JP3010305B2 - 電子放出装置の製造方法 - Google Patents
電子放出装置の製造方法Info
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
- H01J2201/30—Cold cathodes
- H01J2201/316—Cold cathodes having an electric field parallel to the surface thereof, e.g. thin film cathodes
- H01J2201/3165—Surface conduction emission type 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、表面伝導形放出素子を用いた電子放出装置
の製造方法に関し、特に、種々の加工処理に耐え得る２
層の絶縁層及び放出部保護膜を有する電子放出装置の製
造方法に関する。
の製造方法に関し、特に、種々の加工処理に耐え得る２
層の絶縁層及び放出部保護膜を有する電子放出装置の製
造方法に関する。
［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、
1965年］。
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、
1965年］。
この種の表面伝導形電子放出素子としては、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 Film
s"）,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 Tran
s.ED Conf."）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，（1
983年）］などが報告されている。
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 Film
s"）,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 Tran
s.ED Conf."）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，（1
983年）］などが報告されている。
これらは、成膜技術やフォトリソグラフィー技術の進
歩とあいまって、基板上に多数の素子を形成することが
可能となりつつあり、マルチ電子源を用いた各種画像形
成装置等への応用が期待されている。
歩とあいまって、基板上に多数の素子を形成することが
可能となりつつあり、マルチ電子源を用いた各種画像形
成装置等への応用が期待されている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、表面伝導形電子放出素子は、小面積の
薄膜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、この放出現象は放出部表面の特性に大き
く左右される。かかる素子を用いた電子放出装置を製造
する場合に、放出部を形成する薄膜表面は種々のダメー
ジを受け易い。特に、放出部上に設けられた絶縁層の除
去時には、その影響が大きく、電子放出特性の劣化や放
出部の破壊等が生じるため、表面伝導形放出素子の応用
に著しく妨げとなっていた。
薄膜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、この放出現象は放出部表面の特性に大き
く左右される。かかる素子を用いた電子放出装置を製造
する場合に、放出部を形成する薄膜表面は種々のダメー
ジを受け易い。特に、放出部上に設けられた絶縁層の除
去時には、その影響が大きく、電子放出特性の劣化や放
出部の破壊等が生じるため、表面伝導形放出素子の応用
に著しく妨げとなっていた。
すなわち、本発明の目的とするところは、表面伝導形
電子放出素子を用いた電子放出装置において、電子放出
部が上述のような悪影響を受けない電子放出装置の製造
方法を提供することにある。
電子放出素子を用いた電子放出装置において、電子放出
部が上述のような悪影響を受けない電子放出装置の製造
方法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために達成された本発明の特徴
とするところは、基板上に少なくとも１個の表面伝導形
電子放出素子を設け、その上方に該素子から放出された
電子を誘導あるいは引き出すためのグリッド電極を設け
て成る電子放出装置の製造方法において、 基板上に表面伝導形電子放出素子用電極を形成した
後、基板上全面に第１層目の絶縁層を設け、その後少な
くとも後に電子放出部が形成される部分に位置する該第
１層目の絶縁層をエッチング除去し、その後、表面伝導
形電子放出素子の電子放出部を形成し、その上から少な
くとも前記第１層目の絶縁層の一部及び電子放出部を該
電子放出部と異種の材料から成る保護用薄膜で覆い、そ
の後、基板上全面に第２層目の絶縁層を設け、該第２層
目の絶縁層の上に電子通過孔を有したグリッド電極を形
成し、その後、電子放出部上方に位置する該第２層目の
絶縁層を、前記グリッド電極をマスクとしてエッチング
除去して前記保護用薄膜を露出させ、その後、少なくと
も電子放出部上に存在する前記保護用薄膜を、前記グリ
ッド電極をマスクとしてエッチング除去する電子放出装
置の製造方法としている点にある。
とするところは、基板上に少なくとも１個の表面伝導形
電子放出素子を設け、その上方に該素子から放出された
電子を誘導あるいは引き出すためのグリッド電極を設け
て成る電子放出装置の製造方法において、 基板上に表面伝導形電子放出素子用電極を形成した
後、基板上全面に第１層目の絶縁層を設け、その後少な
くとも後に電子放出部が形成される部分に位置する該第
１層目の絶縁層をエッチング除去し、その後、表面伝導
形電子放出素子の電子放出部を形成し、その上から少な
くとも前記第１層目の絶縁層の一部及び電子放出部を該
電子放出部と異種の材料から成る保護用薄膜で覆い、そ
の後、基板上全面に第２層目の絶縁層を設け、該第２層
目の絶縁層の上に電子通過孔を有したグリッド電極を形
成し、その後、電子放出部上方に位置する該第２層目の
絶縁層を、前記グリッド電極をマスクとしてエッチング
除去して前記保護用薄膜を露出させ、その後、少なくと
も電子放出部上に存在する前記保護用薄膜を、前記グリ
ッド電極をマスクとしてエッチング除去する電子放出装
置の製造方法としている点にある。
尚、本発明で用いられる電子放出部保護用の薄膜材料
としては、金属，酸化物等種々のものが可能であり、保
護用薄膜形成後の製造工程中でダメージを受けないもの
であればよい。
としては、金属，酸化物等種々のものが可能であり、保
護用薄膜形成後の製造工程中でダメージを受けないもの
であればよい。
［作 用］ 本発明では、特に、第１層目の絶縁層及びその上に設
けた保護用薄膜に特徴があるわけであるが、これらの作
用について以下に述べる。
けた保護用薄膜に特徴があるわけであるが、これらの作
用について以下に述べる。
すなわち、前述したように、従来の構成のように、電
子放出部の上面をも含めて直接絶縁層を設けて、その
後、かかる電子放出部上部の絶縁層をエッチング除去し
たのでは、電子放出部が種々のダメージを受け易い。そ
こで、かかるダメージを抑えるために保護用薄膜を設け
るわけであるが、保護用薄膜を電子放出部上面のみに設
けることは製造技術上困難である。どうしても、素子電
極あるいはその他の領域までをも含めて設けざるを得な
い。
子放出部の上面をも含めて直接絶縁層を設けて、その
後、かかる電子放出部上部の絶縁層をエッチング除去し
たのでは、電子放出部が種々のダメージを受け易い。そ
こで、かかるダメージを抑えるために保護用薄膜を設け
るわけであるが、保護用薄膜を電子放出部上面のみに設
けることは製造技術上困難である。どうしても、素子電
極あるいはその他の領域までをも含めて設けざるを得な
い。
かかる状態で、後に保護用薄膜をエッチング除去して
も、完全に除去することは難しく、かつ、材質が一般に
導電性であることも加味して、ショート等の問題を引き
起こしてしまう。
も、完全に除去することは難しく、かつ、材質が一般に
導電性であることも加味して、ショート等の問題を引き
起こしてしまう。
そこで、少なくとも電子放出部を除いた他の領域（表
面）に本発明でいう第１層目の絶縁層を設け、その後に
設ける保護用薄膜が素子の電極等に接触する領域を制限
し、後でかかる保護用薄膜をエッチング除去した際、残
留した保護用薄膜を素子電極上ではなく、第１層目の絶
縁層の上に残すことによって、素子電極等からの絶縁を
確保するものである。
面）に本発明でいう第１層目の絶縁層を設け、その後に
設ける保護用薄膜が素子の電極等に接触する領域を制限
し、後でかかる保護用薄膜をエッチング除去した際、残
留した保護用薄膜を素子電極上ではなく、第１層目の絶
縁層の上に残すことによって、素子電極等からの絶縁を
確保するものである。
以上述べたように、 保護用薄膜は、製造段階における電子放出部の受ける
ダメージを極力抑え、電子放出特性を良好なものとし、 第１層目の絶縁層は、残留保護用薄膜を素子電極等か
ら絶縁し、同様に良好な電子放出特性を与えてくれるこ
とになる。
ダメージを極力抑え、電子放出特性を良好なものとし、 第１層目の絶縁層は、残留保護用薄膜を素子電極等か
ら絶縁し、同様に良好な電子放出特性を与えてくれるこ
とになる。
［実施例］ 以下、実施例により本発明を具体的に詳述する。
実施例１ 第１図は、本発明の製造方法を用いて作製した電子放
出装置の断面図である。同図において、１は絶縁性ガラ
ス基板、２はSiO2薄膜、３は表面伝導形放出素子の電
極、４は電子放出部を形成するパラジウム微粒子、５は
第１層目の絶縁層、６は放出部保護用薄膜、７は第２層
目の絶縁層、８は電子を引き出すためのグリッド電極で
ある。
出装置の断面図である。同図において、１は絶縁性ガラ
ス基板、２はSiO2薄膜、３は表面伝導形放出素子の電
極、４は電子放出部を形成するパラジウム微粒子、５は
第１層目の絶縁層、６は放出部保護用薄膜、７は第２層
目の絶縁層、８は電子を引き出すためのグリッド電極で
ある。
ここで、上記構成の製造工程について第２図に基づい
て説明する。
て説明する。
．先ず、絶縁性ガラス基板１上に、SiO2を真空蒸着に
よりほぼ5000Å形成（SiO2薄膜２）した後、ほぼ10μｍ
の間隔を有する一対の電極３を通常のフォトリソグラフ
ィ技術等を用いて形成する。
よりほぼ5000Å形成（SiO2薄膜２）した後、ほぼ10μｍ
の間隔を有する一対の電極３を通常のフォトリソグラフ
ィ技術等を用いて形成する。
．次に、RFスパッタにより第１層目の絶縁層５をSiO2
で形成した。かかるSiO2膜の膜厚は3000Åである。その
後、このSiO2層の後に電子放出部が形成される部分近傍
のみをリアクティブイオンエッチング（RIE）を用いて
エッチング除去し、放出部電極を露出させた。
で形成した。かかるSiO2膜の膜厚は3000Åである。その
後、このSiO2層の後に電子放出部が形成される部分近傍
のみをリアクティブイオンエッチング（RIE）を用いて
エッチング除去し、放出部電極を露出させた。
．次に、通常の真空蒸着とフォトリソグラフィ技術を
用いて、クロム薄膜によるマスクを形成した後、電極間
のみに有機パラジウム化合物を含む有機溶媒（奥野製薬
工業製キャタペースト−ccp）を回転塗布し、さらに空
気中で300℃,10分間の焼成を行い、パラジウムを微粒子
化して電子放出部４を形成した。この後、パラジウムの
パターニングに使用したクロムマスクを全てエッチング
除去し、表面伝導形電子放出素子部を完成した。
用いて、クロム薄膜によるマスクを形成した後、電極間
のみに有機パラジウム化合物を含む有機溶媒（奥野製薬
工業製キャタペースト−ccp）を回転塗布し、さらに空
気中で300℃,10分間の焼成を行い、パラジウムを微粒子
化して電子放出部４を形成した。この後、パラジウムの
パターニングに使用したクロムマスクを全てエッチング
除去し、表面伝導形電子放出素子部を完成した。
．次に、電子を引き出すためのグリッド電極８及びこ
れを支える第２層目の絶縁層７を設けるにあたり、図示
のように放出部全体を保護するための保護用薄膜６をア
ルミニウムを用いて形成した。かかるアルミニウムの膜
厚はほぼ3000Åであり、通常の蒸着及びリソグラフィ技
術を用いた。
れを支える第２層目の絶縁層７を設けるにあたり、図示
のように放出部全体を保護するための保護用薄膜６をア
ルミニウムを用いて形成した。かかるアルミニウムの膜
厚はほぼ3000Åであり、通常の蒸着及びリソグラフィ技
術を用いた。
．次に、上述工程で得られた基板上全面に、電子放出
素子とグリッド電極８とを電気的に絶縁するための第２
層目の絶縁層７をSiO2により形成した。かかる絶縁層７
の膜厚はほぼ10μｍで、RFスパッタを用いて形成した。
素子とグリッド電極８とを電気的に絶縁するための第２
層目の絶縁層７をSiO2により形成した。かかる絶縁層７
の膜厚はほぼ10μｍで、RFスパッタを用いて形成した。
．次に、上述工程で得られた第２層目の絶縁層７上
に、ニッケル（厚さ5000Å）を用いてグリッド電極８を
形成し、さらに、グリッド電極８上に絶縁層７のエッチ
ングに対する保護層（図示せず）を設け、エッチングに
より電子放出部鉛直上にグリッド孔（約35μｍ×150μ
ｍ）を開けた。
に、ニッケル（厚さ5000Å）を用いてグリッド電極８を
形成し、さらに、グリッド電極８上に絶縁層７のエッチ
ングに対する保護層（図示せず）を設け、エッチングに
より電子放出部鉛直上にグリッド孔（約35μｍ×150μ
ｍ）を開けた。
．次に、上述電子通過孔を有したグリッド電極８をマ
スクとして、電子放出部上に積層されたSiO2膜７をRIE
（Reactive Ion Etching）を用いてエッチング除去し、
保護用薄膜６を露出させ、最後に、かかる保護用薄膜た
るアルミニウム薄膜６を除去して電子放出装置を完成し
た。
スクとして、電子放出部上に積層されたSiO2膜７をRIE
（Reactive Ion Etching）を用いてエッチング除去し、
保護用薄膜６を露出させ、最後に、かかる保護用薄膜た
るアルミニウム薄膜６を除去して電子放出装置を完成し
た。
こうして得られた電子放出装置を真空容器中に入れ、
表面伝導形電子放出素子に14Vの電圧を印加し、グリッ
ド電極８に０〜＋100Vの電圧を印加して放出される電流
を測定したところ、グリッド電極（Vg）に比例した放出
電流が得られた。
表面伝導形電子放出素子に14Vの電圧を印加し、グリッ
ド電極８に０〜＋100Vの電圧を印加して放出される電流
を測定したところ、グリッド電極（Vg）に比例した放出
電流が得られた。
比較例１ 一方、保護用アルミニウム薄膜５を設けない他は、全
く上述実施例１と同様の工程で作製した場合において
は、第２層目の絶縁層７をエッチングした際に、電子放
出部に設けたパラジウム微粒子４がSiO2薄膜２とともに
剥離し、電子放出装置としての機能が得られなかった。
く上述実施例１と同様の工程で作製した場合において
は、第２層目の絶縁層７をエッチングした際に、電子放
出部に設けたパラジウム微粒子４がSiO2薄膜２とともに
剥離し、電子放出装置としての機能が得られなかった。
以上から、本発明による放出部保護用薄膜が有効に機
能していることが確認された。
能していることが確認された。
実施例２ 次に、第２の実施例として本発明により得られた電子
放出素子を用いて、電子線を用いた画像形成装置を作製
した。その斜視図を第３図に示す。同図において、１は
ガラス基板、３は素子電極、４は電子放出部、８はグリ
ッド電極、９は蛍光体基板、10は真空容器である。
放出素子を用いて、電子線を用いた画像形成装置を作製
した。その斜視図を第３図に示す。同図において、１は
ガラス基板、３は素子電極、４は電子放出部、８はグリ
ッド電極、９は蛍光体基板、10は真空容器である。
ここで、電子放出素子，グリッド電極，絶縁層等の形
成方法は実施例１と同様であり、100mm×75mm角のガラ
ス基板上に、１ライン当り72個の放出素子が並列接続さ
れたものを64ライン形成した。
成方法は実施例１と同様であり、100mm×75mm角のガラ
ス基板上に、１ライン当り72個の放出素子が並列接続さ
れたものを64ライン形成した。
得られた基板１上に、ガラススペーサ（不図示）を介
して蛍光体基板９を設け、真空容器10に入れ、内部を１
×10-6Torr程度に真空排気したのち、素子駆動電圧15V,
蛍光板印加電圧5KV,グリッド電圧０〜50Vでパルス駆動
したところ、グリッド電極８により変調が確認された。
して蛍光体基板９を設け、真空容器10に入れ、内部を１
×10-6Torr程度に真空排気したのち、素子駆動電圧15V,
蛍光板印加電圧5KV,グリッド電圧０〜50Vでパルス駆動
したところ、グリッド電極８により変調が確認された。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の電子放出装置の製造方
法によれば、 ．電子放出部上に保護用薄膜を設けておくことで、他
の工程における放出素子へのダメージを抑えることがで
き、極めて良好な放出特性を有する電子放出装置が得ら
れる、 ．保護用薄膜を設ける際、第１層目の絶縁層を設けて
その被覆領域を制限することで、残留保護用薄膜を素子
電極等から絶縁することができ、極めて良好な放出特性
を有する電子放出装置が得られる、 といった効果がある。
法によれば、 ．電子放出部上に保護用薄膜を設けておくことで、他
の工程における放出素子へのダメージを抑えることがで
き、極めて良好な放出特性を有する電子放出装置が得ら
れる、 ．保護用薄膜を設ける際、第１層目の絶縁層を設けて
その被覆領域を制限することで、残留保護用薄膜を素子
電極等から絶縁することができ、極めて良好な放出特性
を有する電子放出装置が得られる、 といった効果がある。
第１図は、本発明の製造方法により得られた電子放出装
置の部分断面図を示す。 第２図は、本発明の製造方法を示した工程図である。 第３図は、本発明を用いて作製した画像形成装置の斜視
図である。 １……ガラス基板、２……SiO2薄膜 ３……素子電極、４……電子放出部 ５……第１層目の絶縁層、６……放出部保護用薄膜 ７……第２層目の絶縁層、８……グリッド電極 ９……蛍光体基板、10……真空容器
置の部分断面図を示す。 第２図は、本発明の製造方法を示した工程図である。 第３図は、本発明を用いて作製した画像形成装置の斜視
図である。 １……ガラス基板、２……SiO2薄膜 ３……素子電極、４……電子放出部 ５……第１層目の絶縁層、６……放出部保護用薄膜 ７……第２層目の絶縁層、８……グリッド電極 ９……蛍光体基板、10……真空容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 哲也 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 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 小野 治人 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 昭63−13247（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 1/30,9/02 H01J 29/04,31/12
Claims (1)
- 【請求項１】基板上に表面伝導形電子放出素子用電極を
形成した後、基板上全面に第１層目の絶縁層を設け、そ
の後少なくとも後に電子放出部が形成される部分に位置
する該第１層目の絶縁層をエッチング除去し、その後、
表面伝導形電子放出素子の電子放出部を形成し、その上
から少なくとも前記第１層目の絶縁層の一部及び電子放
出部を該電子放出部と異種の材料から成る保護用薄膜で
覆い、その後、基板上全面に第２層目の絶縁層を設け、
該第２層目の絶縁層の上に電子通過孔を有したグリッド
電極を形成し、その後、電子放出部上方に位置する該第
２層目の絶縁層を、前記グリッド電極をマスクとしてエ
ッチング除去して前記保護用薄膜を露出させ、その後、
少なくとも電子放出部上に存在する前記保護用薄膜を、
前記グリッド電極をマスクとしてエッチング除去するこ
とを特徴とする電子放出装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27034590A JP3010305B2 (ja) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | 電子放出装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27034590A JP3010305B2 (ja) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | 電子放出装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04147542A JPH04147542A (ja) | 1992-05-21 |
| JP3010305B2 true JP3010305B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=17484969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27034590A Expired - Fee Related JP3010305B2 (ja) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | 電子放出装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3010305B2 (ja) |
-
1990
- 1990-10-11 JP JP27034590A patent/JP3010305B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04147542A (ja) | 1992-05-21 |
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