JP2002203473A - Cold cathode field electron emission element, its manufacturing method, and cold cathode field electron emission display device - Google Patents
Cold cathode field electron emission element, its manufacturing method, and cold cathode field electron emission display deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、冷陰極電界電子放
出素子及びその製造方法、並びに、冷陰極電界電子放出
表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cold cathode field emission device, a method of manufacturing the same, and a cold cathode field emission display.
【0002】[0002]
【従来の技術】真空中に置かれた金属や半導体に或る閾
値以上の強さの電界を与えると、金属や半導体の表面近
傍の薄いエネルギー障壁を電子が量子トンネル効果によ
って通過し、常温でも真空中に電子が放出されるように
なる。かかる原理に基づく電子放出は、冷陰極電界電子
放出、あるいは単に電界放出(フィールド・エミッショ
ン)と呼ばれる。近年、この電界放出の原理を画像表示
に応用した平面型の冷陰極電界電子放出表示装置、所謂
フィールド・エミッション・ディスプレイ(FED)が
提案されており、高輝度、低消費電力等の長所を有する
ことから、従来の陰極線管(CRT)に代わる画像表示
装置として期待されている。2. Description of the Related Art When an electric field having a strength exceeding a certain threshold is applied to a metal or semiconductor placed in a vacuum, electrons pass through a thin energy barrier near the surface of the metal or semiconductor by the quantum tunnel effect, and even at room temperature. Electrons are emitted into the vacuum. Electron emission based on such a principle is called cold cathode field emission, or simply field emission (field emission). In recent years, a flat-type cold-cathode field emission display (FED), which applies the principle of field emission to image display, has been proposed, and has advantages such as high brightness and low power consumption. Therefore, it is expected as an image display device which replaces a conventional cathode ray tube (CRT).
【0003】冷陰極電界電子放出表示装置(以下、単
に、表示装置と呼ぶ場合がある)は、一般に、2次元マ
トリクス状に配列された各画素に対応して電子放出領域
を有するカソードパネルと、電子放出領域から放出され
た電子との衝突により励起されて発光する蛍光体層を有
するアノードパネルとが、高真空層を介して対向配置さ
れた構成を有する。カソードパネル上の各電子放出領域
には、通常、複数の冷陰極電界電子放出素子(以下、単
に、電界放出素子と呼ぶ場合がある)が設けられてい
る。各電界放出素子は、電子放出部を有し、更に、電子
放出部から電子を引き出すためのゲート電極を有する。[0003] A cold cathode field emission display (hereinafter sometimes simply referred to as a display) generally includes a cathode panel having an electron emission region corresponding to each pixel arranged in a two-dimensional matrix, An anode panel having a phosphor layer which emits light by being excited by collision with electrons emitted from the electron emission region is arranged to face each other via a high vacuum layer. Usually, a plurality of cold cathode field emission devices (hereinafter sometimes simply referred to as field emission devices) are provided in each electron emission region on the cathode panel. Each field emission device has an electron emission portion, and further has a gate electrode for extracting electrons from the electron emission portion.
【0004】かかる表示装置の構成において、低い駆動
電圧で大きな放出電子電流を得るためには、例えば、電
界放出素子を構成する電子放出部の先端形状を鋭く尖ら
せた形状とすること、個々の電界放出素子を微細化し
て、1画素に対応する電子放出領域内における電界放出
素子の存在密度を高めること、電子放出部の先端とゲー
ト電極との距離を短縮することが要求される。従って、
これらの要求を満たすために、従来より様々な構成を有
する電界放出素子が提案されている。In order to obtain a large emission electron current at a low drive voltage in the structure of such a display device, for example, the tip of an electron emission portion constituting a field emission element is required to have a sharply pointed shape, It is required to miniaturize the field emission device to increase the density of the field emission device in the electron emission region corresponding to one pixel and to shorten the distance between the tip of the electron emission portion and the gate electrode. Therefore,
In order to satisfy these requirements, field emission devices having various configurations have conventionally been proposed.
【0005】かかる従来の電界放出素子の代表例の1つ
として、電子放出部を円錐形の導電体で構成した、所謂
スピント(Spindt)型電界放出素子が知られてい
る。このスピント型電界放出素子を組み込んだ表示装置
の概念図を、図39に示す。この表示装置のカソードパ
ネルCPは、支持体210上に形成されたカソード電極
211と、カソード電極211上を含む支持体210上
に形成された絶縁層212と、絶縁層212上に形成さ
れたゲート電極213と、ゲート電極213及び絶縁層
212に設けられた開口部214と、開口部214内に
形成された円錐形の電子放出部215から構成されてい
る。電界放出素子が所定数、2次元マトリクス状に配列
されて1画素が形成される。一方、アノードパネルAP
は、基板20上に所定のパターンにより蛍光体層21が
形成され、この蛍光体層21がアノード電極22で覆わ
れた構造を有する。As one of typical examples of such conventional field emission devices, a so-called Spindt type field emission device in which an electron emission portion is formed of a conical conductor is known. FIG. 39 shows a conceptual diagram of a display device incorporating the Spindt-type field emission device. The cathode panel CP of this display device includes a cathode electrode 211 formed on a support 210, an insulating layer 212 formed on the support 210 including the cathode electrode 211, and a gate formed on the insulating layer 212. An electrode 213, an opening 214 provided in the gate electrode 213 and the insulating layer 212, and a conical electron emitting portion 215 formed in the opening 214. A predetermined number of field emission devices are arranged in a two-dimensional matrix to form one pixel. On the other hand, the anode panel AP
Has a structure in which a phosphor layer 21 is formed in a predetermined pattern on a substrate 20, and the phosphor layer 21 is covered with an anode electrode 22.
【0006】電子放出部215とゲート電極213との
間に電圧を印加すると、その結果生じた電界によって電
子放出部215の先端から電子が引き出される。この電
子は、アノードパネルのアノード電極22に引き付けら
れ、アノード電極22と基板20との間に形成された発
光体層である蛍光体層21に衝突する。その結果、蛍光
体層21が励起されて発光し、所望の画像を得ることが
できる。この電界放出素子の動作は、基本的にゲート電
極213及びカソード電極211に印加される電圧によ
って制御される。When a voltage is applied between the electron emitting portion 215 and the gate electrode 213, electrons are extracted from the tip of the electron emitting portion 215 by the resulting electric field. The electrons are attracted to the anode electrode 22 of the anode panel, and collide with the phosphor layer 21 which is a light emitting layer formed between the anode electrode 22 and the substrate 20. As a result, the phosphor layer 21 is excited to emit light, and a desired image can be obtained. The operation of the field emission device is basically controlled by a voltage applied to the gate electrode 213 and the cathode electrode 211.
【0007】かかるスピント型電界放出素子の製造方法
の概要を、以下、図40及び図41を参照して説明す
る。この製造方法は、基本的には、円錐形の電子放出部
215を金属材料の垂直蒸着により形成する方法であ
る。即ち、開口部214に対して蒸着粒子は垂直に入射
するが、開口部214の開口端部に形成されるオーバー
ハング状の堆積物による遮蔽効果を利用して、開口部2
14の底部に到達する蒸着粒子の量を漸減させ、円錐形
の堆積物から成る電子放出部215を自己整合的に形成
する。ここでは、不要なオーバーハング状の堆積物の除
去を容易とするために、ゲート電極213上にピールオ
フ層216を予め形成しておく方法について説明する。An outline of a method for manufacturing such a Spindt-type field emission device will be described below with reference to FIGS. This manufacturing method is basically a method of forming the conical electron emitting portion 215 by vertical vapor deposition of a metal material. In other words, the vapor deposition particles are vertically incident on the opening 214, but the shielding effect of the overhang-like deposit formed at the opening end of the opening 214 is used to form the opening 2.
The amount of vapor deposition particles reaching the bottom of the substrate 14 is gradually reduced, and the electron-emitting portion 215 made of a conical deposit is formed in a self-aligned manner. Here, a method of forming a peel-off layer 216 on the gate electrode 213 in advance to facilitate removal of unnecessary overhang-like deposits will be described.
【0008】[工程−10]先ず、例えばガラス基板か
ら成る支持体210上にニオブ(Nb)から成るカソー
ド電極211を形成した後、その上にSiO2から成る
絶縁層212、導電材料から成るゲート電極213を順
次成膜し、次に、このゲート電極213と絶縁層212
をパターニングすることにより開口部214を形成する
(図40の(A)参照)。このパターニングは、通常の
フォトリソグラフィ技術によるレジストマスクの形成
と、このレジストマスクを介したドライエッチング技術
により行うことができる。[Step-10] First, after forming a cathode electrode 211 made of niobium (Nb) on a support 210 made of, for example, a glass substrate, an insulating layer 212 made of SiO 2 and a gate made of a conductive material are formed thereon. An electrode 213 is sequentially formed, and then the gate electrode 213 and the insulating layer 212 are formed.
Is formed by patterning (see FIG. 40A). This patterning can be performed by formation of a resist mask by a usual photolithography technique and dry etching technique through the resist mask.
【0009】[工程−20]次に、支持体210に対し
てアルミニウムを斜め蒸着することにより、ピールオフ
層216を形成する。このとき、支持体210の法線に
対する蒸着粒子の入射角を十分に大きく選択することに
より、開口部214の底部にアルミニウムを殆ど堆積さ
せることなく、ゲート電極213及び絶縁層212の上
にピールオフ層216を形成することができる。このピ
ールオフ層216は、開口部214の開口端部から庇状
に張り出しており、これにより開口部214が実質的に
縮径される(図40の(B)参照)。[Step-20] Next, a peel-off layer 216 is formed by obliquely depositing aluminum on the support 210. At this time, by selecting a sufficiently large incident angle of the deposition particles with respect to the normal line of the support 210, almost no aluminum is deposited on the bottom of the opening 214, and the peel-off layer is formed on the gate electrode 213 and the insulating layer 212. 216 can be formed. The peel-off layer 216 protrudes like an eave from the opening end of the opening 214, whereby the diameter of the opening 214 is substantially reduced (see FIG. 40B).
【0010】[工程−30]次に、全面に例えばモリブ
デン(Mo)を垂直蒸着する。このとき、ピールオフ層
216上でオーバーハング形状を有する導電材料層21
7が成長するに伴い、開口部214の実質的な直径が次
第に縮小されるので、開口部214の底部において堆積
に寄与する蒸着粒子は、次第に開口部214の中央付近
を通過する分に制限されるようになる。その結果、図4
1の(A)に示すように、開口部214の底部には円錐
形の堆積物が形成され、この円錐形の堆積物が電子放出
部215となる。[Step-30] Next, for example, molybdenum (Mo) is vertically deposited on the entire surface. At this time, the conductive material layer 21 having an overhang shape on the peel-off layer 216
7 grows, the substantial diameter of the opening 214 is gradually reduced, so that the deposition particles contributing to the deposition at the bottom of the opening 214 are gradually limited to those passing near the center of the opening 214. Become so. As a result, FIG.
As shown in FIG. 1A, a conical deposit is formed at the bottom of the opening 214, and the conical deposit becomes the electron emission portion 215.
【0011】[工程−40]その後、電気化学的プロセ
ス及び湿式プロセスによってピールオフ層216をゲー
ト電極213及び絶縁層212の表面から剥離し、ゲー
ト電極213及び絶縁層212の上方の導電材料層21
7を選択的に除去する(図41の(B)参照)。[Step-40] Thereafter, the peel-off layer 216 is peeled off from the surfaces of the gate electrode 213 and the insulating layer 212 by an electrochemical process and a wet process, and the conductive material layer 21 above the gate electrode 213 and the insulating layer 212 is removed.
7 is selectively removed (see FIG. 41B).
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】ところで、図41の
(B)に示した構造を有する電界放出素子の電子放出特
性、放出電子電流は、開口部214の上端部を成すゲー
ト電極213の縁部213Aから電子放出部215の先
端部までの距離に大きく依存する。この距離は通常、サ
ブミクロンのオーダーであり、開口部214の形状の加
工精度や直径の寸法精度、[工程−30]において成膜
される導電材料層217の膜厚精度、更にはその下地と
なるピールオフ層216の形状精度に大きく依存する。
しかしながら、実際に大面積の支持体全体に亙って均一
な膜厚を有する導電材料層217を垂直蒸着により形成
したり、均一な寸法の庇形状を有するピールオフ層21
6を斜め蒸着により形成することは、極めて困難であ
り、或る程度の面内ばらつきやロット間ばらつきは避け
られない。このばらつきは、表示装置の画像表示特性、
例えば画像の明るさにばらつきが生ずる原因となる。し
かも、大型の蒸着装置が必要とされること、スループッ
トが低下すること、大面積に亙って形成されたピールオ
フ層216を除去する際に、その残渣がカソードパネル
を汚染する原因となり、表示装置の製造歩留まりを低下
させること、といった問題もある。By the way, the electron emission characteristics and the emission electron current of the field emission device having the structure shown in FIG. 41B depend on the edge of the gate electrode 213 forming the upper end of the opening 214. It largely depends on the distance from 213A to the tip of the electron emission section 215. This distance is usually on the order of submicron, and the processing accuracy of the shape of the opening 214, the dimensional accuracy of the diameter, the film thickness accuracy of the conductive material layer 217 formed in [Step-30], and further, Greatly depends on the shape accuracy of the peel-off layer 216.
However, the conductive material layer 217 having a uniform film thickness over the entire support having a large area is actually formed by vertical evaporation, or the peel-off layer 21 having an eaves shape having a uniform dimension is formed.
It is extremely difficult to form 6 by oblique deposition, and a certain degree of in-plane variation and lot-to-lot variation cannot be avoided. This variation depends on the image display characteristics of the display device,
For example, this may cause variations in the brightness of the image. In addition, a large deposition apparatus is required, the throughput is reduced, and when the peel-off layer 216 formed over a large area is removed, the residue causes contamination of the cathode panel, and the display device There is also a problem that the manufacturing yield is lowered.
【0013】また、表示装置として実用的な輝度を得る
ために、電界放出素子の存在密度は1万個/mm2のオ
ーダーにも及ぶ場合があり、各電界放出素子の寸法の縮
小に伴ってその形成には半導体プロセスが多用される傾
向にある。しかしながら、半導体プロセスの多用につい
ては、スループットの低下や製造コストの上昇等の問題
が常に避けられない。Further, in order to obtain practical brightness as a display device, the density of the field emission devices may be as high as 10,000 / mm 2 , and as the size of each field emission device decreases, A semiconductor process tends to be frequently used for the formation. However, when the semiconductor process is frequently used, problems such as a decrease in throughput and an increase in manufacturing cost are unavoidable.
【0014】このような問題に対して、各種の平面型の
電界放出素子が提案されている。図42に模式的な一部
端面図を示す平面型の電界放出素子は、支持体310上
に形成されたカソード電極311と、全面に形成された
絶縁層312と、絶縁層312上に形成されたゲート電
極313と、ゲート電極313及び絶縁層312に形成
された開口部314と、開口部314の底部に位置する
カソード電極311の上に形成された平面上の電子放出
部315から構成されている。電子放出部315は、仕
事関数の低い材料から構成されている。そして、ゲート
電極313とカソード電極311との間に印加される電
圧によって形成される電界に基づき、量子トンネル効果
によって電子放出部315から電子が放出される。To cope with such a problem, various flat field emission devices have been proposed. A flat field emission device whose schematic partial end view is shown in FIG. A gate electrode 313, an opening 314 formed in the gate electrode 313 and the insulating layer 312, and a planar electron emission portion 315 formed on the cathode electrode 311 located at the bottom of the opening 314. I have. The electron emission section 315 is made of a material having a low work function. Then, based on an electric field formed by a voltage applied between the gate electrode 313 and the cathode electrode 311, electrons are emitted from the electron emitting portion 315 by a quantum tunnel effect.
【0015】このような平面型の電界放出素子は、スピ
ント型電界放出素子と比較して製造し易い。しかしなが
ら、電子放出部から電子を放出するための電界強度がゲ
ート電極313の縁部313Aからの距離に依存するた
め、開口部314の底部に位置する電子放出部315の
部分、部分によって電界強度が異なる。従って、電子放
出部315から効率良く電子が放出されないといった問
題がある。あるいは又、表示画面に、例えば、ちらつき
が発生し、安定した表示画面が得られなくなる虞があ
る。Such a flat type field emission device is easier to manufacture than a Spindt type field emission device. However, since the electric field intensity for emitting electrons from the electron emitting portion depends on the distance from the edge 313A of the gate electrode 313, the electric field intensity depends on the portion of the electron emitting portion 315 located at the bottom of the opening 314. different. Therefore, there is a problem that electrons are not efficiently emitted from the electron emitting portion 315. Alternatively, for example, the display screen may flicker, and a stable display screen may not be obtained.
【0016】従って、本発明は、電子放出効率の高い電
子放出部を均一、且つ、容易に形成することができ、電
子放出特性のばらつきが少ない冷陰極電界電子放出素子
及びその製造方法、並びに、かかる冷陰極電界電子放出
素子を組み込んだ冷陰極電界電子放出表示装置を提供す
ることを目的とする。Accordingly, the present invention provides a cold cathode field emission device capable of uniformly and easily forming an electron emission portion having a high electron emission efficiency and having less variation in electron emission characteristics, a method of manufacturing the same, and It is an object of the present invention to provide a cold cathode field emission display device incorporating such a cold cathode field emission device.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の第1の態様に係る冷陰極電界電子放出素子
は、(A)支持体上に形成されたカソード電極、(B)
支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層、(C)
絶縁層上に形成されたゲート電極、(D)ゲート電極及
び絶縁層に形成された開口部、並びに、(E)開口部の
底部に位置するカソード電極の部分の上に形成された複
数の電子放出部、を有する冷陰極電界電子放出素子であ
って、複数の電子放出部は、開口部の中心部を中心とし
た同心の開口部相似図形上に配置され、各電子放出部の
電子放出端部の高さは、開口部の中心部に近い位置に配
置された電子放出部ほど高いことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a cold-cathode field emission device comprising: (A) a cathode electrode formed on a support;
An insulating layer formed on the support and the cathode electrode, (C)
A plurality of electrons formed on a gate electrode formed on the insulating layer, (D) an opening formed in the gate electrode and the insulating layer, and (E) a cathode electrode located at the bottom of the opening. A plurality of electron-emitting portions, the plurality of electron-emitting portions being arranged on a concentric opening-like figure centered on the center of the opening, and an electron-emitting end of each electron-emitting portion. The height of the portion is higher in an electron emitting portion located closer to the center of the opening.
【0018】上記の目的を達成するための本発明の第2
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子は、(A)支持体
上に形成されたカソード電極、(B)支持体及びカソー
ド電極上に形成された絶縁層、(C)絶縁層上に形成さ
れたゲート電極、(D)ゲート電極及び絶縁層に形成さ
れた開口部、並びに、(E)開口部の底部に位置するカ
ソード電極の部分の上若しくはその上方に形成された炭
素系薄膜選択成長領域の上に形成された電子放出部、を
有する冷陰極電界電子放出素子であって、電子放出部は
炭素系薄膜から成り、開口部の中心部を通る仮想垂直面
で電子放出部を切断したときの電子放出端部の描く軌跡
は、開口部の中心部に向かって単調に高くなり、あるい
は又、開口部の中心部に向かって階段状に昇っているこ
とを特徴とする。The second object of the present invention for achieving the above object is as follows.
The cold cathode field emission device according to the aspect (A) is formed on the cathode electrode formed on the support, (B) the insulating layer formed on the support and the cathode electrode, and (C) the insulating layer formed on the insulating layer. (D) an opening formed in the gate electrode and the insulating layer, and (E) a carbon-based thin film selective growth region formed on or above a portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening. A cold cathode field emission device having an electron emission portion formed thereon, wherein the electron emission portion is made of a carbon-based thin film, and the electron emission portion is cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening. Is characterized in that the locus drawn by the electron-emitting end portion monotonically increases toward the center of the opening or rises stepwise toward the center of the opening.
【0019】本発明の第1の態様若しくは第2の態様に
係る冷陰極電界電子放出素子は、冷陰極電界電子放出表
示装置に組み込むことができる他、例えば、走査型電子
顕微鏡等の各種電子ビームを使用する装置における電子
ビーム発生源として使用することができる。The cold cathode field emission device according to the first embodiment or the second embodiment of the present invention can be incorporated in a cold cathode field emission display device, for example, various electron beams such as a scanning electron microscope. Can be used as an electron beam source in an apparatus that uses.
【0020】上記の目的を達成するための本発明の第1
の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置は、複数の画
素から構成され、各画素は、複数の冷陰極電界電子放出
素子と、冷陰極電界電子放出素子に対向して基板上に設
けられたアノード電極及び蛍光体層から構成され、各冷
陰極電界電子放出素子は、(A)支持体上に形成された
カソード電極、(B)支持体及びカソード電極上に形成
された絶縁層、(C)絶縁層上に形成されたゲート電
極、(D)ゲート電極及び絶縁層に形成された開口部、
並びに、(E)開口部の底部に位置するカソード電極の
部分の上に形成された複数の電子放出部、を有し、複数
の電子放出部は、開口部の中心部を中心とした同心の開
口部相似図形上に配置され、各電子放出部の電子放出端
部の高さは、開口部の中心部に近い位置に配置された電
子放出部ほど高いことを特徴とする。The first object of the present invention for achieving the above object is as follows.
The cold cathode field emission display according to the aspect of the present invention comprises a plurality of pixels, and each pixel is provided on the substrate in opposition to the plurality of cold cathode field emission devices and the cold cathode field emission devices. Each cold cathode field emission device comprises an anode electrode and a phosphor layer. Each cold cathode field emission device comprises (A) a cathode electrode formed on a support, (B) an insulating layer formed on the support and the cathode electrode, A) a gate electrode formed on the insulating layer, (D) an opening formed in the gate electrode and the insulating layer,
And (E) a plurality of electron-emitting portions formed on a portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening, wherein the plurality of electron-emitting portions are concentric about the center of the opening. The electron emission portions are arranged on the similar figure of the opening, and the height of the electron emission end of each electron emission portion is higher as the electron emission portion is located closer to the center of the opening.
【0021】上記の目的を達成するための本発明の第2
の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置は、複数の画
素から構成され、各画素は、複数の冷陰極電界電子放出
素子と、冷陰極電界電子放出素子に対向して基板上に設
けられたアノード電極及び蛍光体層から構成され、各冷
陰極電界電子放出素子は、(A)支持体上に形成された
カソード電極、(B)支持体及びカソード電極上に形成
された絶縁層、(C)絶縁層上に形成されたゲート電
極、(D)ゲート電極及び絶縁層に形成された開口部、
並びに、(E)開口部の底部に位置するカソード電極の
部分の上若しくはその上方に形成された炭素系薄膜選択
成長領域の上に形成された電子放出部、を有し、電子放
出部は炭素系薄膜から成り、開口部の中心部を通る仮想
垂直面で電子放出部を切断したときの電子放出端部の描
く軌跡は、開口部の中心部に向かって単調に高くなり、
あるいは又、開口部の中心部に向かって階段状に昇って
いることを特徴とする。The second object of the present invention for achieving the above object is as follows.
The cold cathode field emission display according to the aspect of the present invention comprises a plurality of pixels, and each pixel is provided on the substrate in opposition to the plurality of cold cathode field emission devices and the cold cathode field emission devices. Each cold cathode field emission device comprises an anode electrode and a phosphor layer. Each cold cathode field emission device comprises (A) a cathode electrode formed on a support, (B) an insulating layer formed on the support and the cathode electrode, A) a gate electrode formed on the insulating layer, (D) an opening formed in the gate electrode and the insulating layer,
And (E) an electron-emitting portion formed on a portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening or on a carbon-based thin-film selective growth region formed thereon. The trajectory drawn by the electron emission end when the electron emission portion is cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening becomes monotonically higher toward the center of the opening,
Alternatively, it is characterized in that it rises stepwise toward the center of the opening.
【0022】ところで、電子放出部が存在しない場合、
ゲート電極に正の電圧を印加し、カソード電極を接地し
たとき、開口部内に形成される電界は、模式的には、図
38に示すとおりとなる。尚、カソード電極の法線方向
であって、開口部の中心を通る軸をZ軸とし、Z軸と交
わるカソード電極上の直交する2つの軸をX軸、Y軸と
する。図38の(A)には、X−Z平面において、X軸
に沿ったZ軸方向の電界強度EZを模式的に示す。ま
た、図38の(B)には、X−Z平面において、Z軸に
沿ったZ軸方向の電界強度EZを模式的に示す。図38
の(A)からも明らかなように、X軸に沿っては、開口
部の中心部における電界強度EZが最も低い。また、図
38の(B)からも明らかなように、Z軸に沿っては、
ゲート電極から遠ざかるほど、電界強度EZは低くな
る。By the way, when the electron emitting portion does not exist,
When a positive voltage is applied to the gate electrode and the cathode electrode is grounded, the electric field formed in the opening is schematically as shown in FIG. The axis that is the normal direction of the cathode electrode and passes through the center of the opening is defined as the Z axis, and two orthogonal axes on the cathode electrode that intersect with the Z axis are defined as the X axis and the Y axis. In (A) of FIG. 38, in the X-Z plane, showing the electric field strength E Z of the Z-axis direction along the X axis in general. Further, in (B) of FIG. 38, in the X-Z plane, showing the electric field strength E Z of the Z-axis direction along the Z axis in general. FIG.
Of (A) As is clear from, along the X axis, the lowest electric field intensity E Z at the center of the opening. Also, as is clear from FIG. 38B, along the Z axis,
Farther from the gate electrode, the electric field strength E Z is low.
【0023】従って、開口部の底部に位置する電子放出
部にあっては、開口部の中心部に近い部分に配置された
電子放出部の部分ほど、加わる電界強度EZは低くな
る。ところで、電子放出部に加わる電界強度に相違が存
在すると、電子放出部からの放出電子電流値に相違が生
じる。その結果、表示画面に、例えば、ちらつきが発生
し、安定した表示画面が得られなくなる虞がある。Therefore, in the electron-emitting portion located at the bottom of the opening, the applied electric field intensity EZ decreases as the portion of the electron-emitting portion is located closer to the center of the opening. By the way, if there is a difference in the electric field intensity applied to the electron emitting portion, a difference occurs in the electron current value emitted from the electron emitting portion. As a result, the display screen may flicker, for example, and a stable display screen may not be obtained.
【0024】然るに、本発明の第1の態様に係る冷陰極
電界電子放出素子あるいは冷陰極電界電子放出表示装
置、あるいは又、後述する本発明の冷陰極電界電子放出
素子の製造方法においては、各電子放出部の電子放出端
部の高さが、開口部の中心部に近い部分に配置された電
子放出部ほど高くなっている。また、本発明の第2の態
様に係る冷陰極電界電子放出素子あるいは冷陰極電界電
子放出表示装置、あるいは又、後述する本発明の冷陰極
電界電子放出素子の製造方法においては、開口部の中心
部を通る仮想垂直面で電子放出部を切断したときの電子
放出端部の描く軌跡は、開口部の中心部に向かって単調
に高くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かって階
段状に昇っている。その結果、各電子放出部(あるいは
電子放出部)が開口部の底部のどの位置に位置するかに
拘わらず、電子放出部の先端部近傍における電界強度の
ばらつきを少なくすることができる結果、各電子放出部
(あるおは電子放出部)からの放出電子電流値を概ね一
定とすることが可能となるし、冷陰極電界電子放出素子
からの放出電子電流密度を高くすることができる。ま
た、開口部の中心部に近い部分に配置された電子放出部
の部分ほど電子放出部の電子放出端部の高さを高くしな
いと、より外側に位置する電子放出部の部分のシールド
効果によって、開口部の中心部に近い部分に配置された
電子放出部の部分に強い電界が加わらなくなる虞がある
が、このような問題も解決することができる。However, in the cold cathode field emission device or the cold cathode field emission display device according to the first embodiment of the present invention, or the cold cathode field emission device of the present invention described later, The height of the electron emission end portion of the electron emission portion is higher as the electron emission portion is located closer to the center of the opening. In the method for manufacturing a cold cathode field emission device or a cold cathode field emission display according to the second aspect of the present invention, or a method for manufacturing a cold cathode field emission device of the present invention to be described later, When the electron emission part is cut along a virtual vertical plane passing through the part, the trajectory drawn by the electron emission end increases monotonically toward the center of the opening, or alternatively, increases stepwise toward the center of the opening. Is rising. As a result, regardless of the position of each electron-emitting portion (or electron-emitting portion) at the bottom of the opening, the variation in the electric field intensity near the tip of the electron-emitting portion can be reduced. The value of the electron current emitted from the electron-emitting portion (or the electron-emitting portion) can be made substantially constant, and the density of the electron current emitted from the cold cathode field emission device can be increased. Also, unless the height of the electron-emitting end of the electron-emitting portion is set higher than that of the electron-emitting portion located closer to the center of the opening, the shielding effect of the portion of the electron-emitting portion located further outside may occur. There is a possibility that a strong electric field may not be applied to the portion of the electron emitting portion arranged near the center of the opening, but such a problem can also be solved.
【0025】尚、各電子放出部(あるいは電子放出部)
の電子放出端部の高さ(Z軸方向における位置)は、各
電子放出部の電子放出端部におけるZ軸方向の電界強度
EZの値が出来る限り等しくなるように決定することが
好ましい。Each electron emitting portion (or electron emitting portion)
Electron discharge end of the height (position in the Z-axis direction), it is preferable that the value of the electric field strength E Z in the Z-axis direction of the electron-emitting end of the electron-emitting portion is determined to be equal as possible.
【0026】開口部相似図形とは、支持体の表面と平行
な仮想平面に開口部を投影したときの開口部の図形(開
口部平面形状と呼ぶ)と相似の図形を意味する。開口部
平面形状が、例えば円形の場合、開口部相似図形は円形
であり、開口部平面形状が、例えば矩形の場合、開口部
相似図形は矩形である。The opening similar figure refers to a figure similar to the figure of the opening when the opening is projected on a virtual plane parallel to the surface of the support (referred to as an opening plane shape). When the plane shape of the opening is, for example, a circle, the figure similar to the opening is a circle. When the plane shape of the opening is, for example, a rectangle, the figure similar to the opening is a rectangle.
【0027】尚、本発明の第1の態様若しくは第2の態
様に係る冷陰極電界電子放出素子あるいは冷陰極電界電
子放出表示装置においては、あるいは又、後述する本発
明の第1の態様〜第11の態様に係る冷陰極電界電子放
出素子の製造方法(以下、これらを総称して、単に、本
発明と呼ぶ場合がある)において、開口部平面形状は、
円形、楕円形、矩形、多角形、丸みを帯びた矩形、丸み
を帯びた多角形等、任意の形状とすることができる。In the cold cathode field emission device or the cold cathode field emission display according to the first or second embodiment of the present invention, the first to the second embodiments of the present invention to be described later. In the method of manufacturing the cold cathode field emission device according to the eleventh aspect (hereinafter, these may be collectively simply referred to as the present invention), the planar shape of the opening is:
Any shape such as a circle, an ellipse, a rectangle, a polygon, a rounded rectangle, and a rounded polygon can be used.
【0028】本発明の第1の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子あるいは冷陰極電界電子放出表示装置にあって
は、開口部の中心部を中心とした同心の任意の縮尺倍率
の開口部相似図形上に複数の電子放出部が配置されてい
るが、電子放出部は、開口部の中心部に配置されていて
もよいし、配置されていなくともよい。開口部相似図形
の縁部に位置する各電子放出部の電子放出端部の高さに
ばらつきがある場合、高さの平均値を電子放出部の電子
放出端部の高さとする。開口部相似図形上に、各電子放
出部は、連続的に形成されていてもよいし、不連続状態
にて形成されていてもよい。In the cold cathode field emission device or the cold cathode field emission display device according to the first aspect of the present invention, the aperture similar to the aperture at any scale and concentric about the center of the aperture. Although a plurality of electron emitting portions are arranged on the figure, the electron emitting portions may be arranged at the center of the opening or may not be arranged. If the heights of the electron emission ends of the electron emission portions located at the edges of the opening similar figure vary, the average value of the heights is defined as the height of the electron emission ends of the electron emission portions. Each electron-emitting portion may be formed continuously or discontinuously on the opening similar figure.
【0029】本発明の第2の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子あるいは冷陰極電界電子放出表示装置にあって
は、開口部の中心部を通る仮想垂直面で電子放出部を切
断したときの電子放出端部の描く軌跡は、開口部の中心
部に向かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の中
心部に向かって階段状に昇っているが、微視的には、こ
の要件を満足しない場合もある。即ち、例えば、電子放
出部をカーボンナノチューブから構成した場合、1本、
1本のカーボンナノチューブの電子放出端部を結ぶ軌跡
は、開口部の中心部に向かって単調に高くなっていない
場合もあるし、開口部の中心部に向かって階段状に昇っ
ていない場合もある。しかしながら、巨視的に見れば、
即ち、全体として見れば、上記の要件を満足している。
言い換えれば、微視的には上記の要件をたとえ満足して
いなくとも、電子放出部全体として上記の要件を満足し
ていれば、上記の要件を満足していると云える。In the cold cathode field emission device or the cold cathode field emission display according to the second aspect of the present invention, the electron emission portion is cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening. The trajectory drawn by the electron emission end increases monotonically toward the center of the opening or rises in a stepwise manner toward the center of the opening. Sometimes not satisfied. That is, for example, when the electron emission portion is made of carbon nanotubes,
The trajectory connecting the electron emission ends of one carbon nanotube may not be monotonically higher toward the center of the opening, or may not rise stepwise toward the center of the opening. is there. However, macroscopically,
That is, as a whole, the above requirements are satisfied.
In other words, even if the above requirements are not microscopically satisfied, if the above requirements are satisfied as a whole of the electron-emitting portion, it can be said that the above requirements are satisfied.
【0030】本発明の第1の態様若しくは第2の態様に
係る冷陰極電界電子放出素子あるいは冷陰極電界電子放
出表示装置にあっては、電子放出部の電子放出端部の高
さは、例えば、平坦な支持体表面を基準とした高さとす
ればよい。以下の各種の説明においても同様である。In the cold cathode field emission device or the cold cathode field emission display according to the first or second embodiment of the present invention, the height of the electron emission end of the electron emission portion is, for example, The height may be set based on the flat support surface. The same applies to the following various descriptions.
【0031】本発明の第1の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子あるいは冷陰極電界電子放出表示装置において
は、各電子放出部の電子放出端部の高さを、開口部の中
心部に近い部分に配置された電子放出部ほど高くするた
めに、開口部の底部に位置するカソード電極の部分の厚
さを、開口部の中心部に近い部分ほど厚くすることが好
ましい。あるいは又、開口部の底部に位置するカソード
電極の部分の上、又は、開口部の底部に位置するカソー
ド電極の部分と支持体との間に形成された基部を更に有
し、基部の厚さは、開口部の中心部に近い部分ほど厚
く、複数の電子放出部は開口部の底部に位置する基部
上、又は、カソード電極の部分の上に形成されている構
成とすることもできる。あるいは又、開口部の底部に位
置する支持体の部分の厚さは、開口部の中心部に近い部
分ほど厚い構成とすることもできる。In the cold cathode field emission device or the cold cathode field emission display according to the first aspect of the present invention, the height of the electron emission end of each electron emission portion is close to the center of the opening. In order to increase the height of the electron-emitting portion located in the portion, it is preferable that the thickness of the portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening is thicker in the portion closer to the center of the opening. Alternatively, the base further includes a base formed on the portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening or between the portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening and the support; The thickness may be thicker as the portion is closer to the center of the opening, and the plurality of electron emitting portions may be formed on the base located at the bottom of the opening or on the portion of the cathode electrode. Alternatively, the thickness of the portion of the support located at the bottom of the opening may be thicker nearer the center of the opening.
【0032】そして、本発明の第1の態様に係る冷陰極
電界電子放出素子あるいは冷陰極電界電子放出表示装置
におけるこれらの場合、カソード電極の部分や基部、支
持体の部分の厚さは、滑らかに厚くなっていてもよい。
言い換えれば、支持体に対して垂直な仮想平面で開口部
の底部に位置するカソード電極の部分や基部、支持体の
部分を切断したときのカソード電極の部分や基部、支持
体の部分の断面形状を、例えば、三角形や台形とするこ
とができる。あるいは又、カソード電極の部分や基部、
支持体の部分の厚さは、階段状に厚くなっていてもよい
し、場合によっては、開口部の底部に位置するカソード
電極の中央部に、厚さ一定の基部を設けてもよく、この
ような場合も、カソード電極の部分や基部、支持体の部
分の厚さが開口部の中心部に近い部分ほど厚いという概
念に包含される。In these cases in the cold cathode field emission device or the cold cathode field emission display device according to the first embodiment of the present invention, the thickness of the portion of the cathode electrode, the base and the portion of the support are smooth. It may be thicker.
In other words, the cross-sectional shape of the portion of the cathode electrode or the base, which is located at the bottom of the opening in a virtual plane perpendicular to the support, or the portion of the cathode electrode or the base when the portion of the support is cut, Can be, for example, a triangle or a trapezoid. Alternatively, the cathode electrode part or base,
The thickness of the portion of the support may be increased stepwise, or in some cases, a constant thickness base may be provided at the center of the cathode electrode located at the bottom of the opening. Such a case is included in the concept that the thickness of the portion of the cathode electrode, the base, and the support is closer to the center of the opening.
【0033】あるいは又、本発明の第1の態様に係る冷
陰極電界電子放出素子あるいは冷陰極電界電子放出表示
装置においては、開口部の中心部を通る仮想垂直面で開
口部の底部に位置するカソード電極の部分や基部、支持
体の部分を切断したときのカソード電極の部分や基部、
支持体の部分の表面の描く軌跡は、開口部の中心部に向
かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心部に
向かって階段状に昇っている構成とすることもできる。
そして、カソード電極の部分や基部、支持体の部分の表
面の描く軌跡が開口部の中心部に向かって単調に高くな
る場合として、開口部の中心部を通る仮想垂直面で開口
部の底部に位置するカソード電極の部分や基部、支持体
の部分を切断したときのカソード電極の部分や基部、支
持体の部分の断面形状が、例えば、三角形である例を挙
げることができる。また、開口部の中心部に向かって階
段状に昇っている場合として、開口部の中心部を通る仮
想垂直面で開口部の底部に位置するカソード電極の部分
や基部、支持体の部分を切断したときのカソード電極の
部分や基部、支持体の部分の断面形状が、例えば、1段
の階段形状、2段以上の階段形状、1つの台形、複数の
台形の組合せである例を挙げることができる。ここで、
階段形状とは、略垂直な線分と水平な線分の組合せを意
味する。尚、水平な線分あるいは台形の上辺は、開口部
の中心部に向かってその高さを一定としてもよいし、単
調に高くなっていてもよいし、単調に高くなる部分と高
さが一定の部分の組合せとしてもよい。Alternatively, in the cold cathode field emission device or the cold cathode field emission display according to the first aspect of the present invention, the cold cathode field emission device is located at the bottom of the opening on a virtual vertical plane passing through the center of the opening. Cathode electrode part and base, cathode electrode part and base when cutting support part,
The locus drawn by the surface of the support portion may be monotonously increased toward the center of the opening, or may be configured to rise stepwise toward the center of the opening.
Then, assuming that the trajectory drawn by the surface of the portion of the cathode electrode, the base, and the portion of the support monotonously increases toward the center of the opening, the imaginary vertical plane passing through the center of the opening forms the bottom of the opening. An example in which the cross-sectional shape of the portion of the cathode electrode, the base and the portion of the support when the portion of the cathode electrode and the position of the support are cut is, for example, a triangle. In addition, assuming that the ascending portion rises stepwise toward the center of the opening, the portion of the cathode electrode, the base, and the portion of the support located at the bottom of the opening are cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening. For example, the cross-sectional shape of the portion of the cathode electrode, the base portion, and the portion of the support when the above-described process is performed is, for example, a one-step staircase, two or more steps, one trapezoid, or a combination of a plurality of trapezoids. it can. here,
The step shape means a combination of a substantially vertical line segment and a horizontal line segment. The height of the horizontal line or the upper side of the trapezoid may be constant toward the center of the opening, may be monotonically increased, or the height of the monotonically increased portion may be constant. May be combined.
【0034】本発明の第2の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子あるいは冷陰極電界電子放出表示装置におい
て、炭素系薄膜選択成長領域は、開口部の底部に位置す
るカソード電極の部分の上に形成されており、開口部の
中心部を通る仮想垂直面で炭素系薄膜選択成長領域を切
断したときの炭素系薄膜選択成長領域の表面の描く軌跡
は、開口部の中心部に向かって単調に高くなり、あるい
は又、開口部の中心部に向かって階段状に昇っている構
成とすることができる。あるいは又、炭素系薄膜選択成
長領域は、開口部の底部に位置するカソード電極の部分
の上に形成されており、開口部の中心部を通る仮想垂直
面で開口部の底部に位置するカソード電極の部分を切断
したときの開口部の底部に位置するカソード電極の部分
の表面の描く軌跡は、開口部の中心部に向かって単調に
高くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かって階段
状に昇っている構成とすることができる。あるいは又、
開口部の底部に位置するカソード電極の部分の上、又
は、開口部の底部に位置するカソード電極の部分と支持
体との間に形成された基部を更に有し、開口部の中心部
を通る仮想垂直面で基部を切断したときの基部の表面の
描く軌跡は、開口部の中心部に向かって単調に高くな
り、あるいは又、開口部の中心部に向かって階段状に昇
っており、炭素系薄膜選択成長領域は、開口部の底部に
位置する基部上、又は、カソード電極の部分の上に形成
されている構成とすることができる。あるいは又、炭素
系薄膜選択成長領域は、開口部の底部に位置するカソー
ド電極の部分の上に形成されており、開口部の中心部を
通る仮想垂直面で開口部の底部に位置する支持体の部分
を切断したときの開口部の底部に位置する支持体の部分
の表面の描く軌跡は、開口部の中心部に向かって単調に
高くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かって階段
状に昇っている構成とすることができる。In the cold cathode field emission device or the cold cathode field emission display device according to the second aspect of the present invention, the carbon-based thin film selective growth region is located above the portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening. When the carbon-based thin film selective growth region is cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening, the locus drawn by the surface of the carbon-based thin film selective growth region is monotonous toward the center of the opening. It can be configured to be higher or to rise in a stepwise manner toward the center of the opening. Alternatively, the carbon-based thin film selective growth region is formed on the portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening, and the cathode electrode located at the bottom of the opening on a virtual vertical plane passing through the center of the opening. The locus drawn by the surface of the portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening when the portion is cut increases monotonically toward the center of the opening, or stairs toward the center of the opening. It is possible to adopt a configuration that rises in a shape. Alternatively,
A base formed on the portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening or between the portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening and the support, and passing through the center of the opening; The locus drawn by the surface of the base when the base is cut along the virtual vertical plane increases monotonically toward the center of the opening or rises stepwise toward the center of the opening. The system thin film selective growth region may be formed on a base located at the bottom of the opening or on a portion of the cathode electrode. Alternatively, the carbon-based thin film selective growth region is formed on the portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening, and the support is located at the bottom of the opening on a virtual vertical plane passing through the center of the opening. The locus drawn by the surface of the portion of the support located at the bottom of the opening when the portion of the opening is cut increases monotonically toward the center of the opening or stairs toward the center of the opening. It is possible to adopt a configuration in which the shape is raised.
【0035】ここで、炭素系薄膜選択成長領域やカソー
ド電極の部分、基部、支持体の部分の表面の描く軌跡が
開口部の中心部に向かって単調に高くなっている場合と
して、開口部の中心部を通る仮想垂直面で開口部の底部
に位置する炭素系薄膜選択成長領域や、カソード電極の
部分、基部、支持体の部分を切断したときの炭素系薄膜
選択成長領域やカソード電極の部分、基部、支持体の部
分の断面形状が、例えば、三角形である例を挙げること
ができる。また、開口部の中心部に向かって階段状に昇
っている場合として、開口部の中心部を通る仮想垂直面
で開口部の底部に位置する炭素系薄膜選択成長領域やカ
ソード電極の部分、基部、支持体の部分を切断したとき
の炭素系薄膜選択成長領域やカソード電極の部分、基
部、支持体の部分の断面形状が、例えば、1段の階段形
状、2段以上の階段形状、1つの台形、複数の台形の組
合せである例を挙げることができる。ここで、階段形状
とは、略垂直な線分と水平な線分の組合せを意味する。
尚、水平な線分あるいは台形の上辺は、開口部の中心部
に向かってその高さを一定としてもよいし、単調に高く
なってもよいし、単調に高くなる部分と高さが一定の部
分の組合せとしてもよい。Here, it is assumed that the locus drawn by the surface of the selective growth region of the carbon-based thin film, the portion of the cathode electrode, the portion of the base, and the portion of the support is monotonously increased toward the center of the opening. The carbon-based thin film selective growth region located at the bottom of the opening on a virtual vertical plane passing through the center, the carbon-based thin film selective growth region when the cathode electrode portion, base portion, and support portion are cut, and the cathode electrode portion The cross-sectional shape of the base, the support, and the support may be, for example, triangular. Also, assuming that the ascent is stepped toward the center of the opening, the carbon-based thin film selective growth region located at the bottom of the opening on the virtual vertical plane passing through the center of the opening, the portion of the cathode electrode, and the base portion The cross-sectional shape of the carbon-based thin film selective growth region, the cathode electrode portion, the base, and the support portion when the support portion is cut is, for example, one step shape, two or more step shapes, An example of a trapezoid or a combination of a plurality of trapezoids can be given. Here, the staircase shape means a combination of a substantially vertical line segment and a horizontal line segment.
The upper side of the horizontal line or trapezoid may have a constant height toward the center of the opening, may have a monotonically high height, or may have a monotonically high portion and a constant height. A combination of parts may be used.
【0036】本発明の第1の態様若しくは第2の態様に
係る冷陰極電界電子放出素子あるいは冷陰極電界電子放
出表示装置においては、絶縁層及びゲート電極上に形成
された第2の絶縁層、並びに、第2の絶縁層上に形成さ
れた収束電極を更に有し、少なくとも第2の絶縁層に
は、開口部に連通した第2の開口部が形成されている構
成とすることができる。収束電極は、アノード電極とカ
ソード電極との間の電位差が数キロボルトのオーダーで
あって両電極間の距離が比較的長い、所謂高電圧タイプ
の冷陰極電界電子放出表示装置において、電子放出部か
ら放出された電子の軌道の発散を防止するために設けら
れる電極である。放出電子軌道の収束性を高めることに
よって、画素間の光学的クロストークを低減し、以て、
更に画素を微細化しても表示画面の高精細度を図ること
が可能となる。尚、収束電極は、必ずしも各冷陰極電界
電子放出素子毎に個別に設けられていなくてもよく、例
えば2次元マトリクス状に配列された冷陰極電界電子放
出素子の列毎、あるいは行毎に帯状に設けられていても
よい。収束電極を列毎あるいは行毎に帯状に設ける場
合、第2の絶縁層にのみ第2の開口部を形成すればよ
い。これに対して、収束電極を各冷陰極電界電子放出素
子毎に設ける場合には、収束電極と第2の絶縁層の双方
を貫通した第2の開口部を形成する必要がある。In the cold cathode field emission device or the cold cathode field emission display according to the first or second embodiment of the present invention, the second insulating layer formed on the insulating layer and the gate electrode, In addition, the light emitting device may further include a focusing electrode formed on the second insulating layer, and at least the second insulating layer has a second opening communicating with the opening. The focusing electrode has a potential difference between the anode electrode and the cathode electrode of the order of several kilovolts, and the distance between the two electrodes is relatively long. This is an electrode provided to prevent the trajectory of emitted electrons from diverging. By increasing the convergence of the emitted electron trajectories, optical crosstalk between pixels is reduced, and
Further, even if the pixels are miniaturized, a high definition of the display screen can be achieved. The focusing electrodes do not necessarily have to be provided individually for each cold cathode field emission device. For example, a band-shaped electrode is provided for each column or each row of the cold cathode field emission devices arranged in a two-dimensional matrix. May be provided. In the case where the focusing electrode is provided in a strip shape for each column or each row, the second opening may be formed only in the second insulating layer. On the other hand, when a focusing electrode is provided for each cold cathode field emission device, it is necessary to form a second opening penetrating both the focusing electrode and the second insulating layer.
【0037】上記の目的を達成するための本発明の第1
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
(a)支持体上にカソード電極を形成する工程と、
(b)全面に絶縁層を形成する工程と、(c)絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、(d)少なくとも絶縁
層に開口部を形成する工程、を備え、更に、(e)開口
部の中心部を中心とした同心の開口部相似図形上に配置
されるように、複数の電子放出部をカソード電極上に形
成する工程、を備え、前記工程(a)において、工程
(d)にて開口部を形成する部分に対応するカソード電
極の部分の厚さを、開口部の中心部に近い部分ほど厚く
し、工程(e)を工程(d)の後に実行し、あるいは
又、工程(e)を工程(a)の後に実行することを特徴
とする。The first object of the present invention for achieving the above object is as follows.
The method for manufacturing a cold cathode field emission device according to the aspect of
(A) forming a cathode electrode on a support;
(B) a step of forming an insulating layer on the entire surface; (c) a step of forming a gate electrode on the insulating layer; (d) a step of forming an opening at least in the insulating layer; Forming a plurality of electron-emitting portions on the cathode electrode so as to be arranged on a concentric opening-like figure centered on the center of the opening, and in the step (a), the step (d) ), The thickness of the portion of the cathode electrode corresponding to the portion where the opening is to be formed is increased as the portion is closer to the center of the opening, and the step (e) is performed after the step (d), or Step (e) is performed after step (a).
【0038】上記の目的を達成するための本発明の第2
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
(a)支持体上にカソード電極を形成する工程と、
(b)全面に絶縁層を形成する工程と、(c)絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、(d)底部にカソード
電極が露出した開口部を、少なくとも絶縁層に形成する
工程と、(e)開口部の中心部を中心とした同心の開口
部相似図形上に配置されるように、複数の電子放出部を
開口部の底部に露出したカソード電極上に形成する工
程、から成り、前記工程(d)の後、開口部の底部に露
出したカソード電極の部分の厚さを、開口部の中心部に
近い部分ほど厚くすることを特徴とする。The second object of the present invention for achieving the above object.
The method for manufacturing a cold cathode field emission device according to the aspect of
(A) forming a cathode electrode on a support;
(B) a step of forming an insulating layer on the entire surface; (c) a step of forming a gate electrode on the insulating layer; and (d) a step of forming at least an opening in which the cathode electrode is exposed at the bottom in the insulating layer. (E) forming a plurality of electron-emitting portions on the cathode electrode exposed at the bottom of the opening so as to be arranged on the concentric opening-like figure centered on the center of the opening. After the step (d), the thickness of the portion of the cathode electrode exposed at the bottom of the opening is increased as the portion is closer to the center of the opening.
【0039】上記の目的を達成するための本発明の第3
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
(a)支持体上に基部を形成する工程と、(b)支持体
及び基部上にカソード電極を形成する工程と、(c)全
面に絶縁層を形成する工程と、(d)絶縁層上にゲート
電極を形成する工程と、(e)少なくとも絶縁層に開口
部を形成する工程、を備え、更に、(f)開口部の中心
部を中心とした同心の開口部相似図形上に配置されるよ
うに、複数の電子放出部をカソード電極上に形成する工
程、を備え、前記工程(a)において、工程(e)にて
開口部を形成する部分に対応する支持体上に基部を形成
し、且つ、基部の厚さを、開口部の中心部に近い部分ほ
ど厚くし、工程(f)を工程(e)の後に実行し、ある
いは又、工程(f)を工程(b)の後に実行することを
特徴とする。The third object of the present invention for achieving the above object.
The method for manufacturing a cold cathode field emission device according to the aspect of
(A) forming a base on a support; (b) forming a cathode electrode on the support and the base; (c) forming an insulating layer on the entire surface; and (d) forming an insulating layer on the entire surface. (E) forming an opening in at least the insulating layer, and (f) being arranged on a concentric opening similar figure centering on the center of the opening. Forming a plurality of electron-emitting portions on the cathode electrode, wherein in the step (a), a base is formed on a support corresponding to a portion where an opening is to be formed in the step (e). And, the thickness of the base is made thicker in the portion closer to the center of the opening, and the step (f) is performed after the step (e), or the step (f) is performed after the step (b). It is characterized by executing.
【0040】尚、本発明の第3の態様に係る冷陰極電界
電子放出素子の製造方法においては、場合によっては、
工程(e)において、底部にカソード電極が露出した開
口部を形成したとき、開口部の底部に位置するカソード
電極の中央部の下に、厚さ一定の基部が設けられていて
もよい。In the method for manufacturing a cold cathode field emission device according to the third aspect of the present invention,
In the step (e), when an opening in which the cathode electrode is exposed is formed at the bottom, a base having a constant thickness may be provided below the center of the cathode located at the bottom of the opening.
【0041】上記の目的を達成するための本発明の第4
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
(a)支持体上にカソード電極を形成する工程と、
(b)カソード電極上に基部を形成する工程と、(c)
全面に絶縁層を形成する工程と、(d)絶縁層上にゲー
ト電極を形成する工程と、(e)少なくとも絶縁層に開
口部を形成する工程、を備え、更に、(f)開口部の中
心部を中心とした同心の開口部相似図形上に配置される
ように、複数の電子放出部を基部上に形成する工程、を
備え、前記工程(b)において、工程(e)にて開口部
を形成する部分に対応するカソード電極の部分の上に基
部を形成し、且つ、基部の厚さを、開口部の中心部に近
い部分ほど厚くし、工程(f)を工程(e)の後に実行
し、あるいは又、工程(f)を工程(b)の後に実行す
ることを特徴とする。The fourth object of the present invention for achieving the above object.
The method for manufacturing a cold cathode field emission device according to the aspect of
(A) forming a cathode electrode on a support;
(B) forming a base on the cathode electrode;
Forming an insulating layer on the entire surface; (d) forming a gate electrode on the insulating layer; (e) forming an opening in at least the insulating layer; and (f) forming an opening in at least the insulating layer. Forming a plurality of electron-emitting portions on the base portion so as to be arranged on a concentric opening-like figure centered on the center portion; Forming a base on the portion of the cathode electrode corresponding to the portion forming the portion, and increasing the thickness of the base toward a portion closer to the center of the opening; The method is characterized in that the step (f) is executed after the step (b) or that the step (f) is executed after the step (b).
【0042】尚、本発明の第4の態様に係る冷陰極電界
電子放出素子の製造方法においては、基部は、場合によ
っては、絶縁層の下のカソード電極上や支持体上に延在
していてもよい。また、工程(e)において、底部に基
部が露出した開口部を形成したとき、カソード電極も露
出する場合もあり得る。この場合には、工程(f)にお
いて、複数の電子放出部が開口部の底部に露出した基部
及びカソード電極上に形成されるが、このような形態
も、本発明の第4の態様に係る冷陰極電界電子放出素子
の製造方法に包含される。In the method for manufacturing a cold cathode field emission device according to the fourth aspect of the present invention, the base may be extended on the cathode electrode under the insulating layer or on the support in some cases. You may. Further, in the step (e), when an opening having a base exposed at the bottom is formed, the cathode electrode may be exposed in some cases. In this case, in the step (f), the plurality of electron-emitting portions are formed on the base and the cathode electrode exposed at the bottom of the opening, and such an embodiment also relates to the fourth embodiment of the present invention. It is included in the method for manufacturing a cold cathode field emission device.
【0043】上記の目的を達成するための本発明の第5
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
(a)支持体上にカソード電極を形成する工程と、
(b)全面に絶縁層を形成する工程と、(c)絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、(d)底部にカソード
電極が露出した開口部を、少なくとも絶縁層に形成する
工程と、(e)開口部の底部に露出したカソード電極上
に基部を形成する工程と、(f)開口部の中心部を中心
とした同心の開口部相似図形上に配置されるように、複
数の電子放出部を開口部の底部に形成された基部上に形
成する工程、から成り、前記工程(e)において、基部
の厚さを、開口部の中心部に近い部分ほど厚くすること
を特徴とする。The fifth aspect of the present invention for achieving the above object.
The method for manufacturing a cold cathode field emission device according to the aspect of
(A) forming a cathode electrode on a support;
(B) a step of forming an insulating layer on the entire surface; (c) a step of forming a gate electrode on the insulating layer; and (d) a step of forming at least an opening in which the cathode electrode is exposed at the bottom in the insulating layer. (E) a step of forming a base on the cathode electrode exposed at the bottom of the opening; Forming the electron-emitting portion on a base formed at the bottom of the opening. I do.
【0044】尚、本発明の第5の態様に係る冷陰極電界
電子放出素子の製造方法においては、工程(e)におい
て、開口部の底部に露出したカソード電極の部分の上に
基部を形成したとき、カソード電極も露出する場合もあ
り得る。この場合には、工程(f)において、複数の電
子放出部が開口部の底部に形成され、露出された基部及
びカソード電極上に形成されるが、このような形態も、
本発明の第5の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製
造方法に包含される。In the method of manufacturing a cold cathode field emission device according to the fifth aspect of the present invention, in step (e), a base is formed on a portion of the cathode electrode exposed at the bottom of the opening. At that time, the cathode electrode may also be exposed. In this case, in the step (f), a plurality of electron-emitting portions are formed on the bottom of the opening and formed on the exposed base and the cathode electrode.
The present invention is included in a method for manufacturing a cold cathode field emission device according to the fifth aspect of the present invention.
【0045】上記の目的を達成するための本発明の第6
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
(a)支持体上にカソード電極を形成する工程と、
(b)全面に絶縁層を形成する工程と、(c)絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、(d)少なくとも絶縁
層に開口部を形成する工程、を備え、更に、(e)開口
部の中心部を中心とした同心の開口部相似図形上に配置
されるように、複数の電子放出部をカソード電極上に形
成する工程、を備え、前記工程(a)に先立ち、工程
(d)にて開口部を形成する部分に対応する支持体の部
分の厚さを、開口部の中心部に近い部分ほど厚くし、工
程(e)を工程(d)の後に実行し、あるいは又、工程
(e)を工程(a)の後に実行することを特徴とする。The sixth object of the present invention for achieving the above object.
The method for manufacturing a cold cathode field emission device according to the aspect of
(A) forming a cathode electrode on a support;
(B) a step of forming an insulating layer on the entire surface; (c) a step of forming a gate electrode on the insulating layer; (d) a step of forming an opening at least in the insulating layer; Forming a plurality of electron-emitting portions on the cathode electrode so as to be arranged on the concentric opening-like figure centered on the center of the opening, and prior to the step (a), The thickness of the portion of the support corresponding to the portion where the opening is formed in d) is made thicker in the portion closer to the center of the opening, and the step (e) is performed after the step (d), or , Step (e) is performed after step (a).
【0046】上記の目的を達成するための本発明の第7
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
(a)支持体上にカソード電極を形成する工程と、
(b)全面に絶縁層を形成する工程と、(c)絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、(d)少なくとも絶縁
層に開口部を形成する工程、を備え、更に、(e)電子
放出部を形成すべきカソード電極の部分の上に、開口部
の中心部を通る仮想垂直面で切断したときの表面の描く
軌跡が、開口部の中心部に向かって単調に高くなり、あ
るいは又、開口部の中心部に向かって階段状に昇るよう
な炭素系薄膜選択成長領域を形成する工程、及び、
(f)炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜選択
成長領域の上に形成する工程、を更に備え、工程(e)
を工程(a)の後に実行し、その後、工程(f)を実行
するか、あるいは又、工程(e)を工程(a)の後に実
行し、工程(f)を工程(d)の後に実行するか、ある
いは又、工程(e)を工程(d)の後に実行し、その
後、工程(f)を実行することを特徴とする。The seventh object of the present invention to achieve the above object.
The method for manufacturing a cold cathode field emission device according to the aspect of
(A) forming a cathode electrode on a support;
(B) a step of forming an insulating layer on the entire surface; (c) a step of forming a gate electrode on the insulating layer; (d) a step of forming an opening at least in the insulating layer; On the portion of the cathode electrode on which the electron emission portion is to be formed, the trajectory drawn by the surface when cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening increases monotonically toward the center of the opening, or A step of forming a carbon-based thin film selective growth region that rises stepwise toward the center of the opening; and
(F) forming an electron-emitting portion made of a carbon-based thin film on the carbon-based thin film selective growth region;
Is performed after step (a) and then step (f) is performed, or alternatively, step (e) is performed after step (a) and step (f) is performed after step (d). Alternatively, step (e) is performed after step (d), and then step (f) is performed.
【0047】上記の目的を達成するための本発明の第8
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
(a)支持体上にカソード電極を形成する工程と、
(b)全面に絶縁層を形成する工程と、(c)絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、(d)少なくとも絶縁
層に開口部を形成する工程、を備え、更に、(e)開口
部の中心部を通る仮想垂直面で切断したときの表面の描
く軌跡が、開口部の中心部に向かって単調に高くなり、
あるいは又、開口部の中心部に向かって階段状に昇るよ
うに、電子放出部を形成すべきカソード電極の部分を加
工する工程、(f)電子放出部を形成すべきカソード電
極の部分の上に炭素系薄膜選択成長領域を形成する工
程、及び、(g)炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素
系薄膜選択成長領域の上に形成する工程、を更に備え、
工程(e)を工程(a)の後に実行し、その後、工程
(f)を実行し、その後、工程(g)を実行するか、あ
るいは又、工程(e)を工程(a)の後に実行し、その
後、工程(f)を実行し、工程(g)を工程(d)の後
に実行するか、あるいは又、工程(e)を工程(a)の
後に実行し、工程(f)を工程(d)の後に実行し、そ
の後、工程(g)を実行するか、あるいは又、工程
(e)を工程(d)の後に実行し、その後、工程(f)
を実行し、次いで、工程(g)を実行することを特徴と
する。The eighth object of the present invention for achieving the above object.
The method for manufacturing a cold cathode field emission device according to the aspect of
(A) forming a cathode electrode on a support;
(B) a step of forming an insulating layer on the entire surface; (c) a step of forming a gate electrode on the insulating layer; (d) a step of forming an opening at least in the insulating layer; The trajectory drawn by the surface when cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening increases monotonically toward the center of the opening,
Alternatively, a step of processing a portion of the cathode electrode on which the electron emitting portion is to be formed so as to rise in a stepwise manner toward the center of the opening; Forming a carbon-based thin film selective growth region, and (g) forming an electron emission portion made of a carbon-based thin film on the carbon-based thin film selective growth region.
Performing step (e) after step (a) and then performing step (f) and then performing step (g), or alternatively performing step (e) after step (a) Then, the step (f) is executed, and the step (g) is executed after the step (d), or alternatively, the step (e) is executed after the step (a), and the step (f) is executed. Performing after step (d) and then performing step (g), or alternatively performing step (e) after step (d) and then performing step (f)
And then performing step (g).
【0048】上記の目的を達成するための本発明の第9
の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
(a)電子放出部を形成すべき支持体の部分の上に、後
に形成される開口部の中心部を通る仮想垂直面で切断し
たときの表面の描く軌跡が、開口部の中心部に向かって
単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かっ
て階段状に昇るような基部を形成する工程と、(b)支
持体及び基部上にカソード電極を形成する工程と、
(c)全面に絶縁層を形成する工程と、(d)絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、(e)少なくとも絶縁
層に開口部を形成する工程、を備え、更に、(f)基部
の上のカソード電極の部分の上に炭素系薄膜選択成長領
域を形成する工程、及び、(g)炭素系薄膜から成る電
子放出部を炭素系薄膜選択成長領域の上に形成する工
程、を更に備え、工程(f)を工程(b)の後に実行
し、その後、工程(g)を実行するか、あるいは又、工
程(f)を工程(b)の後に実行し、工程(g)を工程
(e)の後に実行するか、あるいは又、工程(f)を工
程(e)の後に実行し、その後、工程(g)を実行する
ことを特徴とする。The ninth aspect of the present invention for achieving the above object.
The method for manufacturing a cold cathode field emission device according to the aspect of
(A) A locus drawn on the surface of the support on which the electron emission portion is to be formed when cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening to be formed later toward the center of the opening. Forming a base that is monotonically higher or rises stepwise toward the center of the opening; and (b) forming a cathode electrode on the support and base.
(C) a step of forming an insulating layer on the entire surface; (d) a step of forming a gate electrode on the insulating layer; (e) a step of forming an opening at least in the insulating layer; Forming a carbon-based thin film selective growth region on a portion of the cathode electrode on the base, and (g) forming an electron emission portion made of a carbon-based thin film on the carbon-based thin film selective growth region. And providing step (f) after step (b) and then performing step (g), or alternatively, performing step (f) after step (b) and performing step (g). It is characterized in that it is executed after the step (e), or alternatively, the step (f) is executed after the step (e), and then the step (g) is executed.
【0049】上記の目的を達成するための本発明の第1
0の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
(a)支持体上にカソード電極を形成する工程と、
(b)全面に絶縁層を形成する工程と、(c)絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、(d)少なくとも絶縁
層に開口部を形成する工程、を備え、(e)電子放出部
を形成すべきカソード電極の部分の上に、開口部の中心
部を通る仮想垂直面で切断したときの表面の描く軌跡
が、開口部の中心部に向かって単調に高くなり、あるい
は又、開口部の中心部に向かって階段状に昇るような基
部を形成する工程、(f)基部の上に炭素系薄膜選択成
長領域を形成する工程、及び、(g)炭素系薄膜から成
る電子放出部を炭素系薄膜選択成長領域の上に形成する
工程、を更に備え、工程(e)を工程(a)の後に実行
し、その後、工程(f)を実行し、次いで、工程(g)
を実行するか、あるいは又、工程(e)を工程(a)の
後に実行し、その後、工程(f)を実行し、工程(g)
を工程(d)の後に実行するか、あるいは又、工程
(e)を工程(a)の後に実行し、工程(f)を工程
(d)の後に実行し、その後、工程(g)を実行する
か、あるいは又、工程(e)を工程(d)の後に実行
し、その後、工程(f)を実行し、次いで、工程(g)
を実行することを特徴とする。The first object of the present invention for achieving the above object is as follows.
The method for manufacturing a cold cathode field emission device according to aspect 0,
(A) forming a cathode electrode on a support;
(B) forming an insulating layer on the entire surface, (c) forming a gate electrode on the insulating layer, (d) forming an opening in at least the insulating layer, and (e) electron emission. On the portion of the cathode electrode where the portion is to be formed, the trajectory drawn by the surface when cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening increases monotonically toward the center of the opening, or A step of forming a base that rises stepwise toward the center of the opening, (f) a step of forming a carbon-based thin film selective growth region on the base, and (g) an electron emission made of the carbon-based thin film Forming a portion on the carbon-based thin film selective growth region, wherein step (e) is performed after step (a), then step (f) is performed, and then step (g)
Or alternatively, performing step (e) after step (a), then performing step (f), and performing step (g).
Is performed after step (d), or alternatively, step (e) is performed after step (a), step (f) is performed after step (d), and then step (g) is performed. Or alternatively, performing step (e) after step (d), then performing step (f), and then performing step (g).
Is performed.
【0050】上記の目的を達成するための本発明の第1
1の態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法は、
(a)後に形成される開口部の中心部を通る仮想垂直面
で切断したときの表面の描く軌跡が、開口部の中心部に
向かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心部
に向かって階段状に昇るように、電子放出部を形成すべ
き支持体の部分の厚さを加工する工程と、(b)支持体
上にカソード電極を形成する工程と、(c)全面に絶縁
層を形成する工程と、(d)絶縁層上にゲート電極を形
成する工程と、(e)少なくとも絶縁層に開口部を形成
する工程、を備え、更に、(f)電子放出部を形成すべ
きカソード電極の部分の上に炭素系薄膜選択成長領域を
形成する工程、及び、(g)炭素系薄膜から成る電子放
出部を炭素系薄膜選択成長領域の上に形成する工程、を
更に備え、工程(f)を工程(b)の後に実行し、その
後、工程(g)を実行するか、あるいは又、工程(f)
を工程(b)の後に実行し、工程(g)を工程(e)の
後に実行するか、あるいは又、工程(f)を工程(e)
の後に実行し、その後、工程(g)を実行することを特
徴とする。The first object of the present invention for achieving the above object is as follows.
The method for manufacturing a cold cathode field emission device according to one aspect includes:
(A) The locus drawn by the surface when cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening formed later monotonically increases toward the center of the opening, or A step of processing the thickness of a portion of the support on which the electron-emitting portion is to be formed so as to rise in a stepwise manner; (b) a step of forming a cathode electrode on the support; Forming a layer, (d) forming a gate electrode on the insulating layer, (e) forming an opening in at least the insulating layer, and further (f) forming an electron emitting portion. Forming a carbon-based thin film selective growth region on a portion of the cathode electrode to be formed; and (g) forming an electron emission portion made of a carbon-based thin film on the carbon-based thin film selective growth region, Step (f) is performed after step (b), and then step (g) is performed. Or rows, or alternatively, step (f)
Is performed after step (b), step (g) is performed after step (e), or step (f) is performed after step (e).
And thereafter, the step (g) is executed.
【0051】本発明の第1の態様〜第11の態様に係る
冷陰極電界電子放出素子の製造方法(以下、これらを総
称して、本発明の製造方法と呼ぶ場合がある)にあって
は、絶縁層上にゲート電極を形成した後、絶縁層及びゲ
ート電極上に第2の絶縁層を形成し、次いで、第2の絶
縁層上に収束電極を形成する工程を含み、少なくとも絶
縁層に開口部を形成する工程においては、少なくとも第
2の絶縁層に第2の開口部を形成し、更に、第2の開口
部に連通する開口部を少なくとも絶縁層に形成する構成
とすることもできる。The method of manufacturing the cold cathode field emission devices according to the first to eleventh aspects of the present invention (hereinafter, these may be collectively referred to as the manufacturing method of the present invention) will be described. Forming a gate electrode on the insulating layer, forming a second insulating layer on the insulating layer and the gate electrode, and then forming a focusing electrode on the second insulating layer. In the step of forming the opening, a second opening may be formed in at least the second insulating layer, and an opening communicating with the second opening may be formed in at least the insulating layer. .
【0052】ここで、本発明の製造方法において、開口
部を「少なくとも」絶縁層に形成すると表現したのは、
それ以前の工程においてゲート電極に開口部が形成され
ており、ゲート電極に既に形成された開口部の内部にお
いて絶縁層にだけ開口部を形成すればよい場合もあり得
るからである。また、収束電極を形成する場合、第2の
開口部を「少なくとも」第2の絶縁層に形成すると表現
したのは、それ以前の工程において収束電極に開口部が
形成されており、収束電極に既に形成された開口部の内
部において第2の絶縁層にだけ第2の開口部を形成すれ
ばよい場合もあり得るからである。絶縁層や第2の絶縁
層に開口部を形成する方法として、例えば、エッチング
用マスクを用いた、等方性エッチング、異方性エッチン
グ、異方性エッチングと等方性エッチングの組合せを例
示することができる。エッチングは、ドライエッチング
法あるいはウェットエッチング法から適宜選択して行え
ばよい。Here, in the manufacturing method of the present invention, the expression that the opening is formed “at least” in the insulating layer is as follows.
This is because an opening is formed in the gate electrode in an earlier step, and an opening may be formed only in the insulating layer inside the opening already formed in the gate electrode. In the case of forming the focusing electrode, the expression that the second opening is formed “at least” in the second insulating layer is that the opening is formed in the focusing electrode in the previous process, and the focusing electrode is formed in the focusing electrode. This is because the second opening may be formed only in the second insulating layer inside the already formed opening. Examples of a method for forming an opening in the insulating layer or the second insulating layer include, for example, isotropic etching, anisotropic etching, and a combination of anisotropic etching and isotropic etching using an etching mask. be able to. The etching may be appropriately selected from a dry etching method and a wet etching method.
【0053】本発明の第1の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子あるいは冷陰極電界電子放出表示装置におい
て、電子放出素子は、電子照射面あるいはアノード電極
に対向して配置され、各電子放出部は、長軸と短軸とを
有する複数の導電性粒子から成り、導電性粒子の長軸
は、電子照射面あるいはアノード電極と交叉する方向に
配されている構成とすることができる。尚、「電子照射
面あるいはアノード電極と交叉する方向」とは、電子照
射面あるいはアノード電極と垂直に交叉する方向であっ
てもよいし、あるいは、電子照射面あるいはアノード電
極(更には蛍光体層)に電子が衝突し得る限りにおい
て、電子照射面あるいはアノード電極と斜めに交叉する
方向であってもよい。本発明の第1の態様〜第6の態様
に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法にあっても、
電子放出素子は、長軸と短軸とを有する複数の導電性粒
子から成ることが望ましい。導電性粒子の形状は、電子
放出部の表層部における導電性粒子の露出部が鋭い突起
となり得るような形状である限りにおいて特に限定され
ないが、即ち、長軸と短軸とを有している限りにおいて
特に限定されないが、針状粒子、及び、平坦面を有する
板状粒子を典型例として挙げることができる。尚、平坦
面には凹凸があってもよい。針状粒子の場合、長軸をそ
の長手方向に平行と規定し、短軸を長手方向に垂直であ
ると規定する。また、平坦面を有する板状粒子の場合、
長軸を平坦面に平行であると規定し、短軸を平坦面に垂
直であると規定する。導電性粒子の長軸が電子照射面あ
るいはアノード電極と交叉する方向に配されていると
は、より具体的には、針状粒子については針先に相当す
る先鋭部、板状粒子については粒子の厚さに相当する幅
を有する側面が電子照射面あるいはアノード電極の方を
向いていることを意味する。これらの先鋭部や側面には
電界が集中し易いために、電子放出部において高い電子
放出効率を得ることができる。従って、冷陰極電界電子
放出表示装置については、低消費電力と高輝度表示を達
成することができる。In the cold cathode field emission device or the cold cathode field emission display device according to the first aspect of the present invention, the electron emission device is disposed so as to face the electron irradiation surface or the anode electrode. Is composed of a plurality of conductive particles having a major axis and a minor axis, and the major axis of the conductive particles may be arranged in a direction crossing the electron irradiation surface or the anode electrode. The “direction intersecting with the electron irradiation surface or the anode electrode” may be a direction intersecting perpendicularly with the electron irradiation surface or the anode electrode, or may be a direction intersecting the electron irradiation surface or the anode electrode (or the phosphor layer). ) May be in a direction obliquely intersecting with the electron irradiation surface or the anode electrode as long as the electrons can collide with the above. Even in the method for manufacturing a cold cathode field emission device according to the first to sixth aspects of the present invention,
The electron-emitting device is preferably made of a plurality of conductive particles having a major axis and a minor axis. The shape of the conductive particles is not particularly limited as long as the exposed portions of the conductive particles in the surface layer portion of the electron-emitting portion can be shaped so as to be sharp projections, that is, having a major axis and a minor axis. Although not particularly limited, needle-like particles and plate-like particles having a flat surface can be mentioned as typical examples. The flat surface may have irregularities. In the case of acicular particles, the major axis is defined as being parallel to its longitudinal direction, and the minor axis is defined as being perpendicular to its longitudinal direction. In the case of plate-like particles having a flat surface,
The major axis is defined as being parallel to the flat surface, and the minor axis is defined as being perpendicular to the flat surface. The longer axis of the conductive particles is arranged in a direction crossing the electron irradiation surface or the anode electrode, more specifically, a sharp portion corresponding to a needle tip for needle-like particles, and a particle for plate-like particles. Means that the side surface having a width corresponding to the thickness of the substrate faces the electron irradiation surface or the anode electrode. Since the electric field tends to concentrate on these sharp portions and side surfaces, high electron emission efficiency can be obtained in the electron emission portion. Therefore, the cold cathode field emission display can achieve low power consumption and high luminance display.
【0054】導電性粒子として、黒鉛等の炭素系材料の
粒子;タングステン(W)、ニオブ(Nb)、タンタル
(Ta)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、クロ
ム(Cr)等の高融点金属の粒子;ITO(インジウム
・錫酸化物)等の透明導電材料の粒子;鉄(Fe)及び
その合金(例えば、Fe−Co合金、Fe−Ni合金)
の粒子;フェライトの粒子;フェライト粒子に鉄を被着
させた粒子を挙げることができるが、中でも、炭素系材
料の粒子を使用することが好ましい。炭素系材料とし
て、グラファイト、アモルファスカーボン、DLC(ダ
イヤモンドライクカーボン)を挙げることができる。中
でもグラファイトは、バインダと併用されなくても、フ
ァンデルワールス力によって電子放出部の所定の形状を
維持することが可能である。As the conductive particles, particles of a carbon-based material such as graphite; high melting points such as tungsten (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), titanium (Ti), molybdenum (Mo), and chromium (Cr) Metal particles; particles of a transparent conductive material such as ITO (indium tin oxide); iron (Fe) and its alloys (eg, Fe—Co alloy, Fe—Ni alloy)
Particles of ferrite; particles obtained by coating iron on ferrite particles. Among them, particles of a carbon-based material are preferable. Examples of the carbon-based material include graphite, amorphous carbon, and DLC (diamond-like carbon). Above all, graphite can maintain a predetermined shape of the electron-emitting portion by Van der Waals force without being used in combination with a binder.
【0055】電子放出効率の向上のためには、導電性粒
子の粒径が電子放出部の寸法に比べて十分に小さいこと
が好ましい。寸法や形状の異なる導電性粒子を混合して
使用することもできる。一例として、円形の開口部の直
径を概ね1〜20μmとし、導電性粒子として炭素系材
料粒子を使用した場合、炭素系材料粒子の粒径(長軸の
長さ)は概ね0.1μm〜1μmの範囲とすることが好
ましい。更には、炭素系材料から成る導電性粒子として
は、グラファイトから成る平均直径(長軸の長さ)0.
5μm、平均厚さ(短軸の長さ)0.02μmの板状粒
子を典型的に用いることができる。炭素系材料粒子の粒
径をかかる範囲に選択することにより、電子放出部の縁
部に十分に高い機械的強度が備わり、且つ、カソード電
極に対する電子放出部の密着性が良好となる。あるいは
又、導電性粒子は平坦面を有する板状粒子であることが
好ましい。In order to improve the electron emission efficiency, it is preferable that the particle size of the conductive particles is sufficiently smaller than the size of the electron emission portion. It is also possible to use a mixture of conductive particles having different sizes and shapes. As an example, when the diameter of the circular opening is approximately 1 to 20 μm and the carbon-based material particles are used as the conductive particles, the particle diameter (length of the long axis) of the carbon-based material particles is approximately 0.1 μm to 1 μm. It is preferable to be within the range. Further, as the conductive particles made of a carbon-based material, an average diameter (length of a long axis) made of graphite may be 0.1 mm.
Plate-like particles having a thickness of 5 μm and an average thickness (minor axis length) of 0.02 μm can be typically used. By selecting the particle size of the carbon-based material particles in such a range, a sufficiently high mechanical strength is provided at the edge of the electron emission portion, and the adhesion of the electron emission portion to the cathode electrode is improved. Alternatively, the conductive particles are preferably plate-like particles having a flat surface.
【0056】また、導電性粒子が板状粒子である場合、
平坦面の面積(S)の平方根[S1/ 2]を厚さ(t)で
除して求められる導電性粒子のアスペクト比[S1/2/
t]の平均値が5以上、より好ましくは10以上である
ことが望ましい。更には、導電性粒子の平坦面の外形形
状は略円形であり、平坦面の面積(S)の平方根(S1/
2)の平均値(以下、面積の平方根と称する)が4.4
μm以下であることが好ましい。面積の平方根が4.4
μm以下であることは、仮に全ての導電性粒子の外形形
状を円形と仮定すると、その平均直径が約5μmである
ことに相当する。面積の平方根は、2.7μm(平均直
径約3μmに相当)以下であることがより好ましい。更
に、後述する電子放出部形成層の厚さ均一性や電子放出
部の形状均一性を考慮すると、面積の平方根が0.09
μm(平均直径約0.1μmに相当)以下の導電性粒子
が導電性粒子の全体重量の40〜95%を占めているこ
とが好適であり、面積の平方根が0.04〜0.07μ
m(平均直径約0.05〜0.08μmに相当)である
ことが特に好ましい。尚、導電性粒子の外形形状が円形
である場合の粒子径(ストークス径)及び粒度分布は、
遠心沈降光透過型粒度分布測定装置を用いた測定から求
めることができる。When the conductive particles are plate-like particles,
Area of the flat surface (S) the square root [S 1/2] the thickness (t) aspect ratio of the conductive particles obtained by dividing the [S 1/2 /
It is desirable that the average value of t] is 5 or more, more preferably 10 or more. Furthermore, the outer shape of the flat surface of the conductive particles is substantially circular, and the square root of the area (S) of the flat surface (S 1 /
2 ) has an average value (hereinafter referred to as the square root of the area) of 4.4
It is preferably not more than μm. The square root of the area is 4.4
The fact that it is not more than μm corresponds to an average diameter of about 5 μm assuming that the outer shape of all the conductive particles is circular. More preferably, the square root of the area is 2.7 μm or less (corresponding to an average diameter of about 3 μm). Further, considering the uniformity of the thickness of the electron emitting portion forming layer and the uniformity of the shape of the electron emitting portion described later, the square root of the area is 0.09.
It is preferable that conductive particles having a size of μm (corresponding to an average diameter of about 0.1 μm) or less occupy 40 to 95% of the total weight of the conductive particles, and the square root of the area is 0.04 to 0.07 μm.
m (corresponding to an average diameter of about 0.05 to 0.08 μm) is particularly preferred. The particle diameter (Stokes diameter) and particle size distribution when the outer shape of the conductive particles is circular are as follows:
It can be determined from measurement using a centrifugal sedimentation light transmission type particle size distribution analyzer.
【0057】導電性粒子の面積の平方根やアスペクト比
は、実用的な冷陰極電界電子放出表示装置の設計上の要
請に基づいている。いま、冷陰極電界電子放出素子の電
子放出部の先端部の曲率半径をρ(cm)とし、電子放
出部の先端部の電界強度をE(ボルト/cm)とし、電
子放出部の先端の電位をV(ボルト)とすると、下記の
式(1)が成り立つ。The square root of the area of the conductive particles and the aspect ratio are based on the design requirements of a practical cold cathode field emission display. Now, let ρ (cm) be the radius of curvature at the tip of the electron emitting portion of the cold cathode field emission device, let E (volt / cm) be the electric field intensity at the tip of the electron emitting portion, and set the potential at the tip of the electron emitting portion. Is V (volts), the following equation (1) holds.
【0058】E=V/5ρ (1)E = V / 5ρ (1)
【0059】ここで、電子放出部の先端の電位Vが電子
放出の閾値電圧Vthである場合を考える。電子放出部に
は、カソード電極を通じて例えばカソード電極制御回路
から電圧が印加されるが、この電圧は、カソード電極制
御回路を構成するトランジスタの性能とコストとの兼合
いから数十〜百ボルトのオーダーであることが望まし
い。閾値電圧Vthに対応する閾値電界Ethは、電子放出
部の構成材料によって決まり、構成材料が金属である場
合には一般に107(ボルト/cm)程度、構成材料が
炭素系材料である場合には一般に106(ボルト/c
m)程度である。例えば、閾値電圧Vth=10(ボル
ト)、閾値電界Eth=106(ボルト/cm)とする
と、上式より、ρ=2×10-6(cm)(=0.02μ
m)となる。この値が、導電性粒子の先端部の寸法のオ
ーダーである。この先端部の寸法は、導電性粒子が板状
粒子である場合、板状粒子の厚さ(短軸の長さ)に相当
する。Here, a case is considered where the potential V at the tip of the electron-emitting portion is the threshold voltage Vth for electron emission. A voltage is applied to the electron-emitting portion from, for example, a cathode electrode control circuit through the cathode electrode. The voltage is in the order of several tens to hundreds of volts depending on the performance and cost of the transistors constituting the cathode electrode control circuit. It is desirable that The threshold electric field E th corresponding to the threshold voltage V th is determined by the constituent material of the electron-emitting portion. When the constituent material is a metal, it is generally about 10 7 (volt / cm), and when the constituent material is a carbon-based material. Is generally 10 6 (volts / c
m). For example, assuming that the threshold voltage V th = 10 (volt) and the threshold electric field E th = 10 6 (volt / cm), from the above equation, ρ = 2 × 10 −6 (cm) (= 0.02 μm)
m). This value is on the order of the dimension of the tip of the conductive particles. When the conductive particles are plate-like particles, the dimensions of the tip correspond to the thickness of the plate-like particles (the length of the short axis).
【0060】一方、板状粒子の面積の平方根は電子放出
部の寸法に依存し、電子放出部の寸法は冷陰極電界電子
放出表示装置の表示画面寸法と画素数とに依存して決定
される。例えば、高解像度を有する所謂XGA(eXtend
ed Graphics Array)規格に基づく対角寸法17〜20
インチのコンピュータ用ディスプレイでは、画素数は1
024×768である。単色表示装置の1画素分(カラ
ー表示装置では1サブピクセル分)に相当する領域の寸
法は、カソード電極とゲート電極の射影像が互いに直交
する領域(電子放出領域)の寸法で表され、カソード電
極幅を60μm、ゲート電極幅を100μmとすると、
電子放出領域の寸法は、例えば60μm×100μmで
ある。冷陰極電界電子放出素子は、各電子放出領域に数
個〜数百個形成されるので、1つの冷陰極電界電子放出
素子の寸法は数μm〜10μmのオーダーとなる。この
程度の寸法の冷陰極電界電子放出素子を精度良く形成す
るためには、電子放出部を構成する板状粒子の直径(長
軸の長さ)を0.1μm〜0.5μm程度とすることが
好ましい。先に、電子放出部の曲率半径として見積もっ
た板状粒子の厚さが0.02μmであることから、板状
粒子のアスペクト比は5〜25となる。これが、導電性
粒子のアスペクト比の平均値を5以上、好ましくは10
以上とすることの根拠である。On the other hand, the square root of the area of the plate-like particles depends on the size of the electron emission portion, and the size of the electron emission portion is determined depending on the display screen size and the number of pixels of the cold cathode field emission display. . For example, a so-called XGA (eXtend
ed Graphics Array) Standard diagonal dimension 17-20
For an inch computer display, the number of pixels is 1
024 × 768. The size of a region corresponding to one pixel (one subpixel in a color display device) of a monochrome display device is represented by the size of a region (electron emission region) in which projected images of a cathode electrode and a gate electrode are orthogonal to each other. If the electrode width is 60 μm and the gate electrode width is 100 μm,
The size of the electron emission region is, for example, 60 μm × 100 μm. Since several to several hundred cold cathode field emission devices are formed in each electron emission region, the size of one cold cathode field emission device is on the order of several μm to 10 μm. In order to accurately form a cold cathode field emission device having such dimensions, the diameter (length of the long axis) of the plate-like particles constituting the electron emission portion should be about 0.1 μm to 0.5 μm. Is preferred. Since the thickness of the plate-like particles estimated as the radius of curvature of the electron-emitting portion is 0.02 μm, the aspect ratio of the plate-like particles is 5 to 25. This makes the average value of the aspect ratio of the conductive particles 5 or more, preferably 10
This is the basis for this.
【0061】本発明の第1の態様に係る冷陰極電界電子
放出素子あるいは冷陰極電界電子放出表示装置におい
て、あるいは又、本発明の第1の態様〜第6の態様に係
る冷陰極電界電子放出素子の製造方法において、各電子
放出部を複数の導電性粒子から構成することによって、
電子放出部の表面は、導電性粒子の粒径や形状に応じた
突起が生じた状態となり得る。カソード電極とゲート電
極との間に所定の電位差を与えた場合に開口部内に形成
される電界の強度は、突起の近傍で大きくなるため、最
も理想的には、導電性粒子の露出部分から個々に電子が
放出され得る。つまり、電子放出部1つにつき先端部の
1カ所からしか電子が放出されない従来のスピント型冷
陰極電界電子放出素子の電子放出部と異なり、各電子放
出部を複数の導電性粒子から構成することによって、各
電子放出部の表面の複数箇所から電子が放出され得る。
従って、個々の冷陰極電界電子放出素子を著しく微細化
したり、冷陰極電界電子放出素子の存在密度を著しく高
めたりすることなく、ゲート電圧に対する放出電子電流
の値を容易に増大させることができる。即ち、電子放出
効率を高めることができる。The cold cathode field emission device or the cold cathode field emission display according to the first embodiment of the present invention, or the cold cathode field emission device according to the first to sixth embodiments of the present invention In the device manufacturing method, by configuring each electron-emitting portion from a plurality of conductive particles,
The surface of the electron-emitting portion may be in a state in which projections according to the particle size and shape of the conductive particles are generated. When a predetermined potential difference is applied between the cathode electrode and the gate electrode, the strength of the electric field formed in the opening increases near the protrusion, and therefore, most ideally, the electric field starts from the exposed portion of the conductive particles. Electrons may be emitted. In other words, each electron emitting portion is made up of a plurality of conductive particles, unlike the electron emitting portion of the conventional Spindt-type cold cathode field emission device in which electrons are emitted from only one tip portion for each electron emitting portion. Thereby, electrons can be emitted from a plurality of locations on the surface of each electron emitting portion.
Therefore, the value of the emission electron current with respect to the gate voltage can be easily increased without significantly miniaturizing the individual cold cathode field emission devices or significantly increasing the density of the cold cathode field emission devices. That is, the electron emission efficiency can be increased.
【0062】あるいは又、本発明の第1の態様〜第6の
態様に係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法にあって
は、電子放出部を開口部の底部に形成する工程は、所謂
リフトオフ・プロセスから構成することができる。即
ち、最上層及び開口部の側壁面、並びに、開口部の底部
の電子放出部を形成しない領域を剥離層で被覆した後、
全面に電子放出部形成層を形成し、次いで、剥離層を、
剥離層上の電子放出部形成層の部分と共に除去すること
によって、電子放出部を開口部の底部に形成することが
できる。ここで「最上層」とは、ゲート電極及び絶縁層
を指し、あるいは又、収束電極及び第2の絶縁層を指
す。Alternatively, in the method of manufacturing the cold cathode field emission device according to the first to sixth aspects of the present invention, the step of forming the electron emission portion at the bottom of the opening is a so-called lift-off. -Can be composed of processes. That is, after covering the top layer and the side wall surfaces of the opening, and the region at the bottom of the opening where the electron emission portion is not formed with the release layer,
An electron emission portion forming layer is formed on the entire surface, and then a release layer is formed.
The electron emission portion can be formed at the bottom of the opening by removing the electron emission portion together with the portion of the electron emission portion forming layer on the release layer. Here, "top layer" refers to the gate electrode and the insulating layer, or alternatively, refers to the focusing electrode and the second insulating layer.
【0063】剥離層の構成材料として、半導体装置の製
造分野で通常使用されているフォトレジスト材料のよう
な有機高分子材料を例示することができる。剥離層は、
例えば、開口部の形成が終了した後、薄いフォトレジス
ト層をスピンコート法やブレード塗布法により全面に形
成し、開口部の底部のカソード電極上あるいは基部上の
フォトレジスト層を選択的に除去することにより形成す
ることができる。開口部の底部のカソード電極上及び/
又は基部上のフォトレジスト層を選択的に除去したと
き、除去部分は、開口部の中心部を中心とした同心の開
口部相似図形上に配置されている必要がある。電子放出
部形成層は、剥離層上と、開口部の底面に露出したカソ
ード電極上及び/又は基部上に形成される。後述する導
電性組成物が適当な粘度、表面張力を有する液体である
場合、例えばスピンコート法によって電子放出部形成層
を形成することができる。例えば、開口部の平面形状が
円形であれば、開口部の中心部に位置する電子放出部の
形状は、王冠(クラウン)状となる。また、開口部の中
心部に位置する電子放出部以外の、開口部の中心部を中
心とした同心の開口部相似図形上に配置された電子放出
部の形状は、連続した、あるいは、不連続の環状(リン
グ状)となる。フォトレジスト層の除去部分内に位置す
る電子放出部形成層は、その頂面が凹状態となっている
ことが好ましい。電子放出部形成層をこのような形状と
することによって、最終的に得られる電子放出部の電子
放出端部が鋭い形状となり、効果的に電子を放出するこ
とができる。即ち、王冠状あるいは環状の電子放出部
は、急峻に切り立った縁部を有する状態となるが故に、
この縁部に多数の導電性粒子が露出し、効率良い電子放
出を期待することができる。尚、電子放出部形成層中に
おいて、或る程度の形状均一性を有する導電性粒子が特
定の方向に配向する傾向を示す場合には、電子放出部の
表面に露出した導電性粒子の部分の形状や突出方向を或
る程度揃えることが可能である。As a constituent material of the release layer, an organic polymer material such as a photoresist material commonly used in the field of manufacturing semiconductor devices can be exemplified. The release layer is
For example, after the formation of the opening is completed, a thin photoresist layer is formed on the entire surface by spin coating or blade coating, and the photoresist layer on the cathode electrode at the bottom of the opening or on the base is selectively removed. Can be formed. On the cathode electrode at the bottom of the opening and / or
Alternatively, when the photoresist layer on the base is selectively removed, the removed portion needs to be arranged on a concentric opening similar figure centering on the center of the opening. The electron emission portion forming layer is formed on the release layer and on the cathode electrode and / or the base exposed on the bottom surface of the opening. When the conductive composition described later is a liquid having appropriate viscosity and surface tension, the electron emission portion forming layer can be formed by, for example, a spin coating method. For example, if the planar shape of the opening is circular, the shape of the electron-emitting portion located at the center of the opening has a crown shape. In addition, other than the electron-emitting portion located at the center of the opening, the shape of the electron-emitting portion arranged on the concentric opening similar figure centering on the center of the opening may be continuous or discontinuous. (Ring shape). It is preferable that the top surface of the electron emission portion forming layer located in the removed portion of the photoresist layer is in a concave state. By forming the electron emission portion forming layer in such a shape, the electron emission end portion of the finally obtained electron emission portion has a sharp shape, and electrons can be emitted effectively. In other words, the crown-shaped or annular electron-emitting portion has a sharply steep edge,
A large number of conductive particles are exposed at the edge, and efficient electron emission can be expected. In the electron-emitting portion forming layer, when the conductive particles having a certain degree of shape uniformity tend to be oriented in a specific direction, the portion of the conductive particles exposed on the surface of the electron-emitting portion. It is possible to make the shapes and the protruding directions uniform to some extent.
【0064】電子放出部形成層は、例えば、前述の導電
性粒子とバインダから成る導電性組成物に基づき形成す
ることができる。尚、導電性組成物には、後の工程で何
も処理を加えられず、従って、何ら組成変化や構造変化
を起こさないまま電子放出部を構成するタイプもあり得
るが、多くのタイプでは、例えば熱処理を行うことによ
り、バインダが架橋や重合、あるいは一部分解等の変化
を起こして電子放出部が形成される。バインダとして
は、ガラスや汎用樹脂を使用することができる。ガラス
は、水ガラスであってもよい。汎用樹脂としては、塩化
ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、セ
ルロースエステル樹脂、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂
や、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等
の熱硬化性樹脂を例示することができる。熱処理の温度
は、導電性組成物に含まれるバインダの種類に応じて、
適宜、決定すればよい。例えば、バインダが水ガラスの
ような無機材料である場合には、無機材料を焼成し得る
温度で熱処理を行えばよい。バインダが熱硬化性樹脂で
ある場合には、熱硬化性樹脂を硬化し得る温度で熱処理
を行えばよい。但し、導電性粒子同士の密着性を保つた
めに、熱硬化性樹脂が過度に分解したり炭化する虞のな
い温度で熱処理を行うことが好適である。いずれのバイ
ンダを用いるにしても、熱処理温度は、ゲート電極やカ
ソード電極や絶縁層に損傷や欠陥が生じない温度とする
必要がある。熱処理雰囲気は、ゲート電極やカソード電
極の電気抵抗率が酸化によって上昇したり、あるいはゲ
ート電極やカソード電極に欠陥や損傷が生ずることのな
いように、不活性ガス雰囲気とすることが好ましい。バ
インダとして熱可塑性樹脂を使用した場合には、熱処理
を必要としない場合がある。The electron emission portion forming layer can be formed, for example, based on the above-mentioned conductive composition comprising the conductive particles and the binder. Incidentally, the conductive composition is not subjected to any treatment in a subsequent step, therefore, there may be a type that constitutes the electron emission portion without causing any composition change or structural change, but in many types, For example, by performing a heat treatment, the binder undergoes a change such as crosslinking, polymerization, or partial decomposition to form an electron emission portion. Glass and general-purpose resin can be used as the binder. The glass may be water glass. Examples of the general-purpose resin include a thermoplastic resin such as a vinyl chloride resin, a polyolefin resin, a polyamide resin, a cellulose ester resin, and a fluororesin, and a thermosetting resin such as an epoxy resin, an acrylic resin, and a polyester resin. The temperature of the heat treatment depends on the type of the binder contained in the conductive composition,
What is necessary is just to determine suitably. For example, when the binder is an inorganic material such as water glass, heat treatment may be performed at a temperature at which the inorganic material can be fired. When the binder is a thermosetting resin, the heat treatment may be performed at a temperature at which the thermosetting resin can be cured. However, in order to maintain the adhesion between the conductive particles, it is preferable to perform the heat treatment at a temperature at which the thermosetting resin does not excessively decompose or carbonize. Regardless of which binder is used, the heat treatment temperature needs to be a temperature at which damage or defects do not occur in the gate electrode, the cathode electrode, and the insulating layer. The heat treatment atmosphere is preferably an inert gas atmosphere so that the electrical resistivity of the gate electrode or the cathode electrode does not increase due to oxidation, or a defect or damage does not occur in the gate electrode or the cathode electrode. When a thermoplastic resin is used as a binder, heat treatment may not be required.
【0065】導電性組成物の構成成分である分散媒は、
水ガラスのように分散媒を兼ね得るバインダであっても
よいし、水であってもよいし、あるいは、アルコール
系、エーテル系、ケトン系、エステル系、炭化水素系等
の有機溶媒であってもよい。即ち、バインダは、(1)
それ自身が導電性粒子の分散媒であってもよいし、
(2)導電性粒子を被覆していてもよいし、(3)適当
な溶媒に分散あるいは溶解させることによって、導電性
粒子の分散媒を構成してもよい。(3)のケースの典型
例は水ガラスであり、日本工業規格(JIS)K140
8に規定される1号乃至4号、又はこれらの同等品を使
用することができる。1号乃至4号は、水ガラスの構成
成分である酸化ナトリウム(Na2O)1モルに対する
酸化珪素(SiO2)のモル数(約2〜4モル)の違い
に基づく4段階の等級であり、それぞれ粘度が大きく異
なる。従って、リフトオフ・プロセスで水ガラスを使用
する際には、水ガラスに分散させる導電性粒子の種類や
含有量、剥離層との親和性、開口部のアスペクト比等の
諸条件を考慮して、最適な等級の水ガラスを選択する
か、又は、これらの等級と同等の水ガラスを調製して使
用することが好ましい。あるいは又、K2Oを主成分と
する水ガラスを用いることもできる。The dispersion medium which is a component of the conductive composition includes:
It may be a binder that can also serve as a dispersion medium like water glass, or may be water, or an organic solvent such as an alcohol, ether, ketone, ester, or hydrocarbon solvent. Is also good. That is, the binder is (1)
It may itself be a dispersion medium of conductive particles,
(2) The conductive particles may be coated, or (3) a dispersion medium of the conductive particles may be formed by dispersing or dissolving in an appropriate solvent. A typical example of the case (3) is water glass, which is described in Japanese Industrial Standard (JIS) K140.
Nos. 1 to 4 specified in No. 8 or equivalents thereof can be used. Nos. 1 to 4 are four-grade grades based on the difference in the number of moles (about 2 to 4 moles) of silicon oxide (SiO 2 ) with respect to 1 mole of sodium oxide (Na 2 O) as a constituent of water glass. , Each greatly differ in viscosity. Therefore, when using water glass in the lift-off process, in consideration of various conditions such as the type and content of the conductive particles to be dispersed in the water glass, affinity with the release layer, and the aspect ratio of the opening, It is preferred to select the optimal grade of water glass or to prepare and use water glass equivalent to these grades. Alternatively, water glass containing K 2 O as a main component can be used.
【0066】バインダは一般に導電性に劣るので、導電
性組成物中の導電性粒子の含有量に対してバインダの含
有量が多過ぎると、形成される電子放出部の電気抵抗値
が上昇し、電子放出が円滑に行われなくなる虞がある。
従って、例えば水ガラス中に導電性粒子として炭素系材
料粒子を分散させて成る導電性組成物を例にとると、導
電性組成物の全重量に占める炭素系材料粒子の割合は、
電子放出部の電気抵抗値、導電性組成物の粘度、導電性
粒子同士の接着性等の特性を考慮し、概ね30〜95重
量%の範囲に選択することが好ましい。炭素系材料粒子
の割合をかかる範囲内に選択することにより、形成され
る電子放出部の電気抵抗値を十分に下げると共に、炭素
系材料粒子同士の接着性を良好に保つことが可能とな
る。但し、導電性粒子として炭素系材料粒子にアルミナ
粒子を混合して用いた場合には、導電性粒子同士の接着
性が低下する傾向があるので、アルミナ粒子の含量に応
じて炭素系材料粒子の割合を高めることが好ましく、6
0重量%以上とすることが特に好ましい。尚、導電性組
成物には、導電性粒子の分散状態を安定化させるための
分散剤や、pH調整剤、乾燥剤、硬化剤、防腐剤等の添
加剤が含まれていてもよい。尚、導電性粒子を結合剤
(バインダ)の被膜で覆った粉体を、適当な分散媒中に
分散させて成る導電性組成物を用いてもよい。尚、電子
放出部の表面に露出したバインダをエッチングによって
除去してもよい。Since the binder is generally poor in conductivity, if the content of the binder is too large relative to the content of the conductive particles in the conductive composition, the electric resistance of the electron-emitting portion formed increases, There is a concern that electron emission may not be performed smoothly.
Therefore, for example, taking as an example a conductive composition formed by dispersing carbon-based material particles as conductive particles in water glass, the ratio of the carbon-based material particles to the total weight of the conductive composition is:
In consideration of the electric resistance of the electron-emitting portion, the viscosity of the conductive composition, the properties such as the adhesion between the conductive particles, and the like, it is preferable to select approximately 30 to 95% by weight. By selecting the ratio of the carbon-based material particles within this range, it is possible to sufficiently reduce the electric resistance of the electron-emitting portion to be formed and to maintain good adhesion between the carbon-based material particles. However, when the alumina particles are mixed with the carbon-based material particles as the conductive particles, the adhesiveness between the conductive particles tends to decrease. It is preferable to increase the ratio, 6
It is particularly preferred that the content be 0% by weight or more. The conductive composition may include a dispersant for stabilizing the dispersion state of the conductive particles, and additives such as a pH adjuster, a drying agent, a curing agent, and a preservative. Note that a conductive composition obtained by dispersing a powder in which conductive particles are covered with a coating of a binder (binder) in an appropriate dispersion medium may be used. Note that the binder exposed on the surface of the electron-emitting portion may be removed by etching.
【0067】尚、カーボン粒子を用いた(具体的には、
カーボン粒子を分散させたアンモニア溶液を電解液とし
て用いた)電気泳動法に基づき、電子放出部形成層を形
成することもできるし、感光性ペースト法やスクリーン
印刷法にて電子放出部形成層を形成することもできる。Incidentally, carbon particles were used (specifically,
The electron emission portion forming layer can be formed by electrophoresis (using an ammonia solution in which carbon particles are dispersed as an electrolytic solution), or the electron emission portion forming layer can be formed by a photosensitive paste method or a screen printing method. It can also be formed.
【0068】あるいは又、本発明の第2の態様に係る冷
陰極電界電子放出素子あるいは冷陰極電界電子放出表示
装置、若しくは、本発明の第7の態様〜第11の態様に
係る冷陰極電界電子放出素子の製造方法においては、炭
素系薄膜選択成長領域の上に炭素系薄膜から成る複数の
電子放出部が形成される。ここで、炭素系薄膜は、結晶
性を有するグラファイトから構成されていることが好ま
しい。結晶性を有するグラファイトは、sp2結合を有
するグラファイトから構成されており、1層のカーボン
グラファイトシートが巻かれた構造を有する単層カーボ
ンナノチューブ、あるいは、2層以上のカーボングラフ
ァイトシートが巻かれた構造を有する所謂カーボンナノ
チューブである。あるいは又、カーボングラファイトシ
ートが重なったカーボンナノファイバーや、カーボンナ
ノチューブあるいはカーボンナノファイバーの周囲にア
モルファスカーボンが堆積(付着)したものから構成さ
れている。sp2結合を有する炭素原子は、通常、6個
の炭素原子から六員環を構成し、これらの六員環の集ま
りがカーボングラファイトシートを構成する。このカー
ボングラファイトシートが巻かれたチューブ構造を有す
るものがカーボンナノチューブである。一方、カーボン
グラファイトシートが巻かれておらず、カーボングラフ
ァイトのフラグメントが重なってファイバー状になった
ものが、カーボンナノファイバーである。場合によって
は、円錐状の形状をも有し得る。電子放出部がどのよう
な構造になるかは、化学的気相成長法(CVD法)にお
ける形成条件や炭素系薄膜選択成長領域を構成する材料
等に依存する。電子放出部は、巨視的には炭素系薄膜か
ら構成されているが、微視的には、1つの炭素系薄膜選
択成長領域に、カーボンナノチューブから構成された複
数の電子放出部、カーボンナノファイバーから構成され
た複数の電子放出部、あるいは又、円錐状の形状を有す
る複数の電子放出部が形成されている。尚、電子放出部
は、炭素系薄膜選択成長領域の上に選択的に形成され、
ゲート電極やカソード電極上に形成されることはない。Alternatively, the cold cathode field emission device or the cold cathode field emission display device according to the second aspect of the present invention, or the cold cathode field emission devices according to the seventh to eleventh aspects of the present invention. In the method of manufacturing an emission element, a plurality of electron emission portions made of a carbon-based thin film are formed on a carbon-based thin film selective growth region. Here, the carbon-based thin film is preferably made of graphite having crystallinity. The graphite having crystallinity is composed of graphite having sp 2 bonds, and is a single-walled carbon nanotube having a structure in which a single-layer carbon graphite sheet is wound, or a carbon-graphite sheet in which two or more layers are wound. This is a so-called carbon nanotube having a structure. Alternatively, it is composed of carbon nanofibers on which carbon graphite sheets are stacked, or carbon nanotubes or carbon nanofibers in which amorphous carbon is deposited (adhered) around the carbon nanofibers. A carbon atom having an sp 2 bond usually forms a six-membered ring from six carbon atoms, and a collection of these six-membered rings forms a carbon graphite sheet. What has a tube structure in which the carbon graphite sheet is wound is a carbon nanotube. On the other hand, carbon nanofibers are formed by overlapping carbon graphite fragments without being wound with carbon graphite sheets and forming carbon fibers. In some cases, it may also have a conical shape. The structure of the electron-emitting portion depends on the formation conditions in the chemical vapor deposition (CVD) method, the material forming the carbon-based thin film selective growth region, and the like. Although the electron-emitting portion is macroscopically composed of a carbon-based thin film, microscopically, a plurality of electron-emitting portions composed of carbon nanotubes and carbon nanofibers are provided in one carbon-based thin film selective growth region. Are formed, or a plurality of electron emitting portions having a conical shape are formed. The electron emission portion is selectively formed on the carbon-based thin film selective growth region,
It is not formed on the gate electrode or the cathode electrode.
【0069】炭素系薄膜選択成長領域を構成する材料と
して、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)、チタン
(Ti)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、タング
ステン(W)、ジルコニウム(Zr)、タンタル(T
a)、鉄(Fe)、銅(Cu)、白金(Pt)、亜鉛
(Zn)、ゲルマニウム(Ge)、錫(Sn)、鉛(P
b)、ビスマス(Bi)、銀(Ag)、金(Au)、イ
ンジウム(In)、マンガン(Mn)、パラジウム(P
d)及びタリウム(Tl)から成る群から選択された少
なくとも1種類の金属、あるいは、これらの元素を含む
金属化合物又は合金を挙げることができる。更には、上
記に挙げた金属以外でも、電子放出部を形成(合成)す
るときの雰囲気中で触媒作用を有する金属や金属化合
物、合金を用いることができる。As materials constituting the carbon-based thin film selective growth region, nickel (Ni), molybdenum (Mo), titanium (Ti), chromium (Cr), cobalt (Co), tungsten (W), zirconium (Zr), Tantalum (T
a), iron (Fe), copper (Cu), platinum (Pt), zinc (Zn), germanium (Ge), tin (Sn), lead (P
b), bismuth (Bi), silver (Ag), gold (Au), indium (In), manganese (Mn), palladium (P
At least one metal selected from the group consisting of d) and thallium (Tl), or a metal compound or alloy containing these elements can be used. Further, other than the above-mentioned metals, metals, metal compounds, and alloys having a catalytic action in an atmosphere for forming (synthesizing) the electron-emitting portion can be used.
【0070】炭素系薄膜選択成長領域の形成方法とし
て、物理的気相成長法(PVD法)、化学的気相成長法
(CVD法)、電解メッキ法や無電解メッキ法を含むメ
ッキ法を挙げることができる。ここで、PVD法とし
て、 電子ビーム加熱法、抵抗加熱法、フラッシュ蒸着等
の各種真空蒸着法、 プラズマ蒸着法、 2極スパッタ法、直流スパッタ法、直流マグネトロ
ンスパッタ法、高周波スパッタ法、マグネトロンスパッ
タ法、イオンビームスパッタ法、バイアススパッタ法等
の各種スパッタ法、 DC(direct current)法、RF法、多陰極法、活性
化反応法、電界蒸着法、高周波イオンプレーティング
法、反応性イオンプレーティング法等の各種イオンプレ
ーティング法、を挙げることができる。Examples of the method for forming the carbon-based thin film selective growth region include a plating method including a physical vapor deposition method (PVD method), a chemical vapor deposition method (CVD method), an electrolytic plating method and an electroless plating method. be able to. Here, as the PVD method, various vacuum evaporation methods such as electron beam heating method, resistance heating method, flash evaporation, plasma evaporation method, bipolar sputtering method, DC sputtering method, DC magnetron sputtering method, high frequency sputtering method, magnetron sputtering method , Ion beam sputtering, various sputtering methods such as bias sputtering, DC (direct current) method, RF method, multi-cathode method, activation reaction method, electric field evaporation method, high frequency ion plating method, reactive ion plating method And other various ion plating methods.
【0071】あるいは又、炭素系薄膜選択成長領域を形
成する方法として、例えば、炭素系薄膜選択成長領域を
形成すべき領域以外の領域を適切な材料(例えば、マス
ク層)で被覆した状態で、溶媒と金属粒子から成る層を
炭素系薄膜選択成長領域を形成すべき領域の表面に形成
した後、溶媒を除去し、金属粒子を残す方法を挙げるこ
とができる。あるいは又、炭素系薄膜選択成長領域を形
成する方法として、例えば、炭素系薄膜選択成長領域を
形成すべき領域以外の領域を適切な材料(例えば、マス
ク層)で被覆した状態で、金属粒子を構成する金属原子
を含む金属化合物粒子を係る領域の表面に付着させた
後、金属化合物粒子を加熱することによって分解し、以
て、炭素系薄膜選択成長領域(一種の金属粒子の集まり
である)を係る領域に形成する方法を挙げることができ
る。この場合、具体的には、溶媒と金属化合物粒子から
成る層を炭素系薄膜選択成長領域を形成すべき領域の表
面に形成した後、溶媒を除去し、金属化合物粒子を残す
方法を例示することができる。金属化合物粒子は、炭素
系薄膜選択成長領域を構成する金属のハロゲン化物(例
えば、ヨウ化物、塩化物、臭化物等)、酸化物、水酸化
物及び有機金属から成る群から選択された少なくとも1
種類の材料から成ることが好ましい。尚、これらの方法
においては、適切な段階で、炭素系薄膜選択成長領域を
形成すべき領域以外の領域を被覆した材料(例えば、マ
スク層)を除去する。Alternatively, as a method of forming a carbon-based thin film selective growth region, for example, a region other than a region where a carbon-based thin film selective growth region is to be formed is covered with an appropriate material (for example, a mask layer). After a layer composed of a solvent and metal particles is formed on the surface of the region where the carbon-based thin film selective growth region is to be formed, the solvent is removed to leave the metal particles. Alternatively, as a method of forming the carbon-based thin film selective growth region, for example, the metal particles may be coated in a state in which a region other than the region where the carbon-based thin film selective growth region is to be formed is covered with an appropriate material (for example, a mask layer). After the metal compound particles containing the constituent metal atoms are adhered to the surface of the region, the metal compound particles are decomposed by heating, so that the carbon-based thin film selective growth region (a type of collection of metal particles). Can be formed in such a region. In this case, specifically, a method of forming a layer composed of a solvent and metal compound particles on the surface of a region where the carbon-based thin film selective growth region is to be formed, and then removing the solvent and leaving the metal compound particles is exemplified. Can be. The metal compound particles are at least one selected from the group consisting of halides (for example, iodides, chlorides, bromides, etc.), oxides, hydroxides, and organic metals that constitute the carbon-based thin film selective growth region.
It is preferred to consist of different types of materials. In these methods, at an appropriate stage, a material (for example, a mask layer) covering a region other than a region where a carbon-based thin film selective growth region is to be formed is removed.
【0072】あるいは又、炭素系薄膜選択成長領域を有
機金属化合物薄膜から構成することもできる。この場
合、有機金属化合物薄膜は、亜鉛(Zn)、錫(S
n)、アルミニウム(Al)、鉛(Pb)、ニッケル
(Ni)及びコバルト(Co)から成る群から選択され
た少なくとも1種の元素を含有して成る有機金属化合物
から構成されている形態とすることができ、更には、錯
化合物から構成されていることが好ましい。ここで、錯
化合物を構成する配位子として、アセチルアセトン、ヘ
キサフルオロアセチルアセトン、ジピバロイルメタネー
ト、シクロペンタジエニルを例示することができる。
尚、形成された有機金属化合物薄膜には、有機金属化合
物の分解物が一部含まれていてもよい。有機金属化合物
薄膜から成る炭素系薄膜選択成長領域を形成する工程
は、有機金属化合物溶液から成る層を炭素系薄膜選択成
長領域を形成すべき領域の上に成膜する工程から構成す
ることができ、あるいは又、有機金属化合物を昇華させ
た後、かかる有機金属化合物を炭素系薄膜選択成長領域
を形成すべき領域の上に堆積させる工程から構成するこ
とができる。Alternatively, the carbon-based thin film selective growth region may be formed of an organometallic compound thin film. In this case, the organometallic compound thin film is made of zinc (Zn), tin (S
n), an organic metal compound containing at least one element selected from the group consisting of aluminum (Al), lead (Pb), nickel (Ni), and cobalt (Co). And more preferably a complex compound. Here, acetylacetone, hexafluoroacetylacetone, dipivaloylmethanate, and cyclopentadienyl can be exemplified as ligands constituting the complex compound.
The formed organometallic compound thin film may partially contain a decomposition product of the organometallic compound. The step of forming the carbon-based thin film selective growth region composed of the organometallic compound thin film can include a step of forming a layer composed of the organometallic compound solution on the region where the carbon-based thin film selective growth region is to be formed. Alternatively, the method may comprise a step of sublimating the organometallic compound and then depositing the organometallic compound on a region where the carbon-based thin film selective growth region is to be formed.
【0073】炭素系薄膜選択成長領域の上に炭素系薄膜
から成る電子放出部を化学的気相成長法(CVD法)に
基づき選択的に形成することが好ましい。CVD法にお
ける原料ガスとして、炭化水素系ガスと水素ガスの組合
せを用いることが好ましい。ここで、炭化水素系ガスと
して、メタン(CH4)、エタン(C2H6)、プロパン
(C3H8)、ブタン(C4H10)、エチレン(C
2H4)、アセチレン(C2H2)等の炭化水素系ガスやこ
れらの混合ガス、メタノール、エタノール、アセトン、
ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン等を気化し
たガスを挙げることができる。また、放電を安定にさせ
るため及びプラズマ解離を促進するために、ヘリウム
(He)やアルゴン(Ar)等の希釈用ガスを混合して
もよいし、窒素、アンモニア等のドーピングガスを混合
してもよい。また、炭化水素系ガスと水素ガスの組合せ
を用いる場合、炭化水素系ガスと水素ガスの全流量に対
する炭化水素系ガスの流量を1%乃至50%、好ましく
は5%乃至50%とすることが望ましい。ここで、水素
ガスは、形成された炭素系薄膜を構成する結晶粒子の
内、結晶性の良くない結晶粒子を除去(一種のエッチン
グ)する役割を果たす。It is preferable that an electron emitting portion made of a carbon-based thin film is selectively formed on the carbon-based thin film selective growth region based on a chemical vapor deposition method (CVD method). It is preferable to use a combination of a hydrocarbon gas and a hydrogen gas as a source gas in the CVD method. Here, methane (CH 4 ), ethane (C 2 H 6 ), propane (C 3 H 8 ), butane (C 4 H 10 ), ethylene (C
2 H 4), acetylene (C 2 H 2) hydrocarbon gas or a mixed gas thereof, such as methanol, ethanol, acetone,
Gases obtained by vaporizing benzene, toluene, xylene, naphthalene, and the like can be given. In order to stabilize discharge and promote plasma dissociation, a diluting gas such as helium (He) or argon (Ar) may be mixed, or a doping gas such as nitrogen or ammonia may be mixed. Is also good. When a combination of a hydrocarbon gas and a hydrogen gas is used, the flow rate of the hydrocarbon gas relative to the total flow rate of the hydrocarbon gas and the hydrogen gas may be 1% to 50%, preferably 5% to 50%. desirable. Here, the hydrogen gas plays a role of removing (a kind of etching) crystal grains having poor crystallinity among the crystal grains constituting the formed carbon-based thin film.
【0074】このCVD法にあっては、支持体にバイア
ス電圧を印加した状態で、プラズマ密度が1016m
-3(107mm-3)以上、好ましくは1017m-3(108
mm-3)以上、一層好ましくは1019m-3(1010mm
-3)以上の条件のプラズマCVD法に基づくことが、電
子放出部形成に用いる原料ガスの解離度を高くし、電子
放出部を確実に形成するといった観点から好ましい。あ
るいは又、電子放出部を形成するためのCVD法は、支
持体にバイアス電圧を印加した状態で、電子温度が1乃
至15eV、好ましくは5eV乃至15eV、イオン電
流密度が、0.1mA/cm2乃至30mA/cm2、好
ましくは5mA/cm2乃至30mA/cm2の条件のプ
ラズマCVD法に基づくことが、電子放出部形成に用い
る原料ガスの解離度を高くし、電子放出部を確実に形成
するといった観点から好ましい。そして、これらの場
合、プラズマCVD法として、マイクロ波プラズマCV
D法、トランス結合型プラズマCVD法、誘導結合型プ
ラズマCVD法、電子サイクロトロン共鳴プラズマCV
D法、ヘリコン波プラズマCVD法、容量結合型プラズ
マCVD法、平行平板型CVD装置を用いたCVD法を
挙げることができる。あるいは又、ホットフィラメント
CVD法を採用してもよい。場合によっては、熱CVD
法を採用してもよい。尚、電子放出部を形成する工程に
おける支持体加熱温度を、600゜C以下、好ましくは
500゜C以下、更に好ましくは400゜C以下、一層
好ましくは300゜C以下とすることが望ましい。支持
体加熱温度の下限は、電子放出部を形成し得る温度とす
ればよい。In this CVD method, the plasma density is 10 16 m while a bias voltage is applied to the support.
-3 (10 7 mm -3 ) or more, preferably 10 17 m -3 (10 8
mm -3 ) or more, more preferably 10 19 m -3 (10 10 mm)
-3 ) Based on the plasma CVD method under the above conditions, it is preferable from the viewpoint of increasing the degree of dissociation of the source gas used for forming the electron emitting portion and reliably forming the electron emitting portion. Alternatively, the CVD method for forming the electron-emitting portion is such that the electron temperature is 1 to 15 eV, preferably 5 eV to 15 eV, and the ion current density is 0.1 mA / cm 2 while a bias voltage is applied to the support. to 30 mA / cm 2, preferably be based on a plasma CVD method conditions 5 mA / cm 2 to 30 mA / cm 2, a higher degree of dissociation of the material gas used for the electron-emitting region, reliably formed electron emitting portion It is preferable from the viewpoint of doing. In these cases, microwave plasma CV is used as a plasma CVD method.
D method, transformer coupled plasma CVD method, inductively coupled plasma CVD method, electron cyclotron resonance plasma CV
Examples include D method, helicon wave plasma CVD method, capacitively coupled plasma CVD method, and CVD method using a parallel plate type CVD apparatus. Alternatively, a hot filament CVD method may be employed. In some cases, thermal CVD
A law may be adopted. It is desirable that the heating temperature of the support in the step of forming the electron-emitting portion be 600 ° C. or lower, preferably 500 ° C. or lower, more preferably 400 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or lower. The lower limit of the support heating temperature may be a temperature at which an electron-emitting portion can be formed.
【0075】本発明において、カソード電極は、タング
ステン(W)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、チ
タン(Ti)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)等
の高融点金属や、アルミニウム(Al)、銅(Cu)と
いった金属、Al−Nd、Mo−Taといったこれらの
高融点金属や金属の合金、これらの高融点金属や金属の
化合物(例えばTiN等の窒化物や、WSi2、MoS
i2、TiSi2、TaSi2等のシリサイド)、炭素系
材料、あるいはITO(インジウム・錫酸化物)等の透
明導電材料を用いて形成することができる。また、ゲー
ト電極や収束電極は、タングステン(W)、ニオブ(N
b)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、モリブデン
(Mo)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、銅
(Cu)、銀(Au)、アルミニウム等の金属層又はこ
れらの金属元素を含む合金層(例えば、Al−Nd、M
o−Ta)、あるいは化合物層(例えばTiN等の窒化
物や、WSi2、MoSi2、TiSi2、TaSi2等の
シリサイド)、不純物を含有するシリコン等の半導体
層、炭素系材料、あるいはITO(インジウム・錫酸化
物)等の透明導電材料を用いて形成することができる。In the present invention, the cathode electrode is made of a refractory metal such as tungsten (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), titanium (Ti), molybdenum (Mo), chromium (Cr), or aluminum (Al). ), Metals such as copper (Cu), alloys of these refractory metals and metals such as Al-Nd and Mo-Ta, and compounds of these refractory metals and metals (for example, nitrides such as TiN, WSi 2 , MoS
It can be formed using a transparent conductive material such as i 2 , a silicide such as TiSi 2 or TaSi 2 ), a carbon-based material, or ITO (indium tin oxide). The gate electrode and the focusing electrode are made of tungsten (W), niobium (N
b), a metal layer of tantalum (Ta), titanium (Ti), molybdenum (Mo), chromium (Cr), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Au), aluminum or the like, or a metal element containing these metal elements Alloy layer (for example, Al-Nd, M
o-Ta), or a compound layer (for example, nitride such as TiN, or silicide such as WSi 2 , MoSi 2 , TiSi 2 , TaSi 2 ), a semiconductor layer such as silicon containing impurities, a carbon-based material, or ITO ( It can be formed using a transparent conductive material such as indium and tin oxide.
【0076】尚、炭素系薄膜を形成する場合、カソード
電極、ゲート電極及び収束電極を構成する材料と、炭素
系薄膜選択成長領域を構成する材料とは、カソード電
極、ゲート電極及び収束電極上に電子放出部を形成させ
ないといった観点から、異なる材料であることが好まし
い。あるいは又、CVD法にて電子放出部を形成すると
きのCVD条件において炭素系薄膜が形成されないよう
な材料からカソード電極、ゲート電極及び収束電極を形
成すればよい。In the case of forming a carbon-based thin film, the material constituting the cathode electrode, the gate electrode and the focusing electrode and the material constituting the carbon-based thin film selective growth region are formed on the cathode electrode, the gate electrode and the focusing electrode. It is preferable that the materials be different from the viewpoint that the electron emission portion is not formed. Alternatively, the cathode electrode, the gate electrode, and the focusing electrode may be formed from a material that does not form a carbon-based thin film under the CVD conditions for forming the electron-emitting portion by the CVD method.
【0077】炭素系薄膜選択成長領域の上における電子
放出部の選択成長を一層確実なものとするために、炭素
系薄膜選択成長領域の表面の酸化物(所謂、自然酸化
膜)を除去してもよい。酸化物の除去を、例えば、水素
ガス雰囲気やアンモニアガス雰囲気におけるマイクロ波
プラズマ法、トランス結合型プラズマ法、誘導結合型プ
ラズマ法、電子サイクロトロン共鳴プラズマ法、RFプ
ラズマ法等に基づくプラズマ還元処理、アルゴンガス雰
囲気におけるスパッタ処理、若しくは、例えばフッ酸等
の酸や塩基を用いた洗浄処理によって行うことが望まし
い。In order to further ensure the selective growth of the electron-emitting portion on the carbon-based thin film selective growth region, oxides (so-called natural oxide films) on the surface of the carbon-based thin film selective growth region are removed. Is also good. The oxide is removed by, for example, a plasma reduction process based on a microwave plasma method, a trans-coupled plasma method, an inductively-coupled plasma method, an electron cyclotron resonance plasma method, an RF plasma method, or the like in a hydrogen gas atmosphere or an ammonia gas atmosphere, argon. It is desirable to carry out the sputtering process in a gas atmosphere or the cleaning process using an acid such as hydrofluoric acid or a base.
【0078】本発明の第1の態様若しくは第2の態様に
係る冷陰極電界電子放出表示装置において、アノードパ
ネルの構成としては、 有効領域(即ち、表示画面として機能する領域)内の
基板上の全面にアノード電極が形成され、アノード電極
上に所定のパターンを有する蛍光体層が設けられている
構成、 有効領域内の基板上に所定のパターンを有する蛍光体
層が設けられ、蛍光体層及び基板上に全面的にメタルバ
ック膜を兼ねたアノード電極が設けられている構成、を
挙げることができる。尚、の構成において、蛍光体層
の上に、アノード電極と電気的に接続された所謂メタル
バック膜を形成してもよい。また、の構成において、
アノード電極の上にメタルバック膜を形成してもよい。In the cold-cathode field emission display according to the first or second embodiment of the present invention, the structure of the anode panel is as follows. A configuration in which an anode electrode is formed on the entire surface and a phosphor layer having a predetermined pattern is provided on the anode electrode; a phosphor layer having a predetermined pattern is provided on a substrate in an effective area; A configuration in which an anode electrode also serving as a metal back film is provided on the entire surface of the substrate can be given. In the above structure, a so-called metal back film electrically connected to the anode electrode may be formed on the phosphor layer. In the configuration of
A metal back film may be formed on the anode electrode.
【0079】アノード電極は、冷陰極電界電子放出表示
装置の構成に依存して、有効領域を1枚のシート状の導
電材料で被覆した形式のアノード電極としてもよいし、
1又は複数の電子放出部、あるいは、1又は複数の画素
に対応するアノード電極ユニットが集合した形式のアノ
ード電極としてもよいし、ストライプ状のアノード電極
としてもよい。Depending on the configuration of the cold cathode field emission display, the anode may be an anode in which the effective area is covered with one sheet of conductive material,
The anode electrode may be of a type in which one or a plurality of electron-emitting portions or anode electrode units corresponding to one or a plurality of pixels are assembled, or may be a striped anode electrode.
【0080】また、本発明の第1の態様若しくは第2の
態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置におけるアノー
ド電極の構成材料は、表示装置の構成によって選択すれ
ばよい。即ち、冷陰極電界電子放出表示装置が透過型
(基板が画像表示部に相当する)の場合であって、基板
上にアノード電極と蛍光体層がこの順に積層されている
場合には、アノード電極が形成される基板は元より、ア
ノード電極自身も透明である必要があり、ITO(イン
ジウム・錫酸化物)等の透明導電材料を用いる。一方、
冷陰極電界電子放出表示装置が反射型(支持体が画像表
示部に相当する)である場合、及び、透過型であっても
基板上に蛍光体層とアノード電極とがこの順に積層され
ている場合には、ITOの他、カソード電極やゲート電
極に関連して上述した材料を適宜選択して用いることが
できる。Further, the material of the anode electrode in the cold cathode field emission display according to the first or second embodiment of the present invention may be selected according to the configuration of the display. That is, when the cold cathode field emission display is a transmission type (the substrate corresponds to an image display unit) and the anode electrode and the phosphor layer are laminated on the substrate in this order, the anode electrode In addition to the substrate on which is formed, the anode electrode itself must be transparent, and a transparent conductive material such as ITO (indium tin oxide) is used. on the other hand,
In the case where the cold cathode field emission display is of a reflection type (the support corresponds to an image display unit), and even in the case of a transmission type, a phosphor layer and an anode electrode are laminated in this order on a substrate. In this case, in addition to ITO, the above-described materials related to the cathode electrode and the gate electrode can be appropriately selected and used.
【0081】カソード電極、ゲート電極、アノード電極
の形成には、構成材料に応じて、CVD法、蒸着法、塗
布法、スパッタリング法、スクリーン印刷法等の公知の
プロセスを適用することができる。CVD法、蒸着法、
塗布法及びスパッタリング法では、カソード電極やゲー
ト電極を構成する材料層が全面に亘って成膜されるが、
カソード電極やゲート電極のパターニングはリフトオフ
・プロセスにより行ってもよいし、フォトリソグラフィ
技術とエッチング技術により行ってもよい。スクリーン
印刷法等の印刷法では、カソード電極やゲート電極の最
終的なパターンを、単一工程で得ることができ、特にゲ
ート電極に関しては、寸法精度に裕度があれば、初めか
ら開口部を有するゲート電極を形成することもできる。
本発明の製造方法における開口部の形成に関し、開口部
を「少なくとも」絶縁層に形成すると表現しているの
は、上述のようにスクリーン印刷法により開口部も同時
に形成する場合もあることから、ゲート電極への開口部
の形成が必ずしも必要ではないからである。For forming the cathode electrode, the gate electrode, and the anode electrode, known processes such as a CVD method, an evaporation method, a coating method, a sputtering method, and a screen printing method can be applied depending on the constituent materials. CVD method, evaporation method,
In the coating method and the sputtering method, a material layer constituting the cathode electrode and the gate electrode is formed over the entire surface,
Patterning of the cathode electrode and the gate electrode may be performed by a lift-off process, or may be performed by a photolithography technique and an etching technique. In a printing method such as a screen printing method, the final pattern of the cathode electrode and the gate electrode can be obtained in a single process. Can be formed.
Regarding the formation of the opening in the manufacturing method of the present invention, the expression that the opening is formed `` at least '' in the insulating layer, because the opening may be formed simultaneously by the screen printing method as described above, This is because it is not always necessary to form an opening in the gate electrode.
【0082】絶縁層や第2の絶縁層は、SiO2、Si
N、SiON、ガラス・ペースト硬化物を単独で用いる
か、あるいは適宜積層して形成することができる。絶縁
層と第2の絶縁層との構成材料は、同じであっても、互
いに異なっていてもよい。絶縁層の形成には、構成する
材料に応じて、CVD法、塗布法、スパッタリング法、
スクリーン印刷法等の公知のプロセスが利用できる。The insulating layer and the second insulating layer are made of SiO 2 , Si
N, SiON, or a cured glass paste can be used alone or can be appropriately laminated. The constituent materials of the insulating layer and the second insulating layer may be the same or different from each other. In order to form the insulating layer, a CVD method, a coating method, a sputtering method,
A known process such as a screen printing method can be used.
【0083】支持体とカソード電極との間に基部を形成
する場合、基部は、導電材料、絶縁材料(例えば、Si
O2やSiN、SiONといった絶縁材料)のいずれか
ら形成されていてもよい。一方、カソード電極上に基部
を形成する場合、基部は、導電材料から形成されている
必要がある。尚、後者の場合、基部を、高抵抗材料から
構成することもできる。これによって、冷陰極電界電子
放出素子の動作安定化、電子放出特性の均一化を図るこ
とができる。高抵抗材料として、シリコンカーバイド
(SiC)といったカーボン系材料、SiN、アモルフ
ァスシリコン等の半導体材料、酸化ルテニウム(RuO
2)、酸化タンタル、窒化タンタル等の高融点金属酸化
物を例示することができ、抵抗値は、概ね1×105〜
1×107Ω、好ましくは数MΩとすればよい。基部の
形成方法として、スパッタ法やCVD法とエッチング法
の組合せや、スクリーン印刷法、リフトオフ法を例示す
ることができる。When a base is formed between the support and the cathode electrode, the base may be made of a conductive material, an insulating material (for example, Si
O 2 or SiN, may be formed from any insulating material) such as SiON. On the other hand, when forming a base on a cathode electrode, the base needs to be formed from a conductive material. In the latter case, the base may be made of a high-resistance material. This makes it possible to stabilize the operation of the cold cathode field emission device and to make the electron emission characteristics uniform. Examples of the high-resistance material include carbon-based materials such as silicon carbide (SiC), semiconductor materials such as SiN and amorphous silicon, and ruthenium oxide (RuO).
2 ), high melting point metal oxides such as tantalum oxide and tantalum nitride can be exemplified, and the resistance value is approximately 1 × 10 5 to
It may be 1 × 10 7 Ω, preferably several MΩ. Examples of the method for forming the base include a combination of a sputtering method, a CVD method, and an etching method, a screen printing method, and a lift-off method.
【0084】あるいは又、カソード電極の構造を、導電
材料層の1層構成とすることもできるし、下層導電材料
層、下層導電材料層上に形成された抵抗体層、抵抗体層
上に形成された上層導電材料層の3層構成とすることも
できる。後者の場合、上層導電材料層の表面に炭素系薄
膜選択成長領域を形成する。あるいは又、カソード電極
を、導電材料層と導電材料層上に形成された抵抗体層の
2層構成とすることもできる。このように、抵抗体層を
設けることによって、電子放出部の電子放出特性の均一
化を図ることができる。抵抗体層を構成する材料とし
て、シリコンカーバイド(SiC)といったカーボン系
材料、SiN、アモルファスシリコン等の半導体材料、
酸化ルテニウム(RuO2)、酸化タンタル、窒化タン
タル等の高融点金属酸化物を例示することができる。抵
抗体層の形成方法として、スパッタリング法や、CVD
法やスクリーン印刷法を例示することができる。抵抗値
は、概ね1×105〜1×107Ω、好ましくは数MΩと
すればよい。Alternatively, the structure of the cathode electrode may be a single-layer structure of a conductive material layer, a lower conductive material layer, a resistor layer formed on the lower conductive material layer, and a resistor layer formed on the resistor layer. It is also possible to have a three-layer structure of the upper conductive material layer formed. In the latter case, a carbon-based thin film selective growth region is formed on the surface of the upper conductive material layer. Alternatively, the cathode electrode may have a two-layer structure of a conductive material layer and a resistor layer formed on the conductive material layer. Thus, by providing the resistor layer, the electron emission characteristics of the electron emission portion can be made uniform. As a material forming the resistor layer, a carbon-based material such as silicon carbide (SiC), a semiconductor material such as SiN or amorphous silicon,
Examples thereof include high melting point metal oxides such as ruthenium oxide (RuO 2 ), tantalum oxide, and tantalum nitride. As a method of forming the resistor layer, a sputtering method, a CVD method,
And a screen printing method. The resistance value may be approximately 1 × 10 5 to 1 × 10 7 Ω, preferably several MΩ.
【0085】蛍光体層を構成する蛍光体として、高速電
子励起用蛍光体や低速電子励起用蛍光体を用いることが
できる。冷陰極電界電子放出表示装置が単色表示装置で
ある場合、蛍光体層は特にパターニングされていなくと
もよい。また、冷陰極電界電子放出表示装置がカラー表
示装置である場合、ストライプ状又はドット状にパター
ニングされた赤(R)、緑(G)、青(B)の三原色に
対応する蛍光体層を交互に配置することが好ましい。
尚、パターニングされた蛍光体層間の隙間は、表示画面
のコントラスト向上を目的としたブラックマトリックス
で埋め込まれていてもよい。As the phosphor constituting the phosphor layer, a phosphor for high-speed electron excitation or a phosphor for low-speed electron excitation can be used. When the cold cathode field emission display is a monochromatic display, the phosphor layer may not be particularly patterned. When the cold cathode field emission display is a color display, phosphor layers corresponding to the three primary colors of red (R), green (G), and blue (B) patterned in stripes or dots are alternately arranged. It is preferable to arrange them in
The gap between the patterned phosphor layers may be filled with a black matrix for the purpose of improving the contrast of the display screen.
【0086】アノード電極が形成される基板として、ガ
ラス基板、表面に絶縁層が形成されたガラス基板、石英
基板、表面に絶縁層が形成された石英基板を例示するこ
とができるが、中でも、ガラス基板、表面に絶縁膜が形
成されたガラス基板を用いることが、製造コスト低減と
いった観点から好ましい。また、カソード電極が形成さ
れる支持体は、少なくとも表面が絶縁性部材より構成さ
れていればよく、ガラス基板、表面に絶縁層が形成され
たガラス基板、石英基板、表面に絶縁層が形成された石
英基板、表面に絶縁膜が形成された半導体基板を例示す
ることができるが、中でも、ガラス基板、表面に絶縁膜
が形成されたガラス基板を用いることが、製造コスト低
減といった観点から好ましい。尚、基板と支持体とを、
同じ材料から構成してもよいし、異なる材料から構成し
てもよい。Examples of the substrate on which the anode electrode is formed include a glass substrate, a glass substrate having an insulating layer formed on the surface thereof, a quartz substrate, and a quartz substrate having an insulating layer formed on the surface. It is preferable to use a substrate and a glass substrate having a surface on which an insulating film is formed, from the viewpoint of reducing manufacturing costs. Further, the support on which the cathode electrode is formed only needs to have at least a surface formed of an insulating member. Examples thereof include a quartz substrate and a semiconductor substrate having an insulating film formed on a surface thereof. Among them, a glass substrate and a glass substrate having an insulating film formed on a surface are preferably used from the viewpoint of reduction in manufacturing cost. Note that the substrate and the support are
They may be made of the same material or different materials.
【0087】アノード電極及び蛍光体層が形成された基
板(アノードパネル)と、冷陰極電界電子放出素子が形
成された支持体(カソードパネル)とを周縁部において
接着して表示装置を製造する際、周縁部はフリットガラ
スや低融点金属材料によって接着されていてもよいし、
あるいは枠体を介して接着されていてもよい。接着後の
基板と支持体とに挟まれた空間は、おおよそ10-2Pa
のオーダー、あるいはそれ以上(即ち、より低圧)の真
空度に維持される。枠体を用いる場合の枠体と基板との
間の接着や、枠体と支持体との間の接着は、フリットガ
ラスや低融点金属材料を用いて行うことができる。上記
低融点金属材料の「低融点」とは、概ね400°Cの温
度範囲を指す、低融点金属材料として、In(インジウ
ム:融点157゜C);インジウム−金系の低融点合
金;Sn80Ag20(融点220〜370゜C)、Sn95
Cu5(融点227〜370゜C)等の錫(Sn)系高
温はんだ;Pb97.5Ag2.5(融点304゜C)、Pb
94.5Ag5.5(融点304〜365゜C)、Pb97.5A
g1.5Sn1.0(融点309゜C)等の鉛(Pb)系高温
はんだ;Zn95Al5(融点380゜C)等の亜鉛(Z
n)系高温はんだ;Sn5Pb95(融点300〜314
゜C)、Sn2Pb98(融点316〜322゜C)等の
錫−鉛系標準はんだ;Au88Ga12(融点381゜C)
等のろう材(以上の添字は全て原子%を表す)を例示す
ることができる。かかる低融点金属材料はフリットガラ
スに比べて脱ガスを生じ難いため、枠体と支持体と基板
に囲まれた空間の真空度を長期間に亘り維持し、以て、
表示装置の長寿命化を図る上で好適である。When a display device is manufactured by bonding a substrate (anode panel) on which an anode electrode and a phosphor layer are formed and a support (cathode panel) on which a cold cathode field emission device is formed at a peripheral portion. , The periphery may be bonded by frit glass or a low melting metal material,
Alternatively, they may be bonded via a frame. The space between the substrate and the support after bonding is approximately 10 −2 Pa
, Or higher (ie, lower pressure). When the frame is used, the adhesion between the frame and the substrate and the adhesion between the frame and the support can be performed using frit glass or a low-melting metal material. The “low melting point” of the low melting point metal material generally refers to a temperature range of 400 ° C. As the low melting point metal material, In (indium: melting point: 157 ° C.); an indium-gold based low melting point alloy; Sn 80 Ag 20 (melting point 220-370 ° C), Sn 95
Cu 5 (melting point 227 to 370 ° C) such as tin (Sn) based high-temperature solder; Pb 97.5 Ag 2.5 (melting point 304 ° C), Pb
94.5 Ag 5.5 (melting point 304-365 ° C), Pb 97.5 A
lead (Pb) -based high-temperature solder such as g 1.5 Sn 1.0 (melting point 309 ° C.); zinc (Z) such as Zn 95 Al 5 (melting point 380 ° C.)
n) based high-temperature solder; Sn 5 Pb 95 (melting point 300 to 314
゜ C), tin-lead standard solder such as Sn 2 Pb 98 (melting point 3163322 ° C.); Au 88 Ga 12 (melting point 381 ° C.)
(All of the above subscripts represent atomic%). Such a low-melting metal material is less likely to degas compared to frit glass, so that the degree of vacuum in the space surrounded by the frame, the support, and the substrate is maintained for a long time,
This is suitable for extending the life of the display device.
【0088】基板と支持体と枠体の三者を接合する際に
は、三者同時接合を行ってもよいし、あるいは、第1段
階で基板又は支持体のいずれか一方と枠体とを先に接合
し、第2段階で基板又は支持体の残りと枠体とを接合し
てもよい。三者同時接合や第2段階における接合を高真
空雰囲気中で行えば、基板と支持体と枠体と接着層とに
より囲まれた空間は、接合と同時に真空層となる。ある
いは、三者の接合終了後、基板と支持体と枠体と接着層
とによって囲まれた空間を排気し、真空層を形成するこ
ともできる。接合後に排気を行う場合、接合時の雰囲気
の圧力は常圧/減圧のいずれであってもよく、また、雰
囲気を構成する気体は、大気であっても、あるいは窒素
ガスや周期律表0族に属するガス(例えばArガス)を
含む不活性ガスであってもよい。When the three members of the substrate, the support and the frame are joined, the three members may be joined simultaneously, or in the first step, either the substrate or the support and the frame are joined. The bonding may be performed first, and the rest of the substrate or the support and the frame may be bonded in the second stage. If the three-member simultaneous bonding and the bonding in the second stage are performed in a high vacuum atmosphere, the space surrounded by the substrate, the support, the frame, and the adhesive layer becomes a vacuum layer at the same time as the bonding. Alternatively, after the joining of the three members, a space surrounded by the substrate, the support, the frame, and the adhesive layer may be evacuated to form a vacuum layer. When evacuation is performed after the bonding, the pressure of the atmosphere at the time of the bonding may be either normal pressure or reduced pressure. The gas constituting the atmosphere may be air, nitrogen gas, or group 0 of the periodic table. May be an inert gas containing a gas belonging to (for example, Ar gas).
【0089】接合後に排気を行う場合、排気は、基板及
び/又は支持体に予め接続されたチップ管を通じて行う
ことができる。チップ管は、典型的にはガラス管を用い
て構成され、基板及び/又は支持体の無効領域(即ち、
表示画面として機能する有効領域以外の領域)に設けら
れた貫通孔の周囲に、フリットガラスを用いて接合さ
れ、空間が所定の真空度に達した後、熱融着によって封
じ切られる。尚、封じ切りを行う前に、冷陰極電界電子
放出表示装置全体を一旦加熱してから降温させると、空
間に残留ガスを放出させることができ、この残留ガスを
排気により空間外へ除去することができるので好適であ
る。When the gas is exhausted after the bonding, the gas can be exhausted through a chip tube previously connected to the substrate and / or the support. The chip tube is typically constructed using a glass tube, and the substrate and / or the inactive area of the support (ie,
Around a through hole provided in an area other than an effective area functioning as a display screen), it is joined using frit glass, and after the space reaches a predetermined degree of vacuum, it is sealed off by heat fusion. Note that if the entire cold cathode field emission display is once heated and cooled before sealing is performed, the residual gas can be released into the space. This is preferable because
【0090】本発明においては、ゲート電極の外形形状
をストライプ状とし、カソード電極の外形形状をストラ
イプ状とすることが好ましく、ストライプ状のカソード
電極とストライプ状のゲート電極の延びる方向は異なっ
ていることが望ましい。ストライプ状のカソード電極の
射影像とストライプ状のゲート電極の射影像は、互いに
直交することが、構造の簡素化といった観点から一層好
ましい。尚、ストライプ状のカソード電極とストライプ
状のゲート電極の射影像が重複する重複領域(電子放出
領域であり、1画素分の領域あるいは1サブピクセル分
の領域に相当する)に複数の冷陰極電界電子放出素子が
設けられており、かかる重複領域(ゲート電極/カソー
ド電極重複領域)が、カソードパネルの有効領域(実際
の表示部分として機能する領域)内に、通常、2次元マ
トリクス状に配列されている。カソード電極に相対的に
負の電圧を印加し、ゲート電極に相対的に正の電圧を印
加し、アノード電極にゲート電極より更に高い正の電圧
を印加する。列選択されたカソード電極と行選択された
ゲート電極(あるいは、行選択されたカソード電極と列
選択されたゲート電極)とのゲート電極/カソード電極
重複領域に位置する複数の電子放出部から選択的に真空
空間中へ電子が放出され、この電子がアノード電極に引
き付けられてアノードパネルを構成する蛍光体層に衝突
し、蛍光体層を励起、発光させる。In the present invention, it is preferable that the outer shape of the gate electrode is a stripe shape and the outer shape of the cathode electrode is a stripe shape. The extending directions of the striped cathode electrode and the striped gate electrode are different. It is desirable. It is more preferable that the projected image of the striped cathode electrode and the projected image of the striped gate electrode are orthogonal to each other from the viewpoint of simplifying the structure. Note that a plurality of cold cathode electric fields are formed in an overlapping area where the projected images of the striped cathode electrode and the striped gate electrode overlap (an electron emission area, which corresponds to one pixel area or one subpixel area). An electron-emitting device is provided, and such overlapping areas (gate electrode / cathode electrode overlapping areas) are usually arranged in a two-dimensional matrix in an effective area (area functioning as an actual display portion) of the cathode panel. ing. A relatively negative voltage is applied to the cathode electrode, a relatively positive voltage is applied to the gate electrode, and a higher positive voltage is applied to the anode electrode than the gate electrode. Selectively from a plurality of electron-emitting portions located in a gate electrode / cathode electrode overlap region of a column-selected cathode electrode and a row-selected gate electrode (or a row-selected cathode electrode and a column-selected gate electrode). Then, electrons are emitted into the vacuum space, and the electrons are attracted to the anode electrode and collide with the phosphor layer constituting the anode panel, thereby exciting and emitting light from the phosphor layer.
【0091】[0091]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、発明の実
施の形態(以下、実施の形態と略称する)に基づき本発
明を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings based on embodiments of the present invention (hereinafter, abbreviated as embodiments).
【0092】(実施の形態1)実施の形態1は、本発明
の第1の態様に係る冷陰極電界電子放出素子(以下、電
界放出素子と略称する)、かかる電界放出素子を組み込
んだ冷陰極電界電子放出表示装置(以下、表示装置と略
称する)、及び、かかる電界放出素子を製造するため
の、本発明の第1の態様に係る電界放出素子の製造方法
に関する。実施の形態1の電界放出素子の模式的な一部
端面図を図1の(A)に示し、模式的な部分的平面図を
図1の(B)に示し、実施の形態1の電界放出素子の一
部を切り欠いた模式的な斜視図を図2に示す。更に、実
施の形態1の表示装置の模式的な一部端面図を図3に示
し、表示装置を分解した模式的な部分斜視図を図4に示
す。尚、図1の(B)においては、電界放出素子の各構
成要素を明確にするために、各構成要素に斜線を付し
た。(Embodiment 1) Embodiment 1 is directed to a cold cathode field emission device (hereinafter abbreviated as "field emission device") according to the first aspect of the present invention, and a cold cathode incorporating such a field emission device. 1. Field of the Invention The present invention relates to a field emission display (hereinafter, abbreviated as a display) and a method for manufacturing the field emission device according to the first embodiment of the present invention for manufacturing the field emission device. FIG. 1A is a schematic partial end view of the field emission device of the first embodiment, and FIG. 1B is a schematic partial plan view of the field emission device according to the first embodiment. FIG. 2 is a schematic perspective view in which a part of the element is cut away. FIG. 3 is a schematic partial end view of the display device according to the first embodiment, and FIG. 4 is a schematic partial perspective view of the display device exploded. In FIG. 1B, each component is hatched to clarify each component of the field emission device.
【0093】実施の形態1の電界放出素子は、(A)支
持体10上に形成されたカソード電極11、(B)支持
体10及びカソード電極11上に形成された絶縁層1
2、(C)絶縁層12上に形成されたゲート電極13、
(D)ゲート電極13及び絶縁層12に形成された開口
部14、並びに、(E)開口部14の底部に位置するカ
ソード電極11の部分の上に形成された複数(実施の形
態1においては2つ)の電子放出部15A,15Bを有
する。そして、複数の電子放出部15A,15Bは、開
口部14の中心部を中心とした同心の開口部相似図形上
に配置され、各電子放出部15A,15Bの電子放出端
部15a,15bの高さは、平坦な支持体10の表面を
基準としたとき、開口部14の中心部に近い位置に配置
された電子放出部ほど高い。The field emission device according to the first embodiment includes (A) the cathode electrode 11 formed on the support 10, (B) the insulating layer 1 formed on the support 10 and the cathode electrode 11.
2. (C) gate electrode 13 formed on insulating layer 12;
(D) Openings 14 formed in gate electrode 13 and insulating layer 12 and (E) Pluralities formed on the portion of cathode electrode 11 located at the bottom of opening 14 (in the first embodiment, (Two) electron-emitting portions 15A and 15B. The plurality of electron emitting portions 15A and 15B are arranged on a concentric opening similar figure centering on the center of the opening 14, and the height of the electron emitting ends 15a and 15b of each of the electron emitting portions 15A and 15B. The height is higher as the electron-emitting portion is located closer to the center of the opening 14 with reference to the flat surface of the support 10.
【0094】尚、実施の形態1においては、開口部平面
形状は円形であり、開口部相似図形も開口部平面形状と
相似の円形である。また、開口部の中心部に位置する電
子放出部15Aの形状は、直径約3μmの王冠(クラウ
ン)状であり、開口部の中心部を中心とした同心の開口
部相似図形上に配置された電子放出部15Bの形状は、
内径10μm、外径16μm、幅3μmの連続した環状
(リング状)である。In the first embodiment, the plane shape of the opening is circular, and the figure similar to the opening is a circle similar to the plane shape of the opening. The shape of the electron-emitting portion 15A located at the center of the opening has a crown shape with a diameter of about 3 μm, and is arranged on a concentric opening similar figure centering on the center of the opening. The shape of the electron emitting portion 15B is
It is a continuous ring (ring shape) with an inner diameter of 10 μm, an outer diameter of 16 μm, and a width of 3 μm.
【0095】そして、実施の形態1においては、開口部
14の底部に位置するカソード電極11の部分の厚さ
は、開口部14の中心部に近い部分ほど厚い。尚、この
カソード電極11の厚さの厚い部分を隆起部11Aと呼
ぶ。実施の形態1においては、隆起部11Aを支持体1
0に対して垂直な仮想平面で切断したときの隆起部11
Aの断面形状を、台形とした。In the first embodiment, the thickness of the portion of the cathode electrode 11 located at the bottom of the opening 14 is larger as the portion is closer to the center of the opening 14. The thick portion of the cathode electrode 11 is called a raised portion 11A. In the first embodiment, the raised portion 11A is
Ridge 11 when cut in a virtual plane perpendicular to 0
The cross-sectional shape of A was a trapezoid.
【0096】実施の形態1の表示装置は、カソードパネ
ルCPとアノードパネルAPとが真空層を挟んで対向し
た構造を有する。カソード電極11とゲート電極13と
は、これらの両電極の射影像が互いに直交する方向に各
々ストライプ状に形成されており、これらの両電極の射
影像が重複する部分に相当する領域(1画素分の領域に
相当し、電子放出領域である)に、通常、複数の電界放
出素子が配列されている。更に、かかる電子放出領域
が、カソードパネルCPの有効領域(実際の表示画面と
して機能する領域)内に、通常、2次元マトリクス状に
配列されている。The display device according to the first embodiment has a structure in which the cathode panel CP and the anode panel AP face each other with a vacuum layer interposed therebetween. The cathode electrode 11 and the gate electrode 13 are formed such that projected images of these two electrodes are formed in a stripe shape in a direction orthogonal to each other, and a region (one pixel) in which the projected images of these two electrodes overlap. In general, a plurality of field emission devices are arranged in the electron emission region. Further, such electron emission regions are usually arranged in a two-dimensional matrix in an effective region (a region functioning as an actual display screen) of the cathode panel CP.
【0097】カソードパネルCPには、複数の電界放出
素子が形成されている。一方、アノードパネルAPは、
基板20と、基板20上に形成され、所定のパターンに
従って形成された蛍光体層21(ストライプ状あるいは
マトリックス状に形成された赤色発光蛍光体層21R,
緑色発光蛍光体層21G,青色発光蛍光体層21B)
と、蛍光体層21を被覆したアノード電極22(アルミ
ニウム薄膜から成る)から構成されている。1画素は、
カソードパネルCP側のカソード電極11とゲート電極
13との重複領域に所定数配列された電界放出素子の一
群と、これらの電界放出素子の一群に対面したアノード
パネルAP側の蛍光体層21及びアノード電極22(電
子照射面に相当する)とによって構成されている。有効
領域には、かかる画素が、例えば数十万〜数百万個もの
オーダーにて配列されている。蛍光体層と蛍光体層との
間には、所謂ブラックマトリックスが形成されていても
よい。A plurality of field emission devices are formed on the cathode panel CP. On the other hand, the anode panel AP
A substrate 20 and a phosphor layer 21 formed on the substrate 20 and formed according to a predetermined pattern (a red light-emitting phosphor layer 21R,
Green light emitting phosphor layer 21G, blue light emitting phosphor layer 21B)
And an anode electrode 22 (made of an aluminum thin film) covered with the phosphor layer 21. One pixel is
A group of field emission devices arranged in a predetermined number in an overlapping area of the cathode electrode 11 and the gate electrode 13 on the cathode panel CP side, and a phosphor layer 21 and an anode on the anode panel AP side facing the group of these field emission devices. And an electrode 22 (corresponding to an electron irradiation surface). In the effective area, such pixels are arranged, for example, in the order of several hundred thousand to several million. A so-called black matrix may be formed between the phosphor layers.
【0098】アノードパネルAPとカソードパネルCP
とを、電界放出素子と蛍光体層21とが対向するように
配置し、周縁部において枠体(図示せず)を介して接合
することによって、表示装置を作製することができる。
有効領域を包囲し、画素を選択するための周辺回路が形
成された無効領域には、真空排気用の貫通孔(図示せ
ず)が設けられており、この貫通孔には真空排気後に封
じ切られたチップ管(図示せず)が接続されている。即
ち、アノードパネルAPとカソードパネルCPと枠体と
によって囲まれた空間は真空となっている。Anode panel AP and cathode panel CP
Are arranged such that the field emission element and the phosphor layer 21 face each other, and are joined via a frame (not shown) at a peripheral portion, whereby a display device can be manufactured.
A through-hole (not shown) for evacuation is provided in an ineffective area surrounding the effective area and a peripheral circuit for selecting a pixel is formed. The connected tip tube (not shown) is connected. That is, the space surrounded by the anode panel AP, the cathode panel CP, and the frame is in a vacuum.
【0099】カソード電極11には相対的な負電圧がカ
ソード電極制御回路(図示せず)から印加され、ゲート
電極13には相対的な正電圧がゲート電極制御回路(図
示せず)から印加され、アノード電極22にはゲート電
極13よりも更に高い正電圧がアノード電極制御回路
(図示せず)から印加される。かかる表示装置において
表示を行う場合、例えば、カソード電極11にカソード
電極制御回路からビデオ信号を入力し、ゲート電極13
にゲート電極制御回路から制御信号を入力する。カソー
ド電極11とゲート電極13との間に電圧を印加した際
に生ずる電界により、量子トンネル効果に基づき電子放
出部15A,15Bから電子が放出され、この電子がア
ノード電極22に引き付けられ、蛍光体層21に衝突す
る。その結果、蛍光体層21が励起されて発光し、所望
の画像を得ることができる。A relative negative voltage is applied to the cathode electrode 11 from a cathode electrode control circuit (not shown), and a relative positive voltage is applied to the gate electrode 13 from a gate electrode control circuit (not shown). A positive voltage higher than that of the gate electrode 13 is applied to the anode electrode 22 from an anode electrode control circuit (not shown). When performing display in such a display device, for example, a video signal is input to the cathode electrode 11 from the cathode electrode control circuit, and the gate electrode 13
, A control signal is input from the gate electrode control circuit. Due to an electric field generated when a voltage is applied between the cathode electrode 11 and the gate electrode 13, electrons are emitted from the electron emitting portions 15A and 15B based on the quantum tunnel effect. Impacts layer 21. As a result, the phosphor layer 21 is excited to emit light, and a desired image can be obtained.
【0100】以下、支持体等の模式的な一部端面図であ
る図5及び図6を参照して、実施の形態1の電界放出素
子及び表示装置の製造方法を説明する。Hereinafter, a method of manufacturing the field emission device and the display device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6 which are schematic partial end views of the support and the like.
【0101】[工程−100]先ず、支持体10上にカ
ソード電極11を形成する。このとき、後の工程にて開
口部を形成する部分に対応するカソード電極11の部分
の厚さを、開口部の中心部に近い部分ほど厚くする。具
体的には、例えばガラス基板から成る支持体10上に、
例えばクロム(Cr)から成るカソード電極用導電材料
層11’をスパッタリング法にて形成する。次いで、後
の工程にて開口部を形成する部分に対応するカソード電
極11の部分の中央部にマスク層31を形成する(図5
の(A)参照)。マスク層31の形成は、レジスト材料
を用いたフォトリソグラフィ技術によって行うことがで
きる。[Step-100] First, the cathode electrode 11 is formed on the support 10. At this time, the thickness of the portion of the cathode electrode 11 corresponding to the portion where the opening is to be formed in a later step is increased as the portion is closer to the center of the opening. Specifically, for example, on a support 10 made of a glass substrate,
For example, a cathode electrode conductive material layer 11 'made of chromium (Cr) is formed by a sputtering method. Next, a mask layer 31 is formed at the center of the portion of the cathode electrode 11 corresponding to the portion where the opening is to be formed in a later step (FIG. 5).
(A)). The formation of the mask layer 31 can be performed by a photolithography technique using a resist material.
【0102】その後、マスク層31をエッチング用マス
クとして用いて、カソード電極用導電材料層11’を反
応性イオンエッチング法(RIE法)に基づきエッチン
グする。エッチング条件を最適化することによって、後
の工程にて開口部を形成する部分に対応するカソード電
極11の部分の中央部に隆起部11Aを形成することが
できる。その後、マスク層31を除去し、フォトリソグ
ラフィ技術及びエッチング技術に基づきカソード電極用
導電材料層11’をストライプ状にパターニングするこ
とによって、ストライプ状のカソード電極11を形成す
ることができる(図5の(B)参照)。尚、ストライプ
状のカソード電極11は、図面の紙面左右方向に延びて
いる。Thereafter, using the mask layer 31 as an etching mask, the conductive material layer for cathode electrode 11 ′ is etched based on the reactive ion etching method (RIE method). By optimizing the etching conditions, the raised portion 11A can be formed at the center of the portion of the cathode electrode 11 corresponding to the portion where the opening is to be formed in a later step. After that, the mask layer 31 is removed, and the cathode electrode conductive material layer 11 'is patterned in a stripe shape based on a photolithography technique and an etching technique, whereby the stripe-shaped cathode electrode 11 can be formed (FIG. 5). (B)). The striped cathode electrode 11 extends in the left-right direction of the drawing.
【0103】[工程−110]次に、支持体10及びカ
ソード電極11上に絶縁層12を形成する。具体的に
は、例えばTEOS(テトラエトキシシラン)を原料ガ
スとして使用するCVD法により、全面に、厚さ約1μ
mの絶縁層12を形成する。但し、絶縁層12の厚さ
は、このような値に限定するものではない。[Step-110] Next, the insulating layer 12 is formed on the support 10 and the cathode electrode 11. More specifically, for example, a thickness of about 1 μm is
m of insulating layers 12 are formed. However, the thickness of the insulating layer 12 is not limited to such a value.
【0104】[工程−120]その後、絶縁層12上に
ゲート電極13を形成する。具体的には、絶縁層12上
にゲート電極を構成するためのクロム(Cr)から成る
ゲート電極用導電材料層をスパッタリング法にて形成し
た後、ゲート電極用導電材料層上にパターニングされた
エッチング用マスク(図示せず)を形成し、かかるエッ
チング用マスクを用いてゲート電極用導電材料層をエッ
チングして、ゲート電極用導電材料層をストライプ状に
パターニングした後、エッチング用マスクを除去する。
次いで、ゲート電極用導電材料層及び絶縁層12上にパ
ターニングされたエッチング用マスク(図示せず)を形
成し、かかるエッチング用マスクを用いてゲート電極用
導電材料層をエッチングし、更に、絶縁層12をエッチ
ングする。これによって、絶縁層12上に、ストライプ
状のゲート電極13を得ることができ、更には、ゲート
電極13及び絶縁層12を貫通した開口部14(平面形
状は円形)を得ることができる(図5の(C)参照)。
開口部14の底部にはカソード電極11(より具体的に
は、隆起部11A)が露出している。ストライプ状のゲ
ート電極13は、カソード電極11と異なる方向(例え
ば、図面の紙面垂直方向)に延びている。尚、開口部1
4の直径を約20μmとした。[Step-120] Thereafter, the gate electrode 13 is formed on the insulating layer 12. Specifically, after a gate electrode conductive material layer made of chromium (Cr) for forming a gate electrode is formed on the insulating layer 12 by a sputtering method, the patterned etching is performed on the gate electrode conductive material layer. A gate mask (not shown) is formed, the conductive material layer for the gate electrode is etched using the etching mask, the conductive material layer for the gate electrode is patterned in a stripe shape, and then the etching mask is removed.
Next, an etching mask (not shown) patterned on the conductive material layer for the gate electrode and the insulating layer 12 is formed, and the conductive material layer for the gate electrode is etched using the etching mask. 12 is etched. Thus, a gate electrode 13 in the form of a stripe can be obtained on the insulating layer 12, and further, an opening 14 (planar shape is circular) penetrating the gate electrode 13 and the insulating layer 12 can be obtained (FIG. 5 (C)).
At the bottom of the opening 14, the cathode electrode 11 (more specifically, the raised portion 11A) is exposed. The striped gate electrode 13 extends in a direction different from that of the cathode electrode 11 (for example, in a direction perpendicular to the plane of the drawing of the drawing). The opening 1
4 had a diameter of about 20 μm.
【0105】[工程−130]次に、開口部14の中心
部を中心とした同心の開口部相似図形上に配置されるよ
うに、複数(実施の形態1においては2つ)の電子放出
部15A,15Bを開口部14の底部に露出したカソー
ド電極11上(より具体的には、隆起部11A上)に形
成する。具体的には、例えば、ノボラックタイプのポジ
型フォトレジスト層32’をスピンコート法により全面
に形成した後(図6の(A)参照)、露光用マスク及び
露光光を用いて、開口部14の底部のカソード電極11
上のフォトレジスト層32’を選択的に露光し、次い
で、フォトレジスト層32’をアルカリ現像液を用いて
現像することによって、開口部14の底部のカソード電
極11上のフォトレジスト層32’を選択的に除去す
る。こうして、最上層(絶縁層12及びゲート電極1
3)及び開口部14の側壁面、並びに、開口部14の底
部の電子放出部を形成しない領域を剥離層32で被覆す
ることができる(図6の(B)参照)。尚、開口部14
の底部の電子放出部を形成すべき領域を、参照番号32
A,32Bで示すが、領域32Aの平面形状は、直径約
3μmの円形であり、領域32Bの平面形状は、内径1
0μm、外径16μm、幅3μmの連続した環状(リン
グ状)である。[Step-130] Next, a plurality of (two in the first embodiment) electron emitting portions are arranged so as to be arranged on the concentric opening similar figure centering on the center of the opening portion 14. 15A and 15B are formed on the cathode electrode 11 exposed at the bottom of the opening 14 (more specifically, on the raised portion 11A). Specifically, for example, after a novolak-type positive photoresist layer 32 'is formed on the entire surface by spin coating (see FIG. 6A), the opening 14 is formed using an exposure mask and exposure light. Cathode electrode 11 at the bottom
The upper photoresist layer 32 ′ is selectively exposed, and then the photoresist layer 32 ′ is developed using an alkali developing solution, thereby forming the photoresist layer 32 ′ on the cathode electrode 11 at the bottom of the opening 14. Selectively remove. Thus, the uppermost layer (the insulating layer 12 and the gate electrode 1)
3), the side wall surface of the opening 14, and the bottom of the opening 14 where the electron emission portion is not formed can be covered with the release layer 32 (see FIG. 6B). The opening 14
The area where the electron emission portion is to be formed at the bottom of
A and 32B, the plane shape of the region 32A is a circle with a diameter of about 3 μm, and the plane shape of the region 32B is
It is a continuous ring (ring shape) with 0 μm, outer diameter of 16 μm, and width of 3 μm.
【0106】[工程−140]次いで、全面に電子放出
部形成層33を形成する。具体的には、グラファイトか
ら成る平均直径0.5μm、平均厚さ0.02μmの板
状の導電性粒子と、水ガラスとから成る導電性組成物を
スピンコート法にて全面に塗布することによって、全面
に電子放出部形成層33を形成することができる(図6
の(C)参照)。次いで、電子放出部形成層33を乾燥
させる。このとき、導電性粒子は、領域32A,32B
における剥離層32の側壁に沿って、導電性粒子の長軸
が電子照射面(アノード電極)と交叉する方向に配向す
る。より具体的には、板状の導電性粒子は、その直径方
向が、支持体10の法線と略平行となる。その後、バイ
ンダの予備焼成を行い、次いで、剥離層32を、アルカ
リ溶液を用いて、剥離層32上の電子放出部形成層33
の部分と共に除去すると、図1に示した電界放出素子を
得ることができる。尚、その後、純水を用いた高圧スプ
レー洗浄を行い、最後にバインダの焼成を行うことが好
ましい。[Step-140] Next, the electron emission portion forming layer 33 is formed on the entire surface. Specifically, a conductive composition composed of plate-like conductive particles of graphite having an average diameter of 0.5 μm and an average thickness of 0.02 μm, and water glass is applied by spin coating to the entire surface. The electron emission portion forming layer 33 can be formed on the entire surface (FIG. 6).
(C)). Next, the electron emission portion forming layer 33 is dried. At this time, the conductive particles are in the regions 32A and 32B.
The long axis of the conductive particles is oriented along the side wall of the release layer 32 in the direction crossing the electron irradiation surface (anode electrode). More specifically, the plate-shaped conductive particles have a diameter direction substantially parallel to a normal line of the support 10. Thereafter, the binder is pre-baked, and then the release layer 32 is formed on the release layer 32 using an alkaline solution.
When removed together with the portion, the field emission device shown in FIG. 1 can be obtained. After that, it is preferable to perform high-pressure spray cleaning using pure water, and finally perform firing of the binder.
【0107】[工程−150]その後、表示装置の組立
を行う。具体的には、蛍光体層21と電界放出素子とが
対向するようにアノードパネルAPとカソードパネルC
Pとを配置し、アノードパネルAPとカソードパネルC
P(より具体的には、支持体10と基板20)とを、枠
体(図示せず)を介して、周縁部において接合する。接
合に際しては、枠体とアノードパネルAPとの接合部
位、及び枠体とカソードパネルCPとの接合部位にフリ
ットガラスを塗布し、アノードパネルAPとカソードパ
ネルCPと枠体とを貼り合わせ、予備焼成にてフリット
ガラスを乾燥した後、約450゜Cで10〜30分の本
焼成を行う。その後、アノードパネルAPとカソードパ
ネルCPと枠体と接着層(図示せず)とによって囲まれ
た空間を、貫通孔(図示せず)及びチップ管(図示せ
ず)を通じて排気し、空間の圧力が10-4Pa程度に達
した時点でチップ管を加熱溶融により封じ切る。このよ
うにして、アノードパネルAPとカソードパネルCPと
枠体とに囲まれた空間を真空にすることができる。その
後、必要な外部回路との配線を行い、表示装置を完成す
る。[Step-150] Thereafter, the display device is assembled. Specifically, the anode panel AP and the cathode panel C are arranged such that the phosphor layer 21 and the field emission device face each other.
P, an anode panel AP and a cathode panel C
P (more specifically, the support 10 and the substrate 20) are joined at a peripheral edge portion via a frame (not shown). At the time of joining, frit glass is applied to a joint portion between the frame body and the anode panel AP and a joint portion between the frame body and the cathode panel CP, and the anode panel AP, the cathode panel CP, and the frame are bonded together and pre-baked. After the frit glass is dried, the main firing is performed at about 450 ° C. for 10 to 30 minutes. Thereafter, the space surrounded by the anode panel AP, the cathode panel CP, the frame, and the adhesive layer (not shown) is evacuated through through holes (not shown) and chip tubes (not shown), and the pressure of the space is reduced. Reaches about 10 -4 Pa, the tip tube is sealed off by heating and melting. Thus, the space surrounded by the anode panel AP, the cathode panel CP, and the frame can be evacuated. After that, wiring to necessary external circuits is performed to complete the display device.
【0108】(実施の形態2)実施の形態2は、本発明
の第2の態様に係る電界放出素子の製造方法に関する。
実施の形態2の製造方法にて製造された電界放出素子の
構造は、実質的には、図1に示した電界放出素子と同様
であるので、詳細な説明は省略する。以下、支持体等の
模式的な一部端面図である図7を参照して、実施の形態
2の電界放出素子の製造方法を説明する。(Embodiment 2) Embodiment 2 relates to a method for manufacturing a field emission device according to the second aspect of the present invention.
The structure of the field emission device manufactured by the manufacturing method of the second embodiment is substantially the same as that of the field emission device shown in FIG. Hereinafter, a method for manufacturing the field emission device of the second embodiment will be described with reference to FIG. 7 which is a schematic partial end view of the support and the like.
【0109】[工程−200]先ず、支持体10上にカ
ソード電極11を形成する。具体的には、例えばガラス
基板から成る支持体10上に、例えばクロム(Cr)か
ら成るカソード電極用導電材料層をスパッタリング法に
て形成した後、フォトリソグラフィ技術及びドライエッ
チング技術に基づき、ストライプ状のカソード電極11
を支持体10上に形成する。次に、実施の形態1の[工
程−110]及び[工程−120]と同様にして、支持
体10及びカソード電極11上に絶縁層12を形成し、
更に、絶縁層12上にゲート電極13を形成し、底部に
カソード電極11が露出した開口部14(平面形状は円
形)を、ゲート電極13及び絶縁層12に形成する。こ
うして、図7の(A)に示す構造を得ることができる。[Step-200] First, the cathode electrode 11 is formed on the support 10. Specifically, after a cathode electrode conductive material layer made of, for example, chromium (Cr) is formed on a support 10 made of, for example, a glass substrate by a sputtering method, a stripe-shaped conductive material layer is formed by a photolithography technique and a dry etching technique. Cathode electrode 11
Is formed on the support 10. Next, the insulating layer 12 is formed on the support 10 and the cathode electrode 11 in the same manner as in [Step-110] and [Step-120] of the first embodiment.
Further, a gate electrode 13 is formed on the insulating layer 12, and an opening 14 (having a circular shape in plan view) where the cathode electrode 11 is exposed at the bottom is formed in the gate electrode 13 and the insulating layer 12. Thus, the structure shown in FIG. 7A can be obtained.
【0110】[工程−210]その後、開口部14の底
部に露出したカソード電極11の部分の厚さを、開口部
14の中心部に近い部分ほど厚くする。具体的には、例
えば、フォトレジスト層をスピンコート法により全面に
形成した後、フォトリソグラフィ技術に基づき、開口部
14の底部中央部のカソード電極11上にフォトレジス
ト層から成るマスク層34を選択的に残す(図7の
(B)参照)。その後、マスク層34をエッチング用マ
スクとして用いて、開口部14の底部に露出したカソー
ド電極11の部分をエッチングする。これによって、マ
スク層34で被覆されていたカソード電極11の部分の
厚さを、開口部14の底部に露出したカソード電極11
の部分の厚さよりも厚くすることができる結果、開口部
14の底部に露出したカソード電極11の部分の厚さ
が、開口部14の中心部に近い部分ほど厚い構造を得る
ことができる(図7の(C)参照)。尚、図7の(C)
においては、開口部14の中心部に位置するカソード電
極11の部分を隆起部11Aで表す。隆起部11Aの平
面形状は円形である。実施の形態2においては、開口部
14の底部に位置するカソード電極11の厚さは階段状
に変化している。[Step-210] Thereafter, the thickness of the portion of the cathode electrode 11 exposed at the bottom of the opening 14 is increased as the portion closer to the center of the opening 14 is increased. Specifically, for example, after a photoresist layer is formed on the entire surface by spin coating, a mask layer 34 made of a photoresist layer is selected on the cathode electrode 11 at the center of the bottom of the opening 14 based on the photolithography technique. (See FIG. 7B). Thereafter, using the mask layer 34 as an etching mask, the portion of the cathode electrode 11 exposed at the bottom of the opening 14 is etched. As a result, the thickness of the portion of the cathode electrode 11 covered with the mask layer 34 is reduced to the thickness of the cathode electrode 11 exposed at the bottom of the opening 14.
As a result, the thickness of the portion of the cathode electrode 11 exposed at the bottom of the opening 14 can be increased as the portion closer to the center of the opening 14 increases. 7 (C)). It should be noted that FIG.
In the figure, the portion of the cathode electrode 11 located at the center of the opening 14 is represented by a raised portion 11A. The planar shape of the raised portion 11A is circular. In the second embodiment, the thickness of the cathode electrode 11 located at the bottom of the opening 14 changes stepwise.
【0111】[工程−220]その後、実施の形態1の
[工程−130]及び[工程−140]と同様の工程を
実行することによって、即ち、開口部14の中心部を中
心とした同心の開口部相似図形上に配置されるように、
複数の電子放出部を開口部の底部に露出したカソード電
極11上に形成することによって、電界放出素子を完成
させることができる。更に、実施の形態1の[工程−1
50]と同様の工程を実行することによって表示装置を
完成させることができる。[Step-220] Thereafter, the same steps as those of [Step-130] and [Step-140] of the first embodiment are performed, that is, concentric with the center of the opening 14 as a center. So that it is placed on the similar figure of the opening,
The field emission device can be completed by forming a plurality of electron emission portions on the cathode electrode 11 exposed at the bottom of the opening. Further, [Step-1 of Embodiment 1]
50], the display device can be completed.
【0112】(実施の形態3)実施の形態3は、本発明
の第3の態様に係る電界放出素子の製造方法に関する。
実施の形態3の製造方法にて製造された電界放出素子の
構造は、開口部14の底部に位置するカソード電極の部
分の構造が異なる点を除き、実質的には、図1に示した
電界放出素子と同様であるので、詳細な説明は省略す
る。以下、支持体等の模式的な一部端面図である図8を
参照して、実施の形態3の電界放出素子の製造方法を説
明する。(Embodiment 3) Embodiment 3 relates to a method for manufacturing a field emission device according to the third aspect of the present invention.
The structure of the field emission device manufactured by the manufacturing method of the third embodiment is substantially the same as that of the field emission device shown in FIG. Since it is the same as the emission element, detailed description is omitted. Hereinafter, a method for manufacturing the field emission device according to the third embodiment will be described with reference to FIG. 8 which is a schematic partial end view of the support and the like.
【0113】[工程−300]先ず、支持体10上に基
部40を形成するが、このとき、後の工程にて開口部を
形成する部分に対応する支持体10の部分の上に基部4
0を形成し、且つ、基部40の厚さを、開口部の中心部
に近い部分ほど厚くする。具体的には、SiO 2から成
る基部形成材料層40’をCVD法にて支持体10上に
形成する。尚、基部形成材料層40’を、SiNやSi
ONから構成することもできる。その後、後の工程にて
開口部を形成する部分に対応する支持体10の部分の中
央部上方にマスク層41を形成する(図8の(A)参
照)。マスク層41の形成は、レジスト材料を用いたフ
ォトリソグラフィ技術によって行うことができる。その
後、マスク層41をエッチング用マスクとして用いて、
基部形成材料層40’をRIE法に基づきエッチングす
る。エッチング条件を最適化することによって、後の工
程にて開口部を形成する部分に対応する支持体10の部
分の中央部に基部形成材料層40’から成る基部40を
形成することができる(図8の(B)参照)。基部40
の平面形状は円形である。[Step-300] First, the substrate was
At this time, the opening is formed in a later step.
The base 4 is placed on the part of the support 10 corresponding to the part to be formed.
0 and the thickness of the base 40 is adjusted to the center of the opening.
The part closer to is thicker. Specifically, SiO TwoConsists of
Base forming material layer 40 ′ on support 10 by CVD method.
Form. Note that the base forming material layer 40 ′ is made of SiN or Si.
It can also be configured from ON. Then, in a later process
In the portion of the support 10 corresponding to the portion forming the opening
A mask layer 41 is formed above the central portion (see FIG. 8A).
See). The mask layer 41 is formed by using a resist material
It can be performed by photolithography technology. That
Then, using the mask layer 41 as an etching mask,
The base forming material layer 40 'is etched based on the RIE method.
You. By optimizing the etching conditions,
Of the support 10 corresponding to the portion forming the opening at the end
A base 40 comprising a base forming material layer 40 '
(See FIG. 8B). Base 40
Has a circular planar shape.
【0114】[工程−310]その後、例えばクロム
(Cr)から成るカソード電極用導電材料層をスパッタ
リング法にて形成した後、フォトリソグラフィ技術及び
ドライエッチング技術に基づき、ストライプ状のカソー
ド電極11を支持体10及び基部40上に形成する(図
8の(C)参照)。尚、ストライプ状のカソード電極1
1は、図面の紙面左右方向に延びている。[Step-310] After that, a cathode electrode conductive material layer made of, for example, chromium (Cr) is formed by a sputtering method, and the stripe-shaped cathode electrode 11 is supported by a photolithography technique and a dry etching technique. It is formed on the body 10 and the base 40 (see FIG. 8C). The striped cathode electrode 1
Reference numeral 1 extends in the left-right direction of the drawing.
【0115】[工程−320]その後、実施の形態1の
[工程−110]〜[工程−140]と同様の工程を実
行することによって、即ち、カソード電極11及び支持
体10上に絶縁層12を形成した後、絶縁層12上にゲ
ート電極13を形成し、次いで、底部にカソード電極が
露出した開口部14をゲート電極13及び絶縁層12に
形成し、更に、開口部14の中心部を中心とした同心の
開口部相似図形上に配置されるように、複数の電子放出
部を開口部の底部に露出したカソード電極11上に形成
することによって、電界放出素子を完成させることがで
きる。更に、実施の形態1の[工程−150]と同様の
工程を実行することによって表示装置を完成させること
ができる。[Step-320] Thereafter, the same steps as those of [Step-110] to [Step-140] of the first embodiment are performed, that is, the insulating layer 12 is formed on the cathode electrode 11 and the support 10. Is formed, a gate electrode 13 is formed on the insulating layer 12, an opening 14 with a cathode electrode exposed at the bottom is formed in the gate electrode 13 and the insulating layer 12, and a central portion of the opening 14 is further formed. The field emission device can be completed by forming a plurality of electron emission portions on the cathode electrode 11 exposed at the bottom of the opening so as to be arranged on the concentric opening similar figure centered. Further, the display device can be completed by executing the same steps as [Step-150] of the first embodiment.
【0116】(実施の形態4)実施の形態4は、本発明
の第4の態様に係る電界放出素子の製造方法に関する。
実施の形態4の製造方法にて製造された電界放出素子の
構造は、開口部14の底部に位置するカソード電極の部
分の構造が異なる点を除き、実質的には、図1に示した
電界放出素子と同様であるので、詳細な説明は省略す
る。以下、支持体等の模式的な一部端面図である図9を
参照して、実施の形態4の電界放出素子の製造方法を説
明する。(Embodiment 4) Embodiment 4 relates to a method of manufacturing a field emission device according to a fourth aspect of the present invention.
The structure of the field emission device manufactured by the manufacturing method of the fourth embodiment is substantially the same as that of the field emission device shown in FIG. Since it is the same as the emission element, detailed description is omitted. Hereinafter, a method for manufacturing the field emission device of the fourth embodiment will be described with reference to FIG. 9 which is a schematic partial end view of a support and the like.
【0117】[工程−400]先ず、支持体10上にカ
ソード電極11を形成する。具体的には、例えばガラス
基板から成る支持体10上に、例えばクロム(Cr)か
ら成るカソード電極用導電材料層をスパッタリング法に
て形成した後、フォトリソグラフィ技術及びドライエッ
チング技術に基づき、ストライプ状のカソード電極11
を支持体10上に形成する。[Step-400] First, the cathode electrode 11 is formed on the support 10. Specifically, after a cathode electrode conductive material layer made of, for example, chromium (Cr) is formed on a support 10 made of, for example, a glass substrate by a sputtering method, a stripe-shaped conductive material layer is formed by a photolithography technique and a dry etching technique. Cathode electrode 11
Is formed on the support 10.
【0118】[工程−410]次に、カソード電極11
上に基部40を形成するが、後の工程にて開口部を形成
する部分に対応するカソード電極11の部分の上に基部
40を形成し、且つ、基部40の厚さを、開口部の中心
部に近い部分ほど厚くする。具体的には、タングステン
(W)から成る基部形成材料層40”を、スパッタリン
グ法にて全面に、カソード電極11上及び支持体10上
に形成する。その後、後の工程にて開口部を形成する部
分に対応する領域の中央部に位置する基部形成材料層4
0”の部分にマスク層41を形成する(図9の(A)参
照)。マスク層41の形成は、レジスト材料を用いたフ
ォトリソグラフィ技術によって行うことができる。その
後、マスク層41をエッチング用マスクとして用いて、
基部形成材料層40”をRIE法に基づきエッチングす
る。エッチング条件を最適化することによって、後の工
程にて開口部を形成する部分に対応するカソード電極1
1の部分の中央部に基部形成材料層40”から成る基部
40を形成することができる(図9の(B)参照)。基
部40の平面形状は円形である。[Step-410] Next, the cathode electrode 11
The base 40 is formed on the upper portion. The base 40 is formed on the portion of the cathode electrode 11 corresponding to the portion where the opening is to be formed in a later step, and the thickness of the base 40 is adjusted to the center of the opening. The part closer to the part is made thicker. Specifically, a base forming material layer 40 ″ made of tungsten (W) is formed on the entire surface of the cathode electrode 11 and the support 10 by a sputtering method. Thereafter, an opening is formed in a later step. Base forming material layer 4 located at the center of the region corresponding to the portion
A mask layer 41 is formed at the 0 "portion (see FIG. 9A). The mask layer 41 can be formed by a photolithography technique using a resist material. Using as a mask,
The base forming material layer 40 ″ is etched based on the RIE method. By optimizing the etching conditions, the cathode electrode 1 corresponding to a portion where an opening is to be formed in a later step is formed.
A base 40 made of a base forming material layer 40 ″ can be formed at the center of the portion 1 (see FIG. 9B). The planar shape of the base 40 is circular.
【0119】[工程−420]その後、実施の形態1の
[工程−110]及び[工程−120]と同様の工程を
実行する。即ち、カソード電極11、基部40及び支持
体10上に絶縁層12を形成した後、絶縁層12上にゲ
ート電極13を形成し、次いで、底部に基部40(実施
の形態4においては、更に、カソード電極11)が露出
した開口部14(平面形状は円形)をゲート電極13及
び絶縁層12に形成する(図9の(C)参照)。更に、
実施の形態1の[工程−130]及び[工程−140]
と同様の工程を実行することによって、即ち、開口部1
4の中心部を中心とした同心の開口部相似図形上に配置
されるように、複数の電子放出部を開口部の底部に露出
した基部40(実施の形態4においては、更に、カソー
ド電極11)上に形成することによって、電界放出素子
を完成させることができる。更に、実施の形態1の[工
程−150]と同様の工程を実行することによって表示
装置を完成させることができる。[Step-420] Then, the same steps as [Step-110] and [Step-120] of the first embodiment are performed. That is, after the insulating layer 12 is formed on the cathode electrode 11, the base 40, and the support 10, the gate electrode 13 is formed on the insulating layer 12, and then the base 40 (in the fourth embodiment, further, An opening 14 (a circular shape in plan view) where the cathode electrode 11) is exposed is formed in the gate electrode 13 and the insulating layer 12 (see FIG. 9C). Furthermore,
[Step-130] and [Step-140] of the first embodiment
By performing the same steps as those in
A base 40 having a plurality of electron-emitting portions exposed at the bottom of the opening so as to be arranged on a concentric opening similar figure centered on the center of the cathode 4 (in the fourth embodiment, further includes a cathode electrode 11). ), The field emission device can be completed. Further, the display device can be completed by executing the same steps as [Step-150] of the first embodiment.
【0120】(実施の形態5)実施の形態5は、本発明
の第5の態様に係る電界放出素子の製造方法に関する。
実施の形態5の製造方法にて製造された電界放出素子の
構造は、開口部14の底部に位置するカソード電極の部
分の構造が異なる点を除き、実質的には、図1に示した
電界放出素子と同様であるので、詳細な説明は省略す
る。以下、支持体等の模式的な一部端面図である図10
を参照して、実施の形態5の電界放出素子の製造方法を
説明する。(Embodiment 5) Embodiment 5 relates to a method for manufacturing a field emission device according to the fifth aspect of the present invention.
The structure of the field emission device manufactured by the manufacturing method of the fifth embodiment is substantially the same as that of the field emission device shown in FIG. 1 except that the structure of the portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening 14 is different. Since it is the same as the emission element, detailed description is omitted. FIG. 10 is a schematic partial end view of a support and the like.
The method for manufacturing the field emission device according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG.
【0121】[工程−500]先ず、支持体10上にカ
ソード電極11を形成する。具体的には、例えばガラス
基板から成る支持体10上に、例えばクロム(Cr)か
ら成るカソード電極用導電材料層をスパッタリング法に
て形成した後、フォトリソグラフィ技術及びドライエッ
チング技術に基づき、ストライプ状のカソード電極11
を支持体10上に形成する。次に、実施の形態1の[工
程−110]及び[工程−120]と同様にして、支持
体10及びカソード電極11上に絶縁層12を形成し、
更に、絶縁層12上にゲート電極13を形成し、底部に
カソード電極11が露出した開口部14(平面形状は円
形)を、ゲート電極13及び絶縁層12に形成する。こ
うして、図10の(A)に示す構造を得ることができ
る。[Step-500] First, the cathode electrode 11 is formed on the support. Specifically, after a cathode electrode conductive material layer made of, for example, chromium (Cr) is formed on a support 10 made of, for example, a glass substrate by a sputtering method, a stripe-shaped conductive material layer is formed by a photolithography technique and a dry etching technique. Cathode electrode 11
Is formed on the support 10. Next, the insulating layer 12 is formed on the support 10 and the cathode electrode 11 in the same manner as in [Step-110] and [Step-120] of the first embodiment.
Further, a gate electrode 13 is formed on the insulating layer 12, and an opening 14 (having a circular shape in plan view) where the cathode electrode 11 is exposed at the bottom is formed in the gate electrode 13 and the insulating layer 12. Thus, the structure shown in FIG. 10A can be obtained.
【0122】[工程−510]その後、開口部14の底
部に露出したカソード電極11の中央部上に基部40を
形成する。具体的には、例えば、フォトレジスト層をス
ピンコート法により全面に形成した後、フォトリソグラ
フィ技術に基づき、開口部14の底部中央部のカソード
電極11上からフォトレジスト層から成るマスク層42
を選択的に除去する(図10の(B)参照)。その後、
マスク層42を含む全面にタングステン(W)から成る
基部形成材料層をスパッタリング法にて形成し、次い
で、マスク層42を除去すると、マスク層42上の基部
形成材料層も併せて除去され、開口部14の底部中央部
のカソード電極11上に基部形成材料層から成る基部4
0が残される(図10の(C)参照)。尚、図10の
(C)においては、開口部14の中心部に位置する基部
40の平面形状は円形であり、厚さは一定である。[Step-510] Thereafter, the base 40 is formed on the center of the cathode electrode 11 exposed at the bottom of the opening 14. Specifically, for example, after a photoresist layer is formed on the entire surface by spin coating, a mask layer 42 made of a photoresist layer is formed on the cathode electrode 11 at the center of the bottom of the opening 14 based on the photolithography technique.
Is selectively removed (see FIG. 10B). afterwards,
When a base forming material layer made of tungsten (W) is formed on the entire surface including the mask layer 42 by a sputtering method, and then the mask layer 42 is removed, the base forming material layer on the mask layer 42 is also removed, and the opening is formed. A base 4 made of a base forming material layer on the cathode electrode 11 at the bottom center of the portion 14
0 is left (see FIG. 10C). In FIG. 10C, the planar shape of the base 40 located at the center of the opening 14 is circular, and the thickness is constant.
【0123】[工程−520]次いで、実施の形態1の
[工程−130]及び[工程−140]と同様の工程を
実行することによって、即ち、開口部14の中心部を中
心とした同心の開口部相似図形上に配置されるように、
複数の電子放出部を開口部の底部に形成された基部40
(実施の形態5においては、更に、開口部14の底部に
露出したカソード電極11)上に形成することによっ
て、電界放出素子を完成させることができる。更に、実
施の形態1の[工程−150]と同様の工程を実行する
ことによって表示装置を完成させることができる。[Step-520] Then, the same steps as those of [Step-130] and [Step-140] of the first embodiment are performed, that is, concentric with the center of the opening 14 as the center. So that it is placed on the opening similar figure,
Base 40 having a plurality of electron-emitting portions formed at the bottom of the opening
In the fifth embodiment, by further forming on the cathode electrode 11 exposed at the bottom of the opening 14, the field emission device can be completed. Further, the display device can be completed by executing the same steps as [Step-150] of the first embodiment.
【0124】(実施の形態6)実施の形態6は、本発明
の第6の態様に係る電界放出素子の製造方法に関する。
実施の形態6の製造方法にて製造された電界放出素子の
構造は、開口部14の底部に位置する支持体及びカソー
ド電極の部分の構造が異なる点を除き、実質的には、図
1に示した電界放出素子と同様であるので、詳細な説明
は省略する。以下、支持体等の模式的な一部端面図であ
る図11を参照して、実施の形態6の電界放出素子の製
造方法を説明する。(Embodiment 6) Embodiment 6 relates to a method of manufacturing a field emission device according to a sixth aspect of the present invention.
The structure of the field emission device manufactured by the manufacturing method of the sixth embodiment is substantially the same as that of FIG. Since it is the same as the field emission device shown, detailed description is omitted. Hereinafter, a method for manufacturing the field emission device of the sixth embodiment will be described with reference to FIG. 11 which is a schematic partial end view of the support and the like.
【0125】[工程−600]先ず、後の工程にて開口
部を形成する部分に対応する支持体10の部分の厚さ
を、開口部の中心部に近い部分ほど厚くする。具体的に
は、例えば、フォトレジスト層をスピンコート法により
全面に形成した後、フォトリソグラフィ技術に基づき、
後の工程にて開口部を形成する部分に対応する支持体1
0の部分の上にフォトレジスト層から成るマスク層51
を選択的に残す(図11の(B)参照)。その後、マス
ク層51をエッチング用マスクとして用いて、支持体1
0をエッチングする。これによって、マスク層51で被
覆されていた支持体10の部分の厚さを、その他の部分
の厚さよりも厚くすることができる結果、後の工程にて
開口部を形成する部分に対応する支持体10の部分の厚
さを、開口部の中心部に近い部分ほど厚くすることがで
きる。尚、図11の(B)においては、支持体10の厚
い部分を支持体突起部52で表す。支持体突起部52の
平面形状は円形である。[Step-600] First, the thickness of a portion of the support 10 corresponding to a portion where an opening is to be formed in a later step is increased as the portion is closer to the center of the opening. Specifically, for example, after forming a photoresist layer on the entire surface by spin coating, based on photolithography technology,
Support 1 corresponding to a portion where an opening is to be formed in a later step
Mask layer 51 made of a photoresist layer
Are selectively left (see FIG. 11B). Thereafter, using the mask layer 51 as an etching mask,
Etch 0. As a result, the thickness of the portion of the support 10 covered with the mask layer 51 can be made thicker than the thickness of the other portions. The thickness of the portion of the body 10 can be increased in the portion closer to the center of the opening. In FIG. 11B, a thick portion of the support 10 is represented by a support protrusion 52. The planar shape of the support projection 52 is circular.
【0126】[工程−610]その後、支持体10上に
カソード電極11を形成する。具体的には、例えばガラ
ス基板から成る支持体10上に、例えばクロム(Cr)
から成るカソード電極用導電材料層をスパッタリング法
にて形成した後、フォトリソグラフィ技術及びドライエ
ッチング技術に基づき、ストライプ状のカソード電極1
1を支持体10上に形成する(図11の(C)参照)。
カソード電極11は、支持体突起部52を被覆してい
る。[Step-610] Thereafter, the cathode electrode 11 is formed on the support 10. Specifically, for example, chromium (Cr) is formed on a support 10 made of, for example, a glass substrate.
After forming a conductive material layer for a cathode electrode composed of a cathode by sputtering, a stripe-shaped cathode electrode 1 is formed based on a photolithography technique and a dry etching technique.
1 is formed on a support 10 (see FIG. 11C).
The cathode electrode 11 covers the support projection 52.
【0127】[工程−620]その後、実施の形態1の
[工程−110]及び[工程−120]と同様の工程を
実行する。即ち、カソード電極11及び支持体10上に
絶縁層12を形成した後、絶縁層12上にゲート電極1
3を形成し、次いで、底部にカソード電極11が露出し
た開口部14(平面形状は円形)をゲート電極13及び
絶縁層12に形成する。更に、実施の形態1の[工程−
130]及び[工程−140]と同様の工程を実行する
ことによって、即ち、開口部14の中心部を中心とした
同心の開口部相似図形上に配置されるように、複数の電
子放出部を開口部の底部に露出したカソード電極11上
に形成することによって、電界放出素子を完成させるこ
とができる。更に、実施の形態1の[工程−150]と
同様の工程を実行することによって表示装置を完成させ
ることができる。[Step-620] Then, the same steps as [Step-110] and [Step-120] of the first embodiment are performed. That is, after the insulating layer 12 is formed on the cathode electrode 11 and the support 10, the gate electrode 1 is formed on the insulating layer 12.
Next, an opening 14 (planar shape is circular) with the cathode electrode 11 exposed at the bottom is formed in the gate electrode 13 and the insulating layer 12. Further, [Step-
130] and [Step-140], that is, a plurality of electron-emitting portions are arranged so as to be arranged on a concentric opening similar figure centering on the center of the opening 14. By forming on the cathode electrode 11 exposed at the bottom of the opening, the field emission device can be completed. Further, the display device can be completed by executing the same steps as [Step-150] of the first embodiment.
【0128】(実施の形態7)実施の形態7も、本発明
の第1の態様に係る電界放出素子及び表示装置に関す
る。実施の形態7においては、電界放出素子は、(1)
支持体上にカソード電極を形成する工程と、(2)後の
工程にて開口部を形成する部分に対応するカソード電極
の部分の上に複数の電子放出部を形成する工程と、
(3)全面に絶縁層を形成する工程と、(4)絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、(5)底部に電子放出
部が露出した開口部を、少なくとも絶縁層に形成する工
程、に基づき製造される。そして、前記工程(1)にお
いて、後の工程にて開口部を形成する部分に対応するカ
ソード電極の部分の厚さを、開口部の中心部に近い部分
ほど厚くし、前記工程(2)において、複数の電子放出
部を、開口部の中心部を中心とした同心の開口部相似図
形上に配置する。(Embodiment 7) Embodiment 7 also relates to a field emission device and a display device according to the first aspect of the present invention. In the seventh embodiment, the field emission device is (1)
Forming a cathode electrode on the support; and (2) forming a plurality of electron-emitting portions on a portion of the cathode electrode corresponding to a portion for forming an opening in a later process;
(3) a step of forming an insulating layer on the entire surface; (4) a step of forming a gate electrode on the insulating layer; and (5) a step of forming at least an opening in which an electron emission portion is exposed at the bottom in the insulating layer. , Manufactured based on. In the step (1), the thickness of a portion of the cathode electrode corresponding to a portion where an opening is to be formed in a later step is made thicker in a portion closer to the center of the opening, and in the step (2), The plurality of electron emitting portions are arranged on a concentric opening similar figure centering on the center of the opening.
【0129】即ち、実施の形態7における電界放出素子
の製造方法は、実施の形態1にて説明した本発明の第1
の態様に係る電界放出素子の製造方法において、複数の
電子放出部の形成順序を変更した方法に相当する。以
下、実施の形態7における電界放出素子の製造方法を、
支持体等の模式的な一部端面図である図12及び図13
を参照して説明する。That is, the method of manufacturing the field emission device according to the seventh embodiment is the same as that of the first embodiment of the present invention described in the first embodiment.
In the method for manufacturing a field emission device according to the aspect, the method corresponds to a method in which the order of forming a plurality of electron-emitting portions is changed. Hereinafter, a method for manufacturing the field emission device according to the seventh embodiment will be described.
12 and 13 which are schematic partial end views of a support and the like.
This will be described with reference to FIG.
【0130】[工程−700]先ず、実施の形態1の
[工程−100]と同様にして、後の工程にて開口部を
形成する部分に対応するカソード電極の部分の厚さが、
開口部の中心部に近い部分ほど厚いカソード電極11を
支持体10上に形成する(図12の(A)参照)。厚さ
の厚いカソード電極11の領域を隆起部11Aで表す。[Step-700] First, in the same manner as in [Step-100] of the first embodiment, the thickness of the portion of the cathode electrode corresponding to the portion where an opening is to be formed in a subsequent step is set as follows.
A thicker cathode electrode 11 is formed on the support 10 as the portion is closer to the center of the opening (see FIG. 12A). The region of the cathode electrode 11 having a large thickness is represented by a raised portion 11A.
【0131】[工程−710]その後、複数の電子放出
部が、後の工程にて形成される開口部の中心部を中心と
した同心の開口部相似図形上に配置されるように、後の
工程にて開口部を形成する部分に対応するカソード電極
11の部分の上に複数の電子放出部15A,15Bを形
成する。具体的には、実施の形態1の[工程−130]
と同様の工程を実行する。即ち、例えば、ノボラックタ
イプのポジ型フォトレジスト層32’をスピンコート法
により全面に形成した後(図12の(B)参照)、露光
用マスク及び露光光を用いて、後の工程にて開口部を形
成する部分に対応するカソード電極11の部分の上のフ
ォトレジスト層32’を選択的に露光し、次いで、フォ
トレジスト層32’をアルカリ現像液を用いて現像する
ことによって、後の工程にて開口部を形成する部分に対
応するカソード電極11の部分の上のフォトレジスト層
32’を選択的に除去する。こうして、電子放出部を形
成しないカソード電極11の領域を被覆した剥離層32
を形成することができる(図12の(C)参照)。尚、
電子放出部を形成すべき領域を、参照番号32A,32
Bで示すが、領域32Aの平面形状は、直径約3μmの
円形であり、領域32Bの平面形状は、内径10μm、
外径16μm、幅3μmの連続した環状(リング状)で
ある。[Step-710] Thereafter, a plurality of electron-emitting portions are arranged so as to be arranged on a concentric opening similar figure centered on the center of the opening formed in a later step. A plurality of electron emitting portions 15A and 15B are formed on a portion of the cathode electrode 11 corresponding to a portion where an opening is formed in the process. Specifically, [Step-130] of the first embodiment.
Steps similar to the above are performed. That is, for example, after a novolak type positive photoresist layer 32 ′ is formed on the entire surface by a spin coating method (see FIG. 12B), an opening is formed in a later step using an exposure mask and exposure light. By selectively exposing the photoresist layer 32 'on the portion of the cathode electrode 11 corresponding to the portion where the portion is to be formed, and then developing the photoresist layer 32' using an alkali developing solution, The photoresist layer 32 'on the portion of the cathode electrode 11 corresponding to the portion where the opening is to be formed is selectively removed. Thus, the release layer 32 covering the region of the cathode electrode 11 where the electron emission portion is not formed.
(See FIG. 12C). still,
Areas where the electron emitting portions are to be formed are denoted by reference numerals 32A and 32
B, the plane shape of the region 32A is a circle having a diameter of about 3 μm, and the plane shape of the region 32B has an inner diameter of 10 μm.
It is a continuous ring (ring shape) with an outer diameter of 16 μm and a width of 3 μm.
【0132】[工程−720]次いで、全面に電子放出
部形成層33を形成する。具体的には、実施の形態1の
[工程−140]と同様の工程を実行する。即ち、グラ
ファイトから成る平均直径0.5μm、平均厚さ0.0
2μmの板状の導電性粒子と、水ガラスから成る導電性
組成物をスピンコート法にて全面に塗布することによっ
て、全面に電子放出部形成層33を形成することができ
る(図12の(D)参照)。次いで、電子放出部形成層
33を乾燥させる。このとき、導電性粒子は、領域32
A,32Bにおける剥離層32の側壁に沿って、導電性
粒子の長軸が電子照射面(アノード電極)と交叉する方
向に配向する。より具体的には、板状の導電性粒子は、
その直径方向が、支持体10の法線と略平行となる。そ
の後、バインダの予備焼成を行い、次いで、剥離層32
を、アルカリ溶液を用いて、剥離層32上の電子放出部
形成層33の部分と共に除去すると、図13の(A)に
示す構造を得ることができる。尚、その後、純水を用い
た高圧スプレー洗浄を行い、最後にバインダの焼成を行
うことが好ましい。[Step-720] Next, the electron emission portion forming layer 33 is formed on the entire surface. Specifically, the same step as [Step-140] of the first embodiment is executed. That is, the average diameter of graphite is 0.5 μm and the average thickness is 0.0
An electron emission portion forming layer 33 can be formed on the entire surface by applying a conductive composition made of plate-shaped conductive particles of 2 μm and water glass to the entire surface by spin coating. D)). Next, the electron emission portion forming layer 33 is dried. At this time, the conductive particles are in the region 32
The long axes of the conductive particles are oriented along the side walls of the release layer 32 in A and 32B in the direction crossing the electron irradiation surface (anode electrode). More specifically, the plate-shaped conductive particles are
The diameter direction is substantially parallel to the normal line of the support 10. After that, the binder is preliminarily fired, and then the release layer 32 is formed.
Is removed together with the portion of the electron emission portion forming layer 33 on the separation layer 32 using an alkaline solution, whereby the structure shown in FIG. 13A can be obtained. After that, it is preferable to perform high-pressure spray cleaning using pure water, and finally perform firing of the binder.
【0133】[工程−730]その後、実施の形態1の
[工程−110]と同様の工程を実行し、更に、実施の
形態1の[工程−120]と同様に、絶縁層12上にゲ
ート電極13を形成した後(図13の(B)参照)、更
に、底部に電子放出部15A,15が露出した開口部
(平面形状は円形)をゲート電極13及び絶縁層12に
形成すると、図1に示したと同様の構造を有する電界放
出素子を得ることができる。その後、更に、実施の形態
1の[工程−150]と同様の工程を実行することによ
って表示装置を完成させることができる。[Step-730] Then, the same steps as in [Step-110] of the first embodiment are performed, and a gate is formed on the insulating layer 12 as in [Step-120] of the first embodiment. After the formation of the electrode 13 (see FIG. 13B), an opening (planar shape is circular) in which the electron emission portions 15A and 15 are exposed at the bottom is further formed in the gate electrode 13 and the insulating layer 12. A field emission device having a structure similar to that shown in FIG. 1 can be obtained. Thereafter, the display device can be completed by further executing the same steps as [Step-150] of the first embodiment.
【0134】尚、実施の形態3にて説明した本発明の第
3の態様に係る電界放出素子の製造方法において、複数
の電子放出部の形成順序を変更した方法により電子放出
部を製造することもできる。即ち、電界放出素子を、
(1)支持体上に基部を形成する工程と、(2)支持体
及び基部上にカソード電極を形成する工程と、(3)後
の工程にて開口部を形成する部分に対応するカソード電
極の部分の上に複数の電子放出部を形成する工程と、
(4)全面に絶縁層を形成する工程と、(5)絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、(6)底部に電子放出
部が露出した開口部を、少なくとも絶縁層に形成する工
程、に基づき製造することもできる。そして、前記工程
(1)において、後の工程にて開口部を形成する部分に
対応する支持体の部分に基部を形成し、且つ、基部の厚
さを、開口部の中心部に近い部分ほど厚くし、前記工程
(3)において、複数の電子放出部を、開口部の中心部
を中心とした同心の開口部相似図形上に配置する。In the method of manufacturing the field emission device according to the third aspect of the present invention described in the third embodiment, the electron emission portion is manufactured by a method in which the order of forming the plurality of electron emission portions is changed. Can also. That is, the field emission device is
(1) a step of forming a base on the support; (2) a step of forming a cathode electrode on the support and the base; and (3) a cathode electrode corresponding to a portion where an opening is to be formed in a later step. Forming a plurality of electron-emitting portions on the portion of
(4) a step of forming an insulating layer on the entire surface; (5) a step of forming a gate electrode on the insulating layer; and (6) a step of forming at least an opening in which an electron emission portion is exposed at the bottom in the insulating layer. , Can also be manufactured. In the step (1), a base is formed on a portion of the support corresponding to a portion where an opening is to be formed in a later step, and the thickness of the base is set closer to the center of the opening. In the step (3), the plurality of electron-emitting portions are arranged on a concentric opening similar figure centering on the center of the opening.
【0135】あるいは又、実施の形態4にて説明した本
発明の第4の態様に係る電界放出素子の製造方法におい
て、複数の電子放出部の形成順序を変更した方法により
電子放出部を製造することもできる。即ち、電界放出素
子を、(1)支持体上にカソード電極を形成する工程
と、(2)カソード電極上に基部を形成する工程と、
(3)基部上(場合によっては、基部及びカソード電極
上)に複数の電子放出部を形成する工程と、(4)全面
に絶縁層を形成する工程と、(5)絶縁層上にゲート電
極を形成する工程と、(6)底部に電子放出部が露出し
た開口部を、少なくとも絶縁層に形成する工程、に基づ
き製造することもできる。そして、前記工程(2)にお
いて、後の工程にて開口部を形成する部分に対応する支
持体の部分に基部を形成し、且つ、基部の厚さを、開口
部の中心部に近い部分ほど厚くし、前記工程(3)にお
いて、複数の電子放出部を、開口部の中心部を中心とし
た同心の開口部相似図形上に配置する。Alternatively, in the method of manufacturing the field emission device according to the fourth aspect of the present invention described in the fourth embodiment, the electron emission portion is manufactured by a method in which the order of forming the plurality of electron emission portions is changed. You can also. That is, (1) a step of forming a cathode electrode on a support, (2) a step of forming a base on the cathode electrode,
(3) a step of forming a plurality of electron-emitting portions on the base (and in some cases, on the base and the cathode electrode); (4) a step of forming an insulating layer on the entire surface; and (5) a gate electrode on the insulating layer. And (6) a step of forming at least an insulating layer with an opening in which an electron-emitting portion is exposed at the bottom. In the step (2), a base is formed on a portion of the support corresponding to a portion where an opening is to be formed in a later step, and the thickness of the base is set closer to the center of the opening. In the step (3), the plurality of electron-emitting portions are arranged on a concentric opening similar figure centering on the center of the opening.
【0136】あるいは又、実施の形態6にて説明した本
発明の第6の態様に係る電界放出素子の製造方法におい
て、複数の電子放出部の形成順序を変更した方法により
電子放出部を製造することもできる。即ち、電界放出素
子を、(1)支持体上にカソード電極を形成する工程
と、(2)後の工程にて開口部を形成する部分に対応す
るカソード電極の部分の上に複数の電子放出部を形成す
る工程と、(3)全面に絶縁層を形成する工程と、
(4)絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、(5)
底部に電子放出部が露出した開口部を、少なくとも絶縁
層に形成する工程、に基づき製造することもできる。そ
して、前記工程(1)に先立ち、後の工程にて開口部を
形成する部分に対応する支持体の部分の厚さを、開口部
の中心部に近い部分ほど厚くし、前記工程(2)におい
て、複数の電子放出部を、開口部の中心部を中心とした
同心の開口部相似図形上に配置する。Alternatively, in the method of manufacturing the field emission device according to the sixth aspect of the present invention described in the sixth embodiment, the electron emission portion is manufactured by a method in which the order of forming the plurality of electron emission portions is changed. You can also. That is, a plurality of electron-emitting devices are formed on the field emission device by (1) forming a cathode electrode on a support, and (2) forming a plurality of electrons on a portion of the cathode electrode corresponding to a portion for forming an opening in a later process. Forming a portion, and (3) forming an insulating layer on the entire surface;
(4) forming a gate electrode on the insulating layer; (5)
It can also be manufactured based on a step of forming at least an opening in which the electron emission portion is exposed at the bottom in the insulating layer. Prior to the step (1), the thickness of a portion of the support corresponding to a portion where an opening is to be formed in a later step is made thicker in a portion closer to the center of the opening. In, the plurality of electron-emitting portions are arranged on a concentric opening similar figure centering on the center of the opening.
【0137】尚、実施の形態3、実施の形態4、実施の
形態6にて説明した電界放出素子の製造方法を変形した
これらの電界放出素子の製造方法は、複数の電子放出部
の形成順序が変更されている点を除き、実質的に、実施
の形態3、実施の形態4、実施の形態6にて説明した電
界放出素子の製造方法と同様とすることができるので、
詳細な説明は省略する。The field emission device manufacturing method, which is a modification of the field emission device manufacturing method described in the third, fourth, and sixth embodiments, relates to a method of forming a plurality of electron emission portions. Is substantially the same as the method of manufacturing the field emission device described in Embodiments 3, 4, and 6 except that
Detailed description is omitted.
【0138】(実施の形態8)実施の形態8は、電子放
出部が炭素系薄膜から構成された本発明の第2の態様に
係る電界放出素子、かかる電界放出素子を組み込んだ本
発明の第2の態様に係る表示装置、及び、かかる電界放
出素子を製造するための、本発明の第7の態様に係る電
界放出素子の製造方法に関する。実施の形態8の電界放
出素子の模式的な一部端面図を図15の(C)に示す。
また、実施の形態8の表示装置の模式的な一部端面図を
図14に示す。尚、表示装置を分解した模式的な部分斜
視図は、実質的に図4に示したと同様である。(Embodiment 8) Embodiment 8 is directed to a field emission device according to the second embodiment of the present invention, in which the electron-emitting portion is formed of a carbon-based thin film, and to a field emission device incorporating such a field emission device. The present invention relates to a display device according to the second aspect and a method for manufacturing the field emission device according to the seventh aspect of the present invention for manufacturing the field emission device. FIG. 15C shows a schematic partial end view of the field emission device according to the eighth embodiment.
FIG. 14 is a schematic partial end view of the display device of the eighth embodiment. Note that a schematic partial perspective view of the disassembled display device is substantially the same as that shown in FIG.
【0139】実施の形態8において、電子放出部115
を構成する炭素系薄膜121は、結晶性を有するグラフ
ァイト、具体的には、複数の所謂カーボンナノチューブ
から構成されている。そして、電子放出部115とカソ
ード電極11との間には、電子放出部115を選択成長
させるための炭素系薄膜選択成長領域120が更に形成
されている。ここで、炭素系薄膜選択成長領域120
は、開口部14の底部に位置するカソード電極11の部
分の上に形成されており、開口部14の中心部を通る仮
想垂直面で炭素系薄膜選択成長領域120を切断したと
きの炭素系薄膜選択成長領域120の表面の描く軌跡
は、開口部14の中心部に向かって階段状に昇ってい
る。具体的には、台形である。これらの点を除き、実施
の形態8の電界放出素子あるいは表示装置は、実施の形
態1にて説明した電界放出素子あるいは表示装置と同様
の構造を有しているので、詳細な説明は省略し、以下、
実施の形態8の電界放出素子の製造方法、表示装置の製
造方法を説明する。In the eighth embodiment, the electron emitting section 115
Is formed of graphite having crystallinity, specifically, a plurality of so-called carbon nanotubes. Further, between the electron emitting portion 115 and the cathode electrode 11, a carbon-based thin film selective growth region 120 for selectively growing the electron emitting portion 115 is further formed. Here, the carbon-based thin film selective growth region 120
Is formed on the portion of the cathode electrode 11 located at the bottom of the opening 14, and is formed by cutting the carbon-based thin film selective growth region 120 along a virtual vertical plane passing through the center of the opening 14. The locus drawn by the surface of the selective growth region 120 rises stepwise toward the center of the opening 14. Specifically, it is trapezoidal. Except for these points, the field emission device or the display device according to the eighth embodiment has the same structure as the field emission device or the display device described in the first embodiment, and thus detailed description is omitted. ,Less than,
A method for manufacturing a field emission device and a method for manufacturing a display device according to the eighth embodiment will be described.
【0140】[工程−800]先ず、支持体10上にカ
ソード電極11を形成する。具体的には、例えばガラス
基板から成る支持体10上に、例えばアルミニウム(A
l)から成るカソード電極用導電材料層をスパッタリン
グ法にて形成した後、フォトリソグラフィ技術及びドラ
イエッチング技術に基づき、ストライプ状のカソード電
極11を支持体10上に形成する。尚、ストライプ状の
カソード電極11は、図面の紙面左右方向に延びてい
る。[Step-800] First, the cathode electrode 11 is formed on the support 10. Specifically, for example, aluminum (A) is formed on a support 10 made of a glass substrate, for example.
After the cathode electrode conductive material layer formed in 1) is formed by a sputtering method, a striped cathode electrode 11 is formed on the support 10 based on a photolithography technique and a dry etching technique. The striped cathode electrode 11 extends in the left-right direction of the drawing.
【0141】[工程−810]次に、電子放出部を形成
すべきカソード電極11の部分の上に炭素系薄膜選択成
長領域120を形成する。即ち、電子放出部を形成すべ
きカソード電極11の部分の上に、後の工程にて形成す
る開口部の中心部を通る仮想垂直面で切断したときの表
面の描く軌跡が、開口部の中心部に向かって階段状に昇
るような(具体的には、台形の)炭素系薄膜選択成長領
域120を形成する。具体的には、例えばニッケル(N
i)層を例えば表1に例示するスパッタリング法にて全
面に形成する。その後、後の工程で形成される開口部の
底部に位置するニッケル層の部分の上に、フォトリソグ
ラフィ技術に基づきマスク層を形成する。次いで、酸素
プラズマを用いたアッシング処理を行うことによって、
マスク層の縁部及びその近傍におけるマスク層とニッケ
ル層との間の密着力を低下させることが、次の工程で、
後の工程にて形成する開口部の中心部を通る仮想垂直面
で切断したときの表面の描く軌跡が開口部の中心部に向
かって階段状に昇るように炭素系薄膜選択成長領域12
0を形成することを容易とするといった観点から望まし
い。[Step-810] Next, the carbon-based thin film selective growth region 120 is formed on the portion of the cathode electrode 11 where the electron emission portion is to be formed. In other words, the locus of the surface when cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening to be formed in a later step over the portion of the cathode electrode 11 where the electron emitting portion is to be formed is the center of the opening. A (specifically, trapezoidal) carbon-based thin film selective growth region 120 is formed so as to rise stepwise toward the portion. Specifically, for example, nickel (N
i) A layer is formed on the entire surface by, for example, a sputtering method exemplified in Table 1. Thereafter, a mask layer is formed on the nickel layer located at the bottom of the opening formed in a later step based on a photolithography technique. Next, by performing an ashing process using oxygen plasma,
To reduce the adhesion between the mask layer and the nickel layer at the edge of the mask layer and its vicinity, in the next step,
The carbon-based thin film selective growth region 12 such that the locus drawn by the surface when cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening formed in a later step rises stepwise toward the center of the opening.
It is desirable from the viewpoint that it is easy to form 0.
【0142】[表1] [ニッケル層の成膜条件] ターゲット :Ni Ar流量 :100SCCM 圧力 :0.5Pa DCパワー :2kW スパッタ温度:200゜C 膜厚 :150nm[Table 1] [Nickel layer deposition conditions] Target: NiAr flow rate: 100 SCCM Pressure: 0.5 Pa DC power: 2 kW Sputtering temperature: 200 ° C Film thickness: 150 nm
【0143】その後、液温40゜Cの燐酸、硝酸、酢酸
の混酸でニッケル層をウエットエッチングすることによ
って、後の工程にて形成する開口部の中心部を通る仮想
垂直面で切断したときの表面の描く軌跡が開口部の中心
部に向かって階段状に昇っているような(具体的には、
台形の)炭素系薄膜選択成長領域120を形成すること
ができる。次いで、マスク層を除去する。その後、必要
に応じて、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術
によって、炭素系薄膜選択成長領域120を所望の形状
にパターニングする。こうして、図15の(A)に示す
構造を得ることができる。炭素系薄膜選択成長領域12
0には隆起部120Aが形成される。炭素系薄膜選択成
長領域120及び隆起部120Aの平面形状は円形であ
る。Thereafter, the nickel layer was wet-etched with a mixed acid of phosphoric acid, nitric acid and acetic acid at a liquid temperature of 40 ° C., thereby cutting the nickel layer along a virtual vertical plane passing through the center of an opening formed in a later step. The trajectory drawn by the surface rises stepwise toward the center of the opening (specifically,
A (trapezoidal) carbon-based thin film selective growth region 120 can be formed. Next, the mask layer is removed. Thereafter, if necessary, the carbon-based thin film selective growth region 120 is patterned into a desired shape by photolithography and etching. Thus, the structure shown in FIG. 15A can be obtained. Carbon-based thin film selective growth area 12
At 0, a raised portion 120A is formed. The planar shapes of the carbon-based thin film selective growth region 120 and the raised portion 120A are circular.
【0144】[工程−820]次いで、実施の形態1の
[工程−110]及び[工程−120]と同様にして、
全面に(具体的には、支持体10、カソード電極11及
び炭素系薄膜選択成長領域120上に)絶縁層12を形
成し、更に、絶縁層12上にアルミニウム(Al)から
成るゲート電極13を形成し、底部に炭素系薄膜選択成
長領域120及びカソード電極11が露出した開口部1
4(平面形状は円形)を、ゲート電極13及び絶縁層1
2に形成する。ここで、ストライプ状のゲート電極13
は、図面の紙面垂直方向に延びている。こうして、図1
5の(B)に示す構造を得ることができる。尚、開口部
14の底部に炭素系薄膜選択成長領域120のみが露出
し、炭素系薄膜選択成長領域120が、開口部14の底
部から絶縁層12によって被覆されたカソード電極11
の上にまで延在していてもよい。[Step-820] Then, in the same manner as in [Step-110] and [Step-120] of the first embodiment,
An insulating layer 12 is formed on the entire surface (specifically, on the support 10, the cathode electrode 11, and the carbon-based thin film selective growth region 120), and a gate electrode 13 made of aluminum (Al) is further formed on the insulating layer 12. Opening 1 formed with carbon-based thin film selective growth region 120 and cathode electrode 11 exposed at bottom
4 (planar shape is circular), the gate electrode 13 and the insulating layer 1
2 is formed. Here, the stripe-shaped gate electrode 13
Extends in the direction perpendicular to the plane of the drawing. Thus, FIG.
The structure shown in FIG. 5B can be obtained. Note that only the carbon-based thin film selective growth region 120 is exposed at the bottom of the opening 14, and the carbon-based thin film selective growth region 120 is covered with the insulating layer 12 from the bottom of the opening 14.
May extend to the top.
【0145】[工程−830]その後、炭素系薄膜から
成る電子放出部115を炭素系薄膜選択成長領域120
上に形成する。具体的には、例えば、ヘリコン波プラズ
マCVD装置を用いて、以下の表2に示すプラズマCV
D条件にて、炭素系薄膜選択成長領域120上に炭素系
薄膜121から成る電子放出部115を選択的に形成す
る(図15の(C)参照)。カソード電極11及びゲー
ト電極13がアルミニウムから構成されているので、炭
素系薄膜がカソード電極11及びゲート電極13の上に
形成されることはない。尚、電子放出部115は、炭素
系薄膜選択成長領域120上に形成された結晶性を有す
るグラファイト(より具体的には、sp2結合を有する
グラファイトから構成されたカーボンナノチューブ)の
集合した炭素系薄膜121から構成されている。電子放
出部115を構成する炭素系薄膜121の結晶性を変化
させるために、CVD条件を随時変化させてもよい。ま
た、放電を安定にさせるため及びプラズマ解離を促進す
るために、ヘリウム(He)やアルゴン(Ar)等の希
釈用ガスを混合してもよいし、窒素、アンモニア等のド
ーピングガスを混合してもよい。開口部14の底部に露
出したカソード電極11上に形成された炭素系薄膜選択
成長領域120の上に炭素系薄膜121から成る電子放
出部115を選択的に形成することができるので、炭素
系薄膜121のパターニング等は一切不要である。[Step-830] Then, the electron emitting portion 115 made of a carbon-based thin film is placed in the carbon-based thin film selective growth region 120.
Form on top. Specifically, for example, using a helicon wave plasma CVD apparatus, a plasma CV shown in Table 2 below is used.
Under the condition D, the electron emitting portion 115 composed of the carbon-based thin film 121 is selectively formed on the carbon-based thin film selective growth region 120 (see FIG. 15C). Since the cathode electrode 11 and the gate electrode 13 are made of aluminum, no carbon-based thin film is formed on the cathode electrode 11 and the gate electrode 13. The electron-emitting portion 115 is formed of a carbon-based graphite formed by crystallizing graphite formed on the carbon-based thin film selective growth region 120 (more specifically, a carbon nanotube formed of graphite having sp 2 bonds). It is composed of a thin film 121. In order to change the crystallinity of the carbon-based thin film 121 constituting the electron emitting portion 115, the CVD conditions may be changed as needed. In order to stabilize discharge and promote plasma dissociation, a diluting gas such as helium (He) or argon (Ar) may be mixed, or a doping gas such as nitrogen or ammonia may be mixed. Is also good. Since the electron emission portion 115 composed of the carbon-based thin film 121 can be selectively formed on the carbon-based thin film selective growth region 120 formed on the cathode electrode 11 exposed at the bottom of the opening 14, the carbon-based thin film No patterning or the like of 121 is required at all.
【0146】[表2] 使用ガス :CH4/H2=50/50sccm 電源パワー :1500W 支持体印加電力 :100V プラズマ密度 :3×1012/cm3 反応圧力 :0.1Pa 支持体温度 :300゜C 電子温度 :6.5eV イオン電流密度 :25mA/cm2 [Table 2] Gas used: CH 4 / H 2 = 50/50 sccm Power supply: 1500 W Power applied to the support: 100 V Plasma density: 3 × 10 12 / cm 3 Reaction pressure: 0.1 Pa Support temperature: 300゜ C Electron temperature: 6.5 eV Ion current density: 25 mA / cm 2
【0147】[工程−840]こうして図15の(C)
に示したと同様の構造を有する電界放出素子を得た後、
更に、実施の形態1の[工程−150]と同様の工程を
実行することによって表示装置を完成させることができ
る。[Step-840] Thus, FIG.
After obtaining a field emission device having the same structure as shown in,
Further, the display device can be completed by executing the same steps as [Step-150] of the first embodiment.
【0148】尚、実施の形態8においては、[工程−8
00]、[工程−810]、[工程−830]、[工程
−820]の順に実行してもよい。即ち、(1)支持体
上にカソード電極を形成する工程と、(2)電子放出部
を形成すべきカソード電極の部分の上に、後の工程にて
形成する開口部の中心部を通る仮想垂直面で切断したと
きの表面の描く軌跡が、開口部の中心部に向かって単調
に高くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かって階
段状に昇るような炭素系薄膜選択成長領域を形成する工
程と、(3)炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄
膜選択成長領域の上に形成する工程と、(4)全面に絶
縁層を形成する工程と、(5)絶縁層上にゲート電極を
形成する工程と、(6)底部に電子放出部が露出した開
口部を、少なくとも絶縁層に形成する工程、から構成す
ることもできる。この場合の上記工程(3)が完了した
時点における構造の模式的な一部断面図を図16に示
す。In the eighth embodiment, [Step-8]
00], [Step-810], [Step-830], and [Step-820]. That is, (1) a step of forming a cathode electrode on a support, and (2) a virtual path passing through the center of an opening to be formed in a later step on a portion of the cathode electrode where an electron emission portion is to be formed. The trajectory drawn by the surface when cut along the vertical plane monotonically increases toward the center of the opening, or alternatively, the carbon-based thin film selective growth region that rises stepwise toward the center of the opening. Forming; (3) forming an electron emitting portion made of a carbon-based thin film on a carbon-based thin film selective growth region; (4) forming an insulating layer on the entire surface; and (5) forming an insulating layer on the entire surface. And (6) a step of forming at least an insulating layer with an exposed electron-emitting portion at the bottom in the insulating layer. FIG. 16 is a schematic partial cross-sectional view of the structure at the time when the step (3) in this case is completed.
【0149】あるいは又、[工程−800]、[工程−
830]、[工程−810]、[工程−820]の順に
実行してもよい。即ち、(1)支持体上にカソード電極
を形成する工程と、(2)全面に絶縁層を形成する工程
と、(3)絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、
(4)底部にカソード電極が露出した開口部を、少なく
とも絶縁層に形成する工程と、(5)開口部の底部に露
出した電子放出部を形成すべきカソード電極の部分の上
に、開口部の中心部に向かって単調に高くなり、あるい
は又、開口部の中心部に向かって階段状に昇るような炭
素系薄膜選択成長領域を形成する工程と、(6)炭素系
薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜選択成長領域の上
に形成する工程、から構成することもできる。Alternatively, [Step-800], [Step-
830], [Step-810], and [Step-820]. That is, (1) a step of forming a cathode electrode on a support, (2) a step of forming an insulating layer on the entire surface, and (3) a step of forming a gate electrode on the insulating layer.
(4) a step of forming at least an opening in which the cathode electrode is exposed at the bottom in the insulating layer; and (5) an opening above the portion of the cathode electrode where the electron emission section to be exposed is formed at the bottom of the opening. Forming a carbon-based thin-film selective growth region which monotonically increases toward the center of the opening or rises stepwise toward the center of the opening; and (6) electron emission comprising the carbon-based thin film Forming a portion on the carbon-based thin film selective growth region.
【0150】(実施の形態9)実施の形態9は、電子放
出部が炭素系薄膜から構成された本発明の第2の態様に
係る電界放出素子、かかる電界放出素子を組み込んだ本
発明の第2の態様に係る表示装置、及び、かかる電界放
出素子を製造するための、本発明の第8の態様に係る電
界放出素子の製造方法に関する。実施の形態9の電界放
出素子の模式的な一部端面図を図18の(C)に示す。
また、実施の形態9の表示装置の模式的な一部端面図を
図17に示す。尚、表示装置を分解した模式的な部分斜
視図は、実質的に図4に示したと同様である。(Embodiment 9) Embodiment 9 is directed to a field emission device according to the second embodiment of the present invention in which the electron-emitting portion is formed of a carbon-based thin film, and to a field emission device incorporating such a field emission device. The present invention relates to a display device according to the second aspect and a method for manufacturing the field emission device according to the eighth aspect of the present invention for manufacturing the field emission device. FIG. 18C is a schematic partial end view of the field emission device according to the ninth embodiment.
FIG. 17 is a schematic partial end view of the display device of the ninth embodiment. Note that a schematic partial perspective view of the disassembled display device is substantially the same as that shown in FIG.
【0151】実施の形態9においても、電子放出部11
5を構成する炭素系薄膜121は、結晶性を有するグラ
ファイト、具体的には、複数の所謂カーボンナノチュー
ブから構成されている。そして、電子放出部115とカ
ソード電極11との間には、電子放出部115を選択成
長させるための炭素系薄膜選択成長領域120が更に形
成されている。実施の形態9においては、炭素系薄膜選
択成長領域120は、開口部14の底部に位置するカソ
ード電極11の部分の上に形成されており、開口部14
の中心部を通る仮想垂直面で開口部14の底部に位置す
るカソード電極11を切断したときの開口部14の底部
に位置するカソード電極11の表面の描く軌跡は、開口
部14の中心部に向かって単調に高くなり、あるいは
又、開口部14の中心部に向かって階段状に昇ってい
る。これらの点を除き、実施の形態9の電界放出素子あ
るいは表示装置は、実施の形態1にて説明した電界放出
素子あるいは表示装置と同様の構造を有しているので、
詳細な説明は省略し、以下、実施の形態9の電界放出素
子の製造方法、表示装置の製造方法を説明する。Also in the ninth embodiment, the electron emission portion 11
The carbon-based thin film 121 constituting No. 5 is made of graphite having crystallinity, specifically, a plurality of so-called carbon nanotubes. Further, between the electron emitting portion 115 and the cathode electrode 11, a carbon-based thin film selective growth region 120 for selectively growing the electron emitting portion 115 is further formed. In the ninth embodiment, the carbon-based thin film selective growth region 120 is formed on the portion of the cathode electrode 11 located at the bottom of the opening 14.
The locus drawn by the surface of the cathode electrode 11 located at the bottom of the opening 14 when the cathode electrode 11 located at the bottom of the opening 14 is cut on a virtual vertical plane passing through the center of the opening 14 It rises monotonically toward the center or rises stepwise toward the center of the opening 14. Except for these points, the field emission device or the display device of the ninth embodiment has the same structure as the field emission device or the display device described in the first embodiment.
Detailed description is omitted, and a method for manufacturing the field emission device and a method for manufacturing the display device according to the ninth embodiment will be described below.
【0152】[工程−900]先ず、後の工程で形成さ
れる開口部の中心部を通る仮想垂直面で切断したときの
表面の描く軌跡が、開口部の中心部に向かって単調に高
くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かって階段状
に昇るように、電子放出部を形成すべきカソード電極の
部分を加工する。具体的には、実施の形態1の[工程−
100]と同様にして、支持体10上にアルミニウム
(Al)から成るカソード電極11を形成する。尚、ス
トライプ状のカソード電極11は、図面の紙面左右方向
に延びている。[Step-900] First, the locus drawn by the surface when cut along an imaginary vertical plane passing through the center of the opening formed in a later step monotonously increases toward the center of the opening. Alternatively, the portion of the cathode electrode on which the electron emission portion is to be formed is processed so as to rise stepwise toward the center of the opening. Specifically, [Step-
100], a cathode electrode 11 made of aluminum (Al) is formed on the support 10. The striped cathode electrode 11 extends in the left-right direction of the drawing.
【0153】[工程−910]次いで、実施の形態1の
[工程−100]と同様にして、カソード電極11に隆
起部11Aを形成する。隆起部11Aの平面形状は円形
である。[Step-910] Then, a raised portion 11A is formed on the cathode electrode 11 in the same manner as in [Step-100] of the first embodiment. The planar shape of the raised portion 11A is circular.
【0154】[工程−920]次に、電子放出部を形成
すべきカソード電極11の部分の上に炭素系薄膜選択成
長領域120を形成する。この炭素系薄膜選択成長領域
120の厚さは、実施の形態8と異なり、均一な厚さで
ある。具体的には、例えばニッケル(Ni)層を例えば
表1に例示したスパッタリング法にて全面に形成した
後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によっ
て、ニッケル層を所望の形状にパターニングすること
で、炭素系薄膜選択成長領域120を形成することがで
きる(図18の(A)参照)。炭素系薄膜選択成長領域
120の平面形状は円形である。[Step-920] Next, a carbon-based thin film selective growth region 120 is formed on a portion of the cathode electrode 11 where an electron emission portion is to be formed. Unlike the eighth embodiment, the thickness of the carbon-based thin film selective growth region 120 is uniform. Specifically, for example, after a nickel (Ni) layer is formed on the entire surface by, for example, the sputtering method illustrated in Table 1, the nickel layer is patterned into a desired shape by a photolithography technique and an etching technique, so that a carbon-based material is formed. The thin film selective growth region 120 can be formed (see FIG. 18A). The planar shape of the carbon-based thin film selective growth region 120 is circular.
【0155】[工程−930]次に、実施の形態1の
[工程−110]及び[工程−120]と同様にして、
支持体10及びカソード電極11上に絶縁層12を形成
し、更に、絶縁層12上にアルミニウム(Al)から成
るゲート電極13を形成し、底部にカソード電極11が
露出した開口部14(平面形状は円形)を、ゲート電極
13及び絶縁層12に形成する(図18の(B)参
照)。ストライプ状のゲート電極13は、図面の紙面垂
直方向に延びている。尚、開口部14の底部に炭素系薄
膜選択成長領域120のみが露出し、炭素系薄膜選択成
長領域120が、開口部14の底部から絶縁層12によ
って被覆されたカソード電極11の上にまで延在してい
てもよい。[Step-930] Next, in the same manner as [Step-110] and [Step-120] of the first embodiment,
An insulating layer 12 is formed on the support 10 and the cathode electrode 11, a gate electrode 13 made of aluminum (Al) is formed on the insulating layer 12, and an opening 14 (planar shape) where the cathode electrode 11 is exposed at the bottom is formed. Is formed on the gate electrode 13 and the insulating layer 12 (see FIG. 18B). The striped gate electrode 13 extends in a direction perpendicular to the plane of the drawing. Note that only the carbon-based thin film selective growth region 120 is exposed at the bottom of the opening 14, and the carbon-based thin film selective growth region 120 extends from the bottom of the opening 14 onto the cathode electrode 11 covered with the insulating layer 12. May be present.
【0156】[工程−940]次いで、実施の形態8の
[工程−830]と同様にして、炭素系薄膜121から
成る電子放出部115を炭素系薄膜選択成長領域120
上に形成する。こうして、図18の(C)に示す構造を
有する電子放出部を得ることができる。[Step-940] Next, in the same manner as in [Step-830] of the eighth embodiment, the electron-emitting portion 115 composed of the carbon-based thin film
Form on top. Thus, an electron-emitting portion having the structure shown in FIG. 18C can be obtained.
【0157】[工程−950]その後、実施の形態1の
[工程−150]と同様の工程を実行することによって
表示装置を完成させることができる。[Step-950] Thereafter, the same steps as [Step-150] of the first embodiment are performed to complete the display device.
【0158】尚、実施の形態9においては、[工程−9
00]、[工程−910]、[工程−920]、[工程
−940]、[工程−930]の順に実行してもよい。
即ち、(1)支持体上にカソード電極を形成する工程
と、(2)後の工程で形成される開口部の中心部を通る
仮想垂直面で切断したときの表面の描く軌跡が、開口部
の中心部に向かって単調に高くなり、あるいは又、開口
部の中心部に向かって階段状に昇るように、電子放出部
を形成すべきカソード電極の部分を加工する工程と、
(3)電子放出部を形成すべきカソード電極の部分の上
に炭素系薄膜選択成長領域を形成する工程と、(4)炭
素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜選択成長領域
の上に形成する工程と、(5)全面に絶縁層を形成する
工程と、(6)絶縁層上にゲート電極を形成する工程
と、(7)電子放出部が底部に露出した開口部を、少な
くとも絶縁層に形成する工程、から構成することもでき
る。この場合の上記工程(4)が完了した時点における
構造の模式的な一部断面図を図19に示す。In Embodiment 9, [Step-9]
00], [Step-910], [Step-920], [Step-940], and [Step-930].
That is, (1) a step of forming a cathode electrode on a support, and (2) a locus drawn by the surface when cut along an imaginary vertical plane passing through the center of the opening formed in a later step. Processing the portion of the cathode electrode on which the electron-emitting portion is to be formed, so as to increase monotonically toward the center of the opening or to rise stepwise toward the center of the opening;
(3) forming a carbon-based thin film selective growth region on a portion of the cathode electrode where an electron-emitting portion is to be formed; and (4) placing an electron-emitting portion made of a carbon-based thin film on the carbon-based thin film selective growth region. Forming; (5) forming an insulating layer over the entire surface; (6) forming a gate electrode on the insulating layer; and (7) insulating at least the opening where the electron-emitting portion is exposed at the bottom. And a step of forming a layer. FIG. 19 shows a schematic partial cross-sectional view of the structure at the time when the step (4) in this case is completed.
【0159】あるいは又、[工程−900]、[工程−
910]、[工程−930]、[工程−920]、[工
程−940]の順に実行してもよい。即ち、(1)支持
体上にカソード電極を形成する工程と、(2)後の工程
で形成される開口部の中心部を通る仮想垂直面で切断し
たときの表面の描く軌跡が、開口部の中心部に向かって
単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かっ
て階段状に昇るように、電子放出部を形成すべきカソー
ド電極の部分を加工する工程と、(3)全面に絶縁層を
形成する工程と、(4)絶縁層上にゲート電極を形成す
る工程と、(5)カソード電極が底部に露出した開口部
を、少なくとも絶縁層に形成する工程と、(6)開口部
の底部に露出した、電子放出部を形成すべきカソード電
極の部分の上に炭素系薄膜選択成長領域を形成する工程
と、(7)炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜
選択成長領域の上に形成する工程、から構成することも
できる。この場合の上記工程(5)が完了した時点にお
ける構造の模式的な一部端面図を図20の(A)に示
す。また、上記工程(6)を図20の(B)及び図20
の(C)に示す。尚、この工程(6)にあっては、実施
の形態1の[工程−130]と同様にして、最上層(絶
縁層12及びゲート電極13)及び開口部14の側壁
面、並びに、開口部14の底部の電子放出部を形成しな
いカソード電極の部分を剥離層132で被覆する(図2
0の(B)参照)。次いで、実施の形態8の[工程−8
10]と同様にして、全面に、例えばニッケル(Ni)
層をスパッタリング法にて形成した後、剥離層132を
除去することによって、開口部14の底部に炭素系薄膜
選択成長領域120を形成することができる(図20の
(C)参照)。Alternatively, [Step-900], [Step-900]
910], [step-930], [step-920], and [step-940]. That is, (1) a step of forming a cathode electrode on a support, and (2) a locus drawn by the surface when cut along an imaginary vertical plane passing through the center of the opening formed in a later step. (3) processing the portion of the cathode electrode on which the electron emission portion is to be formed so as to increase monotonically toward the center of the opening or to increase stepwise toward the center of the opening; (4) forming a gate electrode on the insulating layer, (5) forming an opening in which the cathode electrode is exposed at the bottom at least in the insulating layer, and (6). Forming a carbon-based thin-film selective growth region on the portion of the cathode electrode where an electron-emitting portion is to be formed, which is exposed at the bottom of the opening; and (7) selecting the carbon-based thin-film electron-emitting portion from the carbon-based thin-film. Forming on the growth area. Kill. FIG. 20A shows a schematic partial end view of the structure at the time when the above step (5) is completed in this case. 20 (B) and FIG.
(C) of FIG. In this step (6), as in [Step-130] of the first embodiment, the uppermost layer (the insulating layer 12 and the gate electrode 13), the side wall surfaces of the opening 14, and the opening The portion of the cathode electrode on the bottom of which no electron emission portion is formed is covered with a release layer 132 (FIG. 2).
0 (B)). Next, [Step-8] of Embodiment 8
10], for example, nickel (Ni)
After the layer is formed by a sputtering method, the carbon layer-based thin film selective growth region 120 can be formed at the bottom of the opening 14 by removing the peeling layer 132 (see FIG. 20C).
【0160】あるいは又、[工程−900]、[工程−
930]、[工程−910]、[工程−920]、[工
程−940]の順に実行してもよい。即ち、(1)支持
体上にカソード電極を形成する工程と、(2)全面に絶
縁層を形成する工程と、(3)絶縁層上にゲート電極を
形成する工程と、(4)カソード電極が底部に露出した
開口部を、少なくとも絶縁層に形成する工程と、(5)
開口部の中心部を通る仮想垂直面で切断したときの表面
の描く軌跡が、開口部の中心部に向かって単調に高くな
り、あるいは又、開口部の中心部に向かって階段状に昇
るように、開口部の底部に露出した、電子放出部を形成
すべきカソード電極に部分を加工する工程と、(6)開
口部の底部に露出した、電子放出部を形成すべきカソー
ド電極の部分の上に炭素系薄膜選択成長領域を形成する
工程と、(7)炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系
薄膜選択成長領域の上に形成する工程、から構成するこ
ともできる。この場合の上記工程(5)においては、実
施の形態2の[工程−210]と同様にして、後の工程
で形成される開口部14の中心部を通る仮想垂直面で切
断したときの表面の描く軌跡が、開口部14の中心部に
向かって単調に高くなり、あるいは又、開口部14の中
心部に向かって階段状に昇るように、電子放出部を形成
すべきカソード電極14の部分を加工する(図21の
(A)参照)。開口部14の中心部に位置するカソード
電極11の部分を隆起部11Aで表すが、隆起部11A
の平面形状は円形である。この場合、開口部14の底部
に位置するカソード電極11の厚さは階段状に変化して
いる。また、この場合の上記工程(6)においては、実
施の形態1の[工程−130]と同様にして、最上層
(絶縁層12及びゲート電極13)及び開口部14の側
壁面、並びに、開口部14の底部の電子放出部を形成し
ないカソード電極の部分を剥離層132で被覆する(図
21の(B)参照)。次いで、実施の形態8の[工程−
810]と同様にして、全面に、例えばニッケル(N
i)層をスパッタリング法にて形成した後、剥離層13
2を除去することによって、開口部14の底部に炭素系
薄膜選択成長領域120を形成することができる(図2
1の(C)参照)。Alternatively, [Step-900], [Step-900]
930], [Step-910], [Step-920], and [Step-940]. That is, (1) a step of forming a cathode electrode on a support, (2) a step of forming an insulating layer on the entire surface, (3) a step of forming a gate electrode on the insulating layer, and (4) a cathode electrode. Forming an opening exposed at the bottom at least in the insulating layer; (5)
The locus drawn by the surface when cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening increases monotonically toward the center of the opening or rises stepwise toward the center of the opening. And (6) processing a portion of the cathode electrode exposed at the bottom of the opening on which the electron emission portion is to be formed, and (6) forming a portion of the cathode electrode exposed at the bottom of the opening on which the electron emission portion is to be formed. It is also possible to comprise a step of forming a carbon-based thin film selective growth region thereon and a step of (7) forming an electron-emitting portion made of a carbon-based thin film on the carbon-based thin film selective growth region. In the above step (5) in this case, in the same manner as in [Step-210] of the second embodiment, the surface when cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening 14 formed in a later step The portion of the cathode electrode 14 where the electron emission portion is to be formed, such that the locus drawn by the arrow rises monotonically toward the center of the opening 14 or rises stepwise toward the center of the opening 14. (See FIG. 21A). The portion of the cathode electrode 11 located at the center of the opening 14 is represented by a raised portion 11A.
Has a circular planar shape. In this case, the thickness of the cathode electrode 11 located at the bottom of the opening 14 changes stepwise. In this case, in the above step (6), as in [Step-130] of the first embodiment, the uppermost layer (the insulating layer 12 and the gate electrode 13), the side wall surfaces of the opening 14, and the opening The portion of the cathode electrode where the electron emission portion is not formed at the bottom of the portion 14 is covered with a release layer 132 (see FIG. 21B). Next, [Step-
810], nickel (N
i) After forming the layer by the sputtering method, the release layer 13
2 can be removed to form the carbon-based thin film selective growth region 120 at the bottom of the opening 14 (FIG. 2).
1 (C)).
【0161】(実施の形態10)実施の形態10は、電
子放出部が炭素系薄膜から構成された本発明の第2の態
様に係る電界放出素子、かかる電界放出素子を組み込ん
だ本発明の第2の態様に係る表示装置、及び、かかる電
界放出素子を製造するための、本発明の第9の態様に係
る電界放出素子の製造方法に関する。実施の形態10の
電界放出素子の模式的な一部端面図を図22の(C)に
示す。尚、実施の形態10の表示装置は、電子放出部の
構造を除き、図14に示したと同様の構造を有する。ま
た、表示装置を分解した模式的な部分斜視図は、実質的
に図4に示したと同様である。(Embodiment 10) Embodiment 10 is directed to a field emission device according to the second embodiment of the present invention, in which the electron-emitting portion is formed of a carbon-based thin film, and to a field emission device incorporating such a field emission device. The present invention relates to a display device according to the second aspect and a method for manufacturing the field emission device according to the ninth aspect of the present invention for manufacturing the field emission device. FIG. 22C is a schematic partial end view of the field emission device according to the tenth embodiment. The display device according to the tenth embodiment has the same structure as that shown in FIG. 14 except for the structure of the electron-emitting portion. Further, a schematic partial perspective view of the disassembled display device is substantially the same as that shown in FIG.
【0162】実施の形態10においても、電子放出部1
15を構成する炭素系薄膜121は、結晶性を有するグ
ラファイト、具体的には、複数の所謂カーボンナノチュ
ーブから構成されている。そして、電子放出部115と
カソード電極11との間には、電子放出部115を選択
成長させるための炭素系薄膜選択成長領域120が更に
形成されている。ここで、開口部14の底部に位置する
カソード電極11の部分と支持体10との間に基部14
0が形成されている。そして、炭素系薄膜選択成長領域
120は、開口部14の底部に位置するカソード電極1
1の部分の上に形成されており、開口部14の中心部を
通る仮想垂直面で基部140を切断したときの基部14
0の表面の描く軌跡は、開口部14の中心部に向かって
単調に高くなり、あるいは又、開口部14の中心部に向
かって階段状に昇っている。これらの点を除き、実施の
形態10の電界放出素子あるいは表示装置は、実施の形
態1にて説明した電界放出素子あるいは表示装置と同様
の構造を有しているので、詳細な説明は省略し、以下、
実施の形態10の電界放出素子の製造方法、表示装置の
製造方法を説明する。Also in the tenth embodiment, the electron emission portion 1
The carbon-based thin film 121 constituting 15 is made of graphite having crystallinity, specifically, a plurality of so-called carbon nanotubes. Further, between the electron emitting portion 115 and the cathode electrode 11, a carbon-based thin film selective growth region 120 for selectively growing the electron emitting portion 115 is further formed. Here, the base 14 is located between the portion of the cathode electrode 11 located at the bottom of the opening 14 and the support 10.
0 is formed. The carbon-based thin film selective growth region 120 is formed on the cathode electrode 1 located at the bottom of the opening 14
1, the base 14 when the base 140 is cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening 14.
The locus drawn by the surface of 0 monotonically increases toward the center of the opening 14 or rises stepwise toward the center of the opening 14. Except for these points, the field emission device or the display device of the tenth embodiment has a structure similar to that of the field emission device or the display device described in the first embodiment, and thus detailed description is omitted. ,Less than,
A method for manufacturing a field emission device and a method for manufacturing a display device according to the tenth embodiment will be described.
【0163】[工程−1000]先ず、実施の形態3の
[工程−300]と同様にして、支持体10上に基部1
40を形成する。このとき、電子放出部を形成すべき支
持体10の部分の上に、後に形成される開口部の中心部
を通る仮想垂直面で切断したときの表面の描く軌跡が、
開口部の中心部に向かって単調に高くなり、あるいは
又、開口部の中心部に向かって階段状に昇るような基部
140を形成する。基部140の平面形状は円形であ
る。[Step-1000] First, the base 1 was placed on the support 10 in the same manner as in [Step-300] of the third embodiment.
40 is formed. At this time, the trajectory drawn by the surface when cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening to be formed later is formed on the portion of the support 10 where the electron-emitting portion is to be formed.
The base 140 is formed so as to increase monotonically toward the center of the opening or to rise stepwise toward the center of the opening. The planar shape of the base 140 is circular.
【0164】[工程−1010]その後、実施の形態3
の[工程−310]と同様にして、アルミニウム(A
l)から成るカソード電極11を支持体10及び基部1
40上に形成する。こうして、図22の(A)に示す構
造を得ることができる。尚、ストライプ状のカソード電
極11は、図面の紙面左右方向に延びている。[Step-1010] Then, the embodiment 3
In the same manner as in [Step-310], aluminum (A
The cathode electrode 11 comprising the support 10 and the base 1
Formed on 40. Thus, the structure shown in FIG. 22A can be obtained. The striped cathode electrode 11 extends in the left-right direction of the drawing.
【0165】[工程−1020]次に、電子放出部を形
成すべきカソード電極11の部分の上に炭素系薄膜選択
成長領域120を形成する。この炭素系薄膜選択成長領
域120の厚さは、実施の形態8と異なり、均一な厚さ
である。具体的には、例えばニッケル(Ni)層を例え
ば表1に例示したスパッタリング法にて全面に形成した
後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によっ
て、ニッケル層を所望の形状にパターニングすること
で、炭素系薄膜選択成長領域120を形成することがで
きる(図22の(B)参照)。炭素系薄膜選択成長領域
120の平面形状は円形である。[Step-1020] Next, a carbon-based thin film selective growth region 120 is formed on a portion of the cathode electrode 11 where an electron emission portion is to be formed. Unlike the eighth embodiment, the thickness of the carbon-based thin film selective growth region 120 is uniform. Specifically, for example, after a nickel (Ni) layer is formed on the entire surface by, for example, the sputtering method illustrated in Table 1, the nickel layer is patterned into a desired shape by a photolithography technique and an etching technique, so that a carbon-based material is formed. The thin film selective growth region 120 can be formed (see FIG. 22B). The planar shape of the carbon-based thin film selective growth region 120 is circular.
【0166】[工程−1030]次いで、実施の形態1
の[工程−110]及び[工程−120]と同様にし
て、支持体10及びカソード電極11上に絶縁層12を
形成し、更に、絶縁層12上にアルミニウム(Al)か
ら成るゲート電極13を形成し、底部にカソード電極1
1が露出した開口部14(平面形状は円形)を、ゲート
電極13及び絶縁層12に形成する。こうして、図22
の(C)に示す構造を得ることができる。ストライプ状
のゲート電極13は、図面の紙面垂直方向に延びてい
る。尚、開口部14の底部に炭素系薄膜選択成長領域1
20のみが露出し、炭素系薄膜選択成長領域120が、
開口部14の底部から絶縁層12によって被覆されたカ
ソード電極11の上にまで延在していてもよい。[Step-1030] Next, Embodiment 1
In the same manner as in [Step-110] and [Step-120], an insulating layer 12 is formed on the support 10 and the cathode electrode 11, and a gate electrode 13 made of aluminum (Al) is further formed on the insulating layer 12. And a cathode electrode 1 on the bottom.
An opening 14 (having a circular plane shape) in which 1 is exposed is formed in the gate electrode 13 and the insulating layer 12. Thus, FIG.
(C) can be obtained. The striped gate electrode 13 extends in a direction perpendicular to the plane of the drawing. The carbon-based thin film selective growth region 1 is formed at the bottom of the opening 14.
20 are exposed, and the carbon-based thin film selective growth region 120 is
It may extend from the bottom of the opening 14 to above the cathode electrode 11 covered with the insulating layer 12.
【0167】[工程−1040]次いで、実施の形態8
の[工程−830]と同様にして、炭素系薄膜121か
ら成る電子放出部115を炭素系薄膜選択成長領域12
0上に形成する。こうして、図22の(D)に示す構造
を有する電子放出部を得ることができる。[Step-1040] Next, Embodiment 8
In the same manner as in [Step-830], the electron-emitting portion 115 composed of the carbon-based thin film
0. Thus, an electron-emitting portion having a structure shown in FIG. 22D can be obtained.
【0168】[工程−1050]その後、実施の形態1
の[工程−150]と同様の工程を実行することによっ
て表示装置を完成させることができる。[Step-1050] After that, the embodiment 1
The display device can be completed by performing the same steps as [Step-150].
【0169】尚、実施の形態10においては、[工程−
1000]、[工程−1010]、[工程−102
0]、[工程−1040]、[工程−1030]の順に
実行してもよい。即ち、(1)電子放出部を形成すべき
支持体の部分の上に、後に形成される開口部の中心部を
通る仮想垂直面で切断したときの表面の描く軌跡が、開
口部の中心部に向かって単調に高くなり、あるいは又、
開口部の中心部に向かって階段状に昇るような基部を形
成する工程と、(2)支持体及び基部上にカソード電極
を形成する工程と、(3)電子放出部を形成すべきカソ
ード電極の部分の上に炭素系薄膜選択成長領域を形成す
る工程と、(4)炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素
系薄膜選択成長領域の上に形成する工程と、(5)全面
に絶縁層を形成する工程と、(6)絶縁層上にゲート電
極を形成する工程と、(7)底部に電子放出部が露出し
た開口部を、少なくとも絶縁層に形成する工程、から構
成することもできる。この場合の上記工程(4)が完了
した時点における構造の模式的な一部断面図を図23に
示す。In Embodiment 10, [Step-
1000], [Step-1010], [Step-102]
0], [Step-1040], and [Step-1030]. That is, (1) a locus drawn by the surface when cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening to be formed later on the portion of the support on which the electron emission portion is to be formed is the center of the opening. Monotonically higher towards
A step of forming a base that rises stepwise toward the center of the opening; (2) a step of forming a cathode electrode on the support and the base; and (3) a cathode electrode on which an electron emission portion is to be formed. Forming a carbon-based thin film selective growth region on the portion of (4); (4) forming an electron emission portion made of a carbon-based thin film on the carbon-based thin film selective growth region; and (5) forming an insulating layer on the entire surface. , A step of (6) forming a gate electrode on the insulating layer, and (7) a step of forming at least an opening in the bottom where the electron emission portion is exposed in the insulating layer. . FIG. 23 shows a schematic partial cross-sectional view of the structure at the time when the step (4) in this case is completed.
【0170】あるいは又、[工程−1000]、[工程
−1010]、[工程−1030]、[工程−102
0]、[工程−1040]の順に実行してもよい。即
ち、(1)電子放出部を形成すべき支持体の部分の上
に、後に形成される開口部の中心部を通る仮想垂直面で
切断したときの表面の描く軌跡が、開口部の中心部に向
かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心部に
向かって階段状に昇るような基部を形成する工程と、
(2)支持体及び基部上にカソード電極を形成する工程
と、(3)全面に絶縁層を形成する工程と、(4)絶縁
層上にゲート電極を形成する工程と、(5)底部にカソ
ード電極が露出した開口部を、少なくとも絶縁層に形成
する工程と、(6)開口部の底部に露出したカソード電
極の部分の上に炭素系薄膜選択成長領域を形成する工程
と、(7)炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜
選択成長領域の上に形成する工程、から構成することも
できる。この場合の上記工程(5)が完了した時点にお
ける構造の模式的な一部端面図を図24の(A)に示
す。また、上記工程(6)を図24の(B)及び図24
の(C)に示す。尚、この工程(6)にあっては、実施
の形態1の[工程−130]と同様にして、最上層(絶
縁層12及びゲート電極13)及び開口部14の側壁
面、並びに、開口部14の底部の電子放出部を形成しな
いカソード電極の部分を剥離層132で被覆する(図2
4の(B)参照)。次いで、実施の形態8の[工程−8
10]と同様にして、全面に、例えばニッケル(Ni)
層をスパッタリング法にて形成した後、剥離層132を
除去することによって、開口部14の底部に炭素系薄膜
選択成長領域120を形成することができる(図24の
(C)参照)。Alternatively, [Step-1000], [Step-1010], [Step-1030], [Step-102]
0] and [Step-1040]. That is, (1) a locus drawn by the surface when cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening to be formed later on the portion of the support on which the electron emission portion is to be formed is the center of the opening. Forming a base that rises monotonically towards, or alternatively, rises stepwise towards the center of the opening;
(2) a step of forming a cathode electrode on the support and the base; (3) a step of forming an insulating layer on the entire surface; (4) a step of forming a gate electrode on the insulating layer; and (5) a step of forming a gate electrode on the insulating layer. Forming at least an opening in which the cathode electrode is exposed in the insulating layer; (6) forming a carbon-based thin film selective growth region on the portion of the cathode electrode exposed at the bottom of the opening; (7) Forming an electron emission portion made of a carbon-based thin film on the carbon-based thin film selective growth region. FIG. 24A shows a schematic partial end view of the structure at the time when the step (5) in this case is completed. In addition, the above step (6) is performed by combining FIG.
(C) of FIG. In this step (6), as in [Step-130] of the first embodiment, the uppermost layer (the insulating layer 12 and the gate electrode 13), the side wall surfaces of the opening 14, and the opening The portion of the cathode electrode on the bottom of which no electron emission portion is formed is covered with a release layer 132 (FIG. 2).
4 (B)). Next, [Step-8] of Embodiment 8
10], for example, nickel (Ni)
After the layer is formed by a sputtering method, the separation layer 132 is removed, whereby the carbon-based thin film selective growth region 120 can be formed at the bottom of the opening 14 (see FIG. 24C).
【0171】(実施の形態11)実施の形態11は、電
子放出部が炭素系薄膜から構成された本発明の第2の態
様に係る電界放出素子、かかる電界放出素子を組み込ん
だ本発明の第2の態様に係る表示装置、及び、かかる電
界放出素子を製造するための、本発明の第10の態様に
係る電界放出素子の製造方法に関する。実施の形態11
の電界放出素子の模式的な一部端面図を図25の(C)
に示す。尚、実施の形態11の表示装置は、電子放出部
の構造を除き、図14に示したと同様の構造を有する。
また、表示装置を分解した模式的な部分斜視図は、実質
的に図4に示したと同様である。(Embodiment 11) The eleventh embodiment is directed to a field emission device according to the second embodiment of the present invention in which the electron-emitting portion is formed of a carbon-based thin film, and a field emission device incorporating the field emission device of the present invention. The present invention relates to a display device according to the second aspect and a method for manufacturing the field emission device according to the tenth aspect of the present invention for manufacturing the field emission device. Embodiment 11
FIG. 25C is a schematic partial end view of the field emission device of FIG.
Shown in The display device according to the eleventh embodiment has the same structure as that shown in FIG. 14 except for the structure of the electron-emitting portion.
Further, a schematic partial perspective view of the disassembled display device is substantially the same as that shown in FIG.
【0172】実施の形態11においても、電子放出部1
15を構成する炭素系薄膜121は、結晶性を有するグ
ラファイト、具体的には、複数の所謂カーボンナノチュ
ーブから構成されている。そして、電子放出部115と
カソード電極11との間には、電子放出部115を選択
成長させるための炭素系薄膜選択成長領域120が更に
形成されている。ここで、開口部14の底部に位置する
カソード電極11の部分の上に、基部140が形成され
ている。そして、炭素系薄膜選択成長領域120は、開
口部14の底部に位置する基部140上に形成されてお
り、開口部14の中心部を通る仮想垂直面で基部140
を切断したときの基部140の表面の描く軌跡は、開口
部14の中心部に向かって単調に高くなり、あるいは
又、開口部14の中心部に向かって階段状に昇ってい
る。これらの点を除き、実施の形態11の電界放出素子
あるいは表示装置は、実施の形態1にて説明した電界放
出素子あるいは表示装置と同様の構造を有しているの
で、詳細な説明は省略し、以下、実施の形態11の電界
放出素子の製造方法、表示装置の製造方法を説明する。Also in the eleventh embodiment, the electron-emitting portion 1
The carbon-based thin film 121 constituting 15 is made of graphite having crystallinity, specifically, a plurality of so-called carbon nanotubes. Further, between the electron emitting portion 115 and the cathode electrode 11, a carbon-based thin film selective growth region 120 for selectively growing the electron emitting portion 115 is further formed. Here, a base 140 is formed on the portion of the cathode electrode 11 located at the bottom of the opening 14. The carbon-based thin film selective growth region 120 is formed on the base 140 located at the bottom of the opening 14, and is formed on a virtual vertical plane passing through the center of the opening 14.
The locus drawn by the surface of the base 140 when the surface is cut increases monotonically toward the center of the opening 14 or rises stepwise toward the center of the opening 14. Except for these points, the field emission device or the display device according to the eleventh embodiment has the same structure as the field emission device or the display device described in the first embodiment, and thus detailed description is omitted. Hereinafter, a method for manufacturing a field emission device and a method for manufacturing a display device according to Embodiment 11 will be described.
【0173】[工程−1100]先ず、実施の形態4の
[工程−400]と同様にして、例えばアルミニウム
(Al)から成るカソード電極11を形成する。尚、ス
トライプ状のカソード電極11は、図面の紙面左右方向
に延びている。[Step-1100] First, a cathode electrode 11 made of, for example, aluminum (Al) is formed in the same manner as in [Step-400] of the fourth embodiment. The striped cathode electrode 11 extends in the left-right direction of the drawing.
【0174】[工程−1110]次いで、[工程−41
0]と同様にして、電子放出部を形成すべきカソード電
極の部分の上に、後の工程で形成される開口部の中心部
を通る仮想垂直面で切断したときの表面の描く軌跡が、
開口部の中心部に向かって単調に高くなり、あるいは
又、開口部の中心部に向かって階段状に昇るような基部
140を形成する。具体的には、開口部の底部に位置す
るカソード電極の部分の中央部に、厚さ一定の基部14
0が設けられる。基部140の平面形状は円形である。[Step-1110] Then, [Step-41]
0], the locus of the surface drawn when cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening formed in a later step is formed on the portion of the cathode electrode where the electron-emitting portion is to be formed.
The base 140 is formed so as to increase monotonically toward the center of the opening or to rise stepwise toward the center of the opening. Specifically, a base 14 having a constant thickness is provided at the center of the cathode electrode located at the bottom of the opening.
0 is provided. The planar shape of the base 140 is circular.
【0175】[工程−1120]次に、電子放出部を形
成すべき基部140及びカソード電極11の部分の上に
炭素系薄膜選択成長領域120を形成する。この炭素系
薄膜選択成長領域120の厚さは、実施の形態8と異な
り、均一な厚さである。具体的には、例えばニッケル
(Ni)層を例えば表1に例示したスパッタリング法に
て全面に形成した後、フォトリソグラフィ技術及びエッ
チング技術によって、ニッケル層を所望の形状にパター
ニングすることで、炭素系薄膜選択成長領域120を形
成することができる(図25の(A)参照)。炭素系薄
膜選択成長領域120の平面形状は円形である。[Step-1120] Next, the carbon-based thin-film selective growth region 120 is formed on the base 140 where the electron-emitting portion is to be formed and the portion of the cathode electrode 11. Unlike the eighth embodiment, the thickness of the carbon-based thin film selective growth region 120 is uniform. Specifically, for example, after a nickel (Ni) layer is formed on the entire surface by, for example, the sputtering method illustrated in Table 1, the nickel layer is patterned into a desired shape by a photolithography technique and an etching technique, so that a carbon-based material is formed. The thin film selective growth region 120 can be formed (see FIG. 25A). The planar shape of the carbon-based thin film selective growth region 120 is circular.
【0176】[工程−1130]次に、実施の形態1の
[工程−110]及び[工程−120]と同様にして、
支持体10及びカソード電極11上に絶縁層12を形成
し、更に、絶縁層12上にアルミニウム(Al)から成
るゲート電極13を形成し、底部にカソード電極11が
露出した開口部14(平面形状は円形)を、ゲート電極
13及び絶縁層12に形成する。こうして、図25の
(B)に示したと同様の構造を得ることができる。[Step-1130] Next, in the same manner as in [Step-110] and [Step-120] of the first embodiment,
An insulating layer 12 is formed on the support 10 and the cathode electrode 11, a gate electrode 13 made of aluminum (Al) is formed on the insulating layer 12, and an opening 14 (planar shape) where the cathode electrode 11 is exposed at the bottom is formed. Is formed on the gate electrode 13 and the insulating layer 12. Thus, a structure similar to that shown in FIG. 25B can be obtained.
【0177】[工程−1140]次いで、実施の形態8
の[工程−830]と同様にして、炭素系薄膜121か
ら成る電子放出部115を炭素系薄膜選択成長領域12
0上に形成する。こうして、図25の(C)に示す構造
を有する電子放出部を得ることができる。[Step-1140] Next, Embodiment 8
In the same manner as in [Step-830], the electron-emitting portion 115 composed of the carbon-based thin film
0. Thus, an electron-emitting portion having the structure shown in FIG. 25C can be obtained.
【0178】[工程−1150]その後、実施の形態1
の[工程−150]と同様の工程を実行することによっ
て表示装置を完成させることができる。[Step-1150] Then, the embodiment 1
The display device can be completed by performing the same steps as [Step-150].
【0179】尚、実施の形態11においては、[工程−
1100]、[工程−1110]、[工程−112
0]、[工程−1140]、[工程−1130]の順に
実行してもよい。即ち、(1)支持体上にカソード電極
を形成する工程と、(2)電子放出部を形成すべきカソ
ード電極の部分の上に、後に形成される開口部の中心部
を通る仮想垂直面で切断したときの表面の描く軌跡が、
開口部の中心部に向かって単調に高くなり、あるいは
又、開口部の中心部に向かって階段状に昇るような基部
を形成する工程と、(3)基部(場合によっては、基部
及びカソード電極)の上に炭素系薄膜選択成長領域を形
成する工程と、(4)炭素系薄膜から成る電子放出部を
炭素系薄膜選択成長領域の上に形成する工程と、(5)
全面に絶縁層を形成する工程と、(6)絶縁層上にゲー
ト電極を形成する工程と、(7)底部に電子放出部が露
出した開口部を、少なくとも絶縁層に形成する工程、か
ら構成することもできる。この場合の上記工程(4)が
完了した時点における構造の模式的な一部断面図を図2
6に示す。In Embodiment 11, [Step-
1100], [Step-1110], [Step-112]
0], [Step-1140], and [Step-1130]. That is, (1) a step of forming a cathode electrode on a support, and (2) an imaginary vertical plane passing through the center of an opening to be formed later on a portion of the cathode electrode where an electron emission portion is to be formed. The locus drawn by the surface when cutting is
Forming a base that rises monotonically toward the center of the opening or that rises stepwise toward the center of the opening; and (3) forming the base (in some cases, the base and the cathode electrode). A) forming a carbon-based thin film selective growth region on the carbon-based thin film selective growth region; and (5) forming an electron-emitting portion made of the carbon-based thin film on the carbon-based thin film selective growth region.
A step of forming an insulating layer on the entire surface; (6) a step of forming a gate electrode on the insulating layer; and (7) a step of forming at least an opening in the bottom where the electron emission portion is exposed in the insulating layer. You can also. FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view of the structure at the time when the step (4) in this case is completed.
6 is shown.
【0180】あるいは又、[工程−1100]、[工程
−1110]、[工程−1130]、[工程−112
0]、[工程−1140]の順に実行してもよい。即
ち、(1)支持体上にカソード電極を形成する工程と、
(2)電子放出部を形成すべきカソード電極の部分の上
に、後に形成される開口部の中心部を通る仮想垂直面で
切断したときの表面の描く軌跡が、開口部の中心部に向
かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心部に
向かって階段状に昇るような基部を形成する工程と、
(3)全面に絶縁層を形成する工程と、(4)絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、(5)底部に基部(場
合によっては、基部及びカソード電極)が露出した開口
部を、少なくとも絶縁層に形成する工程と、(6)基部
の上に(場合によっては、基部及びカソード電極の上
に)炭素系薄膜選択成長領域を形成する工程と、(7)
炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜選択成長領
域の上に形成する工程、から構成することもできる。こ
の場合の上記工程(5)が完了した時点における構造の
模式的な一部端面図を図27の(A)に示す。また、上
記工程(6)を図27の(B)及び図27の(C)に示
す。尚、この工程(6)にあっては、実施の形態1の
[工程−130]と同様にして、最上層(絶縁層12及
びゲート電極13)及び開口部14の側壁面、並びに、
開口部14の底部の電子放出部を形成しないカソード電
極の部分を剥離層132で被覆する(図27の(B)参
照)。次いで、実施の形態8の[工程−810]と同様
にして、全面に、例えばニッケル(Ni)層をスパッタ
リング法にて形成した後、剥離層132を除去すること
によって、開口部14の底部に炭素系薄膜選択成長領域
120を形成することができる(図27の(C)参
照)。Alternatively, [Step-1100], [Step-1110], [Step-1130], [Step-112]
0] and [Step-1140]. That is, (1) a step of forming a cathode electrode on a support;
(2) A locus drawn on the surface of the cathode electrode on which the electron emission portion is to be formed by cutting along a virtual vertical plane passing through the center of the opening to be formed later toward the center of the opening. Forming a base that rises monotonically or rises stepwise toward the center of the opening;
(3) a step of forming an insulating layer on the entire surface; (4) a step of forming a gate electrode on the insulating layer; and (5) a step of opening the base (or base and cathode electrode in some cases) at the bottom. Forming at least an insulating layer, (6) forming a carbon-based thin film selective growth region on the base (in some cases, on the base and the cathode electrode), and (7).
Forming an electron emission portion made of a carbon-based thin film on the carbon-based thin film selective growth region. FIG. 27A is a schematic partial end view of the structure at the time when the above step (5) is completed in this case. The above step (6) is shown in FIGS. 27B and 27C. In this step (6), as in [Step-130] of the first embodiment, the uppermost layer (insulating layer 12 and gate electrode 13), the side wall surface of opening 14, and
The portion of the cathode electrode at the bottom of the opening 14 where the electron emission portion is not formed is covered with the release layer 132 (see FIG. 27B). Then, in the same manner as in [Step-810] of the eighth embodiment, for example, a nickel (Ni) layer is formed on the entire surface by a sputtering method, and then the release layer 132 is removed. The carbon-based thin film selective growth region 120 can be formed (see FIG. 27C).
【0181】あるいは又、[工程−1100]、[工程
−1130]、[工程−1110]、[工程−112
0]、[工程−1140]の順に実行してもよい。即
ち、(1)支持体上にカソード電極を形成する工程と、
(2)全面に絶縁層を形成する工程と、(3)絶縁層上
にゲート電極を形成する工程と、(4)底部にカソード
電極が露出した開口部を、少なくとも絶縁層に形成する
工程と、(5)電子放出部を形成すべきカソード電極の
部分の上に、開口部の中心部を通る仮想垂直面で切断し
たときの表面の描く軌跡が、開口部の中心部に向かって
単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かっ
て階段状に昇るような基部を形成する工程と、(6)基
部の上に(場合によっては、基部及びカソード電極の上
に)炭素系薄膜選択成長領域を形成する工程と、(7)
炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜選択成長領
域の上に形成する工程、から構成することもできる。
尚、上記工程(5)にあっては、実施の形態5の[工程
−510]と同様にして、基部140を形成することが
できる。基部140の平面形状は円形である。また、こ
の工程(6)にあっては、実施の形態1の[工程−13
0]と同様にして、最上層(絶縁層12及びゲート電極
13)及び開口部14の側壁面、並びに、開口部14の
底部の電子放出部を形成しないカソード電極の部分を剥
離層で被覆する。次いで、実施の形態8の[工程−81
0]と同様にして、全面に、例えばニッケル(Ni)層
をスパッタリング法にて形成した後、剥離層を除去する
ことによって、開口部14の底部に炭素系薄膜選択成長
領域120を形成することができる。Alternatively, [Step-1100], [Step-1130], [Step-1110], [Step-112]
0] and [Step-1140]. That is, (1) a step of forming a cathode electrode on a support;
(2) a step of forming an insulating layer on the entire surface; (3) a step of forming a gate electrode on the insulating layer; and (4) a step of forming at least an opening in which the cathode electrode is exposed at the bottom in the insulating layer. (5) The locus of the surface when cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening over the portion of the cathode electrode where the electron-emitting portion is to be formed monotonically toward the center of the opening. Forming a base that is raised or rises stepwise toward the center of the opening; and (6) a carbon-based thin film on the base (and possibly on the base and cathode electrode). Forming a selective growth region; (7)
Forming an electron emission portion made of a carbon-based thin film on the carbon-based thin film selective growth region.
In the step (5), the base 140 can be formed in the same manner as in [Step-510] of the fifth embodiment. The planar shape of the base 140 is circular. In addition, in this step (6), [Step-13] of the first embodiment.
0], the uppermost layer (the insulating layer 12 and the gate electrode 13), the side wall surface of the opening 14, and the portion of the cathode electrode at the bottom of the opening 14 where the electron emission portion is not formed are covered with a release layer. . Next, [Step-81] of Embodiment 8
0], for example, a nickel (Ni) layer is formed on the entire surface by a sputtering method, and then the release layer is removed to form a carbon-based thin film selective growth region 120 at the bottom of the opening 14. Can be.
【0182】(実施の形態12)実施の形態12は、電
子放出部が炭素系薄膜から構成された本発明の第2の態
様に係る電界放出素子、かかる電界放出素子を組み込ん
だ本発明の第2の態様に係る表示装置、及び、かかる電
界放出素子を製造するための、本発明の第11の態様に
係る電界放出素子の製造方法に関する。実施の形態12
の電界放出素子の模式的な一部端面図を図28の(C)
に示す。尚、実施の形態12の表示装置は、電子放出部
の構造を除き、図14に示したと同様の構造を有する。
また、表示装置を分解した模式的な部分斜視図は、実質
的に図4に示したと同様である。(Embodiment 12) Embodiment 12 is directed to a field emission device according to the second embodiment of the present invention, in which the electron-emitting portion is formed of a carbon-based thin film, and to a field emission device incorporating such a field emission device. The present invention relates to a display device according to the second aspect and a method for manufacturing the field emission device according to the eleventh aspect of the present invention for manufacturing the field emission device. Embodiment 12
FIG. 28C is a schematic partial end view of the field emission device of FIG.
Shown in The display device according to the twelfth embodiment has the same structure as that shown in FIG. 14 except for the structure of the electron-emitting portion.
Further, a schematic partial perspective view of the disassembled display device is substantially the same as that shown in FIG.
【0183】実施の形態12においても、電子放出部1
15を構成する炭素系薄膜121は、結晶性を有するグ
ラファイト、具体的には、複数の所謂カーボンナノチュ
ーブから構成されている。そして、電子放出部115と
カソード電極11との間には、電子放出部115を選択
成長させるための炭素系薄膜選択成長領域120が更に
形成されている。ここで、炭素系薄膜選択成長領域12
0は、開口部14の底部に位置するカソード電極11の
部分の上に形成されており、開口部14の中心部を通る
仮想垂直面で開口部14の底部に位置する支持体10の
部分を切断したときの開口部14の底部に位置する支持
体10の部分の表面の描く軌跡は、開口部14の中心部
に向かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心
部に向かって階段状に昇っている。これらの点を除き、
実施の形態12の電界放出素子あるいは表示装置は、実
施の形態1にて説明した電界放出素子あるいは表示装置
と同様の構造を有しているので、詳細な説明は省略し、
以下、実施の形態12の電界放出素子の製造方法、表示
装置の製造方法を説明する。Also in the twelfth embodiment, the electron emission portion 1
The carbon-based thin film 121 constituting 15 is made of graphite having crystallinity, specifically, a plurality of so-called carbon nanotubes. Further, between the electron emitting portion 115 and the cathode electrode 11, a carbon-based thin film selective growth region 120 for selectively growing the electron emitting portion 115 is further formed. Here, the carbon-based thin film selective growth region 12
Numeral 0 is formed on the portion of the cathode electrode 11 located at the bottom of the opening 14, and the portion of the support 10 located at the bottom of the opening 14 is a virtual vertical plane passing through the center of the opening 14. The locus drawn by the surface of the portion of the support 10 located at the bottom of the opening 14 when cut is monotonously increasing toward the center of the opening 14 or alternatively, stairs toward the center of the opening. It is rising. Except for these points,
Since the field emission device or the display device of the twelfth embodiment has the same structure as the field emission device or the display device described in the first embodiment, a detailed description is omitted.
Hereinafter, a method for manufacturing a field emission device and a method for manufacturing a display device according to Embodiment 12 will be described.
【0184】[工程−1200]先ず、実施の形態6の
[工程−600]と同様にして、後に形成される開口部
の中心部を通る仮想垂直面で切断したときの表面の描く
軌跡が、開口部の中心部に向かって単調に高くなり、あ
るいは又、開口部の中心部に向かって階段状に昇るよう
に、電子放出部を形成すべき支持体10の部分の厚さを
加工する。尚、支持体10の厚い部分を支持体突起部1
52で表す。支持体突起部152の平面形状は円形であ
る。[Step-1200] First, in the same manner as in [Step-600] of the sixth embodiment, the trajectory drawn by the surface when cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening to be formed later is as follows. The thickness of the portion of the support 10 on which the electron emission portion is to be formed is processed so that the electron emission portion is monotonically increased toward the center of the opening or rises stepwise toward the center of the opening. In addition, the thick portion of the support 10 is
Represented by 52. The planar shape of the support projection 152 is circular.
【0185】[工程−1210]その後、実施の形態6
の[工程−610]と同様にして、支持体10上にアル
ミニウム(Al)から成るカソード電極11を形成す
る。尚、ストライプ状のカソード電極11は、図面の紙
面左右方向に延びている。[Step-1210] Thereafter, the embodiment 6
In the same manner as in [Step-610], the cathode electrode 11 made of aluminum (Al) is formed on the support 10. The striped cathode electrode 11 extends in the left-right direction of the drawing.
【0186】[工程−1220]次に、電子放出部を形
成すべきカソード電極11の部分の上に炭素系薄膜選択
成長領域120を形成する。この炭素系薄膜選択成長領
域120の厚さは、実施の形態8と異なり、均一な厚さ
である。具体的には、例えばニッケル(Ni)層を例え
ば表1に例示したスパッタリング法にて全面に形成した
後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によっ
て、ニッケル層を所望の形状にパターニングすること
で、炭素系薄膜選択成長領域120を形成することがで
きる(図28の(A)参照)。炭素系薄膜選択成長領域
120の平面形状は円形である。[Step-1220] Next, a carbon-based thin-film selective growth region 120 is formed on a portion of the cathode electrode 11 where an electron-emitting portion is to be formed. Unlike the eighth embodiment, the thickness of the carbon-based thin film selective growth region 120 is uniform. Specifically, for example, after a nickel (Ni) layer is formed on the entire surface by, for example, the sputtering method illustrated in Table 1, the nickel layer is patterned into a desired shape by a photolithography technique and an etching technique, so that a carbon-based material is formed. The thin film selective growth region 120 can be formed (see FIG. 28A). The planar shape of the carbon-based thin film selective growth region 120 is circular.
【0187】[工程−1230]その後、実施の形態1
の[工程−110]及び[工程−120]と同様にし
て、支持体10及びカソード電極11上に絶縁層12を
形成し、更に、絶縁層12上にアルミニウム(Al)か
ら成るゲート電極13を形成し、底部にカソード電極1
1が露出した開口部14(平面形状は円形)を、ゲート
電極13及び絶縁層12に形成する(図28の(B)参
照)。ストライプ状のゲート電極13は、図面の紙面垂
直方向に延びている。尚、開口部14の底部に炭素系薄
膜選択成長領域120のみが露出し、炭素系薄膜選択成
長領域120が、開口部14の底部から絶縁層12によ
って被覆されたカソード電極11の上にまで延在してい
てもよい。[Step-1230] Then, the embodiment 1
In the same manner as in [Step-110] and [Step-120], an insulating layer 12 is formed on the support 10 and the cathode electrode 11, and a gate electrode 13 made of aluminum (Al) is further formed on the insulating layer 12. And a cathode electrode 1 on the bottom.
An opening 14 (a circular shape in plan view) where 1 is exposed is formed in the gate electrode 13 and the insulating layer 12 (see FIG. 28B). The striped gate electrode 13 extends in a direction perpendicular to the plane of the drawing. Note that only the carbon-based thin film selective growth region 120 is exposed at the bottom of the opening 14, and the carbon-based thin film selective growth region 120 extends from the bottom of the opening 14 onto the cathode electrode 11 covered with the insulating layer 12. May be present.
【0188】[工程−1240]次いで、実施の形態8
の[工程−830]と同様にして、炭素系薄膜121か
ら成る電子放出部115を炭素系薄膜選択成長領域12
0上に形成する。こうして、図28の(C)に示す構造
を有する電子放出部を得ることができる。[Step-1240] Next, Embodiment 8
In the same manner as in [Step-830], the electron-emitting portion 115 composed of the carbon-based thin film
0. Thus, an electron-emitting portion having the structure shown in FIG. 28C can be obtained.
【0189】[工程−1250]その後、実施の形態1
の[工程−150]と同様の工程を実行することによっ
て表示装置を完成させることができる。[Step-1250] Then, the embodiment 1
The display device can be completed by performing the same steps as [Step-150].
【0190】尚、実施の形態12においては、[工程−
1200]、[工程−1210]、[工程−122
0]、[工程−1240]、[工程−1230]の順に
実行してもよい。即ち、(1)後に形成される開口部の
中心部を通る仮想垂直面で切断したときの表面の描く軌
跡が、開口部の中心部に向かって単調に高くなり、ある
いは又、開口部の中心部に向かって階段状に昇るよう
に、電子放出部を形成すべき支持体の部分の厚さを加工
する工程と、(2)支持体上にカソード電極を形成する
工程と、(3)電子放出部を形成すべきカソード電極の
部分の上に炭素系薄膜選択成長領域を形成する工程と、
(4)炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜選択
成長領域の上に形成する工程と、(5)全面に絶縁層を
形成する工程と、(6)絶縁層上にゲート電極を形成す
る工程と、(7)底部に電子放出部が露出した開口部
を、少なくとも絶縁層に形成する工程、から構成するこ
ともできる。この場合の上記工程(4)が完了した時点
における構造の模式的な一部断面図を図29に示す。In the twelfth embodiment, [Step-
1200], [Step-1210], [Step-122]
0], [Step-1240], and [Step-1230]. That is, (1) the locus drawn by the surface when cut along an imaginary vertical plane passing through the center of the opening formed later becomes monotonically higher toward the center of the opening, or Processing the thickness of the portion of the support on which the electron emission portion is to be formed so as to rise in a stepwise manner toward the portion; (2) forming the cathode electrode on the support; Forming a carbon-based thin film selective growth region on the portion of the cathode electrode where the emission portion is to be formed;
(4) a step of forming an electron-emitting portion made of a carbon-based thin film on a carbon-based thin film selective growth region; (5) a step of forming an insulating layer on the entire surface; and (6) a gate electrode on the insulating layer. And (7) a step of forming at least the insulating layer with the opening where the electron-emitting portion is exposed at the bottom. FIG. 29 shows a schematic partial cross-sectional view of the structure at the time when the step (4) in this case is completed.
【0191】あるいは又、[工程−1200]、[工程
−1210]、[工程−1230]、[工程−122
0]、[工程−1240]の順に実行してもよい。即
ち、(1)後に形成される開口部の中心部を通る仮想垂
直面で切断したときの表面の描く軌跡が、開口部の中心
部に向かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の中
心部に向かって階段状に昇るように、電子放出部を形成
すべき支持体の部分の厚さを加工する工程と、(2)支
持体上にカソード電極を形成する工程と、(3)全面に
絶縁層を形成する工程と、(4)絶縁層上にゲート電極
を形成する工程と、(5)底部にカソード電極が露出し
た開口部を、少なくとも絶縁層に形成する工程と、
(6)開口部の底部に露出した、電子放出部を形成すべ
きカソード電極の部分の上に炭素系薄膜選択成長領域を
形成する工程と、(7)炭素系薄膜から成る電子放出部
を炭素系薄膜選択成長領域の上に形成する工程、から構
成することもできる。この場合の上記工程(5)が完了
した時点における構造の模式的な一部端面図を図30の
(A)に示す。また、上記工程(6)を図30の(B)
及び図30の(C)に示す。尚、この工程(6)にあっ
ては、実施の形態1の[工程−130]と同様にして、
最上層(絶縁層12及びゲート電極13)及び開口部1
4の側壁面、並びに、開口部14の底部の電子放出部を
形成しないカソード電極の部分を剥離層132で被覆す
る(図30の(B)参照)。次いで、実施の形態8の
[工程−810]と同様にして、全面に、例えばニッケ
ル(Ni)層をスパッタリング法にて形成した後、剥離
層132を除去することによって、開口部14の底部に
炭素系薄膜選択成長領域120を形成することができる
(図30の(C)参照)。Alternatively, [Step-1200], [Step-1210], [Step-1230], [Step-122]
0] and [Step-1240]. That is, (1) the locus drawn by the surface when cut along an imaginary vertical plane passing through the center of the opening formed later becomes monotonically higher toward the center of the opening, or Processing the thickness of the portion of the support on which the electron-emitting portion is to be formed so as to rise stepwise toward the portion; (2) forming the cathode electrode on the support; (4) forming a gate electrode on the insulating layer, (5) forming at least an opening at the bottom where the cathode electrode is exposed in the insulating layer,
(6) a step of forming a carbon-based thin film selective growth region on a portion of the cathode electrode where an electron-emitting portion is to be formed, which is exposed at the bottom of the opening; Forming on the selective growth region of the base thin film. FIG. 30A shows a schematic partial end view of the structure at the time when the step (5) in this case is completed. Further, the above step (6) is performed in the same manner as in FIG.
And (C) of FIG. In this step (6), similarly to [Step-130] of the first embodiment,
Top layer (insulating layer 12 and gate electrode 13) and opening 1
4 and the portion of the cathode electrode at the bottom of the opening 14 where the electron emission portion is not formed are covered with a peeling layer 132 (see FIG. 30B). Then, in the same manner as in [Step-810] of the eighth embodiment, for example, a nickel (Ni) layer is formed on the entire surface by a sputtering method, and then the release layer 132 is removed. The carbon-based thin film selective growth region 120 can be formed (see FIG. 30C).
【0192】以上、本発明を、発明の実施の形態に基づ
き説明したが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。実施の形態において説明した各種の条件、使用材
料、電界放出素子や表示装置の構造、電子放出部の形状
等は例示であり、適宜変更することができる。場合によ
っては、開口部の底部に露出した階段状のカソード電極
あるいは基部上に平坦な(即ち、厚さが概ね一定の)電
子放出部を形成してもよい。Although the present invention has been described based on the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to these embodiments. The various conditions, the materials used, the structures of the field emission element and the display device, the shape of the electron-emitting portion, and the like described in the embodiment are merely examples, and can be appropriately changed. In some cases, a flat (that is, approximately constant thickness) electron-emitting portion may be formed on the stepped cathode electrode or the base exposed at the bottom of the opening.
【0193】また、例えば、図1に示した電界放出素子
において、隆起部11A上に電子放出部15A,15B
を形成した例を、図31の(A)に模式的な一部端面図
で示す。更には、図1に示した電界放出素子において、
隆起部11A上に電子放出部15A,15Bを形成し、
カソード電極11上に電子放出部15Cを形成した例
を、図31の(B)に模式的な一部端面図で示す。図3
1の(B)に示した例においては、開口部の中心部に位
置する電子放出部15Aの形状は王冠(クラウン)状で
あり、開口部の中心部を中心とした同心の開口部相似図
形上に配置された電子放出部15B,15Cの形状は連
続した環状(リング状)である。For example, in the field emission device shown in FIG. 1, the electron emission portions 15A and 15B
An example in which is formed is shown in a schematic partial end view in FIG. Further, in the field emission device shown in FIG.
Forming electron emitting portions 15A and 15B on the protruding portion 11A,
An example in which the electron-emitting portion 15C is formed on the cathode electrode 11 is shown in a schematic partial end view in FIG. FIG.
In the example shown in FIG. 1B, the shape of the electron-emitting portion 15A located at the center of the opening is a crown shape, and the concentric opening-like figure centered on the center of the opening. The shape of the electron emitting portions 15B and 15C arranged above is a continuous ring (ring shape).
【0194】本発明の第1の態様あるいは第2の態様に
係る電界放出素子において、ゲート電極13及び絶縁層
12上に更に第2の絶縁層60を設け、第2の絶縁層6
0上に収束電極61を設けてもよい。このような構造を
有する電界放出素子の模式的な一部端面図を図32の
(A)及び図32の(B)に示す。第2の絶縁層60に
は開口部14に連通した第2の開口部62が設けられて
いる。収束電極61の形成は、例えば、実施の形態1に
あっては、[工程−120]において、絶縁層12上に
ストライプ状のゲート電極13を形成した後、第2の絶
縁層60を形成し、次いで、第2の絶縁層60上にパタ
ーニングされた収束電極61を形成した後、収束電極6
1及び第2の絶縁層60に第2の開口部62を設け、更
に、ゲート電極13及び絶縁層12に開口部14を設け
ればよい。他の実施の形態においても、このような工程
と同様の工程で収束電極61を形成することができる。In the field emission device according to the first aspect or the second aspect of the present invention, a second insulating layer 60 is further provided on the gate electrode 13 and the insulating layer 12, and the second insulating layer 6
A focusing electrode 61 may be provided on zero. FIGS. 32A and 32B are schematic partial end views of the field emission device having such a structure. The second insulating layer 60 has a second opening 62 communicating with the opening 14. For example, in the first embodiment, the converging electrode 61 is formed by forming the stripe-shaped gate electrode 13 on the insulating layer 12 and then forming the second insulating layer 60 in [Step-120]. Then, after forming the patterned focusing electrode 61 on the second insulating layer 60, the focusing electrode 6
The second opening 62 may be provided in the first and second insulating layers 60, and the opening 14 may be provided in the gate electrode 13 and the insulating layer 12. In other embodiments, the focusing electrode 61 can be formed in a process similar to such a process.
【0195】尚、収束電極は、このような方法にて形成
するだけでなく、例えば、厚さ数十μmの42%Ni−
Feアロイから成る金属板の両面に、例えばSiO2か
ら成る絶縁膜を形成した後、各画素に対応した領域にパ
ンチングやエッチングすることによって開口部を形成す
ることで収束電極を作製することもできる。そして、カ
ソードパネル、金属板、アノードパネルを積み重ね、両
パネルの外周部に枠体を配置し、加熱処理を施すことに
よって、金属板の一方の面に形成された絶縁膜と絶縁層
12とを接着させ、金属板の他方の面に形成された絶縁
膜とアノードパネルとを接着し、これらの部材を一体化
させ、その後、真空封入することで、表示装置を完成さ
せることもできる。The focusing electrode is formed not only by such a method but also by, for example, a 42% Ni—
After forming an insulating film made of, for example, SiO 2 on both sides of a metal plate made of an Fe alloy, a focusing electrode can be formed by forming an opening by punching or etching a region corresponding to each pixel. . Then, the cathode panel, the metal plate, and the anode panel are stacked, and a frame body is arranged on the outer peripheral portion of both panels, and a heat treatment is performed, so that the insulating film and the insulating layer 12 formed on one surface of the metal plate are separated. The display device can also be completed by bonding, bonding the insulating film formed on the other surface of the metal plate and the anode panel, integrating these members, and then sealing them in a vacuum.
【0196】実施の形態8〜実施の形態12において
は、電子放出部をカーボンナノチューブから構成した
が、電子放出部を形成するためのCVD条件によって
は、電子放出部をカーボンナノファイバーから構成で
き、あるいは又、円錐状の形状を有する電子放出部を形
成することも可能である。また、実施の形態8〜実施の
形態12においては、炭素系薄膜選択成長領域をスパッ
タ法にて形成したが、その他のPVD法やCVD法にて
形成することもできるし、メッキ法にて形成することも
できる。電解メッキの条件を以下の表3に例示する。
尚、陽極としてニッケル板を用いる。In the eighth to twelfth embodiments, the electron-emitting portion is made of carbon nanotube. However, the electron-emitting portion can be made of carbon nanofiber depending on the CVD conditions for forming the electron-emitting portion. Alternatively, it is also possible to form an electron emitting portion having a conical shape. In the eighth to twelfth embodiments, the carbon-based thin film selective growth region is formed by the sputtering method. However, the carbon-based thin film selective growth region can be formed by another PVD method or the CVD method, or formed by the plating method. You can also. The conditions of the electrolytic plating are shown in Table 3 below.
Note that a nickel plate is used as the anode.
【0197】 [表3] メッキ浴組成:塩化アンモニウム 1重量% ホウ酸 2重量% 硫酸ニッケル 4重量% ドデシル硫酸ナトリウム 0.1重量% メッキ浴温度:50゜C 印加電流 :陽極/ゲート電極間 25mA/dm2 :ゲート電極/カソード電極間 0.5mA/dm2 電位 :陽極の電位VA :10ボルト ゲート電極電位VG : 2ボルト カソード電極電位VC:−5ボルト メッキ時間 :10分[Table 3] Plating bath composition: Ammonium chloride 1% by weight Boric acid 2% by weight Nickel sulfate 4% by weight Sodium dodecyl sulfate 0.1% by weight Plating bath temperature: 50 ° C Applied current: 25 mA between anode and gate electrode / dm 2: gate electrode / cathode electrode between 0.5 mA / dm 2 potential: the potential of the anode V a: 10 volt gate electrode potential V G: 2 volts cathode potential V C: -5 volts plating time: 10 minutes
【0198】実施の形態8〜実施の形態12にて説明し
た製造方法にあっては、場合によっては、炭素系薄膜選
択成長領域120の表面が自然酸化され、電子放出部1
15の形成が困難となる場合がある。このような場合に
は、炭素系薄膜選択成長領域120の表面の金属酸化物
(所謂、自然酸化膜)を除去することが望ましい。尚、
炭素系薄膜選択成長領域120の表面の金属酸化物は、
例えば、プラズマ還元処理若しくは洗浄処理によって除
去することができる。In the manufacturing method described in the eighth to twelfth embodiments, in some cases, the surface of the carbon-based thin film selective growth region 120 is naturally oxidized, and
15 may be difficult to form. In such a case, it is desirable to remove the metal oxide (so-called natural oxide film) on the surface of the carbon-based thin film selective growth region 120. still,
The metal oxide on the surface of the carbon-based thin film selective growth region 120 is
For example, it can be removed by a plasma reduction process or a cleaning process.
【0199】具体的には、炭素系薄膜選択成長領域12
0を形成した後、炭素系薄膜を形成する前に、炭素系薄
膜選択成長領域120の表面の金属酸化物(自然酸化
膜)を、以下の表4に例示するプラズマ還元処理(マイ
クロ波プラズマ処理)に基づき除去する。あるいは又、
例えば50%フッ酸水溶液と純水の1:49(容積比)
混合液を用いて、露出した炭素系薄膜選択成長領域12
0の表面の金属酸化物(自然酸化膜)を除去することも
できる。Specifically, the carbon-based thin film selective growth region 12
0, and before forming the carbon-based thin film, the metal oxide (natural oxide film) on the surface of the carbon-based thin film selective growth region 120 is subjected to a plasma reduction treatment (microwave plasma treatment) exemplified in Table 4 below. ). Alternatively,
For example, 50% hydrofluoric acid aqueous solution and pure water 1:49 (volume ratio)
Using the mixed solution, the exposed carbon-based thin film selective growth region 12
The metal oxide (natural oxide film) on the surface of No. 0 can also be removed.
【0200】[表4] 使用ガス :H2=100SCCM 圧力 :1.3×103Pa マイクロ波パワー:600W(13.56MHz) 処理温度 :400゜C[Table 4] Working gas: H 2 = 100 SCCM Pressure: 1.3 × 10 3 Pa Microwave power: 600 W (13.56 MHz) Processing temperature: 400 ° C.
【0201】実施の形態においては、開口部14の平面
形状を専ら円形としたが、開口部の平面形状はこれに限
定するものではなく、例えば矩形とすることもできる。
開口部の中心部を通る仮想垂直面で切断したときの炭素
系薄膜選択成長領域120の表面の描く軌跡が開口部の
中心部に向かって階段状に昇っているような(具体的に
は、台形の)場合の、即ち、炭素系薄膜選択成長領域1
20の厚さが開口部の中心部に近い部分ほど厚い場合
の、炭素系薄膜選択成長領域120の模式的な平面図を
図33の(A)に示し、図33の(A)の矢印B−Bに
沿った模式的な断面図を図33の(B)に示す。尚、こ
のような形状は、他の実施の形態に対しても適用するこ
とができる。In the embodiment, the plane shape of the opening 14 is exclusively circular, but the plane shape of the opening is not limited to this, and may be, for example, rectangular.
The locus drawn by the surface of the carbon-based thin film selective growth region 120 when cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening is ascending stepwise toward the center of the opening (specifically, Trapezoidal) case, ie, carbon-based thin film selective growth region 1
FIG. 33A shows a schematic plan view of the carbon-based thin film selective growth region 120 in the case where the thickness of the portion 20 is closer to the center of the opening, and the arrow B in FIG. FIG. 33B shows a schematic cross-sectional view along the line -B. Note that such a shape can be applied to other embodiments.
【0202】あるいは又、電界放出素子を、支持体10
上に配設された絶縁材料から成る帯状のゲート電極支持
部112、支持体10上に形成されたカソード電極1
1、複数の開口部114が形成された帯状材料113A
から成るゲート電極113、並びに、カソード電極11
上に形成された電子放出部15A,15B(あるいは電
子放出部115)から構成する。そして、ゲート電極支
持部112の頂面に接するように、且つ、電子放出部1
5A,15B(あるいは電子放出部115)の上方に開
口部114が位置するように帯状材料113Aが張架さ
れている構造とすることもできる。電子放出部15A,
15B(あるいは電子放出部115)は、実施の形態1
〜実施の形態12に基づき形成することができる。Alternatively, the field emission device may be
A strip-shaped gate electrode support 112 made of an insulating material and a cathode electrode 1 formed on a support 10
1. Strip-shaped material 113A in which a plurality of openings 114 are formed
Gate electrode 113 composed of
It is composed of the electron emission portions 15A and 15B (or the electron emission portion 115) formed above. Then, the electron emission portion 1 is in contact with the top surface of the gate electrode support portion 112.
A structure in which the band-shaped material 113A is stretched so that the opening 114 is positioned above 5A and 15B (or the electron emission portion 115) may be adopted. Electron emission portion 15A,
15B (or the electron emission unit 115) is the same as that of the first embodiment.
To twelfth embodiment.
【0203】帯状材料113Aは、ゲート電極支持部1
12の頂面に、熱硬化性接着剤(例えばエポキシ系接着
剤)にて固定されている。実施の形態8の電界放出素子
に対してこのような構造を適用した場合の模式的な一部
断面図を図34の(A)に示し、カソード電極11、帯
状材料113A及びゲート電極113、並びに、ゲート
電極支持部112の模式的な配置図を図34の(B)に
示す。このような電界放出素子は、例えば、以下に説明
する方法にて製造することができる。尚、実施の形態8
における電子放出部115を例にとり、以下、説明する
が、実施の形態1〜実施の形態7にて説明した電子放出
部15A,15B、あるいは、実施の形態9〜実施の形
態12にて説明した電子放出部115に対しても適用す
ることができる。The belt-like material 113A is formed on the gate electrode support 1
12 is fixed to the top surface with a thermosetting adhesive (for example, an epoxy-based adhesive). FIG. 34A is a schematic partial cross-sectional view in the case where such a structure is applied to the field emission device of the eighth embodiment. The cathode electrode 11, the band-shaped material 113A and the gate electrode 113, and FIG. 34B shows a schematic layout of the gate electrode support 112. Such a field emission device can be manufactured, for example, by the method described below. Embodiment 8
The following description will be made by taking the electron emitting portion 115 of the first embodiment as an example. However, the electron emitting portions 15A and 15B described in the first to seventh embodiments or the ninth to twelfth embodiments have been described. The present invention can be applied to the electron emission unit 115.
【0204】即ち、支持体10上にゲート電極支持部1
12を、例えば、サンドブラスト法に基づき形成する。
あるいは又、ゲート電極支持部112を、例えば、CV
D法とエッチング法の組合せに基づき形成してもよい。
その後、支持体10上に、例えば、炭素系薄膜選択成長
領域120及び電子放出部115を形成する。具体的に
は、実施の形態8(あるいは実施の形態1〜実施の形態
7、実施の形態9〜実施の形態12)にて説明したと同
様の方法を実行すればよい。カソード電極11はストラ
イプ状であり、ゲート電極支持部112とゲート電極支
持部112との間に位置する支持体10の部分に形成さ
れる。その後、複数の開口部114が形成されたストラ
イプ状の帯状材料113Aを、複数の開口部114が電
子放出部115の上方に位置するように、ゲート電極支
持部112によって支持された状態に配設し、以て、ス
トライプ状の帯状材料113Aから構成され、複数の開
口部114を有するゲート電極113を電子放出部11
5の上方に位置させる。ストライプ状の帯状材料113
Aを、ゲート電極支持部112の頂面に、熱硬化性接着
剤(例えばエポキシ系接着剤)にて固定することができ
る。尚、ストライプ状のカソード電極11の射影像と、
ストライプ状の帯状材料113Aの射影像は、直交す
る。That is, the gate electrode support 1 is provided on the support 10.
12 is formed based on, for example, a sandblast method.
Alternatively, the gate electrode support 112 is
It may be formed based on a combination of the method D and the etching method.
After that, for example, the carbon-based thin film selective growth region 120 and the electron emission portion 115 are formed on the support 10. Specifically, a method similar to that described in the eighth embodiment (or the first to seventh embodiments, the ninth to twelfth embodiments) may be executed. The cathode electrode 11 has a stripe shape and is formed on a portion of the support 10 located between the gate electrode support portions 112. Thereafter, the strip-shaped strip-shaped material 113A in which the plurality of openings 114 are formed is disposed in a state supported by the gate electrode support 112 such that the plurality of openings 114 are located above the electron-emitting portion 115. Thus, the gate electrode 113 composed of the strip-shaped strip-shaped material 113A and having the plurality of openings 114 is connected to the electron-emitting section 11A.
5 above. Striped strip material 113
A can be fixed to the top surface of the gate electrode support 112 with a thermosetting adhesive (for example, an epoxy-based adhesive). In addition, a projected image of the cathode electrode 11 having a stripe shape,
The projected images of the strip-shaped material 113A are orthogonal to each other.
【0205】尚、図35に、支持体10の端部近傍の模
式的な一部断面図を示すように、ストライプ状の帯状材
料113Aの両端部が、支持体10の周辺部に固定され
ている構造とすることもできる。より具体的には、例え
ば、支持体10の周辺部に突起部117を予め形成して
おき、この突起部117の頂面に帯状材料113Aを構
成する材料と同じ材料の薄膜118を形成しておく。そ
して、ストライプ状の帯状材料113Aを張架した状態
で、かかる薄膜118に、例えばレーザを用いて溶接す
る。尚、突起部117は、例えば、ゲート電極支持部の
形成と同時に形成することができる。As shown in FIG. 35, which is a schematic partial cross-sectional view near the end of the support 10, both ends of the strip-shaped material 113A are fixed to the periphery of the support 10. Structure. More specifically, for example, a protrusion 117 is formed in advance on the periphery of the support 10, and a thin film 118 of the same material as the material forming the belt-shaped material 113 </ b> A is formed on the top surface of the protrusion 117. deep. Then, with the strip-shaped strip material 113A stretched, the thin film 118 is welded to the thin film 118 using, for example, a laser. The protrusion 117 can be formed, for example, simultaneously with the formation of the gate electrode support.
【0206】開口部114の平面形状は円形に限定され
ない。帯状材料113Aに設けられた開口部114の形
状の変形例を図36の(A)、(B)、(C)及び
(D)に例示する。The plane shape of the opening 114 is not limited to a circle. Modifications of the shape of the opening 114 provided in the belt-shaped material 113A are illustrated in FIGS. 36 (A), (B), (C) and (D).
【0207】アノードパネルAPの製造方法の一例を、
以下、図37を参照して説明する。An example of a method for manufacturing the anode panel AP is as follows.
Hereinafter, description will be made with reference to FIG.
【0208】先ず、発光性結晶粒子組成物を調製する。
そのために、例えば、純水に分散剤を分散させ、ホモミ
キサーを用いて3000rpmにて1分間、撹拌を行
う。次に、発光性結晶粒子を分散剤が分散した純水中に
投入し、ホモミキサーを用いて5000rpmにて5分
間、撹拌を行う。その後、例えば、ポリビニルアルコー
ル及び重クロム酸アンモニウムを添加して、十分に撹拌
し、濾過する。First, a luminescent crystal particle composition is prepared.
For this purpose, for example, a dispersant is dispersed in pure water, and the mixture is stirred for 1 minute at 3000 rpm using a homomixer. Next, the luminescent crystal particles are put into pure water in which the dispersant is dispersed, and the mixture is stirred at 5000 rpm for 5 minutes using a homomixer. Thereafter, for example, polyvinyl alcohol and ammonium bichromate are added, sufficiently stirred, and filtered.
【0209】アノードパネルAPの製造においては、例
えばガラスから成る基板20上の全面に感光性被膜70
を形成(塗布)する。そして、露光光源(図示せず)か
ら射出され、マスク73に設けられた孔部74を通過し
た紫外線によって、基板20上に形成された感光性被膜
70を露光して感光領域71を形成する(図37の
(A)参照)。その後、感光性被膜70を現像して選択
的に除去し、感光性被膜の残部(露光、現像後の感光性
被膜)72を基板20上に残す(図37の(B)参
照)。次に、全面にカーボン剤(カーボンスラリー)を
塗布し、乾燥、焼成した後、リフトオフ法にて感光性被
膜の残部72及びその上のカーボン剤を除去することに
よって、露出した基板20上にカーボン剤から成るブラ
ックマトリックス22を形成し、併せて、感光性被膜の
残部72を除去する(図37の(C)参照)。その後、
露出した基板20上に、赤、緑、青の各蛍光体層21を
形成する(図37の(D)参照)。具体的には、各発光
性結晶粒子(蛍光体粒子)から調製された発光性結晶粒
子組成物を使用し、例えば、赤色の感光性の発光性結晶
粒子組成物(蛍光体スラリー)を全面に塗布し、露光、
現像し、次いで、緑色の感光性の発光性結晶粒子組成物
(蛍光体スラリー)を全面に塗布し、露光、現像し、更
に、青色の感光性の発光性結晶粒子組成物(蛍光体スラ
リー)を全面に塗布し、露光、現像すればよい。その
後、蛍光体層21及びブラックマトリックス23上にス
パッタ法にて厚さ約0.07μmのアルミニウム薄膜か
ら成るアノード電極22を形成する。尚、スクリーン印
刷法等により各蛍光体層21を形成することもできる。In the manufacture of the anode panel AP, the photosensitive film 70 is formed on the entire surface of the substrate 20 made of, for example, glass.
Is formed (applied). Then, the photosensitive film 70 formed on the substrate 20 is exposed to ultraviolet light emitted from an exposure light source (not shown) and passed through the hole 74 provided in the mask 73 to form a photosensitive region 71 ( FIG. 37A). Thereafter, the photosensitive film 70 is developed and selectively removed to leave the remaining photosensitive film (photosensitive film after exposure and development) 72 on the substrate 20 (see FIG. 37B). Next, after a carbon agent (carbon slurry) is applied to the entire surface, dried and baked, the remaining portion 72 of the photosensitive film and the carbon agent thereon are removed by a lift-off method, so that the carbon is exposed on the exposed substrate 20. A black matrix 22 made of an agent is formed, and at the same time, the remaining portion 72 of the photosensitive film is removed (see FIG. 37C). afterwards,
The red, green, and blue phosphor layers 21 are formed on the exposed substrate 20 (see FIG. 37D). Specifically, a luminescent crystal particle composition prepared from each luminescent crystal particle (phosphor particle) is used. For example, a red photosensitive luminescent crystal particle composition (phosphor slurry) is applied to the entire surface. Coating, exposure,
Develop, then apply a green photosensitive luminescent crystal particle composition (phosphor slurry) over the entire surface, expose and develop, and further, blue photosensitive luminescent crystal particle composition (phosphor slurry) May be applied to the entire surface, exposed and developed. Thereafter, an anode electrode 22 made of an aluminum thin film having a thickness of about 0.07 μm is formed on the phosphor layer 21 and the black matrix 23 by a sputtering method. Note that the respective phosphor layers 21 can also be formed by a screen printing method or the like.
【0210】ゲート電極を、有効領域を1枚のシート状
の導電材料(開口部を有する)で被覆した形式のゲート
電極とすることもできる。この場合には、カソード電極
の形状を、例えば、1画素に対応した矩形形状とする。
そして、ゲート電極に正の電圧(例えば160ボルト)
を印加する。更には、各画素を構成するカソード電極と
カソード電極制御回路との間に、例えば、TFTから成
るスイッチング素子を設け、かかるスイッチング素子の
作動によって、各画素を構成するカソード電極への印加
状態を制御し、画素の発光状態を制御する。[0210] The gate electrode may be a gate electrode in which the effective area is covered with one sheet of conductive material (having an opening). In this case, the shape of the cathode electrode is, for example, a rectangular shape corresponding to one pixel.
Then, a positive voltage (for example, 160 volts) is applied to the gate electrode.
Is applied. Further, for example, a switching element composed of a TFT is provided between the cathode electrode constituting each pixel and the cathode electrode control circuit, and the operation of the switching element controls the state of application to the cathode electrode constituting each pixel. Then, the light emission state of the pixel is controlled.
【0211】あるいは又、カソード電極を、有効領域を
1枚のシート状の導電材料で被覆した形式のカソード電
極とすることもできる。この場合には、1枚のシート状
の導電材料の所定の部分に、電界放出素子から成り、各
画素を構成する電子放出領域を形成しておく。そして、
カソード電極に電圧(例えば0ボルト)を印加する。更
には、例えば、1画素に対応する矩形形状のゲート電極
とゲート電極制御回路との間に、例えば、TFTから成
るスイッチング素子を設け、かかるスイッチング素子の
作動によって、各画素を構成する電子放出部への電界の
加わる状態を制御し、画素の発光状態を制御する。Alternatively, the cathode electrode may be a cathode electrode in which the effective area is covered with one sheet of conductive material. In this case, an electron emission region composed of a field emission element and constituting each pixel is formed in a predetermined portion of one sheet of conductive material. And
A voltage (for example, 0 volt) is applied to the cathode electrode. Further, for example, a switching element composed of, for example, a TFT is provided between a gate electrode having a rectangular shape corresponding to one pixel and a gate electrode control circuit, and an electron emission unit constituting each pixel is provided by the operation of the switching element. The state in which an electric field is applied to the pixel is controlled, and the light emitting state of the pixel is controlled.
【0212】[0212]
【発明の効果】本発明においては、各電子放出部の電子
放出端部の高さが、開口部の中心部に近い位置に配置さ
れた電子放出部ほど高くなっているが故に、あるいは
又、開口部の中心部を通る仮想垂直面で電子放出部を切
断したときの電子放出端部の描く軌跡が、開口部の中心
部に向かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の中
心部に向かって階段状に昇っているので、電子放出部が
開口部の底部のどの位置に位置するかに拘わらず、電子
放出部からの放出電子電流値を概ね一定とすることが可
能となる結果、表示画面に、例えば、ちらつきが無くな
り、安定した高品質の表示画面が得られる。また、本発
明の第1の態様に係る冷陰極電界電子放出素子あるいは
冷陰極電界電子放出表示装置、これらの製造方法にあっ
ては、複数の電子放出部が形成されているので、冷陰極
電界電子放出素子からの放出電子電流密度を高くするこ
とができる。また、本発明の第2の態様に係る冷陰極電
界電子放出素子あるいは冷陰極電界電子放出表示装置、
これらの製造方法にあっては、電子放出部を炭素系薄膜
から構成しているので、極めて効率良く、電子放出部か
ら電子を放出することができる。しかも、表示装置の大
型化に比較的容易に対処することができる。According to the present invention, the height of the electron-emitting end of each electron-emitting portion is higher as the electron-emitting portion is located closer to the center of the opening, or The trajectory drawn by the electron-emitting end when the electron-emitting portion is cut on a virtual vertical plane passing through the center of the opening monotonically increases toward the center of the opening, or the locus of the center of the opening may increase. As a result, it becomes possible to make the value of the electron current emitted from the electron-emitting portion substantially constant irrespective of the position of the electron-emitting portion at the bottom of the opening. For example, a flicker-free display screen is obtained, and a stable high-quality display screen is obtained. Further, in the cold cathode field emission device or the cold cathode field emission display according to the first aspect of the present invention, and the manufacturing method thereof, since a plurality of electron emission portions are formed, the cold cathode field emission device is provided. The electron current density emitted from the electron-emitting device can be increased. Further, a cold cathode field emission device or a cold cathode field emission display according to the second aspect of the present invention,
In these manufacturing methods, since the electron-emitting portion is formed of a carbon-based thin film, electrons can be emitted from the electron-emitting portion extremely efficiently. In addition, it is possible to relatively easily cope with an increase in the size of the display device.
【図1】発明の実施の形態1の冷陰極電界電子放出素子
の模式的な一部端面図、及び、模式的な部分的平面図で
ある。FIG. 1 is a schematic partial end view and a schematic partial plan view of a cold cathode field emission device according to Embodiment 1 of the present invention.
【図2】発明の実施の形態1の冷陰極電界電子放出素子
の一部を切り欠いた模式的な斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view of the cold cathode field emission device according to Embodiment 1 of the present invention, with a portion cut away.
【図3】発明の実施の形態1の冷陰極電界電子放出表示
装置の模式的な一部端面図である。FIG. 3 is a schematic partial end view of the cold cathode field emission display according to the first embodiment of the invention;
【図4】発明の実施の形態1の冷陰極電界電子放出表示
装置を分解した模式的な部分斜視図である。FIG. 4 is an exploded schematic partial perspective view of the cold cathode field emission display according to the first embodiment of the invention;
【図5】発明の実施の形態1の冷陰極電界電子放出素子
の製造方法を説明するための、支持体等の模式的な一部
端面図である。FIG. 5 is a schematic partial end view of a support and the like for describing a method of manufacturing the cold cathode field emission device of the first embodiment of the invention.
【図6】図5に引き続き、発明の実施の形態1の冷陰極
電界電子放出素子の製造方法を説明するための、支持体
等の模式的な一部端面図である。FIG. 6 is a schematic partial end view of a support and the like for explaining the method for manufacturing the cold cathode field emission device according to the first embodiment of the invention, following FIG. 5;
【図7】発明の実施の形態2の冷陰極電界電子放出素子
の製造方法を説明するための、支持体等の模式的な一部
端面図である。FIG. 7 is a schematic partial end view of a support and the like for describing a method for manufacturing a cold cathode field emission device according to Embodiment 2 of the present invention.
【図8】発明の実施の形態3の冷陰極電界電子放出素子
の製造方法を説明するための、支持体等の模式的な一部
端面図である。FIG. 8 is a schematic partial end view of a support and the like for describing a method for manufacturing a cold cathode field emission device according to Embodiment 3 of the present invention.
【図9】発明の実施の形態4の冷陰極電界電子放出素子
の製造方法を説明するための、支持体等の模式的な一部
端面図である。FIG. 9 is a schematic partial end view of a support and the like for describing a method for manufacturing a cold cathode field emission device according to Embodiment 4 of the present invention.
【図10】発明の実施の形態5の冷陰極電界電子放出素
子の製造方法を説明するための、支持体等の模式的な一
部端面図である。FIG. 10 is a schematic partial end view of a support and the like for describing a method of manufacturing a cold cathode field emission device according to Embodiment 5 of the present invention.
【図11】発明の実施の形態6の冷陰極電界電子放出素
子の製造方法を説明するための、支持体等の模式的な一
部端面図である。FIG. 11 is a schematic partial end view of a support and the like for describing a method for manufacturing a cold cathode field emission device according to Embodiment 6 of the present invention.
【図12】発明の実施の形態7の冷陰極電界電子放出素
子の製造方法を説明するための、支持体等の模式的な一
部端面図である。FIG. 12 is a schematic partial end view of a support and the like for describing a method for manufacturing a cold cathode field emission device according to Embodiment 7 of the present invention.
【図13】図12に引き続き、発明の実施の形態7の冷
陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための、支
持体等の模式的な一部端面図である。FIG. 13 is a schematic partial end view of a support and the like for illustrating a method of manufacturing the cold cathode field emission device according to the seventh embodiment of the invention, following FIG. 12;
【図14】発明の実施の形態8の冷陰極電界電子放出表
示装置の模式的な一部端面図である。FIG. 14 is a schematic partial end view of a cold cathode field emission display according to an eighth embodiment of the present invention.
【図15】発明の実施の形態8の冷陰極電界電子放出素
子の製造方法を説明するための、支持体等の模式的な一
部端面図である。FIG. 15 is a schematic partial end view of a support and the like for describing a method for manufacturing a cold cathode field emission device according to Embodiment 8 of the present invention.
【図16】発明の実施の形態8の冷陰極電界電子放出素
子の製造方法の変形例を説明するための、支持体等の模
式的な一部断面図である。FIG. 16 is a schematic partial cross-sectional view of a support and the like for describing a modification of the method for manufacturing the cold cathode field emission device of the eighth embodiment.
【図17】発明の実施の形態9の冷陰極電界電子放出表
示装置の模式的な一部端面図である。FIG. 17 is a schematic partial end view of a cold cathode field emission display according to a ninth embodiment of the present invention;
【図18】発明の実施の形態9の冷陰極電界電子放出素
子の製造方法を説明するための、支持体等の模式的な一
部端面図である。FIG. 18 is a schematic partial end view of a support and the like for describing a method for manufacturing a cold cathode field emission device according to Embodiment 9 of the present invention.
【図19】発明の実施の形態9の冷陰極電界電子放出素
子の製造方法の変形例を説明するための、支持体等の模
式的な一部断面図である。FIG. 19 is a schematic partial cross-sectional view of a support and the like for describing a modification of the method for manufacturing the cold cathode field emission device of Embodiment 9 of the present invention.
【図20】発明の実施の形態9の冷陰極電界電子放出素
子の製造方法の別の変形例を説明するための、支持体等
の模式的な一部端面図である。FIG. 20 is a schematic partial end view of a support and the like for describing another modification of the method for manufacturing the cold cathode field emission device of the ninth embodiment of the invention.
【図21】発明の実施の形態9の冷陰極電界電子放出素
子の製造方法の更に別の変形例を説明するための、支持
体等の模式的な一部端面図である。FIG. 21 is a schematic partial end view of a support and the like for explaining still another modification of the method for manufacturing a cold cathode field emission device according to the ninth embodiment of the present invention.
【図22】発明の実施の形態10の冷陰極電界電子放出
素子の製造方法を説明するための、支持体等の模式的な
一部端面図である。FIG. 22 is a schematic partial end view of a support and the like for describing a method of manufacturing a cold cathode field emission device according to Embodiment 10 of the present invention.
【図23】発明の実施の形態10の冷陰極電界電子放出
素子の製造方法の変形例を説明するための、支持体等の
模式的な一部断面図である。FIG. 23 is a schematic partial cross-sectional view of a support and the like for describing a modification of the method for manufacturing a cold cathode field emission device of Embodiment 10 of the present invention.
【図24】発明の実施の形態10の冷陰極電界電子放出
素子の製造方法の別の変形例を説明するための、支持体
等の模式的な一部端面図である。FIG. 24 is a schematic partial end view of a support and the like for explaining another modification of the method for manufacturing the cold cathode field emission device of the tenth embodiment of the invention.
【図25】発明の実施の形態11の冷陰極電界電子放出
素子の製造方法を説明するための、支持体等の模式的な
一部端面図である。FIG. 25 is a schematic partial end view of a support and the like for describing a method of manufacturing a cold cathode field emission device according to Embodiment 11 of the present invention.
【図26】発明の実施の形態11の冷陰極電界電子放出
素子の製造方法の変形例を説明するための、支持体等の
模式的な一部断面図である。FIG. 26 is a schematic partial cross-sectional view of a support and the like for describing a modification of the method for manufacturing a cold cathode field emission device of Embodiment 11 of the present invention.
【図27】発明の実施の形態11の冷陰極電界電子放出
素子の製造方法の別の変形例を説明するための、支持体
等の模式的な一部端面図である。FIG. 27 is a schematic partial end view of a support and the like for describing another modification of the method for manufacturing a cold cathode field emission device according to Embodiment 11 of the present invention.
【図28】発明の実施の形態12の冷陰極電界電子放出
素子の製造方法を説明するための、支持体等の模式的な
一部端面図である。FIG. 28 is a schematic partial end view of a support and the like for describing a method for manufacturing a cold cathode field emission device according to Embodiment 12 of the present invention.
【図29】発明の実施の形態12の冷陰極電界電子放出
素子の製造方法の変形例を説明するための、支持体等の
模式的な一部断面図である。FIG. 29 is a schematic partial cross-sectional view of a support and the like for describing a modification of the method for manufacturing the cold cathode field emission device of Embodiment 12 of the present invention.
【図30】発明の実施の形態12の冷陰極電界電子放出
素子の製造方法の別の変形例を説明するための、支持体
等の模式的な一部端面図である。FIG. 30 is a schematic partial end view of a support and the like for describing another modification of the method for manufacturing a cold cathode field emission device according to Embodiment 12 of the present invention.
【図31】発明の実施の形態1の冷陰極電界電子放出素
子の変形例の模式的な一部端面図である。FIG. 31 is a schematic partial end view of a modified example of the cold cathode field emission device of the first embodiment of the invention.
【図32】発明の実施の形態1の冷陰極電界電子放出素
子の変形例の模式的な一部端面図である。FIG. 32 is a schematic partial end view of a modified example of the cold cathode field emission device of the first embodiment of the invention.
【図33】平面形状が矩形の開口部の模式的な平面図、
及び、模式的な断面図である、FIG. 33 is a schematic plan view of an opening having a rectangular planar shape;
And, is a schematic sectional view,
【図34】冷陰極電界電子放出素子の変形例の模式的な
一部断面図、及び、ゲート電極等の模式的な配置図であ
る。FIG. 34 is a schematic partial cross-sectional view of a modification of the cold cathode field emission device, and a schematic arrangement diagram of a gate electrode and the like.
【図35】図34に示した変形例における冷陰極電界電
子放出素子の模式的な一部断面図である。FIG. 35 is a schematic partial cross-sectional view of the cold cathode field emission device in the modification shown in FIG. 34;
【図36】図34に示した変形例におけるゲート電極の
有する複数の開口部を示す模式的な平面図である。36 is a schematic plan view showing a plurality of openings of a gate electrode in the modification shown in FIG. 34.
【図37】本発明の冷陰極電界電子放出表示装置におけ
るアノードパネルの製造方法を説明するための基板等の
模式的な一部断面図である。FIG. 37 is a schematic partial cross-sectional view of a substrate and the like for describing a method of manufacturing an anode panel in the cold cathode field emission display of the present invention.
【図38】冷陰極電界電子放出素子に設けられた開口部
内に形成される電界を模式的に示す図である。FIG. 38 is a view schematically showing an electric field formed in an opening provided in the cold cathode field emission device.
【図39】スピント型冷陰極電界電子放出素子を組み込
んだ従来の一般的な表示装置の構成例を示す模式図であ
る。FIG. 39 is a schematic diagram showing a configuration example of a conventional general display device incorporating a Spindt-type cold cathode field emission device.
【図40】従来のスピント型冷陰極電界電子放出素子の
製造方法を示す工程図である。FIG. 40 is a process diagram showing a method for manufacturing a conventional Spindt-type cold cathode field emission device.
【図41】図40に引き続き、従来のスピント型冷陰極
電界電子放出素子の製造方法を示す工程図である。FIG. 41 is a process drawing illustrating a method for manufacturing the conventional Spindt-type cold cathode field emission device following FIG. 40;
【図42】従来の平面型の冷陰極電界電子放出素子の模
式的な一部端面図である。FIG. 42 is a schematic partial end view of a conventional flat-type cold cathode field emission device.
10・・・支持体、11・・・カソード電極、11A・
・・隆起部、11’・・・カソード電極用導電材料層、
12・・・絶縁層、13・・・ゲート電極、14・・・
開口部、15A,15B,15C,115・・・電子放
出部、15a,15b・・・電子放出部の電子放出端
部、20・・・基板、21・・・蛍光体層、22・・・
アノード電極、31,34,41,42,51・・・マ
スク層、32,132・・剥離層、32’・・・フォト
レジスト層、33・・・電子放出部形成層、40,14
0・・・基部、40’・・・基部形成材料層、52,1
52・・・支持体突起部、60・・・第2の絶縁層、6
1・・・収束電極、62・・・第2の開口部、120・
・・炭素系薄膜選択成長領域、121・・・炭素系薄膜10 ... Support, 11 ... Cathode, 11A
..Protrusion, 11 '... Conductive material layer for cathode electrode,
12 ... insulating layer, 13 ... gate electrode, 14 ...
Openings, 15A, 15B, 15C, 115: electron emission portions, 15a, 15b: electron emission end portions of electron emission portions, 20: substrate, 21: phosphor layer, 22 ...
Anode electrode, 31, 34, 41, 42, 51 ... mask layer, 32, 132 ... release layer, 32 '... photoresist layer, 33 ... electron emission portion forming layer, 40, 14
0 ... base, 40 '... base forming material layer, 52, 1
52: support projection, 60: second insulating layer, 6
1 Focusing electrode 62 62 Second opening 120
..Selective growth region of carbon-based thin film, 121 ... Carbon-based thin film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浦園 丈展 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 5C036 EE02 EE04 EE14 EF01 EF06 EF09 EG12 EH04 EH11 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Takeshi Urazono 6-35, Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation F-term (reference) 5C036 EE02 EE04 EE14 EF01 EF06 EF09 EG12 EH04 EH11
Claims (40)
極、 (B)支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層、 (C)絶縁層上に形成されたゲート電極、 (D)ゲート電極及び絶縁層に形成された開口部、並び
に、 (E)開口部の底部に位置するカソード電極の部分の上
に形成された複数の電子放出部、を有する冷陰極電界電
子放出素子であって、 複数の電子放出部は、開口部の中心部を中心とした同心
の開口部相似図形上に配置され、 各電子放出部の電子放出端部の高さは、開口部の中心部
に近い位置に配置された電子放出部ほど高いことを特徴
とする冷陰極電界電子放出素子。(A) a cathode electrode formed on a support; (B) an insulating layer formed on the support and the cathode electrode; (C) a gate electrode formed on the insulating layer; A cold cathode field emission device comprising: an opening formed in a gate electrode and an insulating layer; and (E) a plurality of electron emission portions formed on a portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening. The plurality of electron-emitting portions are arranged on a concentric opening similar figure centered on the center of the opening, and the height of the electron-emitting end of each electron-emitting portion is close to the center of the opening. A cold cathode field emission device, wherein the higher the position of the electron emission portion, the higher the position of the electron emission portion.
分の厚さは、開口部の中心部に近い部分ほど厚いことを
特徴とする請求項1に記載の冷陰極電界電子放出素子。2. The cold cathode field emission device according to claim 1, wherein the thickness of the portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening is thicker as the portion is closer to the center of the opening.
分の上、又は、開口部の底部に位置するカソード電極の
部分と支持体との間に形成された基部を更に有し、 基部の厚さは、開口部の中心部に近い部分ほど厚く、 複数の電子放出部は、開口部の底部に位置する基部上、
又は、カソード電極の部分の上に形成されていることを
特徴とする請求項1に記載の冷陰極電界電子放出素子。And a base formed on the portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening or between the portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening and the support. The thickness is thicker as the portion is closer to the center of the opening.
The cold cathode field emission device according to claim 1, wherein the cold cathode field emission device is formed on a portion of the cathode electrode.
さは、開口部の中心部に近い部分ほど厚いことを特徴と
する請求項1に記載の冷陰極電界電子放出素子。4. The cold-cathode field emission device according to claim 1, wherein the thickness of the portion of the support located at the bottom of the opening is thicker near the center of the opening.
の絶縁層、並びに、第2の絶縁層上に形成された収束電
極を更に有し、 少なくとも第2の絶縁層には、開口部に連通した第2の
開口部が形成されていることを特徴とする請求項1に記
載の冷陰極電界電子放出素子。5. The method according to claim 1, wherein the second electrode is formed on the insulating layer and the gate electrode.
And a focusing electrode formed on the second insulating layer, wherein at least the second insulating layer has a second opening communicating with the opening. The cold cathode field emission device according to claim 1.
置され、 各電子放出部は、長軸と短軸とを有する複数の導電性粒
子から成り、 導電性粒子の長軸は、電子照射面と交叉する方向に配さ
れていることを特徴とする請求項1に記載の冷陰極電界
電子放出素子。6. An electron-emitting device is disposed so as to face an electron irradiation surface, each electron-emitting portion is composed of a plurality of conductive particles having a major axis and a minor axis, and the major axis of the conductive particles is: The cold cathode field emission device according to claim 1, wherein the cold cathode field emission device is arranged in a direction crossing the electron irradiation surface.
徴とする請求項6に記載の冷陰極電界電子放出素子。7. The cold cathode field emission device according to claim 6, wherein the conductive particles are made of a carbon-based material.
極、 (B)支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層、 (C)絶縁層上に形成されたゲート電極、 (D)ゲート電極及び絶縁層に形成された開口部、並び
に、 (E)開口部の底部に位置するカソード電極の部分の上
若しくはその上方に形成された炭素系薄膜選択成長領域
の上に形成された電子放出部、を有する冷陰極電界電子
放出素子であって、 電子放出部は炭素系薄膜から成り、 開口部の中心部を通る仮想垂直面で電子放出部を切断し
たときの電子放出端部の描く軌跡は、開口部の中心部に
向かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心部
に向かって階段状に昇っていることを特徴とする冷陰極
電界電子放出素子。(A) a cathode electrode formed on the support, (B) an insulating layer formed on the support and the cathode electrode, (C) a gate electrode formed on the insulating layer, (D) (E) Electrons formed on the carbon-based thin film selective growth region formed on or above the portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening, and the opening formed in the gate electrode and the insulating layer. A cold cathode field emission device having an emission portion, wherein the electron emission portion is made of a carbon-based thin film, and the electron emission end portion is drawn when the electron emission portion is cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening. A cold cathode field emission device characterized in that the trajectory monotonously increases toward the center of the opening or rises in a stepwise manner toward the center of the opening.
に位置するカソード電極の部分の上に形成されており、 開口部の中心部を通る仮想垂直面で炭素系薄膜選択成長
領域を切断したときの炭素系薄膜選択成長領域の表面の
描く軌跡は、開口部の中心部に向かって単調に高くな
り、あるいは又、開口部の中心部に向かって階段状に昇
っていることを特徴とする請求項8に記載の冷陰極電界
電子放出素子。9. The selective growth region for carbon-based thin film is formed on a portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening, and the selective growth region for carbon-based thin film is defined by a virtual vertical plane passing through the center of the opening. The trajectory drawn by the surface of the carbon-based thin film selective growth region when cut is monotonically higher toward the center of the opening or rising stepwise toward the center of the opening. The cold cathode field emission device according to claim 8, wherein
部に位置するカソード電極の部分の上に形成されてお
り、 開口部の中心部を通る仮想垂直面で開口部の底部に位置
するカソード電極の部分を切断したときの開口部の底部
に位置するカソード電極の部分の表面の描く軌跡は、開
口部の中心部に向かって単調に高くなり、あるいは又、
開口部の中心部に向かって階段状に昇っていることを特
徴とする請求項8に記載の冷陰極電界電子放出素子。10. The carbon-based thin film selective growth region is formed on a portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening, and is located at the bottom of the opening on a virtual vertical plane passing through the center of the opening. The locus drawn by the surface of the portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening when the portion of the cathode electrode is cut increases monotonically toward the center of the opening, or
The cold cathode field emission device according to claim 8, wherein the cold cathode field emission device rises stepwise toward the center of the opening.
部分の上、又は、開口部の底部に位置するカソード電極
の部分と支持体との間に形成された基部を更に有し、 開口部の中心部を通る仮想垂直面で基部を切断したとき
の基部の表面の描く軌跡は、開口部の中心部に向かって
単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かっ
て階段状に昇っており、 炭素系薄膜選択成長領域は、開口部の底部に位置する基
部上、又は、カソード電極の部分の上に形成されている
ことを特徴とする請求項8に記載の冷陰極電界電子放出
素子。11. A base further formed on the portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening or between the portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening and the support. When the base is cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening, the locus drawn by the surface of the base increases monotonically toward the center of the opening, or in a stepwise manner toward the center of the opening. 9. The cold cathode field electron according to claim 8, wherein the carbon-based thin film selective growth region is formed on a base located at the bottom of the opening or on a portion of the cathode electrode. Emission element.
部に位置するカソード電極の部分の上に形成されてお
り、 開口部の中心部を通る仮想垂直面で開口部の底部に位置
する支持体の部分を切断したときの開口部の底部に位置
する支持体の部分の表面の描く軌跡は、開口部の中心部
に向かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心
部に向かって階段状に昇っていることを特徴とする請求
項8に記載の冷陰極電界電子放出素子。12. The carbon-based thin film selective growth region is formed on a portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening, and is located at the bottom of the opening on a virtual vertical plane passing through the center of the opening. The locus drawn by the surface of the portion of the support located at the bottom of the opening when the portion of the support is cut increases monotonically toward the center of the opening, or alternatively, toward the center of the opening. 9. The cold cathode field emission device according to claim 8, wherein the cold cathode field emission device rises stepwise.
界電子放出素子に対向して基板上に設けられたアノード
電極及び蛍光体層から構成され、 各冷陰極電界電子放出素子は、 (A)支持体上に形成されたカソード電極、 (B)支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層、 (C)絶縁層上に形成されたゲート電極、 (D)ゲート電極及び絶縁層に形成された開口部、並び
に、 (E)開口部の底部に位置するカソード電極の部分の上
に形成された複数の電子放出部、を有し、 複数の電子放出部は、開口部の中心部を中心とした同心
の開口部相似図形上に配置され、 各電子放出部の電子放出端部の高さは、開口部の中心部
に近い位置に配置された電子放出部ほど高いことを特徴
とする冷陰極電界電子放出表示装置。13. A pixel comprising a plurality of pixels, each pixel comprising a plurality of cold cathode field emission devices, an anode electrode and a phosphor layer provided on a substrate facing the cold cathode field emission devices. Each of the cold cathode field emission devices includes (A) a cathode electrode formed on a support, (B) an insulating layer formed on the support and the cathode electrode, and (C) an insulating layer formed on the insulating layer. A gate electrode, (D) an opening formed in the gate electrode and the insulating layer, and (E) a plurality of electron-emitting portions formed on a portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening, The plurality of electron-emitting portions are arranged on a concentric opening-like figure centered on the center of the opening, and the height of the electron-emitting end of each electron-emitting portion is close to the center of the opening. Cold cathode electrodes characterized by being higher in the arranged electron emitting portions Electron emission display device.
部分の厚さは、開口部の中心部に近い部分ほど厚いこと
を特徴とする請求項13に記載の冷陰極電界電子放出表
示装置。14. The cold cathode field emission display according to claim 13, wherein the thickness of the portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening is larger as the portion is closer to the center of the opening.
部分の上、又は、開口部の底部に位置するカソード電極
の部分と支持体との間に形成された基部を更に有し、 基部の厚さは、開口部の中心部に近い部分ほど厚く、 複数の電子放出部は、開口部の底部に位置する基部上、
又は、カソード電極の部分の上に形成されていることを
特徴とする請求項13に記載の冷陰極電界電子放出表示
装置。15. A base formed on a portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening or between the portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening and the support. The thickness is thicker as the portion is closer to the center of the opening.
14. The cold cathode field emission display according to claim 13, wherein the cold cathode field emission display is formed on a portion of the cathode electrode.
厚さは、開口部の中心部に近い部分ほど厚いことを特徴
とする請求項13に記載の冷陰極電界電子放出表示装
置。16. The cold cathode field emission display according to claim 13, wherein the thickness of the portion of the support located at the bottom of the opening is thicker as the portion is closer to the center of the opening.
2の絶縁層、並びに、第2の絶縁層上に形成された収束
電極を更に有し、 少なくとも第2の絶縁層には、開口部に連通した第2の
開口部が形成されていることを特徴とする請求項13に
記載の冷陰極電界電子放出表示装置。17. A semiconductor device further comprising: a second insulating layer formed on the insulating layer and the gate electrode; and a focusing electrode formed on the second insulating layer, wherein at least the second insulating layer has an opening. 14. The cold cathode field emission display according to claim 13, wherein a second opening communicating with the portion is formed.
て配置され、 各電子放出部は、長軸と短軸とを有する複数の導電性粒
子から成り、 導電性粒子の長軸は、アノード電極と交叉する方向に配
されていることを特徴とする請求項13に記載の冷陰極
電界電子放出表示装置。18. An electron-emitting device is disposed to face an anode electrode. Each electron-emitting portion is composed of a plurality of conductive particles having a major axis and a minor axis. 14. The cold cathode field emission display according to claim 13, wherein the cold cathode field emission display is arranged in a direction crossing the electrodes.
特徴とする請求項18に記載の冷陰極電界電子放出表示
装置。19. The cold cathode field emission display according to claim 18, wherein the conductive particles are made of a carbon-based material.
界電子放出素子に対向して基板上に設けられたアノード
電極及び蛍光体層から構成され、 各冷陰極電界電子放出素子は、 (A)支持体上に形成されたカソード電極、 (B)支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層、 (C)絶縁層上に形成されたゲート電極、 (D)ゲート電極及び絶縁層に形成された開口部、並び
に、 (E)開口部の底部に位置するカソード電極の部分の上
若しくはその上方に形成された炭素系薄膜選択成長領域
の上に形成された電子放出部、を有し、 電子放出部は炭素系薄膜から成り、 開口部の中心部を通る仮想垂直面で電子放出部を切断し
たときの電子放出端部の描く軌跡は、開口部の中心部に
向かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心部
に向かって階段状に昇っていることを特徴とする冷陰極
電界電子放出表示装置。20. A pixel comprising a plurality of pixels, each pixel comprising a plurality of cold cathode field emission devices, an anode electrode provided on a substrate facing the cold cathode field emission devices, and a phosphor layer. Each of the cold cathode field emission devices includes (A) a cathode electrode formed on a support, (B) an insulating layer formed on the support and the cathode electrode, and (C) an insulating layer formed on the insulating layer. (D) an opening formed in the gate electrode and the insulating layer; and (E) a carbon-based thin film selective growth region formed on or above a portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening. The electron emitting portion is formed of a carbon-based thin film. When the electron emitting portion is cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening, the trajectory drawn by the electron emitting end is , Monotonous towards the center of the opening No longer, or alternatively, the cold cathode field emission display, characterized in that ascended stepwise toward the center of the opening.
部に位置するカソード電極の部分の上に形成されてお
り、 開口部の中心部を通る仮想垂直面で炭素系薄膜選択成長
領域を切断したときの炭素系薄膜選択成長領域の表面の
描く軌跡は、開口部の中心部に向かって単調に高くな
り、あるいは又、開口部の中心部に向かって階段状に昇
っていることを特徴とする請求項20に記載の冷陰極電
界電子放出表示装置。21. The selective growth region for carbon-based thin film is formed on a portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening, and the selective growth region for carbon-based thin film is defined by a virtual vertical plane passing through the center of the opening. The trajectory drawn by the surface of the carbon-based thin film selective growth region when cut is monotonically higher toward the center of the opening or rising stepwise toward the center of the opening. 21. The cold cathode field emission display according to claim 20, wherein:
部に位置するカソード電極の部分の上に形成されてお
り、 開口部の中心部を通る仮想垂直面で開口部の底部に位置
するカソード電極の部分を切断したときの開口部の底部
に位置するカソード電極の部分の表面の描く軌跡は、開
口部の中心部に向かって単調に高くなり、あるいは又、
開口部の中心部に向かって階段状に昇っていることを特
徴とする請求項20に記載の冷陰極電界電子放出表示装
置。22. The carbon-based thin film selective growth region is formed on a portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening, and is located at the bottom of the opening on a virtual vertical plane passing through the center of the opening. The locus drawn by the surface of the portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening when the portion of the cathode electrode is cut increases monotonically toward the center of the opening, or
21. The cold cathode field emission display according to claim 20, wherein the cold cathode field emission display rises stepwise toward the center of the opening.
部分の上、又は、開口部の底部に位置するカソード電極
の部分と支持体との間に形成された基部を更に有し、 開口部の中心部を通る仮想垂直面で基部を切断したとき
の基部の表面の描く軌跡は、開口部の中心部に向かって
単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かっ
て階段状に昇っており、 炭素系薄膜選択成長領域は、開口部の底部に位置する基
部上、又は、カソード電極の部分の上に形成されている
ことを特徴とする請求項20に記載の冷陰極電界電子放
出表示装置。23. A base further formed on the portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening or between the portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening and the support. When the base is cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening, the locus drawn by the surface of the base increases monotonically toward the center of the opening, or in a stepwise manner toward the center of the opening. 21. The cold cathode field electron according to claim 20, wherein the carbon-based thin film selective growth region is formed on a base located at the bottom of the opening or on a portion of the cathode electrode. Emission display.
部に位置するカソード電極の部分の上に形成されてお
り、 開口部の中心部を通る仮想垂直面で開口部の底部に位置
する支持体の部分を切断したときの開口部の底部に位置
する支持体の部分の表面の描く軌跡は、開口部の中心部
に向かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の中心
部に向かって階段状に昇っていることを特徴とする請求
項20に記載の冷陰極電界電子放出表示装置。24. The carbon-based thin film selective growth region is formed on a portion of the cathode electrode located at the bottom of the opening, and is located at the bottom of the opening on a virtual vertical plane passing through the center of the opening. The locus drawn by the surface of the portion of the support located at the bottom of the opening when the portion of the support is cut increases monotonically toward the center of the opening, or alternatively, toward the center of the opening. 21. The cold cathode field emission display according to claim 20, wherein the cold cathode field emission display rises stepwise.
る工程と、 (b)全面に絶縁層を形成する工程と、 (c)絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 (d)少なくとも絶縁層に開口部を形成する工程、を備
え、 更に、 (e)開口部の中心部を中心とした同心の開口部相似図
形上に配置されるように、複数の電子放出部をカソード
電極上に形成する工程、を備え、 前記工程(a)において、工程(d)にて開口部を形成
する部分に対応するカソード電極の部分の厚さを、開口
部の中心部に近い部分ほど厚くし、 工程(e)を工程(d)の後に実行し、あるいは又、工
程(e)を工程(a)の後に実行することを特徴とする
冷陰極電界電子放出素子の製造方法。25. (a) a step of forming a cathode electrode on a support; (b) a step of forming an insulating layer on the entire surface; (c) a step of forming a gate electrode on the insulating layer; (E) forming at least an opening in the insulating layer; and (e) forming a plurality of electron emitting portions on the cathode so as to be arranged on a concentric opening similar shape centered on the center of the opening. Forming a portion on the electrode, wherein in the step (a), the thickness of the portion of the cathode electrode corresponding to the portion where the opening is formed in the step (d) is set closer to the center of the opening. A method for manufacturing a cold cathode field emission device, wherein the step (e) is performed after the step (d), or the step (e) is performed after the step (a).
る工程と、 (b)全面に絶縁層を形成する工程と、 (c)絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 (d)底部にカソード電極が露出した開口部を、少なく
とも絶縁層に形成する工程と、 (e)開口部の中心部を中心とした同心の開口部相似図
形上に配置されるように、複数の電子放出部を開口部の
底部に露出したカソード電極上に形成する工程、から成
り、 前記工程(d)の後、開口部の底部に露出したカソード
電極の部分の厚さを、開口部の中心部に近い部分ほど厚
くすることを特徴とする冷陰極電界電子放出素子の製造
方法。26. (a) forming a cathode electrode on a support; (b) forming an insulating layer on the entire surface; (c) forming a gate electrode on the insulating layer; A) forming at least an opening in which the cathode electrode is exposed at the bottom in the insulating layer; and e. Forming the emission portion on the cathode electrode exposed at the bottom of the opening, and after the step (d), reducing the thickness of the portion of the cathode electrode exposed at the bottom of the opening to the center of the opening. A method for manufacturing a cold cathode field emission device, characterized in that a portion closer to the substrate is made thicker.
と、 (b)支持体及び基部上にカソード電極を形成する工程
と、 (c)全面に絶縁層を形成する工程と、 (d)絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 (e)少なくとも絶縁層に開口部を形成する工程、を備
え、 更に、 (f)開口部の中心部を中心とした同心の開口部相似図
形上に配置されるように、複数の電子放出部をカソード
電極上に形成する工程、を備え、 前記工程(a)において、工程(e)にて開口部を形成
する部分に対応する支持体上に基部を形成し、且つ、基
部の厚さを、開口部の中心部に近い部分ほど厚くし、 工程(f)を工程(e)の後に実行し、あるいは又、工
程(f)を工程(b)の後に実行することを特徴とする
冷陰極電界電子放出素子の製造方法。27. (a) a step of forming a base on a support; (b) a step of forming a cathode electrode on the support and the base; (c) a step of forming an insulating layer on the entire surface; d) a step of forming a gate electrode on the insulating layer; and (e) at least a step of forming an opening in the insulating layer; and (f) a concentric opening similar to the center of the opening. Forming a plurality of electron-emitting portions on the cathode electrode so as to be arranged on the figure, wherein in the step (a), the support corresponding to the portion where the opening is formed in the step (e) A base is formed thereon, and the thickness of the base is made thicker in a portion closer to the center of the opening, and step (f) is performed after step (e), or step (f) is performed A method for manufacturing a cold cathode field emission device, which is performed after (b).
る工程と、 (b)カソード電極上に基部を形成する工程と、 (c)全面に絶縁層を形成する工程と、 (d)絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 (e)少なくとも絶縁層に開口部を形成する工程、を備
え、 更に、 (f)開口部の中心部を中心とした同心の開口部相似図
形上に配置されるように、複数の電子放出部を基部上に
形成する工程、を備え、 前記工程(b)において、工程(e)にて開口部を形成
する部分に対応するカソード電極の部分の上に基部を形
成し、且つ、基部の厚さを、開口部の中心部に近い部分
ほど厚くし、 工程(f)を工程(e)の後に実行し、あるいは又、工
程(f)を工程(b)の後に実行することを特徴とする
冷陰極電界電子放出素子の製造方法。28. (a) forming a cathode electrode on a support; (b) forming a base on the cathode electrode; (c) forming an insulating layer on the entire surface; (d) Forming a gate electrode on the insulating layer; and (e) forming an opening in at least the insulating layer; and (f) forming an opening similar to the concentric opening centered on the center of the opening. Forming a plurality of electron-emitting portions on the base so as to be arranged in the step (b). In the step (b), a portion of the cathode electrode corresponding to the portion forming the opening in the step (e) is provided. A base is formed thereon, and the thickness of the base is made thicker in a portion closer to the center of the opening, and step (f) is performed after step (e), or step (f) is performed A method for manufacturing a cold cathode field emission device, which is performed after (b)
る工程と、 (b)全面に絶縁層を形成する工程と、 (c)絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 (d)底部にカソード電極が露出した開口部を、少なく
とも絶縁層に形成する工程と、 (e)開口部の底部に露出したカソード電極上に基部を
形成する工程と、 (f)開口部の中心部を中心とした同心の開口部相似図
形上に配置されるように、複数の電子放出部を開口部の
底部に形成された基部上に形成する工程、から成り、 前記工程(e)において、基部の厚さを、開口部の中心
部に近い部分ほど厚くすることを特徴とする冷陰極電界
電子放出素子の製造方法。29. (a) a step of forming a cathode electrode on a support; (b) a step of forming an insulating layer on the entire surface; (c) a step of forming a gate electrode on the insulating layer; A) forming at least an opening in which the cathode electrode is exposed at the bottom in the insulating layer; e) forming a base on the cathode electrode exposed at the bottom of the opening; and f) a center of the opening. Forming a plurality of electron-emitting portions on a base formed at the bottom of the opening so as to be arranged on a concentric figure similar to the opening with the center as the center. A thickness of a portion closer to the center of the opening is increased.
る工程と、 (b)全面に絶縁層を形成する工程と、 (c)絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 (d)少なくとも絶縁層に開口部を形成する工程、を備
え、 更に、 (e)開口部の中心部を中心とした同心の開口部相似図
形上に配置されるように、複数の電子放出部をカソード
電極上に形成する工程、を備え、 前記工程(a)に先立ち、工程(d)にて開口部を形成
する部分に対応する支持体の部分の厚さを、開口部の中
心部に近い部分ほど厚くし、 工程(e)を工程(d)の後に実行し、あるいは又、工
程(e)を工程(a)の後に実行することを特徴とする
冷陰極電界電子放出素子の製造方法。30. (a) forming a cathode electrode on a support; (b) forming an insulating layer on the entire surface; (c) forming a gate electrode on the insulating layer; (E) forming at least an opening in the insulating layer; and (e) forming a plurality of electron emitting portions on the cathode so as to be arranged on a concentric opening similar shape centered on the center of the opening. Forming a portion on the electrode, wherein prior to the step (a), the thickness of the portion of the support corresponding to the portion forming the opening in the step (d) is reduced to a portion near the center of the opening. A method of manufacturing a cold cathode field emission device, wherein the step (e) is performed after the step (d), or the step (e) is performed after the step (a).
縁層及びゲート電極上に第2の絶縁層を形成し、次い
で、第2の絶縁層上に収束電極を形成する工程を含み、 少なくとも絶縁層に開口部を形成する工程においては、
少なくとも第2の絶縁層に第2の開口部を形成し、更
に、第2の開口部に連通する開口部を少なくとも絶縁層
に形成することを特徴とする請求項25乃至請求項30
のいずれか1項に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造
方法。31. After forming a gate electrode on the insulating layer, forming a second insulating layer on the insulating layer and the gate electrode, and then forming a focusing electrode on the second insulating layer, At least in the step of forming an opening in the insulating layer,
31. A second opening at least in the second insulating layer, and an opening communicating with the second opening is formed at least in the insulating layer.
The method for manufacturing a cold cathode field emission device according to any one of the above items.
口部の底部の電子放出部を形成しない領域を剥離層で被
覆した後、全面に電子放出部形成層を形成し、次いで、
剥離層を、剥離層上の電子放出部形成層の部分と共に除
去することによって、電子放出部を開口部の底部に形成
することを特徴とする請求項25乃至請求項30のいず
れか1項に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造方法。32. After covering the uppermost layer, the side wall surfaces of the opening, and the bottom of the opening where the electron emitting portion is not formed with a release layer, an electron emitting portion forming layer is formed on the entire surface.
31. The electron emission portion is formed at the bottom of the opening by removing the release layer together with the portion of the electron emission portion forming layer on the release layer. The manufacturing method of the cold cathode field emission device according to the above.
複数の導電性粒子から成ることを特徴とする請求項25
乃至請求項30のいずれか1項に記載の冷陰極電界電子
放出素子の製造方法。33. Each electron-emitting portion is made of a plurality of conductive particles having a major axis and a minor axis.
31. The method of manufacturing a cold cathode field emission device according to claim 30.
特徴とする請求項33に記載の冷陰極電界電子放出素子
の製造方法。34. The method according to claim 33, wherein the conductive particles are made of a carbon-based material.
る工程と、 (b)全面に絶縁層を形成する工程と、 (c)絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 (d)少なくとも絶縁層に開口部を形成する工程、を備
え、 更に、 (e)電子放出部を形成すべきカソード電極の部分の上
に、開口部の中心部を通る仮想垂直面で切断したときの
表面の描く軌跡が、開口部の中心部に向かって単調に高
くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かって階段状
に昇るような炭素系薄膜選択成長領域を形成する工程、
及び、 (f)炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜選択
成長領域の上に形成する工程、を更に備え、 工程(e)を工程(a)の後に実行し、その後、工程
(f)を実行するか、あるいは又、 工程(e)を工程(a)の後に実行し、工程(f)を工
程(d)の後に実行するか、あるいは又、 工程(e)を工程(d)の後に実行し、その後、工程
(f)を実行することを特徴とする冷陰極電界電子放出
素子の製造方法。35. (a) a step of forming a cathode electrode on a support; (b) a step of forming an insulating layer on the entire surface; (c) a step of forming a gate electrode on the insulating layer; (E) forming at least an opening in the insulating layer; and (e) forming an opening on the portion of the cathode electrode where the electron-emitting portion is to be formed by cutting a virtual vertical plane passing through the center of the opening. A step of forming a carbon-based thin film selective growth region in which the trajectory drawn by the surface monotonously increases toward the center of the opening or rises in a stepwise manner toward the center of the opening;
And (f) forming an electron emission portion made of a carbon-based thin film on the carbon-based thin film selective growth region, wherein the step (e) is performed after the step (a), and thereafter, the step (f) is performed. ) Or, alternatively, step (e) is performed after step (a), and step (f) is performed after step (d), or step (e) is performed after step (d). And then performing step (f).
る工程と、 (b)全面に絶縁層を形成する工程と、 (c)絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 (d)少なくとも絶縁層に開口部を形成する工程、を備
え、 更に、 (e)開口部の中心部を通る仮想垂直面で切断したとき
の表面の描く軌跡が、開口部の中心部に向かって単調に
高くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かって階段
状に昇るように、電子放出部を形成すべきカソード電極
の部分を加工する工程、 (f)電子放出部を形成すべきカソード電極の部分の上
に炭素系薄膜選択成長領域を形成する工程、及び、 (g)炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜選択
成長領域の上に形成する工程、を更に備え、 工程(e)を工程(a)の後に実行し、その後、工程
(f)を実行し、その後、工程(g)を実行するか、あ
るいは又、 工程(e)を工程(a)の後に実行し、その後、工程
(f)を実行し、工程(g)を工程(d)の後に実行す
るか、あるいは又、 工程(e)を工程(a)の後に実行し、工程(f)を工
程(d)の後に実行し、その後、工程(g)を実行する
か、あるいは又、 工程(e)を工程(d)の後に実行し、その後、工程
(f)を実行し、次いで、工程(g)を実行することを
特徴とする冷陰極電界電子放出素子の製造方法。36. (a) a step of forming a cathode electrode on a support; (b) a step of forming an insulating layer on the entire surface; (c) a step of forming a gate electrode on the insulating layer; (E) forming at least an opening in the insulating layer; and (e) a trajectory drawn by the surface when cut along a virtual vertical plane passing through the center of the opening is monotonous toward the center of the opening. (C) processing the portion of the cathode electrode on which the electron-emitting portion is to be formed so as to be higher or stepwise toward the center of the opening; (E) forming a carbon-based thin film selective growth region on the portion of (e); and (g) forming an electron emission portion made of the carbon-based thin film on the carbon-based thin film selective growth region. ) Is performed after step (a), and then step (f) And then perform step (g), or alternatively, perform step (e) after step (a), then perform step (f), and replace step (g) with step (d). ), Or alternatively, performing step (e) after step (a), performing step (f) after step (d), and then performing step (g), or A method for manufacturing a cold cathode field emission device, wherein the step (e) is performed after the step (d), then the step (f) is performed, and then the step (g) is performed.
部分の上に、後に形成される開口部の中心部を通る仮想
垂直面で切断したときの表面の描く軌跡が、開口部の中
心部に向かって単調に高くなり、あるいは又、開口部の
中心部に向かって階段状に昇るような基部を形成する工
程と、 (b)支持体及び基部上にカソード電極を形成する工程
と、 (c)全面に絶縁層を形成する工程と、 (d)絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 (e)少なくとも絶縁層に開口部を形成する工程、を備
え、 更に、 (f)基部の上のカソード電極の部分の上に炭素系薄膜
選択成長領域を形成する工程、及び、 (g)炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜選択
成長領域の上に形成する工程、を更に備え、 工程(f)を工程(b)の後に実行し、その後、工程
(g)を実行するか、あるいは又、 工程(f)を工程(b)の後に実行し、工程(g)を工
程(e)の後に実行するか、あるいは又、 工程(f)を工程(e)の後に実行し、その後、工程
(g)を実行することを特徴とする冷陰極電界電子放出
素子の製造方法。37. (a) A locus of a surface drawn on a portion of a support on which an electron-emitting portion is to be formed, cut by a virtual vertical plane passing through the center of an opening to be formed later, is defined by the opening. Forming a base that monotonically increases toward the center of the opening or rises stepwise toward the center of the opening; and (b) forming a cathode electrode on the support and the base. (C) a step of forming an insulating layer on the entire surface; (d) a step of forming a gate electrode on the insulating layer; and (e) a step of forming an opening at least in the insulating layer. f) forming a carbon-based thin film selective growth region on the portion of the cathode electrode on the base; and (g) forming an electron emission portion made of the carbon-based thin film on the carbon-based thin film selective growth region. Wherein step (f) is performed after step (b); After that, the step (g) is executed, or alternatively, the step (f) is executed after the step (b), and the step (g) is executed after the step (e), or the step (f) is executed. ) Is performed after the step (e), and then the step (g) is performed, the method for manufacturing a cold cathode field emission device.
る工程と、 (b)全面に絶縁層を形成する工程と、 (c)絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 (d)少なくとも絶縁層に開口部を形成する工程、を備
え、 (e)電子放出部を形成すべきカソード電極の部分の上
に、開口部の中心部を通る仮想垂直面で切断したときの
表面の描く軌跡が、開口部の中心部に向かって単調に高
くなり、あるいは又、開口部の中心部に向かって階段状
に昇るような基部を形成する工程、 (f)基部の上に炭素系薄膜選択成長領域を形成する工
程、及び、 (g)炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜選択
成長領域の上に形成する工程、を更に備え、 工程(e)を工程(a)の後に実行し、その後、工程
(f)を実行し、次いで、工程(g)を実行するか、あ
るいは又、 工程(e)を工程(a)の後に実行し、その後、工程
(f)を実行し、工程(g)を工程(d)の後に実行す
るか、あるいは又、 工程(e)を工程(a)の後に実行し、工程(f)を工
程(d)の後に実行し、その後、工程(g)を実行する
か、あるいは又、 工程(e)を工程(d)の後に実行し、その後、工程
(f)を実行し、次いで、工程(g)を実行することを
特徴とする冷陰極電界電子放出素子の製造方法。38. (a) a step of forming a cathode electrode on a support; (b) a step of forming an insulating layer on the entire surface; (c) a step of forming a gate electrode on the insulating layer; (E) forming an opening in at least the insulating layer; and (e) forming a surface of the surface when cut at a virtual vertical plane passing through the center of the opening on the portion of the cathode electrode where the electron-emitting portion is to be formed. Forming a base such that the locus to be drawn monotonically increases toward the center of the opening or rises stepwise toward the center of the opening; (f) a carbon-based thin film on the base Forming a selective growth region; and (g) forming an electron emission portion made of a carbon-based thin film on the carbon-based thin film selective growth region, wherein step (e) is performed after step (a). And then performing step (f) and then performing step (g). Performing step (e) after step (a), then performing step (f), and performing step (g) after step (d), or (E) is performed after step (a), step (f) is performed after step (d), and then step (g) is performed, or step (e) is performed after step (d). , And thereafter, the step (f) is performed, and then the step (g) is performed.
通る仮想垂直面で切断したときの表面の描く軌跡が、開
口部の中心部に向かって単調に高くなり、あるいは又、
開口部の中心部に向かって階段状に昇るように、電子放
出部を形成すべき支持体の部分の厚さを加工する工程
と、 (b)支持体上にカソード電極を形成する工程と、 (c)全面に絶縁層を形成する工程と、 (d)絶縁層上にゲート電極を形成する工程と、 (e)少なくとも絶縁層に開口部を形成する工程、を備
え、 更に、 (f)電子放出部を形成すべきカソード電極の部分の上
に炭素系薄膜選択成長領域を形成する工程、及び、 (g)炭素系薄膜から成る電子放出部を炭素系薄膜選択
成長領域の上に形成する工程、を更に備え、 工程(f)を工程(b)の後に実行し、その後、工程
(g)を実行するか、あるいは又、 工程(f)を工程(b)の後に実行し、工程(g)を工
程(e)の後に実行するか、あるいは又、 工程(f)を工程(e)の後に実行し、その後、工程
(g)を実行することを特徴とする冷陰極電界電子放出
素子の製造方法。39. (a) The trajectory drawn by the surface when cut along an imaginary vertical plane passing through the center of the opening to be formed increases monotonically toward the center of the opening, or
Processing a thickness of a portion of a support on which an electron emission portion is to be formed so as to rise in a stepwise manner toward the center of the opening; and (b) forming a cathode electrode on the support. (C) a step of forming an insulating layer on the entire surface; (d) a step of forming a gate electrode on the insulating layer; (e) a step of forming an opening at least in the insulating layer; Forming a carbon-based thin film selective growth region on a portion of the cathode electrode where an electron emission portion is to be formed; and (g) forming an electron emission portion made of a carbon-based thin film on the carbon-based thin film selective growth region. Performing step (f) after step (b) and then performing step (g), or alternatively, performing step (f) after step (b) and performing step (f). g) is performed after step (e), or step (f) is performed after step (e). A method for manufacturing a cold cathode field emission device, wherein the method is performed after e), and thereafter, step (g) is performed.
縁層及びゲート電極上に第2の絶縁層を形成し、次い
で、第2の絶縁層上に収束電極を形成する工程を含み、 少なくとも絶縁層に開口部を形成する工程においては、
少なくとも第2の絶縁層に第2の開口部を形成し、更
に、第2の開口部に連通する開口部を少なくとも絶縁層
に形成することを特徴とする請求項35乃至請求項39
のいずれか1項に記載の冷陰極電界電子放出素子の製造
方法。40. After forming the gate electrode on the insulating layer, forming a second insulating layer on the insulating layer and the gate electrode, and then forming a focusing electrode on the second insulating layer, At least in the step of forming an opening in the insulating layer,
The second opening is formed in at least the second insulating layer, and the opening communicating with the second opening is formed in at least the insulating layer.
The method for manufacturing a cold cathode field emission device according to any one of the above items.
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- 2001-10-26 JP JP2001328906A patent/JP2002203473A/en active Pending
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