JPH03246851A - Electron emitting element - Google Patents

Electron emitting element

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JPH03246851A
JPH03246851A JP2043012A JP4301290A JPH03246851A JP H03246851 A JPH03246851 A JP H03246851A JP 2043012 A JP2043012 A JP 2043012A JP 4301290 A JP4301290 A JP 4301290A JP H03246851 A JPH03246851 A JP H03246851A
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electron
photoconductor
electrons
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彰 金子
Toru Sugano
亨 菅野
Kaoru Tomii
冨井 薫
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To simplify driving wiring by bringing one side of photoconductor layers provided on multiple opening sections into contact with a conductor layer, bringing the other side into contact with the independent conductor layer of an electron emitting section, and performing light radiation to the desired opening sections. CONSTITUTION:The first conductor layer 2 with multiple opening sections 3 on a substrate, photoconductor layers 4 formed in contact with the first conductor layer 2 on the opening sections 3, the second conductor layer 5, and an insulator layer 6 formed around the photoconductor layers and the second conductor layer, an insulator layer 7 for permeating electrons, and the third conductor layer 8 for emitting electrons are provided. The photoconductor layers in the desired electron emission region is set to the electrical conduction state from the electrical insulation state, electrons can be emitted from the third conductor layer 8 for a preset period, and driving wiring can be simplified.

Description

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

従来の技術 従来、電子顕微鏡、電子ビーム露光装置、CRT等にお
ける電子発生源として、熱電子を放出する熱陰極が用い
られている。しかし、熱陰極は陰極自体を加熱する加熱
手段を必要とし、また、加熱に伴うエネルギー損失が生
じるなどの問題がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, a hot cathode that emits thermoelectrons has been used as an electron generation source in an electron microscope, an electron beam exposure device, a CRT, and the like. However, hot cathodes require heating means to heat the cathode itself, and there are also problems such as energy loss due to heating.

そこで、近年、加熱を必要としない電子放出素子、いわ
ゆる冷陰極に関する研究が行われ、いくつかのタイプの
電子放出素子が提案されている。
Therefore, in recent years, research has been conducted on electron-emitting devices that do not require heating, so-called cold cathodes, and several types of electron-emitting devices have been proposed.

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

上記電界放出型の電子放出素子として、例えば、ジャー
ナル・オブ・アプライド・フィジックス39巻、7号、
3504−<−シ、1968年(Journalof 
Appl ied Physics、 Vol 3g、
No7、P3504.1968 )に記載されている構
成が知られている。
As the field emission type electron emitting device, for example, Journal of Applied Physics Vol. 39, No. 7,
3504-<-shi, 1968 (Journalof
Applied Physics, Vol 3g,
No. 7, P3504.1968) is known.

以下、この電子放出素子の概略について第4図に示す断
面図を参照しながら説明する。
The outline of this electron-emitting device will be explained below with reference to the cross-sectional view shown in FIG.

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

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

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

第5図に示すように、基板51上に帯状の金属層52が
形成され、金属層52が絶縁体層53で覆われている。
As shown in FIG. 5, a strip-shaped metal layer 52 is formed on a substrate 51, and the metal layer 52 is covered with an insulating layer 53.

絶縁体層53上には金属層52と直交方向で帯状の金属
層54が形成されている。
A band-shaped metal layer 54 is formed on the insulator layer 53 in a direction perpendicular to the metal layer 52 .

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

また、アレー化されたMIM型の電子放出素子として、
例えば、ジャパン・デイスプレー 86.512へi)
 (Japan Display  B6、P512 
)に記載されている構成が知られている。以下、このア
レー状の電子放出素子について第6図((示す斜視図を
参照しながら説明する。
In addition, as an arrayed MIM type electron-emitting device,
For example, Japan Display 86.512 i)
(Japan Display B6, P512
) is known. Hereinafter, this array-shaped electron-emitting device will be explained with reference to the perspective view shown in FIG.

第6図に示すように、基板61上に複数条の上部電極6
2a、 62b、 62C,・−・と下部電極63a1
63b、63C1・・・が交差して形成され、各交差部
に、例えば、第4図に示したような電子放出部64が形
成されている。
As shown in FIG. 6, a plurality of upper electrodes 6 are formed on a substrate 61.
2a, 62b, 62C, ... and the lower electrode 63a1
63b, 63C1, . . . are formed to intersect with each other, and an electron emitting portion 64 as shown in FIG. 4, for example, is formed at each intersection.

そして、電子を放出させたい所望の交差部を共有する上
部電極と下部電極、例えば、62aと633とに所定の
電圧を印加することにより、両者の交差部の電子放出部
64から電子を放出させることができる。
Then, by applying a predetermined voltage to the upper electrode and the lower electrode, for example, 62a and 633, which share a desired intersection where electrons are to be emitted, electrons are emitted from the electron emitting part 64 at the intersection between the two. be able to.

しかし、電子放出素子をアレー化し、多数箇所の電子放
出領域から電子を放出させようとすると、第6図から明
らかなように、多数の上部電極62a162b、 62
C1・・・と下部電極63a、 63b、 63C,、
−・を形成しなければならず、駆動するための配線が複
雑となるなどの問題があった。
However, when electron-emitting devices are arranged in an array and electrons are emitted from a large number of electron-emitting regions, as is clear from FIG.
C1... and lower electrodes 63a, 63b, 63C,...
- and must be formed, which poses problems such as complicated driving wiring.

そこで、上記問題を解決するため、特開平1−・209
643号公報に記載されているような構成が提案されて
いる。以下、このアレー状の電子放出素子について第7
図に示す断面図を参照しながら説明する。
Therefore, in order to solve the above problem, JP-A-1-209
A configuration as described in Japanese Patent No. 643 has been proposed. The seventh section regarding this array-like electron-emitting device will be described below.
The explanation will be given with reference to the cross-sectional view shown in the figure.

第7図に示すように、基板71上に複数条の下部電極7
2が設けられ、下部電極72上に光スイツチング層73
が形成され、光スイッチング層73上に電子放出領域と
なる複数の導電層74がが設けられ、導電層74が絶縁
性薄膜75て覆われている。絶縁性薄膜75上には上部
電極76が形成され、上部電極76上に電子放出領域の
周囲で絶縁層77が形成され、絶縁層77上に加速電極
78が形成されている。
As shown in FIG. 7, a plurality of lower electrodes 7 are formed on a substrate 71.
2 is provided, and a light switching layer 73 is provided on the lower electrode 72.
A plurality of conductive layers 74 serving as electron emission regions are provided on the optical switching layer 73, and the conductive layers 74 are covered with an insulating thin film 75. An upper electrode 76 is formed on the insulating thin film 75, an insulating layer 77 is formed on the upper electrode 76 around the electron emission region, and an accelerating electrode 78 is formed on the insulating layer 77.

そして、下部電極72と上部電極76とに電源79によ
り電圧を印加しておと、下部電極72側から光80を入
射し、光の照射された光スイツチング層73を電気的高
抵抗状態から低抵抗状態へ遷移させ、光入射領域の反対
側の電極76面から電子を放出させることができる。
Then, a voltage is applied to the lower electrode 72 and the upper electrode 76 by the power supply 79, and then light 80 is incident from the lower electrode 72 side, changing the irradiated light switching layer 73 from a high electrical resistance state to a low electrical resistance state. It is possible to make a transition to a resistive state and emit electrons from the surface of the electrode 76 on the opposite side of the light incident region.

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

本発明は、上記のような従来技術の問題を解決するもの
であり、駆動用の配線を簡素化することができると共に
、隣接電子放出領域の誤動作を防止することができるよ
うにした電子放出素子を提供することを目的とするもの
である。
The present invention solves the problems of the prior art as described above, and provides an electron-emitting device in which driving wiring can be simplified and malfunctions of adjacent electron-emitting regions can be prevented. The purpose is to provide the following.

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

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

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

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

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

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

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

捷ず、本発明の第1の実施例について説明する。Without further details, a first embodiment of the present invention will be described.

第1図は本発明の第1の実施例における電子放出素子を
示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an electron-emitting device in a first embodiment of the present invention.

第1図に示すように、使用する所定の光に対して透過性
を有する基板1上に使用する所定の光に対して不透明な
第1の導電体層2が形成され、この第1の導電体層2は
複数の開孔部3を有している。各開孔部3には第1の導
電体層2と接触して光導電体層4が形成され、光導電体
層4上にはこれと接触して第2の導電体層5が形成され
、容箱2の導電体層5の外周部が開孔部3の外周におい
て第1の導電体層2に対峙されている。第1の導電体層
2上には光導電体層4と第2の導電体層5の周囲に絶縁
体層6が形成されて各電子放出領域部に電気的に分離さ
れている。この絶縁体層6は光導電体層4の導電性をも
たらす励起光に対し、不透明であるのが望ましい。第2
の導電体層5および絶縁体層6上には電子透過用の薄い
絶縁体層7が形成され、絶縁体層7上には電子放出用の
第3の導電体層8が形成されている。絶縁体層7Iri
トンイ・ル効果により、電子が第2の導電体層5から第
3の導電体層8へ透過する部分であるため、薄く形成す
る程、よりトンネル確率が高くなり、好ましいが、実際
的には3〜20 nm程度である。
As shown in FIG. 1, a first conductor layer 2 that is opaque to a predetermined light to be used is formed on a substrate 1 that is transparent to a predetermined light to be used. The body layer 2 has a plurality of apertures 3. A photoconductor layer 4 is formed in each opening 3 in contact with the first conductor layer 2, and a second conductor layer 5 is formed on the photoconductor layer 4 in contact therewith. , the outer periphery of the conductor layer 5 of the container box 2 faces the first conductor layer 2 at the outer periphery of the opening 3. An insulator layer 6 is formed on the first conductor layer 2 around the photoconductor layer 4 and the second conductor layer 5 to electrically isolate each electron emitting region. This insulator layer 6 is preferably opaque to the excitation light that makes the photoconductor layer 4 electrically conductive. Second
A thin insulator layer 7 for electron transmission is formed on the conductor layer 5 and insulator layer 6, and a third conductor layer 8 for electron emission is formed on the insulator layer 7. Insulator layer 7Iri
This is the part where electrons pass from the second conductor layer 5 to the third conductor layer 8 due to the Tony-Le effect, so the thinner it is formed, the higher the tunneling probability is, which is preferable, but in practice It is about 3 to 20 nm.

同様に第3の導電体層8も薄い程好ましいが、実際には
電導性との兼合いで5〜40nm程度である。
Similarly, the thickness of the third conductor layer 8 is preferably about 5 to 40 nm, taking into consideration the conductivity.

また、電子を放出させるための第3の導電体層8は第2
の導電体層5を覆うように形成され、電子放出素子の上
部電極となる。以上の構成でも電子放出素子として基本
的機能は満たすが、更に、第3の導電体層8上に電子放
出領域の外周で第2の導電体層5上を避けるように絶縁
体層9が形成され、各絶縁体層9上に引出し電極1oが
形成されている。
Further, the third conductor layer 8 for emitting electrons is the second conductor layer 8.
The conductor layer 5 is formed to cover the conductor layer 5, and becomes the upper electrode of the electron-emitting device. Although the above configuration also fulfills the basic function as an electron-emitting device, an insulator layer 9 is further formed on the third conductor layer 8 at the outer periphery of the electron-emitting region so as to avoid the second conductor layer 5. An extraction electrode 1o is formed on each insulator layer 9.

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

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

次に、本発明の第2の実施例について説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described.

第2図は本発明の第2の実施例における電子放出素子を
示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing an electron-emitting device according to a second embodiment of the present invention.

第2図に示すように、使用する所定の光に対して透過性
を有する基板15上に所定の光に対して不透明な遮光体
層16が形成され、この遮光体層16は複数の開孔部1
7を有している。これら遮光体層16および基板15上
には透明な第1の導電体層18が形成され、この透明な
第1の導電体層18上に各開孔部17に対応して光導電
体層19が形成されている。各光導電体層19上にこれ
と接触して第2の導電体層20が形成され、各館2の導
電体層20の外周部が開拉部17の外周において、透明
な第1の導電体層18に対峙されている。透明な第1の
導電体層18上には光導電体層19と第2の導電体層2
0の周囲に絶縁体層21が形成されて各電子放出領域部
に電気的に分離されている。第2の導電体層20および
絶縁体層21上には電子透過用の薄い(膜厚20nm以
下)絶縁体層22が形成され、絶縁体層22上には電子
放出用の第3の導電体層23が形成されている。
As shown in FIG. 2, a light shielding layer 16 that is opaque to a predetermined light is formed on a substrate 15 that is transparent to a predetermined light to be used, and this light shielding layer 16 has a plurality of apertures. Part 1
7. A transparent first conductor layer 18 is formed on the light shielding layer 16 and the substrate 15, and a photoconductor layer 19 is formed on the transparent first conductor layer 18 corresponding to each opening 17. is formed. A second conductor layer 20 is formed on and in contact with each photoconductor layer 19, and the outer periphery of the conductor layer 20 of each photoconductor 2 forms a transparent first conductor layer 20 at the outer periphery of the opening 17. It is facing body layer 18. A photoconductor layer 19 and a second conductor layer 2 are disposed on the transparent first conductor layer 18.
An insulator layer 21 is formed around 0 to electrically isolate each electron emitting region. A thin (thickness of 20 nm or less) insulator layer 22 for electron transmission is formed on the second conductor layer 20 and the insulator layer 21, and a third conductor for electron emission is formed on the insulator layer 22. A layer 23 is formed.

更に、必要に応じ、第3の導電体層23上に電子放出領
域の外周で第2の導電体層20を避けるように絶縁体層
24が形成され、各絶縁体層24上に引出し電極25が
形成されている。
Furthermore, if necessary, an insulator layer 24 is formed on the third conductor layer 23 at the outer periphery of the electron emission region so as to avoid the second conductor layer 20, and an extraction electrode 25 is formed on each insulator layer 24. is formed.

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

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

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

次に、本発明の第3の実施例について説明する。Next, a third embodiment of the present invention will be described.

第3図は本発明の第3の実施例における電子放出素子を
示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing an electron-emitting device according to a third embodiment of the present invention.

第3図に示すように、使用する所定の光に対して透過性
を有する基板31上に所定の光に対して不透明な導電体
層32が形成され、この導電体層32は複数の開孔部3
3を有している。各開孔部33には導電体層32♂接触
して光導電体層34が形成され、導電体層32上には光
導電体層34の周囲に絶縁体層35が形成されている。
As shown in FIG. 3, a conductor layer 32 that is opaque to a predetermined light is formed on a substrate 31 that is transparent to a predetermined light to be used, and this conductor layer 32 has a plurality of openings. Part 3
It has 3. A photoconductor layer 34 is formed in contact with the conductor layer 32♡ in each opening 33, and an insulator layer 35 is formed on the conductor layer 32 and around the photoconductor layer 34.

各光導電体層34を覆って電界集中の生じやすい形状の
電子放出部36が形成され、絶縁体層35上には電子放
出部36の周囲に絶縁体層37が形成され、絶縁体層3
7上に引出し電極38が形成されている。本実施例の構
成は、いわゆる電界放出型であるので、電子放出部36
は高融点で、低仕事関数の材料、例えば、Mo、 La
B6、ZrC等を用いるのが望ましい。
An electron emitting section 36 having a shape that tends to cause electric field concentration is formed covering each photoconductor layer 34, and an insulating layer 37 is formed around the electron emitting section 36 on the insulating layer 35.
An extraction electrode 38 is formed on 7. Since the configuration of this embodiment is a so-called field emission type, the electron emission section 36
is a high melting point, low work function material such as Mo, La
It is desirable to use B6, ZrC, etc.

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

実施例1 第1図において、基板1としてガラスを用い、まず、こ
の基板1上にφ0.5 mm 、  ピ、、 f−2m
mで10 X 10個の開孔部3を有する膜厚30Qn
mのA1蒸着膜からなる第1の導電体層2を形成した。
Example 1 In FIG. 1, glass is used as the substrate 1, and first, a diameter of 0.5 mm, φ, f-2m is placed on the substrate 1.
Film thickness 30Qn with 10×10 openings 3 in m
A first conductor layer 2 consisting of an A1 vapor-deposited film of m thickness was formed.

次にφ0.5 mmの開孔部3にφ0.6 mmで膜厚
5QQnmの光導電体層4、例えば、CdSe、 Cd
S、 ZnS 等を形成した。次に、第1の導電体層2
上で光導電体層4の周囲に絶縁体層6として、例えば、
S i02、AI 203  等を形成した後、光導電
体層4上にこれと接触してφQ、 g mmの第3の導
電体層5として、例えば、AI、 Mo、 LaB6、
ZrC等を形成した。
Next, a photoconductor layer 4 having a diameter of 0.6 mm and a film thickness of 5QQnm, such as CdSe, Cd
S, ZnS, etc. were formed. Next, the first conductor layer 2
As an insulator layer 6 around the photoconductor layer 4 on the top, for example,
After forming Si02, AI203, etc., a third conductive layer 5 of φQ, g mm is formed on the photoconductor layer 4 in contact with this, for example, AI, Mo, LaB6,
ZrC etc. were formed.

次に、絶縁体層6および第2の導電体層5上に薄い絶縁
体層7として、Al2O3、S i02、Si3N4等
を約10nmの膜厚で形成した。次に、絶縁体層7上に
第3の導電体層8として、例えば、Au、ZrC1La
B6等を10〜15nmの膜厚で形成して電子放出素子
を作製した。そして、第3の導電体層8と第1の導電体
層3間に10〜15Vの電圧を印加しながら、ガラス基
板1側から所望の電子放出領域に対応する開孔部3にH
e−Neレーザ光を照射した結果、クロストークによる
誤動作がなく、第3の導電体層8側において、He−N
eレーザ光を照射した開拓部3に対応する箇所のみから
電子を放出させることができた。
Next, a thin insulator layer 7 of Al2O3, Si02, Si3N4, etc. was formed on the insulator layer 6 and the second conductor layer 5 to a thickness of about 10 nm. Next, a third conductor layer 8 is formed on the insulator layer 7 by using, for example, Au, ZrC1La, etc.
An electron-emitting device was fabricated by forming B6 or the like to a thickness of 10 to 15 nm. Then, while applying a voltage of 10 to 15 V between the third conductor layer 8 and the first conductor layer 3, H is applied from the glass substrate 1 side to the opening 3 corresponding to the desired electron emission region.
As a result of irradiating the e-Ne laser beam, there was no malfunction due to crosstalk, and He-N
Electrons were able to be emitted only from the location corresponding to the reclamation area 3 irradiated with the e-laser light.

実施例2 第2図において、まず、ガラス基板15上にφQ、 5
 mmの開孔部17を有するように遮光体層16として
、例えば、Oe、 Si等を形成した。次に、遮光体層
16およびガラス基板15上にITO。
Example 2 In FIG. 2, first, φQ, 5
The light shielding layer 16 was formed of, for example, Oe, Si, etc. so as to have an opening 17 of mm. Next, ITO is deposited on the light shielding layer 16 and the glass substrate 15.

5n02等の透明な第1の導電体層18 を形成した後
、上記実施例1と同様にして電子放出素子を作製した。
After forming a transparent first conductor layer 18 such as 5n02, an electron-emitting device was produced in the same manner as in Example 1 above.

そして、実施例1(!:同様に第3の導電体層23と透
明な第1の導電体層18に電圧を印加しながらガラス基
板15側から各電子放出領域ごとに光照射を行った結果
、クロストークによる誤動作がなく、所望の電子放出領
域のみから電子を放出させることができた。
Example 1 (!: Similarly, the results were obtained by irradiating each electron emission region with light from the glass substrate 15 side while applying a voltage to the third conductor layer 23 and the transparent first conductor layer 18. There was no malfunction due to crosstalk, and electrons could be emitted only from the desired electron emission region.

実施例3 第3図において、まず、上記実施例1の場合と同様にガ
ラス基板31上に順次AI蒸着膜からなる第1の導電体
層32 、CdSe、 CdS、 ZnS 等からなる
光導電体層34.5I02からなる絶縁体層32 を形
成した。次に、絶縁体層35上に電子放出素子囲の絶縁
体層37として、5i02をフォトプロセスにより約1
μm の厚さで形成し、その上に引出し電極38として
、Moを3001mの厚さで形成した。その後、斜め蒸
着と垂直蒸着のに二元蒸着法により、光導電体層34を
覆ってMo 、 LaB6等からなる電子放出部36 
を形成した。そして、引出し電極38と導電体層32と
に所定の電圧を印加しながらガラス基板31側より所望
の電子放出領域に対応する開孔部33に光照射を行った
結果、所望の電子放出領域のみから電子を放出させるこ
とができた。
Example 3 In FIG. 3, first, as in the case of Example 1, a first conductor layer 32 made of an AI vapor-deposited film and a photoconductor layer made of CdSe, CdS, ZnS, etc. are sequentially deposited on a glass substrate 31. An insulator layer 32 made of 34.5I02 was formed. Next, 5i02 was formed on the insulator layer 35 by photoprocessing to form an insulator layer 37 surrounding the electron-emitting device.
The lead electrode 38 was formed using Mo to a thickness of 3001 m. Thereafter, the photoconductor layer 34 is covered with an electron-emitting region 36 made of Mo, LaB6, etc., using a binary evaporation method using oblique evaporation and vertical evaporation.
was formed. Then, while applying a predetermined voltage to the extraction electrode 38 and the conductive layer 32, light is irradiated from the glass substrate 31 side to the aperture 33 corresponding to the desired electron emitting region, and as a result, only the desired electron emitting region is exposed. It was possible to emit electrons from

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

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

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

Claims (3)

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