JP2806978B2 - 冷陰極電界放出装置の製造方法 - Google Patents
冷陰極電界放出装置の製造方法Info
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Classifications
-
- 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
- H01J1/304—Field-emissive cathodes
- H01J1/3042—Field-emissive cathodes microengineered, e.g. Spindt-type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
- H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
- H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
- H01J9/025—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
- H01J2201/30—Cold cathodes
- H01J2201/304—Field emission cathodes
- H01J2201/30403—Field emission cathodes characterised by the emitter shape
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は冷陰極電界放出装置の製造方法およびこの方
法によって製造された電界放出装置に関する。
法によって製造された電界放出装置に関する。
米国特許第4307507にはピットのアレイを形成するた
めの結晶学的にエッチングされた単結晶材料の表面上に
電子放出物質を堆積させることによって作製された電界
放出装置が開示されている。その単結晶材料はその後に
エッチングによって除去され、複数の尖鋭な電界放出ス
パイクを有する電界放出装置が得られる。
めの結晶学的にエッチングされた単結晶材料の表面上に
電子放出物質を堆積させることによって作製された電界
放出装置が開示されている。その単結晶材料はその後に
エッチングによって除去され、複数の尖鋭な電界放出ス
パイクを有する電界放出装置が得られる。
この技術や他の公知の技術（例えば自然成長ウイスカ
ーまたは金属共晶を含む）は時間がかかるとともに高価
である。
ーまたは金属共晶を含む）は時間がかかるとともに高価
である。
例えば米国特許第4591717号には光電検知器のための
光電電界放出装置が開示されている。光電性層が複数の
稠密に充填された金属導電性ニードルよりなり、これら
のニードルは基板上に垂直方向に整列して配列されてい
る。陽極酸化によって基板上に酸化物層が堆積され、そ
の層は垂直方向に配向された気孔を有しており、それら
の気孔内で金属ウイスカーが成長されて酸化物層の向う
に延長する。
光電電界放出装置が開示されている。光電性層が複数の
稠密に充填された金属導電性ニードルよりなり、これら
のニードルは基板上に垂直方向に整列して配列されてい
る。陽極酸化によって基板上に酸化物層が堆積され、そ
の層は垂直方向に配向された気孔を有しており、それら
の気孔内で金属ウイスカーが成長されて酸化物層の向う
に延長する。
本発明のひとつの目的は冷陰極電界放出装置を製造す
るための方法を提供することである。
るための方法を提供することである。
本発明のひとつの態様によれば、陽極処理されたアル
ミナの層であってそれの主表面に対して実質的に直交関
係にある複数の細長い孔を有する陽極処理アルミナ層を
設け、 前記孔を電子放出材料で完全に充填し、次に前記層の
少なくとも一部分を除去してその層の画定された表面を
形成しかつ前記画定された表面からそれに対して角度を
もって延長した複数の電子放出スパイクを形成して、複
数の電子放出構造を作成し、この構造がそれぞれ互に傾
斜した複数の電子放出スパイクを具備しているようにす
ることよりなる、冷陰極電界放出装置の製造方法が提供
される。
ミナの層であってそれの主表面に対して実質的に直交関
係にある複数の細長い孔を有する陽極処理アルミナ層を
設け、 前記孔を電子放出材料で完全に充填し、次に前記層の
少なくとも一部分を除去してその層の画定された表面を
形成しかつ前記画定された表面からそれに対して角度を
もって延長した複数の電子放出スパイクを形成して、複
数の電子放出構造を作成し、この構造がそれぞれ互に傾
斜した複数の電子放出スパイクを具備しているようにす
ることよりなる、冷陰極電界放出装置の製造方法が提供
される。
本発明の方法で使用するのに適した陽極処理アルミナ
構造は、まったく異なる用途のためのものではあるが、
市販されており、従って本発明は既存の製造方法に代る
便利で廉価な方法を提供する。
構造は、まったく異なる用途のためのものではあるが、
市販されており、従って本発明は既存の製造方法に代る
便利で廉価な方法を提供する。
本発明による方法は複数の電子放出構造が作成され、
各構造が互に傾斜した複数の電子放出スパイクを具備し
ている。放出スパイクの間隔が気孔の間隔に実質的に等
しい陽極処理された金属酸化物よりなる先行技術の電解
効果電子放出装置に比較して、本発明は個々の電子放出
構造間の間隔が気孔の間隔より大きい装置を提供する。
従って、電子放出構造の尖端の半径と電子放出構造の間
隔との比が、電界電子放出の増大した効果を伴う本発明
の方法によって軽減される。
各構造が互に傾斜した複数の電子放出スパイクを具備し
ている。放出スパイクの間隔が気孔の間隔に実質的に等
しい陽極処理された金属酸化物よりなる先行技術の電解
効果電子放出装置に比較して、本発明は個々の電子放出
構造間の間隔が気孔の間隔より大きい装置を提供する。
従って、電子放出構造の尖端の半径と電子放出構造の間
隔との比が、電界電子放出の増大した効果を伴う本発明
の方法によって軽減される。
前記層の少なくとも一部分を保持する工程に先立っ
て、前記層のひとつの表面が研磨され平滑な仕上面とな
され、これにより同じ長さの電子放出スパイクが与えら
れる。あるいはそれに代えてまたはそれに加えて、電子
放出構造の鮮明度を改善するために溝付の仕上面となさ
れてもよい。
て、前記層のひとつの表面が研磨され平滑な仕上面とな
され、これにより同じ長さの電子放出スパイクが与えら
れる。あるいはそれに代えてまたはそれに加えて、電子
放出構造の鮮明度を改善するために溝付の仕上面となさ
れてもよい。
前記電子放出材料は電気メッキ可能な金属または電気
メッキ可能な金属の混合物あるいは電気メッキ可能な金
属の合金でありえかつコバルト、ニッケル、すず、タン
グステン、銀、テルル、セレン、マンガン、亜鉛、カド
ミウム、鉛、クロムおよび鉄のグループから選択されう
る。
メッキ可能な金属の混合物あるいは電気メッキ可能な金
属の合金でありえかつコバルト、ニッケル、すず、タン
グステン、銀、テルル、セレン、マンガン、亜鉛、カド
ミウム、鉛、クロムおよび鉄のグループから選択されう
る。
陽極処理アルミナよりなる前記層のアルミニウムの層
上に設けられうるものであり前記気孔と前記アルミニウ
ムの層との間には陽極処理アルミナの連続した障壁層が
存在する。
上に設けられうるものであり前記気孔と前記アルミニウ
ムの層との間には陽極処理アルミナの連続した障壁層が
存在する。
前記層の少なくとも一部分を除去する前記工程は連続
した障壁層を構成する部分以外のすべての陽極処理アル
ミナを除去することよりなりうる。
した障壁層を構成する部分以外のすべての陽極処理アル
ミナを除去することよりなりうる。
他の実施例では、前記層の少なくとも一部分を除去す
る工程に先立って、前記陽極処理アルミナの層の露呈し
た表面に、前記電子放出材料の連続層を設ける付加的な
工程を行ない、かつ前記層の少なくとも一部分を除去す
る前記工程では前記アルミニウムの層と前記連続した障
壁層との両方を除去する。
る工程に先立って、前記陽極処理アルミナの層の露呈し
た表面に、前記電子放出材料の連続層を設ける付加的な
工程を行ない、かつ前記層の少なくとも一部分を除去す
る前記工程では前記アルミニウムの層と前記連続した障
壁層との両方を除去する。
本発明の他の態様によれば、本発明の前記第１の態様
による方法によって作成された冷陰極電界放出装置が提
供される。
による方法によって作成された冷陰極電界放出装置が提
供される。
以下図面を参照して本発明の実施例につき説明しよ
う。
う。
第１図に示された電界放出装置は陽極処理されたアル
ミナ（Al2O3）の層11、すなわちアルミニウムを陽極処
理して形成されたアルミナの層を担持したアルミニウム
の層10を具備している。層11は通常厚さが15ミクロンで
あり、細長くて実質的に円筒状をした複数の気孔（例え
ば12）を有しており、これらの気孔は陽極処理工程時に
自然に発生するものであり、層の主表面（13、13′）に
対して実質的に直交関係をもって整列される。気孔は主
表面の一方だけに延長し、それらの気孔と層10との間に
は陽極処理されたアルミナよりなる連続した障壁層が存
在し、さらにそれらの気孔はコバルトのような適当な電
子放出材料で完全に充填されているが、ニッケル、す
ず、タングステン、および他の電気メッキ可能な材料
（例えば銀、テルル、セレン、マンガン、亜鉛、カドミ
ウム、鉛およびクロム）のような他の電子放出材料また
はこれらの材料のうちの２つ以上のものの混合物あるい
はそれらの合金を代りに用いてもよい。このようにして
形成された構造はコラム状の電子放出要素15のアレイを
与え、それらの電子放出要素15はそれぞれ直径が通常10
〜100nm、長さが約15μｍであって、隣接要素は約50〜1
50nmだけ互に離間している。
ミナ（Al2O3）の層11、すなわちアルミニウムを陽極処
理して形成されたアルミナの層を担持したアルミニウム
の層10を具備している。層11は通常厚さが15ミクロンで
あり、細長くて実質的に円筒状をした複数の気孔（例え
ば12）を有しており、これらの気孔は陽極処理工程時に
自然に発生するものであり、層の主表面（13、13′）に
対して実質的に直交関係をもって整列される。気孔は主
表面の一方だけに延長し、それらの気孔と層10との間に
は陽極処理されたアルミナよりなる連続した障壁層が存
在し、さらにそれらの気孔はコバルトのような適当な電
子放出材料で完全に充填されているが、ニッケル、す
ず、タングステン、および他の電気メッキ可能な材料
（例えば銀、テルル、セレン、マンガン、亜鉛、カドミ
ウム、鉛およびクロム）のような他の電子放出材料また
はこれらの材料のうちの２つ以上のものの混合物あるい
はそれらの合金を代りに用いてもよい。このようにして
形成された構造はコラム状の電子放出要素15のアレイを
与え、それらの電子放出要素15はそれぞれ直径が通常10
〜100nm、長さが約15μｍであって、隣接要素は約50〜1
50nmだけ互に離間している。
第１図に示されたものと同様の構造を商業的に得るこ
とができる。しかし、第１図に示された構造とは異な
り、市販の構造は不規則な充填気孔を有しており、それ
らの気孔のうちのある程度のものは部分的にしか充填さ
れていない。従って、付加的な電子放出材料を堆積させ
て各気孔が完全に充填されるようにすることが望ましい
場合がありうる。余分な電子放出材料を除去し、平滑で
平坦な表面仕上を形成し、そして長さが実質的に等しい
電子放出要素15を設けるために、層11はその後で微粒子
エメリーペーパーを用いて機械的に研磨される。
とができる。しかし、第１図に示された構造とは異な
り、市販の構造は不規則な充填気孔を有しており、それ
らの気孔のうちのある程度のものは部分的にしか充填さ
れていない。従って、付加的な電子放出材料を堆積させ
て各気孔が完全に充填されるようにすることが望ましい
場合がありうる。余分な電子放出材料を除去し、平滑で
平坦な表面仕上を形成し、そして長さが実質的に等しい
電子放出要素15を設けるために、層11はその後で微粒子
エメリーペーパーを用いて機械的に研磨される。
装飾の目的のためにフェイシアパネル、トリム等上の
金属コーティングとして市販の構造がこれまでは用いら
れていた。しかし、本発明者が知る限りでは、電子放出
装置を作製するためにその種の構造を用いることは提案
されていない。
金属コーティングとして市販の構造がこれまでは用いら
れていた。しかし、本発明者が知る限りでは、電子放出
装置を作製するためにその種の構造を用いることは提案
されていない。
層10および11の作成および（または）電子放出材料の
堆積は社内でもできることが理解されるであろう。通
常、電子放出材料は電気メッキまたは電気泳動によって
堆積される。
堆積は社内でもできることが理解されるであろう。通
常、電子放出材料は電気メッキまたは電気泳動によって
堆積される。
理論的に、複数のエミッターを有する装置に対する電
界放出の効果は各エミッターの先端半径Ｒ、エミッター
の間隔ａおよび陽極と陰極との間隔Ｌに依存する。許容
限界は４πRL≦a2である。従って、先端半径Ｒが25nm
で、陽極と陰極との間隔Ｌが200μｍ〜4mmの場合には、
最小エミッター間隔は約10μｍ〜約30μｍの範囲でなけ
ればならない。
界放出の効果は各エミッターの先端半径Ｒ、エミッター
の間隔ａおよび陽極と陰極との間隔Ｌに依存する。許容
限界は４πRL≦a2である。従って、先端半径Ｒが25nm
で、陽極と陰極との間隔Ｌが200μｍ〜4mmの場合には、
最小エミッター間隔は約10μｍ〜約30μｍの範囲でなけ
ればならない。
層11の一部分をエッチング・バックして画定された表
面13″を形成することによって改良された電界放出装置
を作成することができることを本発明者は見出した。層
11がエッチング・バックされると、要素15が崩壊して層
11の外向き面13″および互いに対して傾斜したスパイク
16を生じ、それにより構造17を形成する。第２図は層11
が残留部分を除きすべてエッチングによって除去された
電界放出装置を示しており、その構造の走査型電子顕微
鏡法（SEM）による写真を参考写真として別紙に示す。
面13″を形成することによって改良された電界放出装置
を作成することができることを本発明者は見出した。層
11がエッチング・バックされると、要素15が崩壊して層
11の外向き面13″および互いに対して傾斜したスパイク
16を生じ、それにより構造17を形成する。第２図は層11
が残留部分を除きすべてエッチングによって除去された
電界放出装置を示しており、その構造の走査型電子顕微
鏡法（SEM）による写真を参考写真として別紙に示す。
構造16を作成するのに必要とされる最適処理条件は多
数のパラメータに依存する。１つの例では、第１図のも
のと同様であるがコバルトを充填された孔を含んだ厚さ
約23μｍの陽極層を有する装置が20％NaOH溶液（苛性ソ
ーダ溶液）でエッチングされる。0.5分のエッチングで
約２〜３μｍ離れた不規則な尖端を有する構造が得られ
た。１分間のエッチングで参考写真として別紙に示すよ
うな円錐形状の構造が生成され、それらの構造の尖端は
約10μｍの間隔を有する。約1.5分エッチングすること
によって潰されて平坦化されかつ尖端が40μｍまでの間
隔を有する円錐状の構造が得られる。さらにエッチング
すると装置の形態が劣化され、２分間のエッチングによ
って繊維状の壁と５〜10μｍのセルを有するハニカム状
の構造が得られた。３分間エッチングすると電子放出材
料のタフト間に裸のアルミが表れる構造が得られた。
数のパラメータに依存する。１つの例では、第１図のも
のと同様であるがコバルトを充填された孔を含んだ厚さ
約23μｍの陽極層を有する装置が20％NaOH溶液（苛性ソ
ーダ溶液）でエッチングされる。0.5分のエッチングで
約２〜３μｍ離れた不規則な尖端を有する構造が得られ
た。１分間のエッチングで参考写真として別紙に示すよ
うな円錐形状の構造が生成され、それらの構造の尖端は
約10μｍの間隔を有する。約1.5分エッチングすること
によって潰されて平坦化されかつ尖端が40μｍまでの間
隔を有する円錐状の構造が得られる。さらにエッチング
すると装置の形態が劣化され、２分間のエッチングによ
って繊維状の壁と５〜10μｍのセルを有するハニカム状
の構造が得られた。３分間エッチングすると電子放出材
料のタフト間に裸のアルミが表れる構造が得られた。
必要とされるエッチング・パラメータは円錐状構造
（wigwam−like structures）17を生ずることになるス
パイク16の長さに関係している。本発明者は、硫酸およ
び18ボルトの電圧を用いて電気メッキすることにより生
成された電子放出スパイクの場合には、５μｍ〜15μｍ
の範囲の長さのスパイクから円錐状構造が生成されうる
ことを見出した。
（wigwam−like structures）17を生ずることになるス
パイク16の長さに関係している。本発明者は、硫酸およ
び18ボルトの電圧を用いて電気メッキすることにより生
成された電子放出スパイクの場合には、５μｍ〜15μｍ
の範囲の長さのスパイクから円錐状構造が生成されうる
ことを見出した。
第１図および第２図に示された障壁層14は通常は厚さ
が20nm以下であり、完全に電気的絶縁性ではないので、
ほとんどの実用的な電圧では、電子がその障壁層を通過
（tunnel）することができる。層14はある程度の電流制
限を装置に課しかつ個々の電子放出要素16間における均
一な電流分布を促進する点で有益であると考えられてい
る。
が20nm以下であり、完全に電気的絶縁性ではないので、
ほとんどの実用的な電圧では、電子がその障壁層を通過
（tunnel）することができる。層14はある程度の電流制
限を装置に課しかつ個々の電子放出要素16間における均
一な電流分布を促進する点で有益であると考えられてい
る。
第３図は本発明による電界放出装置の動作性能を評価
するために用いられた電子管装置を示している。この装
置は真空室21内に取り付けられた陰極・陽極対20を具備
しており、この対20の陰極22は直流電圧源23に接続さ
れ、その対の陽極24は電流測定装置25、この場合にはカ
イスレイ610cエレクトロメータに接続されている。
するために用いられた電子管装置を示している。この装
置は真空室21内に取り付けられた陰極・陽極対20を具備
しており、この対20の陰極22は直流電圧源23に接続さ
れ、その対の陽極24は電流測定装置25、この場合にはカ
イスレイ610cエレクトロメータに接続されている。
陰極は電界放出装置を具備しており、そしてモリブデ
ンのストリップで作成された弾性スキッドである陽極は
厚さ12μｍのポリエステル膜26によって陰極の電子放出
面から離間されている。その膜は陰極から陽極に電子を
通過させうる直径6mmの中心孔を有している。陰極・陽
極対は最初にアルゴン雰囲気において400ボルトで1/2時
間スパッター・クリーニング（sputter cleaned）され
た。その後で電流（Ｉ）と電圧（Ｖ）の測定がなされう
る。第４図は第１図の電界放出装置を用いて得られた電
流電圧関係を示している。
ンのストリップで作成された弾性スキッドである陽極は
厚さ12μｍのポリエステル膜26によって陰極の電子放出
面から離間されている。その膜は陰極から陽極に電子を
通過させうる直径6mmの中心孔を有している。陰極・陽
極対は最初にアルゴン雰囲気において400ボルトで1/2時
間スパッター・クリーニング（sputter cleaned）され
た。その後で電流（Ｉ）と電圧（Ｖ）の測定がなされう
る。第４図は第１図の電界放出装置を用いて得られた電
流電圧関係を示している。
1988年１月/2月J.Mater Rsearch 3（１）第70、71頁
におけるJ.K.Cochran、K.J.LeeおよびD.H.Hill著「Comp
arison of low field emmissive from TaC and tungste
n fibre arrays」に記載されているように、電界放出装
置の電流・電圧関係は、パラメータlog（I/V2）をパラ
メータ（I/V）とほとんど直線的に関係づけるファウラ
ー・ノルトハイム方程式を満足する。第４図に示された
結果から明らかなように、陰極22は実際に電界放出装置
の直線関係特性を示す。さらに、その陰極は、実質的に
陰極から陽極への一方向のみに電子を流すダイオード作
用を呈し、逆方向の電流はほとんど存在しないことが認
められた。本発明者は、放出電流が初期的には印加電圧
の履歴に依存することをも見出した。第５図の曲線Ａ、
ＢおよびＣは一連の場面で収集されたデータを表してい
るが、これは最大印加電圧が上昇されるにつれて順次大
きい放出電流が得られることを示している。
におけるJ.K.Cochran、K.J.LeeおよびD.H.Hill著「Comp
arison of low field emmissive from TaC and tungste
n fibre arrays」に記載されているように、電界放出装
置の電流・電圧関係は、パラメータlog（I/V2）をパラ
メータ（I/V）とほとんど直線的に関係づけるファウラ
ー・ノルトハイム方程式を満足する。第４図に示された
結果から明らかなように、陰極22は実際に電界放出装置
の直線関係特性を示す。さらに、その陰極は、実質的に
陰極から陽極への一方向のみに電子を流すダイオード作
用を呈し、逆方向の電流はほとんど存在しないことが認
められた。本発明者は、放出電流が初期的には印加電圧
の履歴に依存することをも見出した。第５図の曲線Ａ、
ＢおよびＣは一連の場面で収集されたデータを表してい
るが、これは最大印加電圧が上昇されるにつれて順次大
きい放出電流が得られることを示している。
第６図は第２図に示された電界放出装置を用いて得ら
れた電流（Ｉ）対電圧（Ｖ）のプロットを示しており、
第７図は第１図および第２図の電界放出装置に対して得
られた結果を同じスケールで比較している。
れた電流（Ｉ）対電圧（Ｖ）のプロットを示しており、
第７図は第１図および第２図の電界放出装置に対して得
られた結果を同じスケールで比較している。
第７図から判るように、電圧の印加により実現され得
る電流は第１図の装置の場合よりも第２図の場合のほう
が数桁大きい。これは、本発明による電子放出構造では
それの尖端半径とその構造の間隔との比が小さいことに
よるものと本発明者は考える。
る電流は第１図の装置の場合よりも第２図の場合のほう
が数桁大きい。これは、本発明による電子放出構造では
それの尖端半径とその構造の間隔との比が小さいことに
よるものと本発明者は考える。
各電子放出構造の鮮明度はエッチングの前に層11の表
面に溝を、好ましくは十字溝を形成することによって増
大されうると考えられる。
面に溝を、好ましくは十字溝を形成することによって増
大されうると考えられる。
第８図は本発明の他の実施例を示している。この場合
には、気孔12は電気メッキによって過剰に充填されて、
連続した金属層18を生じており、かつアルミニウム層10
と陽極処理アルミナの層11（障壁層14を含む）とは両方
ともエッチングによって除去された。
には、気孔12は電気メッキによって過剰に充填されて、
連続した金属層18を生じており、かつアルミニウム層10
と陽極処理アルミナの層11（障壁層14を含む）とは両方
ともエッチングによって除去された。
もし所望されれば、第８図に示されているように、エ
ッチングを不完全にして電子放出構造19のまわりに残留
アルミナ層を残し、そしてそれによりその構造に対する
付加的な支持を与えるようにしてもよい。
ッチングを不完全にして電子放出構造19のまわりに残留
アルミナ層を残し、そしてそれによりその構造に対する
付加的な支持を与えるようにしてもよい。
本発明による電界放出装置は他の種々の電子管装置、
例えば電子顕微鏡や瞬間始動テレビの電子銃等に適用で
き、特に放電ランプのアークチューブにおける冷陰極と
して適用できる。
例えば電子顕微鏡や瞬間始動テレビの電子銃等に適用で
き、特に放電ランプのアークチューブにおける冷陰極と
して適用できる。
第１図は電界放出装置の一部分の概略断面図、第２図は
本発明によって提供された電界放出装置の断面図、第３
図は電界放出装置を具備した電子管装置の概略図、第４
図は第１図の電界放出装置を用いて得られた電流・電圧
関係（ファウラー・ノルトハイム・プロットとして表さ
れた）を示す図、第５図は第１図の電界放出装置を用い
て一連の場面で得られた電流・電圧関係を示す図、第６
図は第２図の電界放出装置を用いて得られた電流対電圧
関係のプロットを示す図、第7a図および第7b図は第１図
と第２図の電界放出装置を用いて得られた電流・電圧関
係を比較する図、第８図は本発明による他の電界放出装
置を示す図である。 図面において、10はアルミニウム層、11は陽極処理アル
ミナ層、12は気孔、13は主表面、14は障壁層、15は電子
放出要素、16はスパイク、18は金属層、22は陰極、24は
陽極である。
本発明によって提供された電界放出装置の断面図、第３
図は電界放出装置を具備した電子管装置の概略図、第４
図は第１図の電界放出装置を用いて得られた電流・電圧
関係（ファウラー・ノルトハイム・プロットとして表さ
れた）を示す図、第５図は第１図の電界放出装置を用い
て一連の場面で得られた電流・電圧関係を示す図、第６
図は第２図の電界放出装置を用いて得られた電流対電圧
関係のプロットを示す図、第7a図および第7b図は第１図
と第２図の電界放出装置を用いて得られた電流・電圧関
係を比較する図、第８図は本発明による他の電界放出装
置を示す図である。 図面において、10はアルミニウム層、11は陽極処理アル
ミナ層、12は気孔、13は主表面、14は障壁層、15は電子
放出要素、16はスパイク、18は金属層、22は陰極、24は
陽極である。
Claims (12)
- 【請求項１】陽極処理されたアルミナの層であってそれ
の主表面に対して実質的に直交関係にある複数の細長い
孔を有する陽極処理アルミナ層を設け、 前記孔を電子放出材料で完全に充填し、次に前記層の少
なくとも一部分を除去してその層の画定された表面を形
成しかつ前記画定された表面からそれに対して角度をも
って延長した複数の電子放出スパイクを形成して、複数
の電子放出構造を作成し、この構造がそれぞれ互に傾斜
した複数の電子放出スパイクを具備しているようにする
ことよりなる、冷陰極電界放出装置の製造方法。 - 【請求項２】各スパイクが５μｍ〜15μｍの範囲の長さ
を有しているようにする請求項１の方法。 - 【請求項３】前記層の表面を研磨して実質的に平坦な仕
上げを作成する工程を含み、この研磨工程は前記層の少
なくとも一部分を除去する工程に先立って行なわれる請
求項１または２の方法。 - 【請求項４】前記層の表面を研磨して溝付き仕上げを作
成する工程を含み、この研磨工程は前記層の少なくとも
一部分を除去する工程に先立って行なわれる請求項１〜
３のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項５】前記溝付き仕上げは十字溝付き仕上げであ
る請求項４の方法。 - 【請求項６】前記電子放出材料は電気メッキ可能な金
属、電気メッキ可能な金属の混合物または電気メッキ可
能な金属の合金である請求項１〜５のいずれか１項に記
載の方法。 - 【請求項７】単数または複数の前記電気メッキ可能な金
属はコバルト、ニッケル、すず、タングステン、銀、テ
ルル、セレン、マンガン、亜鉛、カドミウム、鉛、クロ
ムおよび鉄のグループから選択される請求項６の方法。 - 【請求項８】前記陽極処理アルミナ層はアルミニウムの
層上に設けられ、前記気孔と前記アルミニウム層との間
に陽極処理アルミナの連続した障壁層が存在する請求項
１〜７のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項９】前記層の少なくとも一部分を除去する工程
は前記障壁層を構成する部分を除くすべての陽極処理ア
ルミナを除去することよりなる請求項８の方法。 - 【請求項１０】前記層の少なくとも一部分を除去する工
程に先立って、前記陽極処理アルミナ層の露呈面に、前
記電子放出材料の連続層を設け、かつ前記層の少なくと
も一部分を除去する工程は前記アルミニウム層と前記連
続障壁層との両方を除去することを含む請求項８の方
法。 - 【請求項１１】請求項１〜10のいずれか１項に記載の方
法で作製された冷陰極電界放出装置。 - 【請求項１２】請求項11による電界放出装置を具備した
電子管装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8816689.7 | 1988-07-13 | ||
| GB888816689A GB8816689D0 (en) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | Method of manufacturing cold cathode field emission device & field emission device manufactured by method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02270247A JPH02270247A (ja) | 1990-11-05 |
| JP2806978B2 true JP2806978B2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=10640387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17920789A Expired - Lifetime JP2806978B2 (ja) | 1988-07-13 | 1989-07-13 | 冷陰極電界放出装置の製造方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4969850A (ja) |
| EP (1) | EP0351110B1 (ja) |
| JP (1) | JP2806978B2 (ja) |
| AT (1) | ATE85729T1 (ja) |
| CA (1) | CA1305999C (ja) |
| DE (1) | DE68904831T2 (ja) |
| GB (1) | GB8816689D0 (ja) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5019003A (en) * | 1989-09-29 | 1991-05-28 | Motorola, Inc. | Field emission device having preformed emitters |
| US5202602A (en) * | 1990-11-01 | 1993-04-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Metal-glass composite field-emitting arrays |
| GB9216647D0 (en) * | 1992-08-05 | 1992-09-16 | Isis Innovation | Cold cathodes |
| FR2705830B1 (fr) * | 1993-05-27 | 1995-06-30 | Commissariat Energie Atomique | Procédé de fabrication de dispositifs d'affichage à micropointes, utilisant la lithographie par ions lourds. |
| US5564959A (en) * | 1993-09-08 | 1996-10-15 | Silicon Video Corporation | Use of charged-particle tracks in fabricating gated electron-emitting devices |
| US5559389A (en) * | 1993-09-08 | 1996-09-24 | Silicon Video Corporation | Electron-emitting devices having variously constituted electron-emissive elements, including cones or pedestals |
| US7025892B1 (en) | 1993-09-08 | 2006-04-11 | Candescent Technologies Corporation | Method for creating gated filament structures for field emission displays |
| US5462467A (en) * | 1993-09-08 | 1995-10-31 | Silicon Video Corporation | Fabrication of filamentary field-emission device, including self-aligned gate |
| DE4416597B4 (de) * | 1994-05-11 | 2006-03-02 | Nawotec Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung der Bildpunkt-Strahlungsquellen für flache Farb-Bildschirme |
| KR100405886B1 (ko) * | 1995-08-04 | 2004-04-03 | 프린터블 필드 에미터스 리미티드 | 전계전자방출물질과그제조방법및그물질을이용한소자 |
| CH690144A5 (de) * | 1995-12-22 | 2000-05-15 | Alusuisse Lonza Services Ag | Strukturierte Oberfläche mit spitzenförmigen Elementen. |
| DE19602595A1 (de) * | 1996-01-25 | 1997-07-31 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Herstellung von Feldemissionsspitzen |
| US6525461B1 (en) | 1997-10-30 | 2003-02-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Narrow titanium-containing wire, process for producing narrow titanium-containing wire, structure, and electron-emitting device |
| JPH11246300A (ja) * | 1997-10-30 | 1999-09-14 | Canon Inc | チタンナノ細線、チタンナノ細線の製造方法、構造体及び電子放出素子 |
| FR2786026A1 (fr) * | 1998-11-17 | 2000-05-19 | Commissariat Energie Atomique | Procede de formation de reliefs sur un substrat au moyen d'un masque de gravure ou de depot |
| EP1061554A1 (en) * | 1999-06-15 | 2000-12-20 | Iljin Nanotech Co., Ltd. | White light source using carbon nanotubes and fabrication method thereof |
| JP2001052652A (ja) * | 1999-06-18 | 2001-02-23 | Cheol Jin Lee | 白色光源及びその製造方法 |
| DE19931328A1 (de) * | 1999-07-01 | 2001-01-11 | Codixx Ag | Flächige Elektronen-Feldemissionsquelle und Verfahren zu deren Herstellung |
| US6649824B1 (en) | 1999-09-22 | 2003-11-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device and method of production thereof |
| EP1444718A4 (en) * | 2001-11-13 | 2005-11-23 | Nanosciences Corp | PHOTO CATHODE |
| EP1377133A1 (en) * | 2002-06-18 | 2004-01-02 | Alcan Technology & Management Ltd. | Lighting element with luminescent surface and uses thereof |
| US7494326B2 (en) * | 2003-12-31 | 2009-02-24 | Honeywell International Inc. | Micro ion pump |
| JP5099836B2 (ja) * | 2008-01-30 | 2012-12-19 | 株式会社高松メッキ | 電子銃の製造方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3466485A (en) * | 1967-09-21 | 1969-09-09 | Bell Telephone Labor Inc | Cold cathode emitter having a mosaic of closely spaced needles |
| NL6914205A (ja) * | 1969-09-18 | 1971-03-22 | ||
| US3720856A (en) * | 1970-07-29 | 1973-03-13 | Westinghouse Electric Corp | Binary material field emitter structure |
| US3671798A (en) * | 1970-12-11 | 1972-06-20 | Nasa | Method and apparatus for limiting field-emission current |
| US3783325A (en) * | 1971-10-21 | 1974-01-01 | Us Army | Field effect electron gun having at least a million emitting fibers per square centimeter |
| US3745402A (en) * | 1971-12-17 | 1973-07-10 | J Shelton | Field effect electron emitter |
| US3746905A (en) * | 1971-12-21 | 1973-07-17 | Us Army | High vacuum, field effect electron tube |
| JPS5325632B2 (ja) * | 1973-03-22 | 1978-07-27 | ||
| US3982147A (en) * | 1975-03-07 | 1976-09-21 | Charles Redman | Electric device for processing signals in three dimensions |
| US4163918A (en) * | 1977-12-27 | 1979-08-07 | Joe Shelton | Electron beam forming device |
| DE2951287A1 (de) * | 1979-12-20 | 1981-07-02 | Gesellschaft für Schwerionenforschung mbH, 6100 Darmstadt | Verfahren zur herstellung von ebenen oberflaechen mit feinsten spitzen im mikrometer-bereich |
| DE3316027A1 (de) * | 1983-05-03 | 1984-11-08 | Dornier System Gmbh, 7990 Friedrichshafen | Photodetektor |
-
1988
- 1988-07-13 GB GB888816689A patent/GB8816689D0/en active Pending
-
1989
- 1989-06-30 AT AT89306659T patent/ATE85729T1/de not_active IP Right Cessation
- 1989-06-30 DE DE8989306659T patent/DE68904831T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-06-30 EP EP89306659A patent/EP0351110B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-07-12 CA CA000605460A patent/CA1305999C/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-07-13 JP JP17920789A patent/JP2806978B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1989-07-13 US US07/379,231 patent/US4969850A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE68904831T2 (de) | 1993-08-19 |
| GB8816689D0 (en) | 1988-08-17 |
| ATE85729T1 (de) | 1993-02-15 |
| EP0351110A1 (en) | 1990-01-17 |
| EP0351110B1 (en) | 1993-02-10 |
| CA1305999C (en) | 1992-08-04 |
| DE68904831D1 (de) | 1993-03-25 |
| JPH02270247A (ja) | 1990-11-05 |
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