基本構成では、電子源チップ１１における導電部１３，１４を絶縁基板１２の外側面に形成していたが、本例では、図４に示すように、絶縁基板１２の厚み方向に貫通する導電部１６を形成してある。この導電部１６は、絶縁基板１２にスルーホールメッキを施すことによって形成することができる。また、絶縁基板１２がガラスであるときに、導電部１６となる金属製のプラグを溶融ガラスに埋め込んでおき、プラグが絶縁基板１２の両面に露出するようにスライスすることで形成することも可能である。本例の構成では、ベースプレート２１に複数個の電子源チップ１１を密接して配列したときに、隣接する電子源チップ１１において導電部１６が接触することがなく、導電部１６の損傷を防止することができる。他の構成および動作は基本構成と同様である。
【００３７】
（参考例２）
本例は、図５に示すように、電子源チップ１１において各電子源素子１０の表面電極７に接続される導電部１４については絶縁基板１２の外側面に形成し、下部電極４については絶縁基板１２を貫通するように設けたダイオードＤを介して、絶縁基板１２において電子源素子１０の反対面側に設けたパッド電極１５に接続してある。ダイオードＤは図６に示すように、電子源素子１０の下部電極４がアノードに接続される極性になっている。
【００３８】
いま、図６に示す構成について、行選択配線２２と列選択配線２３とにそれぞれＨが正極、Ｌが負極となるように電圧を印加するものとする。また、行選択配線２２については選択状態でＬ、非選択状態でＨとなるようにし、列選択配線２３については選択状態でＨ、非選択状態でＬとなるように使用するものとする。この場合、行選択配線２２がＬ、列選択配線２３がＨである交差部位の電子源素子１０から電子線が放出されるのであって、この電子源素子１０に対しては、ダイオードＤの極性は順方向になる。また、上述した構成の電子源素子１０では、下部電極４が表面電極７に対して高電位側となるように電圧が印加されると、リーク電流が流れる可能性があるが、このような関係で電圧が印加されている箇所ではダイオードＤが逆極性になるから、リーク電流が流れるのが阻止される。他の構成および動作は基本構成と同様である。
【００３９】
（参考例３）
本例は、図７に示すように、電子源チップ１１に駆動制御回路１７を付設したものである。駆動制御回路１７は、行選択配線２２と列選択配線２３とを通して入力される電圧信号に同期して各電子源素子１０を所定の規則で順次駆動するものである。つまり、１個の電子源チップ１１について行選択配線２２と列選択配線２３とを１本ずつ対応付け、行選択配線２２と列選択配線２３とを通して９個の電子源素子１０に対応する電圧信号を順次与えるとともに、順次入力された電圧信号に対応する電子源素子１０を駆動制御回路１７が順次駆動することになる。ここにおいて、電子源素子１０の駆動順についての規則は適宜に設定することが可能である。
【００４０】
上述のように駆動制御回路１７では、１本ずつの行選択配線２２と列選択配線２３との組から電圧信号を受けて電子源チップ１１の複数個の電子源素子１０を駆動するから、駆動制御回路１７を備える電子源チップ１１では行選択配線２２と列選択配線２３とに接続するためのパッド電極１５を２個設ければよく、複数個の電子源素子１０を備える電子源チップ１１では、パッド電極１５の個数を削減することが可能になる。つまり、ベースプレート２１に設ける行選択配線２２および列選択配線２３の本数についても基本構成よりも削減することができる。このことは、ベースプレート２１における行選択配線２２および列選択配線２３の断線の発生を抑制することになり、ベースプレート２１の歩留まりを向上させ、かつ行選択配線２２あるいは列選択配線２３の断線に伴う故障の発生率を低減させることになる。
【００４１】
本例では駆動制御回路１７を絶縁基板１２においてベースプレート２１との対向面に設けているから、駆動制御回路１７が行選択配線２２あるいは列選択配線２３に接触する可能性を有しているが、このようなときには、必要に応じて駆動制御回路１７の表面を絶縁層で覆うようにすればよい。また、パッド電極１５と行選択配線２２および列選択配線２３との接続については基本構成と同様である。他の構成および動作は基本構成と同様である。
【００４２】
（第１の実施の形態）
参考例２ではダイオードＤを電子源チップ１１に設けた例を示したが、図８に示すように、ダイオードＤをベースプレート２１に設けてもよい。同様に、駆動制御回路１７は図９に示すようにベースプレート２１に設けてもよい。
【００４３】
（第２の実施の形態）
本実施形態は、上述したマトリクス電子源を用いて表示装置を構成するものであって、図１０および図１１に示すように、マトリクス電子源を構成する電子源素子１０に対向する平板状のガラス基板であるフェースプレート３１を配設し、フェースプレート３１における電子源素子１０との対向面に図示しないコレクタ電極９（図１５参照）と蛍光物質３２とブラックマトリクス３３とを設けてある。ブラックマトリクス３３は、液晶ディスプレイ等において周知のように各画素を区画する微小領域を一定ピッチに備え、隣り合う一対の微小領域間は黒色材料によって形成されている。蛍光物質３２はブラックマトリクス３３の各微小領域に対応して設けられる。また、ブラックマトリクス３３の各微小領域は、電子源素子１０の正面位置に対応するように配置される。蛍光物質３２はコレクタ電極９の表面に塗布されており、電子源素子１０から放射される電子により可視光を発光する。蛍光物質３２としてはカラー化するのであれば、たとえばＲ，Ｇ，Ｂの各発光色のものを用いればよく、たとえばＰ−２２として知られている蛍光物質３２を用いることができ、この場合にはアルミニウムのメタルバックを設ける。また、蛍光物質３２としてＰ−１５を用いるのであれば、メタルバックは不要であるがコレクタ電極９としてＩＴＯのような透明電極を設ける。フェースプレート３１はスペーサ４１によって電子源素子１０と離間させてあり、フェースプレート３１と電子源素子１０との間に形成される気密空間を真空にしてある。気密空間を真空にする技術としては、一般的なゲッタを用いる技術を採用する。
【００４４】
ところで、本実施形態では、各電子源素子１０とブラックマトリクス３３の各微小領域との位置が一致するように、ブラックマトリクス３３の隣り合う一対の微小領域間の距離Ｗと、電子源チップ１１において隣り合う一対の電子源素子１０の距離Ｗとが等しくなるように設定してある。さらに、電子源チップ１１における絶縁基板１２の周縁と電子源素子１０との距離についてはＷ／２に設定してある。したがって、電子源チップ１１を密接させて配置したときに、隣り合う一対の電子源チップ１１において電子源素子１０の間の距離はＷになる。このことによって、ベースプレート２１に複数の電子源チップ１１を配列したときに、各電子源素子１０の間隔を等間隔にすることができ、かつブラックマトリクス３３の各微小領域に対応して設けた蛍光物質３２の位置に一致させることができる。
【００４５】
（第３の実施の形態）
本実施形態は、表示装置に用いるマトリクス電子源を、図１２に示すように、平板状のフェースプレート３１に向かって凸となる曲面状に形成したものである。つまり、ベースプレート２１として、たとえば断面弧状のものを用い、このベースプレート２１に電子源チップ１１を配列すればよい。この構成では、電子源素子１０から放射される電子線が拡散するように放射され、電子線の放射方向を広角化することが可能である。
【００４６】
また、同様の構成のマトリクス電子源を用い、フェースプレート３１を図１３に示すように、マトリクス電子源のベースプレート２１との距離が一定になるように湾曲させれば、フェースプレート３１と電子源素子１０との距離が一定になり、輝度むらのない表示装置を構成することができる。ここに、ベースプレート２１の形状は任意に設定できるから、表示装置の正面形状も任意のものとすることが可能である。また、フェースプレート３１を円筒状などの形状に形成すれば、全方位から視認可能な表示装置を構成することが可能になる。他の構成および動作は第２の実施の形態と同様である。
【００４７】
（第４の実施の形態）
本実施形態は、図１４に示すように、マトリクス電子源のベースプレート２１に角錐状の突起２６を設け、突起２６の各面にそれぞれ電子源チップ１１を配置したものである。突起２６は連続的に配列され、断面が鋸歯状になるように形成される。この構成は、第２の実施の形態のような微小面積の画素単位で表示するような表示装置ではなく、高い輝度を必要とするような表示装置に適用することを目的としている。本実施形態の構成では、隣り合う突起２６に設けた電子源チップ１１から同時に電子線を放射させることにより、比較的狭い領域に密度の高い電子線を放射することができ、結果的にフェースプレート３１の蛍光物質３２から放射される可視光の輝度を高めることが可能になる。他の構成および動作は第２の実施の形態と同様である。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１の発明の構成によれば、複数個の電子源チップをベースプレートに配列することによって複数個の電子源素子をベースプレート上に配列するから、配列しようとする電子源素子の個数に応じてベースプレートに形成する行選択配線および列選択配線の本数を設定するだけで、任意個数の電子源素子に対応することが可能になる。しかも、ベースプレートに配列する電子源素子の個数にかかわらず、電子源チップとしては少数の電子源素子を備えるものを作製すればよいから、１つの電子源チップに複数個の電子源素子を設ける場合でも各電子源素子の特性を均一化することは比較的容易であって、電子源素子の個数にかかわらず歩留まりを高くすることができる。また、電子源チップごとに検査してからベースプレートに実装することができるから、このことによっても、マトリクス電子源としての歩留まりが向上し、しかも電子源素子の個数を増やして大面積化に際してベースプレートについてのみ考慮すればよいから、大面積化の制約が少なくなる。しかも、大面積化のマトリクス電子源を構成した後の検査時においては、不具合を生じた電子源チップのみを交換すればよいから、このことによってもマトリクス電子源としての歩留まりを向上させることができるとともに、不具合を生じた一部の電子源チップのみの交換であるから、検査時に不良が発見されても全体を廃棄する必要がなく、比較的低コストで良品として出荷可能になる。加えて、電子源チップに設ける電子源素子の個数は比較的少数であるから、電子源チップの製造に際して大形の製造装置を用いる必要がなく、コスト増を抑制することができる。さらに、小型の電子源チップがベースプレート上に配列されているから、実装する回路基板と電子源チップとの膨張率に差があっても、実装に際しての半田付けや真空封止の際の脱ガスやフリットによる接着のような加熱過程があっても、電子源チップに熱的影響が及びにくく、電子源チップに応力が作用してクラックが生じたり、電子源チップに特性劣化や破損が生じたりすることが回避される。その上、リーク電流が抑制されることによって目的とする電子源素子に効率よく給電することができ消費電力が抑制され、しかも不要な箇所からの電子線の放射が防止される。また、スピント型の電子源素子を用いる場合であれば、逆バイアスがかかると円錐状のエミッタに放電が生じてエミッタが破損することがあるが、ダイオードを設けることによりこの問題が回避される。
【００４９】
なお、電子源素子は、従来構成として説明した電界放射型の電子源のほか、以下の実施の形態において説明する電子源などどのような構成のものでも用いることが可能である。
【００５０】
請求項２の発明は、請求項１の発明は、前記電子源素子と前記パッド電極とを電気的に接続する導電部が前記絶縁基板の外側面に形成されているので、絶縁基板の表面に導電部を形成すればよく、比較的簡単な製造工程で実現することができる。
【００５１】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記電子源素子と前記接続用電極とを電気的に接続する導電部が前記絶縁基板を前記一面から前記他面に亘って貫通するように形成されているので、電子源チップを密接させて配置しても導電部が接触して損傷することがなく歩留まりの向上につながる。
【００５２】
請求項４の発明は、請求項２または請求項３の発明において、前記電子源チップにはマトリクス状に配列された複数個の電子源素子が設けられ、行選択配線と列選択配線との少なくとも一方に対応したパッド電極に電気的に接続されている導電部が複数個の電子源素子に共通に接続されているので、電子源チップに複数個の電子源素子を配列している場合に、各電子源素子ごとに配線を設ける場合に比較すると配線数を低減することが可能である。たとえば、２個の電子源素子に個別に配線を設けるとすれば４本の配線が必要であるが、導電部を複数個の電子源素子に共通に接続することによって３本の配線でよいことになる。この効果は、電子源素子の個数が多くなるとより顕著になる。
【００５３】
この構成の電子源素子は、従来構成として説明したスピント型の電子源などに比較して電子放射効率の真空度に対する依存性が低いという知見が得られており、真空度を十分に高めることができない場合でも（大面積化するほど真空度を高めることが難しくなる）電子放射効率の低下が防止される。
【００５４】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記行選択配線および前記列選択配線が厚膜であるので、行選択配線および列選択配線による伝送遅れを比較的小さくすることができ応答性を高めることになる。
【００５６】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５の発明において、前記電子源素子に印加する電圧を制御する駆動制御回路が前記電子源チップの前記他面に設けられているので、たとえば電子源チップに複数個の電子源素子を設けるとともに、各電子源素子を規則的に（つまり、一定の順番で）駆動するような場合には、駆動制御回路において電子源素子への電圧印加を制御することによって、ベースプレートの行選択配線および列選択配線の配線数を低減することが可能になる場合がある。
【００５８】
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項５の発明において、前記電子源素子に印加する電圧を制御する駆動制御回路が前記ベースプレートに形成されているので、たとえば電子源チップに複数個の電子源素子を設けるとともに、各電子源素子を規則的に（つまり、一定の順番で）駆動するような場合には、駆動制御回路において電子源素子への電圧印加を制御することによって、ベースプレートの行選択配線および列選択配線の配線数を低減することが可能になる場合がある。
【００５９】
請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のマトリクス電子源と、マトリクス電子源から放出される電子線により励起されて発光する蛍光物質を備えるフェースプレートとを備えるものであり、この構成によれば、大面積の表示装置を容易に作製することができる。
【００６０】
請求項９の発明は、請求項８の発明において、前記マトリクス電子源が複数個の電子源素子を備え、前記フェースプレートには各電子源素子から放出される電子線がそれぞれ照射される複数個の微小領域を一定ピッチに配列したブラックマトリクスが重ね合わされるとともに各微小領域ごとに前記蛍光物質が配置され、前記電子源チップの周部において前記絶縁基板の周縁と各電子源素子の周縁との距離が前記ブラックマトリクスの隣り合う一対の微小領域間の距離の２分の１に形成されていることを特徴とする。この構成によれば、電子源チップを密接させて配置したときに、隣り合う電子源チップの電子源素子間をブラックマトリクスの微小領域間に一致させることができ、隣接する画素間でにじみを生じさせないようにマトリクス電子源を構成することができる。
【００６１】
請求項１０の発明は、請求項８または請求項９の発明において、前記ベースプレートにおいて前記フェースプレートとの対向面が前記フェースプレート側に凸となる曲面であるので、電子線を広角に放射することが可能になり、比較的少ない個数の電子源チップ（または電子源素子）で大面積の表示が可能になる。
【００６２】
請求項１１の発明は、請求項１０の発明において、前記フェースプレートが前記ベースプレートと一定間隔を保つ形状に形成されているので、画面の形状が平面以外の形状となる表示装置を構成することが可能になり、たとえば全方位から視認可能な円筒状の表示装置を構成することが可能である。
【００６３】
請求項１２の発明は、請求項８の発明において、前記ベースプレートにおける前記フェースプレートとの対向面には角錐状の多数個の突起が配列されるとともに、突起の各面に前記電子源チップがそれぞれ配置されているので、複数個の電子源素子からフェースプレートの同じ箇所に電子線を照射することが可能になり、高輝度の表示装置を構成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は基本構成を示す斜視図、（ｂ）は同上に用いる電子源チップを示す斜視図である。
【図２】同上に用いる電子源チップの要部破断斜視図である。
【図３】同上に用いる電子源チップを示し、（ａ）は正面側の斜視図、（ｂ）は裏面側の斜視図である。
【図４】参考例１に用いる電子源チップを示し、（ａ）は正面側の斜視図、（ｂ）は裏面側の斜視図である。
【図５】参考例２に用いる電子源チップを示し、（ａ）は正面側の斜視図、（ｂ）は裏面側の斜視図である。
【図６】同上の回路図である。
【図７】参考例３に用いる電子源チップを示し、（ａ）は正面側の斜視図、（ｂ）は裏面側の要部斜視図である。
【図８】第１の実施の形態を示す斜視図である。
【図９】他の構成例を示す斜視図である。
【図１０】第２の実施の形態を示す断面図である。
【図１１】同上の要部斜視図である。
【図１２】第３の実施の形態を示す要部断面図である。
【図１３】同上の他の構成例を示す要部断面図である。
【図１４】第４の実施の形態を示す要部断面図である。
【図１５】本発明に用いる電子源素子の原理説明図である。
【図１６】同上の原理説明図である。
【図１７】同上の他の構成例の原理説明図である。
【符号の説明】
４下部電極
６強電界ドリフト層
７表面電極
１０電子源素子
１１電子源チップ
１２絶縁基板
１３導電部
１４導電部
１５パッド電極
１６導電部
１７駆動制御回路
２１ベースプレート
２２行選択配線
２３列選択配線
３１フェースプレート
３２蛍光物質
３３ブラックマトリクス
Ｄダイオード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a matrix electron source in which a plurality of electron source elements are arranged and a display device using the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various field emission type electron sources have been proposed. For example, an electron source called a Spindt type (US Pat. No. 3,665,241), an MIM (Metal Insulator Metal) type electron source, an MOS (Metal Oxide Semiconductor) type electron source, and the like have been proposed.
[0003]
These electron sources can reduce the occupied area per one, and so-called multi-beam emission is possible in which many electron beams are emitted by arranging many electron sources. Therefore, in order to apply to a display device or the like, it is considered to arrange a large number of electron sources to form a multi-beam, and to perform wiring so that each electron source can be individually controlled. In order to control each electron source while arranging a large number of electron sources, the electron sources are arranged in a matrix, and a row selection wiring for connecting one electrode of each electron source arranged in the row direction in common and a column direction The row selection wiring and the column selection wiring intersect each other by providing a column selection wiring for commonly connecting the other electrodes of the electron sources arranged in parallel and applying a voltage between the desired row selection wiring and the column selection wiring. It has been considered to emit an electron beam from an electron source at a certain position. By adopting a wiring technique using a common wiring among a plurality of electron sources in this way, the number of wirings can be reduced as compared with the case where wiring is performed individually on a large number of electron sources.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, as described above, when configuring a matrix electron source in which a large number of electron sources are arranged in a matrix, it is necessary to make the characteristics of the individual electron sources uniform. However, since the above-described field emission type electron source has a fine structure and requires a relatively complicated manufacturing process, it is difficult to uniformize the characteristics of a large number of electron sources. If an attempt is made to increase the number, the yield will be significantly reduced. In particular, if the area is increased for application to a display device, not only the number of electron sources is increased and the yield is lowered, but also the manufacturing apparatus is increased in size, resulting in a significant increase in cost.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and its purpose is to increase the yield by reducing the number of electron sources produced at the time of manufacturing and to prevent an increase in cost due to an increase in the size of the manufacturing apparatus. However, it is to provide a matrix electron source capable of arranging a large number of electron sources and a display device using the matrix electron source.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  The invention according to claim 1 is an electron source chip comprising an electron source element on one surface of an insulating substrate and a plurality of pad electrodes electrically connected to the electron source element on the other surface of the insulating substrate, and the pad electrode Including a row selection wiring and a column selection wiring that are electrically connected to each other, and a base plate including a plurality of at least one of the row selection wiring and the column selection wiring,The electron source element includes a lower electrode provided on the one surface of the insulating substrate, a surface electrode facing the opposite side of the insulating substrate with respect to the lower electrode, and a strong electric field drift interposed between the lower electrode and the surface electrode. When a voltage is applied between the surface electrode and the lower electrode so that the surface electrode is on the high potential side with respect to the lower electrode, electrons injected from the lower electrode into the strong electric field drift layer A field emission electron source that drifts through a drift layer and is emitted through a surface electrode, wherein a strong electric field drift layer is interposed between a plurality of columnar semiconductor crystals extending in a direction intersecting the lower electrode and the semiconductor crystals It consists of a nanometer-order semiconductor microcrystal and an insulating film having a film thickness smaller than the crystal grain size of the semiconductor microcrystal formed on the surface of the semiconductor microcrystal,In a matrix electron source in which a plurality of electron source chips are arranged on a base plate and an electron beam is emitted from an electron source element that is fed by applying a voltage between a required row selection wiring and a column selection wiring. A diode is formed on the base plate for preventing leakage current from flowing due to reverse bias applied from the electrode pad connected to the low potential side of the electron source element to the electrode pad connected to the high potential side. FeaturesThe
ThisWith this configuration, since a plurality of electron source elements are arranged on the base plate by arranging a plurality of electron source chips on the base plate, a row formed on the base plate according to the number of electron source elements to be arranged. It is possible to deal with an arbitrary number of electron source elements only by setting the number of selection lines and column selection lines. In addition, regardless of the number of electron source elements arranged on the base plate, it is only necessary to produce an electron source chip having a small number of electron source elements. Therefore, when a plurality of electron source elements are provided on one electron source chip. However, it is relatively easy to equalize the characteristics of each electron source element, and the yield can be increased regardless of the number of electron source elements. In addition, since each electron source chip can be inspected and then mounted on the base plate, this also improves the yield as a matrix electron source, and also increases the number of electron source elements to increase the area of the base plate. Therefore, there is less restriction on increasing the area. In addition, at the time of inspection after configuring the large-area matrix electron source, it is only necessary to replace the defective electron source chip, and this also improves the yield as the matrix electron source. At the same time, since only a part of the defective electron source chips are exchanged, even if a defect is found during inspection, it is not necessary to discard the entire chip, and the product can be shipped as a good product at a relatively low cost. In addition, since the number of electron source elements provided in the electron source chip is relatively small, it is not necessary to use a large manufacturing apparatus when manufacturing the electron source chip, and an increase in cost can be suppressed. Furthermore, since the small electron source chips are arranged on the base plate, even if there is a difference in expansion coefficient between the circuit board to be mounted and the electron source chip, degassing during soldering and vacuum sealing during mounting Even if there is a heating process such as bonding by frit or frit, the electron source chip is hardly affected by heat, and stress is applied to the electron source chip to cause cracks, or the electron source chip may be deteriorated in characteristics or damaged. Is avoided. In addition, since the leakage current is suppressed, power can be efficiently supplied to the target electron source element, power consumption is suppressed, and emission of an electron beam from an unnecessary portion is prevented. In the case of using a Spindt-type electron source element, if a reverse bias is applied, a discharge may be generated in the conical emitter and the emitter may be damaged. However, this problem can be avoided by providing a diode.
[0007]
In addition to the field emission type electron source described as the conventional configuration, the electron source element can have any configuration such as an electron source described in the following embodiments.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the conductive portion that electrically connects the electron source element and the pad electrode is formed on the outer surface of the insulating substrate. What is necessary is just to form an electroconductive part, and it can implement | achieve with a comparatively simple manufacturing process.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a conductive portion that electrically connects the electron source element and the connection electrode penetrates the insulating substrate from the one surface to the other surface. Since it is formed, even if the electron source chips are arranged in close contact with each other, the conductive portions do not come into contact with each other and are damaged, leading to an improvement in yield.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect of the present invention, the electron source chip is provided with a plurality of electron source elements arranged in a matrix, and includes at least a row selection wiring and a column selection wiring. Since the conductive portion electrically connected to the pad electrode corresponding to one is commonly connected to the plurality of electron source elements, when a plurality of electron source elements are arranged on the electron source chip, The number of wires can be reduced as compared with the case where wires are provided for each electron source element. For example, if wirings are provided individually for two electron source elements, four wirings are required. However, three wirings may be used by connecting the conductive portion to a plurality of electron source elements in common. become. This effect becomes more remarkable as the number of electron source elements increases.
[0011]
ThisThe electron source element having the above configuration has been found to be less dependent on the degree of vacuum of the electron emission efficiency than the Spindt type electron source described as the conventional configuration, and the degree of vacuum can be sufficiently increased. Even if this is not possible (the larger the area, the more difficult it is to increase the degree of vacuum), the reduction in electron emission efficiency is prevented.
[0012]
  Claim 5The invention of claim 1 to claim 1Claim 4In this invention, since the row selection wiring and the column selection wiring are thick films, transmission delay due to the row selection wiring and the column selection wiring can be made relatively small, and the responsiveness can be improved.
[0014]
  Claim 6The invention of claim 1 to claim 1Claim 5In the invention, since the drive control circuit for controlling the voltage applied to the electron source element is provided on the other surface of the electron source chip, for example, the electron source chip is provided with a plurality of electron source elements, When the electron source elements are driven regularly (that is, in a certain order), the drive control circuit controls the voltage application to the electron source elements, so that the row selection wiring and the column selection wiring of the base plate are controlled. It may be possible to reduce the number of wires.
[0016]
  Claim 7The invention of claim 1 to claim 1Claim 5In the invention, since the drive control circuit for controlling the voltage applied to the electron source element is formed on the base plate, for example, the electron source chip is provided with a plurality of electron source elements and each electron source element is regularly arranged. In the case of driving in a certain order (that is, in a certain order), the drive control circuit controls the voltage application to the electron source element, thereby reducing the number of row selection lines and column selection lines on the base plate. May be possible.
[0017]
  Claim 8The invention of claim 1 to claim 1Claim 7The matrix electron source according to any one of the above, and a face plate including a fluorescent material that emits light when excited by an electron beam emitted from the matrix electron source. A display device can be easily manufactured.
[0018]
  Claim 9The invention ofClaim 8In this invention, the matrix electron source comprises a plurality of electron source elements, and the face plate is a black in which a plurality of minute regions irradiated with electron beams emitted from the electron source elements are arranged at a constant pitch. The matrix is superimposed and the fluorescent material is arranged for each minute region, and the distance between the peripheral edge of the insulating substrate and the peripheral edge of each electron source element in the periphery of the electron source chip is a pair of adjacent black matrices. It is characterized by being formed at half the distance between minute regions. According to this configuration, when the electron source chips are arranged in close contact, the electron source elements of the adjacent electron source chips can be matched between the minute regions of the black matrix, and bleeding occurs between adjacent pixels. The matrix electron source can be configured so that it does not occur.
[0019]
  Claim 10The invention ofClaim 8 or Claim 9In this invention, since the surface of the base plate that faces the face plate is a curved surface that protrudes toward the face plate, it is possible to emit an electron beam at a wide angle, and a relatively small number of electron source chips ( Alternatively, display of a large area is possible with an electron source element).
[0020]
  Claim 11The invention ofClaim 10In this invention, since the face plate is formed in a shape that keeps a certain distance from the base plate, it is possible to constitute a display device in which the shape of the screen is a shape other than a plane, for example, visible from all directions A cylindrical display device or the like can be configured.
[0021]
  Claim 12The invention ofClaim 8In the invention, a plurality of pyramidal projections are arranged on the surface of the base plate facing the face plate, and the electron source chip is arranged on each surface of the projections. An electron beam can be irradiated from the source element to the same portion of the face plate, and a high-luminance display device can be configured.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the embodiment described below, a porous polycrystalline semiconductor layer (for example, a porous polycrystalline silicon layer) previously proposed by the present inventors is rapidly thermally oxidized by a rapid thermal oxidation (RTO) technique. Thus, a field emission electron source (Patent No. 2987140, Patent No. 2) is formed between the conductive substrate and the metal thin film (surface electrode) to form a strong electric field drift layer in which electrons injected from the conductive substrate drift. No. 2966842) is used as an electron source element.
[0023]
This electron source element will be briefly described. As shown in FIG. 15, the electron source element 10 is formed with a strong electric field drift layer 6 made of an oxidized porous polycrystalline silicon layer on the main surface (one surface) side of an n-type silicon substrate 1 which is a conductive substrate. A surface electrode 7 made of a metal thin film is formed on the strong electric field drift layer 6, and an ohmic electrode 2 is formed on the back surface of the n-type silicon substrate 1. That is, the lower electrode 4 and the surface electrode 7 made of the n-type silicon substrate 1 and the ohmic electrode 2 face each other, and the strong electric field drift layer 6 is interposed between the lower electrode 4 and the surface electrode 7. ing. In the example shown in FIG. 15, the non-doped polycrystalline silicon layer 3 is interposed between the n-type silicon substrate 1 and the strong electric field drift layer 6. However, a structure in which the strong electric field drift layer 6 is formed on the n-type silicon substrate 1 without the polycrystalline silicon layer 3 interposed can also be adopted. The thickness of the strong electric field drift layer 6 is set to 1.5 μm, for example.
[0024]
In order to emit electrons from the electron source element 10 having the configuration shown in FIG. 15, a collector electrode 9 is disposed facing the surface electrode 7, and the surface electrode 7 is set to a high potential (positive electrode) with respect to the lower electrode 4. While applying Vps, the collector electrode 9 is applied to the surface electrode 7 at a high potential (positive electrode) and the DC voltage Vc is applied. By appropriately setting the DC voltages Vps and Vc, electrons injected from the n-type silicon substrate 1 into the strong electric field drift layer 6 drift through the strong electric field drift layer 6 and are emitted through the surface electrode 7. Note that the alternate long and short dash line in FIG. 15 indicates the electrons e emitted through the surface electrode 7.^-Shows the flow. The surface electrode 7 is made of a material having a small work function (for example, gold), and the film thickness of the surface electrode 7 is set to 10 to 15 nm. Here, the current flowing between the surface electrode 7 and the ohmic electrode 2 is referred to as a diode current Ips, and the current flowing between the collector electrode 9 and the surface electrode 7 is referred to as an emission electron current Ie. The electron emission efficiency is higher as the emission electron current Ie is larger (Ie / Ips is larger). In the illustrated electron source element 10, electrons can be emitted even when the DC voltage Vps applied between the surface electrode 7 and the ohmic electrode 2 is set to a low voltage of about 10 to 20V.
[0025]
In the electron source element 10, the electron emission characteristics are less dependent on the degree of vacuum, and no popping phenomenon occurs when electrons are emitted, so that electrons can be stably emitted with high electron emission efficiency. As shown in FIG. 16, the strong electric field drift layer 6 includes columnar polycrystalline silicon grains (semiconductor crystals) 51 arranged on the main surface side of the n-type silicon substrate 1 that is the lower electrode 4, and A thin silicon oxide film 52 formed on the surface, a nanometer-order silicon microcrystal (semiconductor microcrystal) 63 interposed between the grains 51, and a crystal grain size of the silicon microcrystal 63 formed on the surface of the silicon microcrystal 63 It is considered that the silicon oxide film 64 is an insulating film having a smaller film thickness. That is, the strong electric field drift layer 6 is considered that the surface of each grain is porous and the crystalline state is maintained at the center of each grain. Therefore, since most of the electric field applied to the strong electric field drift layer 6 is applied to the silicon oxide film 64, the injected electrons are accelerated by the strong electric field applied to the silicon oxide film 64, and the surface between the grains 51 of the polycrystalline silicon is formed. Because of drift toward the direction of the arrow in FIG. 16 (upward in FIG. 16), the electron emission efficiency can be improved. Here, the electrons reaching the surface of the strong electric field drift layer 6 are considered to be hot electrons, and are easily tunneled through the surface electrode 7 and emitted into the vacuum.
[0026]
As the lower electrode 4 of the electron source element 10 described above, instead of a semiconductor substrate such as an n-type silicon substrate 1, as shown in FIG. 17, a conductive layer (for example, formed on an insulating substrate 5 such as a glass substrate). It is also possible to use a metal thin film. Here, the strong electric field drift layer 6 is formed by depositing a non-doped polycrystalline silicon layer on the lower electrode 4 and then making the polycrystalline silicon layer porous by anodic oxidation, and further oxidizing or nitriding by a rapid heating method. It is formed by doing.
[0027]
Below, the matrix electron source comprised using the electron source element 10 of the structure mentioned above is demonstrated, and the display element comprised using the matrix electron source is demonstrated.
[0028]
  (Basic configuration)
  The matrix electron source shown in the following embodiment basically has the configuration shown in FIG. 1, and constitutes an electron source chip 11 having a plurality of electron source elements 10 (9 in the illustrated example). A plurality of electron source chips 11 are arranged on one surface of the base plate 21. However, the number of electron source elements 10 provided in the electron source chip 11 may be one as long as the configuration is not limited to using a plurality of electron source elements 10.
[0029]
As shown in FIG. 2, the electron source chip 11 includes an insulating substrate 12 such as a glass substrate or a synthetic resin substrate, and the electron source element 10 is disposed on one surface of the insulating substrate 12 in the thickness direction. When a plurality of electron source elements 10 are provided on the electron source chip 11, as shown in FIG. 2, the lower electrode 4 is extended in the left-right direction in the figure, and the surface electrode 7 is perpendicular to the lower electrode 4. As a shape extended to the above, a plurality of at least one is provided. For example, when nine electron source elements 10 are provided, three lower electrodes 4 and three surface electrodes 7 are provided. The polycrystalline silicon layer 3 and the strong electric field drift layer 6 are formed along the lower electrode 4. The lower electrode 4, the polycrystalline silicon layer 3, the strong electric field drift layer 6, A separation part 8 is formed for electrically separating the two. That is, a portion where the lower electrode 4 and the surface electrode 7 intersect becomes each electron source element 10. Therefore, an appropriate pair of the lower electrode 4 and the surface electrode 7 is selected in the electron source chip 11, and a voltage is applied to the selected lower electrode 4 so that the selected surface electrode 7 has a high potential (positive electrode). For example, an electron beam is emitted from the electron source element 10 which is a portion where the lower electrode 4 and the surface electrode 7 intersect.
[0030]
Here, as a material used for the lower electrode 4, in addition to aluminum, copper, silver, chromium, etc., refractory metals such as tungsten, titanium, and tantalum may be used, or an alloy of these metals may be used. It is. In addition to gold, aluminum, chromium, tungsten, nickel, or platinum can be used as a material for the surface electrode 7. Furthermore, the lower electrode 4 and the surface electrode 7 may be formed of a single metal film, but may be formed of a plurality of metal films. The lower electrode 4 and the surface electrode 7 are formed by applying techniques such as sputtering, electron beam evaporation, and plating, and a pattern is formed by a combination of photolithography and etching. It is possible to form a pattern in combination. However, the lower electrode 4 and the surface electrode 7 can be appropriately employed in addition to the techniques described above.
[0031]
Incidentally, as shown in FIG. 3, a pad electrode 15 is provided on the surface opposite to the surface on which the electron source element 10 is disposed on the insulating substrate 12. The pad electrode 15 may have a film thickness of 100 nm or more, but preferably 1 μm or more. The pad electrode 15 is electrically connected to the electron source element 10. That is, the pad electrode 15 is connected to the lower electrode 4 and the surface electrode 7. When nine electron source elements 10 are provided as described above, there are three lower electrodes 4 and three surface electrodes 7, so that the pad electrode 15 is provided on each lower electrode 4 and each surface electrode 7. A total of six are provided correspondingly. Here, since the lower electrode 4, the surface electrode 7, and the pad electrode 15 are formed on the front and back of the insulating substrate 12, the insulating substrate 12 is connected to the lower electrode 4, the surface electrode 7, and the pad electrode 15. Are respectively provided with conductive portions 13 and 14 (assuming that the lower electrode 4 is connected to the conductive portion 13 and the surface electrode 7 is connected to the conductive portion 14). The conductive portions 13 and 14 shown in FIG. 3 are formed along the outer surface (front surface) of the insulating substrate 12, formed using the same material as the lower electrode 4 and the surface electrode 7, and patterned by photolithography, A pattern is formed using a technique such as patterning by etching (RIE, wet etching, ion milling, etc.), patterning by an ion beam, or patterning by a laser beam.
[0032]
On the other hand, a plurality of row selection wirings 22 and column selection wirings 23 are formed on one surface in the thickness direction of the base plate 21. Here, if the row selection wiring 22 and the column selection wiring 23 are formed of thick films, the transmission delay of the row selection wiring 22 and the column selection wiring 23 can be reduced. That is, it is possible to reduce a delay time from when a set of the row selection wiring 22 and the column selection wiring 23 is selected and a voltage is applied until the electron beam is emitted from the selected electron source element 10. The row selection wiring 22 and the column selection wiring 23 are extended in a direction orthogonal to each other, and are electrically insulated from each other at a crossing location with a separation in the thickness direction. Here, the number of row selection wirings 22 and column selection wirings 23 is appropriately set according to the number of electron source chips 11 arranged on the base plate 21, and only one of them may be provided. The row selection wiring 22 is connected to the pad electrode 15 connected to the conductive portion 13 of the electron source chip 11, and the column selection wiring 23 is connected to the pad electrode 15 connected to the conductive portion 14 of the electron source chip 11. Therefore, three row selection wirings 22 and three column selection wirings 23 are connected to the electron source chip 11 including the nine electron source elements 10 described above. The pad electrode 15 and the row selection wiring 22 and the column selection wiring 23 are connected using a technique such as solder ball, die bonding paste, or thermal diffusion.
[0033]
  With the above-described configuration, an appropriate combination of the row selection wiring 22 and the column selection wiring 23 is selected, and the selected column selection wiring 23 is appropriately set to have a high potential (positive electrode) with respect to the selected row selection wiring 22. Is applied, the surface electrode 7 of the electron source element 10 becomes a high potential (positive electrode) with respect to the lower electrode 4, and the electron source element corresponding to the intersection of the selected row selection line 22 and column selection line 23 10 emits an electron beam. Here, the unselected row selection wiring 22 and column selection wiring 23 are set to 0 V, the selected row selection wiring 22 applies a negative voltage, and the selected column selection wiring 23 applies a positive voltage. It is desirable to do so. In addition,Basic configuration described aboveThen, it is possible to select a plurality of at least one of the row selection wiring 22 and the column selection wiring 23, and it is also possible to simultaneously emit electron beams from the plurality of electron source elements 10.
[0034]
As described above, since the plurality of electron source chips 11 are arranged on the base plate 21 provided with the row selection wiring 22 and the column selection wiring 23, the number corresponding to the product of the number of the row selection wiring 22 and the column selection wiring 23 is the same. While the electron source elements 10 can be provided, a small number of electron source elements 10 may be provided in each electron source chip 11. Accordingly, it is relatively easy to manufacture each electron source chip 11 having uniform characteristics of the electron source element 10, and when a matrix electron source including a large number of electron source elements 10 is manufactured in a lump. In comparison, an improvement in yield can be expected.
[0035]
The row selection wiring 22 and the column selection wiring 23 only need to cross each other, and it is not essential to extend in directions orthogonal to each other.
[0036]
  (Reference Example 1)
  Basic configurationThen, although the conductive parts 13 and 14 in the electron source chip 11 were formed on the outer surface of the insulating substrate 12,This exampleThen, as shown in FIG. 4, the conductive portion 16 penetrating in the thickness direction of the insulating substrate 12 is formed. The conductive portion 16 can be formed by performing through-hole plating on the insulating substrate 12. In addition, when the insulating substrate 12 is made of glass, it is possible to embed a metal plug serving as the conductive portion 16 in molten glass and slice the plug so that the plug is exposed on both surfaces of the insulating substrate 12. It is.This exampleWith this configuration, when a plurality of electron source chips 11 are closely arranged on the base plate 21, the conductive portions 16 do not come into contact with the adjacent electron source chips 11, and damage to the conductive portions 16 can be prevented. it can. Other configurations and operations areBasic configurationIt is the same.
[0037]
  (Reference Example 2)
  This exampleAs shown in FIG. 5, in the electron source chip 11, the conductive portion 14 connected to the surface electrode 7 of each electron source element 10 is formed on the outer surface of the insulating substrate 12, and the lower electrode 4 is defined on the insulating substrate 12. Is connected to a pad electrode 15 provided on the opposite side of the electron source element 10 in the insulating substrate 12 through a diode D provided so as to penetrate through the electrode. As shown in FIG. 6, the diode D has a polarity such that the lower electrode 4 of the electron source element 10 is connected to the anode.
[0038]
  In the configuration shown in FIG. 6, it is assumed that voltages are applied to the row selection wiring 22 and the column selection wiring 23 so that H is a positive electrode and L is a negative electrode. Further, the row selection wiring 22 is used so that it is L in the selected state and H in the non-selected state, and the column selection wiring 23 is H in the selected state and L in the non-selected state. In this case, an electron beam is emitted from the electron source element 10 at the intersection where the row selection wiring 22 is L and the column selection wiring 23 is H. The polarity of the diode D is applied to the electron source element 10. Becomes the forward direction. In addition, in the electron source element 10 having the above-described configuration, when a voltage is applied so that the lower electrode 4 is on the high potential side with respect to the surface electrode 7, a leakage current may flow. Since the diode D has a reverse polarity at the location where the voltage is applied, the leakage current is prevented from flowing. Other configurations and operations areBasic configurationIt is the same.
[0039]
  (Reference Example 3)
  This exampleAs shown in FIG. 7, the electron source chip 11 is provided with a drive control circuit 17. The drive control circuit 17 sequentially drives each electron source element 10 in accordance with a predetermined rule in synchronization with a voltage signal input through the row selection wiring 22 and the column selection wiring 23. That is, one row selection wiring 22 and one column selection wiring 23 are associated with one electron source chip 11 one by one, and voltage signals corresponding to nine electron source elements 10 through the row selection wiring 22 and the column selection wiring 23. And the drive control circuit 17 sequentially drives the electron source elements 10 corresponding to the sequentially input voltage signals. Here, the rules for the driving order of the electron source elements 10 can be set as appropriate.
[0040]
  As described above, the drive control circuit 17 receives the voltage signal from the set of the row selection wiring 22 and the column selection wiring 23 one by one and drives the plurality of electron source elements 10 of the electron source chip 11. In the electron source chip 11 including the control circuit 17, it is sufficient to provide two pad electrodes 15 for connecting to the row selection wiring 22 and the column selection wiring 23, and in the electron source chip 11 including the plurality of electron source elements 10. The number of pad electrodes 15 can be reduced. That is, the number of row selection wirings 22 and column selection wirings 23 provided on the base plate 21 is also the same.Basic configurationThan can be reduced. This suppresses the occurrence of disconnection of the row selection wiring 22 and the column selection wiring 23 in the base plate 21, improves the yield of the base plate 21, and causes a failure due to the disconnection of the row selection wiring 22 or the column selection wiring 23. This will reduce the occurrence rate.
[0041]
  This exampleIn this case, since the drive control circuit 17 is provided on the surface of the insulating substrate 12 facing the base plate 21, the drive control circuit 17 may contact the row selection wiring 22 or the column selection wiring 23. In such a case, the surface of the drive control circuit 17 may be covered with an insulating layer as necessary. The connection between the pad electrode 15 and the row selection wiring 22 and the column selection wiring 23 is as follows.Basic configurationIt is the same. Other configurations and operations areBasic configurationIt is the same.
[0042]
  (First embodiment)
  Reference example 2In the above example, the diode D is provided on the electron source chip 11, but the diode D may be provided on the base plate 21 as shown in FIG. 8. Similarly, the drive control circuit 17 may be provided on the base plate 21 as shown in FIG.
[0043]
  (Second Embodiment)
  This embodiment is described above.TamaAs shown in FIGS. 10 and 11, a face plate 31 that is a flat glass substrate facing the electron source element 10 constituting the matrix electron source is provided. The collector electrode 9 (see FIG. 15), the fluorescent material 32, and the black matrix 33 (not shown) are provided on the face plate 31 facing the electron source element 10 on the face plate 31. As is well known in a liquid crystal display or the like, the black matrix 33 is provided with minute regions that divide each pixel at a constant pitch, and a pair of adjacent minute regions is formed of a black material. The fluorescent material 32 is provided corresponding to each minute region of the black matrix 33. In addition, each minute region of the black matrix 33 is disposed so as to correspond to the front position of the electron source element 10. The fluorescent material 32 is applied to the surface of the collector electrode 9 and emits visible light by electrons emitted from the electron source element 10. If the fluorescent material 32 is to be colored, for example, those of R, G, B emission colors may be used. For example, the fluorescent material 32 known as P-22 can be used. Provides a metal back of aluminum. If P-15 is used as the fluorescent material 32, a metal back is not required, but a transparent electrode such as ITO is provided as the collector electrode 9. The face plate 31 is separated from the electron source element 10 by a spacer 41, and an airtight space formed between the face plate 31 and the electron source element 10 is evacuated. As a technique for evacuating the hermetic space, a technique using a general getter is employed.
[0044]
By the way, in the present embodiment, the distance W between a pair of adjacent micro regions of the black matrix 33 and the electron source chip 11 so that the positions of the electron source elements 10 and the micro regions of the black matrix 33 coincide with each other. The distance W between a pair of adjacent electron source elements 10 is set to be equal. Further, the distance between the periphery of the insulating substrate 12 and the electron source element 10 in the electron source chip 11 is set to W / 2. Therefore, when the electron source chips 11 are arranged in close contact with each other, the distance between the electron source elements 10 in the pair of adjacent electron source chips 11 is W. As a result, when the plurality of electron source chips 11 are arranged on the base plate 21, the intervals between the electron source elements 10 can be made equal, and the fluorescence provided corresponding to each minute region of the black matrix 33. The position of the substance 32 can be matched.
[0045]
  (Third embodiment)
  In the present embodiment, the matrix electron source used in the display device is formed in a curved surface that is convex toward the flat face plate 31 as shown in FIG. That is, as the base plate 21, for example, an arc-shaped one is used, and the electron source chips 11 may be arranged on the base plate 21. In this configuration, the electron beam emitted from the electron source element 10 is emitted so as to diffuse, and the radiation direction of the electron beam can be widened.
[0046]
  If the matrix electron source having the same configuration is used and the face plate 31 is curved so that the distance from the base plate 21 of the matrix electron source is constant as shown in FIG. The distance from 10 is constant, and a display device without uneven brightness can be configured. Here, since the shape of the base plate 21 can be arbitrarily set, the front shape of the display device can also be arbitrarily set. Further, if the face plate 31 is formed in a cylindrical shape or the like, a display device that can be viewed from all directions can be configured. Other configurations and operations areSecondThis is the same as the embodiment.
[0047]
  (Fourth embodiment)
  In the present embodiment, as shown in FIG. 14, a pyramid-shaped projection 26 is provided on a base plate 21 of a matrix electron source, and the electron source chip 11 is arranged on each surface of the projection 26. The protrusions 26 are continuously arranged and formed to have a sawtooth cross section. This configuration isSecondThe present invention is intended to be applied to a display device that requires high luminance instead of a display device that displays pixels in a minute area as in the above embodiment. In the configuration of the present embodiment, by simultaneously emitting electron beams from the electron source chips 11 provided on the adjacent protrusions 26, it is possible to emit a high-density electron beam in a relatively narrow region, resulting in a face plate. It is possible to increase the luminance of visible light emitted from the 31 fluorescent substances 32. Other configurations and operations areSecondThis is the same as the embodiment.
[0048]
【The invention's effect】
  Invention of Claim 1According to the configuration ofSince a plurality of electron source elements are arranged on the base plate by arranging a plurality of electron source chips on the base plate, row selection wiring and column selection wiring formed on the base plate according to the number of electron source elements to be arranged It is possible to deal with an arbitrary number of electron source elements simply by setting the number of the electron source elements. In addition, regardless of the number of electron source elements arranged on the base plate, it is only necessary to produce an electron source chip having a small number of electron source elements. Therefore, when a plurality of electron source elements are provided on one electron source chip. However, it is relatively easy to equalize the characteristics of each electron source element, and the yield can be increased regardless of the number of electron source elements. In addition, since each electron source chip can be inspected and then mounted on the base plate, this also improves the yield as a matrix electron source, and also increases the number of electron source elements to increase the area of the base plate. Therefore, there is less restriction on increasing the area. In addition, at the time of inspection after configuring the large-area matrix electron source, it is only necessary to replace the defective electron source chip, and this also improves the yield as the matrix electron source. At the same time, since only a part of the defective electron source chips are exchanged, even if a defect is found during inspection, it is not necessary to discard the entire chip, and the product can be shipped as a good product at a relatively low cost. In addition, since the number of electron source elements provided in the electron source chip is relatively small, it is not necessary to use a large manufacturing apparatus when manufacturing the electron source chip, and an increase in cost can be suppressed. Furthermore, since the small electron source chips are arranged on the base plate, even if there is a difference in expansion coefficient between the circuit board to be mounted and the electron source chip, degassing during soldering and vacuum sealing during mounting Even if there is a heating process such as bonding by frit or frit, the electron source chip is hardly affected by heat, and stress is applied to the electron source chip to cause cracks, or the electron source chip may be deteriorated in characteristics or damaged. Is avoided. In addition, since the leakage current is suppressed, power can be efficiently supplied to the target electron source element, power consumption is suppressed, and emission of an electron beam from an unnecessary portion is prevented. In the case of using a Spindt-type electron source element, if a reverse bias is applied, a discharge may be generated in the conical emitter and the emitter may be damaged. However, this problem can be avoided by providing a diode.
[0049]
In addition to the field emission type electron source described as the conventional configuration, the electron source element can have any configuration such as an electron source described in the following embodiments.
[0050]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the conductive portion that electrically connects the electron source element and the pad electrode is formed on the outer surface of the insulating substrate. What is necessary is just to form an electroconductive part, and it can implement | achieve with a comparatively simple manufacturing process.
[0051]
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a conductive portion that electrically connects the electron source element and the connection electrode penetrates the insulating substrate from the one surface to the other surface. Since it is formed, even if the electron source chips are arranged in close contact with each other, the conductive portions do not come into contact with each other and are damaged, leading to an improvement in yield.
[0052]
According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect of the present invention, the electron source chip is provided with a plurality of electron source elements arranged in a matrix, and includes at least a row selection wiring and a column selection wiring. Since the conductive portion electrically connected to the pad electrode corresponding to one is commonly connected to the plurality of electron source elements, when a plurality of electron source elements are arranged on the electron source chip, The number of wires can be reduced as compared with the case where wires are provided for each electron source element. For example, if wirings are provided individually for two electron source elements, four wirings are required. However, three wirings may be used by connecting the conductive portion to a plurality of electron source elements in common. become. This effect becomes more remarkable as the number of electron source elements increases.
[0053]
ThisThe electron source element having the above configuration has been found to be less dependent on the degree of vacuum of the electron emission efficiency than the Spindt type electron source described as the conventional configuration, and the degree of vacuum can be sufficiently increased. Even if this is not possible (the larger the area, the more difficult it is to increase the degree of vacuum), the reduction in electron emission efficiency is prevented.
[0054]
  Claim 5The invention of claim 1 to claim 1Claim 4In this invention, since the row selection wiring and the column selection wiring are thick films, transmission delay due to the row selection wiring and the column selection wiring can be made relatively small, and the responsiveness can be improved.
[0056]
  Claim 6The invention of claim 1 to claim 1Claim 5In the invention, since the drive control circuit for controlling the voltage applied to the electron source element is provided on the other surface of the electron source chip, for example, the electron source chip is provided with a plurality of electron source elements, When the electron source elements are driven regularly (that is, in a certain order), the drive control circuit controls the voltage application to the electron source elements, so that the row selection wiring and the column selection wiring of the base plate are controlled. It may be possible to reduce the number of wires.
[0058]
  Claim 7The invention of claim 1 to claim 1Claim 5In the invention, since the drive control circuit for controlling the voltage applied to the electron source element is formed on the base plate, for example, the electron source chip is provided with a plurality of electron source elements and each electron source element is regularly arranged. In the case of driving in a certain order (that is, in a certain order), the drive control circuit controls the voltage application to the electron source element, thereby reducing the number of row selection lines and column selection lines on the base plate. May be possible.
[0059]
  Claim 8The invention of claim 1 to claim 1Claim 7The matrix electron source according to any one of the above, and a face plate including a fluorescent material that emits light when excited by an electron beam emitted from the matrix electron source. A display device can be easily manufactured.
[0060]
  Claim 9The invention ofClaim 8In this invention, the matrix electron source comprises a plurality of electron source elements, and the face plate is a black in which a plurality of minute regions irradiated with electron beams emitted from the electron source elements are arranged at a constant pitch. The matrix is superimposed and the fluorescent material is arranged for each minute region, and the distance between the peripheral edge of the insulating substrate and the peripheral edge of each electron source element in the periphery of the electron source chip is a pair of adjacent black matrices. It is characterized by being formed at half the distance between minute regions. According to this configuration, when the electron source chips are arranged in close contact, the electron source elements of the adjacent electron source chips can be matched between the minute regions of the black matrix, and bleeding occurs between adjacent pixels. The matrix electron source can be configured so that it does not occur.
[0061]
  Claim 10The invention ofClaim 8OrClaim 9In this invention, since the surface of the base plate that faces the face plate is a curved surface that protrudes toward the face plate, it is possible to emit an electron beam at a wide angle, and a relatively small number of electron source chips ( Alternatively, display of a large area is possible with an electron source element).
[0062]
  Claim 11The invention ofClaim 10In this invention, since the face plate is formed in a shape that keeps a certain distance from the base plate, it is possible to constitute a display device in which the shape of the screen is a shape other than a plane, for example, visible from all directions It is possible to constitute a simple cylindrical display device.
[0063]
  Claim 12The invention ofClaim 8In the invention, a plurality of pyramidal projections are arranged on the surface of the base plate facing the face plate, and the electron source chip is arranged on each surface of the projections. An electron beam can be irradiated from the source element to the same portion of the face plate, and a high-luminance display device can be configured.
[Brief description of the drawings]
[Fig. 1] (a)Basic configuration(B) is a perspective view which shows the electron source chip | tip used for the same as the above.
FIG. 2 is a fragmentary perspective view of an electron source chip used in the above.
FIGS. 3A and 3B show an electron source chip used in the above, wherein FIG. 3A is a front perspective view and FIG. 3B is a rear perspective view.
[Fig. 4]Reference example 1The electron source chip | tip used for is shown, (a) is a perspective view of the front side, (b) is a perspective view of the back side.
[Figure 5]Reference example 2The electron source chip | tip used for is shown, (a) is a perspective view of the front side, (b) is a perspective view of the back side.
FIG. 6 is a circuit diagram of the above.
[Fig. 7]Reference example 3The electron source chip | tip used for is shown, (a) is a perspective view of the front side, (b) is a principal part perspective view of the back surface side.
[Fig. 8]FirstIt is a perspective view which shows this embodiment.
FIG. 9 is a perspective view showing another configuration example.
FIG. 10SecondIt is sectional drawing which shows this embodiment.
FIG. 11 is a perspective view of the main part of the above.
FIG.ThirdIt is principal part sectional drawing which shows this embodiment.
FIG. 13 is a cross-sectional view of the main part showing another configuration example of the above.
FIG. 144thIt is principal part sectional drawing which shows this embodiment.
FIG. 15 is a diagram illustrating the principle of an electron source element used in the present invention.
FIG. 16 is a diagram for explaining the principle described above.
FIG. 17 is a diagram illustrating the principle of another configuration example same as above.
[Explanation of symbols]
  4 Lower electrode
  6 Strong electric field drift layer
  7 Surface electrode
  10 Electron source element
  11 Electron source chip
  12 Insulating substrate
  13 Conductive part
  14 Conductive part
  15 Pad electrode
  16 Conductive part
  17 Drive control circuit
  21 Base plate
  22 Row selection wiring
  23 column selection wiring
  31 Face plate
  32 Fluorescent substance
  33 Black Matrix
  D diode

Claims

The pad electrode is electrically connected to an electron source chip having an electron source element on one surface of the insulating substrate and a plurality of pad electrodes electrically connected to the electron source element on the other surface of the insulating substrate. A base plate having a row selection wiring and a column selection wiring and having at least one of the row selection wiring and the column selection wiring; and an electron source element comprising: a lower electrode provided on the one surface of the insulating substrate; and a lower electrode A surface electrode facing the opposite side of the insulating substrate, and a strong electric field drift layer interposed between the lower electrode and the surface electrode, so that the surface electrode is on the high potential side with respect to the lower electrode This is a field emission electron source in which when a voltage is applied between the surface electrode and the lower electrode, electrons injected from the lower electrode into the strong electric field drift layer drift through the strong electric field drift layer and are emitted through the surface electrode. A plurality of columnar semiconductor crystals extending in a direction intersecting the lower electrode, a nanometer-order semiconductor microcrystal interposed between the semiconductor crystals, and a semiconductor microcrystal formed on the surface of the semiconductor microcrystal. It consists of an insulating film with a thickness smaller than the crystal grain size of the crystal , and a plurality of electron source chips are arranged on the base plate, and power is supplied by applying a voltage between the required row selection line and column selection line. In a matrix electron source in which an electron beam is emitted from the electron source element, there is a leakage current due to reverse bias applied from the electrode pad connected to the low potential side of the electron source element to the electrode pad connected to the high potential side. A matrix electron source, wherein a diode for preventing flow is formed on the base plate.

2. The matrix electron source according to claim 1, wherein a conductive portion that electrically connects the electron source element and the pad electrode is formed on an outer surface of the insulating substrate.

The conductive portion that electrically connects the electron source element and the connection electrode is formed so as to penetrate the insulating substrate from the one surface to the other surface. Matrix electron source.

The electron source chip includes a plurality of electron source elements arranged in a matrix, and a plurality of conductive portions electrically connected to pad electrodes corresponding to at least one of a row selection wiring and a column selection wiring. 4. The matrix electron source according to claim 2, wherein the matrix electron source is commonly connected to the plurality of electron source elements.

5. The matrix electron source according to claim 1, wherein the row selection wiring and the column selection wiring are thick films .

6. A matrix electron according to claim 1, wherein a drive control circuit for controlling a voltage applied to the electron source element is provided on the other surface of the electron source chip. source.

The matrix electron source according to any one of claims 1 to 5 , wherein a drive control circuit for controlling a voltage applied to the electron source element is formed on the base plate .

8. A matrix comprising: the matrix electron source according to claim 1; and a face plate including a fluorescent material that emits light when excited by an electron beam emitted from the matrix electron source. A display device using an electron source.

The matrix electron source includes a plurality of electron source elements, and a black matrix in which a plurality of minute regions irradiated with electron beams emitted from the electron source elements are arranged at a constant pitch is superimposed on the face plate. In addition, the fluorescent material is disposed in each minute region, and the distance between the peripheral edge of the insulating substrate and the peripheral edge of each electron source element in the periphery of the electron source chip is between a pair of adjacent minute regions in the black matrix. 9. A display device using a matrix electron source according to claim 8, wherein the display device is formed at a half of the distance .

10. The display device using a matrix electron source according to claim 8, wherein a surface of the base plate that faces the face plate is a curved surface that protrudes toward the face plate .

11. The display device using a matrix electron source according to claim 10, wherein the face plate is formed in a shape that keeps a certain distance from the base plate .

11. A plurality of pyramid-shaped projections are arranged on a surface of the base plate facing the face plate, and the electron source chip is arranged on each surface of the projections . display equipment using a matrix electron source described.