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

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    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2201/00Electrodes common to discharge tubes
    • H01J2201/30Cold cathodes
    • H01J2201/316Cold cathodes having an electric field parallel to the surface thereof, e.g. thin film cathodes
    • H01J2201/3165Surface 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。
[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]。
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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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。
[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。
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。
.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。
.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。
.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。
.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。
.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。
.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。
.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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
【図面の簡単な説明】
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
───────────────────────────────────────────────────── 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)

    (57)【特許請求の範囲】
  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。
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