JP2632359B2 - Electron emitting device and method of manufacturing the same - Google Patents

Electron emitting device and method of manufacturing the same

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    • H01J1/00Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
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    • H01J1/30Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • H01J1/316Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode having an electric field parallel to the surface, e.g. thin film cathodes

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  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、冷陰極型の電子放出素子に関するものであ
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cold cathode type electron-emitting device.

[従来の技術] 従来、簡単な構造で電子の放出が得られる素子とし
て、例えば、エム アイ エリンソン(M.I.Elinson)
等によって発表された冷陰極素子が知られている。[ラ
ジオ エンジニアリング エレクトロン フィジィッス
(Radio Eng.Electron.Phys.)第10巻,1290〜1296頁,19
65年] これは、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に
平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を
利用するもので、一般には表面伝導形放出素子と呼ばれ
ている。
[Prior art] Conventionally, as an element which can obtain electron emission with a simple structure, for example, MIElinson
And the like are known. [Radio Engineering Electron Phys. Vol. 10, 1290-1296, 19
65 years] This utilizes the phenomenon that electron emission occurs when a current flows through a small-area thin film formed on a substrate in parallel with the film surface, and is generally called a surface conduction electron-emitting device. ing.

この表面伝導形放出素子としては、前記エリンソン等
により開発されたSnO2(Sb)薄膜を用いたもの、Au薄膜
によるもの[ジー・ディトマー“スイン ソリド フィ
ルムス”(G.Dittmer:“Thin Solid Films"),9巻,317
頁,(1972年)]、ITO薄膜によるもの[エム ハート
ウェル アンド シー ジー フォンスタッド“アイイ
ー イー イー トランス”イー ディー コンフ(M.
Hartwell and C.G.Fonstad:“IEEE Trans.ED Conf.")5
19頁,(1975年)]、カーボン薄膜によるもの[荒木久
他:“真空",第26巻,第1号,22頁,(1983年)]など
が報告されている。
Examples of the surface conduction electron-emitting device include a device using a SnO 2 (Sb) thin film developed by Elinson et al. And a device using an Au thin film [G. Dittmer: “Thin Solid Films”. "), Volume 9, 317
Page, (1972)], using ITO thin film [M. Hartwell and C.G.Fonstad “IIE Transformer”
Hartwell and CGFonstad: “IEEE Trans.ED Conf.”) 5
19, (1975)], and those using a carbon thin film [Hisashi Araki et al .: "Vacuum", Vol. 26, No. 1, p. 22, (1983)].

これらの表面伝導形放出素子の典型的な素子構成を第
4図に示す。同図において、1および2は電気的接続を
得る為の電極、3は電子放出材料で形成される薄膜、4
は基板、5は電子放出部を示す。
FIG. 4 shows a typical device configuration of these surface conduction electron-emitting devices. In the figure, 1 and 2 are electrodes for obtaining electrical connection, 3 is a thin film formed of an electron-emitting material,
Denotes a substrate, and 5 denotes an electron emitting portion.

従来、これらの表面伝導形放出素子に於ては、電子放
出を行なう前にあらかじめフォーミングと呼ばれる通電
処理によって電子放出部を形成する。即ち、前記電極1
と電極2の間に電圧を印加する事により、薄膜3に通電
し、これにより発生するジュール熱で薄膜3を局所的に
破壊,変形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態
にした電子放出部5を形成することにより電子放出機能
を得ている。
Conventionally, in these surface conduction electron-emitting devices, before emitting electrons, an electron-emitting portion is formed in advance by an energization process called forming. That is, the electrode 1
By applying a voltage between the electrode and the electrode 2, the thin film 3 is energized, and the generated Joule heat causes the thin film 3 to be locally destroyed, deformed or deteriorated, thereby emitting electrons in an electrically high resistance state. The electron emission function is obtained by forming the portion 5.

[発明が解決しようとしている課題] しかしながら、従来の表面伝導形放出素子において
は、第4図に示す如く、ネック形状の薄膜3内に電子放
出部5が形成され、該電子放出部5が電子の放出位置と
なっているが、実際の電子放出部の大きさは0.5〜4μ
m幅程度といわれており、極めて微細な範囲であると共
に、形成される電子放出部5の通電方向に対する位置
は、薄膜の作成条件やフォーミングの微妙な条件などに
よって素子毎にばらつきが生じ、正確に制御することは
困難であった。
[Problem to be Solved by the Invention] However, in the conventional surface conduction electron-emitting device, as shown in FIG. 4, the electron-emitting portion 5 is formed in the neck-shaped thin film 3, and the electron-emitting portion 5 The actual size of the electron-emitting portion is 0.5 to 4 μm.
It is said to be about m width, which is an extremely fine range, and the position of the formed electron-emitting portion 5 with respect to the energizing direction varies from element to element due to thin-film forming conditions and delicate forming conditions. It was difficult to control.

この様な電子放出部分の位置のばらつきは、電子放出
素子として応用する場合、電子の制御系に過大な負荷と
なり、その応用を妨げる要因となっている。
Such a variation in the position of the electron-emitting portion, when applied as an electron-emitting device, causes an excessive load on an electron control system, and is a factor hindering its application.

他方、従来の表面伝導形放出素子のネック形状の薄膜
のサイズは、幅および長さは共に0.1〜0.5mm程度であ
り、電子放出部の位置精度は、この薄膜サイズにより決
定されていた。即ち、通電方向のネック形状の薄膜のサ
イズを微細化することによって、電子放出部の位置のば
らつきを小さくすることは一応可能である。しかしなが
ら、その反面、電極間の距離が小さくなることによって
短絡等の欠陥の著しい増大を招き、またフォーミング時
の消費電力が増加する等の様々な問題を生じるために、
薄膜のサイズを微細化した素子の製造は、事実上行われ
ていない現状である。
On the other hand, the size of the neck-shaped thin film of the conventional surface conduction electron-emitting device is about 0.1 to 0.5 mm in both width and length, and the positional accuracy of the electron-emitting portion is determined by the size of the thin film. That is, it is possible to reduce variations in the position of the electron-emitting portion by reducing the size of the neck-shaped thin film in the direction of current flow. However, on the other hand, a decrease in the distance between the electrodes causes a significant increase in defects such as short circuits, and also causes various problems such as an increase in power consumption during forming.
At present, the production of a device having a thinned thin film has not been performed.

本発明の目的は、この様な従来の欠点を解決し、薄膜
(例えば、ネック形状)の所望の位置に精度良く電子放
出部を形成することを可能とし、素子設計、製造プロセ
スの自由度を増し、さらにフォーミングに要するエネル
ギーを軽減することができる電子放出素子を提供するも
のである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve such conventional drawbacks and to enable an electron emission portion to be formed at a desired position on a thin film (for example, a neck shape) with high accuracy, thereby increasing the degree of freedom in device design and manufacturing process. An object of the present invention is to provide an electron-emitting device that can further increase the energy required for forming.

[課題を解決するための手段] 本発明の第一は、平坦な基板上の電極間に電子放出部
を含む薄膜が配置され、しかも電極間で薄膜と接する基
板側表面が絶縁性表面となった電子放出素子において、
前記電極間で薄膜と接する基板側表面に高低差による段
差部が形成されおり、前記薄膜は該段差部を跨ぐように
配置されており、前記薄膜の電子放出部は前記段差部の
位置に形成されていることを特徴とする電子放出素子で
ある。
[Means for Solving the Problems] A first aspect of the present invention is that a thin film including an electron emitting portion is disposed between electrodes on a flat substrate, and the substrate side surface in contact with the thin film between the electrodes is an insulating surface. Electron-emitting device,
A step portion due to a height difference is formed on the substrate side surface in contact with the thin film between the electrodes, the thin film is disposed so as to straddle the step portion, and the electron emission portion of the thin film is formed at the position of the step portion An electron-emitting device characterized in that:

上記本発明の第一は、さらにその特徴として、前記電
子放出部が、前記薄膜の局所的な変形部であることを含
む。
The first feature of the present invention is further characterized in that the electron-emitting portion is a locally deformed portion of the thin film.

また、本発明の第二は、平坦な基板上の電極間に電子
放出部を含む薄膜が配置され、しかも電極間で薄膜と接
する基板側表面が絶縁性表面となった電子放出素子の製
造方法において、前記電極間で薄膜と接する基板側表面
に高低差による段差部を形成し、該段差部を跨ぐように
薄膜を配置して当該薄膜に通電することにより、前記段
差部の位置に電子放出部を形成することを特徴とする電
子放出素子の製造方法である。
A second aspect of the present invention is a method for manufacturing an electron-emitting device in which a thin film including an electron-emitting portion is disposed between electrodes on a flat substrate, and the substrate-side surface in contact with the thin film between the electrodes has an insulating surface. Forming a step portion due to a height difference on the substrate side surface in contact with the thin film between the electrodes, arranging the thin film so as to straddle the step portion, and energizing the thin film to emit electrons at the position of the step portion. Forming a portion.

上記本発明の第二は、さらにその特徴として、前記通
電する工程が、前記薄膜に局所的な変形部を形成する工
程を有することを含む。
The second feature of the present invention is further characterized in that the step of energizing includes a step of forming a locally deformed portion in the thin film.

ここで、「段差部を有する基板」とは、後に詳述する
ように、平坦な基板上に段差形成材を設けることによっ
て段差部の形成された場合の他、基板自体を表面加工し
て段差部を形成した場合がある。
As used herein, the term “substrate having a step portion” refers to a case where the step portion is formed by providing a step forming material on a flat substrate, A part may be formed.

以下、本発明を図に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図(a)〜(d)は、本発明の電子放出素子の製
造方法の一例を示す工程図であり、第2図は本発明の電
子放出素子の一例を示す平面図である。
1 (a) to 1 (d) are process diagrams showing an example of a method for manufacturing an electron-emitting device of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing an example of an electron-emitting device of the present invention.

電子放出素子を作製するには、まず、基板4上に絶縁
性膜をパターニングすることによって段差形成材7を形
成する(第1図(a)参照)。
In order to manufacture an electron-emitting device, first, a step forming material 7 is formed by patterning an insulating film on a substrate 4 (see FIG. 1A).

次に、電子放出材料からなる薄膜3を段差形成材7の
段差部を跨ぐように堆積、形成する(第1図(b)参
照)。
Next, a thin film 3 made of an electron emitting material is deposited and formed so as to straddle the step of the step forming material 7 (see FIG. 1B).

この時、段差部での薄膜3は、真空堆積法や液体コー
ティング法による成膜方法では、平坦部に比べその膜厚
が薄くなるのが一般的である。従って、通電処理の際に
他の薄膜部に比べ段差部6の薄膜3は、変化しやすい膜
質であり、フォーミングされやすい部分となる。
At this time, the film thickness of the thin film 3 at the step portion is generally smaller than that of the flat portion by a film forming method using a vacuum deposition method or a liquid coating method. Therefore, the thin film 3 of the step portion 6 has a film quality that is more easily changed and is a portion that is more easily formed than the other thin film portions during the energization process.

次いで、この薄膜3の両端に導電性金属を堆積、形成
することによって電極1,2を形成する(第1図(c)参
照)。但し、電極1,2は電子放出のため外部より印加す
る電圧の電気的接続を良好とするためのものであって、
次のフォーミング工程を大きく左右するものではない。
これは後述するように本発明によればフォーミングに要
する電力量を小さくすることができ、従来のように電極
形状によるフォーミング時におけるジュール熱の発生位
置や材料の熱伝導、熱膨張等をあまり考慮しなくても良
好なフォーミング処理がなされるためである。
Next, electrodes 1 and 2 are formed by depositing and forming a conductive metal on both ends of the thin film 3 (see FIG. 1 (c)). However, the electrodes 1 and 2 are for improving the electrical connection of a voltage applied from outside for electron emission,
It does not significantly affect the next forming step.
As described later, according to the present invention, the amount of power required for forming can be reduced according to the present invention, and the generation position of Joule heat, heat conduction, thermal expansion, and the like of the material during forming due to the electrode shape are taken into consideration as in the related art. This is because a good forming process can be performed without the need.

その後、電極1,2間に通電処理を施すと、段差部6に
おける薄膜3がフォーミングされた電子放出部5が形成
されて電子放出素子を得ることができる(第1図(d)
参照)。
Thereafter, when an energization process is performed between the electrodes 1 and 2, the electron emitting portion 5 in which the thin film 3 in the step portion 6 is formed is formed, and an electron emitting element can be obtained (FIG. 1 (d)).
reference).

本発明において段差部を形成するには、第1図で示し
た様に絶縁膜層を用いる場合の他に、第3図で示す様に
基板8の表面自体をフォトリソエッチング法等によって
加工して段差部を得ることもでき、この上へ第1図
(b)〜(d)の方法によって電子放出部5を形成する
ことができる。
In the present invention, in order to form a stepped portion, in addition to using an insulating film layer as shown in FIG. 1, the surface itself of the substrate 8 is processed by a photolithographic etching method as shown in FIG. It is also possible to obtain a step portion, on which the electron-emitting portion 5 can be formed by the method shown in FIGS. 1 (b) to 1 (d).

段差部は、薄膜のうち電子放出部を形成しようとする
所望の位置に前もって設けておけばよい。また段差部の
基板面方向形状はフォトリソエッチング法等によるた
め、微細でかつ自由な形状の段差部が形成できる。従っ
て複数の電子放出部を微細でかつ基板面方向に関して自
由な形状で形成することができる。
The step portion may be provided in advance at a desired position in the thin film where the electron emission portion is to be formed. Further, since the shape of the step portion in the direction of the substrate surface is based on a photolithographic etching method or the like, a fine and free shape step portion can be formed. Therefore, a plurality of electron-emitting portions can be formed finely and freely in the direction of the substrate surface.

また電子放出部が段差部側面の薄膜のフォーミングに
よって得られる構造であるため、段差部高さと薄膜厚み
を調整することによって段差部側面の薄膜部の領域を非
常に狭くすることができる。例えば、段差形成材と薄膜
を真空堆積法で形成すると、その膜厚は数+Å単位で制
御することも容易であり、段差部側面の薄膜部領域を数
100Å程度に狭くすることも可能となる。よって段差部
側面の薄膜部をフォーミング処理することによって得ら
る電子放出部も数100Å程度まで領域を狭くすることが
可能となり、かつ、精度良く制御することができるよう
になる。
In addition, since the electron-emitting portion has a structure obtained by forming the thin film on the side surface of the step portion, the area of the thin film portion on the side surface of the step portion can be made very narrow by adjusting the height and the thickness of the thin film. For example, when a step forming material and a thin film are formed by a vacuum deposition method, it is easy to control the film thickness in units of several + Å.
It can also be made as small as 100 mm. Therefore, the area of the electron emitting portion obtained by forming the thin film portion on the side surface of the step portion can be reduced to about several hundreds of degrees, and can be controlled with high accuracy.

また、実際にフォーミング処理される領域が限定、微
細化されることによって従来に比べフォーミングに要す
るエネルギーを軽減することもできる。従ってフォーミ
ング処理される薄膜は、比較的高融点な材料や低抵抗で
ない材料でも、従来例に比べ発熱による基板の割れや薄
膜の剥離を心配せず、容易にフォーミング処理すること
ができる。
In addition, by limiting and miniaturizing the area where the forming process is actually performed, the energy required for forming can be reduced as compared with the related art. Therefore, the thin film to be formed can be formed easily even with a material having a relatively high melting point or a material having a low resistance, without worrying about cracking of the substrate or peeling of the thin film due to heat generation as compared with the conventional example.

本発明において、電子放出部を形成する薄膜の材料と
しては、特に限定することなく通常使用されている広範
囲のものを用いることができ、例えば、SnO2,In2O3,PbO
等の金属酸化物、Au,Ag等の金属、カーボン、その他各
種の半導体などいずれも使用可能である。
In the present invention, as the material of the thin film forming the electron-emitting portion, a wide range of materials commonly used can be used without any particular limitation, for example, SnO 2 , In 2 O 3 , PbO
And the like, metals such as Au and Ag, carbon, and various other semiconductors can be used.

薄膜の膜厚は、通常の表面伝導形放出素子に用いられ
ている厚さであればよく、その具体例を示すと、使用さ
れる材料の種類により異なるが、通常0.01〜5μm、好
ましくは0.01〜2μmである。
The thickness of the thin film may be any thickness as long as it is used for a normal surface conduction electron-emitting device. Specific examples thereof vary depending on the type of material used, but are usually 0.01 to 5 μm, preferably 0.01 to 5 μm. 22 μm.

また、電極部材としては、特に限定することなく通常
使用されている広範囲のものを用いることができ、例え
ば、Ni,Pt,Al,Cu,Au等の通常の金属やその他の導電性部
材を使用することができる。
Further, as the electrode member, a wide range of commonly used electrode members can be used without any particular limitation.For example, a normal metal such as Ni, Pt, Al, Cu, Au or other conductive member is used. can do.

さらに段差形成材としては特に限定することなく通常
使用されている高抵抗の絶縁性材料であればよく、例え
ば、ガラス,SiO2,Si3N4,MgO,TiO2,Al2O3等を使用するこ
とができる。
Further, the step forming material is not particularly limited as long as it is a commonly used high-resistance insulating material, for example, glass, SiO 2 , Si 3 N 4 , MgO, TiO 2 , Al 2 O 3 and the like. Can be used.

段差形成材の膜厚は、段差上に堆積する薄膜の膜厚及
び成膜法によって調整する必要があり、通常、段差部上
の薄膜が、電気的に断線せず、かつ、段差部上の薄膜膜
厚が他部分の薄膜膜厚に比べ薄くなるかまたは膜質が変
化することが必要である。一般的に段差形成材の膜厚す
なわち段差部高さは、堆積する薄膜の1/3から3倍程度
が好ましい。
It is necessary to adjust the film thickness of the step forming material by the film thickness of the thin film deposited on the step and the film forming method. Usually, the thin film on the step portion is not electrically disconnected, and It is necessary that the thickness of the thin film is smaller than that of the other portions or the quality of the film is changed. In general, the thickness of the step forming material, that is, the height of the step portion is preferably about 1/3 to 3 times the thickness of the deposited thin film.

[実施例] 実施例1 第1図(a)〜(d)の工程図に示す製造工程によ
り、第2図に示す本発明の電子放出素子を製造した。
Example Example 1 The electron-emitting device of the present invention shown in FIG. 2 was manufactured by the manufacturing steps shown in the process diagrams of FIGS. 1 (a) to 1 (d).

まず、厚み約1mmの清浄な石英ガラス基板上に、プラ
ズマCVD法によりSi3N4(窒化シリコン)薄膜を1000Åの
厚みで堆積し、フォトリソエッチング法によってパター
ニングして第1図(a)と第2図に示す形状とし、段差
形成材7を設けた。
First, a thin film of Si 3 N 4 (silicon nitride) is deposited on a clean quartz glass substrate having a thickness of about 1 mm by a plasma CVD method to a thickness of 1000 mm, and is patterned by a photolithographic etching method. 2 and the step forming member 7 was provided.

次に、該基板上にマスクEB蒸着法によって、第2図に
示す形状でAuの薄膜を500Åの厚みで形成した。この
際、薄膜の形状を第2図に示すl=2mm,w=0.3mmとした
(第1図(b)参照)。第1図(b)及び第2図におい
て薄膜3のくびれたネック状の部分と段差形成材7のパ
ターン端部の交差する部分が、薄膜3の段差部6とな
る。また、薄膜3は段差部6を跨ぐように堆積されてお
り、段差部での電気的導通は保たれている。
Next, on the substrate, a thin film of Au was formed in a shape shown in FIG. At this time, the shape of the thin film was l = 2 mm and w = 0.3 mm shown in FIG. 2 (see FIG. 1B). In FIG. 1 (b) and FIG. 2, the intersection of the constricted neck portion of the thin film 3 and the pattern end of the step forming material 7 becomes the step portion 6 of the thin film 3. Further, the thin film 3 is deposited so as to straddle the stepped portion 6, and electrical conduction at the stepped portion is maintained.

次いで、ネック形状の薄膜3に重ならないようにマス
クEB蒸着法により厚み50ÅのCr(クロム)の下敷層上に
厚み1000ÅのNi(ニッケル)を積層して電極1,2を形成
した(第1図(c)参照)。
Next, electrodes 1 and 2 were formed by laminating 1000 mm thick Ni (nickel) on a 50 mm thick underlying layer of Cr (chromium) by a mask EB vapor deposition method so as not to overlap the neck-shaped thin film 3 (first example). FIG. (C)).

この様にして形成された素子を真空容器中で、電極1,
2に約2Vの電圧を印加して通電加熱し、フォーミング処
理を行なった。フォーミング処理に要した消費電力は0.
2W程度であった。フォーミング処理後電子顕微鏡で観察
したところ、段差部6の部分に電子放出部と認められる
局所的な変形が観察された。
The element thus formed is placed in a vacuum vessel with electrodes 1,
A voltage of about 2 V was applied to 2 to conduct and heat, and a forming process was performed. The power consumption required for the forming process is 0.
It was about 2W. When observed with an electron microscope after the forming process, local deformation that was recognized as an electron-emitting portion was observed at the stepped portion 6.

これらの素子の電子放出特性を測定した結果、放出電
流Ie=0.5μA,放出効率α(膜内電流に対する放出電流
の比)=1×10-4の電子放出が得られた。
As a result of measuring the electron emission characteristics of these devices, electron emission having an emission current Ie = 0.5 μA and an emission efficiency α (ratio of emission current to in-film current) = 1 × 10 −4 was obtained.

以上の様な工程において作製された素子は、段差形成
材7と基板4のフォトリソエッチング時に選択エッチン
グが可能であり、段差部の高さを左右する要因が、エッ
チング深さの制御ではなく、段差形成材7の堆積厚みの
制御で決定される。本実施例は前述したように一般に真
空堆積法による堆積膜厚は、数10Å単位の高精度で制御
できる。よって、電極1,2の堆積制御精度が高いことも
あり、電子放出部の領域を非常に狭くしても制御が可能
な製造方法という特長を有している。
The element manufactured in the above-described steps can be selectively etched at the time of photolithographic etching of the step forming material 7 and the substrate 4, and the factor that determines the height of the step is not the control of the etching depth but the control of the step. It is determined by controlling the deposition thickness of the forming material 7. In this embodiment, as described above, the deposited film thickness by the vacuum deposition method can be controlled with high accuracy of several tens of units. Therefore, since the deposition control accuracy of the electrodes 1 and 2 may be high, it has a feature of a manufacturing method capable of controlling even if the region of the electron emitting portion is extremely narrow.

また、本実施例の段差形成材としてプラズマCVDによ
るSi3N4膜を用いたが、別の方法としてSiO2の液体コー
ティング材(例えば東京応化工業社製 OCD)をスピン
ナーにより基板4上にコーティングし、400℃以上の温
度で1hr程度焼成することにより、膜厚の制御されたSiO
2膜を得ることができる。これを段差形成材7として使
用した電子放出素子でも前述と同様な電子放出する素子
を得ることができた。
In the present embodiment, a Si 3 N 4 film formed by plasma CVD was used as the step forming material. Alternatively, a liquid coating material of SiO 2 (for example, OCD manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was coated on the substrate 4 by a spinner. Then, by sintering at a temperature of 400 ° C. or more for about 1 hour, the SiO 2 having a controlled film thickness is obtained.
Two films can be obtained. An electron-emitting device using the same as the step forming material 7 was able to obtain an electron-emitting device similar to that described above.

実施例2 実施例1の様な段差形成材を用いずに、第3図に示す
様に基板8自体の基板表面を加工し段差部を形成し、電
子放出素子を製造した。
Example 2 An electron-emitting device was manufactured by processing the substrate surface of the substrate 8 itself to form a step as shown in FIG. 3 without using the step forming material as in Example 1.

即ち、まず厚み約1mmの清浄な石英ガラス基板上にフ
ォトレジストをパターニングした。この石英基板をフッ
酸水溶液でエッチングした。エッチング深さは、ほぼ10
00Åとした。この後フォトレジストを剥離し、このエッ
チング残り部を段差部として用いた。そして、実施例1
と同様にして電子放出素子を作製し、電子放出特性を測
定した結果、同様な特性を発揮するものであった。
That is, first, a photoresist was patterned on a clean quartz glass substrate having a thickness of about 1 mm. This quartz substrate was etched with a hydrofluoric acid aqueous solution. Etching depth is almost 10
00 °. Thereafter, the photoresist was peeled off, and the remaining etching portion was used as a step portion. And Example 1
An electron-emitting device was manufactured in the same manner as in Example 1 and the electron-emitting characteristics were measured. As a result, the same characteristics were exhibited.

この製造方法では、段差形成材を形成する工程がない
ために、製造工程が簡易化することができるという特長
を有している。
This manufacturing method has a feature that the manufacturing process can be simplified because there is no step of forming the step forming material.

[発明の効果] 以上説明した様に、本発明の電子放出素子は、基板上
の段差形状及び段差高さと、そこに堆積する薄膜の形状
と膜厚によって、フォーミング位置を特定し電子放出部
の位置及び領域を制御することにより、従来制御困難で
あった通電方向に対する電子放出部の位置及び領域を極
めて精度良く、また再現性良く制御して形成することが
できる。また従来の薄膜のネック部自身を微細化して電
子放出部の位置及び領域を制御するものとは異なり、素
子の製造を不安定にすることが無い。従って素子設計、
製造プロセス設計の選択の幅を大幅に広げることができ
る。
[Effects of the Invention] As described above, the electron-emitting device of the present invention specifies the forming position based on the step shape and the step height on the substrate and the shape and thickness of the thin film deposited thereon, and determines the position of the electron-emitting portion. By controlling the position and the area, the position and the area of the electron emitting portion with respect to the direction of current, which have been difficult to control conventionally, can be controlled and formed with extremely high precision and high reproducibility. Also, unlike the conventional method in which the neck portion of the thin film itself is miniaturized to control the position and area of the electron-emitting portion, there is no instability in manufacturing the device. Therefore element design,
The range of options for manufacturing process design can be greatly expanded.

さらに、膜厚を高精度に制御できる真空堆積法によっ
て電子放出部の領域を制御すれば、放出領域となる部分
を非常に狭く限定することができる。よってフォーミン
グ時に要するエネルギーを軽減することができるため
に、従来の方法に比べ薄膜材料の選択の幅を広げること
ができる。
Furthermore, if the region of the electron-emitting portion is controlled by a vacuum deposition method capable of controlling the film thickness with high accuracy, the portion serving as the emission region can be limited to a very small value. Therefore, since the energy required for forming can be reduced, the range of choice of the thin film material can be expanded as compared with the conventional method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)〜(d)は本発明の電子放出素子を製造す
るための工程図、第2図は本発明の電子放出素子の一例
を示す平面図、第3図は本発明の別の一例を示す断面
図、第4図は従来の電子放出素子の平面図である。
1 (a) to 1 (d) are process diagrams for manufacturing the electron-emitting device of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing an example of the electron-emitting device of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a plan view of a conventional electron-emitting device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武田 俊彦 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特公 昭44−27852(JP,B1) 実公 昭44−24419(JP,Y1) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Toshihiko Takeda 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (56) References JP44-27852 (JP, B1) JINKO Sho44 −24419 (JP, Y1)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】平坦な基板上の電極間に電子放出部を含む
薄膜が配置され、しかも電極間で薄膜と接する基板側表
面が絶縁性表面となった電子放出素子において、前記電
極間で薄膜と接する基板側表面に高低差による段差部が
形成されおり、前記薄膜は該段差部を跨ぐように配置さ
れており、前記薄膜の電子放出部は前記段差部の位置に
形成されていることを特徴とする電子放出素子。
1. An electron-emitting device in which a thin film including an electron-emitting portion is disposed between electrodes on a flat substrate, and the substrate-side surface in contact with the thin film between the electrodes has an insulating surface. A step portion due to a height difference is formed on the substrate side surface in contact with the substrate, the thin film is disposed so as to straddle the step portion, and the electron emission portion of the thin film is formed at the position of the step portion. Characteristic electron-emitting device.
【請求項2】前記電子放出部は、前記薄膜の局所的な変
形部であることを特徴とする請求項1に記載の電子放出
素子。
2. The electron-emitting device according to claim 1, wherein the electron-emitting portion is a locally deformed portion of the thin film.
【請求項3】平坦な基板上の電極間に電子放出部を含む
薄膜が配置され、しかも電極間で薄膜と接する基板側表
面が絶縁性表面となった電子放出素子の製造方法におい
て、前記電極間で薄膜と接する基板側表面に高低差によ
る段差部を形成し、該段差部を跨ぐように薄膜を配置し
て当該薄膜に通電することにより、前記段差部の位置に
電子放出部を形成することを特徴とする電子放出素子の
製造方法。
3. A method for manufacturing an electron-emitting device in which a thin film including an electron-emitting portion is disposed between electrodes on a flat substrate and a substrate-side surface in contact with the thin film between the electrodes has an insulating surface. A step portion due to a height difference is formed on the substrate side surface in contact with the thin film between them, and the thin film is arranged so as to straddle the step portion and the thin film is energized to form an electron emission portion at the position of the step portion. A method for manufacturing an electron-emitting device, comprising:
【請求項4】前記通電する工程は、前記薄膜に局所的な
変形部を形成する工程を有することを特徴とする請求項
3に記載の電子放出素子の製造方法。
4. The method according to claim 3, wherein the step of energizing includes a step of forming a locally deformed portion in the thin film.
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