JP2614047B2 - 電子放出素子の製造方法 - Google Patents
電子放出素子の製造方法Info
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- JP2614047B2 JP2614047B2 JP17483987A JP17483987A JP2614047B2 JP 2614047 B2 JP2614047 B2 JP 2614047B2 JP 17483987 A JP17483987 A JP 17483987A JP 17483987 A JP17483987 A JP 17483987A JP 2614047 B2 JP2614047 B2 JP 2614047B2
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- emitting device
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
- H01J1/316—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode having an electric field parallel to the surface, e.g. thin film cathodes
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- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電子放出素子の製造方法に関するものであ
る。
る。
［従来の技術］ 従来、簡単な構造で電子の放出が得られる素子とし
て、例えば、エム アイ エリンソン（M.I.Elinson）
等によって発表された冷陰極素子が知られている。［ラ
ジオ エンジニアリング エレクトロン フィジィッス
（Radio Eng.Electron.Phys.）第10巻,1290〜1296頁,19
65年］ これは、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に
平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を
利用するもので、一般には表面伝導型放出素子と呼ばれ
ている。
て、例えば、エム アイ エリンソン（M.I.Elinson）
等によって発表された冷陰極素子が知られている。［ラ
ジオ エンジニアリング エレクトロン フィジィッス
（Radio Eng.Electron.Phys.）第10巻,1290〜1296頁,19
65年］ これは、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に
平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を
利用するもので、一般には表面伝導型放出素子と呼ばれ
ている。
この表面伝導型放出素子としては、前記エリンソン等
により開発されたSnO2（Sb）薄膜を用いたもの、Au薄膜
によるもの［ジー・ディトマー“スイン ソリド フィ
ルムス”（G.Dittmer:“Thin Solid Films"）,9巻,317
頁，（1972年）］、ITO薄膜によるもの［エム ハート
ウェル アンド シー ジー フォンスタッド“アイ
イー イー イー トランス”イー ディー コンフ
（M.Hartwell and C.G.Fonstad:"IEEE Trans.ED Con
f."）519頁，（1975年）］、カーボン薄膜によるもの
［荒木久他：“真空",第26巻，第１号,22頁，（1983
年）などが報告されている。
により開発されたSnO2（Sb）薄膜を用いたもの、Au薄膜
によるもの［ジー・ディトマー“スイン ソリド フィ
ルムス”（G.Dittmer:“Thin Solid Films"）,9巻,317
頁，（1972年）］、ITO薄膜によるもの［エム ハート
ウェル アンド シー ジー フォンスタッド“アイ
イー イー イー トランス”イー ディー コンフ
（M.Hartwell and C.G.Fonstad:"IEEE Trans.ED Con
f."）519頁，（1975年）］、カーボン薄膜によるもの
［荒木久他：“真空",第26巻，第１号,22頁，（1983
年）などが報告されている。
これらの表面伝導型放出素子の典型的な素子構成を第
２図に示す。同第２図において、１および２は電気的接
続を得る為の電極、３は電子放出材料で形成される薄
膜、４は基板、５は電子放出部を示す。
２図に示す。同第２図において、１および２は電気的接
続を得る為の電極、３は電子放出材料で形成される薄
膜、４は基板、５は電子放出部を示す。
従来、これらの表面伝導型放出素子に於ては、電子放
出を行なう前にあらかじめフォーミングと呼ばれる通電
処理によって電子放出部を形成する。即ち、前記電極１
と電極２の間に電圧を印加する事により、薄膜３に通電
し、これにより発生するジュール熱で薄膜３を局所的に
破壊、変形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態
にした電子放出部５を形成することにより電子放出機能
を得ている。
出を行なう前にあらかじめフォーミングと呼ばれる通電
処理によって電子放出部を形成する。即ち、前記電極１
と電極２の間に電圧を印加する事により、薄膜３に通電
し、これにより発生するジュール熱で薄膜３を局所的に
破壊、変形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態
にした電子放出部５を形成することにより電子放出機能
を得ている。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記の従来例の通電によるフォーミン
グには次のような問題点があった。
グには次のような問題点があった。
通電による薄膜の変化、例えば局所的な破壊、変形も
しくは変質の程度が同一基板内に形成された複数の素子
によってばらつきがあり、また薄膜の変化の生じる場所
が一定しないために、素子の特性の均一性、再現性を得
ることができない問題点があった。
しくは変質の程度が同一基板内に形成された複数の素子
によってばらつきがあり、また薄膜の変化の生じる場所
が一定しないために、素子の特性の均一性、再現性を得
ることができない問題点があった。
従来のフォーミンク工程は通電から冷却に至るまで非
常に長い時間を必要とする。このため、多数の素子をフ
ォーミングするには多大な時間を必要とするために生産
性が悪い問題点があった。
常に長い時間を必要とする。このため、多数の素子をフ
ォーミングするには多大な時間を必要とするために生産
性が悪い問題点があった。
以上のような問題点があるため、表面伝導型の電子放
出素子は素子構造が簡単であるという利点があるにもか
かわらず、産業上積極的に応用されるには至っていない
現状である。
出素子は素子構造が簡単であるという利点があるにもか
かわらず、産業上積極的に応用されるには至っていない
現状である。
本発明は、この様な従来例の問題点を解決するために
なされたものであり、電子放出材料の薄膜を局所的に加
熱すると共に通電処理でフォーミングを行うことによ
り、前記電子放出材料の薄膜の変化の程度を複数の素子
間で均一にすることができ、またかかる変化部が薄膜の
所望の位置に再現性良く、短時間にて形成することがで
きる電子放出素子の製造方法を提供することを目的とす
るものである。
なされたものであり、電子放出材料の薄膜を局所的に加
熱すると共に通電処理でフォーミングを行うことによ
り、前記電子放出材料の薄膜の変化の程度を複数の素子
間で均一にすることができ、またかかる変化部が薄膜の
所望の位置に再現性良く、短時間にて形成することがで
きる電子放出素子の製造方法を提供することを目的とす
るものである。
［問題点を解決するための手段］ すなわち、本発明は、対向する電極間に設けられた薄
膜を局所的に加熱する工程と、該薄膜の通電処理を行う
工程とを有し、該加熱と該通電とによる合計エネルギー
により該薄膜に電子放出部を形成することを特徴とする
電子放出素子の製造方法である。
膜を局所的に加熱する工程と、該薄膜の通電処理を行う
工程とを有し、該加熱と該通電とによる合計エネルギー
により該薄膜に電子放出部を形成することを特徴とする
電子放出素子の製造方法である。
本発明において、局所的に加熱する手段としては、レ
ーザーまたは赤外光を使用することが好ましく、該レー
ザーまたは赤外光は基板もしくは電子放出材料からなる
薄膜の吸収波長と整合の取れた波長を有するものが好ま
しい。
ーザーまたは赤外光を使用することが好ましく、該レー
ザーまたは赤外光は基板もしくは電子放出材料からなる
薄膜の吸収波長と整合の取れた波長を有するものが好ま
しい。
［作用］ 本発明の電子放出素子の製造方法は、対向する電極間
に設けられた電子放出材料からなる薄膜の電子放出部を
形成する部分を局所的に加熱すると共に薄膜の通電処理
を行い、該加熱と該通電とによる合計エネルギーを付与
することにより、前記電子放出材料の薄膜の変化の程度
を複数の素子間で均一にすることができ、しかもかかる
変化部を再現性良く、所望の位置に形成することができ
る。
に設けられた電子放出材料からなる薄膜の電子放出部を
形成する部分を局所的に加熱すると共に薄膜の通電処理
を行い、該加熱と該通電とによる合計エネルギーを付与
することにより、前記電子放出材料の薄膜の変化の程度
を複数の素子間で均一にすることができ、しかもかかる
変化部を再現性良く、所望の位置に形成することができ
る。
また、本発明の製造方法によれば、あらかじめ電子放
出材料の薄膜の電子放出部を形成しようとする所望の位
置に局所的に熱を加えることにより、通電処理によるジ
ュール熱の発生により、局所的に熱を与えた部分のみに
フォーミングに必要な熱量を集中できることから、熱を
加えた部分のみ選択的に変化（破壊、変形もしくは変
質）させることができるので、従来困難であった通電方
向に対する電子放出部の位置を精度良くかつ変化の程度
を再現性良く形成することができる。
出材料の薄膜の電子放出部を形成しようとする所望の位
置に局所的に熱を加えることにより、通電処理によるジ
ュール熱の発生により、局所的に熱を与えた部分のみに
フォーミングに必要な熱量を集中できることから、熱を
加えた部分のみ選択的に変化（破壊、変形もしくは変
質）させることができるので、従来困難であった通電方
向に対する電子放出部の位置を精度良くかつ変化の程度
を再現性良く形成することができる。
［実施例］ 以下、図面に示す実施例により本発明を詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例を示す説明図である。同図
において、14は絶縁性を有する基板、13は電子放出材料
で形成される薄膜、11および12は電気的接続を得るため
の電極、15は電子放出部、16は電子放出材料からなる薄
膜13の電子放出部15を形成する部分を局所的に加熱する
レーザーまたは赤外光である。
において、14は絶縁性を有する基板、13は電子放出材料
で形成される薄膜、11および12は電気的接続を得るため
の電極、15は電子放出部、16は電子放出材料からなる薄
膜13の電子放出部15を形成する部分を局所的に加熱する
レーザーまたは赤外光である。
本発明の電子放出素子の製造方法は、同第１図におい
て、先ず、洗浄されたガラス基板14上に蒸着もしくはス
パッタにより、SnO2,In2O3,PbO等の金属酸化物、Au,Ag,
Pt等の金属、カーボンその他の各種半導体などの電子放
出材料からなる薄膜を成膜し、次いでフォトリソグラフ
ィー技術により電子放出部が形成されるネック部を有す
る電子放出材料の薄膜13を形成する。
て、先ず、洗浄されたガラス基板14上に蒸着もしくはス
パッタにより、SnO2,In2O3,PbO等の金属酸化物、Au,Ag,
Pt等の金属、カーボンその他の各種半導体などの電子放
出材料からなる薄膜を成膜し、次いでフォトリソグラフ
ィー技術により電子放出部が形成されるネック部を有す
る電子放出材料の薄膜13を形成する。
次いで、前記薄膜13に形成される電子放出部と電気的
接続を得る電極部11,12をマスク蒸着により、Ni,Pt,Al,
Cu,Auなどの通常の導電性材料により形成する。
接続を得る電極部11,12をマスク蒸着により、Ni,Pt,Al,
Cu,Auなどの通常の導電性材料により形成する。
このようにして形成された素子を空気中もしくは真空
容器中で、波長１〜10μｍ程度のCO2レーザー、COレー
ザー、YAGレーザー、ガラスレーザー等の赤外線レーザ
ーおよび半導体レーザー、赤外光16などを電子放出材料
の薄膜13の電子放出部15を形成しようとする所望の位置
に局所部に照射して加熱を行う。加熱の程度は、通電処
理のみでフォーミングされる電力の0.1〜0.9倍程度の電
力を照射する。同時に通電処理によりフォーミングに必
要な残りの電力を通電して、局所部のみ電子放出材料の
薄膜を破壊、変形もしくは変質せしめ、レーザーの移動
もしくは基板の移動により電子放出材料の薄膜に電子放
出部15を形成する。局所的に加熱を行う場合、基板もし
くは電子放出材料の吸収波長と整合の取れた波長を利用
するとさらに低い電力でフォーミングが可能である。
容器中で、波長１〜10μｍ程度のCO2レーザー、COレー
ザー、YAGレーザー、ガラスレーザー等の赤外線レーザ
ーおよび半導体レーザー、赤外光16などを電子放出材料
の薄膜13の電子放出部15を形成しようとする所望の位置
に局所部に照射して加熱を行う。加熱の程度は、通電処
理のみでフォーミングされる電力の0.1〜0.9倍程度の電
力を照射する。同時に通電処理によりフォーミングに必
要な残りの電力を通電して、局所部のみ電子放出材料の
薄膜を破壊、変形もしくは変質せしめ、レーザーの移動
もしくは基板の移動により電子放出材料の薄膜に電子放
出部15を形成する。局所的に加熱を行う場合、基板もし
くは電子放出材料の吸収波長と整合の取れた波長を利用
するとさらに低い電力でフォーミングが可能である。
本発明においては、電子放出材料からなる薄膜の電子
放出部を形成する部分の局所的加熱と薄膜の通電処理は
同時に行ってもよく、また局所的加熱を先に行って、そ
の後に薄膜の通電処理を行ってもよく、さらには先に薄
膜の通電処理を行っている状態において局所的加熱を行
ってもよい。
放出部を形成する部分の局所的加熱と薄膜の通電処理は
同時に行ってもよく、また局所的加熱を先に行って、そ
の後に薄膜の通電処理を行ってもよく、さらには先に薄
膜の通電処理を行っている状態において局所的加熱を行
ってもよい。
この場合、従来の方法における様に、通電のみによる
フォーミングでは電子放出部の形状、電子放出材料の薄
膜の変化の位置など、変化の生じる場所が一定しないた
め、素子によって特性の均一、再現性に欠けるが、本実
施例によれば、電子放出材料の薄膜の所望の場所に精度
良く、均一でかつ再現性のある変化部を形成することが
できる。
フォーミングでは電子放出部の形状、電子放出材料の薄
膜の変化の位置など、変化の生じる場所が一定しないた
め、素子によって特性の均一、再現性に欠けるが、本実
施例によれば、電子放出材料の薄膜の所望の場所に精度
良く、均一でかつ再現性のある変化部を形成することが
できる。
また、同一基板内に複数個の電子放出部を有する場
合、従来の通電によるフォーミングでは、１素子当り20
〜40min程度の時間を必要としていたが、本実施例によ
れば約10min以内程度でフォーミングが可能であり、１
素子当り10〜30min程度短縮され、素子倍のフォーミン
グ時間を短縮することができる。
合、従来の通電によるフォーミングでは、１素子当り20
〜40min程度の時間を必要としていたが、本実施例によ
れば約10min以内程度でフォーミングが可能であり、１
素子当り10〜30min程度短縮され、素子倍のフォーミン
グ時間を短縮することができる。
さらに、上記の実施例によるフォーミングは通電時の
熱応力を、局所的に加熱する時の加熱および冷却時のレ
ーザー、赤外光等のパワーもしくはパルスレートによる
レーザー、赤外光等の電子放出材料への照射電力の制御
により、電子放出材料の急加熱及び急冷却をさけるよう
に温度制御を行うことにより、急加熱及び急冷却により
発生する熱応力を緩和することが可能であり、基板のフ
ォーミング時による破壊を防止し、同一基板内で均一か
つ再現性のあるフォーミングを行うことができる。
熱応力を、局所的に加熱する時の加熱および冷却時のレ
ーザー、赤外光等のパワーもしくはパルスレートによる
レーザー、赤外光等の電子放出材料への照射電力の制御
により、電子放出材料の急加熱及び急冷却をさけるよう
に温度制御を行うことにより、急加熱及び急冷却により
発生する熱応力を緩和することが可能であり、基板のフ
ォーミング時による破壊を防止し、同一基板内で均一か
つ再現性のあるフォーミングを行うことができる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の電子放出素子の製造方
法は、電子放出材料の薄膜を局所的に加熱すると共に通
電処理を行い、該加熱と該通電とによる合計エネルギー
を付与してフォーミングを行うことにより、 電子放出材料の薄膜の変化の程度を均一にできる 電子放出材料の薄膜の変化の生じる場所を特定でき、
電子放出部を素子によってばらつきのない均一かつ再現
性良く形成できる。
法は、電子放出材料の薄膜を局所的に加熱すると共に通
電処理を行い、該加熱と該通電とによる合計エネルギー
を付与してフォーミングを行うことにより、 電子放出材料の薄膜の変化の程度を均一にできる 電子放出材料の薄膜の変化の生じる場所を特定でき、
電子放出部を素子によってばらつきのない均一かつ再現
性良く形成できる。
電子放出材料の薄膜の変化の時間を短縮できる 素子設計、製造プロセス設計の自由度が増す等の優れ
た効果がある。
た効果がある。
第１図は本発明の電子放出素子の製造方法の一実施例を
示す説明図および第２図は従来技術を示す説明図であ
る。 1,2,11,12……電極 3,13……薄膜 4,14……基板 5,15……電子放出部 16……レーザーまたは赤外光
示す説明図および第２図は従来技術を示す説明図であ
る。 1,2,11,12……電極 3,13……薄膜 4,14……基板 5,15……電子放出部 16……レーザーまたは赤外光
フロントページの続き (72)発明者 野村 一郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 武田 俊彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 鱸 英俊 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 横野 幸次郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−19656（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−19658（ＪＰ，Ａ) 特公 昭44−32247（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (6)
- 【請求項１】対向する電極間に設けられた薄膜を局所的
に加熱する工程と、該薄膜の通電処理を行う工程とを有
し、該加熱と該通電とによる合計エネルギーにより該薄
膜に電子放出部を形成することを特徴とする電子放出素
子の製造方法。 - 【請求項２】前記局所的に加熱する工程と、前記通電処
理を行う工程とにより、前記薄膜を局所的に破壊、変形
もしくは変質せしめる特許請求の範囲第１項記載の電子
放出素子の製造方法。 - 【請求項３】前記局所的に加熱する工程は、レーザーま
たは赤外光を使用して行われる特許請求の範囲第１項記
載の電子放出素子の製造方法。 - 【請求項４】前記レーザーまたは赤外光が、前記薄膜も
しくは前記薄膜が配置される基板の吸収波長と整合のと
れた波長を有する特許請求の範囲第３項記載の電子放出
素子の製造方法。 - 【請求項５】前記局所的に加熱する工程と、前記通電処
理を行う工程とが、空気中もしくは真空中にて行われる
特許請求の範囲第１項記載の電子放出素子の製造方法。 - 【請求項６】前記対向する電極間に設けられた薄膜の複
数に対し、前記局所的に加熱する工程と、前記通電処理
を行う工程とを施す特許請求の範囲第１項乃至第５項の
いずれかの項に記載の電子放出素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17483987A JP2614047B2 (ja) | 1987-07-15 | 1987-07-15 | 電子放出素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17483987A JP2614047B2 (ja) | 1987-07-15 | 1987-07-15 | 電子放出素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6419657A JPS6419657A (en) | 1989-01-23 |
| JP2614047B2 true JP2614047B2 (ja) | 1997-05-28 |
Family
ID=15985556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17483987A Expired - Fee Related JP2614047B2 (ja) | 1987-07-15 | 1987-07-15 | 電子放出素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2614047B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3382500B2 (ja) | 1996-04-26 | 2003-03-04 | キヤノン株式会社 | 電子放出素子の製造方法及び電子源の製造方法並びに該電子源を用いた画像形成装置の製造方法 |
| JP3323847B2 (ja) | 1999-02-22 | 2002-09-09 | キヤノン株式会社 | 電子放出素子、電子源および画像形成装置の製造方法 |
-
1987
- 1987-07-15 JP JP17483987A patent/JP2614047B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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|---|---|
| JPS6419657A (en) | 1989-01-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |