JP2956107B2 - Electron-emitting device - Google Patents

Electron-emitting device

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JP2956107B2
JP2956107B2 JP4301290A JP4301290A JP2956107B2 JP 2956107 B2 JP2956107 B2 JP 2956107B2 JP 4301290 A JP4301290 A JP 4301290A JP 4301290 A JP4301290 A JP 4301290A JP 2956107 B2 JP2956107 B2 JP 2956107B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電子顕微鏡、電子ビーム露光装置、CRT
等、各種電子ビーム応用装置の電子発生源として利用す
ることができる電子放出素子に関するものである。
The present invention relates to an electron microscope, an electron beam exposure apparatus, and a CRT.
The present invention relates to an electron-emitting device that can be used as an electron source of various electron beam application devices.

従来の技術 従来、電子顕微鏡、電子ビーム露光装置、CRT等にお
ける電子発生源として、熱電子を放出する熱陰極が用い
られている。しかし、熱陰極は陰極自体を加熱する加熱
手段を必要とし、また、加熱に伴うエネルギー損失が生
じるなどの問題がある。そこで、近年、加熱を必要とし
ない電子放出素子、いわゆる冷陰極に関する研究が行わ
れ、いくつかのタイプの電子放出素子が提案されてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, a hot cathode that emits thermoelectrons has been used as an electron source in electron microscopes, electron beam exposure apparatuses, CRTs, and the like. However, the hot cathode requires a heating means for heating the cathode itself, and has problems such as energy loss accompanying heating. Therefore, in recent years, research has been conducted on an electron-emitting device that does not require heating, that is, a so-called cold cathode, and several types of electron-emitting devices have been proposed.

例えば、PN接合に逆バイアス電圧を印加し、電子なだ
れ降伏現象を起こさせて素子外へ電子を放出させるよう
にした電子放出素子、または、電界集中の生じやすい針
状形状をした金属に対し、電圧を印加して局所的に高密
度な電界を発生させ、金属から素子外へ電子を放出させ
る電界放出型の電子放出素子、または、金属層−絶縁体
層−金属層の3層構造で、上記両金属層に電圧を印加す
ることより、トンネル効果で絶縁体層を通過してきた電
子を金属層表面から素子外へ放出させるMIM型の電子放
出素子などがある。
For example, a reverse bias voltage is applied to a PN junction to cause an avalanche breakdown phenomenon to emit electrons to the outside of the element, or a needle-shaped metal in which electric field concentration is likely to occur, A field emission type electron-emitting device that applies a voltage to locally generate a high-density electric field and emits electrons from the metal to the outside of the device, or a three-layer structure of a metal layer-insulator layer-metal layer, There is a MIM type electron-emitting device that emits electrons that have passed through the insulator layer by a tunnel effect to the outside of the device by applying a voltage to the two metal layers.

上記電界放出型の電子放出素子として、例えば、ジャ
ーナル・オブ・アプライド・フィジックス39巻、7号、
3504ページ、1968年(Journal of Applied Physics、Vo
l39、No7、P3504、1968)に記載されている構成が知ら
れている。以下、この電子放出素子の概略について第4
図に示す断面図を参照しながら説明する。
As the field emission type electron-emitting device, for example, Journal of Applied Physics, Vol. 39, No. 7,
3504, 1968 (Journal of Applied Physics, Vo
l39, No. 7, P3504, 1968). Hereinafter, the outline of the electron-emitting device will be described in the fourth.
This will be described with reference to the cross-sectional views shown in the drawings.

第4図に示すように、基板41上に下部電極42が形成さ
れている。下部電極42上には電界集中の生じやすい形状
の電子放出部43が形成されると共に、電子放出部43の周
囲において絶縁体層44が形成されている。絶縁体層44上
には引出し電極45が形成されている。
As shown in FIG. 4, a lower electrode 42 is formed on a substrate 41. On the lower electrode 42, an electron emitting portion 43 having a shape in which electric field concentration easily occurs is formed, and an insulator layer 44 is formed around the electron emitting portion 43. On the insulator layer 44, an extraction electrode 45 is formed.

そして、引出し電極45が正、下部電極42が負となるよ
うに電源46を接続し、電子放出部43の材料で決まる所定
の電圧以上の電圧を印加することにより、電界の集中す
る電子放出部43より電子を放出させることができる。
The power supply 46 is connected so that the extraction electrode 45 is positive and the lower electrode 42 is negative, and a voltage higher than a predetermined voltage determined by the material of the electron emission portion 43 is applied, so that the electron emission portion where the electric field is concentrated 43 can emit electrons.

また、上記MIM型の電子放出素子として、例えば、特
開昭63−6717号公報に記載された構成が知られている。
以下、この電子放出素子の概略について第5図に示す斜
視図を参照しながら説明する。
Further, as the MIM type electron-emitting device, for example, a configuration described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-6717 is known.
Hereinafter, an outline of the electron-emitting device will be described with reference to a perspective view shown in FIG.

第5図に示すように、基板51上に帯状の金属層52が形
成され、金属層52が絶縁体層53で覆われている。絶縁体
層53上には金属層52と直交方向で帯状の金属層54が形成
されている。
As shown in FIG. 5, a strip-shaped metal layer 52 is formed on a substrate 51, and the metal layer 52 is covered with an insulator layer 53. A strip-shaped metal layer 54 is formed on the insulator layer 53 in a direction orthogonal to the metal layer 52.

そして、金属層54を正とし、金属層52を負として両者
間に所定の電圧を印加することにより、両者が交差する
領域から電子を放出させることができる。
Then, by applying a predetermined voltage between the metal layer 54 and the metal layer 52 with the metal layer 54 being positive and the metal layer 52 being negative, electrons can be emitted from a region where the two intersect.

また、アレー化されたMIM型の電子放出素子として、
例えば、ジャパン・ディスプレー'86、512ページ(Japa
n Display'86、P512)に記載されている構成が知られて
いる。以下、このアレー状の電子放出素子について第6
図に示す斜視図を参照しながら説明する。
In addition, as an arrayed MIM type electron-emitting device,
For example, Japan Display '86, 512 pages (Japa
n Display '86, P512) is known. Hereinafter, this array-like electron-emitting device will be described in the sixth.
Description will be made with reference to the perspective view shown in the figure.

第6図に示すように、基板61上に複数条の上部電極62
a、62b、62c、…と下部電極63a、63b、63c、…が交差し
て形成され、各交差部に、例えば、第4図に示したよう
な電子放出部64が形成されている。
As shown in FIG. 6, a plurality of upper electrodes 62 are formed on a substrate 61.
, and the lower electrodes 63a, 63b, 63c,... cross each other, and at each crossing portion, for example, an electron-emitting portion 64 as shown in FIG. 4 is formed.

そして、電子を放出させたい所望の交差部を共有する
上部電極と下部電極、例えば、62aと63aとに所定の電圧
を印加することにより、両者の交差部の電子放出部64か
ら電子を放出させることができる。
Then, by applying a predetermined voltage to the upper electrode and the lower electrode sharing a desired intersection where electrons are to be emitted, for example, 62a and 63a, electrons are emitted from the electron emission portion 64 at the intersection of both. be able to.

しかし、電子放出素子をアレー化し、多数箇所の電子
放出領域から電子を放出させようとすると、第6図から
明らかなように、多数の上部電極62a、62b、62c、…と
下部電極63a、63b、63c、…を形成しなければならず、
駆動するための配線が複雑となるなどの問題があった。
However, if the electron-emitting devices are arrayed to emit electrons from a large number of electron-emitting regions, a large number of upper electrodes 62a, 62b, 62c,... And lower electrodes 63a, 63b, as apparent from FIG. , 63c, ... must be formed,
There are problems such as complicated wiring for driving.

そこで、上記問題を解決するため、特開平1−209643
号公報に記載されているような構成が提案されている。
以下、このアレー状の電子放出素子について第7図に示
す断面図を参照しながら説明する。
Then, in order to solve the above problem, Japanese Patent Application Laid-Open No.
Has been proposed.
Hereinafter, this array-shaped electron-emitting device will be described with reference to the cross-sectional view shown in FIG.

第7図に示すように、基板71上に複数条の下部電極72
が設けられ、下部電極72上に光スイッチング層73が形成
され、光スイッチング層73上に電子放出領域となる複数
の導電層74がが設けられ、導電層74が絶縁性薄膜75で覆
われている。絶縁性薄膜75上には上部電極76が形成さ
れ、上部電極76上に電子放出領域の周囲で絶縁層77が形
成され、絶縁層77上に加速電極78が形成されている。
As shown in FIG. 7, a plurality of lower electrodes 72
Is provided, a light switching layer 73 is formed on the lower electrode 72, a plurality of conductive layers 74 serving as electron emission regions are provided on the light switching layer 73, and the conductive layer 74 is covered with an insulating thin film 75. I have. An upper electrode 76 is formed on the insulating thin film 75, an insulating layer 77 is formed on the upper electrode 76 around the electron emission region, and an acceleration electrode 78 is formed on the insulating layer 77.

そして、下部電極72と上部電極76とに電源79により電
圧を印加しておき、下部電極72側から光80を入射し、光
の照射された光スイッチング層73を電気的高抵抗状態か
ら低抵抗状態へ遷移させ、光入射領域の反対側の電極76
面から電子を放出させることができる。
Then, a voltage is applied to the lower electrode 72 and the upper electrode 76 by a power supply 79, light 80 is incident from the lower electrode 72 side, and the light switching layer 73 irradiated with the light is changed from an electrical high resistance state to a low resistance state. State, and the electrode 76 on the opposite side of the light incident area
Electrons can be emitted from the surface.

発明が解決しようとする課題 しかし、上記従来例のアレー状の電子放出素子の内、
前者の構成では、上記のように駆動用の配線が複雑であ
るという問題があった。一方、光スイッチング層を介在
させた後者の構成では、光照射により所望の電子放出領
域から電子を放出することができるが、光照射時の光の
拡散による光スイッチング層におけるクロストークによ
り、隣接電子放出部からも電子を放出する誤動作のおそ
れがあるという問題があった。
Problems to be Solved by the Invention However, among the above-described conventional array-shaped electron-emitting devices,
The former configuration has a problem that the driving wiring is complicated as described above. On the other hand, in the latter configuration in which the optical switching layer is interposed, electrons can be emitted from a desired electron emission region by light irradiation. However, due to crosstalk in the optical switching layer due to diffusion of light at the time of light irradiation, adjacent electrons are emitted. There has been a problem that there is a possibility that a malfunction of emitting electrons from the emitting portion may occur.

本発明は、上記のような従来技術の問題を解決するも
のであり、駆動用の配線を簡素化することができると共
に、隣接電子放出領域の誤動作を防止することができる
ようにした電子放出素子を提供することを目的とするも
のである。
The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and can simplify a drive wiring and can prevent malfunction of an adjacent electron emission region. The purpose is to provide.

課題を解決するための手段 上記問題を達成するための本発明の技術的解決手段
は、第1に所定の光に対して透過性を有する基板と、こ
の基板上に形成され、所定の光に対して不透明で、複数
の開孔部を有する第1の導電体層と、上記各開孔部に上
記第1の導電体層と接触して形成された光導電体層と、
この光導電体層と接触して形成された第2の導電体層
と、上記光導電体層と上記第2の導電体層の周囲に形成
された絶縁体層と、上記第2の導電体層上に形成され、
電子を透過させるための絶縁体層と、この絶縁体層上に
形成され、電子を放出させるための第3の導電体層とを
備えたものである。
Means for Solving the Problems The technical solution of the present invention for achieving the above-mentioned problem is to firstly provide a substrate having transparency to predetermined light, a substrate formed on the substrate, and A first conductor layer which is opaque to the first conductor layer having a plurality of openings, and a photoconductor layer formed in contact with the first conductor layer in each of the openings,
A second conductor layer formed in contact with the photoconductor layer; an insulator layer formed around the photoconductor layer and the second conductor layer; Formed on the layer,
It has an insulator layer for transmitting electrons and a third conductor layer formed on the insulator layer for emitting electrons.

第2に、所定の光に対して透過性を有する基板と、こ
の基板上に形成された透明な第1の導電体層と、この透
明な第1の導電体層の上側と下側の少なくとも一方に形
成され、所定の光に対して不透明で、複数の開孔部を有
する遮光体層と、上記透明な第1の導電体層と接触し、
上記遮光体層の各開孔部に対応して形成された光導電体
層と、この光導電体層と接触して形成された第2の導電
体層と、上記光導電体層と上記第2の導電体層の周囲に
形成された絶縁体層と、上記第2の導電体層上に形成さ
れ、電子を透過させるための絶縁体層と、この絶縁体層
上に形成され、電子を放出させるための第3の導電体層
とを備えたものである。
Second, a substrate having a predetermined light-transmitting property, a transparent first conductor layer formed on the substrate, and at least upper and lower sides of the transparent first conductor layer. A light-shielding body layer formed on one side and opaque to predetermined light and having a plurality of openings, and in contact with the transparent first conductive layer;
A photoconductor layer formed corresponding to each opening of the light-shielding body layer; a second conductor layer formed in contact with the photoconductor layer; An insulator layer formed around the second conductor layer, an insulator layer formed on the second conductor layer and transmitting electrons, and an insulator layer formed on the insulator layer and And a third conductive layer for emission.

第3に、所定の光に対して透過性を有する基板と、こ
の基板上に形成され、所定の光に対して不透明で、複数
の開孔部を有する導電体層と、上記各開孔部に上記導電
体層と接触して形成された光導電体層と、この光導電体
層の周囲に形成された絶縁体層と、上記光導電体層上に
形成された電子放出部と、この電子放出部の周囲に形成
された絶縁体層と、この絶縁体層上に形成された引出し
電極とを備えたものである。
Third, a substrate having transparency to predetermined light, a conductive layer formed on the substrate, opaque to predetermined light, and having a plurality of openings, A photoconductor layer formed in contact with the conductor layer, an insulator layer formed around the photoconductor layer, an electron-emitting portion formed on the photoconductor layer, It has an insulator layer formed around the electron emitting portion, and an extraction electrode formed on the insulator layer.

作用 したがって、第1の技術的解決手段によれば、第1の
導電体層と第3の導電体層とに所定の電圧を印加してお
き、基板側より所望の電子放出領域に対応する第1の導
電体層の開孔部より光導電体層に独立に、あるいは時間
順次で所定の時間光照射を行うことにより、当該電子放
出領域における光導電体層を電気的絶縁状態から電気的
導通状態にし、第1の導電体層と当該電子放出領域の第
2の導電体層を電気的に接続し、絶縁体層のトンネル現
象により第3の導電体層から所定の時間だけ電子を放出
させることができる。
Operation Therefore, according to the first technical solution, a predetermined voltage is applied to the first conductor layer and the third conductor layer in advance, and a first voltage corresponding to a desired electron emission region from the substrate side is applied. The photoconductor layer in the electron emission region is electrically connected from the electrically insulated state by irradiating the photoconductor layer from the opening portion of the first conductor layer independently or for a predetermined time sequentially with time. State, electrically connecting the first conductor layer to the second conductor layer in the electron emission region, and causing electrons to be emitted from the third conductor layer for a predetermined time by a tunnel phenomenon of the insulator layer. be able to.

第2の技術的解決手段によれば、透明な第1の導電体
層と第3の導電体層との間に所定の電圧を印加してお
き、基板側より所望の電子放出領域に対応する遮光体層
の開孔部より光導電体層に独立に、あるいは時間順序で
所定の時間光照射を行うことにより、当該電子放出領域
における光導電体層を電気的絶縁状態から電気的導通状
態にし、第1の導電体層と当該電子放出領域における第
2の導電体層を電気的に接続し、絶縁体層のトンネル現
象により第3の導電体層から所定の時間だけ電子を放出
させることができる。
According to the second technical solution, a predetermined voltage is applied between the transparent first conductor layer and the third conductor layer to correspond to a desired electron emission region from the substrate side. The photoconductor layer in the electron emission region is changed from an electrically insulated state to an electrically conductive state by irradiating the photoconductor layer from the opening of the light shielding layer independently or for a predetermined time in a time sequence. Electrically connecting the first conductor layer and the second conductor layer in the electron emission region, and allowing the third conductor layer to emit electrons for a predetermined time due to a tunnel phenomenon of the insulator layer. it can.

第3の技術的解決手段によれば、導電体層と引出し電
極との間に所定の電圧を印加しておき、基板側より所望
の電子放出領域に対応する導電体層の開孔部より光導電
体層に独立に、あるいは時間順序で所定の時間光照射を
行うことにより、当該電子放出領域における光導電体層
を電気的絶縁状態から電気的導通状態にし、導電体層と
当該電子放出領域の電子放出部を電気的に接続し、この
電子放出部から所定の時間だけ電子を放出させることが
できる。
According to the third technical solution, a predetermined voltage is applied between the conductor layer and the extraction electrode, and light is emitted from the opening of the conductor layer corresponding to a desired electron emission region from the substrate side. By irradiating the conductor layer independently or for a predetermined time in a time sequence, the photoconductor layer in the electron emission region is changed from an electrically insulating state to an electrically conductive state, and the conductor layer and the electron emission region are Can be electrically connected, and electrons can be emitted from this electron emission portion for a predetermined time.

実 施 例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、本発明の第1の実施例について説明する。第1
図は本発明の第1の実施例における電子放出素子を示す
断面図である。
First, a first embodiment of the present invention will be described. First
FIG. 1 is a sectional view showing an electron-emitting device according to a first embodiment of the present invention.

第1図に示すように、使用する所定の光に対して透過
性を有する基板1上に使用する所定の光に対して不透明
な第1の導電体層2が形成され、この第1の導電体層2
は複数の開孔部3を有している。各開孔部3には第1の
導電体層2と接触して光導電体層4が形成され、光導電
体層4上にはこれと接触して第2の導電体層5が形成さ
れ、各第2の導電体層5の外周部が開孔部3の外周にお
いて第1の導電体層2に対時されている。第1の導電体
層2上には光導電体層4と第2の導電体層5の周囲に絶
縁体層6が形成されて各電子放出領域部に電気的に分離
されている。この絶縁体層6は光導電体層4の導電体性
をもたらす励起光に対し、不透明であるのが望ましい。
第2の導電体層5および絶縁体層6上には電子透過用の
薄い絶縁体層7が形成され、絶縁体層7上には電子放出
用の第3の導電体層8が形成されている。絶縁体層7は
トンネル効果により、電子が第2の導電体層5から第3
の導電体層8へ透過する部分であるため、薄く形成する
程、よりトンネル確率が高くなり、好ましいが、実際的
には3〜20nm程度である。同様に第3の導電体層8も薄
い程好ましいが、実際には電導性との兼合いで5〜40nm
程度である。また、電子を放出させるための第3の導電
体層8は第2の導電体層5を覆うように形成され、電子
放出素子の上部電極となる。以上の構成でも電子放出素
子として基本的機能は満たすが、更に、第3の導電体層
8上に電子放出領域の外周で第2の導電体層5上を避け
るように絶縁体層9が形成され、各絶縁体層9上に引出
し電極10が形成されている。
As shown in FIG. 1, a first conductor layer 2 which is opaque to predetermined light to be used is formed on a substrate 1 having transparency to predetermined light to be used. Body layer 2
Has a plurality of apertures 3. A photoconductor layer 4 is formed in each opening 3 in contact with the first conductor layer 2, and a second conductor layer 5 is formed on the photoconductor layer 4 in contact therewith. The outer periphery of each second conductor layer 5 is opposed to the first conductor layer 2 on the outer periphery of the opening 3. An insulator layer 6 is formed around the photoconductor layer 4 and the second conductor layer 5 on the first conductor layer 2, and is electrically separated into electron emission regions. The insulator layer 6 is desirably opaque to excitation light that causes the photoconductor layer 4 to have electrical conductivity.
A thin insulator layer 7 for electron transmission is formed on the second conductor layer 5 and the insulator layer 6, and a third conductor layer 8 for electron emission is formed on the insulator layer 7. I have. The insulator layer 7 causes electrons to pass through the third conductor layer 5
Since it is a portion that transmits to the conductor layer 8, the thinner the layer is formed, the higher the tunneling probability becomes, which is preferable. However, it is practically about 3 to 20 nm. Similarly, the third conductor layer 8 is preferably as thin as possible. However, in practice, the thickness is 5 to 40 nm in consideration of conductivity.
It is about. Further, a third conductor layer 8 for emitting electrons is formed so as to cover the second conductor layer 5, and serves as an upper electrode of the electron-emitting device. Even with the above configuration, the basic function as an electron-emitting device is satisfied, but an insulator layer 9 is further formed on the third conductor layer 8 so as to avoid over the second conductor layer 5 at the outer periphery of the electron emission region. Then, an extraction electrode 10 is formed on each insulator layer 9.

以上の構成において、以下、その動作について説明す
る。
The operation of the above configuration will be described below.

電源11により電子放出を生じさせるのに必要な所定の
電圧を第3の導電体層8が正、第1の導電体層2が負と
なるように印加しておき、基板1側から電子放出させた
い部分に対応する開孔部3に独立に、あるいは時間順序
で所定の光を所定の時間照射する。これにより、照射さ
れた開孔部3の光導電体層4のみを照射し、照射された
光導電体層4を電気的絶縁状態から電気的導通状態とす
る。その結果、第1の導電体層2と、電子放出させたい
電子放出領域の第2の導電体層5とが上記照射された光
導電体層4を介して電気的に接続され、電子を放出させ
たい電子放出領域の第2の導電体層5と第3の導電体層
8との間に電源11により所定の電圧が印加され、トンネ
ル現象により電子放出させたい電子放出領域の第3の導
電体層8より電子を放出させることができる。このと
き、上記のように第3の導電体層8上に第2の絶縁体層
9と引出し電極10を形成することにより、電子をより放
出しやすくし、かつ放出電子のビーム制御を行うことが
できる。
A predetermined voltage required to cause electron emission by the power supply 11 is applied so that the third conductor layer 8 is positive and the first conductor layer 2 is negative, and electron emission is performed from the substrate 1 side. A predetermined light is radiated to the opening 3 corresponding to a portion to be made independently or in a time sequence for a predetermined time. As a result, only the irradiated photoconductor layer 4 of the opening 3 is irradiated, and the irradiated photoconductor layer 4 is changed from an electrically insulated state to an electrically conductive state. As a result, the first conductor layer 2 is electrically connected to the second conductor layer 5 in the electron emission region where electrons are to be emitted through the irradiated photoconductor layer 4 to emit electrons. A predetermined voltage is applied by the power supply 11 between the second conductive layer 5 and the third conductive layer 8 in the electron emission region to be emitted, and the third conductive layer in the electron emission region to emit electrons by a tunnel phenomenon. Electrons can be emitted from the body layer 8. At this time, by forming the second insulator layer 9 and the extraction electrode 10 on the third conductor layer 8 as described above, electrons can be more easily emitted, and beam control of emitted electrons can be performed. Can be.

次に、本発明の第2の実施例について説明する。第2
図は本発明の第2の実施例における電子放出素子を示す
断面図である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Second
FIG. 4 is a sectional view showing an electron-emitting device according to a second embodiment of the present invention.

第2図に示すように、使用する所定の光に対して透過
性を有する基板15上に所定の光に対して不透明な遮光体
層16が形成され、この遮光体層16は複数の開孔部17を有
している。これら遮光体層16および基板15上には透明な
第1の導電体層18が形成され、この透明な第1の導電体
層18上に各開孔部17に対応して光導電体層19が形成され
ている。各光導電体層19上にこれと接触して第2の導電
体層20が形成され、各第2の導電体層20の外周部が開孔
部17の外周において、透明な第1の導電体層18に対時さ
れている。透明な第1の導電体層18上には光導電体層19
と第2の導電体層20の周囲に絶縁体層21が形成されて各
電子放出領域部に電気的に分離されている。第2の導電
体層20および絶縁体層21上には電子透過用の薄い(膜厚
20nm以下)絶縁体層22が形成され、絶縁体層22上には電
子放出用の第3の導電体層23が形成されている。更に、
必要に応じ、第3の導電体層23上に電子放出領域の外周
で第2の導電体層20を避けるように絶縁体層24が形成さ
れ、各絶縁体層24上に引出し電極25が形成されている。
As shown in FIG. 2, a light-shielding layer 16 that is opaque to predetermined light is formed on a substrate 15 that is transparent to predetermined light to be used. It has a part 17. A transparent first conductor layer 18 is formed on the light shielding body layer 16 and the substrate 15, and a photoconductor layer 19 corresponding to each opening 17 is formed on the transparent first conductor layer 18. Are formed. A second conductive layer 20 is formed on and in contact with each photoconductive layer 19, and the outer peripheral portion of each second conductive layer 20 is formed of a transparent first conductive layer around the opening 17. It is facing the body layer 18. A photoconductor layer 19 is provided on the transparent first conductor layer 18.
And an insulator layer 21 formed around the second conductor layer 20 to be electrically separated into electron emission regions. On the second conductor layer 20 and the insulator layer 21, a thin (film thickness) for electron transmission is formed.
An insulator layer 22 is formed, and a third conductor layer 23 for emitting electrons is formed on the insulator layer 22. Furthermore,
If necessary, an insulator layer 24 is formed on the third conductor layer 23 so as to avoid the second conductor layer 20 at the outer periphery of the electron emission region, and an extraction electrode 25 is formed on each insulator layer 24. Have been.

以上の構成において、以下、その動作について説明す
る。
The operation of the above configuration will be described below.

電源26により第3の導電体層23が正、透明な第1の導
電体層18が負となるように所定の電圧を印加しておき、
基板15側から電子放出させたい部分に対応する遮光体層
16の開孔部17に独立に、あるいは時間順次で所定の光を
所定の時間照射する。これにより、遮光体層16で必要な
部分の光導電体層19のみ照射され、以下、上記第1の実
施例と同様の動作原理により、所望の電子放出領域から
のみ電子放出させることができる。
A predetermined voltage is applied by a power supply 26 so that the third conductor layer 23 is positive and the transparent first conductor layer 18 is negative,
A light-shielding layer corresponding to a portion where electrons are to be emitted from the substrate 15 side
A predetermined light is radiated to the 16 apertures 17 independently or in time sequence for a predetermined time. As a result, only the photoconductor layer 19 at a necessary portion in the light shielding layer 16 is irradiated, and thereafter, electrons can be emitted only from a desired electron emission region by the same operation principle as in the first embodiment.

なお、上記実施例では、遮光体層16を透明な第1の導
電体層18の下側に形成した場合について説明したが、遮
光体層16を透明な第1の導電体層18の上側に形成しても
同様の効果を得ることができた。
In the above embodiment, the case where the light shielding layer 16 is formed below the transparent first conductive layer 18 has been described, but the light shielding layer 16 is formed above the transparent first conductive layer 18. The same effect could be obtained by forming.

次に、本発明の第3の実施例について説明する。第3
図は本発明の第3の実施例における電子放出素子を示す
断面図である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. Third
FIG. 7 is a sectional view showing an electron-emitting device according to a third embodiment of the present invention.

第3図に示すように、使用する所定の光に対して透過
性を有する基板31上に所定の光に対して不透明な導電体
層32が形成され、この導電体層32は複数の開孔部33を有
している。各開孔部33には導電体層32と接触して光導電
体層34が形成され、導電体層32上には光導電体層34の周
囲に絶縁体層35が形成されている。各光導電体層34を覆
って電界集中の生じやすい形状の電子放出部36が形成さ
れ、絶縁体層35上には電子放出部36の周囲に絶縁体層37
が形成され、絶縁体層37上に引出し電極38が形成されて
いる。本実施例の構成は、いわゆる電界放出型であるの
で、電子放出部36は高融点で、低仕事関数の材料、例え
ば、Mo、LaB6、ZrC等を用いるのが望ましい。
As shown in FIG. 3, a conductive layer 32 that is opaque to predetermined light is formed on a substrate 31 that transmits light to be used, and the conductive layer 32 has a plurality of apertures. It has a part 33. A photoconductor layer 34 is formed in each opening 33 in contact with the conductor layer 32, and an insulator layer 35 is formed on the conductor layer 32 around the photoconductor layer 34. An electron emission portion 36 is formed over the photoconductor layer 34 so as to easily cause the concentration of an electric field. On the insulator layer 35, an insulator layer 37 is formed around the electron emission portion 36.
Are formed, and an extraction electrode 38 is formed on the insulator layer 37. Since the configuration of the present embodiment is a so-called field emission type, it is desirable that the electron-emitting portion 36 uses a material having a high melting point and a low work function, for example, Mo, LaB 6 , ZrC or the like.

本実施例においては、電源39により引出し電極38が
正、導電体層32が負となるように所定の電圧を印加する
ことにより、上記第1の実施例と同様の原理で所望の電
子放出領域から電子を放出させることができる。
In the present embodiment, a predetermined voltage is applied by a power source 39 so that the extraction electrode 38 is positive and the conductor layer 32 is negative, and the desired electron emission region is formed on the same principle as in the first embodiment. Can emit electrons.

実施例1 第1図において、基板1としてガラスを用い、まず、
この基板1上にφ0.5mm、ピッチ2mmで10×10個の開孔部
3を有する膜厚300nmのAl蒸着膜からなる第1の導電体
層2を形成した。次にφ0.5mmの開孔部3にφ0.6mmで膜
厚500nmの光導電体層4、例えば、CdSe、CdS、ZnS等を
形成した。次に、第1の導電体層2上で光導電体層4の
周囲に絶縁体層6として、例えば、SiO2、Al2O3等を形
成した後、光導電体層4上にこれと接触してφ0.8mmの
第3の導電体層5として、例えば、Al、Mo、LaB6、ZrC
等を形成した。次に、絶縁体層6および第2の導電体層
5上に薄い絶縁体層7として、Al2O3、SiO2、Si3N4等を
約10nmの膜厚で形成した。次に、絶縁体層7上に第3の
導電体層8として、例えば、Au、ZrC、LaB6等を10〜15n
mの膜厚で形成して電子放出素子を作製した。そして、
第3の導電体層8と第1の導電体層3間に10〜15Vの電
圧を印加しながら、ガラス基板1側から所望の電子放出
領域に対応する開孔部3にHe−Neレーザ光を照射した結
果、クロストークによる誤動作がなく、第3の導電体層
8側において、He−Neレーザ光を照射した開孔部3に対
応する箇所のみから電子を放出させることができた。
Example 1 In FIG. 1, glass was used as the substrate 1,
On this substrate 1, a first conductor layer 2 made of a 300-nm-thick Al vapor-deposited film having 10 × 10 holes 3 with a diameter of 0.5 mm and a pitch of 2 mm was formed. Next, a photoconductor layer 4 having a thickness of 0.6 mm and a thickness of 500 nm, for example, CdSe, CdS, ZnS or the like was formed in the opening 3 having a diameter of 0.5 mm. Next, for example, SiO 2 , Al 2 O 3, or the like is formed as an insulator layer 6 around the photoconductor layer 4 on the first conductor layer 2 , and then formed on the photoconductor layer 4. As a third conductor layer 5 having a diameter of 0.8 mm in contact therewith, for example, Al, Mo, LaB 6 , ZrC
Etc. were formed. Next, Al 2 O 3 , SiO 2 , Si 3 N 4, and the like were formed on the insulator layer 6 and the second conductor layer 5 as a thin insulator layer 7 to a thickness of about 10 nm. Next, a third conductive layer 8 on the insulator layer 7, for example, Au, ZrC, a LaB 6, etc. 10~15n
An electron-emitting device was manufactured by forming the film with a thickness of m. And
While applying a voltage of 10 to 15 V between the third conductor layer 8 and the first conductor layer 3, a He-Ne laser beam is applied from the glass substrate 1 side to the opening 3 corresponding to a desired electron emission region. As a result, there was no malfunction due to crosstalk, and electrons could be emitted only from the portion corresponding to the opening 3 irradiated with the He-Ne laser beam on the third conductor layer 8 side.

実施例2 第2図において、まず、ガラス基板15上にφ0.5mmの
開孔部17を有するように遮光体層16として、例えば、G
e、Si等を形成した。次に、遮光体層16およびガラス基
板15上にITO、SnO2等の透明な第1の導電体層18を形成
した後、上記実施例1と同様にして電子放出素子を作製
した。そして、実施例1と同様に第3の導電体層23と透
明な第1の導電体層18に電圧を印加しながらガラス基板
15側から各電子放出領域ごとに光照射を行った結果、ク
ロストークによる誤動作がなく、所望の電子放出領域の
みから電子を放出させることができた。
Example 2 In FIG. 2, first, as a light-shielding body layer 16 having a hole 17 of φ0.5 mm on a glass substrate 15, for example, G
e, Si, etc. were formed. Next, after forming a transparent first conductor layer 18 such as ITO or SnO 2 on the light-shielding body layer 16 and the glass substrate 15, an electron-emitting device was manufactured in the same manner as in Example 1 above. Then, as in the first embodiment, while applying a voltage to the third conductive layer 23 and the transparent first conductive layer 18,
As a result of performing light irradiation for each electron emission region from the 15th side, there was no malfunction due to crosstalk, and electrons could be emitted only from the desired electron emission region.

実施例3 第3図において、まず、上記実施例1の場合と同様に
ガラス基板31上に順次Al蒸着膜からなる第1の導電体層
32、CdSe、CdS、ZnS等からなる光導電体層34、SiO2から
なる絶縁体層32を形成した。次に、絶縁体層35上に電子
放出部周囲の絶縁体層37として、SiO2をフォトプロセス
により約1μmの厚さで形成し、その上に引出し電極38
として、Moを300nmの厚さで形成した。その後、斜め蒸
着と垂直蒸着のに二元蒸着法により、光導電体層34を覆
ってMo、LaB6等からなる電子放出部36を形成した。そし
て、引出し電極38と導電体層32とに所定の電圧を印加し
ながらガラス基板31側より所望の電子放出領域に対応す
る開孔部33に光照射を行った結果、所望の電子放出領域
のみから電子を放出させることができた。
Embodiment 3 In FIG. 3, first, a first conductor layer made of an Al vapor-deposited film is formed on a glass substrate 31 in the same manner as in the first embodiment.
32, a photoconductor layer 34 made of CdSe, CdS, ZnS, etc., and an insulator layer 32 made of SiO 2 were formed. Next, on the insulator layer 35, as an insulator layer 37 around the electron emission portion, SiO 2 is formed to a thickness of about 1 μm by a photo process, and a lead electrode 38 is formed thereon.
Was formed with a thickness of 300 nm. Then, the co-deposited method for oblique deposition and vertical deposition, Mo over the photoconductor layer 34, thereby forming an electron-emitting portion 36 consisting of LaB 6, etc.. Then, while applying a predetermined voltage to the extraction electrode 38 and the conductor layer 32, light irradiation was performed from the glass substrate 31 side to the opening 33 corresponding to the desired electron emission region. Was able to emit electrons.

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、所定の光を透過す
ることができる複数の開孔部に光導電体層を設け、光導
電体層の一側を導電体層に接触させ、光導電体層の他側
をこの光導電体層に対応する独立した導電体層、若しく
は電子放出部に接触させ、所望の電子放出領域に対応す
る開孔部に光照射を行うことにより、当該電子放出領域
における光導電体層を電気的絶縁状態から電気的導通状
態にし、導電体層と当該電子放出領域の導電体層、若し
くは電子放出部を電気的に接続し、当該電子放出領域の
みから電子を放出させるようにしている。したがって、
駆動用の配線を簡素化することができ、また、クロスト
ークをなくして隣接電子放出領域の誤動作を防止するこ
とができる。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, a photoconductor layer is provided in a plurality of openings that can transmit predetermined light, and one side of the photoconductor layer is brought into contact with the conductor layer. By contacting the other side of the photoconductor layer with an independent conductor layer corresponding to the photoconductor layer, or an electron emitting portion, and irradiating light to an opening corresponding to a desired electron emitting region, The photoconductor layer in the electron emission region is changed from an electrically insulating state to an electrically conductive state, and the conductor layer is electrically connected to the conductor layer or the electron emission portion of the electron emission region, and only the electron emission region is used. To emit electrons. Therefore,
Driving wiring can be simplified, and crosstalk can be eliminated to prevent malfunction of adjacent electron emission regions.

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

第1図は本発明の第1の実施例における電子放出素子を
示す断面図、第2図は本発明の第2の実施例における電
子放出素子を示す断面図、第3図は本発明の第3の実施
例における電子放出素子を示す断面図、第4図は従来の
電子放出素子の一例を示す断面図、第5図は従来の電子
放出素子の他の例を示す斜視図、第6図は従来の電子放
出素子の他の例を示す斜視図、第7図は従来の電子放出
素子の更に他の例を示す断面図である。 1……基板、2……第1の導電体層、3……開孔部、4
……光導電体層、5……第2の導電体層、6……絶縁体
層、7……絶縁体層、8……第3の導電体層、9……絶
縁体層、10……引出し電極、15……基板、16……遮光体
層、17……開孔部、18……透明な第1の導電体層、19…
…光導電体層、20……第2の導電体層、21……絶縁体
層、22……絶縁体層、23……第3の導電体層、24……絶
縁体層、25……引出し電極、31……基板、32……導電体
層、33……開孔部、34……光導電体層、35……絶縁体
層、36……電子放出部、37……絶縁体層、38……引出し
電極。
FIG. 1 is a sectional view showing an electron-emitting device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing an electron-emitting device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a sectional view showing an example of a conventional electron-emitting device, FIG. 5 is a perspective view showing another example of a conventional electron-emitting device, and FIG. Is a perspective view showing another example of the conventional electron-emitting device, and FIG. 7 is a sectional view showing still another example of the conventional electron-emitting device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... board | substrate, 2 ... 1st conductor layer, 3 ... opening part, 4
... photoconductor layer, 5 ... second conductor layer, 6 ... insulator layer, 7 ... insulator layer, 8 ... third conductor layer, 9 ... insulator layer, 10 ... ... Extraction electrode, 15 ... Substrate, 16 ... Light shielding layer, 17 ... Opening, 18 ... Transparent first conductor layer, 19 ...
... Photoconductor layer, 20 ... Second conductor layer, 21 ... Insulator layer, 22 ... Insulator layer, 23 ... Third conductor layer, 24 ... Insulator layer, 25 ... Leader electrode, 31 substrate, 32 conductor layer, 33 aperture, 34 photoconductor layer, 35 insulator layer, 36 electron emission section, 37 insulator layer , 38 ... Extractor electrode.

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01J 1/30 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01J 1/30

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】所定の光に対して透過性を有する基板と、
この基板上に形成され、所定の光に対して不透明で、複
数の開孔部を有する第1の導電体層と、上記各開孔部に
上記第1の導電体層と接触して形成された光導電体層
と、この光導電体層と接触して形成された第2の導電体
層と、上記光導電体層と上記第2の導電体層の周囲に形
成された絶縁体層と、上記第2の導電体層上に形成さ
れ、電子を透過させるための絶縁体層と、この絶縁体層
上に形成され、電子を放出させるための第3の導電体層
とを備えた電子放出素子。
A substrate having transparency to predetermined light;
A first conductive layer formed on the substrate, opaque to predetermined light, and having a plurality of openings, and formed in contact with the first conductive layer at each of the openings. A photoconductor layer, a second conductor layer formed in contact with the photoconductor layer, an insulator layer formed around the photoconductor layer and the second conductor layer, An electron formed on the second conductor layer and having an insulator layer for transmitting electrons; and a third conductor layer formed on the insulator layer for emitting electrons. Emission element.
【請求項2】所定の光に対して透過性を有する基板と、
この基板上に形成された透明な第1の導電体層と、この
透明な第1の導電体層の上側と下側の少なくとも一方に
形成され、所定の光に対して不透明で、複数の開孔部を
有する遮光体層と、上記透明な第1の導電体層と接触
し、上記遮光体層の各開孔部に対応して形成された光導
電体層と、この光導電体層と接触して形成された第2の
導電体層と、上記光導電体層と上記第2の導電体層の周
囲に形成された絶縁体層と、上記第2の導電体層上に形
成され、電子を透過させるための絶縁体層と、この絶縁
体層上に形成され、電子を放出させるための第3の導電
体層とを備えた電子放出素子。
2. A substrate having transparency to predetermined light,
A transparent first conductive layer formed on the substrate, and a plurality of openings formed on at least one of the upper side and the lower side of the transparent first conductive layer and opaque to predetermined light; A light-shielding layer having a hole, a photoconductor layer formed in contact with the transparent first conductive layer and corresponding to each opening of the light-shielding layer; A second conductor layer formed in contact, an insulator layer formed around the photoconductor layer and the second conductor layer, and a second conductor layer formed on the second conductor layer; An electron-emitting device comprising: an insulator layer for transmitting electrons; and a third conductor layer formed on the insulator layer for emitting electrons.
【請求項3】所定の光に対して透過性を有する基板と、
この基板上に形成され、所定の光に対して不透明で、複
数の開孔部を有する導電体層と、上記各開孔部に上記導
電体層と接触して形成された光導電体層と、この光導電
体層の周囲に形成された絶縁体層と、上記光導電体層上
に形成された電子放出部と、この電子放出部の周囲に形
成された絶縁体層と、この絶縁体層上に形成された引出
し電極とを備えた電子放出素子。
3. A substrate having transparency to predetermined light,
A conductive layer formed on the substrate, opaque to predetermined light, and having a plurality of openings, and a photoconductor layer formed in contact with the conductive layer at each of the openings. An insulator layer formed around the photoconductor layer, an electron-emitting portion formed on the photoconductor layer, an insulator layer formed around the electron-emitting portion, An electron-emitting device comprising: an extraction electrode formed on a layer.
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