JP2001023507A - Field emission cathode and its manufacture - Google Patents
Field emission cathode and its manufactureInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、電界放出陰極お
よびその製造方法に関し、特に薄型の表示装置及び発光
装置に利用することのできる微小な電界放出陰極の製造
方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field emission cathode and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a method for manufacturing a minute field emission cathode which can be used for a thin display device and a light emitting device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、微小な電界放出陰極を利用した高
輝度，高精細で自発光式の薄型表示装置として、ＦＥＤ
（Field Emission Display）が注目を集めている。微小
電界放出陰極を構成するエミッタの構造としては、代表
的なものとしてコーン型、ウェッジ型があるが、どちら
も、鋭く尖ったエミッタの先端から電子放出を起こさせ
るものである。2. Description of the Related Art In recent years, as a high-luminance, high-definition, self-luminous thin display device using a minute field emission cathode, an FED has been developed.
(Field Emission Display) is attracting attention. As typical structures of the emitter constituting the minute field emission cathode, there are a cone type and a wedge type, both of which emit electrons from a sharply pointed tip of the emitter.
【０００３】図１２に、従来のコーン型のエミッタを持
つ微小電界放出陰極の構造の斜視図を示す。図１２にお
いて、エミッタ電極１０２とゲート電極１０３との間に
５０Ｖ程度の電位差を与えれば、エミッタ１０１の先端
に電界が集中して電子放出が起こる。また、放出された
電子を加速して陽極板上の蛍光体に照射すれば発光が得
られる。このような微小電界放出陰極は、一般的に、蒸
着法、シリコンエッチング法、または転写モールド法に
よって製造されている。FIG. 12 shows a perspective view of a structure of a conventional small field emission cathode having a cone-shaped emitter. In FIG. 12, when a potential difference of about 50 V is applied between the emitter electrode 102 and the gate electrode 103, an electric field is concentrated on the tip of the emitter 101 and electron emission occurs. Further, if the emitted electrons are accelerated and irradiated on the phosphor on the anode plate, light emission can be obtained. Such a small field emission cathode is generally manufactured by a vapor deposition method, a silicon etching method, or a transfer molding method.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】蒸着法は、C.A.Spindt
らによって行われた方法であり、Journal of Applied P
hysics,Vol.47,5248(1976)に記載されている。この蒸着
法は、ゲート電極および絶縁膜に円形開口部を形成した
後、犠牲層とエミッタ材料を蒸着することで開口部内に
エミッタを形成するものである。蒸着法では、直径１ミ
クロン程度の円形開口部をフォトリソグラフィで基板内
に均一に形成するために、高精度の露光装置が必要であ
る。また、蒸着粒子を基板に垂直に入射させないとエミ
ッタ先端の位置と開口部の中心がずれてしまうので、基
板サイズが大きくなるほど蒸着源と基板との距離を大き
くとらねばならず、非常に大型の蒸着装置が必要にな
る。したがって、製造コストを下げるための多面取り製
造が難しい。SUMMARY OF THE INVENTION The evaporation method is CASpindt.
And the Journal of Applied P
hysics, Vol. 47, 5248 (1976). In this vapor deposition method, after forming a circular opening in a gate electrode and an insulating film, an emitter is formed in the opening by vapor-depositing a sacrificial layer and an emitter material. In the vapor deposition method, a high-precision exposure apparatus is required to uniformly form a circular opening having a diameter of about 1 μm in a substrate by photolithography. Also, if the vapor deposition particles do not enter the substrate perpendicularly, the position of the tip of the emitter and the center of the opening will be shifted, so the larger the substrate size, the larger the distance between the vapor deposition source and the substrate must be. A vapor deposition device is required. Therefore, it is difficult to perform multiple manufacturing to reduce the manufacturing cost.
【０００５】シリコンエッチング法は、たとえば、K.Be
tsui et al.:Technical Digest ofthe 4th Int.Vacuum
Microelectronics Conf.,Nagahama,Japan,p26(1991)に
記載されている。このシリコンエッチング法は、シリコ
ンウェハをドライまたはウエットでエッチングしてエミ
ッタを形成するものである。シリコンエッチング法では
シリコンのエッチングレートに基板内で分布があるた
め、均一な形状のエミッタを得るのが容易でない。また
シリコンウェハをエミッタ材料として用いるのでコスト
が高く、大面積化が難しい。[0005] The silicon etching method is, for example, K.Be.
tsui et al .: Technical Digest of the 4th Int.Vacuum
Microelectronics Conf., Nagahama, Japan, p26 (1991). In this silicon etching method, a silicon wafer is etched dry or wet to form an emitter. In the silicon etching method, since the etching rate of silicon has a distribution in the substrate, it is not easy to obtain an emitter having a uniform shape. Further, since a silicon wafer is used as an emitter material, the cost is high and it is difficult to increase the area.
【０００６】転写モールド法は、たとえば、M.Nakamoto
et al:Technical Digest of the 8th Int.Vacuum Micr
oelectronics Conf.,Oregon.USA.p186(1995)に記載され
ている。この方法は、シリコンウェハをエッチングして
形成した凹型にエミッタ材料を充填し、それを別の基板
に接着した後、シリコンウェハを溶解する。さらに絶縁
膜およびゲート膜を成膜し、エッチバック法でゲート開
口部を形成する。転写モールド法では、他の２つの方法
に比べて均一なエミッタ形状が得られるという利点はあ
るが、ゲート電極のエッチバックの終端の制御が難し
い。ゲート電極にはエッチングを停止する層がないので
基板内のエッチングレート分布がそのまま反映されて、
ゲート開口径のばらつきが大きくなる。その結果、個々
のエミッタの電子放出特性が不均一になる。またモール
ドとして使ったシリコンウェハを溶解してしまうのでコ
ストが高く、大面積化も難しい。The transfer molding method is described in, for example, M. Nakamoto
et al: Technical Digest of the 8th Int.Vacuum Micr
oelectronics Conf., Oregon. USA. p186 (1995). In this method, an emitter material is filled in a recess formed by etching a silicon wafer, and the emitter material is bonded to another substrate, and then the silicon wafer is melted. Further, an insulating film and a gate film are formed, and a gate opening is formed by an etch back method. The transfer molding method has an advantage that a uniform emitter shape can be obtained as compared with the other two methods, but it is difficult to control the end of the etch back of the gate electrode. Since the gate electrode has no layer to stop etching, the etching rate distribution in the substrate is reflected as it is,
The variation in the gate opening diameter increases. As a result, the electron emission characteristics of the individual emitters become non-uniform. In addition, since the silicon wafer used as the mold is dissolved, the cost is high, and it is difficult to increase the area.
【０００７】また、このような従来の何れの方法も工程
数が多いため、歩留りが悪く、低コストでの量産が難し
い。この発明は、以上のような事情を考慮してなされた
ものであり、従来よりも均一な電子放出特性のエミッタ
を持つ電界放出陰極を提供すること、及び従来よりも工
程数が少なく低い製造コストで造ることのできる電界放
出陰極の製造方法を提供することを課題とする。[0007] In addition, since all of the conventional methods have a large number of steps, the yield is low and mass production at low cost is difficult. The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a field emission cathode having an emitter having uniform electron emission characteristics as compared with the related art. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a field emission cathode which can be manufactured by using the method described above.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明は、基板と、基
板上に形成されたエミッタ電極と、絶縁層を介してエミ
ッタ電極の上に形成され、かつ同一方向に並列に配置さ
れた複数の導電性線材からなるゲート電極とを有し、前
記エミッタ電極が、前記導電性線材の間であって、隣接
する導電性線材と一定の距離だけ離れた位置で先端が尖
った凸部形状となっていることを特徴とする電界放出陰
極を提供するものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a substrate, an emitter electrode formed on the substrate, and a plurality of emitter electrodes formed on the emitter electrode via an insulating layer and arranged in parallel in the same direction. A gate electrode made of a conductive wire, wherein the emitter electrode has a convex shape with a sharp tip at a position between the conductive wires and at a predetermined distance from an adjacent conductive wire. And a field emission cathode characterized in that:
【０００９】また、基板上にエミッタ電極材料を塗布
し、側面が絶縁膜で被覆された円柱形状の導電性線材を
隙間なく並べて、隣接する導電性線材によって形成され
る凹部に前記エミッタ電極材料が充填されるように前記
導電性線材をエミッタ電極材料の上に押しつけ、焼成し
た後に、前記隣接する導電性線材によって形成される凹
部に充填されたエミッタ電極材料の先端部分が露出する
ように前記絶縁膜を溶解することを特徴とする電界放出
陰極の製造方法を提供するものである。この発明によれ
ば、均一な電子放出特性を持つ電界放出陰極を安価に提
供することができる。また、製造の容易化と工数の削減
により、製造コストの低減と電界放出陰極を利用した表
示装置の大画面化を図ることができる。An emitter electrode material is coated on a substrate, and a columnar conductive wire whose side surface is covered with an insulating film is arranged without gaps. The emitter electrode material is placed in a recess formed by an adjacent conductive wire. After the conductive wire is pressed onto the emitter electrode material so as to be filled and baked, the insulating material is so exposed that the tip portion of the emitter electrode material filled in the recess formed by the adjacent conductive wire is exposed. An object of the present invention is to provide a method for producing a field emission cathode, which comprises dissolving a film. According to the present invention, a field emission cathode having uniform electron emission characteristics can be provided at low cost. Further, simplification of manufacturing and reduction of man-hours can reduce manufacturing cost and increase the size of a display device using a field emission cathode.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】この発明の電界放出陰極の基本的
な構成要素は、基板，エミッタ電極及びゲート電極であ
り、エミッタ電極とゲート電極とを電気的に分離するた
めに両電極間に絶縁層が介在する。基板としては、通常
ガラスを材料とする基板が用いられる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The basic components of a field emission cathode according to the present invention are a substrate, an emitter electrode and a gate electrode, and an insulator is provided between the two electrodes to electrically separate the emitter electrode from the gate electrode. Layers intervene. As the substrate, a substrate made of glass is usually used.
【００１１】この発明において、エミッタ電極の材料と
しては、フェノール樹脂，フォトレジスト，カーボンペ
ーストの他、従来から用いられているモリブデン，ニッ
ケル，タンタル，窒化ニオブも用いることができる。ゲ
ート電極の材料としては、エミッタ電極材料と同様に、
導電性の材料を用いればよい。絶縁層は、たとえば二酸
化シリコン，窒化シリコンを用いることができる。In the present invention, as the material of the emitter electrode, conventionally used molybdenum, nickel, tantalum, and niobium nitride can be used in addition to phenol resin, photoresist, and carbon paste. As the material of the gate electrode, like the emitter electrode material,
A conductive material may be used. As the insulating layer, for example, silicon dioxide or silicon nitride can be used.
【００１２】また、この発明のエミッタ電極は、導電性
線材の間であって導電性線材と、一定の距離だけ離れた
位置で先端が尖った凸部形状となっていることを特徴と
するが、この凸部形状の部分が電子を放出するエミッタ
である。また、この凸部形状の部分は導電性線材と同一
の方向に延伸された形状であり、いわゆるウェッジ型の
エミッタを構成する。The emitter electrode according to the present invention is characterized in that it has a convex shape with a sharp tip at a position between the conductive wires and at a predetermined distance from the conductive wires. The convex portion is an emitter for emitting electrons. In addition, the protruding portion has a shape extended in the same direction as the conductive wire, and constitutes a so-called wedge-type emitter.
【００１３】また、良好な電子放出特性を得る観点から
は、前記エミッタ電極の凸部形状の先端の頂点と、各導
電性線材の上部表面とが、ほぼ同じ高さであることが好
ましい。さらに、前記基板は通常表面が平らな平板を用
いるが、湾曲した形状であってもよい。このとき、その
湾曲形状の内側面または外側面上に、前記エミッタ電極
が形成される。また、前記基板は円柱状基板であっても
よく、このときその円柱側面に前記エミッタ電極が形成
される。From the viewpoint of obtaining good electron emission characteristics, it is preferable that the apex of the tip of the convex portion of the emitter electrode and the upper surface of each conductive wire are substantially the same height. Further, the substrate is usually a flat plate having a flat surface, but may have a curved shape. At this time, the emitter electrode is formed on the inner surface or outer surface of the curved shape. Further, the substrate may be a columnar substrate, in which case the emitter electrode is formed on a side surface of the column.
【００１４】また、この発明の電界放出陰極は、基板上
に液状のエミッタ電極材料を塗布し、側面が絶縁膜で被
覆された円柱形状の導電性線材を隙間なく並べて、隣接
する導電性線材によって形成される凹部に前記エミッタ
電極材料が充填されるように前記導電性線材の上に押し
つけ、焼成した後に、前記隣接する導電性線材によって
形成される凹部に充填されたエミッタ電極材料の先端部
分が露出するように前記絶縁膜を溶解することによっ
て、製造される。Further, in the field emission cathode of the present invention, a liquid-state emitter electrode material is applied on a substrate, and columnar conductive wires whose side surfaces are covered with an insulating film are arranged without gaps. After pressing the conductive wire so that the formed recess is filled with the emitter electrode material and firing, the tip portion of the emitter electrode material filled in the recess formed by the adjacent conductive wire is removed. It is manufactured by dissolving the insulating film so as to be exposed.
【００１５】ここで、円柱形状の導電性線材は、中央部
に配置された円柱形状の導電性材料と、その側面を覆う
ように所定の膜厚で被覆した絶縁膜とで構成され、一方
向に長い構造である。この導電性線材を隙間なく密接配
置したときには、この線材の断面が円形であるため、線
材の間に凹部すなわちＶ字形状のくぼみができるが、線
材を液状のエミッタ電極材料に押しつけたときに、この
凹部の全体にエミッタ電極材料が充填される。充填され
たエミッタ電極材料は、先端が尖った凸部形状となる。
この製造方法によれば、ウェッジ型のエミッタを造るこ
とができる。Here, the columnar conductive wire is composed of a columnar conductive material disposed at the center and an insulating film coated with a predetermined thickness so as to cover the side surface thereof. It has a long structure. When this conductive wire is closely arranged without gaps, since the cross section of the wire is circular, a concave portion, that is, a V-shaped recess is formed between the wires, but when the wire is pressed against the liquid emitter electrode material, The entire recess is filled with the emitter electrode material. The filled emitter electrode material has a convex shape with a sharp tip.
According to this manufacturing method, a wedge-type emitter can be manufactured.
【００１６】また、この発明の電界放出陰極は、側面が
絶縁膜で被覆された円柱形状の導電性線材を隙間なく並
べた構造の上に、隣接する導電性線材によって形成され
る凹部を覆うようにエミッタ電極材料を充填し、前記エ
ミッタ電極材料の上に接着層を介して基板を接着した
後、前記隣接する導電性線材によって形成される凹部に
充填されたエミッタ電極材料の先端部分が露出するよう
に前記絶縁膜を溶解することによって製造することもで
きる。Further, the field emission cathode of the present invention covers a structure in which cylindrical conductive wires whose side surfaces are covered with an insulating film are arranged without gaps, and covers a concave portion formed by an adjacent conductive wire. After the emitter electrode material is filled in and the substrate is bonded on the emitter electrode material via an adhesive layer, the tip portion of the emitter electrode material filled in the recess formed by the adjacent conductive wire is exposed. As described above, it can also be manufactured by dissolving the insulating film.
【００１７】ここで、エミッタ電極材料の充填は、スパ
ッタ法，ＣＶＤ法等を用いることができる。したがって
この製造方法を用いる場合は、モリブデン，ニッケル等
の導電性材料を用いることができ、材料の選択の余地が
広がる。また、この発明の電界放出陰極は、前記基板を
接着した後、前記絶縁膜を溶解する前に、前記隣接する
導電性線材によって形成される凹部の頂点とほぼ同じ高
さとなるまで、前記導電性線材の露出した表面を研磨す
るようにして製造してもよい。これによれば、電子放出
電圧を下げることができる。Here, the emitter electrode material can be filled by a sputtering method, a CVD method, or the like. Therefore, when this manufacturing method is used, a conductive material such as molybdenum, nickel, or the like can be used, and the room for selecting a material is widened. Further, the field emission cathode according to the present invention is characterized in that, after the substrate is bonded, before the insulating film is dissolved, the conductive material is kept at a height substantially equal to the height of the concave portion formed by the adjacent conductive wire. It may be manufactured by polishing the exposed surface of the wire. According to this, the electron emission voltage can be reduced.
【００１８】また、この発明は、表面と裏面とで内径の
異なる円形貫通孔を多数有する第１基板全体を第１絶縁
膜で被覆し、前記円形貫通孔の内径が小さい方の基板面
側にゲート電極膜を形成した後、円形貫通孔がふさがる
程度まで第１基板全体に第２絶縁膜を被覆し、円形貫通
孔の内径が大きい方の基板面側にエミッタ電極材料を充
填し、エミッタ電極材料の上に接着層を介して第２基板
を接着した後、前記エミッタ電極材料の先端部分が露出
するように円形貫通孔の内径が小さい方の基板面側に露
出した第２絶縁膜の一部分を溶解することを特徴とする
電界放出陰極の製造方法を提供するものである。Further, according to the present invention, the entire first substrate having a large number of circular through-holes having different inner diameters on the front surface and the rear surface is covered with a first insulating film, and the circular through-hole has a smaller inner diameter on the substrate surface side. After the gate electrode film is formed, the second insulating film is coated on the entire first substrate until the circular through hole is closed, and the substrate surface side having the larger inner diameter of the circular through hole is filled with an emitter electrode material. A portion of the second insulating film exposed on the substrate surface side having a smaller inner diameter of the circular through-hole so that a tip portion of the emitter electrode material is exposed after bonding the second substrate on the material via an adhesive layer. And a method for producing a field emission cathode characterized by dissolving
【００１９】ここで、各円形貫通孔の内部に電子を放出
するコーン型のエミッタが形成される。この電界放出陰
極を表示装置として利用する場合には、円形貫通孔は、
通常マトリクス状に配置される。円形貫通孔がふさがる
程度まで前記第２絶縁膜を被覆したとき、円形貫通孔の
部分では第２絶縁膜の表面はＶ字型のくぼみを有する。
エミッタ電極材料は、このＶ字型のくぼみに充填され、
先端が尖った凸部形状となる。この凸部形状の部分が、
いわゆるコーン型のエミッタとなる。一般に、コーン型
の方がウェッジ型に比べて動作電圧を低くすることがで
きる。Here, a cone type emitter for emitting electrons is formed inside each circular through hole. When this field emission cathode is used as a display device, the circular through hole is
Usually, they are arranged in a matrix. When the second insulating film is covered to such an extent that the circular through hole is closed, the surface of the second insulating film has a V-shaped recess at the circular through hole.
The V-shaped recess is filled with the emitter electrode material,
It has a convex shape with a sharp tip. This convex part is
It becomes a so-called cone type emitter. Generally, the operating voltage of the cone type can be lower than that of the wedge type.
【００２０】また、この発明は、第１基板上に、犠牲
層、ゲート電極層、第１絶縁層をこの順に形成する工程
と、前記ゲート電極層と第１絶縁層の一部を除去してゲ
ート開口部を形成する工程と、ゲート開口部内の犠牲層
を溶解する工程と、前記構造の表面を覆うように絶縁膜
を形成する工程と、前記絶縁膜の上にエミッタ電極材料
を充填する工程と、エミッタ電極材料の上に接着層を介
して第２基板を接着する工程と、犠牲層を溶解して第１
基板を剥離する工程と、ゲート開口部にエミッタ電極材
料の先端部分が露出するように、前記絶縁膜の一部を溶
解する工程を有することを特徴とする電界放出陰極の製
造方法を提供するものである。Further, the present invention provides a step of forming a sacrificial layer, a gate electrode layer, and a first insulating layer on a first substrate in this order, and removing a part of the gate electrode layer and a part of the first insulating layer. Forming a gate opening, dissolving a sacrificial layer in the gate opening, forming an insulating film so as to cover a surface of the structure, and filling an emitter electrode material on the insulating film Bonding a second substrate on the emitter electrode material via an adhesive layer, and dissolving the sacrificial layer to form the first substrate.
Providing a method of manufacturing a field emission cathode, comprising: a step of peeling a substrate; and a step of dissolving a part of the insulating film so that a tip portion of an emitter electrode material is exposed in a gate opening. It is.
【００２１】さらに、この発明は、第１基板上に、犠牲
層、第１絶縁層、ゲート電極層、第２絶縁層をこの順に
形成する工程と、前記第１絶縁層、ゲート電極層及び第
２絶縁層の一部を除去してゲート開口部を形成する工程
と、前記構造の表面を覆うように絶縁膜を形成する工程
と、前記絶縁膜の上にエミッタ電極材料を充填する工程
と、エミッタ電極材料の上に接着層を介して第２基板を
接着する工程と、犠牲層を溶解して第１基板を剥離する
工程と、ゲート開口部にエミッタ電極材料の先端部分が
露出するように、前記第１絶縁膜と絶縁膜の一部を溶解
する工程を有することを特徴とする電界放出陰極の製造
方法を提供するものである。これによれば、犠牲層を形
成する必要はあるが、電子放出特性の良好な電界放出陰
極を提供することができる。Further, the present invention provides a step of forming a sacrificial layer, a first insulating layer, a gate electrode layer, and a second insulating layer on a first substrate in this order; (2) forming a gate opening by removing a part of the insulating layer, forming an insulating film so as to cover the surface of the structure, and filling an emitter electrode material on the insulating film; A step of bonding the second substrate on the emitter electrode material via an adhesive layer, a step of dissolving the sacrificial layer and peeling the first substrate, and a step of exposing the tip of the emitter electrode material to the gate opening. And dissolving the first insulating film and a part of the insulating film. According to this, it is necessary to form a sacrificial layer, but it is possible to provide a field emission cathode having good electron emission characteristics.
【００２２】以下、図面に示す実施の形態に基づいてこ
の発明を詳述する。なお、これによってこの発明が限定
されるものではない。Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the drawings. Note that the present invention is not limited to this.
【００２３】第１実施例 ここでは、ゲート電極となるべき円柱形状の線材を用い
て、電界放出陰極を形成する方法について説明する。図
１に、この発明で利用される線材の概略斜視図を示す。
この線材は、中央部が円柱形の導電性線材１であり、そ
の表面に絶縁膜２を被覆したものである。導電性線材１
はたとえば直径２０μｍ程度のカーボンロッドを用い、
絶縁膜２は１μｍ程度の膜厚の二酸化シリコンをプラズ
マＣＶＤ法により線材１の表面に被覆する。このような
円柱形線材を隙間なく並べて、陰極用の基板に押しつ
け、その後焼成、エッチングを行うことにより、図２
（ｃ）に示すような電界放出陰極が形成できる。この導
電性線材１はゲート電極として利用される。First Embodiment Here, a method of forming a field emission cathode using a cylindrical wire to be a gate electrode will be described. FIG. 1 shows a schematic perspective view of a wire used in the present invention.
This wire is a conductive wire 1 having a cylindrical central portion, and its surface is covered with an insulating film 2. Conductive wire 1
Uses a carbon rod with a diameter of about 20 μm, for example.
The insulating film 2 is formed by coating the surface of the wire 1 with silicon dioxide having a thickness of about 1 μm by a plasma CVD method. By arranging such columnar wires without gaps, pressing them against the cathode substrate, and then performing firing and etching, FIG.
A field emission cathode as shown in (c) can be formed. This conductive wire 1 is used as a gate electrode.
【００２４】図２に、この発明の第１実施例における電
界放出陰極の製造方法の説明図を示す。図２（ａ）にお
いて、ガラス基板３に液状のエミッタ電極材料４を塗布
し、１２０℃の窒素雰囲気中で、３０分程度仮焼成をす
る。エミッタ電極材料４としては、フェノール樹脂、フ
ォトレジスト、カーボンペースト等を使用する。塗布方
法はスクリーン印刷法、スピンコート法などを用い、エ
ミッタ電極材料の膜厚は２０μｍ程度とする。FIG. 2 is a diagram illustrating a method for manufacturing a field emission cathode according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2A, a liquid emitter electrode material 4 is applied to a glass substrate 3 and pre-baked in a nitrogen atmosphere at 120 ° C. for about 30 minutes. As the emitter electrode material 4, phenol resin, photoresist, carbon paste, or the like is used. The coating method uses a screen printing method, a spin coating method, or the like, and the film thickness of the emitter electrode material is about 20 μm.
【００２５】次に図２（ｂ）において、図１の被覆され
た導電性線材１を図２（ａ）のエミッタ電極材料４上か
ら押しつける。このとき、エミッタ電極材料４は、隣接
する円柱形の線材によって形成される凹部に充填され
る。すなわち図２（ｂ）のように線材１の隙間に入り込
む。導電性線材１を押しつける圧力は、１０ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 以上とすることが好ましい。この線材１の隙間に入
り込んだエミッタ電極材料４は先端が尖った凸形状とな
っているが、この部分が電子を放出するエミッタ４ａと
なる。また、この実施例で造られるエミッタは、紙面に
垂直な方向に延びたいわゆるウェッジ型のエミッタであ
る。2 (b), the coated conductive wire 1 of FIG. 1 is pressed from above the emitter electrode material 4 of FIG. 2 (a). At this time, the emitter electrode material 4 is filled in the recess formed by the adjacent columnar wire. That is, as shown in FIG. The pressure for pressing the conductive wire 1 is 10 kgf / c
m 2 or more. The emitter electrode material 4 entering the gap of the wire 1 has a convex shape with a sharp tip, and this portion becomes the emitter 4a that emits electrons. The emitter manufactured in this embodiment is a so-called wedge-type emitter extending in a direction perpendicular to the plane of the drawing.
【００２６】次に図２（ｂ）の状態のまま、５００℃の
窒素雰囲気中で６０分程度加熱すると、エミッタ電極材
料４は固化し、線材１はガラス基板３に固定される。最
後に図２（ｃ）に示すように、線材１の隙間に形成され
たウェッジ型のエミッタ４ａの先端部分が露出するま
で、フッ化水素酸で絶縁膜２をエッチングする。この絶
縁膜のエッチングが基板内で多少むらが生じたとして
も、エミッタ４ａから放出される電子の放出特性に影響
はない。導電性線材１はそのままゲート電極１ａとして
利用する。Next, when heating is performed in a nitrogen atmosphere at 500 ° C. for about 60 minutes in the state of FIG. 2B, the emitter electrode material 4 is solidified, and the wire 1 is fixed to the glass substrate 3. Finally, as shown in FIG. 2C, the insulating film 2 is etched with hydrofluoric acid until the tip of the wedge-type emitter 4a formed in the gap between the wires 1 is exposed. Even if the etching of the insulating film causes some unevenness in the substrate, it does not affect the emission characteristics of the electrons emitted from the emitter 4a. The conductive wire 1 is used as it is as the gate electrode 1a.
【００２７】このような第１実施例による製造方法で電
界放出陰極を製造すれば、図２（ｃ）のエミッタの形成
と同時にゲート電極を形成することができる。したがっ
て、従来のような犠牲層の形成をすることもなく、エミ
ッタ形成後にゲート電極を形成する別工程を実施するこ
ともないので、従来よりも工数を少なくでき、製造工程
の容易化と製造コストを低減することができる。また、
この発明では、線材を密接させて並列に並べゲート電極
に相当する部分を形成した後に、エミッタを形成してい
るので、隣接するゲート電極の間に形成されたゲート開
口部の口径の寸法のばらつきを抑えることができる。す
なわち、この第１実施例で示した製造方法によって電界
放出陰極を形成した場合、ゲート開口部のほぼ中央にエ
ミッタの先端を位置させることができ、エミッタの電子
放出特性の一つであるエミッタからの放出電流の面内ば
らつきを約±３％以内に抑えることができる。If the field emission cathode is manufactured by the manufacturing method according to the first embodiment, the gate electrode can be formed simultaneously with the formation of the emitter shown in FIG. Therefore, since a sacrificial layer is not formed as in the related art, and a separate step of forming a gate electrode after the formation of the emitter is not performed, the number of man-hours can be reduced as compared with the related art, and the manufacturing process is simplified and the manufacturing cost is reduced. Can be reduced. Also,
In this invention, since the emitter is formed after the wires are closely arranged in parallel and the portion corresponding to the gate electrode is formed, the variation in the size of the aperture of the gate opening formed between the adjacent gate electrodes is not uniform. Can be suppressed. That is, when the field emission cathode is formed by the manufacturing method shown in the first embodiment, the tip of the emitter can be located almost at the center of the gate opening, and the emitter is one of the electron emission characteristics of the emitter. The in-plane variation of the emission current can be suppressed within about ± 3%.
【００２８】第２実施例 図３に、この発明の第２実施例における電界放出陰極の
製造方法の説明図を示す。ここでも、ウェッジ型のエミ
ッタが形成される。絶縁膜２を被覆した導電性線材１
は、図１に示したものを用いる。図３（ａ）において、
第１のガラス基板３上に第１の接着層５を形成し、その
上から図１の導電性線材を隙間なく並べて、第１のガラ
ス基板３に接着する。第１の接着層５としては、たとえ
ば、粘着テープを用いる。Second Embodiment FIG. 3 is an explanatory view of a method for manufacturing a field emission cathode according to a second embodiment of the present invention. Again, a wedge-type emitter is formed. Conductive wire 1 coated with insulating film 2
Is used as shown in FIG. In FIG. 3A,
A first adhesive layer 5 is formed on the first glass substrate 3, and the conductive wires of FIG. 1 are arranged from above without any gap, and are bonded to the first glass substrate 3. As the first adhesive layer 5, for example, an adhesive tape is used.
【００２９】次に、図３（ｂ）において、上記構造の表
面に、１μｍ程度の膜厚のエミッタ電極材料６を、スパ
ッタ法、ＣＶＤ法等を用いて、成膜する。ここで、エミ
ッタ電極材料６としては、図２に示したフェノール樹脂
等の他、モリブデン、ニッケル、タンタル、窒化ニオブ
などの材料を用いることができる。エミッタ電極材料６
は、絶縁膜２の上に形成されるが、線材の間にできる凹
部（Ｖ字形のくぼみ）全体に充填される。次に、図３
（ｃ）において、上記エミッタ電極材料６の上に、銀ペ
ースト等からなる第２の接着層７を形成し、この第２の
接着層７に第２のガラス基板８を、陽極接合法を用いて
接着する。Next, in FIG. 3B, an emitter electrode material 6 having a thickness of about 1 μm is formed on the surface of the above structure by using a sputtering method, a CVD method or the like. Here, as the emitter electrode material 6, a material such as molybdenum, nickel, tantalum, or niobium nitride can be used in addition to the phenol resin shown in FIG. Emitter electrode material 6
Is formed on the insulating film 2 and is filled in the entire concave portion (V-shaped recess) formed between the wires. Next, FIG.
In (c), a second adhesive layer 7 made of silver paste or the like is formed on the emitter electrode material 6, and a second glass substrate 8 is formed on the second adhesive layer 7 by an anodic bonding method. And glue.
【００３０】次に、図３（ｄ）において、アセトンを用
いて、第１の接着層５を溶解して第１のガラス基板３を
剥離させる。さらに、図３（ｅ）において、図２（ｃ）
の構造を形成する際に用いたのと同様の方法で、エミッ
タ６ａの先端部分が露出するまで絶縁膜２をエッチング
する。このエッチングにより、露出した線材１がゲート
電極１ａとなる。Next, referring to FIG. 3D, the first adhesive layer 5 is dissolved using acetone to peel off the first glass substrate 3. Further, in FIG. 3E, FIG.
The insulating film 2 is etched until the tip of the emitter 6a is exposed, in the same manner as used in forming the above structure. The exposed wire 1 becomes the gate electrode 1a by this etching.
【００３１】この第２実施例の製造方法は、主としてエ
ミッタ電極材料の形成方法が第１実施例と異なるが、従
来の蒸着法のような直進性の高いエミッタ成膜方法を行
う必要がなく、図３（ｂ）に示すように、スパッタ法、
ＣＶＤ法等を用いてエミッタ電極材料を形成することが
できるので、エミッタ電極材料の選択の余地が広くなる
という効果を奏する。また、第２実施例では、第１実施
例に比べて工数は多いが、従来の蒸着法等と比べると犠
牲層の形成工程がないので、製造工程の容易化、製造コ
ストの低減、この電界放出陰極を利用した表示装置の大
面積化が可能である。The manufacturing method of the second embodiment is different from that of the first embodiment mainly in the method of forming the emitter electrode material. However, it is not necessary to perform a highly straight emitter film forming method as in the conventional vapor deposition method. As shown in FIG.
Since the emitter electrode material can be formed by using the CVD method or the like, there is an effect that a room for selecting the emitter electrode material is widened. Further, in the second embodiment, the number of man-hours is larger than that of the first embodiment, but since there is no step of forming a sacrificial layer as compared with the conventional vapor deposition method or the like, the manufacturing process is simplified, the manufacturing cost is reduced, and this electric field is reduced. It is possible to increase the area of the display device using the emission cathode.
【００３２】第３実施例 図４に、この発明の第３実施例における電界放出陰極の
製造方法の説明図を示す。ここで、図４（ａ），
（ｂ），（ｃ）の各工程は、図３（ａ），（ｂ），
（ｃ）と同様の方法で実施する。この第３実施例では、
上記工程を実施した後に、ＣＭＰ法で表面を研磨し（図
４（ｄ））、エミッタ６ａが露出するまで絶縁膜２をエ
ッチングする（図４（ｅ））ことを特徴とする。Third Embodiment FIG. 4 is an explanatory view of a method for manufacturing a field emission cathode according to a third embodiment of the present invention. Here, FIG.
3 (a), 3 (b),
This is performed in the same manner as in (c). In the third embodiment,
After performing the above steps, the surface is polished by the CMP method (FIG. 4D), and the insulating film 2 is etched until the emitter 6a is exposed (FIG. 4E).
【００３３】図４（ｄ）において、図３（ｄ）と同様の
方法によって第１の接着層５を溶解した後、表面に露出
した絶縁層２と線材１との一部を研磨するが、この研磨
は図に示すように、エミッタ６ａの先端とゲート電極と
なる線材１の表面とがほぼ一致するようになるまで実施
する。この図４（ｅ）の構造によれば、エミッタ６ａの
先端とゲート電極１ａの表面とを同じ高さとしているの
で、エミッタ６ａの先端の電界集中が強くなり、より低
電圧（５０Ｖ程度）で電子が引き出せる。すなわち、陰
極の動作電圧を低くすることができる。In FIG. 4D, after the first adhesive layer 5 is dissolved by the same method as in FIG. 3D, a part of the insulating layer 2 and the wire 1 exposed on the surface is polished. This polishing is performed until the tip of the emitter 6a substantially coincides with the surface of the wire 1 serving as a gate electrode, as shown in the figure. According to the structure of FIG. 4E, since the tip of the emitter 6a and the surface of the gate electrode 1a are at the same height, the electric field concentration at the tip of the emitter 6a becomes strong, and the voltage is reduced at a lower voltage (about 50 V). Electrons can be extracted. That is, the operating voltage of the cathode can be reduced.
【００３４】第４実施例 図５に、この発明の第４実施例における電界放出陰極の
製造方法の説明図を示す。第１実施例では、図１に示す
ような中心部が導電性線材１であるものを用いたのに対
し、この実施例では、中心部が絶縁性線材９であるもの
を用いる点が異なる。また、絶縁性線材９は、その側面
に導電膜１及び絶縁膜２を形成し、３層構造の線材とす
る。Fourth Embodiment FIG. 5 is an explanatory view of a method for manufacturing a field emission cathode according to a fourth embodiment of the present invention. In the first embodiment, the one having the conductive wire 1 at the center as shown in FIG. 1 is used. On the other hand, the second embodiment is different from the first embodiment in that the conductive wire 9 is used at the center. The insulating wire 9 has a three-layer wire by forming the conductive film 1 and the insulating film 2 on the side surfaces.
【００３５】たとえば、まず二酸化シリコンを円柱形状
にして形成された絶縁性線材９の側面に、ＣＶＤ法、ス
パッタ法などにより、ニオブ、モリブデン、クロムなど
の導電性材料１を０．３μｍ程度の膜厚となるよう成膜
する。次に、絶縁膜２として二酸化シリコンを、プラズ
マＣＶＤ法などにより、導電膜１の上に、１μｍ程度の
膜厚となるように成膜する。このような３層構造の線材
を用いて、図２に示した第１実施例と同様の方法にて、
ゲート電極１ａ及びエミッタ４ａを作成する。図５
（ａ）において、ガラス基板３上に、エミッタ電極材料
４を塗布する。図５（ｂ）において、上記３層構造の線
材を隙間なく並べてエミッタ電極材料４の上に押しつ
け、１２０℃程度で仮焼成をする。このとき、隣接する
線材の隙間にはエミッタ電極材料４が充填される。次に
図５（ｃ）において、エミッタ４ａの先端部分が露出す
る程度まで、絶縁層２をエッチングする。以上のような
方法により、第１実施例と同様に、ウェッジ型のエミッ
タを持つ電界放出陰極が形成できる。この実施例によれ
ば、導電膜１として、ニオブ等を用いることができるの
で、線材の材料の選択の余地が広がる。For example, first, a conductive material 1 such as niobium, molybdenum, chromium or the like is formed on a side surface of an insulating wire 9 formed in a cylindrical shape of silicon dioxide by a CVD method, a sputtering method or the like to a film thickness of about 0.3 μm. The film is formed to be thick. Next, silicon dioxide is formed as the insulating film 2 on the conductive film 1 to a thickness of about 1 μm by a plasma CVD method or the like. Using such a three-layer structure wire rod, in the same manner as in the first embodiment shown in FIG.
A gate electrode 1a and an emitter 4a are formed. FIG.
1A, an emitter electrode material 4 is applied on a glass substrate 3. FIG. In FIG. 5B, the wires having the three-layer structure are arranged without any gaps, pressed against the emitter electrode material 4, and calcined at about 120 ° C. At this time, the gap between the adjacent wires is filled with the emitter electrode material 4. Next, in FIG. 5C, the insulating layer 2 is etched until the tip of the emitter 4a is exposed. According to the above method, a field emission cathode having a wedge-type emitter can be formed as in the first embodiment. According to this embodiment, niobium or the like can be used as the conductive film 1, so that there is more room for selecting a material for the wire.
【００３６】第５実施例 この発明の第１、第２及び第３実施例では、図１に示す
導電性線材１を用いていたため、一方向に長いウェッジ
型のエミッタが形成されたが、ここでは、いわゆるコー
ン型のエミッタを形成する方法について説明する。Fifth Embodiment In the first, second and third embodiments of the present invention, since the conductive wire 1 shown in FIG. 1 is used, a wedge-type emitter which is long in one direction is formed. Now, a method of forming a so-called cone-type emitter will be described.
【００３７】図６に、第５実施例で用いる基板２１の概
略図を示す。基板２１は、材料としてガラスを用い、厚
さＣを３００μｍ程度とし、図６（ａ）に示すように、
マトリクス状に円形貫通孔２２を形成する。また、図６
（ｂ）に示すように、円形貫通孔２２は、基板２１の一
方の表面における直径ａを約７０μｍ、他方の表面にお
ける直径ｂを約５０μｍとし、その円形貫通孔２２の断
面が台形となるようにする。この円形貫通孔２２の領域
内に、コーン型のエミッタが形成される。FIG. 6 is a schematic view of the substrate 21 used in the fifth embodiment. The substrate 21 is made of glass as a material and has a thickness C of about 300 μm. As shown in FIG.
The circular through holes 22 are formed in a matrix. FIG.
As shown in (b), the circular through hole 22 has a diameter a on one surface of the substrate 21 of about 70 μm and a diameter b on the other surface of about 50 μm, and the cross section of the circular through hole 22 is trapezoidal. To A cone-type emitter is formed in the region of the circular through hole 22.
【００３８】図７に、この発明の第５実施例における電
界放出陰極の製造方法の説明図を示す。まず、図７
（ａ）において、基板２１全体に第１の絶縁膜２３とな
るガラスペーストを被覆する。ここで、ガラスペースト
の被覆は、各貫通孔２２の平均的な直径が２μｍ程度と
なるまで実施する。また、ガラスペーストの材料は、た
とえばＳｉＯ2−ＺｎＯ−ＣａＯ系ペーストを用いれば
よい。FIG. 7 is a diagram illustrating a method of manufacturing a field emission cathode according to a fifth embodiment of the present invention. First, FIG.
1A, a glass paste to be the first insulating film 23 is coated on the entire substrate 21. Here, the coating of the glass paste is performed until the average diameter of each through hole 22 becomes about 2 μm. Further, as a material of the glass paste, for example, a SiO 2 —ZnO—CaO-based paste may be used.
【００３９】図７（ｂ）において、ゲート電極膜２４
を、スパッタ法で、貫通孔２２の内径が狭い方の表面上
のみに、０．３μｍ程度成膜し、さらに、第２の絶縁膜
２５となる二酸化シリコンＳｉＯ2 膜を、プラズマＣＶ
Ｄ法で、貫通孔２２がふさがる程度にまで基板２１全体
に対して成膜する。In FIG. 7B, the gate electrode film 24
Is formed by sputtering only on the surface having a smaller inner diameter of the through hole 22 to a thickness of about 0.3 μm, and a silicon dioxide SiO 2 film serving as the second insulating film 25 is formed by plasma CV.
By the method D, a film is formed on the entire substrate 21 to such an extent that the through hole 22 is blocked.
【００４０】図７（ａ）の貫通孔２２内において、第１
の絶縁膜間の平均的距離ｄは、約２μｍであるので、図
７（ｂ）で成膜する第２の絶縁膜２５の膜厚を約１μｍ
程度とすれば、図のように貫通孔２２をふさぐことがで
きる。図７（ｂ）において、貫通孔２２の内径が基板２
１の表面と裏面とで異なるため、図のように、貫通孔２
２内では、成膜された第２の絶縁膜２５の断面にはＶ字
型のくぼみができる。In the through hole 22 shown in FIG.
Since the average distance d between the insulating films is about 2 μm, the thickness of the second insulating film 25 formed in FIG.
If it is set to a degree, the through hole 22 can be closed as shown in the figure. In FIG. 7B, the inner diameter of the through hole 22 is
1 is different between the front surface and the back surface, as shown in FIG.
2, a V-shaped depression is formed in the cross section of the formed second insulating film 25.
【００４１】図７（ｃ）において、貫通孔２２の内径が
大きい方の表面上に、ＣＶＤ法、スパッタ等を用いてエ
ミッタ電極材料２６を１μｍ程度の膜厚で充填する。こ
のとき、前記した貫通孔２２内のＶ字型のくぼみに、エ
ミッタ材料２６が充填されるが、この部分がエミッタ２
６ａとなる。In FIG. 7C, the surface of the through hole 22 having the larger inner diameter is filled with an emitter electrode material 26 to a thickness of about 1 μm by CVD, sputtering, or the like. At this time, the V-shaped recess in the through hole 22 is filled with the emitter material 26.
6a.
【００４２】図７（ｄ）において、エミッタ材料２６の
上に接着層２７を形成し、この層２７を介して貫通孔の
ないフラットなガラス基板２８を接着する。図７（ｅ）
において、図４（ｅ）と同様の方法にて、エミッタ２６
ａの先端部分が露出する程度まで第２の絶縁膜２５をエ
ッチングする。このエッチングによりゲート電極膜２４
も露出する。In FIG. 7D, an adhesive layer 27 is formed on the emitter material 26, and a flat glass substrate 28 having no through-hole is bonded via this layer 27. FIG. 7 (e)
At the same time, in the same manner as in FIG.
The second insulating film 25 is etched to such an extent that the tip portion of “a” is exposed. By this etching, the gate electrode film 24 is formed.
Is also exposed.
【００４３】この第５実施例によればコーン型のエミッ
タが得られるが、ウェッジ型のエミッタよりも動作電圧
を５０Ｖ程度低くすることができる。また、この第５実
施例においても、従来の蒸着法等と比べると、犠牲層の
形成工程がないので、製造工程の容易化、製造コストの
低減、この電界放出陰極を利用した表示装置の大面積化
が可能である。According to the fifth embodiment, a cone-type emitter can be obtained, but the operating voltage can be reduced by about 50 V as compared with a wedge-type emitter. Also, in the fifth embodiment, since there is no step of forming a sacrificial layer as compared with the conventional vapor deposition method or the like, the manufacturing process is simplified, the manufacturing cost is reduced, and the size of the display device using the field emission cathode is large. The area can be increased.
【００４４】以上、第１実施例から第５実施例に示した
電界放出陰極はその表面が平らであるガラス基板上に形
成されたものであるが、平らなガラス基板上に形成した
ものに限るものではない。この発明の第１実施例から第
３実施例に示したのと同様の製造方法を用いれば、湾曲
した基板や、ガラスロッドのような円柱状基板の湾曲し
た表面に形成することもできる。As described above, the field emission cathodes shown in the first to fifth embodiments are formed on a glass substrate having a flat surface, but are limited to those formed on a flat glass substrate. Not something. By using the same manufacturing method as shown in the first to third embodiments of the present invention, it can be formed on a curved substrate or a curved surface of a columnar substrate such as a glass rod.
【００４５】図８に、湾曲した基板の内側面上に、エミ
ッタ電極を形成した電界放出陰極の断面図を示す。これ
により臨場感のある表示装置が実現できる。また、湾曲
した基板の外側面上に、エミッタ電極を形成することも
できる。図９に、ガラスロッドの表面に、エミッタ電極
を形成した電界放出陰極の断面図を示す。この場合、放
射状に電子が放出されるので、内面に蛍光体を塗布した
ガラス管内に図９の電界放出陰極を封入すれば、放射状
に発光する発光装置ができる。FIG. 8 is a sectional view of a field emission cathode in which an emitter electrode is formed on the inner surface of a curved substrate. Thereby, a display device with a sense of reality can be realized. Further, an emitter electrode can be formed on the outer surface of the curved substrate. FIG. 9 shows a cross-sectional view of a field emission cathode having an emitter electrode formed on the surface of a glass rod. In this case, since electrons are emitted radially, a light emitting device that emits light radially can be obtained by enclosing the field emission cathode of FIG. 9 in a glass tube coated with a phosphor on the inner surface.
【００４６】第６実施例 ここでは、積層された薄膜を利用し、ゲート電極を形成
した後に、ウェッジ型のエミッタを形成する電界放出陰
極の製造方法を説明する。図１０に、この発明の第６実
施例における電界放出陰極の製造方法の説明図を示す。
まず、図１０（ａ）において、第１のガラス基板３１上
に犠牲層３２としてのアルミナを０．７ミクロンの厚さ
でスパッタ成膜する。次にゲート電極３３となるニオブ
を０．３ミクロンの厚さでスパッタ成膜する。さらに第
１の絶縁膜３４としての窒化シリコンを０．５ミクロン
の厚さでプラズマＣＶＤ成膜する。Sixth Embodiment Here, a method of manufacturing a field emission cathode in which a gate electrode is formed using a laminated thin film and then a wedge-type emitter is formed will be described. FIG. 10 is an explanatory view of a method for manufacturing a field emission cathode according to a sixth embodiment of the present invention.
First, in FIG. 10A, an alumina as a sacrificial layer 32 is formed on a first glass substrate 31 by sputtering to a thickness of 0.7 μm. Next, niobium to be the gate electrode 33 is formed by sputtering to a thickness of 0.3 μm. Further, a silicon nitride film having a thickness of 0.5 μm is formed as the first insulating film 34 by plasma CVD.
【００４７】次に図１０（ｂ）において、フォトリソグ
ラフィで犠牲層３２の上に直径ｅが１μｍ程度のゲート
開口部３５を形成する。次に図１０（ｃ）において、ゲ
ート開口部３５内の犠牲層３２の一部分を燐酸で０．６
μｍ程度だけエッチングする。図１０（ｄ）において、
第２の絶縁膜３６となる二酸化シリコンを０．４７μｍ
の厚さで図１０（ｃ）の構造の上にプラズマＣＶＤ成膜
する。図１０（ｅ）において、エミッタ電極材料３７と
して窒化ニオブを０．５μｍの厚さでスパッタ成膜す
る。さらに、接着層３８を介して第２のガラス基板３９
を陽極接合する。Next, in FIG. 10B, a gate opening 35 having a diameter e of about 1 μm is formed on the sacrificial layer 32 by photolithography. Next, in FIG. 10C, a part of the sacrifice layer 32 in the gate opening portion 35 is
Etch only about μm. In FIG. 10D,
0.47 μm of silicon dioxide to be the second insulating film 36
A plasma CVD film is formed on the structure shown in FIG. In FIG. 10E, as the emitter electrode material 37, niobium nitride is formed by sputtering to a thickness of 0.5 μm. Further, a second glass substrate 39 is provided via an adhesive layer 38.
Is anodically bonded.
【００４８】図１０（ｆ）において、犠牲層３２を燐酸
でエッチングして第１のガラス基板３１を剥離する。最
後に図１０（ｇ）において、第２の絶縁膜３６をフッ酸
でエッチングしてエミッタ３７ａを露出させる。In FIG. 10F, the first glass substrate 31 is separated by etching the sacrificial layer 32 with phosphoric acid. Finally, in FIG. 10G, the second insulating film 36 is etched with hydrofluoric acid to expose the emitter 37a.
【００４９】この第６実施例の方法によれば、エミッタ
３７ａの先端とゲート電極３３の表面を同じ高さにでき
る。したがって、図４に示した電界放出陰極と同様に、
より低い動作電圧で電子を引き出すことができる。さら
に、第１実施例等と同様にゲート開口部の口径とエミッ
タとの位置関係を均一にすることができるので、エミッ
タの先端からの放出電流のばらつきを±３％程度以内に
抑えることができる。According to the method of the sixth embodiment, the tip of the emitter 37a and the surface of the gate electrode 33 can be at the same height. Therefore, similarly to the field emission cathode shown in FIG.
Electrons can be extracted at a lower operating voltage. Further, the positional relationship between the diameter of the gate opening and the emitter can be made uniform as in the first embodiment and the like, so that the variation in the emission current from the tip of the emitter can be suppressed within about ± 3%. .
【００５０】第７実施例 図１０に示した第６実施例の製造方法の変形例である。
図１１に、この発明の第７実施例の電界放出陰極の製造
方法を示す。ここでは、図１１（ａ）において、犠牲層
３２の上でゲート電極３３の下に、絶縁層３４ａを成膜
する点が、図１０（ｂ）と異なる。この絶縁層３４ａ
は、エミッタ３７ａの先端とゲート電極の表面との高さ
を調整するのに用いられる。また、絶縁層３４ａは、絶
縁膜３６と同じ材料を用いるものとする。これにより、
図１０（ｃ）に示したような犠牲層３２のエッチングを
する必要がない。Seventh Embodiment This is a modification of the manufacturing method of the sixth embodiment shown in FIG.
FIG. 11 shows a method of manufacturing a field emission cathode according to a seventh embodiment of the present invention. Here, FIG. 11A is different from FIG. 10B in that an insulating layer 34a is formed under the gate electrode 33 on the sacrificial layer 32 in FIG. This insulating layer 34a
Is used to adjust the height between the tip of the emitter 37a and the surface of the gate electrode. Further, the same material as the insulating film 36 is used for the insulating layer 34a. This allows
There is no need to etch the sacrificial layer 32 as shown in FIG.
【００５１】また、図１１（ａ）において、ガラス基板
３１の上に、犠牲層３２、ゲート電極３３、絶縁層３４
ｂ（窒化シリコン）を成膜する点は、図１０（ｂ）と同
様に行えばよい。さらに、図１１（ｂ）における絶縁膜
３６の成膜は図１０（ｄ）と同様であり、図１１（ｃ）
のエミッタ電極材料３７の成膜及び図１１（ｄ）の接着
層３８とガラス基板３９の接着は図１０（ｅ）と同様で
あり、図１１（ｅ）の犠牲層３２のエッチングによるガ
ラス基板３１の剥離は図１０（ｆ）と同様である。図１
１（ｆ）においては、絶縁膜３４ａと３６とをエッチン
グすれば、図１０（ｇ）と同様の形状の電界放出陰極を
作ることができる。In FIG. 11A, a sacrifice layer 32, a gate electrode 33, and an insulating layer 34 are formed on a glass substrate 31.
The point of depositing b (silicon nitride) may be similar to that of FIG. Further, the formation of the insulating film 36 in FIG. 11B is the same as that in FIG.
The film formation of the emitter electrode material 37 and the bonding between the adhesive layer 38 and the glass substrate 39 in FIG. 11D are the same as in FIG. 10E, and the glass substrate 31 by etching the sacrificial layer 32 in FIG. Peeling is the same as in FIG. FIG.
In 1 (f), if the insulating films 34a and 36 are etched, a field emission cathode having the same shape as that of FIG. 10 (g) can be formed.
【００５２】[0052]
【発明の効果】この発明によれば、従来のような犠牲層
の形成をすることもなく、エミッタ形成後にゲート電極
を形成する別工程を行う必要もないので、従来よりも工
数を少なくでき、製造工程の容易化と製造コストを低減
することができる。According to the present invention, there is no need to form a sacrificial layer as in the prior art, and it is not necessary to perform a separate step of forming a gate electrode after the formation of the emitter. It is possible to simplify the manufacturing process and reduce the manufacturing cost.
【００５３】また、この発明では、導電性線材を隙間な
く並列に並べゲート電極に相当する部分を形成した後に
エミッタを形成しているので、隣接するゲート電極の間
に形成されたゲート開口部の口径の寸法のばらつきを抑
えることができる。すなわち、ゲート開口部のほぼ中央
にエミッタの先端を位置させることができ、均一な電子
放出特性を持つエミッタを提供することができる。Further, in the present invention, since the conductive wires are arranged in parallel with no gap and the portion corresponding to the gate electrode is formed before forming the emitter, the gate opening formed between the adjacent gate electrodes is formed. Variation in the size of the aperture can be suppressed. That is, the tip of the emitter can be positioned substantially at the center of the gate opening, and an emitter having uniform electron emission characteristics can be provided.
【００５４】さらに、この発明によれば、スパッタ法、
ＣＶＤ法等を用いてエミッタ電極材料を形成することが
できるので、エミッタ電極材料の選択の余地が広くな
る。また、従来に比べて製造工程の数を減らすことがで
き、従来の蒸着法のような犠牲層の形成工程がないの
で、製造工程の容易化、製造コストの低減、この電界放
出陰極を利用した表示装置の大面積化が可能である。Further, according to the present invention, a sputtering method,
Since the emitter electrode material can be formed using a CVD method or the like, there is more room for selection of the emitter electrode material. In addition, the number of manufacturing steps can be reduced as compared with the conventional method, and since there is no step of forming a sacrificial layer as in the conventional vapor deposition method, the manufacturing steps are simplified, the manufacturing cost is reduced, and the field emission cathode is used. The area of the display device can be increased.
【００５５】また、エミッタの先端とゲート電極の表面
とを同じ高さとした場合には、陰極の動作電圧をより低
くすることができる。When the tip of the emitter and the surface of the gate electrode are at the same height, the operating voltage of the cathode can be further reduced.
【図１】この発明で利用する線材の概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view of a wire used in the present invention.
【図２】この発明の第１実施例における電界放出陰極の
製造方法の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a field emission cathode according to the first embodiment of the present invention.
【図３】この発明の第２実施例における電界放出陰極の
製造方法の説明図である。FIG. 3 is an illustration of a method for manufacturing a field emission cathode according to a second embodiment of the present invention.
【図４】この発明の第３実施例における電界放出陰極の
製造方法の説明図である。FIG. 4 is an illustration of a method of manufacturing a field emission cathode according to a third embodiment of the present invention.
【図５】この発明の第４実施例における電界放出陰極の
製造方法の説明図である。FIG. 5 is an illustration of a method for manufacturing a field emission cathode according to a fourth embodiment of the present invention.
【図６】この発明の第５実施例で利用する基板の概略図
である。FIG. 6 is a schematic view of a substrate used in a fifth embodiment of the present invention.
【図７】この発明の第５実施例における電界放出陰極の
製造方法の説明図である。FIG. 7 is an illustration of a method for manufacturing a field emission cathode according to a fifth embodiment of the present invention.
【図８】この発明において、湾曲した基板に、エミッタ
電極を形成した電界放出陰極の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a field emission cathode in which an emitter electrode is formed on a curved substrate in the present invention.
【図９】この発明において、ガラスロッドの表面にエミ
ッタ電極を形成した電界放出陰極の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a field emission cathode in which an emitter electrode is formed on a surface of a glass rod in the present invention.
【図１０】この発明の第６実施例における電界放出陰極
の製造方法の説明図である。FIG. 10 is an illustration of a method for manufacturing a field emission cathode according to a sixth embodiment of the present invention.
【図１１】この発明の第７実施例における電界放出陰極
の製造方法の説明図である。FIG. 11 is an illustration of a method for manufacturing a field emission cathode according to a seventh embodiment of the present invention.
【図１２】従来のコーン型のエミッタを持つ微小電界放
出陰極の構造の斜視図である。FIG. 12 is a perspective view of a structure of a conventional small field emission cathode having a cone-shaped emitter.
１ 導電性線材 １ａ ゲート電極 ２ 絶縁膜 ３ 基板 ４ エミッタ電極材料 ４ａ エミッタ ５ 接着層 ６ エミッタ電極材料 ６ａ エミッタ ７ 接着層 ８ 第２基板 ９ 絶縁性線材 ２１ 基板 ２２ 貫通孔 ２３ 第１の絶縁膜 ２４ ゲート電極膜 ２５ 第２の絶縁膜 ２６ エミッタ電極材料 ２６ａ エミッタ ２７ 接着層 ２８ 第２基板 ３１ 第１のガラス基板 ３２ 犠牲層 ３３ ゲート電極 ３４ 第１の絶縁膜 ３５ ゲート開口部 ３６ 第２の絶縁膜 ３７ エミッタ電極材料 ３７ａ エミッタ ３８ 接着層 ３９ 第２のガラス基板 REFERENCE SIGNS LIST 1 conductive wire 1a gate electrode 2 insulating film 3 substrate 4 emitter electrode material 4a emitter 5 adhesive layer 6 emitter electrode material 6a emitter 7 adhesive layer 8 second substrate 9 insulating wire 21 substrate 22 through hole 23 first insulating film 24 Gate electrode film 25 Second insulating film 26 Emitter electrode material 26a Emitter 27 Adhesive layer 28 Second substrate 31 First glass substrate 32 Sacrificial layer 33 Gate electrode 34 First insulating film 35 Gate opening 36 Second insulating film 37 Emitter electrode material 37a Emitter 38 Adhesive layer 39 Second glass substrate
Claims (10)
極と、絶縁層を介してエミッタ電極の上に形成されかつ
同一方向に並列に配置された複数の導電性線材からなる
ゲート電極とを有し、前記エミッタ電極が、前記導電性
線材の間であって、隣接する導電性線材と一定の距離だ
け離れた位置で先端が尖った凸部形状となっていること
を特徴とする電界放出陰極。1. A semiconductor device comprising: a substrate; an emitter electrode formed on the substrate; and a gate electrode formed on the emitter electrode via an insulating layer and made of a plurality of conductive wires arranged in parallel in the same direction. Wherein the emitter electrode has a convex shape with a sharp tip at a position between the conductive wires and at a predetermined distance from an adjacent conductive wire. cathode.
点と、各導電性線材の上部表面とが、ほぼ同じ高さであ
ることを特徴とする請求項１記載の電界放出陰極。2. The field emission cathode according to claim 1, wherein the apex of the tip of the projection of the emitter electrode and the upper surface of each conductive wire are substantially at the same height.
曲形状の内側面または外側面上に、前記エミッタ電極が
形成されていることを特徴とする請求項１記載の電界放
出陰極。3. The field emission cathode according to claim 1, wherein the substrate has a curved shape, and the emitter electrode is formed on an inner surface or an outer surface of the curved shape.
側面に前記エミッタ電極が形成されていることを特徴と
する請求項１記載の電界放出陰極。4. The field emission cathode according to claim 1, wherein said substrate is a columnar substrate, and said emitter electrode is formed on a side surface of the columnar substrate.
し、側面が絶縁膜で被覆された円柱形状の導電性線材を
隙間なく並べて、隣接する導電性線材によって形成され
る凹部に前記エミッタ電極材料が充填されるように前記
導電性線材をエミッタ電極材料の上に押しつけ、焼成し
た後に、前記隣接する導電性線材によって形成される凹
部に充填されたエミッタ電極材料の先端部分が露出する
ように前記絶縁膜を溶解することを特徴とする電界放出
陰極の製造方法。5. A method of applying a liquid emitter electrode material on a substrate, arranging, without gaps, cylindrical conductive wires whose side surfaces are covered with an insulating film, and forming the emitter electrode in a recess formed by an adjacent conductive wire. The conductive wire is pressed onto the emitter electrode material so as to be filled with the material, and after firing, the tip portion of the emitter electrode material filled in the recess formed by the adjacent conductive wire is exposed. A method for manufacturing a field emission cathode, comprising dissolving the insulating film.
電性線材を隙間なく並べた構造の上に、隣接する導電性
線材によって形成される凹部を覆うようにエミッタ電極
材料を充填し、前記エミッタ電極材料の上に接着層を介
して基板を接着した後、前記隣接する導電性線材によっ
て形成される凹部に充填されたエミッタ電極材料の先端
部分が露出するように前記絶縁膜を溶解することを特徴
とする電界放出陰極の製造方法。6. A structure in which cylindrical conductive wires whose side surfaces are covered with an insulating film are arranged without gaps, and an emitter electrode material is filled so as to cover a concave portion formed by an adjacent conductive wire. After bonding the substrate to the emitter electrode material via an adhesive layer, dissolving the insulating film so that the tip of the emitter electrode material filled in the recess formed by the adjacent conductive wire is exposed. A method for manufacturing a field emission cathode.
解する前に、前記隣接する導電性線材によって形成され
る凹部の頂点とほぼ同じ高さとなるまで、前記導電性線
材の露出した表面を研磨することを特徴とする請求項６
記載の電界放出陰極の製造方法。7. The exposed surface of the conductive wire until the height is substantially the same as the height of the concave portion formed by the adjacent conductive wire before the insulating film is melted after bonding the substrate. 7. The polishing of claim 6.
A method for producing the field emission cathode as described above.
を多数有する第１基板全体を第１絶縁膜で被覆し、前記
円形貫通孔の内径が小さい方の基板面側にゲート電極膜
を形成した後、円形貫通孔がふさがる程度まで第１基板
全体に第２絶縁膜を被覆し、円形貫通孔の内径が大きい
方の基板面側にエミッタ電極材料を充填し、エミッタ電
極材料の上に接着層を介して第２基板を接着した後、前
記エミッタ電極材料の先端部分が露出するように円形貫
通孔の内径が小さい方の基板面側に露出した第２絶縁膜
の一部分を溶解することを特徴とする電界放出陰極の製
造方法。8. An entire first substrate having a large number of circular through-holes having different inner diameters on a front surface and a rear surface is covered with a first insulating film, and a gate electrode film is formed on a substrate surface side having a smaller inner diameter of the circular through-holes. After the formation, the second insulating film is coated on the entire first substrate until the circular through hole is closed, and the substrate surface side having the larger inner diameter of the circular through hole is filled with the emitter electrode material. After adhering the second substrate through the adhesive layer, dissolving a part of the second insulating film exposed on the substrate surface side having the smaller inner diameter of the circular through hole so that the tip portion of the emitter electrode material is exposed. A method for producing a field emission cathode, comprising:
第１絶縁層をこの順に形成する工程と、前記ゲート電極
層と第１絶縁層の一部を除去してゲート開口部を形成す
る工程と、ゲート開口部内の犠牲層を溶解する工程と、
前記構造の表面を覆うように絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の上にエミッタ電極材料を充填する工程と、
エミッタ電極材料の上に接着層を介して第２基板を接着
する工程と、犠牲層を溶解して第１基板を剥離する工程
と、ゲート開口部にエミッタ電極材料の先端部分が露出
するように、前記絶縁膜の一部を溶解する工程を有する
ことを特徴とする電界放出陰極の製造方法。9. A sacrifice layer, a gate electrode layer,
Forming a first insulating layer in this order, removing the gate electrode layer and part of the first insulating layer to form a gate opening, and dissolving a sacrificial layer in the gate opening.
Forming an insulating film so as to cover the surface of the structure;
Filling an emitter electrode material on the insulating film;
A step of bonding the second substrate on the emitter electrode material via an adhesive layer, a step of dissolving the sacrificial layer and peeling the first substrate, and a step of exposing the tip of the emitter electrode material to the gate opening. And dissolving a part of the insulating film.
ゲート電極層、第２絶縁層をこの順に形成する工程と、
前記第１絶縁層、ゲート電極層及び第２絶縁層の一部を
除去してゲート開口部を形成する工程と、前記構造の表
面を覆うように絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜の
上にエミッタ電極材料を充填する工程と、エミッタ電極
材料の上に接着層を介して第２基板を接着する工程と、
犠牲層を溶解して第１基板を剥離する工程と、ゲート開
口部にエミッタ電極材料の先端部分が露出するように、
前記第１絶縁膜と絶縁膜の一部を溶解する工程を有する
ことを特徴とする電界放出陰極の製造方法。10. A sacrifice layer, a first insulating layer,
Forming a gate electrode layer and a second insulating layer in this order;
Forming a gate opening by removing a part of the first insulating layer, the gate electrode layer and the second insulating layer; forming an insulating film so as to cover a surface of the structure; Filling a second substrate with an emitter electrode material over the emitter electrode material via an adhesive layer;
Dissolving the sacrificial layer to peel off the first substrate; and exposing the tip of the emitter electrode material to the gate opening.
A method for manufacturing a field emission cathode, comprising a step of dissolving the first insulating film and a part of the insulating film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19596899A JP2001023507A (en) | 1999-07-09 | 1999-07-09 | Field emission cathode and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19596899A JP2001023507A (en) | 1999-07-09 | 1999-07-09 | Field emission cathode and its manufacture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001023507A true JP2001023507A (en) | 2001-01-26 |
Family
ID=16349997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19596899A Withdrawn JP2001023507A (en) | 1999-07-09 | 1999-07-09 | Field emission cathode and its manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001023507A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007518240A (en) * | 2004-01-08 | 2007-07-05 | イン エス． タン | Small field emission device for flat panel display |
-
1999
- 1999-07-09 JP JP19596899A patent/JP2001023507A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007518240A (en) * | 2004-01-08 | 2007-07-05 | イン エス． タン | Small field emission device for flat panel display |
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|---|---|---|---|
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