JP2956612B2 - フィールドエミッタアレイとその製造方法およびその駆動方法 - Google Patents
フィールドエミッタアレイとその製造方法およびその駆動方法Info
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- H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
- H01J29/02—Electrodes; Screens; Mounting, supporting, spacing or insulating thereof
- H01J29/08—Electrodes intimately associated with a screen on or from which an image or pattern is formed, picked-up, converted or stored, e.g. backing-plates for storage tubes or collecting secondary electrons
- H01J29/085—Anode plates, e.g. for screens of flat panel displays
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- H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements or of ion traps common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J3/02—Electron guns
- H01J3/021—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source
- H01J3/022—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source with microengineered cathode, e.g. Spindt-type
Landscapes
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
- Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のカソード電
極を備えたフィールドエミッタアレイおよびその製造方
法およびその駆動方法に関する。
極を備えたフィールドエミッタアレイおよびその製造方
法およびその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のフィールドエミッタとしてスピン
ト（Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ）らがＪ．Ａ．Ｐ４７巻５２
４８−５２６３頁（１９７６年）に報告したものやグレ
イ（Ｈ．Ｆ．Ｇｒａｙ）らがＩＥＤＭ８６の７７６−７
７９頁（１９８６年）に報告したものが開発されてい
る。
ト（Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ）らがＪ．Ａ．Ｐ４７巻５２
４８−５２６３頁（１９７６年）に報告したものやグレ
イ（Ｈ．Ｆ．Ｇｒａｙ）らがＩＥＤＭ８６の７７６−７
７９頁（１９８６年）に報告したものが開発されてい
る。
【０００３】しかし、ＣＲＴディスプレイの電子銃やＴ
ＷＴ（進行波管）の電子源としてフィールドエミッタを
用いる場合にはエミッション量が大きく、エミッション
の広がりが少ない電子ビームを得る必要があり、従来の
フィールドエミッタでは、複数のカソード電極を備えた
フィールドエミッタアレイを用いるることによりこの電
子ビームを得ている。
ＷＴ（進行波管）の電子源としてフィールドエミッタを
用いる場合にはエミッション量が大きく、エミッション
の広がりが少ない電子ビームを得る必要があり、従来の
フィールドエミッタでは、複数のカソード電極を備えた
フィールドエミッタアレイを用いるることによりこの電
子ビームを得ている。
【０００４】この従来のフィールドエミッタアレイの構
成図を図４に示す。この従来のフィールドエミッタアレ
イは、基板４と、基板の上に形成され複数の孔を有した
絶縁膜５と、絶縁膜５の上に形成されたゲート電極２
と、絶縁膜５の複数の孔の中で基板４の上にそれぞれ形
成され電子を放射する複数のカソード電極１と、基板４
に対向させて設けられ、カソード電極１より放射された
電子を受けるアノード電極１１とで構成されている。
成図を図４に示す。この従来のフィールドエミッタアレ
イは、基板４と、基板の上に形成され複数の孔を有した
絶縁膜５と、絶縁膜５の上に形成されたゲート電極２
と、絶縁膜５の複数の孔の中で基板４の上にそれぞれ形
成され電子を放射する複数のカソード電極１と、基板４
に対向させて設けられ、カソード電極１より放射された
電子を受けるアノード電極１１とで構成されている。
【０００５】カソード電極１に対してゲート電極２に一
定値以上の正の電圧を印加すると円錐状のカソード電極
１の電極先端近傍から電子６が放出される。一定電圧に
おいて電子６が放出される量や、電子６が放射される最
低限の電圧である放射開始電圧などのエミッション特性
はカソード電極１の形状、ゲート電極２とカソード電極
１との距離、ゲート電極２が有するゲート孔３の大きさ
等に依存している。放出された電子６は、カソード電極
１に対向して設けられたアノード電極１１に照射され
る。
定値以上の正の電圧を印加すると円錐状のカソード電極
１の電極先端近傍から電子６が放出される。一定電圧に
おいて電子６が放出される量や、電子６が放射される最
低限の電圧である放射開始電圧などのエミッション特性
はカソード電極１の形状、ゲート電極２とカソード電極
１との距離、ゲート電極２が有するゲート孔３の大きさ
等に依存している。放出された電子６は、カソード電極
１に対向して設けられたアノード電極１１に照射され
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した複数のカソー
ド電極を備えた従来のフィールドエミッタアレイでは、
ゲート孔の大きさ、ゲート電極とカソード電極間の距
離、カソード電極の先端形状等のばらつきによりカソー
ド電極のエミッション特性がばらついてしまう。そのた
め、ゲート電極とカソード電極間に印加することができ
る上限電圧である印加上限電圧がばらつく。もし、印加
上限電圧よりも高い電圧をゲート電極とカソード電極間
に印加すると、ゲート電極とカソード電極間が電気的に
ショートしてしまいフィールドエミッタアレイは破壊さ
れる。そのようにならないためにフィールドエミッタア
レイの印加電圧を、印加上限電圧が最も低いカソード電
極に合わせると、フィールドエミッタアレイ全体の電流
密度を高くできず、大きなエミッション量を確保できな
いという問題点があった。
ド電極を備えた従来のフィールドエミッタアレイでは、
ゲート孔の大きさ、ゲート電極とカソード電極間の距
離、カソード電極の先端形状等のばらつきによりカソー
ド電極のエミッション特性がばらついてしまう。そのた
め、ゲート電極とカソード電極間に印加することができ
る上限電圧である印加上限電圧がばらつく。もし、印加
上限電圧よりも高い電圧をゲート電極とカソード電極間
に印加すると、ゲート電極とカソード電極間が電気的に
ショートしてしまいフィールドエミッタアレイは破壊さ
れる。そのようにならないためにフィールドエミッタア
レイの印加電圧を、印加上限電圧が最も低いカソード電
極に合わせると、フィールドエミッタアレイ全体の電流
密度を高くできず、大きなエミッション量を確保できな
いという問題点があった。
【０００７】本発明の目的は、カソード電極のエミッシ
ョン特性のばらつきを均一化することにより印加上限電
圧を高くし、大きなエミッション量を確保できるフィー
ルドエミッタアレイを提供することである。
ョン特性のばらつきを均一化することにより印加上限電
圧を高くし、大きなエミッション量を確保できるフィー
ルドエミッタアレイを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のフィールドエミッタアレイは、各カソード
電極に対面した複数の突起部を具備するとともにその先
端に前記カソード電極からの放出電子によりスパッタ蒸
発または加熱蒸発するキャップ材料が形成されているア
ノード電極を有する。
に、本発明のフィールドエミッタアレイは、各カソード
電極に対面した複数の突起部を具備するとともにその先
端に前記カソード電極からの放出電子によりスパッタ蒸
発または加熱蒸発するキャップ材料が形成されているア
ノード電極を有する。
【０００９】また、本発明のフィールドエミッタアレイ
は、基板と、前記基板の上に形成され複数の孔を有する
絶縁膜と、前記絶縁膜の上に形成されたゲート電極と、
前記絶縁膜の複数の孔の中で前記基板にそれぞれ形成さ
れ、電子を放射する複数のカソード電極と、前記基板に
対向して設けられ、前記各カソード電極に対面した複数
の突起部を有し、前記カソード電極より放射された電子
を受けるアノード電極と、前記アノード電極の突起部先
端に形成され、前記カソード電極からの放出電子により
スパッタ蒸発または加熱蒸発して前記カソード電極に付
着することで前記カソード電極から放射される電子の量
を抑制するためのキャップ材料とを有する。
は、基板と、前記基板の上に形成され複数の孔を有する
絶縁膜と、前記絶縁膜の上に形成されたゲート電極と、
前記絶縁膜の複数の孔の中で前記基板にそれぞれ形成さ
れ、電子を放射する複数のカソード電極と、前記基板に
対向して設けられ、前記各カソード電極に対面した複数
の突起部を有し、前記カソード電極より放射された電子
を受けるアノード電極と、前記アノード電極の突起部先
端に形成され、前記カソード電極からの放出電子により
スパッタ蒸発または加熱蒸発して前記カソード電極に付
着することで前記カソード電極から放射される電子の量
を抑制するためのキャップ材料とを有する。
【００１０】本発明は、電子放出が始まるゲート電極と
カソード電極間の印加電圧である放射開始電圧が、他に
比べて低いカソード電極を、電子放出を抑制するキャッ
プ材で覆うことにより、エミッション特性のばらつきを
均一化し、印加上限電圧を向上させるものである。した
がって、フィールドエミッタアレイ全体の印加電圧を高
くすることができ、大きなエミッション量を確保するこ
とができる。
カソード電極間の印加電圧である放射開始電圧が、他に
比べて低いカソード電極を、電子放出を抑制するキャッ
プ材で覆うことにより、エミッション特性のばらつきを
均一化し、印加上限電圧を向上させるものである。した
がって、フィールドエミッタアレイ全体の印加電圧を高
くすることができ、大きなエミッション量を確保するこ
とができる。
【００１１】本発明の実施態様によれば、前記キャップ
材料がアルミナまたは二酸化ケイ素である。
材料がアルミナまたは二酸化ケイ素である。
【００１２】本発明の他の実施態様によれば、前記キャ
ップ材料が電気的絶縁物である。
ップ材料が電気的絶縁物である。
【００１３】本発明の他の実施態様によれば、前記キャ
ップ材料が、仕事関数がＭｏ（モリブデン）より大きい
物質である。
ップ材料が、仕事関数がＭｏ（モリブデン）より大きい
物質である。
【００１４】本発明の他の実施態様によれば、前記キャ
ップ材料が前記カソード電極に付着した際に前記カソー
ド電極の先端形状を変化させる物質である。
ップ材料が前記カソード電極に付着した際に前記カソー
ド電極の先端形状を変化させる物質である。
【００１５】また、本発明のフィールドエミッタアレイ
の製造方法は、アノード電極とレプリカアノード電極が
一体となった電極を、レプリカアノード電極がゲート孔
の凹み形状を反映した凸形状になるようにゲート電極に
押し付ける工程と、凸形状になった前記レプリカアノー
ド電極の先端部にのみ前記カソード電極からの放出電子
によりスパッタ蒸発または加熱蒸発するキャップ材料を
付着させる工程とを有する。
の製造方法は、アノード電極とレプリカアノード電極が
一体となった電極を、レプリカアノード電極がゲート孔
の凹み形状を反映した凸形状になるようにゲート電極に
押し付ける工程と、凸形状になった前記レプリカアノー
ド電極の先端部にのみ前記カソード電極からの放出電子
によりスパッタ蒸発または加熱蒸発するキャップ材料を
付着させる工程とを有する。
【００１６】本発明は、カソード電極に正確に対応した
アノード電極の突起部を容易に形成するものである。
アノード電極の突起部を容易に形成するものである。
【００１７】また、本発明のフィールドエミッタアレイ
の駆動方法は、ゲート電極とカソード電極との間の電圧
が所定の値以下で電子を放出する前記カソード電極にの
み絶縁物または前記カソード電極よりも高い仕事関数を
有する物質または前記カソード電極の形状を鈍化する物
質であるキャップ材料が付着するように、前記キャップ
材料を前記カソード電極からの放出電子によりアノード
電極からスパッタ蒸発または加熱蒸発させる電圧を前記
アノード電極に印加する。
の駆動方法は、ゲート電極とカソード電極との間の電圧
が所定の値以下で電子を放出する前記カソード電極にの
み絶縁物または前記カソード電極よりも高い仕事関数を
有する物質または前記カソード電極の形状を鈍化する物
質であるキャップ材料が付着するように、前記キャップ
材料を前記カソード電極からの放出電子によりアノード
電極からスパッタ蒸発または加熱蒸発させる電圧を前記
アノード電極に印加する。
【００１８】本発明は、大多数のカソード電極からは電
子が放出されないゲート電極とカソード電極間の電圧印
加条件において、その条件下でも電子を放出するカソー
ド電極にのみ選択的にその先端にキャップを付着させ放
出される電子の量を抑制するものである。したがって、
フィールドエミッタアレイ全体の印加電圧を高くするこ
とができ、大きなエミッション量を確保することができ
る。
子が放出されないゲート電極とカソード電極間の電圧印
加条件において、その条件下でも電子を放出するカソー
ド電極にのみ選択的にその先端にキャップを付着させ放
出される電子の量を抑制するものである。したがって、
フィールドエミッタアレイ全体の印加電圧を高くするこ
とができ、大きなエミッション量を確保することができ
る。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
図面を参照して説明する。
【００２０】図１は本発明の一実施形態のフィールドエ
ミッタアレイの電圧印加前の構成図である。
ミッタアレイの電圧印加前の構成図である。
【００２１】本実施形態のフィールドエミッタアレイ
は、基板４と、絶縁膜５と、ゲート電極２と、カソード
電極１と、アノード電極７と、キャップ材料８とで構成
される。基板４はフィールドエミッタアレイの土台をな
している。絶縁膜５は、基板４の上に形成され複数の孔
を有し、ゲート電極２を基板４から電気的に絶縁する。
この絶縁膜５はシリコン酸化物で形成され、その膜厚は
０．５μｍである。ゲート電極２は、絶縁膜５の上に形
成され、電子を放出する孔であるゲート孔３を有してい
る。このゲート電極２は膜厚２００μｍであり、ゲート
孔３は丸型または多角形状であり通常この直径（多角形
の場合には最大長対角）は０．１〜１μｍの範囲であ
る。本実施形態ではゲート孔３の直径は０．４μｍであ
る。ゲート孔３が隣接するゲート孔３との間に設けてい
る隔離距離は通常０．１〜１．０μｍである。カソード
電極１はゲート孔３の中で基板４の上に形成され、本実
施形態では１．２μｍの間隔で１０００個形成されてい
る。また、このカソード電極１は、高さ０．６μｍの円
錐形状でありモリブデンを電極材料として蒸着法により
生成されている。アノード電極７は、基板４に対向して
設けられ、カソード電極１の配列と等しく対面した突起
部を有し、カソード電極１から放射された電子を受け
る。また、この突起部の先端にはキャップ材料８が形成
されている。このキャップ材料８は膜厚１μｍで、例え
ば、アルミナや二酸化ケイ素等の絶縁物である。このキ
ャップ材料８を備えたアノード電極７は基板４に対して
直上に配置したりまた直上位置から取り除いたりする可
動機構を備えている。
は、基板４と、絶縁膜５と、ゲート電極２と、カソード
電極１と、アノード電極７と、キャップ材料８とで構成
される。基板４はフィールドエミッタアレイの土台をな
している。絶縁膜５は、基板４の上に形成され複数の孔
を有し、ゲート電極２を基板４から電気的に絶縁する。
この絶縁膜５はシリコン酸化物で形成され、その膜厚は
０．５μｍである。ゲート電極２は、絶縁膜５の上に形
成され、電子を放出する孔であるゲート孔３を有してい
る。このゲート電極２は膜厚２００μｍであり、ゲート
孔３は丸型または多角形状であり通常この直径（多角形
の場合には最大長対角）は０．１〜１μｍの範囲であ
る。本実施形態ではゲート孔３の直径は０．４μｍであ
る。ゲート孔３が隣接するゲート孔３との間に設けてい
る隔離距離は通常０．１〜１．０μｍである。カソード
電極１はゲート孔３の中で基板４の上に形成され、本実
施形態では１．２μｍの間隔で１０００個形成されてい
る。また、このカソード電極１は、高さ０．６μｍの円
錐形状でありモリブデンを電極材料として蒸着法により
生成されている。アノード電極７は、基板４に対向して
設けられ、カソード電極１の配列と等しく対面した突起
部を有し、カソード電極１から放射された電子を受け
る。また、この突起部の先端にはキャップ材料８が形成
されている。このキャップ材料８は膜厚１μｍで、例え
ば、アルミナや二酸化ケイ素等の絶縁物である。このキ
ャップ材料８を備えたアノード電極７は基板４に対して
直上に配置したりまた直上位置から取り除いたりする可
動機構を備えている。
【００２２】次に、本実施形態の動作について図１を参
照して説明する。
照して説明する。
【００２３】まずゲート電極２とカソード電極１間の印
加電圧を選択する。本実施形態ではこの印加電圧のしき
い値は５０Ｖで設計してあるため、その値より低く、設
定したい最低限の放射開始電圧を選択しその電圧を印加
する。
加電圧を選択する。本実施形態ではこの印加電圧のしき
い値は５０Ｖで設計してあるため、その値より低く、設
定したい最低限の放射開始電圧を選択しその電圧を印加
する。
【００２４】また、通常アノード電極７にはゲート電極
２と同電位または高い電位を印加する。この電位を決め
る際には、カソード電極１から放射される電子６の広が
り特性とゲート電極２とアノード電極７で形成される電
界による広がり抑制効果のバランスを考慮する。放射さ
れた電子６の広がり特性は半角で約２０゜と言われてい
る。また、電子６が放出される際の初速度はゲート電極
２とカソード電極１間の印加電圧の２乗に比例する。そ
して、その初速度で放射された電子６はゲート電極２と
アノード電極７で形成される電界によって法線方向に加
速される。この電界を強くするとアノード電極７に到達
した際の電子６の広がりは小さくなるので、キャップ材
料８の形成領域および形成領域同志の間隔を小さくでき
る。しかし、ゲート電極２とアノード電極７間の電界が
極端に強くなるとゲート電極２とカソード電極１間の電
界ではなく、ゲート電極２とアノード電極７間の電界に
よってカソード電極１からの電子放射を誘発してしま
う。以上の２点を考慮してゲート電極２とアノード電極
７間の印加電圧を決定する。
２と同電位または高い電位を印加する。この電位を決め
る際には、カソード電極１から放射される電子６の広が
り特性とゲート電極２とアノード電極７で形成される電
界による広がり抑制効果のバランスを考慮する。放射さ
れた電子６の広がり特性は半角で約２０゜と言われてい
る。また、電子６が放出される際の初速度はゲート電極
２とカソード電極１間の印加電圧の２乗に比例する。そ
して、その初速度で放射された電子６はゲート電極２と
アノード電極７で形成される電界によって法線方向に加
速される。この電界を強くするとアノード電極７に到達
した際の電子６の広がりは小さくなるので、キャップ材
料８の形成領域および形成領域同志の間隔を小さくでき
る。しかし、ゲート電極２とアノード電極７間の電界が
極端に強くなるとゲート電極２とカソード電極１間の電
界ではなく、ゲート電極２とアノード電極７間の電界に
よってカソード電極１からの電子放射を誘発してしま
う。以上の２点を考慮してゲート電極２とアノード電極
７間の印加電圧を決定する。
【００２５】また、放射電子の広がりを考慮した場合に
は、ゲート電極２とアノード電極７間の距離とその電位
差の組み合わせに関しても考慮が必要である。同一電界
であっても距離が長いと広がりは大きくなる。一方、距
離が短いと各カソード電極１に対応するゲート電極２と
アノード電極７間の距離のばらつきの影響が顕著にな
る。極端な例としてはゲート電極２とカソード電極１間
の位置決め精度が０．５μｍの場合、ゲート電極２とカ
ソード電極１間の距離を０．５μｍとした場合、ばらつ
きにより０μｍになったり１μｍになってしまう。一
方、ゲート電極２とアノード電極７の電位差が大きい程
１電子当たりのエネルギーは大きくなるので、放出電子
によるキャップ材料８のスパッタ蒸発量または加熱蒸発
量が大きくなる。
は、ゲート電極２とアノード電極７間の距離とその電位
差の組み合わせに関しても考慮が必要である。同一電界
であっても距離が長いと広がりは大きくなる。一方、距
離が短いと各カソード電極１に対応するゲート電極２と
アノード電極７間の距離のばらつきの影響が顕著にな
る。極端な例としてはゲート電極２とカソード電極１間
の位置決め精度が０．５μｍの場合、ゲート電極２とカ
ソード電極１間の距離を０．５μｍとした場合、ばらつ
きにより０μｍになったり１μｍになってしまう。一
方、ゲート電極２とアノード電極７の電位差が大きい程
１電子当たりのエネルギーは大きくなるので、放出電子
によるキャップ材料８のスパッタ蒸発量または加熱蒸発
量が大きくなる。
【００２６】以上のことを考慮して、ゲート電極２とア
ノード電極７の間の距離を１０μｍとし、ゲート電極２
とアノード電極７間の印加電圧を５００Ｖとした。この
条件によりカソード電極１から放射された電子６の広が
りは抑制され、キャップ材料の微小領域に集中して照射
される。またアノード電極７の電位が高いことによりキ
ャップ材料８に照射される電子６の１個あたりのエネル
ギーも高くなりキャップ材料８がスパッタ蒸発または加
熱される量が大きくなる。
ノード電極７の間の距離を１０μｍとし、ゲート電極２
とアノード電極７間の印加電圧を５００Ｖとした。この
条件によりカソード電極１から放射された電子６の広が
りは抑制され、キャップ材料の微小領域に集中して照射
される。またアノード電極７の電位が高いことによりキ
ャップ材料８に照射される電子６の１個あたりのエネル
ギーも高くなりキャップ材料８がスパッタ蒸発または加
熱される量が大きくなる。
【００２７】この電圧印加状態を５時間維持すると、放
射開始電圧がこの印加電圧以下であるカソード電極１が
存在する場合、そのカソード電極１のみから電子６が放
射され、放出された電子６がそのカソード電極１に対応
したアノード電極７の突起先端に形成されたキャップ材
料８に照射される。そして、電子６が照射されたキャッ
プ材料８はスパッタ蒸発されて正のイオンとなり、近接
している中で最も電位の低い物体であるカソード電極１
に付着し、図２の様にカソード電極１にキャップ９を形
成する。
射開始電圧がこの印加電圧以下であるカソード電極１が
存在する場合、そのカソード電極１のみから電子６が放
射され、放出された電子６がそのカソード電極１に対応
したアノード電極７の突起先端に形成されたキャップ材
料８に照射される。そして、電子６が照射されたキャッ
プ材料８はスパッタ蒸発されて正のイオンとなり、近接
している中で最も電位の低い物体であるカソード電極１
に付着し、図２の様にカソード電極１にキャップ９を形
成する。
【００２８】このキャップ９が形成された後は、キャッ
プ材料８を有したアノード電極７を対向位置からとり除
く。そして、キャップ材料８が形成されていない通常の
アノード電極を基板４に対向して設置しフィールドエミ
ッタアレイは完成する。
プ材料８を有したアノード電極７を対向位置からとり除
く。そして、キャップ材料８が形成されていない通常の
アノード電極を基板４に対向して設置しフィールドエミ
ッタアレイは完成する。
【００２９】このキャップ９が形成されたカソード電極
１の放射開始電圧と印加上限電圧は、キャップ９が形成
される前よりも高くなる。そのため、キャップ９を形成
する時に印加した電圧よりも低い放射開始電圧を持つカ
ソード電極１はフィールドエミッタアレイの中に存在し
なくなり、フィールドエミッタアレイ全体の放射開始電
圧が高くなり印加上限電圧も高くなる。そのためキャッ
プ９を形成する前よりも高い電圧をフィールドエミッタ
アレイに印加することができるようになり、大きなエミ
ッション量を確保することができるようになる。
１の放射開始電圧と印加上限電圧は、キャップ９が形成
される前よりも高くなる。そのため、キャップ９を形成
する時に印加した電圧よりも低い放射開始電圧を持つカ
ソード電極１はフィールドエミッタアレイの中に存在し
なくなり、フィールドエミッタアレイ全体の放射開始電
圧が高くなり印加上限電圧も高くなる。そのためキャッ
プ９を形成する前よりも高い電圧をフィールドエミッタ
アレイに印加することができるようになり、大きなエミ
ッション量を確保することができるようになる。
【００３０】また、本実施形態ではキャップ材料８とし
て絶縁物の場合の例を示したが、キャップ材料８は、絶
縁物に限らずカソード電極１に付着することにより電子
６の放射量を抑制する仕事関数の高い材料でもよい。例
えば、Ｍｏ（モリブデン）の仕事関数は約４．３ｅＶで
あり、この値より大きい約４．８ｅＶの仕事関数を持つ
Ｓｉ（シリコン、ケイ素）でもキャップ材料８となり得
る。また、仕事関数が低い材料でも付着することにより
カソード電極１の先端形状を変化させ鈍化させるような
材料ならば、ほぼ同様な効果を得ることができる。
て絶縁物の場合の例を示したが、キャップ材料８は、絶
縁物に限らずカソード電極１に付着することにより電子
６の放射量を抑制する仕事関数の高い材料でもよい。例
えば、Ｍｏ（モリブデン）の仕事関数は約４．３ｅＶで
あり、この値より大きい約４．８ｅＶの仕事関数を持つ
Ｓｉ（シリコン、ケイ素）でもキャップ材料８となり得
る。また、仕事関数が低い材料でも付着することにより
カソード電極１の先端形状を変化させ鈍化させるような
材料ならば、ほぼ同様な効果を得ることができる。
【００３１】図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は図１、図２
のフィールドエミッタアレイの製造工程を示す図であ
る。
のフィールドエミッタアレイの製造工程を示す図であ
る。
【００３２】図３（ａ）においてレプリカアノード電極
１０は、アノード電極７、ゲート電極２に比較して柔ら
かい導電材料である。例えば、アノード電極７とゲート
電極２にタングステンを用いた場合、レプリカアノード
電極１０は金を用いる。有機材料に金属粉末を混入させ
た材料を用いる場合もある。図３（ｂ）において、アノ
ード電極７とレプリカアノード電極１０が一体となった
電極をゲート電極に強く押し付ける。この押し付ける強
さはレプリカアノード電極１０がゲート孔の凹み形状を
反映した凸形状、すなわちレプリカ形状になることを目
安とする。図３（ｂ）の工程でレプリカアノード電極１
０がレプリカ形状になった後、一体となっているアノー
ド電極７およびレプリカアノード電極１０をアルミナ溶
液にひたすことにより凸部の先端にのみアルミナが付着
する。この後、乾燥処理を施すことによりレプリカアノ
ード電極１０の凸部の先端にキャップ材料８を形成する
ことができる。この工程の後、カソード電極１とキャッ
プ材料８が対向するように再設定した状態が図３（ｃ）
である。
１０は、アノード電極７、ゲート電極２に比較して柔ら
かい導電材料である。例えば、アノード電極７とゲート
電極２にタングステンを用いた場合、レプリカアノード
電極１０は金を用いる。有機材料に金属粉末を混入させ
た材料を用いる場合もある。図３（ｂ）において、アノ
ード電極７とレプリカアノード電極１０が一体となった
電極をゲート電極に強く押し付ける。この押し付ける強
さはレプリカアノード電極１０がゲート孔の凹み形状を
反映した凸形状、すなわちレプリカ形状になることを目
安とする。図３（ｂ）の工程でレプリカアノード電極１
０がレプリカ形状になった後、一体となっているアノー
ド電極７およびレプリカアノード電極１０をアルミナ溶
液にひたすことにより凸部の先端にのみアルミナが付着
する。この後、乾燥処理を施すことによりレプリカアノ
ード電極１０の凸部の先端にキャップ材料８を形成する
ことができる。この工程の後、カソード電極１とキャッ
プ材料８が対向するように再設定した状態が図３（ｃ）
である。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、エミッ
ション特性がばらついた複数のカソード電極を備えたフ
ィールドエミッタアレイにおいて、印加上限電圧を高く
し、大きなエミッション量を確保できるという効果を有
する。また同時に、印加電圧を高くし過ぎたことによる
破壊を防ぐことができるという効果も有する。
ション特性がばらついた複数のカソード電極を備えたフ
ィールドエミッタアレイにおいて、印加上限電圧を高く
し、大きなエミッション量を確保できるという効果を有
する。また同時に、印加電圧を高くし過ぎたことによる
破壊を防ぐことができるという効果も有する。
【図１】本発明の一実施形態のフィールドエミッタアレ
イの電圧印加前の構成図である。
イの電圧印加前の構成図である。
【図２】本発明の一実施形態のフィールドエミッタアレ
イの電圧印加後の構成図である。
イの電圧印加後の構成図である。
【図３】図１、図２のフィールドエミッタアレイの製造
工程を示す図である。
工程を示す図である。
【図４】従来のフィールドエミッタアレイの構成図であ
る。
る。
１ カソード電極 ２ ゲート電極 ３ ゲート孔 ４ 基板 ５ 絶縁膜 ６ 電子 ７ アノード電極 ８ キャップ材料 ９ キャップ １０ レプリカアノード電極 １１ アノード電極
Claims (8)
- 【請求項１】 カソード電極を複数備えたフィールドエ
ミッタアレイにおいて、前記各カソード電極に対面した
複数の突起部を具備するとともにその先端に前記カソー
ド電極からの放出電子によりスパッタ蒸発または加熱蒸
発するキャップ材料が形成されているアノード電極を有
することを特徴とするフィールドエミッタアレイ。 - 【請求項２】 基板と、 前記基板の上に形成され複数の孔を有する絶縁膜と、 前記絶縁膜の上に形成されたゲート電極と、 前記絶縁膜の複数の孔の中で前記基板にそれぞれ形成さ
れ、電子を放射する複数のカソード電極と、 前記基板に対向して設けられ、前記各カソード電極に対
面した複数の突起部を有し、前記カソード電極より放射
された電子を受けるアノード電極と、 前記アノード電極の突起部先端に形成され、前記カソー
ド電極からの放出電子によりスパッタ蒸発または加熱蒸
発して前記カソード電極に付着することで前記カソード
電極から放射される電子の量を抑制するためのキャップ
材料とを有するフィールドエミッタアレイ。 - 【請求項３】 前記キャップ材料がアルミナまたは二酸
化ケイ素である請求項２記載のフィールドエミッタアレ
イ。 - 【請求項４】 前記キャップ材料が電気的絶縁物である
請求項２記載のフィールドエミッタアレイ。 - 【請求項５】 前記キャップ材料が、仕事関数がＭｏ
（モリブデン）より大きい物質である請求項２記載のフ
ィールドエミッタアレイ。 - 【請求項６】 前記キャップ材料が前記カソード電極に
付着した際に前記カソード電極の先端形状を変化させる
物質である請求項２記載のフィールドエミッタアレイ。 - 【請求項７】 複数のカソード電極を備えたフィールド
エミッタアレイの製造方法において、アノード電極とレ
プリカアノード電極が一体となった電極を、レプリカア
ノード電極がゲート孔の凹み形状を反映した凸形状にな
るようにゲート電極に押し付ける工程と、凸形状になっ
た前記レプリカアノード電極の先端部にのみ前記カソー
ド電極からの放出電子によりスパッタ蒸発または加熱蒸
発するキャップ材料を付着させる工程とを有することを
特徴とするフィールドエミッタアレイの製造方法。 - 【請求項８】 複数のカソード電極を備えたフィールド
エミッタアレイの駆動方法において、ゲート電極と前記
カソード電極との間の電圧が所定の値以下で電子を放出
する前記カソード電極にのみ絶縁物または前記カソード
電極よりも高い仕事関数を有する物質または前記カソー
ド電極の形状を鈍化する物質であるキャップ材料が付着
するように、前記キャップ材料を前記カソード電極から
の放出電子によりアノード電極からスパッタ蒸発または
加熱蒸発させる電圧を前記アノード電極に印加すること
を特徴とするフィールドエミッタアレイの駆動方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25313796A JP2956612B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | フィールドエミッタアレイとその製造方法およびその駆動方法 |
| US08/937,656 US5990612A (en) | 1996-09-25 | 1997-09-24 | Field emitter array with cap material on anode electrode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25313796A JP2956612B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | フィールドエミッタアレイとその製造方法およびその駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10106428A JPH10106428A (ja) | 1998-04-24 |
| JP2956612B2 true JP2956612B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=17247032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25313796A Expired - Fee Related JP2956612B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | フィールドエミッタアレイとその製造方法およびその駆動方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5990612A (ja) |
| JP (1) | JP2956612B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6552477B2 (en) | 1999-02-03 | 2003-04-22 | Micron Technology, Inc. | Field emission display backplates |
| US6822386B2 (en) * | 1999-03-01 | 2004-11-23 | Micron Technology, Inc. | Field emitter display assembly having resistor layer |
| DE60134718D1 (de) * | 2001-04-09 | 2008-08-21 | Integrated Circuit Testing | Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle von fokussierten Elektronenstrahlen |
| KR20070011803A (ko) * | 2005-07-21 | 2007-01-25 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전자 방출 소자 및 이를 구비한 평판 디스플레이 장치 |
| JP5332745B2 (ja) * | 2009-03-06 | 2013-11-06 | 凸版印刷株式会社 | 発光装置 |
| CN101651075B (zh) * | 2009-08-27 | 2012-04-25 | 彩虹显示器件股份有限公司 | 一种彩色显像管阳极帽的设计方法 |
| CN102148119B (zh) * | 2010-11-27 | 2012-12-05 | 福州大学 | 发射单元双栅单阴式无介质三极fed装置及其驱动方法 |
| US9711392B2 (en) * | 2012-07-25 | 2017-07-18 | Infineon Technologies Ag | Field emission devices and methods of making thereof |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6037711A (en) * | 1997-01-10 | 2000-03-14 | Micron Technology, Inc. | Flat panel display anode that reduces the reflectance of ambient light |
-
1996
- 1996-09-25 JP JP25313796A patent/JP2956612B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-09-24 US US08/937,656 patent/US5990612A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10106428A (ja) | 1998-04-24 |
| US5990612A (en) | 1999-11-23 |
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