JPH09129119A - Electron emitting element and manufacture thereof - Google Patents

Electron emitting element and manufacture thereof

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JPH09129119A
JPH09129119A JP31003595A JP31003595A JPH09129119A JP H09129119 A JPH09129119 A JP H09129119A JP 31003595 A JP31003595 A JP 31003595A JP 31003595 A JP31003595 A JP 31003595A JP H09129119 A JPH09129119 A JP H09129119A
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JP
Japan
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layer
electron
electrode layer
emitting device
lower electrode
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Pending
Application number
JP31003595A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Morio Hosoya
守男 細谷
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Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH09129119A publication Critical patent/JPH09129119A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify a structure and simplify the manufacturing process for application to a flat panel display. SOLUTION: A three-layer structural body pinched with an insulating layer 53 between a lower electrode layer 52 and an upper electrode layer 54 is arranged on a glass substrate 51, a conical vertical hole having the depth at least to the lower electrode layer 52 from the upper face is formed on the three-layer structural body, and an electron emitting film 55 having an electron emitting function via excitation is formed on the wall face section of the vertical hole. When the electric field is applied between the electrodes 52, 54, surface conduction type electron emission occurs from the surface of the electron emitting film 55, and electrons fly to an opposite substrate 20. The conical vertical hole can be formed when the sand blast method is applied to the surface of the upper electrode layer 54. When this element is arranged in the matrix state on a glass substrate 51, the lower electrode layer 52 and the upper electrode layer 54 can be utilized as driving wiring layers as they are.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子に関
し、特に、表面伝導型の電子放出素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron-emitting device, and more particularly, to a surface conduction electron-emitting device.

【0002】[0002]

【従来の技術】フラットパネルディスプレイの一種とし
て、FED(Field Emission Display)が精力的に研究
されている。このFEDは、カソード基板とアノード基
板とを対向させ、カソード基板上に多数の電子放出素子
を配置し、この電子放出素子からアノード基板に向けて
電子を放出させ、アノード基板上の蛍光体層を発光させ
るものである。カソード基板上に形成される電子放出素
子は、個々の画素に対応することになる。これまで利用
されている電子放出素子は、電子放出に適した尖鋭な突
起構造を有するものが一般的であり、たとえば、先端部
が尖った円錐状の金属からなる電子放出素子が広く利用
されている。
2. Description of the Related Art As a kind of flat panel display, FED (Field Emission Display) has been energetically studied. In this FED, a cathode substrate and an anode substrate are opposed to each other, a number of electron-emitting devices are arranged on the cathode substrate, electrons are emitted from the electron-emitting devices toward the anode substrate, and a phosphor layer on the anode substrate is formed. It emits light. The electron-emitting devices formed on the cathode substrate correspond to individual pixels. The electron-emitting devices used so far generally have a sharp projection structure suitable for electron emission. For example, an electron-emitting device made of a conical metal with a sharp tip is widely used. I have.

【0003】これに対して、近年、表面伝導型の電子放
出素子が注目を浴びている。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
電子放出が生じる現象を利用した電子放出素子である。
このような電子放出現象は、1965年に「ラジオエン
ジニアリング エレクトロ フィジックス(Radio Eng.
Electron. Phys.)第10巻、1290〜1296頁」
に、エム・アイ・エリンソン(M.I.Elinson )らによっ
て報告されて以来、今日に至るまで種々の報告がなされ
ている。具体的には、エリンソンらによって開発された
SnO(Sb)薄膜をはじめ、Au薄膜、ITO薄
膜、カーボン薄膜などで、この表面伝導型の電子放出現
象が報告されている。
On the other hand, in recent years, surface conduction electron-emitting devices have been receiving attention. This is an electron-emitting device utilizing a phenomenon in which an electron is emitted when a current flows through a thin film having a small area formed on a substrate in parallel with the film surface.
Such an electron emission phenomenon was described in 1965 in “Radio Engineering Electrophysics (Radio Eng.
Electron. Phys.) Volume 10, 1290-1296 "
Since then, by MI Elinson et al., Various reports have been made to date. Specifically, this surface conduction type electron emission phenomenon has been reported for SnO 2 (Sb) thin film developed by Erinson et al., Au thin film, ITO thin film, carbon thin film and the like.

【0004】また、最近では、特公平6−101297
号公報に、微粒子を分散した面を挟持した絶縁層を用い
て、この表面伝導型の電子放出素子を構成する技術が開
示されており、特公平6−87392号公報には、微粒
子を含む薄膜導電体膜に通電加熱を施すことにより、表
面伝導型の電子放出機能をもった電子放出素子を製造す
る方法が開示されている。
Further, recently, Japanese Patent Publication No. 6-101297
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-87392 discloses a technology for forming this surface conduction type electron-emitting device using an insulating layer sandwiching a surface in which fine particles are dispersed. There is disclosed a method of manufacturing an electron-emitting device having a surface conduction electron-emitting function by applying electric heating to a conductor film.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、表面
伝導型の電子放出素子は、FEDなどのフラットパネル
ディスプレイへの利用が期待されている素子であり、こ
のようなディスプレイへ応用する場合、基板上に多数の
素子を行列状に配置し、各素子からの電子放出をそれぞ
れ独立して制御できるようにする必要がある。このよう
に多数の電子放出素子を行列状に配置して駆動する場合
に解決しなければならない第1の課題は、個々の素子の
特性を均一化するということである。すなわち、従来の
表面伝導型の電子放出素子では、基板上に小面積の電子
放出膜が形成され、この電子放出膜の両側に電流供給用
の電極が形成される。そして、この一対の電極間に存在
する電子放出膜の膜面に電流が流れ、電子放出が起こる
ことになる。したがって、両電極間の距離が各素子ごと
にばらついていると、個々の素子ごとの特性が不均一に
なる。別言すれば、同じ電圧を印加しても、放出される
電子の量が個々の素子ごとに異なることになる。このよ
うに、1枚のフラットパネルディスプレイを構成する電
子放出素子の特性が不均一であると、画面の表示状態に
ムラが生じ、もはや高品位のディスプレイは実現できな
くなる。このため、個々の電子放出素子を構成する電極
間隔には高い精度が要求される。しかしながら、このよ
うな高い位置精度を確保するためには、高度な位置合わ
せ技術が要求され、製造コストも高騰せざるを得ない。
As described above, a surface conduction electron-emitting device is expected to be used for a flat panel display such as an FED, and when applied to such a display, It is necessary to arrange a large number of devices in a matrix on a substrate so that electron emission from each device can be controlled independently. The first problem to be solved when driving a large number of electron-emitting devices arranged in a matrix in this way is to make the characteristics of the individual devices uniform. That is, in the conventional surface conduction electron-emitting device, an electron-emitting film having a small area is formed on the substrate, and electrodes for supplying current are formed on both sides of this electron-emitting film. Then, an electric current flows through the film surface of the electron emission film existing between the pair of electrodes to cause electron emission. Therefore, if the distance between both electrodes varies from element to element, the characteristics of each element become non-uniform. In other words, even if the same voltage is applied, the amount of emitted electrons differs for each element. In this way, if the characteristics of the electron-emitting devices that make up one flat panel display are non-uniform, the display state of the screen becomes uneven, and a high-quality display can no longer be realized. For this reason, high accuracy is required for the interval between the electrodes forming each electron-emitting device. However, in order to secure such high position accuracy, a high level alignment technique is required, and the manufacturing cost cannot help rising.

【0006】ディスプレイへ応用するための第2の課題
は、駆動に必要な配線をできるだけ単純化するというこ
とである。上述のように、行列状に配置された多数の電
子放出素子をそれぞれ独立して制御するためには、基板
上に縦横に巡った配線を施し、これら配線に対する電圧
を制御することにより、個々の素子からの電子放出を制
御できるようにしなければならない。ところが、従来の
電子放出素子に対してこのような配線を施すためには、
基板上にかなり複雑な立体配線層を形成する必要があ
り、製造プロセスはかなり複雑にならざるを得ない。こ
のため、やはり製造コストの高騰を招くことになる。
The second problem for application to a display is to simplify the wiring required for driving as much as possible. As described above, in order to independently control a large number of electron-emitting devices arranged in rows and columns, wiring is provided on the substrate in a vertical and horizontal direction, and by controlling voltages to these wirings, individual It must be possible to control the electron emission from the device. However, in order to provide such wiring to the conventional electron-emitting device,
It is necessary to form a considerably complicated three-dimensional wiring layer on the substrate, and the manufacturing process is inevitably complicated. For this reason, the production cost also rises.

【0007】そこで本発明は、同一基板上に多数を配列
して用いるような場合にも、できるだけ全体構造を単純
化し、製造プロセスを簡単にすることができる電子放出
素子を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide an electron-emitting device capable of simplifying the manufacturing process by simplifying the entire structure as much as possible even when a large number of devices are arranged and used on the same substrate. To do.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(1) 本発明の第1の態様は、電子放出素子において、
下部電極層と上部電極層との間に絶縁層を挟んでなる三
層構造体を基板上に配置し、この三層構造体に、上面か
ら少なくとも下部電極層に至る深さをもった縦穴を形成
し、この縦穴の壁面部に、通電により電子放出を行う機
能をもった電子放出膜を形成するようにしたものであ
る。
(1) A first aspect of the present invention is an electron-emitting device,
A three-layer structure including an insulating layer sandwiched between a lower electrode layer and an upper electrode layer is arranged on a substrate, and a vertical hole having a depth from the upper surface to at least the lower electrode layer is formed on the three-layer structure. An electron emission film having a function of emitting electrons by energization is formed on the wall surface of the vertical hole.

【0009】(2) 本発明の第2の態様は、上述の第1
の態様に係る電子放出素子において、三層構造体を貫通
し基板に至る深さをもった縦穴を形成するようにしたも
のである。
(2) The second aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
In the electron-emitting device according to the above aspect, a vertical hole having a depth that penetrates the three-layer structure and reaches the substrate is formed.

【0010】(3) 本発明の第3の態様は、上述の第1
または第2の態様に係る電子放出素子において、深い部
分ほど開口面積が小さくなるような深部閉塞性の縦穴を
形成するようにしたものである。
(3) A third aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
Alternatively, in the electron-emitting device according to the second aspect, a deep-blocking vertical hole is formed so that the opening area becomes smaller at a deeper portion.

【0011】(4) 本発明の第4の態様は、上述の第1
〜第3の態様に係る電子放出素子において、列方向に伸
びた下部電極層を行方向に複数配置するとともに、行方
向に伸びた上部電極層を列方向に複数配置し、下部電極
層と上部電極層との交差部分において両電極層間に絶縁
層を挟み、各交差部分にそれぞれ三層構造体が形成され
るようにし、各三層構造体に縦穴および電子放出膜を形
成するようにしたものである。
(4) The fourth aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
In the electron-emitting device according to the third aspect, a plurality of lower electrode layers extending in the column direction are arranged in the row direction, and a plurality of upper electrode layers extending in the row direction are arranged in the column direction. A structure in which an insulating layer is sandwiched between the electrode layers at the intersection with the electrode layer, a three-layer structure is formed at each intersection, and a vertical hole and an electron emission film are formed in each three-layer structure. Is.

【0012】(5) 本発明の第5の態様は、上述の第4
の態様に係る電子放出素子において、上部電極層を絶縁
層を介して基板上に形成するようにし、上部電極層の形
成領域のうち、下部電極層との交差部分には三層構造体
が形成され、それ以外の部分には上部電極層と絶縁層と
からなる二層構造体が形成されるようにしたものであ
る。
(5) The fifth aspect of the present invention relates to the above-described fourth aspect.
In the electron-emitting device according to the aspect, the upper electrode layer is formed on the substrate via the insulating layer, and the three-layer structure is formed in the intersection of the upper electrode layer and the lower electrode layer in the formation region of the upper electrode layer. The two-layer structure including the upper electrode layer and the insulating layer is formed in the other portions.

【0013】(6) 本発明の第6の態様は、上述の第1
〜第5の態様に係る電子放出素子を製造する方法におい
て、絶縁性の基板上に第1の準備層を形成し、この第1
の準備層をパターニングして下部電極層を形成する段階
と、基板および下部電極層上に絶縁性の中間層を形成
し、この中間層の上に第2の準備層を形成する段階と、
第2の準備層をパターニングして上部電極層を形成する
段階と、中間層をパターニングして絶縁層を形成する段
階と、下部電極層、絶縁層、上部電極層からなる三層構
造体の上面から、少なくとも下部電極層に至る深さをも
った縦穴を形成する段階と、縦穴の壁面部に、通電によ
り電子放出を行う機能をもった電子放出膜を形成する段
階と、を行うようにしたものである。
(6) The sixth aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
~ In the method of manufacturing an electron-emitting device according to the fifth aspect, the first preparation layer is formed on an insulating substrate, and the first preparation layer is formed.
Forming a lower electrode layer by patterning the preparation layer of, forming an insulating intermediate layer on the substrate and the lower electrode layer, and forming a second preparation layer on the intermediate layer;
Patterning the second preparation layer to form an upper electrode layer; patterning an intermediate layer to form an insulating layer; and an upper surface of a three-layer structure including a lower electrode layer, an insulating layer, and an upper electrode layer. From the above, a step of forming a vertical hole having a depth reaching at least the lower electrode layer and a step of forming an electron emission film having a function of emitting electrons by energization on the wall surface of the vertical hole are performed. It is a thing.

【0014】(7) 本発明の第7の態様は、上述の第1
〜第5の態様に係る電子放出素子を製造する方法におい
て、縦穴の形成を、エッチングもしくはサンドブラスト
法による切削工程により行うようにしたものである。
(7) A seventh aspect of the present invention is the above-mentioned first aspect.
~ In the method for manufacturing an electron-emitting device according to the fifth aspect, the vertical holes are formed by a cutting step by etching or sandblasting.

【0015】(8) 本発明の第8の態様は、上述の第4
の態様に係る電子放出素子を製造する方法において、基
板上に、列方向に伸びた下部電極層、行方向に伸びた上
部電極層、両電極層間の絶縁層、をそれぞれ形成した
後、基板全面にネガ型レジスト層を形成し、基板下側か
ら光を照射する背面露光を行い、この背面露光の際に、
下部電極層および上部電極層の上面側への光の回り込み
現象により、両電極層の交差部分のみが非露光部となる
ように、照射光強度および照射時間を設定し、露光後に
前記レジスト層に対する現像を行って非露光部を除去
し、交差部分においてレジスト層に開口部を形成し、こ
の開口部を利用して縦穴の形成を行うようにしたもので
ある。
(8) An eighth aspect of the present invention relates to the above-mentioned fourth aspect.
In the method for manufacturing an electron-emitting device according to the aspect, the lower electrode layer extending in the column direction, the upper electrode layer extending in the row direction, and the insulating layer between both electrode layers are formed on the substrate, and then the entire surface of the substrate is formed. Form a negative resist layer on, and perform back exposure by irradiating light from the lower side of the substrate, and at the time of this back exposure,
The irradiation light intensity and irradiation time are set so that only the intersection of both electrode layers becomes the non-exposed portion due to the phenomenon of light wrapping around to the upper surface side of the lower electrode layer and the upper electrode layer, and the resist layer is exposed after the exposure. By developing, the non-exposed portion is removed, an opening is formed in the resist layer at the intersection, and a vertical hole is formed using this opening.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示する実施形態
に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on an embodiment shown in the drawings.

【0017】§1. 従来の電子放出素子の構造および
動作原理 はじめに、従来の一般的な表面伝導型の電子放出素子の
構造および動作原理を説明しておく。図1は、従来の表
面伝導型の電子放出素子10および対向基板20の構造
を示す断面図である。この例では、電子放出素子10
は、ガラス基板11上に電極12,13を形成し、更に
その上に電子放出膜14を形成することにより構成され
ている。電子放出膜14は、カソード電極として機能す
ることになり、たとえば、SnO,In,Pb
Oなどの金属酸化物、Au,Agなどの金属、カーボン
その他各種半導体など、表面伝導型の電子放出現象が知
られている材料であればどのような材料で構成してもか
まわない。一方、対向基板20は、ガラス基板21上に
透明電極22および蛍光体層23を形成したものであ
る。透明電極22は、たとえばITOなどの材料で構成
され、アノード電極として機能することになる。
[0017]§1. The structure of the conventional electron-emitting device and
Operating principle  First, of the conventional general surface conduction electron-emitting device
The structure and operation principle will be described. Figure 1 is a conventional table
Structure of surface conduction electron-emitting device 10 and counter substrate 20
FIG. In this example, the electron-emitting device 10
Forms the electrodes 12 and 13 on the glass substrate 11, and further
It is constructed by forming an electron emission film 14 on it.
ing. The electron emission film 14 functions as a cathode electrode.
For example, SnO2, In2O3, Pb
Metal oxides such as O, metals such as Au and Ag, carbon
Other known semiconductors such as surface conduction electron emission phenomena
What kind of material can be used if it is a known material?
Don't turn On the other hand, the counter substrate 20 is placed on the glass substrate 21.
A transparent electrode 22 and a phosphor layer 23 are formed.
You. The transparent electrode 22 is made of a material such as ITO.
And functions as an anode electrode.

【0018】図2は、図1に示す電子放出素子10にお
けるガラス基板11上に形成された構成要素の上面図で
あり、この図における切断線1−1による断面が図1に
示されていることになる。電極12および13が所定間
隔をおいて向き合っており、その間に電子放出膜14が
形成されている状態が明瞭に示されている。
FIG. 2 is a top view of the components formed on the glass substrate 11 in the electron-emitting device 10 shown in FIG. 1, and the cross section taken along the section line 1-1 in this figure is shown in FIG. It will be. The state in which the electrodes 12 and 13 face each other at a predetermined interval and the electron emission film 14 is formed therebetween is clearly shown.

【0019】いま、図1に示すように、各部に配線を施
した場合に生じる現象について考えてみる。この配線に
よれば、電極13は接地され、電極12には電源31か
ら負の電圧が印加される。また、電子放出素子10と対
向基板20との間にも、電源32によってカソード/ア
ノード間電圧が印加されるが、この図1に示す状態で
は、スイッチ33が開いているため、電圧印加は行われ
ていない。さて、電極12,13によって、電子放出膜
14の両側に電圧が印加されると、電子放出膜14の膜
表面部分に、図に矢印で示したような電子放出が起こ
る。これが、表面伝導型の電子放出として知られている
現象である。
Now, let us consider the phenomenon that occurs when wiring is provided to each part as shown in FIG. According to this wiring, the electrode 13 is grounded, and a negative voltage is applied to the electrode 12 from the power supply 31. The cathode / anode voltage is also applied between the electron-emitting device 10 and the counter substrate 20 by the power source 32. In the state shown in FIG. 1, however, the switch 33 is open, so that the voltage is not applied. I haven't been. Now, when a voltage is applied to both sides of the electron emission film 14 by the electrodes 12 and 13, electron emission occurs as shown by arrows in the figure on the surface of the electron emission film 14. This is a phenomenon known as surface conduction electron emission.

【0020】ここで、スイッチ33を閉じてカソード/
アノード間電圧を印加すれば、図3に示すように、電子
放出膜14の表面に放出された電子は、アノード側の対
向基板20へと飛翔することになり、このようなカソー
ドからアノードへと向かう電子の衝突により、蛍光体層
23が蛍光を発することになる。ここでは、説明の便宜
上、1画素分の構成要素のみを示したが、このような1
画素分の構成要素を縦横にマトリックス状に配列すれ
ば、画素を二次元平面上に並べたフラットパネルディス
プレイを実現することができる。なお、このようなフラ
ットパネルディスプレイでは、スイッチ33を閉じた状
態のままとし、各画素ごとに電源31からの印加電圧を
調節して、画素ごとの発光状態を制御するのが一般的で
ある。より具体的には、電子放出膜14に与える印加電
圧の値および印加時間を調節することにより、対向基板
20側への電子の飛翔量を制御することができる。
Here, the switch 33 is closed and the cathode /
When the voltage between the anodes is applied, the electrons emitted to the surface of the electron emission film 14 will fly to the counter substrate 20 on the anode side, as shown in FIG. The collision of electrons toward each other causes the phosphor layer 23 to emit fluorescence. Here, for convenience of explanation, only the components for one pixel are shown.
By arranging components for pixels in a matrix in a matrix, a flat panel display in which pixels are arranged on a two-dimensional plane can be realized. In such a flat panel display, it is general that the switch 33 is kept closed and the voltage applied from the power source 31 is adjusted for each pixel to control the light emitting state of each pixel. More specifically, by adjusting the value of the voltage applied to the electron emission film 14 and the application time, it is possible to control the amount of electrons flying to the counter substrate 20 side.

【0021】さて、このような電子放出素子10を利用
したフラットパネルディスプレイを製作する上での技術
的課題は、既に述べたように、個々の素子の特性均一化
と駆動用配線の単純化とである。素子ごとの特性のばら
つきは、主として寸法精度に依存する。図4は、この電
子放出素子10の主要部分の寸法を示した図である。一
般的なフラットパネルディスプレイの場合、ここに示す
各部の寸法は、たとえば、D1=15μm,D2=80
μm,D3=0.2μm,D4=0.5μmといった程
度の値になる(もちろん、これらの数値は一例として示
したものであり、具体的な数値は個々のディスプレイに
よってそれぞれ異なる)。これらの寸法のうち、特に素
子特性に影響を与える寸法は電極12,13間の間隔D
1である。この間隔D1は、電子放出膜14に加わる電
界強度を支配するものであり、間隔D1が変わると、電
子の放出量も変わってくることになる。そこで、表示特
性が全面にわたって均一なディスプレイを実現するため
には、ガラス基板11上に配列された個々の電子放出素
子についての寸法D1を均一にする必要がある。このた
め、実際の製造プロセスにおいては、たとえば、D1=
15μm±2μmといった所定の寸法精度が要求される
ことになり、高精度なパターニングプロセスが必要にな
る。これは製造コストを高騰させる要因となり、実用化
への大きな障害になる。特に、今後は、低電力駆動型の
ディスプレイの要望が益々高まってゆく傾向にあり、間
隔D1の絶対値は益々小さく設定せざるを得なくなり、
より高い寸法精度が要求されるようになると予想され
る。
As described above, the technical problems in manufacturing a flat panel display using the electron-emitting device 10 are to make the characteristics of individual devices uniform and to simplify the driving wiring. Is. The variation in characteristics of each element mainly depends on the dimensional accuracy. FIG. 4 is a diagram showing the dimensions of the main part of the electron-emitting device 10. In the case of a general flat panel display, the dimensions of each part shown here are, for example, D1 = 15 μm and D2 = 80.
The values are of the order of μm, D3 = 0.2 μm, D4 = 0.5 μm (of course, these numerical values are shown as an example, and specific numerical values differ depending on individual displays). Of these dimensions, the dimension that particularly affects the device characteristics is the distance D between the electrodes 12 and 13.
It is one. The distance D1 governs the electric field strength applied to the electron emission film 14, and if the distance D1 changes, the amount of emitted electrons also changes. Therefore, in order to realize a display having uniform display characteristics over the entire surface, it is necessary to make the dimensions D1 of the individual electron-emitting devices arranged on the glass substrate 11 uniform. Therefore, in the actual manufacturing process, for example, D1 =
A predetermined dimensional accuracy of 15 μm ± 2 μm is required, and a highly accurate patterning process is required. This causes a rise in manufacturing cost, which is a major obstacle to practical use. Particularly, in the future, the demand for low-power drive type displays tends to increase more and more, and the absolute value of the interval D1 has to be set smaller and smaller.
It is expected that higher dimensional accuracy will be required.

【0022】また、駆動用配線の単純化という課題も、
従来構造の電子放出素子では、解決することが困難な課
題である。図1および図3では、1画素分の電子放出素
子についての配線を示したが、ディスプレイに利用する
場合には、ガラス基板11上に縦横に配列された多数の
電子放出素子のそれぞれに対して独立した配線を施し、
各電子放出素子ごとに、電子放出膜14への印加電圧を
独立して制御できるようにしなければならない。ガラス
基板11にこのような配線を施すには、数多くのパター
ニングプロセスが必要となり、製造工程は複雑化せざる
を得ない。これも製造コストを高騰させる要因のひとつ
であり、実用化への障害となる。
Further, the problem of simplifying the drive wiring is
This is a difficult problem to solve in the electron-emitting device having the conventional structure. In FIGS. 1 and 3, the wiring for the electron-emitting device for one pixel is shown. However, when it is used for a display, it is provided for each of a large number of electron-emitting devices arranged vertically and horizontally on the glass substrate 11. Independent wiring is applied,
The voltage applied to the electron emission film 14 must be controlled independently for each electron emission element. In order to provide such wiring on the glass substrate 11, many patterning processes are required, and the manufacturing process must be complicated. This is also one of the factors that increase the manufacturing cost, and is an obstacle to practical use.

【0023】§2. 本発明の電子放出素子の構造およ
び動作原理 従来の構造では、電子放出膜14はガラス基板11に平
行な膜として形成されている。これは「基板上に薄膜を
形成する」という要望に応えるためのごく一般的な方法
である。これに対し、本発明の構造の特徴は、ガラス基
板11上に形成した三層構造体に縦穴を掘り、この縦穴
の壁面に電子放出膜を形成するという点にある。
§2. The structure and structure of the electron-emitting device of the present invention
In accordance with the conventional structure, the electron emission film 14 is formed as a film parallel to the glass substrate 11. This is a very general method to meet the demand of "forming a thin film on a substrate". On the other hand, the structure of the present invention is characterized in that a vertical hole is formed in the three-layer structure formed on the glass substrate 11 and an electron emission film is formed on the wall surface of the vertical hole.

【0024】いま、基板上に、図5(a) の斜視図に示す
ような三層構造体を用意する(図5では、基板は図示省
略)。この三層構造体は、下部電極層52と上部電極層
54との間に絶縁層53を挟んでなる構造体であり、い
わゆる「サンドイッチ構造」をしている。このような三
層構造体を用意し、その上面から下部電極層52に至る
深さをもった縦穴C1を形成し、この縦穴の壁面部に、
通電により電子放出を行う機能をもった電子放出膜55
を形成すれば、図5(b) の斜視図に示すような構造が得
られる。縦穴C1の構造および電子放出膜55の形成状
態は、図6の断面図に明瞭に示されている。図6(a)
は、三層構造体に縦穴C1を形成した状態を示し、図6
(b) は、この縦穴C1の壁面に電子放出膜55を形成し
た状態を示す。この図6に示された縦穴C1は、深い部
分ほど開口面積が小さくなるような深部閉塞性の縦穴で
あり、いわゆる「すり鉢状」の縦穴になっている。
Now, a three-layer structure as shown in the perspective view of FIG. 5A is prepared on the substrate (the substrate is not shown in FIG. 5). This three-layer structure is a structure in which an insulating layer 53 is sandwiched between a lower electrode layer 52 and an upper electrode layer 54, and has a so-called "sandwich structure". Such a three-layer structure is prepared, a vertical hole C1 having a depth from the upper surface to the lower electrode layer 52 is formed, and a wall surface portion of the vertical hole is formed.
Electron emission film 55 having a function of emitting electrons by energization
By forming the structure, a structure as shown in the perspective view of FIG. The structure of the vertical hole C1 and the formation state of the electron emission film 55 are clearly shown in the sectional view of FIG. Fig. 6 (a)
6 shows a state in which a vertical hole C1 is formed in the three-layer structure, and FIG.
(b) shows a state in which the electron emission film 55 is formed on the wall surface of the vertical hole C1. The vertical hole C1 shown in FIG. 6 is a deep-closing vertical hole in which the opening area becomes smaller toward the deeper portion, and is a so-called “mortar-shaped” vertical hole.

【0025】なお、図5に示す斜視図では、図6に示す
断面図と同様のハッチングを施してあるが、このハッチ
ングは断面を示すためのものではなく、個々の構成要素
を容易に識別できるようにするためのものである。本願
図面では、このように、斜視図においても、各構成要素
に必要に応じてハッチングを施して示すことにする。
In the perspective view shown in FIG. 5, the same hatching as in the sectional view shown in FIG. 6 is applied, but this hatching is not for showing the cross section, and individual constituent elements can be easily identified. To do so. In the drawings of the present application, each component is hatched as necessary even in the perspective view as described above.

【0026】図7の断面図は、三層構造体を貫通し基板
に至る深さをもった縦穴C2を形成した実施形態を示
す。図7(a) は、三層構造体に縦穴C2を形成した状態
を示し、図7(b) は、この縦穴C2の壁面に電子放出膜
56を形成した状態を示す。この図7に示された縦穴C
2も、深い部分ほど開口面積が小さくなるような深部閉
塞性の縦穴であり、いわゆる「すり鉢状」の縦穴である
が、図6に示す縦穴C1が下部電極層52までの深さし
か有していないのに対し、図7に示す縦穴C2はガラス
基板51の上部まで到達する深さを有している。本発明
における縦穴は、少なくとも下部電極層52に至る深さ
をもっていればよいので、この図7に示す例のように、
ガラス基板51に到達する深さの縦穴C2を形成しても
かまわない。もっとも、ガラス基板51を貫通するほど
深い縦穴を形成することは、製造プロセスにおいて支障
を生じるために好ましくない。
The cross-sectional view of FIG. 7 shows an embodiment in which a vertical hole C2 having a depth that penetrates the three-layer structure and reaches the substrate is formed. FIG. 7A shows a state in which the vertical hole C2 is formed in the three-layer structure, and FIG. 7B shows a state in which the electron emission film 56 is formed on the wall surface of the vertical hole C2. Vertical hole C shown in FIG. 7
Reference numeral 2 is also a vertical hole having a deep-closing property such that the opening area becomes smaller at the deeper portion, which is a so-called “mortar-shaped” vertical hole, but the vertical hole C1 shown in FIG. 6 has a depth only up to the lower electrode layer 52. In contrast, the vertical hole C2 shown in FIG. 7 has a depth reaching the upper part of the glass substrate 51. Since the vertical hole in the present invention need only have a depth reaching at least the lower electrode layer 52, as in the example shown in FIG.
The vertical hole C2 having a depth reaching the glass substrate 51 may be formed. However, it is not preferable to form a vertical hole that is deep enough to penetrate the glass substrate 51, because this will hinder the manufacturing process.

【0027】このように三層構造体に縦穴を形成し、そ
の壁面に電子放出膜55を形成した構造体は、電子放出
素子として機能する。たとえば、図6(b) に示す電子放
出素子50を、図3に示す従来の電子放出素子と比較す
れば、下部電極層52が電極12としての機能を果た
し、上部電極層54が電極13としての機能を果たし、
電子放出膜55が電子放出膜14としての機能を果たす
ことになる。また、絶縁層53は、電極12と電極13
との間の間隔精度を保つためのスペーサとしての役割を
果たしている。
The structure in which the vertical hole is formed in the three-layer structure and the electron emission film 55 is formed on the wall surface thereof functions as an electron emission element. For example, comparing the electron-emitting device 50 shown in FIG. 6 (b) with the conventional electron-emitting device shown in FIG. 3, the lower electrode layer 52 functions as the electrode 12, and the upper electrode layer 54 functions as the electrode 13. Function of
The electron emission film 55 functions as the electron emission film 14. In addition, the insulating layer 53 includes the electrodes 12 and 13
It plays a role as a spacer for maintaining the accuracy of the space between the and.

【0028】いま、このような構造をもった電子放出素
子50について、図8に示すように、各部に配線を施し
た場合に生じる現象について考えてみる。この配線によ
れば、上部電極層54は接地され、下部電極層52には
電源31から負の電圧が印加される。また、電子放出素
子50と対向基板20との間にも、電源32によってカ
ソード/アノード間電圧が印加されるが、この図8に示
す状態では、スイッチ33が開いているため、電圧印加
は行われていない。さて、下部電極層52および上部電
極層54によって、電子放出膜55の底部/上縁部間に
電圧が印加されると、電子放出膜55の膜表面部分に、
図に矢印で示したような電子放出が起こる。すなわち、
表面伝導型の電子放出現象が起こることになる。
Now, with respect to the electron-emitting device 50 having such a structure, let us consider a phenomenon that occurs when wiring is provided in each part as shown in FIG. With this wiring, the upper electrode layer 54 is grounded, and a negative voltage is applied to the lower electrode layer 52 from the power supply 31. Further, the cathode / anode voltage is also applied between the electron-emitting device 50 and the counter substrate 20 by the power supply 32, but in the state shown in FIG. 8, the switch 33 is open, so that the voltage is not applied. I haven't been. Now, when a voltage is applied between the bottom portion / upper edge portion of the electron emission film 55 by the lower electrode layer 52 and the upper electrode layer 54, the film surface portion of the electron emission film 55 is
Electron emission occurs as shown by the arrow in the figure. That is,
A surface conduction type electron emission phenomenon will occur.

【0029】ここで、スイッチ33を閉じてカソード/
アノード間電圧を印加すれば、図9に示すように、電子
放出膜55の表面に放出された電子は、アノード側の対
向基板20へと飛翔することになり、このようなカソー
ドからアノードへと向かう電子の衝突により、蛍光体層
23が蛍光を発することになる。ここでも説明の便宜
上、1画素分の構成要素のみを示したが、このような1
画素分の構成要素を縦横にマトリックス状に配列すれ
ば、画素を二次元平面上に並べたフラットパネルディス
プレイを実現することができる。実際には、従来の電子
放出素子を用いたフラットパネルディスプレイと同様
に、スイッチ33を閉じた状態のままで、各画素ごとに
電源31からの印加電圧を調節して、画素ごとの発光状
態を制御することができる。
Here, the switch 33 is closed and the cathode /
When the voltage between the anodes is applied, as shown in FIG. 9, the electrons emitted to the surface of the electron emission film 55 fly to the counter substrate 20 on the anode side, and from such a cathode to the anode. The collision of electrons toward each other causes the phosphor layer 23 to emit fluorescence. Here, for the sake of convenience of description, only one pixel component is shown.
By arranging components for pixels in a matrix in a matrix, a flat panel display in which pixels are arranged on a two-dimensional plane can be realized. In practice, as in the conventional flat panel display using electron-emitting devices, the voltage applied from the power supply 31 is adjusted for each pixel while the switch 33 remains closed to change the light emission state for each pixel. Can be controlled.

【0030】なお、ここに示す例では、図8に示すよう
に、下部電極層52側に負電圧を印加することにより、
電子放出膜55の表面では、底部から上縁部へ向かう電
子の流れが形成されるようにしているが、逆に、上部電
極層54側に負電圧を印加することにより、電子放出膜
55の表面において、上縁部から底部へ向かう電子の流
れが形成されるようにしても、対向基板20側への電子
放出は支障なく行われる。したがって、下部電極層52
と上部電極層54との間の印加電圧の極性はどちらでも
かまわない。
In the example shown here, as shown in FIG. 8, by applying a negative voltage to the lower electrode layer 52 side,
On the surface of the electron emission film 55, a flow of electrons from the bottom portion to the upper edge portion is formed, but conversely, by applying a negative voltage to the upper electrode layer 54 side, the electron emission film 55 Even if a flow of electrons from the upper edge portion to the bottom portion is formed on the surface, electron emission to the counter substrate 20 side is performed without any trouble. Therefore, the lower electrode layer 52
The polarity of the applied voltage between the upper electrode layer 54 and the upper electrode layer 54 may be either.

【0031】図10は、この電子放出素子50の主要部
分の寸法を示した図である。ここで、絶縁層53の厚み
D1としては、実用上、D1=0.1μm〜1mm程
度、より好ましくは、1μm〜50μm程度に設定する
のがよい。また、下部電極層52および上部電極層54
の厚みD2,D3としては、実用上、D2,D3=0.
01μm〜1mm程度、より好ましくは、1μm〜30
μm程度に設定するのがよい。縦穴C1の上縁部におけ
る直径D4は、三層構造体の幅D5に収まる範囲内であ
ればどのような値でもよいが、あまり小さいと有効な電
子放出が得られないので、できるだけ三層構造体の幅D
5に近い値に設定するのが好ましい。三層構造体の幅D
5は、電子放出の動作を考慮する上では任意でかまわな
いが、この三層構造体自体は容量素子として作用するの
で、素子自体の寄生容量値を低く抑えて応答速度を向上
させるためにはできるだけ小さくするのが好ましく、実
用上は、D5=10μm〜100μm程度にするのが好
ましい。これに応じて、縦穴C1の上縁部における直径
D4も、D4=10μm〜100μm程度に設定するの
が好ましい。また、電子放出膜55の厚みD6として
は、表面伝導型の電子放出現象が生じる厚みにする必要
があり、効率的な電子放出を行わせるためには、できる
だけ薄い方が望ましい。実用上は、D5=0.01μm
〜1μm程度に設定するのが好ましい。なお、上述した
各部の最適寸法は、「すり鉢状」の縦穴C1の曲率に大
きく左右されるものであり、実際には、絶縁層53の上
面位置から下面位置に至る縦穴C1の表面に沿った経路
の距離D7が、電子放出に適した値になるように、各部
の寸法を設定するのが好ましい。この距離D7は、後述
するように、図3に示す従来の電子放出素子における電
極12,13の間隔に相当する距離であり、表面伝導型
の電子放出現象を起こす上での重要なパラメータにな
る。
FIG. 10 is a diagram showing the dimensions of the main part of the electron-emitting device 50. The thickness D1 of the insulating layer 53 is practically set to D1 = about 0.1 μm to 1 mm, more preferably about 1 μm to 50 μm. In addition, the lower electrode layer 52 and the upper electrode layer 54
As the thicknesses D2 and D3 of the PDP, D2, D3 = 0.
01 μm to 1 mm, more preferably 1 μm to 30
It is preferable to set it to about μm. The diameter D4 at the upper edge of the vertical hole C1 may be any value within the range of the width D5 of the three-layer structure, but if it is too small, effective electron emission cannot be obtained. Body width D
It is preferable to set the value close to 5. Width D of three-layer structure
5 may be arbitrary in consideration of the operation of electron emission, but since the three-layer structure itself acts as a capacitive element, in order to suppress the parasitic capacitance value of the element itself to improve the response speed, It is preferable to make it as small as possible, and practically, it is preferable to set D5 = about 10 μm to 100 μm. Accordingly, the diameter D4 at the upper edge of the vertical hole C1 is preferably set to D4 = about 10 μm to 100 μm. Further, the thickness D6 of the electron emission film 55 needs to be a thickness at which a surface conduction type electron emission phenomenon occurs, and it is desirable that the thickness D6 is as thin as possible in order to perform efficient electron emission. Practically, D5 = 0.01 μm
It is preferably set to about 1 μm. The optimum dimensions of the above-mentioned parts are largely dependent on the curvature of the "mortar-shaped" vertical hole C1, and actually, along the surface of the vertical hole C1 from the upper surface position to the lower surface position of the insulating layer 53. It is preferable to set the size of each part so that the distance D7 of the path becomes a value suitable for electron emission. As will be described later, this distance D7 is a distance corresponding to the distance between the electrodes 12 and 13 in the conventional electron-emitting device shown in FIG. 3, and is an important parameter for causing the surface conduction type electron emission phenomenon. .

【0032】さて、この図10に示す本発明の構造を、
図4に示す従来の構造と比較すると、従来構造における
電極12,13間の距離である寸法D1は、本発明にお
ける縦穴C1に沿って測定した絶縁層53の厚み寸法D
7に対応することがわかる。ここで、図4における寸法
D1も、図10における寸法D7も、いずれも電子放出
膜に電界を与えるための一対の電極間寸法に対応するも
のであり、この電極間寸法によって、電子放出膜に与え
られる電界強度が決定されることになる。そして、表示
特性が全面にわたって均一なディスプレイを実現するた
めには、ガラス基板上に配列された個々の電子放出素子
についての電極間寸法を均一にする必要があるというこ
とは、既に述べたとおりである。ここで、電極間寸法の
精度に着目すると、図4に示す従来構造においては、基
板面に平行な平面方向の精度であるのに対し、図10に
示す本発明の構造においては、基板面に垂直な厚み方向
の精度であることがわかる。すなわち、図4に示す従来
構造を「横型構造」と呼び、図10に示す本発明の構造
を「縦型構造」と呼ぶことにすれば、「横型構造」の場
合、電極間寸法D1の精度を平面方向の精度として確保
する必要があるのに対し、「縦型構造」の場合、電極間
寸法D7の精度を絶縁層53の厚み方向の精度として確
保すればよいということになる(もっとも、縦穴C1の
曲率の精度を確保することも必要である)。
Now, the structure of the present invention shown in FIG.
Compared with the conventional structure shown in FIG. 4, the dimension D1 which is the distance between the electrodes 12 and 13 in the conventional structure is the thickness dimension D of the insulating layer 53 measured along the vertical hole C1 in the present invention.
It turns out that it corresponds to 7. Here, both the dimension D1 in FIG. 4 and the dimension D7 in FIG. 10 correspond to the dimension between a pair of electrodes for applying an electric field to the electron emission film. The applied electric field strength will be determined. As described above, in order to realize a display having uniform display characteristics over the entire surface, it is necessary to make the inter-electrode dimensions of the individual electron-emitting devices arranged on the glass substrate uniform. is there. Here, focusing on the accuracy of the dimension between electrodes, in the conventional structure shown in FIG. 4, the accuracy is in the plane direction parallel to the substrate surface, whereas in the structure of the present invention shown in FIG. It can be seen that the accuracy is in the vertical thickness direction. That is, if the conventional structure shown in FIG. 4 is called a “horizontal structure” and the structure of the present invention shown in FIG. 10 is called a “vertical structure”, in the case of the “horizontal structure”, the accuracy of the inter-electrode dimension D1 is While it is necessary to ensure the accuracy in the plane direction, in the case of the “vertical structure”, the accuracy of the inter-electrode dimension D7 should be ensured as the accuracy in the thickness direction of the insulating layer 53 (although, It is also necessary to ensure the accuracy of the curvature of the vertical hole C1).

【0033】一般に、半導体プレーナプロセスなど、基
板上に層形成を行う製造プロセスでは、平面方向の寸法
精度を確保するよりも、厚み方向の寸法精度を確保する
方が容易である。別言すれば、図4に示すように、正確
な所定間隔D1をもった電極12,13を形成する工程
と、図10に示すように、正確な所定厚みD1をもった
絶縁層53を形成する工程と、を比較すると、寸法値D
1が同じ場合、前者よりも後者の方が工程は容易にな
る。特に、近年では、基板上の成膜技術は非常に進歩し
ており、厚みに関しては、かなりの精度で制御すること
が可能である。したがって、本発明の構造をもった電子
放出素子は、従来構造の電子放出素子に比べて、製造プ
ロセスが容易になり、製造コストを低減させるというメ
リットが得られる。
Generally, in a manufacturing process for forming a layer on a substrate such as a semiconductor planar process, it is easier to secure dimensional accuracy in the thickness direction than to secure dimensional accuracy in the plane direction. In other words, as shown in FIG. 4, the step of forming the electrodes 12 and 13 having the accurate predetermined distance D1 and the formation of the insulating layer 53 having the accurate predetermined thickness D1 as shown in FIG. Comparing with the process, the dimension value D
When 1 is the same, the latter process is easier than the former process. In particular, in recent years, the film forming technique on the substrate has made great progress, and it is possible to control the thickness with considerable accuracy. Therefore, the electron-emitting device having the structure of the present invention has advantages that the manufacturing process is easier and the manufacturing cost is reduced as compared with the electron-emitting device having the conventional structure.

【0034】§3. ディスプレイへ応用する実施形態 これまで、単一の電子放出素子についての構造を述べて
きたが、本発明の電子放出素子は、フラットパネルディ
スプレイへの応用に特に適している。この場合、基板上
に多数の電子放出素子を縦横に配置して用いることにな
る。以下、このような実施形態について述べることにす
る。
§3. Embodiments Applied to Displays Although the structure for a single electron-emitting device has been described above, the electron-emitting device of the present invention is particularly suitable for flat panel display applications. In this case, a large number of electron-emitting devices are used by arranging them vertically and horizontally on a substrate. Hereinafter, such an embodiment will be described.

【0035】図11は、ガラス基板100上に4つの電
子放出素子200を形成した状態を示す斜視図である。
ディスプレイへ応用する場合、1つの電子放出素子が1
画素分の表示動作を行うことになるので、この図11に
示す例では、2×2の合計4画素分の表示が可能にな
る。もちろん、実際のディスプレイでは、より多数の電
子放出素子が配列されることになる。なお、図11の斜
視図において、各構成要素に施されているハッチング
は、前述したように、断面を示すためのものではなく、
個々の構成要素を容易に識別できるようにするためのも
のである。この図11に示す電子放出素子の構造は次の
とおりである。
FIG. 11 is a perspective view showing a state in which four electron-emitting devices 200 are formed on the glass substrate 100.
When applied to a display, one electron-emitting device
Since the display operation for the pixels is performed, in the example shown in FIG. 11, the display for a total of 2 × 2 pixels can be performed. Of course, in an actual display, a larger number of electron-emitting devices will be arranged. In addition, in the perspective view of FIG. 11, the hatching given to each component is not for showing a cross section as mentioned above,
This is to make it easy to identify individual components. The structure of the electron-emitting device shown in FIG. 11 is as follows.

【0036】まず、ガラス基板100上に、列方向に伸
びた下部電極層110を行方向に複数(この例では2
本)配置する。一方、行方向に伸びた上部電極層130
を列方向に複数(この例では2本)配置する。このと
き、上部電極層130は絶縁層120を介してガラス基
板100上に形成するようにする。すなわち、絶縁層1
20は上部電極層130に対して、いわば「橋げた」の
役割を果たすことになり、下部電極層110との交差部
分においては、この「橋げた」として機能する絶縁層1
20の存在により、上部電極層130が下部電極層11
0を跨ぐ形になる。このような構造では、結局、上部電
極層130の形成領域のうち、下部電極層110との交
差部分には、下部電極層110/絶縁層120/上部電
極層130という三層構造体が形成され、それ以外の部
分には絶縁層120/上部電極層130という二層構造
体が形成されるようになる。
First, a plurality of lower electrode layers 110 extending in the column direction are formed in the row direction on the glass substrate 100 (in this example, 2
Book) Place. On the other hand, the upper electrode layer 130 extending in the row direction
Are arranged in the column direction (two in this example). At this time, the upper electrode layer 130 is formed on the glass substrate 100 via the insulating layer 120. That is, the insulating layer 1
20 plays a role of "bridged" so to speak to the upper electrode layer 130, and the insulating layer 1 which functions as this "bridged" at the intersection with the lower electrode layer 110.
The presence of 20 causes the upper electrode layer 130 to move to the lower electrode layer 11
It becomes a form of straddling 0. In such a structure, after all, a three-layer structure of lower electrode layer 110 / insulating layer 120 / upper electrode layer 130 is formed at the intersection with the lower electrode layer 110 in the formation region of the upper electrode layer 130. In addition, a two-layer structure of the insulating layer 120 / upper electrode layer 130 is formed on the other portions.

【0037】もっとも、原理的には、上部電極層130
の下方の全領域に絶縁層120を形成する必要はなく、
少なくとも下部電極層110との交差部分に絶縁層12
0を設け、三層構造体が形成されるようにすれば足り
る。したがって、この交差部分以外の領域については、
必ずしも絶縁層120を設ける必要はなく、ガラス基板
100の上面に直接上部電極層130が形成されるよう
な構造にしてもかまわない。しかしながら、実用上は、
図11に示すように、上部電極層130の下方の全領域
にわたって絶縁層120を形成するようにし、上部電極
層130の上面がガラス基板100にほぼ平行な平坦面
をなすように構成するのが、断線などを避ける上で好ま
しい。
However, in principle, the upper electrode layer 130
It is not necessary to form the insulating layer 120 in the entire area below the
The insulating layer 12 is formed at least at the intersection with the lower electrode layer 110.
It suffices to provide 0 to form a three-layer structure. Therefore, for areas other than this intersection,
It is not always necessary to provide the insulating layer 120, and the upper electrode layer 130 may be directly formed on the upper surface of the glass substrate 100. However, in practice,
As shown in FIG. 11, the insulating layer 120 is formed over the entire area below the upper electrode layer 130 so that the upper surface of the upper electrode layer 130 forms a flat surface substantially parallel to the glass substrate 100. It is preferable for avoiding disconnection.

【0038】さて、図11に示すように、各交差部分に
形成された三層構造体には、上部電極層130の上面か
ら、少なくとも下部電極層110に至る深さをもった縦
穴が形成され、この縦穴の壁面部には、通電により電子
放出を行う機能をもった電子放出膜140が形成されて
いる。図11に示す斜視図では、この縦穴の構造が十分
に表現されていないが、各交差部分には、図6(b) もし
くは図7(b) に示すような構造の縦穴C1,C2が掘ら
れており、その壁面部には、電子放出膜55,56と同
じ構造の電子放出膜140が形成されていることにな
る。したがって、図11に示す電子放出膜140は、平
面上に形成された膜ではなく、いわゆる「すり鉢状」の
縦穴の壁面に形成された膜であり、電子放出膜140自
身も「すり鉢状」の形状をしている。このような構成に
よれば、各交差部分ごとにそれぞれ独立した電子放出素
子200が形成できる。
Now, as shown in FIG. 11, a vertical hole having a depth from the upper surface of the upper electrode layer 130 to at least the lower electrode layer 110 is formed in the three-layer structure formed at each intersection. An electron emission film 140 having a function of emitting electrons by energization is formed on the wall surface of the vertical hole. Although the structure of this vertical hole is not sufficiently expressed in the perspective view shown in FIG. 11, vertical holes C1 and C2 having the structure shown in FIG. 6 (b) or FIG. 7 (b) are dug at each intersection. The electron emission film 140 having the same structure as the electron emission films 55 and 56 is formed on the wall surface portion. Therefore, the electron emission film 140 shown in FIG. 11 is not a film formed on a plane but a film formed on the wall surface of a so-called “mortar” vertical hole, and the electron emission film 140 itself is also “mortar-shaped”. It has a shape. With such a configuration, the electron-emitting devices 200 can be formed independently for each intersection.

【0039】さて、ここで重要な点は、下部電極層11
0および上部電極層130は、それぞれガラス基板10
0上で縦横に伸びた配線層としても機能しうる点であ
る。前述したように、ディスプレイとして利用するため
には、マトリックス状に配列された個々の電子放出素子
に対して、それぞれ別個に電子放出を制御できるような
配線が必要になる。従来の「横型構造」の電子放出素子
の場合、このような配線のための層を別途用意する必要
があるため、基板上の構造は非常に複雑になる。これに
対して、本発明の「縦型構造」の電子放出素子の場合、
下部電極層110および上部電極層130が配線の機能
を果たすため、別途配線層を設ける必要はない。すなわ
ち、本発明に係る電子放出素子によれば、駆動に必要な
配線を単純化するという課題が達成できることになる。
Now, the important point here is the lower electrode layer 11
0 and the upper electrode layer 130 are formed on the glass substrate 10 respectively.
That is, it can also function as a wiring layer that extends vertically and horizontally on 0. As described above, in order to use the display as a display, it is necessary to provide wiring for individually controlling electron emission for each electron-emitting device arranged in a matrix. In the case of the conventional "horizontal structure" electron-emitting device, it is necessary to separately prepare a layer for such wiring, so that the structure on the substrate becomes very complicated. On the other hand, in the case of the "vertical structure" electron-emitting device of the present invention,
Since the lower electrode layer 110 and the upper electrode layer 130 fulfill the function of wiring, it is not necessary to separately provide a wiring layer. That is, according to the electron-emitting device of the present invention, the problem of simplifying the wiring required for driving can be achieved.

【0040】図12は、本発明に係る電子放出素子の駆
動原理を説明するための図である(ハッチングは、図1
1の各構成要素との対応を示すためのものである)。こ
こでは、5行5列、合計25個の電子放出素子200が
形成された例が示されている。すなわち、列方向に伸び
た下部電極層110が行方向に5本配置されており、ま
た、行方向に伸びた上部電極層130が列方向に5本配
置されており、25か所に交差部分が形成されている。
そして、各交差部分には、それぞれ別個独立した電子放
出素子200が形成されており、各電子放出素子200
からの電子放出は、それぞれ独立して制御することがで
きる。
FIG. 12 is a diagram for explaining the driving principle of the electron-emitting device according to the present invention (hatching indicates FIG. 1).
1 for showing the correspondence with each component). Here, an example in which 5 rows and 5 columns, that is, a total of 25 electron-emitting devices 200 are formed is shown. That is, five lower electrode layers 110 extending in the column direction are arranged in the row direction, five upper electrode layers 130 extending in the row direction are arranged in the column direction, and there are 25 intersections. Are formed.
Further, the electron-emitting devices 200 which are independent of each other are formed at the respective intersections, and the electron-emitting devices 200 are formed.
The electron emission from each can be controlled independently.

【0041】このような制御を行うために、セレクタ1
50およびドライバ160が設けられている。セレクタ
150は、5本の上部電極層130のうちのいずれか1
本を選択して接地する機能を果たす。一方、ドライバ1
60は、5本の下部電極層110のそれぞれに、所定の
電圧信号を与える機能を有する。セレクタ150が、5
本の上部電極層130を順番に選択する動作を行えば、
5本の行を時分割して順次アクセスすることが可能にな
る。そして、ドライバ160から供給する信号により、
現在アクセス中の行に所属する電子放出素子200から
の電子放出が制御される。たとえば、図示のように、セ
レクタ150が第1行目を選択して接地した状態におい
て、ドライバ160から、第1列目の下部電極層110
に対して負の電圧供給を行えば、第1行第1列目の電子
放出素子については、図9に示す配線がなされたことに
なり、対向基板20への電子放出が起こることになる。
このような駆動方法は、いわゆる「単純マトリックス駆
動」と呼ばれている方法である。
In order to perform such control, the selector 1
50 and a driver 160 are provided. The selector 150 is one of the five upper electrode layers 130.
Performs the function of selecting a book and grounding it. On the other hand, driver 1
60 has a function of applying a predetermined voltage signal to each of the five lower electrode layers 110. Selector 150 is 5
If the operation of sequentially selecting the upper electrode layer 130 of the book is performed,
It becomes possible to time-divisionally access five rows and sequentially access them. Then, according to the signal supplied from the driver 160,
Electron emission from the electron-emitting device 200 belonging to the row currently being accessed is controlled. For example, as shown in the figure, in a state where the selector 150 selects the first row and is grounded, from the driver 160, the lower electrode layer 110 of the first column is
If a negative voltage is applied to the electron-emitting device in the first row and the first column, the wiring shown in FIG. 9 is formed, and electron emission to the counter substrate 20 occurs.
Such a driving method is a so-called "simple matrix driving".

【0042】このように、本発明によれば、下部電極層
110および上部電極層130をそのまま配線層として
利用することができるため、ディスプレイに応用する場
合にも構造は非常に単純になり、製造プロセスも単純化
され、製造コストの低減を図ることができるようにな
る。
As described above, according to the present invention, since the lower electrode layer 110 and the upper electrode layer 130 can be used as they are as a wiring layer, the structure becomes very simple even when applied to a display, and the manufacturing process is simplified. The process is also simplified and the manufacturing cost can be reduced.

【0043】§4. ディスプレイへ応用する場合の製
造工程 最後に、図11に示す構造を得るための製造工程の一例
を、図13〜図19に示す斜視図を参照しながら説明す
る。なお、これらの斜視図においても、図11に示す各
構成要素との対応関係を明らかにするためのハッチング
を施すことにする。
§4. When applied to a display
The forming step Finally, an example of a manufacturing process for obtaining the structure shown in FIG. 11 will be described with reference to the perspective view shown in FIGS. 13 to 19. In these perspective views as well, hatching for clarifying the correspondence with each component shown in FIG. 11 will be applied.

【0044】まず、図13に示すように、ガラス基板1
00(絶縁性の基板であれば何でもよい)上の全面に導
電性をもった第1の準備層115を、真空蒸着法やスパ
ッタ法など一般的な成膜方法を用いて形成する。続い
て、この第1の準備層115をパターニングして、図1
4に示すように、下部電極層110を形成する。この第
1の準備層115のパターニングには、一般的なフォト
リソグラフィおよびエッチングの手法を用いればよい。
あるいは、エッチングの代わりにサンドブラスト法を用
いてもよい。もっとも、第1の準備層115としては、
必ずしもその時点で導電性をもった層を用いる必要はな
い。たとえば、感光性をもった樹脂中に金属微粒子を分
散させてなる金属粒子分散型レジスト(いわゆる金属ペ
ースト)をガラス基板100上に塗布して感光性のペー
スト層を形成し、このペースト層を第1の準備層115
とし、フォトリソグラフィの手法により、このペースト
層を露光後に現像してパターニングを行い、最後に焼成
工程を行って、ペースト層内の樹脂成分を除去すれば、
導電性をもった下部電極層110を得ることができる。
なお、感光性のペースト層は、感光性をもった樹脂と有
機金属との混合からなる有機金属混合レジストにより形
成してもよい。
First, as shown in FIG. 13, the glass substrate 1
A first preparation layer 115 having conductivity is formed on the entire surface of the substrate 00 (which may be any insulating substrate) by using a general film forming method such as a vacuum evaporation method or a sputtering method. Subsequently, the first preparatory layer 115 is patterned to form the pattern shown in FIG.
As shown in FIG. 4, the lower electrode layer 110 is formed. For patterning the first preparation layer 115, general photolithography and etching techniques may be used.
Alternatively, a sandblast method may be used instead of etching. However, as the first preparation layer 115,
It is not always necessary to use a conductive layer at that time. For example, a metal particle-dispersed resist (so-called metal paste) obtained by dispersing metal fine particles in a photosensitive resin is applied on the glass substrate 100 to form a photosensitive paste layer, and this paste layer is 1 preparation layer 115
Then, by a photolithography method, this paste layer is developed and patterned after exposure, and finally a baking step is performed to remove the resin component in the paste layer.
The lower electrode layer 110 having conductivity can be obtained.
The photosensitive paste layer may be formed of an organic metal mixed resist which is a mixture of a photosensitive resin and an organic metal.

【0045】続いて、ガラス基板100および下部電極
層110上の全面に、図15に示すように、絶縁性の中
間層125を形成する。更に、図16に示すように、こ
の中間層125上に、第2の準備層135を形成する。
この第2の準備層135としては、第1の準備層115
と同様に、導電性の層を用いてもよいし、上述した感光
性のペースト層を用いてもよい。そして、第2の準備層
135に対するパターニングを行い、続いて、中間層1
25に対するパターニングを行って、図17に示すよう
に、絶縁層120および導電性をもった上部電極層13
0を形成する。この絶縁層120および上部電極層13
0を形成するためのパターニングも、一般的なフォトリ
ソグラフィおよびエッチングの手法を用いればよい。あ
るいは、エッチングの代わりにサンドブラスト法を用い
てもよい。また、上述したように、ペースト層を用いる
こともでき、この場合には更に焼成を行う。
Subsequently, an insulating intermediate layer 125 is formed on the entire surface of the glass substrate 100 and the lower electrode layer 110, as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 16, a second preparation layer 135 is formed on this intermediate layer 125.
As the second preparation layer 135, the first preparation layer 115
Similarly to the above, a conductive layer may be used, or the above-mentioned photosensitive paste layer may be used. Then, patterning is performed on the second preparation layer 135, and subsequently, the intermediate layer 1
25, the insulating layer 120 and the upper electrode layer 13 having conductivity are patterned as shown in FIG.
Form 0. The insulating layer 120 and the upper electrode layer 13
For patterning to form 0, general photolithography and etching techniques may be used. Alternatively, a sandblast method may be used instead of etching. Also, as described above, a paste layer can be used, and in this case, firing is further performed.

【0046】もちろん、絶縁層120を形成するパター
ニング工程と、上部電極層130を形成するパターニン
グ工程を別々に行ってもよい。たとえば、図15に示す
ように、中間層125を形成した後、この中間層125
に対するパターニングを行って絶縁層120を形成した
後、基板全面に第2の準備層135を形成し、この第2
の準備層135に対するパターニングを行って上部電極
層130を形成し、図17に示す構造を得ることも可能
である。
Of course, the patterning step of forming the insulating layer 120 and the patterning step of forming the upper electrode layer 130 may be performed separately. For example, as shown in FIG. 15, after the intermediate layer 125 is formed, the intermediate layer 125 is formed.
Is patterned to form the insulating layer 120, and then the second preparation layer 135 is formed on the entire surface of the substrate.
It is also possible to obtain the structure shown in FIG. 17 by patterning the preparatory layer 135 to form the upper electrode layer 130.

【0047】こうして、下部電極層110と上部電極層
130との交差部分において、下部電極層110,絶縁
層120,上部電極層130からなる三層構造体が形成
できる。続いて、図18に示すように、この三層構造体
の上面、すなわち、上部電極層130の上面から、少な
くとも下部電極層110に至る深さをもった縦穴Cを掘
る。この縦穴Cを掘る工程としては、どのような加工工
程を行ってもかまわない。たとえば、フォトリソグラフ
ィおよび等方性エッチングを行うか、あるいは、フォト
リソグラフィおよびサンドブラスト法による切削工程を
行えば、「すり鉢状」の縦穴Cを形成することが可能で
ある。すなわち、ガラス基板100上に図17に示す構
造体が得られたら、基板全面にレジスト層を形成する。
そして、各交差部分に対応する位置に円形パターンが配
置されたマスクを用意し、このマスクを用いた露光を行
う。レジスト層を現像すれば、各交差部分に円形の開口
部が形成され、全面がレジスト層に覆われた状態の中
で、この円形の開口部から上部電極層130の上面が露
出することになる。そこで、この露出部分から所定のエ
ッチング液を作用させて等方性エッチングを行うか、あ
るいは、この露出部分に微粒子を吹き付けてサンドブラ
スト法による切削工程を行えば、「すり鉢状」の縦穴C
が形成されることになる。この後、表面のレジスト層を
除去すれば、図18に示す構造が得られる。
Thus, a three-layer structure including the lower electrode layer 110, the insulating layer 120, and the upper electrode layer 130 can be formed at the intersection of the lower electrode layer 110 and the upper electrode layer 130. Subsequently, as shown in FIG. 18, a vertical hole C having a depth reaching at least the lower electrode layer 110 from the upper surface of the three-layer structure, that is, the upper surface of the upper electrode layer 130 is dug. As the step of digging the vertical hole C, any processing step may be performed. For example, by performing photolithography and isotropic etching, or performing a cutting process by photolithography and sandblasting, it is possible to form the “mortar-shaped” vertical hole C. That is, after the structure shown in FIG. 17 is obtained on the glass substrate 100, a resist layer is formed on the entire surface of the substrate.
Then, a mask in which a circular pattern is arranged at a position corresponding to each intersection is prepared, and exposure is performed using this mask. When the resist layer is developed, a circular opening is formed at each intersection, and the upper surface of the upper electrode layer 130 is exposed from the circular opening while the entire surface is covered with the resist layer. . Therefore, if a predetermined etching liquid is applied from this exposed portion to perform isotropic etching, or if fine particles are sprayed onto this exposed portion and a cutting process by the sandblast method is performed, a "mortar-shaped" vertical hole C is formed.
Is formed. After that, if the resist layer on the surface is removed, the structure shown in FIG. 18 is obtained.

【0048】ところで、本願発明者は、上述したフォト
リソグラフィ法において、マスクを用いてレジスト層に
円形パターンを露光する代わりに、非常にユニークな露
光方法を考え出した。この露光方法では、マスクを用い
ずに、ガラス基板100の下方から光を照射し、いわゆ
る背面露光を行うのである。ガラス基板100は透光性
を有するが、その上に形成された下部電極層110,絶
縁層120,上部電極層130は遮光性を有するため、
基板上の全面に形成されたレジスト層は、これらの各層
によって影になった非露光部と、それ以外の露光部とに
分けられることになる。したがって、図17に示す構造
体に対して背面露光を行えば、基本的には、レジスト層
には、十文字状パターン(下部電極層110と上部電極
層130との交差パターン)が非露光部として形成され
ることになる。
By the way, the present inventor has devised a very unique exposure method in the above-mentioned photolithography method, instead of exposing a circular pattern on a resist layer using a mask. In this exposure method, so-called backside exposure is performed by irradiating light from below the glass substrate 100 without using a mask. Although the glass substrate 100 has a light-transmitting property, since the lower electrode layer 110, the insulating layer 120, and the upper electrode layer 130 formed thereon have a light-shielding property,
The resist layer formed on the entire surface of the substrate is divided into a non-exposed portion shaded by each of these layers and an exposed portion other than that. Therefore, if back exposure is performed on the structure shown in FIG. 17, basically, a cross-shaped pattern (a crossing pattern of the lower electrode layer 110 and the upper electrode layer 130) as a non-exposed portion is formed in the resist layer. Will be formed.

【0049】ところが、ガラス基板100の下方から照
射する光の強度をある程度強くすると、光の「波として
の振る舞い」が現れ、遮光性物体の影の部分にまで光が
回り込むようになる。たとえば、図17において、下部
電極層110の両縁の部分や、上部電極層130の両縁
の部分にも背面からの光が回り込むようになる。そし
て、照射光の強度を更に強くしたり、照射時間を更に長
くしたりすれば、下部電極層110や上部電極層130
による影はほとんど解消し、ガラス基板100上を覆う
レジスト層のほとんど全域が露光されることになる。た
だし、このような光の回り込み現象が最も起こりにくい
部分が交差部分である。この交差部分は、下部電極層1
10と上部電極層130との両方の影になる部分であ
り、照射光の強度を上げても、最後まで露光せずに残る
部分となる。
However, when the intensity of the light emitted from below the glass substrate 100 is increased to some extent, the "behavior of the wave" of the light appears, and the light reaches around the shadow of the light-shielding object. For example, in FIG. 17, the light from the back surface also goes around both edges of the lower electrode layer 110 and both edges of the upper electrode layer 130. Then, if the intensity of the irradiation light is further increased or the irradiation time is further lengthened, the lower electrode layer 110 and the upper electrode layer 130 are formed.
Almost all the shadow of the resist layer that covers the glass substrate 100 is exposed. However, the portion where such a light wraparound phenomenon is least likely to occur is the intersection portion. This intersection is the lower electrode layer 1
This is a portion that is a shadow of both 10 and the upper electrode layer 130, and is a portion that remains without being exposed to the end even if the intensity of irradiation light is increased.

【0050】このような現象を利用すれば、縦穴形成に
必要なパターンをマスクを用いずに形成することが可能
である。すなわち、背面露光の照射光強度や照射時間を
適当に設定すれば、下部電極層110と上部電極層13
0との交差部分に位置するレジスト層だけが露光せずに
残り、他の部分がすべて露光されるような状態を実現す
ることが可能である。そこで、レジスト層として、露光
部分が硬化し、非露光部分が現像により除去されるネガ
型のレジストを用いるようにすれば、レジスト層の交差
部分に相当する位置にのみ開口部を形成できる。この方
法では、背面露光の照射光強度や照射時間の最適値を求
める必要はあるが、マスクを必要としないため、位置合
わせなどの技術は不要になる。いわゆる「セルフアライ
メント」によるパターン形成が可能になる。
By utilizing such a phenomenon, it is possible to form a pattern required for forming vertical holes without using a mask. That is, by appropriately setting the irradiation light intensity and irradiation time for the backside exposure, the lower electrode layer 110 and the upper electrode layer 13
It is possible to realize a state in which only the resist layer located at the intersection with 0 remains without being exposed and all other portions are exposed. Therefore, if a negative resist in which the exposed portion is hardened and the non-exposed portion is removed by development is used as the resist layer, the opening can be formed only at the position corresponding to the intersection of the resist layers. In this method, it is necessary to obtain the optimum values of the irradiation light intensity and irradiation time for the backside exposure, but since no mask is required, techniques such as alignment are not needed. Pattern formation by so-called "self-alignment" becomes possible.

【0051】最後に、この縦穴Cの壁面部に、通電によ
り電子放出を行う機能をもった電子放出膜140を形成
すれば、図19に示すような電子放出素子を得ることが
できる(図19の斜視図では、電子放出膜140が平面
的に見えるが、実際には、平面的ではなく「すり鉢状」
をしていることになる)。なお、電子放出膜140を形
成する工程としては、たとえば、表面伝導型の電子放出
現象が起こる材料を有機溶媒に溶かした溶剤を用意し、
この溶剤を縦穴Cの壁面部に塗布乾燥させるような方法
を採ることができる。
Finally, if an electron emission film 140 having a function of emitting electrons by energization is formed on the wall surface of the vertical hole C, an electron emission device as shown in FIG. 19 can be obtained (FIG. 19). In the perspective view of FIG. 1, the electron emission film 140 looks like a plane, but actually, it is not a plane but “a mortar shape”.
You are doing). In the step of forming the electron emission film 140, for example, a solvent prepared by dissolving a material in which a surface conduction electron emission phenomenon occurs in an organic solvent is prepared,
A method of applying this solvent to the wall surface of the vertical hole C and drying it can be adopted.

【0052】§5. その他の変形例 以上、本発明をいくつかの実施形態に基づいて説明した
が、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではな
く、この他にも種々の形態で実施可能である。以下にい
くつかの変形例を述べておく。
§5. Other Modifications Although the present invention has been described based on some embodiments, the present invention is not limited to these embodiments and can be implemented in various other forms. Hereinafter, some modified examples will be described.

【0053】上述の実施形態では、三層構造体に「すり
鉢状」の縦穴を形成していたが、形成する縦穴は必ずし
も「すり鉢状」にする必要はなく、浅い部分も深い部分
も開口面積が等しい形状(たとえば円柱状)にしてもか
まわないし、その他どのような形状にしてもかまわな
い。また、この縦穴形成のためのエッチングは、上述の
実施形態で述べた「等方性エッチング」に限定されるも
のではなく、「反応性エッチング」等、種々の方法を採
ることができる。
In the above-described embodiment, the "mortar-shaped" vertical hole is formed in the three-layer structure, but the vertical hole to be formed does not necessarily have to be "mortar-shaped", and the opening area of both the shallow portion and the deep portion is large. May have the same shape (for example, a cylindrical shape), or may have any other shape. The etching for forming the vertical hole is not limited to the "isotropic etching" described in the above embodiment, and various methods such as "reactive etching" can be adopted.

【0054】図11に示す構造によれば、絶縁層120
が上部電極層130に沿って形成されており、いわば橋
げたとしての役割を果たしているが、逆に、絶縁層12
0を下部電極層110に沿って形成し、いわゆる「カマ
ボコ型」の絶縁層120によって下部電極層110全体
を覆う構造にしてもよい。別言すれば、下部電極層11
0の上面および側面を覆うようにして列方向に伸びるチ
ューブ状の絶縁層120を形成し、このチューブ状の絶
縁層120が上部電極層130をトンネルのように貫通
する構造が得られることになる。要するに本発明では、
下部電極層/絶縁層/上部電極層という三層構造体を形
成し、これに縦穴を形成した構造が実現できれば、具体
的にはどのような構造を採ってもかまわない。
According to the structure shown in FIG. 11, the insulating layer 120
Is formed along the upper electrode layer 130 and plays a role as a bridge so to speak, but conversely, the insulating layer 12 is formed.
0 may be formed along the lower electrode layer 110, and the entire lower electrode layer 110 may be covered with a so-called “buckwheat type” insulating layer 120. In other words, the lower electrode layer 11
A tubular insulating layer 120 extending in the column direction is formed so as to cover the upper surface and the side surface of 0, and a structure in which the tubular insulating layer 120 penetrates the upper electrode layer 130 like a tunnel is obtained. . In short, in the present invention,
Any structure may be used as long as a three-layer structure of lower electrode layer / insulating layer / upper electrode layer is formed and a vertical hole is formed in the three-layer structure.

【0055】[0055]

【実施例】【Example】

<材質に関する実施例>図6(b) に示す構造体の各部の
材質としては、次のような材料を用いるのがよい。
<Example of Material> As the material of each part of the structure shown in FIG. 6 (b), the following materials are preferably used.

【0056】下部電極層52および上部電極層54:電
極として機能する導電性材料であれば、どのようなもの
でもよいが、耐電圧性、耐熱性、加工性、耐腐食性,比
抵抗性を考慮して適当な材料を選ぶのが好ましい。具体
的には、Al,Ni,Pd,Pb,Pt,W,Mo,C
r,Ti,Cu,Au,Agなどの金属材料を用いるの
が好ましい。
Lower electrode layer 52 and upper electrode layer 54: Any conductive material that functions as an electrode may be used, but it is required to have withstand voltage, heat resistance, workability, corrosion resistance, and specific resistance. It is preferable to select an appropriate material in consideration. Specifically, Al, Ni, Pd, Pb, Pt, W, Mo, C
It is preferable to use a metal material such as r, Ti, Cu, Au, and Ag.

【0057】絶縁層53:特に、表面伝導性の低い材料
を用いるのが好ましく、具体的には、石英ガラス,Si
,Siなどを用いるのが好ましい。
Insulating layer 53: In particular, it is preferable to use a material having low surface conductivity, specifically, quartz glass, Si.
It is preferable to use O 2 , Si 3 N 4, or the like.

【0058】電子放出膜55:表面伝導型の電子放出現
象が知られている材料であればどのような材料で構成し
てもかまわない。SnO,In,PbOなどの
金属酸化物、Au,Agなどの金属、カーボンその他各
種半導体などが一般的に知られている材料である。この
他、たとえば、特公平6−87392号公報に開示され
ているように、微粒子を含む薄膜導電体膜に通電加熱を
行い、ジュール熱によりこの薄膜導電体膜を局所的に破
壊、変形もしくは変質させて、電気的に高抵抗な状態に
することにより、電子放出膜を形成することもできる。
あるいは同公報に開示されているようなガスデポジショ
ン法により電子放出膜を形成してもよい。
Electron emission film 55: Any material may be used as long as it is a material known to have a surface conduction electron emission phenomenon. Metal oxides such as SnO 2 , In 2 O 3 and PbO, metals such as Au and Ag, carbon and various semiconductors are generally known materials. In addition, for example, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-87392, a thin-film conductor film containing fine particles is heated by energization, and the thin-film conductor film is locally broken, deformed or altered by Joule heat. Then, the electron emission film can be formed by bringing the state into an electrically high resistance state.
Alternatively, the electron emission film may be formed by a gas deposition method as disclosed in the publication.

【0059】<電子放出素子の製造方法に関する実施例
1>厚み3mmの清浄な石英ガラス基板上に、スパッタ
法により膜厚3μmのCr層を堆積する(図13)。そ
の上に、レジスト剤(東京応化工業株式会社製「ORM
85」)をスピンナにより回転塗布し、オーブンにて8
0°Cで30分間放置し乾燥させる。空冷後、所望のパ
ターンを露光し、レジストの現像、水洗を行い、オーブ
ンにて135°Cで30分間放置する。空冷後、Crエ
ッチング液(東京応化工業株式会社製「MR−DS」)
を用いてCrを現像、水洗する。
<Example 1 of Manufacturing Method of Electron-Emitting Element> A Cr layer having a thickness of 3 μm is deposited on a clean quartz glass substrate having a thickness of 3 mm by a sputtering method (FIG. 13). On top of that, a resist agent (“ORM manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.
85 ") is spin coated with a spinner, and is then placed in an oven for 8
Let stand for 30 minutes at 0 ° C. to dry. After air cooling, a desired pattern is exposed, the resist is developed and washed with water, and then left in an oven at 135 ° C for 30 minutes. After air cooling, Cr etching solution (“MR-DS” manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.)
To develop Cr and wash with water.

【0060】次に、120°Cに保持したレジスト剥離
液(東京応化工業株式会社製「クリーンストップ」)中
に、基板を5分間放置し、室温のストリップリンス液に
1分間、室温のイソプロピルアルコールに1分間、それ
ぞれ浸すことにより、レジストの剥離を行う。この基板
を水洗し、後に乾燥させる。以上の工程で、Crからな
る下部電極層110が得られる(図14)。
Next, the substrate was left for 5 minutes in a resist stripping solution (“Clean Stop” manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) kept at 120 ° C., and then in a strip rinse solution at room temperature for 1 minute and isopropyl alcohol at room temperature. The resist is peeled off by immersing each in 1 minute. This substrate is washed with water and then dried. Through the above steps, the lower electrode layer 110 made of Cr is obtained (FIG. 14).

【0061】続いて、スパッタ法により、膜厚20μm
のSiO層を堆積し(図15)、その上に、スパッタ
法により、膜厚3μmのCr層を堆積する(図16)。
その上に、レジスト剤(東京応化工業株式会社製「OR
M85」)をスピンナにより回転塗布し、オーブンにて
80°Cで30分間放置し乾燥させる。空冷後、所望の
パターンを露光し、レジストの現像、水洗を行い、オー
ブンにて135°Cで30分間放置する。空冷後、Cr
エッチング液(東京応化工業株式会社製「MR−D
S」)を用いてCrを現像、水洗する。こうして、中間
層125上にCrからなる上部電極層130が得られ
る。
Then, the film thickness is 20 μm by the sputtering method.
Of SiO 2 is deposited (FIG. 15), and a Cr layer having a film thickness of 3 μm is deposited thereon by a sputtering method (FIG. 16).
On top of that, a resist agent (“OR manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.
M85 ") is spin-coated with a spinner and left to dry in an oven at 80 ° C for 30 minutes. After air cooling, a desired pattern is exposed, the resist is developed and washed with water, and then left in an oven at 135 ° C for 30 minutes. After air cooling, Cr
Etching solution ("MR-D" manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.
S ") is used to develop Cr and wash with water. Thus, the upper electrode layer 130 made of Cr is obtained on the intermediate layer 125.

【0062】次に、120°Cに保持したレジスト剥離
液(東京応化工業株式会社製「クリーンストップ」)中
に、基板を5分間放置し、室温のストリップリンス液に
1分間、室温のイソプロピルアルコールに1分間、それ
ぞれ浸すことにより、レジストの剥離を行う。この基板
を水洗し、後に乾燥させる。更に、CHF+Oをエ
ッチャントとして用いたリアクティブ・イオン・エッチ
ングを行い、Crからなる上部電極層130をマスクと
して、中間層125の露出部分を除去する。以上の工程
で、SiOからなる絶縁層120が得られる(図1
7)。
Next, the substrate was left for 5 minutes in a resist stripping solution kept at 120 ° C. (“Clean Stop” manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), and was placed in a strip rinse solution at room temperature for 1 minute and isopropyl alcohol at room temperature. The resist is peeled off by immersing each in 1 minute. This substrate is washed with water and then dried. Further, reactive ion etching using CHF 3 + O 2 as an etchant is performed, and the exposed portion of the intermediate layer 125 is removed using the upper electrode layer 130 made of Cr as a mask. Through the above steps, the insulating layer 120 made of SiO 2 is obtained (FIG. 1).
7).

【0063】こうして交差部分に三層構造体が形成され
たら、基板全面にレジストフィルム(日本合成化学株式
会社製「NCP225」)を融着し、所望のパターンを
露光し、レジストフィルムの現像、水洗を行い、三層構
造体の上面に円形の開口部を設ける。続いて、サンドブ
ラスト法により、開口部に微粒子を吹き付け、「すり鉢
状」の縦穴Cを形成した後、基板全体をNaOH溶液に
3分間浸すことにより、残留レジストを剥離除去し、純
水で洗浄、乾燥する(図18)。
When the three-layer structure is thus formed at the intersection, a resist film ("NCP225" manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.) is fused on the entire surface of the substrate, a desired pattern is exposed, and the resist film is developed and washed with water. Then, a circular opening is provided on the upper surface of the three-layer structure. Subsequently, by spraying fine particles to the openings by a sand blast method to form a “mortar-shaped” vertical hole C, the entire substrate is immersed in a NaOH solution for 3 minutes to peel off the residual resist and wash with pure water. Dry (Figure 18).

【0064】更に、有機パラジウム化合物を含む有機溶
媒(奥野製薬工業株式会社製「キャタペーストCC
P」)からなるインキを、スクリーン印刷法で各縦穴C
の上縁部に印刷する。そのまま、15分間放置すると、
縦穴Cの上縁部に印刷したインキが縦穴Cの底部に向か
って流動し、縦穴Cの壁面部に「すり鉢状」のインキ膜
が形成される。その後、約200°Cで20分間焼成
し、Pbからなる微粒子を含む「すり鉢状」の形状をし
た電子放出膜140を得る(図19)。
Further, an organic solvent containing an organopalladium compound (“CATA PASTE CC manufactured by Okuno Chemical Industries Co., Ltd.
P ”) ink is applied to each vertical hole C by screen printing.
Print on the upper edge of. If you leave it for 15 minutes,
The ink printed on the upper edge of the vertical hole C flows toward the bottom of the vertical hole C, and a “mortar-shaped” ink film is formed on the wall surface of the vertical hole C. Then, it is baked at about 200 ° C. for 20 minutes to obtain an electron-emitting film 140 in a “mortar-like” shape containing fine particles of Pb (FIG. 19).

【0065】<電子放出素子の製造方法に関する実施例
2>厚み3mmの清浄な石英ガラス基板上に、金属微粒
子を分散させた感光性レジスト(デュポン社製「フォー
デルAu5956」)をスピンナにより回転塗布し、オ
ーブンにて80°Cで30分間放置し乾燥させること
で、厚み7μmの有機金属薄膜を得る(図13)。空冷
後、所望のパターンを露光し、1%水酸化ナトリウム水
溶液にて現像する。この基板を400°Cに保持した焼
成炉にて2時間焼成し、有機成分を分解除去すれば、厚
み3μmのAu層を得る。以上の工程で、Auからなる
下部電極層110が得られる(図14)。
Example 2 for Manufacturing Method of Electron-Emitting Element A photosensitive resist (“Fodel Au5956” manufactured by DuPont) in which fine metal particles are dispersed is spin-coated on a clean quartz glass substrate having a thickness of 3 mm by a spinner. Then, it is left in an oven at 80 ° C. for 30 minutes and dried to obtain an organometallic thin film having a thickness of 7 μm (FIG. 13). After air cooling, the desired pattern is exposed and developed with a 1% aqueous sodium hydroxide solution. This substrate is baked in a baking furnace kept at 400 ° C. for 2 hours to decompose and remove organic components, thereby obtaining an Au layer having a thickness of 3 μm. Through the above steps, the lower electrode layer 110 made of Au is obtained (FIG. 14).

【0066】続いて、この基板上に、ガラス微粒子を分
散させた感光性レジスト(デュポン社製「フォーデル6
050」)をスピンナにより回転塗布し、オーブンにて
80°Cで30分間放置し乾燥させることで、厚み45
μmの絶縁層を得る(図15)。空冷後、所望のパター
ンを露光し、トリクロロエチレンにて現像するこの基板
を500°Cに保持した焼成炉にて2時間焼成し、有機
成分を分解除去すれば、厚み22μmの絶縁層を得る。
この絶縁層が、図17に示す絶縁層120になる(この
時点では、まだ上部電極層130は形成されていな
い)。
Then, on this substrate, a photosensitive resist in which glass particles were dispersed (“Fodel 6 manufactured by DuPont”) was used.
050 ") is spin-coated with a spinner and left to dry in an oven at 80 ° C for 30 minutes to give a thickness of 45
An insulating layer of μm is obtained (FIG. 15). After air cooling, the desired pattern is exposed and developed with trichloroethylene. This substrate is baked for 2 hours in a baking furnace kept at 500 ° C. to decompose and remove organic components, thereby obtaining an insulating layer having a thickness of 22 μm.
This insulating layer becomes the insulating layer 120 shown in FIG. 17 (the upper electrode layer 130 is not yet formed at this point).

【0067】更に、この基板上に、金属微粒子を分散さ
せた感光性レジスト(デュポン社製「フォーデルAu5
956」)をスピンナにより回転塗布し、オーブンにて
80°Cで30分間放置し乾燥させることで、厚み7μ
mの有機金属薄膜を得る(図15)。空冷後、所望のパ
ターンを露光し、トリクロロエチレンにて現像する。こ
の基板を400°Cに保持した焼成炉にて2時間焼成
し、有機成分を分解除去すれば、厚み3μmのAu層を
得る。このAu層が、上部電極層130になる(図1
7)。
Further, on this substrate, a photosensitive resist in which fine metal particles are dispersed (“Fodel Au5 manufactured by DuPont”) is used.
956 ") is spin-coated with a spinner and left standing in an oven at 80 ° C for 30 minutes to dry to a thickness of 7μ.
m organometallic thin film is obtained (FIG. 15). After air cooling, the desired pattern is exposed and developed with trichlorethylene. This substrate is baked in a baking furnace kept at 400 ° C. for 2 hours to decompose and remove organic components, thereby obtaining an Au layer having a thickness of 3 μm. This Au layer becomes the upper electrode layer 130 (see FIG. 1).
7).

【0068】こうして交差部分に三層構造体が形成され
たら、基板全面にレジストフィルム(日本合成化学株式
会社製「NCP225」)を融着し、所望のパターンを
露光し、レジストフィルムの現像、水洗を行い、三層構
造体の上面に円形の開口部を設ける。続いて、サンドブ
ラスト法により、開口部に微粒子を吹き付け、「すり鉢
状」の縦穴Cを形成した後、基板全体をNaOH溶液に
3分間浸すことにより、残留レジストを剥離除去し、純
水で洗浄、乾燥する(図18)。
When the three-layer structure is thus formed at the intersection, a resist film (“NCP225” manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.) is fused on the entire surface of the substrate, a desired pattern is exposed, and the resist film is developed and washed with water. Then, a circular opening is provided on the upper surface of the three-layer structure. Subsequently, by spraying fine particles to the openings by a sand blast method to form a “mortar-shaped” vertical hole C, the entire substrate is immersed in a NaOH solution for 3 minutes to peel off the residual resist and wash with pure water. Dry (Figure 18).

【0069】更に、有機パラジウム化合物を含む有機溶
媒(奥野製薬工業株式会社製「キャタペーストCC
P」)からなるインキを、スクリーン印刷法で各縦穴C
の上縁部に印刷する。そのまま、15分間放置すると、
縦穴Cの上縁部に印刷したインキが縦穴Cの底部に向か
って流動し、縦穴Cの壁面部に「すり鉢状」のインキ膜
が形成される。その後、約200°Cで20分間焼成
し、Pbからなる微粒子を含む「すり鉢状」の形状をし
た電子放出膜140を得る(図19)。
Further, an organic solvent containing an organopalladium compound (“CATA PASTE CC manufactured by Okuno Chemical Industries Co., Ltd.
P ”) ink is applied to each vertical hole C by screen printing.
Print on the upper edge of. If you leave it for 15 minutes,
The ink printed on the upper edge of the vertical hole C flows toward the bottom of the vertical hole C, and a “mortar-shaped” ink film is formed on the wall surface of the vertical hole C. Then, it is baked at about 200 ° C. for 20 minutes to obtain an electron-emitting film 140 in a “mortar-like” shape containing fine particles of Pb (FIG. 19).

【0070】<対向基板の製造方法に関する実施例>厚
み3mmの清浄な石英ガラス基板上に、スパッタ法によ
り膜厚1μmのITO層を堆積する。その上に、EB蒸
着法により膜厚20μmのZnO:Znからなる蛍光体
層を蒸着形成し、対向基板20を作製した。
<Example of Manufacturing Method of Counter Substrate> An ITO layer having a film thickness of 1 μm is deposited by a sputtering method on a clean quartz glass substrate having a thickness of 3 mm. A phosphor layer made of ZnO: Zn having a film thickness of 20 μm was vapor-deposited thereon by an EB vapor deposition method to fabricate a counter substrate 20.

【0071】<電子放出動作に関する実施例>10
−10Paに保った真空チャンバ中に、上述の各実施例
で作製した電子放出素子と対向基板とを、3mmの間隔
で平行に保持し、対向基板と電子放出素子との間のカソ
ード/アノード電圧として5kVを印加した。また、電
子放出素子の動作電圧として、上部電極層を接地電位に
保ち、下部電極層に−20Vを印加したところ、対向基
板に向かって電子放出が得られ、良好な発光特性が得ら
れた。また、行列状に配した多数の電子放出素子を、単
純マトリックス駆動し、所定の画像情報に対応した信号
を与えたところ、対向基板上に画像形成がみられた。
<Example of Electron Emitting Operation> 10
The cathode / anode between the counter substrate and the electron-emitting device was held by holding the electron-emitting device manufactured in each of the above-mentioned examples and the counter-substrate in parallel at a distance of 3 mm in a vacuum chamber kept at −10 Pa. A voltage of 5 kV was applied. As the operating voltage of the electron-emitting device, when the upper electrode layer was kept at the ground potential and −20 V was applied to the lower electrode layer, electron emission was obtained toward the counter substrate, and good light emission characteristics were obtained. Further, when a large number of electron-emitting devices arranged in a matrix were driven by a simple matrix and a signal corresponding to predetermined image information was given, image formation was observed on the counter substrate.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば縦型「す
り鉢状」構造により電子放出素子を構成したため、寸法
精度を確保しやすくなり、また、素子電極を配線として
も利用することができるようになるので、同一基板上に
多数を配列して用いるような場合にも、全体構造は単純
化され、製造プロセスを簡単にすることができる。
As described above, according to the present invention, since the electron-emitting device is constituted by the vertical "mortar-like" structure, it is easy to secure the dimensional accuracy, and the device electrode can be used as a wiring. As a result, even when a large number of substrates are arranged on the same substrate, the entire structure can be simplified and the manufacturing process can be simplified.

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

【図1】従来の表面伝導型の電子放出素子10および対
向基板20の構造を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional surface conduction electron-emitting device 10 and a counter substrate 20.

【図2】図1に示す電子放出素子10におけるガラス基
板11上に形成された構成要素の上面図であり、この図
における切断線1−1による断面が図1に示されてい
る。
2 is a top view of components formed on a glass substrate 11 in the electron-emitting device 10 shown in FIG. 1, and a cross section taken along a cutting line 1-1 in this figure is shown in FIG.

【図3】図1に示す電子放出素子10からの電子放出が
行われている状態を示す断面図である。
3 is a cross-sectional view showing a state where electrons are being emitted from an electron-emitting device 10 shown in FIG.

【図4】図1に示す電子放出素子10の主要部分の寸法
を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing dimensions of a main part of the electron-emitting device 10 shown in FIG.

【図5】本発明の一実施形態に係る電子放出素子50の
構造を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a structure of an electron-emitting device 50 according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施形態に係る電子放出素子50の
構造を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a structure of an electron-emitting device 50 according to an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の別な一実施形態に係る電子放出素子の
構造を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a structure of an electron-emitting device according to another embodiment of the present invention.

【図8】図6(b) に示す電子放出素子50に対する配線
を示す断面図である。
8 is a cross-sectional view showing wiring for the electron-emitting device 50 shown in FIG. 6 (b).

【図9】図6(b) に示す電子放出素子50からの電子放
出が行われている状態を示す断面図である。
9 is a cross-sectional view showing a state where electrons are being emitted from the electron-emitting device 50 shown in FIG. 6 (b).

【図10】図6(b) に示す電子放出素子50の主要部分
の寸法を示した図である。
10 is a diagram showing dimensions of a main part of the electron-emitting device 50 shown in FIG. 6 (b).

【図11】ガラス基板100上に本発明の4つの電子放
出素子を形成した状態を示す斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view showing a state in which four electron-emitting devices of the present invention are formed on a glass substrate 100.

【図12】本発明に係る電子放出素子の駆動原理を説明
するための平面図である。
FIG. 12 is a plan view for explaining the driving principle of the electron-emitting device according to the present invention.

【図13】図11に示す構造を得るための製造工程の第
1段階を示す斜視図である。
13 is a perspective view showing a first stage of a manufacturing process for obtaining the structure shown in FIG.

【図14】図11に示す構造を得るための製造工程の第
2段階を示す斜視図である。
14 is a perspective view showing a second stage of the manufacturing process for obtaining the structure shown in FIG. 11. FIG.

【図15】図11に示す構造を得るための製造工程の第
3段階を示す斜視図である。
15 is a perspective view showing a third stage of the manufacturing process for obtaining the structure shown in FIG. 11. FIG.

【図16】図11に示す構造を得るための製造工程の第
4段階を示す斜視図である。
16 is a perspective view showing a fourth step of the manufacturing process for obtaining the structure shown in FIG.

【図17】図11に示す構造を得るための製造工程の第
5段階を示す斜視図である。
17 is a perspective view showing a fifth step of the manufacturing process for obtaining the structure shown in FIG. 11. FIG.

【図18】図11に示す構造を得るための製造工程の第
6段階を示す斜視図である。
18 is a perspective view showing a sixth stage of the manufacturing process for obtaining the structure shown in FIG. 11. FIG.

【図19】図11に示す構造を得るための製造工程の最
終段階を示す斜視図である。
FIG. 19 is a perspective view showing the final stage of a manufacturing process for obtaining the structure shown in FIG. 11.

【符号の説明】 10…電子放出素子 11…ガラス基板 12…電極 13…電極 14…電子放出膜 20…対向基板 21…ガラス基板 22…透明電極 23…蛍光体層 31…電源 32…電源 33…スイッチ 50…電子放出素子 51…ガラス基板 52…下部電極層 53…絶縁層 54…上部電極層 55…電子放出膜 56…電子放出膜 100…ガラス基板 110…下部電極層 115…第1の準備層 120…絶縁層 125…中間層 130…上部電極層 135…第2の準備層 140…電子放出膜 150…セレクタ 160…ドライバ 200…電子放出素子 C,C1,C2…縦穴 D1〜D7…各部の寸法[Explanation of Codes] 10 ... Electron Emitting Element 11 ... Glass Substrate 12 ... Electrode 13 ... Electrode 14 ... Electron Emitting Film 20 ... Counter Substrate 21 ... Glass Substrate 22 ... Transparent Electrode 23 ... Phosphor Layer 31 ... Power Supply 32 ... Power Supply 33 ... Switch 50 ... Electron emitting element 51 ... Glass substrate 52 ... Lower electrode layer 53 ... Insulating layer 54 ... Upper electrode layer 55 ... Electron emitting film 56 ... Electron emitting film 100 ... Glass substrate 110 ... Lower electrode layer 115 ... First preparation layer 120 ... Insulating layer 125 ... Intermediate layer 130 ... Upper electrode layer 135 ... Second preparation layer 140 ... Electron emitting film 150 ... Selector 160 ... Driver 200 ... Electron emitting device C, C1, C2 ... Vertical holes D1 to D7 ... Dimensions of each part

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下部電極層と上部電極層との間に絶縁層
を挟んでなる三層構造体を基板上に配置し、この三層構
造体に、上面から少なくとも前記下部電極層に至る深さ
をもった縦穴を形成し、この縦穴の壁面部に、通電によ
り電子放出を行う機能をもった電子放出膜を形成したこ
とを特徴とする電子放出素子。
1. A three-layer structure including an insulating layer sandwiched between a lower electrode layer and an upper electrode layer is disposed on a substrate, and the three-layer structure has a depth from the upper surface to at least the lower electrode layer. An electron-emitting device characterized in that a vertical hole having a height is formed, and an electron-emitting film having a function of emitting electrons by energization is formed on a wall surface portion of the vertical hole.
【請求項2】 請求項1に記載の電子放出素子におい
て、三層構造体を貫通し基板に至る深さをもった縦穴を
形成したことを特徴とする電子放出素子。
2. The electron-emitting device according to claim 1, wherein a vertical hole having a depth that penetrates the three-layer structure and reaches the substrate is formed.
【請求項3】 請求項1または2に記載の電子放出素子
において、深い部分ほど開口面積が小さくなるような深
部閉塞性の縦穴を形成したことを特徴とする電子放出素
子。
3. An electron-emitting device according to claim 1, wherein a vertical hole having a deep-closing property is formed so that the opening area becomes smaller at a deeper portion.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の電子放
出素子において、列方向に伸びた下部電極層を行方向に
複数配置するとともに、行方向に伸びた上部電極層を列
方向に複数配置し、下部電極層と上部電極層との交差部
分において両電極層間に絶縁層を挟み、前記各交差部分
にそれぞれ三層構造体が形成されるようにし、各三層構
造体に縦穴および電子放出膜を形成したことを特徴とす
る電子放出素子。
4. The electron emitting device according to claim 1, wherein a plurality of lower electrode layers extending in the column direction are arranged in the row direction, and an upper electrode layer extending in the row direction is arranged in the column direction. A plurality of them are arranged, and an insulating layer is sandwiched between both electrode layers at the intersection of the lower electrode layer and the upper electrode layer so that a three-layer structure is formed at each of the intersections. An electron-emitting device having an electron-emitting film formed thereon.
【請求項5】 請求項4に記載の電子放出素子におい
て、上部電極層を絶縁層を介して基板上に形成するよう
にし、上部電極層の形成領域のうち、下部電極層との交
差部分には三層構造体が形成され、それ以外の部分には
上部電極層と絶縁層とからなる二層構造体が形成される
ようにしたことを特徴とする電子放出素子。
5. The electron-emitting device according to claim 4, wherein the upper electrode layer is formed on the substrate via an insulating layer, and the upper electrode layer is formed in a region intersecting with the lower electrode layer. Is an electron-emitting device characterized in that a three-layer structure is formed and a two-layer structure composed of an upper electrode layer and an insulating layer is formed in the other portions.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれかに記載の電子放
出素子を製造する方法であって、 絶縁性の基板上に第1の準備層を形成し、この第1の準
備層をパターニングして下部電極層を形成する段階と、 前記基板および前記下部電極層上に絶縁性の中間層を形
成し、この中間層の上に第2の準備層を形成する段階
と、 前記第2の準備層をパターニングして上部電極層を形成
する段階と、 前記中間層をパターニングして絶縁層を形成する段階
と、 前記下部電極層、前記絶縁層、前記上部電極層からなる
三層構造体の上面から、少なくとも前記下部電極層に至
る深さをもった縦穴を形成する段階と、 前記縦穴の壁面部に、通電により電子放出を行う機能を
もった電子放出膜を形成する段階と、 を有することを特徴とする電子放出素子の製造方法。
6. A method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein a first preparation layer is formed on an insulating substrate, and the first preparation layer is patterned. To form a lower electrode layer, forming an insulating intermediate layer on the substrate and the lower electrode layer, and forming a second preparation layer on the intermediate layer; Patterning a preparation layer to form an upper electrode layer; patterning the intermediate layer to form an insulating layer; and a three-layer structure including the lower electrode layer, the insulating layer, and the upper electrode layer. Forming a vertical hole having a depth from the upper surface to at least the lower electrode layer; and forming an electron emitting film having a function of emitting electrons by energization on a wall surface portion of the vertical hole. A method for manufacturing an electron-emitting device, characterized in that
【請求項7】 請求項1〜5のいずれかに記載の電子放
出素子を製造する方法であって、 縦穴の形成を、エッチングもしくはサンドブラスト法に
よる切削工程により行うことを特徴とする電子放出素
子。
7. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein the vertical holes are formed by a cutting process by etching or sandblasting.
【請求項8】 請求項4に記載の電子放出素子を製造す
る方法であって、 基板上に、列方向に伸びた下部電極層、行方向に伸びた
上部電極層、両電極層間の絶縁層、をそれぞれ形成した
後、基板全面にネガ型レジスト層を形成し、基板下側か
ら光を照射する背面露光を行い、この背面露光の際に、
下部電極層および上部電極層の上面側への光の回り込み
現象により、両電極層の交差部分のみが非露光部となる
ように、照射光強度および照射時間を設定し、露光後に
前記レジスト層に対する現像を行って前記非露光部を除
去し、前記交差部分においてレジスト層に開口部を形成
し、この開口部を利用して縦穴の形成を行うことを特徴
とする電子放出素子。
8. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 4, wherein a lower electrode layer extending in the column direction, an upper electrode layer extending in the row direction, and an insulating layer between both electrode layers are formed on the substrate. , Respectively, a negative resist layer is formed on the entire surface of the substrate, and back exposure is performed by irradiating light from the lower side of the substrate. During this back exposure,
The irradiation light intensity and irradiation time are set so that only the intersection of both electrode layers becomes the non-exposed portion due to the phenomenon of light wrapping around to the upper surface side of the lower electrode layer and the upper electrode layer, and the resist layer is exposed after the exposure. An electron-emitting device characterized in that development is performed to remove the non-exposed portion, an opening is formed in the resist layer at the intersection, and a vertical hole is formed using the opening.
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US6986692B1 (en) 1998-10-14 2006-01-17 Canon Kabushiki Kaisha Production method of image-forming apparatus, and image-forming apparatus produced by the production method

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US6986692B1 (en) 1998-10-14 2006-01-17 Canon Kabushiki Kaisha Production method of image-forming apparatus, and image-forming apparatus produced by the production method

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