JPH02250233A

JPH02250233A - 電子放出素子アレイの製造方法

Info

Publication number: JPH02250233A
Application number: JP63260807A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Tomii; 冨井　薫
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-10-17
Filing date: 1988-10-17
Publication date: 1990-10-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、電子放出素子（冷陰極）アレイの製造方法
に関する。

従来の技術冷陰極（電界放射型陰極）の場合、電子放出のために、
１０６Ｖ／ｃｙ＋＋程度の強電界が、その先端の曲率が
１０μｍ以下となるように針先加工が施された陰極エミ
ッタ先端に集中するように構成されている。冷陰極は、
一般につぎのような長所を有する。（１）電流密度が高
い、（２）陰極を加熱する必要がないので電力消費が非
常に少ない、（３）点（ポイント）電子線源として使用
できる、０３点である。

従来、多数の冷陰極なアレイ状に配列させた冷陰極アレ
イも知られている。同アレイを用い、平面パネルデイス
プレィなどに使う試みもなされている（デイスプレィ　
１９８７年１月号　第３７頁（Ｄｉｓｐｌｙ　Ｐ、３７
　　Ｊａｎ、　１９８７　）　）。

この冷陰極アレイの製造方法を、以下に説・明する。

ひとつは、第６図（ａ）、（ｂ）に示す方法である。す
なわち、第６図（ａ）にみるように、（電気）絶縁基板
１０１の上に導電性膜１０２、絶縁層１０３および導電
性膜１０４を適当なマスクを用いて顆次蒸着し、複数の
アレイ状に配列した空洞１０５を作成し、次いで、回転
斜蒸着によって適当な物質１０７で漸次この空洞１０５
の開口部を閉じさせつつ、この開口部真上より陰極材料
１０６を正蒸着させることによって空洞１０５内の導電
性膜１０２の上にピラミッド状の陰極エミッタ突起１０
８を形成させ、最後に、第６図（ｂ）にみるように、物
質１０７を除去するようにする（ジャーナルオブアプラ
イド　フィジックス　第３９巻、第３６０４頁、１９６
８年（Ｊ、Ａｐｐｌ　　Ｐｈｙｓ、Ｖｏｌ　３９．　Ｐ
３５０４゜１９６８など））。

もうひとつは、第６図（ａ）〜（ｆ）に示す方法である
。

電気絶縁性の矩形基板１２１を複数個用意し、その−表
面上に陰極材料薄膜１２２を被着し、陰極薄膜付着基板
１２３を複数個重ね合わせて一体化した後、第６図（ａ
）にみるように、重ね合せ基板１２４の各表面を機械研
磨する。次いで、第６図（ｂ）にみるように、その広い
一表面に金属１２６を蒸着し、第６図（ｃ）にみるよう
に、陰極材料１２２直上の金属１２５にこれと同程度の
幅の狭い電子引出用の窓１２６をフォトエツチング法を
利用して開ける。この後、陰極薄膜付着基板１２３に分
離し、第６図（ｄ）にみるように、それぞれの基板１２
３上の陰極材料薄膜１２２を先端が鋭い山型のパターン
状にエツチング法によって加工する。このようにして得
たすべての基板１２３の陰極エミッタト２７の先端近辺
が基板１２１から孤立し、かつ電子引出用窓１２６側の
金属１２６が基板１２１から棚状にせり出す程度まで適
当な化学腐食によって基板１２１を部分的に除去して空
洞１２８を形成した基板１２３を作る（第６図（ｅ））
。ここで再び、第６図（ｆ）にみるように、分離する前
の重ね合せ基板１２４と同じになるように基板１２３を
重ね合わせて固定することによって薄膜冷陰極アレイが
得られる（特公昭５４−１７５５１号公報）。

発明が解決しようとする課題しかしながら、先に示した従来方法では、空洞内に陰極
エミッタ突起を作成する際、斜蒸着と真上から行う回転
蒸着を同時に行っているが、この同時蒸着の制御を正確
に行うことは非常に難しい。

一方、後の従来方法では、電子引出用の窓１２６と陰極
１２２との位置合せ精度を高めようとすると電気絶縁性
基板１０１の板厚および導電性膜１０２の膜厚の精度が
非常に要求され、かつ重ね合せ基板１２４の分離前後で
の一体化固定精度が同一であらねばならない。しかし、
精度良く固定することは非常に困難である。

この発明は、上記の製造上の技術的な困難性に鑑み、製
造が容易で多数の陰極を配列させた冷陰極アレイを歩留
まりよく製造することのできる方法を提供することを課
題とする。

課題を解決するための手段上記課題を解決するため、請求項１記載の発明にかかる
電子放出素子ア１／イの製造方法では、線状部分が相互
に所定の間隔をあけて平行に並ぶパターンを有する陰極
材料層が絶縁材料からなる基板間に介在する重ね合せ体
を、前記線状部分を横切るようにして切断することによ
り、少なくとも一表面に、陰極材料が絶縁材料中にアレ
イ状に分布して露出するアレイ基体を得て、各陰極材料
の露出部分に選択的にマスクを形成して同マスクの上か
ら金属層を形成し、その後、前記マスクを除去すること
で同マスク上の金属層のみを除去することにより、各陰
極材料露出部分に電子引出用の窓を形成するとともにア
レイ基体表面に引出電極用の金属層を残し、ついで、各
陰極材料露出部分に針先加工を施すようにしている。

請求項２記載の発明は、重ね合せ体では、溶着法、低融
点フリットガラスを用いる接着法、および、耐熱性接着
剤を用いる接着法のうちの一種の方法により絶縁基板同
士が接着させられている。

請求項３記載の発明では、金属層を、針先加工の際に使
う電解液、および、マスク除去の際に使うエツチング液
に対し耐腐食性をもつ材料で形成するようにしている。

請求項４記載の発明では、アレイ基体裏面に陰極材料同
士を電気的に接続する導電層を形成するようにしている
。

請求項５記載の発明では、アレイ基体における絶縁材料
部分が光透過性を有し、マスク形成を、アレイ基体表面
にポジ型のホトレジストを塗布し、アレイ基体裏面側か
ら感光用光を照射するようにして行っている。

請求項６記載の発明では、マスク形成を、メッキ法で金
属を陰極材料露出部分に選択的に付着させるようにして
行っている。

作用請求項１〜６記載の発明では、重ね合せ体を陰極材料層
パターンの線状部分を横切るように切断するだけで、陰
極材料がアレイ状に分布して露出したアレイ基体が得ら
れ、しかも、電子引出用窓や引出電極が、各陰極材料の
露出面に選択的に形成しておいたマスクの除去に伴い、
その上の金属層が除去されることにより形成されるため
、従来の困難な斜蒸着と正蒸着の同時制御は不要となり
、しかも、電子引出用窓と陰極の位置合せは極めて簡単
に精度良く行える。

請求項２記載の発明では、重ね合せ体の絶縁基板を、溶
着法、あるいは、低融点フリットガラスを用いた接着法
、さらには、耐熱性接着剤を用いた接着方法で一体化さ
せており、重ね合せが確りとしている。

請求項３記載の発明では、引出電極用金属層が製造中に
電解液やエツチング液で腐食して不良になることがない
。

請求項一記載の発明では、導電層で接続されている陰極
は、駆動電圧を陰極毎にかける必要がなく、導電層によ
りまとめてかけることができる。

請求項６記載の発明では、ホトレジストマスク形成の際
、アレイ基体の絶縁部分が光を通し、陰極材料が光を遮
ることを利用できるため、マスクの選択形成が容易であ
る。

請求項６記載の発明では、メッキ法を使い、アレイ基体
表面の陰極材料露出部分にのみ金属を選択的に付着させ
るようにすれば、マスクの選択形成は極めて容易に行え
る。

実施例以下、この発明にかかる電子放出素子アレイの製造方法
を、その実施例をあられす図面を参照しながら詳しく説
明する。

第１図（、）〜（ｋ）は、この発明の一例により冷陰極
アレイを製造するときの様子を順を追ってあられすＯ第１図（、）にみるように、絶縁材料からなり、表面を
十分平滑に研磨した電気絶縁基板（例えば、ガラス基板
、アルミナ基板等）１を用意し、その−面に、第１図（
ｂ）にみるように、陰極材料（例えば、タングステ／、
モリブデン、（Ｂａ、０ｅ）８６等）膜２を所定の厚み
（例えば、１〜２μｍ）で形成する。ついで、フォトエ
ツチング法を用いて、第１図（Ｃ）にみるように、格子
状陰極材料層２′を形成する。

この格子状陰極材料層２′は、第３図（ａ）にもみるよ
うに、細い線状部分２ａと太いフレーム部分２ｂとが縦
横に交差して形成されたものであり、その格子中には、
図中、上下のフレーム部分２ｂ、２ｂ間で左右方向に、
格子の一辺からなる短い線状部分２’ａが相互に所定の
間隔をあけて平行に並ぶパターンをひとつの単位パター
ンとして有する。

そして、この格子状パターンは上記単位パターンが太い
フレーム２ｂを介して上下方向に連続することにより形
成されていることが分かる。

同様にして、格子状陰極材料層２′付き絶縁基板３を多
数枚作る。

つぎに、これらの陰極材料層付き絶縁基板３と陰極材料
層のない絶縁基板１を、第１図（ｄ）にみるように、格
子状陰極材料層２′が基板間に介在するようにして重ね
合せて一体化し、重ね合せ体（陰極ブロック）４とする
。

陰極材料層のパターンは、格子状以外に、例えば、第３
図（ｂ）にみるような櫛歯状、第３図（Ｃ）にみるよう
なストライブ状、あるいは、第３図（ｄ）にみるような
破線状がある。

第３図（ｂ）の櫛歯状パターンは、その中に、長い線状
部分２’ａが相互に所定の間隔をあけて平行に並ぶパタ
ーンを有し、各長い線状部分２’ａの基部は太いフレー
ム部分２ｂで連結されている。

第３図（ｃ）のストライブ状パターンは、長い線状部分
２’ａが相互に所定の間隔をあけて平行に並んでいる。

第３図（ｄ）の破線状パターンは、短い線状部分２’ａ
が相互に所定の間隔をあけて平行に並ぶパターンをひと
つの単位パターンとして有し、この単位パターンが線の
伸びる方向に沿って複数パターン、各単位パターン間で
互いに間をあけて配置されている。

なお、各絶縁基板が、溶着法、低融点フリットガラスを
用いた接着法や耐熱性接着剤を用いた接着法で一体化さ
れていると重ね合せがしっかりとしていて、後述するア
レイ基体が丈夫なものとなる。

ついで、第１図（ｄ）にみるように、−点鎖線Ａ。

Ｂ、　　Ｏのところで直角にスライス（切断）する。

つまり、格子状絶縁層２′の線状部分２′ａを横切るよ
うに切断するのである。そして、それぞれの而を機械的
に研磨すると、第１図（ｅ）にみるようなアレイ基体５
が得られる。

アレイ基体６の表面Ｓには、第１図（ｅ）にみるように
、陰極材料２かアレイ状に分かれて露出している（アレ
イ状陰極パターンとなっている）。各陰極材料２は、勿
論、アレイ基体６の裏面にも達していて、各陰極材料２
のうち横列に並ぶものは裏面側でフレーム２’ｂにより
ひとつに繋がった状態である。

ついで、第１図（ｆ）にみるように、陰極材料２″露出
部分に、通常の電気メッキ法により、所定の厚みの金属
層ｅを選択的に形成する。

金属層ｅの形成後、その上から、第１図（ｇ）にみるよ
うに、引出電極用金属層７を形成する。そして、金属層
６を化学エツチングにより除去することで、金属層７の
うち金属層ｅ上のみの部分も共に除去される。そうする
と、電子引出用の窓８が形成され、同時に、アレイ基体
５表面には引串電極７用の金属層が残る。

そして、第１図（ｊ）にみるように、窓８に臨む各陰極
材料２露出部分を針先加工する。針先加工は、電解液を
用いた電解研磨により行う。

金属層７は、上記化学エツチングで使うエツチング液、
あるいは、電解研磨の際に使う電解液に対して腐食性に
優れる材料からなるものであることが望ましい。工程中
、金属層子が不良とならないからである。

第１図（ｊ）の状態でも、冷陰極アレイは一応完成して
いるが、第１図（ｋ）にみるように、窓８のところの絶
縁部分をエツチングして除きメサ型に加工し、陰極材料
２　と引出電極７′の耐電圧を上げるようにしてもよい
。

続いて、他の実施例を説明する。第２図（ａ）〜（ｇ）
は、この発明の他の例により、冷陰極アレイを製造する
ときの要部工程の様子を順を追ってあられすむ絶縁基板１が透明（透光性）絶縁材料からなるものであ
って、これに形成される陰極材料層が、第３図（Ｃ）に
みるストライブ状のパターンである他は、先の実施例と
同様にして、陰極材料２２がアレイ状に分かれて露出し
たアレイ基体２１を得て、第２図（ａ）にみるように、
アレイ基体２１表面にポジ型のホトレジスト層２４を均
一な膜厚で形成して加熱乾燥する。その後、アレイ基体
２１裏面側から柴外線２６でホトレジスト層２４を露光
する。

勿論、アレイ基体２１の絶縁材料部分も透明（光透過性
）であるから、陰極材料２２部分以外は柴外線２６が通
り、ホトレジスト層２４では、陰極材料露出部分上の外
は柴外線２６にさらされる。

柴外線２６照射の後、現像すると、第２図（ｂ）にみる
ように、陰極材料２２露出部分を覆うホトレジストマス
ク２４′が形成される。

そして、第２図（ｃ）にみるように、マスク２４　の上
から金属層２６を、メッキ、蒸着等の方法により形成す
る。ついで、マスク２４′を除去することで、金属層２
６におけるマスク２４′上のみの部分も共に除去される
。そのため、第２図（ｄ）にみるように、電子引出用の
窓２７が形成されるとともに、アレイ基体２１表面に引
出電極２６′用の金属層が残る。

ついで、第２図（ｊ）および第２図（ｋ＞の工程を経て
、針先加工およびメサ型加工を行い、さらに、先の実施
例と同様に横列方向に並ぶ陰極材料２２′をひとつに繋
ぎたい場合は、第２図（ｇ）にみるように、導電層２８
のパターンをアレイ基体２１裏面に形成する。

なお、得られた冷陰極アレイは、第４図にみるように、
裏面に発光層１４を備えた透明絶縁基板１６と組み合せ
、平面パネルデイスプレィＤにして使われる。

この発明は上記実施例に限らない。

上記実施例はいずれも、二次元アレイであったが、−次
元アレイであってもよい。この場合、重ね合せ体として
、２枚の基板間に１層の陰極材料層だけが介在している
ものを使う。つまり、陰極材料層のバタ・−ンのある絶
縁基板と無い基板を一枚づつを接着し重ね合せ体を作る
か、陰極材料層のパターンのある絶縁基板２枚を、パタ
ーン形成面同士を接着し重ね合せ体を作るようにする。

また、二次元アレイの作成を、複数の一次元アレイを作
成してから、これらを組み付けるようにしてもよい。

針先加工やマスク形成法も上記例示のものに限らない。

電子放出素子アレイが平面パネルデイスプレィに限らず
、プリンター等用であってもよい。

発明の効果請求項１〜６記載の発明の製造方法は、以上のような構
成であるから、電子引出窓と陰極先端の位置合せ精度の
高いアレイを極めて容易に製造することができる。

請求項２記載の発明は、重ね合せ体がしつかりしている
ため、これを切断したアレイ基体を用いた電子放出素子
アレイは丈夫である。

請求項３記載の発明では、引出電極用金属層が、電解液
やエツチング液で損傷して不良になったりしない。

請求項４記載の発明では、導電層を介して複数の陰極に
同時電圧をかけられる。

請求項５．６記載の発明では、陰極材料露出部分上への
マスク選択形成が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｋ）は、この発明の製造方法の一例に
より、冷陰極アレイを製造するときの様子を順を追って
あられす工程説明図、第２図（ａ）〜（ｇ）は、この発
明の製造方法の他の例により、冷陰極アレイを製造する
ときの様子を項を追ってあられす工程説明図、第３図（
ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、陰極材料層のパターンをあ
られす部分平面図、第４図は、この発明により得られた
冷陰極アレイの利用例をあられす概略斜視図、第５図（
、）、（ｂ）および第６図り、）〜（ｆ）は、それぞれ
、従来の製造方法により、冷陰極アレイを製造するとき
の様子を頭を追ってあられす工程説明図である。１・・・絶縁基板、２′・・・陰極材料層、２“・・・
陰極材料、２ａ・・・線状部分、３・・・陰極材料層付
き絶縁基板、４・・・重ね合せ体、６．２１・・・アレ
イ基体、ｅ・・・（金属）マスク、ア、２６・・・金属
層、８．２７・・・電子引出用の窓、７．２６′・・・
引出電極、２４・・・（ホトレジスト）マスク。第図第図第図第図第図手続補正書（放）１萼ｊ平成２　年　４月１９日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）線状部分が相互に所定の間隔をあけて平行に並ぶ
パターンを有する陰極材料層が絶縁材料からなる基板間
に介在する重ね合せ体を、前記線状部分を横切るように
して切断することにより、少なくとも一表面に、陰極材
料が絶縁材料中にアレイ状に分布して露出するアレイ基
体を得て、各陰極材料の露出部分に選択的にマスクを形
成して同マスクの上から金属層を形成し、その後、前記
マスクを除去することで同マスク上の金属層のみを除去
することにより、各陰極材料露出部分に電子引出用の窓
を形成するとともにアレイ基体表面に引出電極用の金属
層を残し、ついで、各陰極材料露出部分に針先加工を施
すようにする電子放出素子アレイの製造方法。
（２）重ね合せ体では、溶着法、低融点フリットガラス
を用いる接着法、および、耐熱性接着剤を用いる接着法
のうちの一種の方法により絶縁基板同士を接着させるよ
うにしている請求項１記載の電子放出素子アレイの製造
方法。
（３）金属層を、針先加工の際に使う電解液、および、
マスク除去の際に使うエッチング液に対し耐腐食性をも
つ材料で形成する請求項１または２記載の電子放出素子
アレイの製造方法。
（４）アレイ基体裏面に陰極材料同士を電気的に接続す
る導電層を形成する請求項１から請求項３までのいずれ
かに記載の電子放出素子アレイの製造方法。
（５）アレイ基体における絶縁材料部分が光透過性を有
し、マスク形成を、アレイ基体表面にポジ型のホトレジ
ストを塗布し、アレイ基体裏面側から感光用光を照射す
るようにして行う請求項１から請求項４までのいずれか
に記載の電子放出素子アレイの製造方法。
（６）マスク形成を、メッキ法で金属を陰極材料露出部
分に選択的に付着させるようにして行う請求項１から請
求項４までのいずれかに記載の電子放出素子アレイの製
造方法。