JPH04229923A - 電界電子放射器構造およびその製造方法 - Google Patents
電界電子放射器構造およびその製造方法Info
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- JPH04229923A JPH04229923A JP3174133A JP17413391A JPH04229923A JP H04229923 A JPH04229923 A JP H04229923A JP 3174133 A JP3174133 A JP 3174133A JP 17413391 A JP17413391 A JP 17413391A JP H04229923 A JPH04229923 A JP H04229923A
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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
- H01J21/00—Vacuum tubes
- H01J21/02—Tubes with a single discharge path
- H01J21/06—Tubes with a single discharge path having electrostatic control means only
- H01J21/10—Tubes with a single discharge path having electrostatic control means only with one or more immovable internal control electrodes, e.g. triode, pentode, octode
- H01J21/105—Tubes with a single discharge path having electrostatic control means only with one or more immovable internal control electrodes, e.g. triode, pentode, octode with microengineered cathode and control electrodes, 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
- H01J9/38—Exhausting, degassing, filling, or cleaning vessels
- H01J9/39—Degassing vessels
-
- H—ELECTRICITY
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2209/00—Apparatus and processes for manufacture of discharge tubes
- H01J2209/38—Control of maintenance of pressure in the vessel
- H01J2209/389—Degassing
- H01J2209/3893—Degassing by a discharge
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に電界電子放射器
アレイに関し、特に構造の活性電子の領域からガスとし
て放出された材料の排出を行う電界電子放射器構造およ
び製造方法に関する。
アレイに関し、特に構造の活性電子の領域からガスとし
て放出された材料の排出を行う電界電子放射器構造およ
び製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電界電子放射器アレイは通常、低い金属
の層（放射器電極として動作する）の上部表面に効果的
に露出される上部金属層（加速電極あるいはゲ−ト電極
として動作する）の縁部を残す上部金属および絶縁層を
通る孔のセルアレイで金属／絶縁／金属フィルムノサン
ドウイッチ構造を含む。複数の円錐形の電子放射器素子
は低い金属層に取付けられ、先端部それぞれが上部金属
層の孔それぞれに位置されるように上方に延在される。 適当なボルトの電圧が放射器電極、加速電極、および加
速電極の上方に位置されている陽極の間に供給される場
合、電子は円錐の各先端部から陽極に流れる。
の層（放射器電極として動作する）の上部表面に効果的
に露出される上部金属層（加速電極あるいはゲ−ト電極
として動作する）の縁部を残す上部金属および絶縁層を
通る孔のセルアレイで金属／絶縁／金属フィルムノサン
ドウイッチ構造を含む。複数の円錐形の電子放射器素子
は低い金属層に取付けられ、先端部それぞれが上部金属
層の孔それぞれに位置されるように上方に延在される。 適当なボルトの電圧が放射器電極、加速電極、および加
速電極の上方に位置されている陽極の間に供給される場
合、電子は円錐の各先端部から陽極に流れる。
【０００３】この構造は加速電極またはゲ−ト電極に供
給される信号の増幅を行う三極真空管と類似し、電極が
取付けられる空間が真空にされる最良の時に動作する。 ３つの電極の構成は、電界電子放射器三極管すなわち”
フェトロ−ド”（ｆｅｔｒｏｄｅ ）として知られてい
る。しかしながら、電界電子放射器アレイの非常に多く
のその他の適用には、極度に高い解像度の平面パネルの
テレビの表示装置等が含まれている。電界電子放射器ア
レイのコンセプトの主な利点は、アレイが集積マイクロ
電子回路の製造において使用される通常の写真平板技術
によって形成されることである。これは、単一チップ上
の信号処理その他のマイクロ電子回路の構成で集積され
る処理ステップを使用して電界電子放射器素子がミクロ
ン以下の間隔で形成されることを可能にする。電界電子
放射器アレイの通常の文献は、セミコンダクタ・インタ
ーナショナルインダストリー・ニュースの１５乃至１８
頁（１９８８年８月）Ｋ．Ｓｋｉｄｍｏｒｅ氏による論
文に記載されている。
給される信号の増幅を行う三極真空管と類似し、電極が
取付けられる空間が真空にされる最良の時に動作する。 ３つの電極の構成は、電界電子放射器三極管すなわち”
フェトロ−ド”（ｆｅｔｒｏｄｅ ）として知られてい
る。しかしながら、電界電子放射器アレイの非常に多く
のその他の適用には、極度に高い解像度の平面パネルの
テレビの表示装置等が含まれている。電界電子放射器ア
レイのコンセプトの主な利点は、アレイが集積マイクロ
電子回路の製造において使用される通常の写真平板技術
によって形成されることである。これは、単一チップ上
の信号処理その他のマイクロ電子回路の構成で集積され
る処理ステップを使用して電界電子放射器素子がミクロ
ン以下の間隔で形成されることを可能にする。電界電子
放射器アレイの通常の文献は、セミコンダクタ・インタ
ーナショナルインダストリー・ニュースの１５乃至１８
頁（１９８８年８月）Ｋ．Ｓｋｉｄｍｏｒｅ氏による論
文に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】通常の電界電子放射器
アレイ構造に残されている問題には、装置の活性電子の
領域でガスとして放出される材料の遊離が含まれる。動
作中、電界電子放射器先端部から放出され陽極の材料と
衝突すべき電子はトラップされた気体および固体の不純
物材料の分子と衝突する。この放出ガスの効果は、空間
の真空度を著しく低下させて放射器先端部と陽極との間
の空間におけるプラズマあるいはイオン化を引き起こす
。
アレイ構造に残されている問題には、装置の活性電子の
領域でガスとして放出される材料の遊離が含まれる。動
作中、電界電子放射器先端部から放出され陽極の材料と
衝突すべき電子はトラップされた気体および固体の不純
物材料の分子と衝突する。この放出ガスの効果は、空間
の真空度を著しく低下させて放射器先端部と陽極との間
の空間におけるプラズマあるいはイオン化を引き起こす
。
【０００５】本発明は、収集のための活性領域から不純
物材料の除去を可能にする通路を設けることにより電界
電子放射器構造の活性電子の領域のガスとして放出され
る材料の遊離により引き起こされる問題を克服する。本
発明はさらに、活性領域からのガス化された材料の有効
な除去を容易にするために適当に配置される排出通路を
含む電界電子放射器構造の製造方法を提供する。
物材料の除去を可能にする通路を設けることにより電界
電子放射器構造の活性電子の領域のガスとして放出され
る材料の遊離により引き起こされる問題を克服する。本
発明はさらに、活性領域からのガス化された材料の有効
な除去を容易にするために適当に配置される排出通路を
含む電界電子放射器構造の製造方法を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に従って、装置の
電子動作中に尖った電界電子放射器および電極構造の間
の空間で遊離されるガスとして放出される材料は、分離
した空間に設けられたポンプあるいはゲッター材料への
通路を通り排出される。通路は行方向の近接した空間を
相互接続するチャンネルを有する電界電子放射器のベ−
スと電極構造の間の絶縁層を通って形成されたチャンネ
ルを含む。電極構造は、ゲ−ト電極層および陽極層を含
み、同様のチャンネルはその間に設けられる絶縁層を通
り形成される。電界電子放射器は、行の間の空間より小
さい列の間の空間を有し、行および列の配置で形成され
る。孔は陽極、ゲ−ト電極、および絶縁層を通ってベ−
スまで異方性エッチングにより形成される。次の陽極お
よびゲ−ト電極層の孔を通る絶縁層の等方性エッチング
は、隣接する孔がチャンネルを形成するために行方向で
のみ互いに融合するように絶縁層に十分なアンダ−カッ
トを形成するように制御される。
電子動作中に尖った電界電子放射器および電極構造の間
の空間で遊離されるガスとして放出される材料は、分離
した空間に設けられたポンプあるいはゲッター材料への
通路を通り排出される。通路は行方向の近接した空間を
相互接続するチャンネルを有する電界電子放射器のベ−
スと電極構造の間の絶縁層を通って形成されたチャンネ
ルを含む。電極構造は、ゲ−ト電極層および陽極層を含
み、同様のチャンネルはその間に設けられる絶縁層を通
り形成される。電界電子放射器は、行の間の空間より小
さい列の間の空間を有し、行および列の配置で形成され
る。孔は陽極、ゲ−ト電極、および絶縁層を通ってベ−
スまで異方性エッチングにより形成される。次の陽極お
よびゲ−ト電極層の孔を通る絶縁層の等方性エッチング
は、隣接する孔がチャンネルを形成するために行方向で
のみ互いに融合するように絶縁層に十分なアンダ−カッ
トを形成するように制御される。
【０００７】電界電子放射器構造は、ベ−スの反対側に
接着される構造支持オ−プンメッシュスクリ−ンをさら
に含む。ベ−スは少なくとも１つの孔を形成され、それ
を通って通路の一部分が構成され、メッシュスクリ−ン
で被覆される。
接着される構造支持オ−プンメッシュスクリ−ンをさら
に含む。ベ−スは少なくとも１つの孔を形成され、それ
を通って通路の一部分が構成され、メッシュスクリ−ン
で被覆される。
【０００８】本発明のこれらおよび他の特徴と利点は、
同様の参照の数字が同様の部品に適合する添付の図面と
共に以下の詳細な説明より当業者に明らかにされるであ
ろう。
同様の参照の数字が同様の部品に適合する添付の図面と
共に以下の詳細な説明より当業者に明らかにされるであ
ろう。
【０００９】
【実施例】図１乃至図４を参照すると、本発明の１実施
例の電界電子放射器構造あるいは装置は１０で示され、
例えば金属あるいは多結晶シリコン材料で形成される導
電ベ−ス１２を含む。複数の尖った電界電子放射器１４
は、ベ−ス１２の表面１２ａ から突出し、尖った先端
部１４ａ を有する。電界電子放射器１４はモリブデン
あるいは多結晶シリコンのような導電材料で形成され、
ベ−ス１０にオ−ム結合する。電界電子放射器１４は電
界電子放射器の先端部からの電子放出を容易にするチタ
ン炭化物のような低仕事関数の材料で被覆される。
例の電界電子放射器構造あるいは装置は１０で示され、
例えば金属あるいは多結晶シリコン材料で形成される導
電ベ−ス１２を含む。複数の尖った電界電子放射器１４
は、ベ−ス１２の表面１２ａ から突出し、尖った先端
部１４ａ を有する。電界電子放射器１４はモリブデン
あるいは多結晶シリコンのような導電材料で形成され、
ベ−ス１０にオ−ム結合する。電界電子放射器１４は電
界電子放射器の先端部からの電子放出を容易にするチタ
ン炭化物のような低仕事関数の材料で被覆される。
【００１０】電界電子放射器は２つの方法によってこれ
まで形成され、その第１の方法はＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ
氏らによる物理学雑誌の４７巻の１２番 ５２４８ 乃
至５２６３頁（１９７６年１２月）に”モリブデン円錐
の薄膜電界放出陰極の物理的特性”というタイトルで記
載される。その方法の主なステップはシリコン基板上に
絶縁体層および金属ゲ−トの電極層を付着し、基板まで
これらの層を通る孔を形成することを含む。モリブデン
は、小さい源から電子ビ−ム蒸着によって孔を通り基板
上に付着される。孔の大きさは、それらの周辺上のモリ
ブデンの沈積のため段々に縮小する。円錐はモリブデン
の蒸気が孔の減少した寸法によって限定される小さい領
域で沈積するように各孔の内部に成長し、電子の有効な
源を構成する尖端で終了する。
まで形成され、その第１の方法はＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ
氏らによる物理学雑誌の４７巻の１２番 ５２４８ 乃
至５２６３頁（１９７６年１２月）に”モリブデン円錐
の薄膜電界放出陰極の物理的特性”というタイトルで記
載される。その方法の主なステップはシリコン基板上に
絶縁体層および金属ゲ−トの電極層を付着し、基板まで
これらの層を通る孔を形成することを含む。モリブデン
は、小さい源から電子ビ−ム蒸着によって孔を通り基板
上に付着される。孔の大きさは、それらの周辺上のモリ
ブデンの沈積のため段々に縮小する。円錐はモリブデン
の蒸気が孔の減少した寸法によって限定される小さい領
域で沈積するように各孔の内部に成長し、電子の有効な
源を構成する尖端で終了する。
【００１１】電界電子放射器の配置を作る第２の方法は
、Ｈ．Ｇｒａｙ氏らによる”電界放出陰極構造の製造方
法”というタイトルの１９８１年１２月２９日の米国特
許４，３０７，５０７号に明らかにされる。この方法に
おいて、単結晶材料の基板は覆われていない領域が下に
ある基板上の島を決定するために選択的にマスクされる
。マスクされていない領域の下の単結晶材料は、結晶学
的に尖った点で相交わる孔の列の配置を形成するために
方向依存的にエッチングされる。マスクの除去後、基板
は基板の表面上に延在し、孔を満たす電子を放出するこ
とを可能にする材料の厚い膜で被覆される。その後、電
子放出材料の層の下の基板の材料は、多数の鋭い電界放
出先端部を露出するためにエッチングされる。
、Ｈ．Ｇｒａｙ氏らによる”電界放出陰極構造の製造方
法”というタイトルの１９８１年１２月２９日の米国特
許４，３０７，５０７号に明らかにされる。この方法に
おいて、単結晶材料の基板は覆われていない領域が下に
ある基板上の島を決定するために選択的にマスクされる
。マスクされていない領域の下の単結晶材料は、結晶学
的に尖った点で相交わる孔の列の配置を形成するために
方向依存的にエッチングされる。マスクの除去後、基板
は基板の表面上に延在し、孔を満たす電子を放出するこ
とを可能にする材料の厚い膜で被覆される。その後、電
子放出材料の層の下の基板の材料は、多数の鋭い電界放
出先端部を露出するためにエッチングされる。
【００１２】電界電子放射器１４は、Ｇｒａｙ氏らによ
り明らかにされた方法に従って形成されるのと同じよう
にピラミッド形を有することが示される。その代りに、
電界電子放射器１４はＳｐｉｎｄｔ氏らの記事に従って
形成された円錐形を有することもできる。
り明らかにされた方法に従って形成されるのと同じよう
にピラミッド形を有することが示される。その代りに、
電界電子放射器１４はＳｐｉｎｄｔ氏らの記事に従って
形成された円錐形を有することもできる。
【００１３】８つの電界電子放射器１４のみが説明を明
瞭にするために図に示されているが、実際の装置におい
ては多数の電界電子放射器がベ−ス上に形成され、有効
な大きさの電流を供給するために並列に電気的に動作さ
れる。電界電子放射器１４は、横の行および垂直な列の
配置のベ−ス１２上に形成される。本発明の好ましい製
造方法の重要な特徴に従って、列方向の近接した電界電
子放射器１４間の間隔（列間の横の空間）は、行方向の
近接した電界電子放射器間の空間（行間の垂直の空間）
より小さい。
瞭にするために図に示されているが、実際の装置におい
ては多数の電界電子放射器がベ−ス上に形成され、有効
な大きさの電流を供給するために並列に電気的に動作さ
れる。電界電子放射器１４は、横の行および垂直な列の
配置のベ−ス１２上に形成される。本発明の好ましい製
造方法の重要な特徴に従って、列方向の近接した電界電
子放射器１４間の間隔（列間の横の空間）は、行方向の
近接した電界電子放射器間の空間（行間の垂直の空間）
より小さい。
【００１４】さらに図１には、電界電子放射器１４とベ
−ス１２の縁部それぞれの間のベ−ス１２を通って形成
される細長いスロット１２ｂ が示されている。オ−プ
ンメッシュスクリ−ン１６は、装置の製造および動作中
にベ−ス１２の支持を行うために図２および図３で認識
できるようにベ−ス１２の反対側の表面１２ｃ に付着
されることもできる。 スクリ−ン１６は、モリブデンあるいは銅のような金属
で好ましく形成され、ベ−ス１２および電界電子放射器
１４とオ−ム結合する。
−ス１２の縁部それぞれの間のベ−ス１２を通って形成
される細長いスロット１２ｂ が示されている。オ−プ
ンメッシュスクリ−ン１６は、装置の製造および動作中
にベ−ス１２の支持を行うために図２および図３で認識
できるようにベ−ス１２の反対側の表面１２ｃ に付着
されることもできる。 スクリ−ン１６は、モリブデンあるいは銅のような金属
で好ましく形成され、ベ−ス１２および電界電子放射器
１４とオ−ム結合する。
【００１５】図１の破線に示されるように、立上がった
壁１８の形をとった電気的絶縁の支持部材は電界電子放
射器１４の隣接した行の間の表面１２ａ 上に形成され
る。壁１８は、電界電子放射器１４の行がそれぞれ配置
される間のチャンネル２０を限定する。
壁１８の形をとった電気的絶縁の支持部材は電界電子放
射器１４の隣接した行の間の表面１２ａ 上に形成され
る。壁１８は、電界電子放射器１４の行がそれぞれ配置
される間のチャンネル２０を限定する。
【００１６】例えば金のような導電性の金属で形成され
るゲ−ト電極層２２は、壁１８によって表面１２ａ の
上方に支持される。電極層２２は、電界電子放射器１４
のそれぞれの先端部１４ａ の上方に配列され、それを
通って形成される孔２２ａ を有する。孔２２ａ は、
電界電子放射器１４の先端部１４ａ と電極層２２の孔
２２ａ の縁部の間に設けられる各オ−プンスペ−ス２
４の少なくとも一部を構成する。オ−プンスペ−ス２４
は互いに連通し、それによってチャンネル２０を構成す
るために構造１０の行方向で相互に接続される。
るゲ−ト電極層２２は、壁１８によって表面１２ａ の
上方に支持される。電極層２２は、電界電子放射器１４
のそれぞれの先端部１４ａ の上方に配列され、それを
通って形成される孔２２ａ を有する。孔２２ａ は、
電界電子放射器１４の先端部１４ａ と電極層２２の孔
２２ａ の縁部の間に設けられる各オ−プンスペ−ス２
４の少なくとも一部を構成する。オ−プンスペ−ス２４
は互いに連通し、それによってチャンネル２０を構成す
るために構造１０の行方向で相互に接続される。
【００１７】電気的絶縁の支持壁２６は、壁１８に本質
的に類似しており、電極層２２上に形成され、その上に
陽極層２８を支持する。陽極層２８は、金のような導電
性の金属で形成される。孔２８ａ は、孔２２ａ およ
び電界電子放射器１４と整列して陽極層２８を貫通して
形成される。所望ならば、導電性のカバ−層３０がオ−
ム接続で陽極層２８に付着されてもよい。チャンネル２
０の上に整列したチャンネル３２は壁２６の間に限定さ
れる。
的に類似しており、電極層２２上に形成され、その上に
陽極層２８を支持する。陽極層２８は、金のような導電
性の金属で形成される。孔２８ａ は、孔２２ａ およ
び電界電子放射器１４と整列して陽極層２８を貫通して
形成される。所望ならば、導電性のカバ−層３０がオ−
ム接続で陽極層２８に付着されてもよい。チャンネル２
０の上に整列したチャンネル３２は壁２６の間に限定さ
れる。
【００１８】構造１０はベ−ス１２およびその上に形成
される素子が取付けられる容器３４をさらに含む。容器
３４は適当な材料で形成され、ベ−ス３６およびカバ−
３８を含む。 示されてはいないが、外部回路へのベ−ス１２、ゲ−ト
電極層２２、および陽極層２８の結合のためにリ−ド線
が設けられる。容器３４は真空にされ、ハ−メティック
シ−ルされるのが好ましい。
される素子が取付けられる容器３４をさらに含む。容器
３４は適当な材料で形成され、ベ−ス３６およびカバ−
３８を含む。 示されてはいないが、外部回路へのベ−ス１２、ゲ−ト
電極層２２、および陽極層２８の結合のためにリ−ド線
が設けられる。容器３４は真空にされ、ハ−メティック
シ−ルされるのが好ましい。
【００１９】構造１０の動作中、ベ−ス１２に関して正
の電位が陽極層２８に供給される。ゲ−ト電極層２２に
供給される予め決められるカットオフの数値を越える正
電位に関して、電子は電界電子放射器１４の先端部１４
ａ から放出され、陽極層２８まで加速される。設けら
れる場合、導電カバ−層３０は陽極層２８と共同して一
体化陽極構造を構成する。電子流の大きさは、ゲ−ト電
極層２２に供給される電位に依存する。ゲ−ト電極電位
を増加することは、三極管構造の増幅器として構造１０
が機能することを可能にする構造で利得すなわち増幅率
により陽極の電流の増加を生じる。
の電位が陽極層２８に供給される。ゲ−ト電極層２２に
供給される予め決められるカットオフの数値を越える正
電位に関して、電子は電界電子放射器１４の先端部１４
ａ から放出され、陽極層２８まで加速される。設けら
れる場合、導電カバ−層３０は陽極層２８と共同して一
体化陽極構造を構成する。電子流の大きさは、ゲ−ト電
極層２２に供給される電位に依存する。ゲ−ト電極電位
を増加することは、三極管構造の増幅器として構造１０
が機能することを可能にする構造で利得すなわち増幅率
により陽極の電流の増加を生じる。
【００２０】電界電子放射器１４から放出される電子は
、電界電子放射器の先端部１４ａ および陽極層２８の
間の活性電子領域内へ脱ガスまたはトラップされた気体
の解放および固体の不純物材料の遊離を生じる十分なエ
ネルギで陽極層２８およびカバ−層３０を衝撃する。除
去されない場合、脱ガスされる材料は上記のような装置
の重大な故障あるいは破壊を生じるこれらの領域で十分
なイオン化あるいはプラズマを生ずる。
、電界電子放射器の先端部１４ａ および陽極層２８の
間の活性電子領域内へ脱ガスまたはトラップされた気体
の解放および固体の不純物材料の遊離を生じる十分なエ
ネルギで陽極層２８およびカバ−層３０を衝撃する。除
去されない場合、脱ガスされる材料は上記のような装置
の重大な故障あるいは破壊を生じるこれらの領域で十分
なイオン化あるいはプラズマを生ずる。
【００２１】本発明の重要な特徴に従って、チャンネル
２０および３２は電子的活性領域からポンプまたはポン
プとして機能するゲッタ−手段が材料の収集のために設
けられている分離領域まで脱ガスされる材料を排出ある
いは移動することを可能にする通路のネットワ−クの少
なくとも一部を構成する。図２によく見られるように、
濃度勾配駆動ポンプとして動作するバリウムなどのよう
なゲッター材料４０は、カバ−３８の内部の上部および
側壁に被覆される。これらの領域の最初の高い濃度のた
め、陽極層２８の孔２８ａ の下の活性電子の領域のガ
スとして排出された材料はチャンネル２０および３２を
通してポンピングされ、または拡散され、材料を捕捉す
る外部に配置されるゲッター材料４０に移動する。濃度
勾配が活性電子の領域とゲッタ−材料４０が形成された
領域の間にある限り排出および収集方法は続けられる。
２０および３２は電子的活性領域からポンプまたはポン
プとして機能するゲッタ−手段が材料の収集のために設
けられている分離領域まで脱ガスされる材料を排出ある
いは移動することを可能にする通路のネットワ−クの少
なくとも一部を構成する。図２によく見られるように、
濃度勾配駆動ポンプとして動作するバリウムなどのよう
なゲッター材料４０は、カバ−３８の内部の上部および
側壁に被覆される。これらの領域の最初の高い濃度のた
め、陽極層２８の孔２８ａ の下の活性電子の領域のガ
スとして排出された材料はチャンネル２０および３２を
通してポンピングされ、または拡散され、材料を捕捉す
る外部に配置されるゲッター材料４０に移動する。濃度
勾配が活性電子の領域とゲッタ−材料４０が形成された
領域の間にある限り排出および収集方法は続けられる。
【００２２】カバ−３８の内部の壁に加えて、ゲッター
材料４０はメッシュスクリ−ン１６の下の容器３４のベ
−ス３６の内部表面上に形成されることもできる。ガス
として排出された材料は、チャンネル２０および３２か
らベ−ス１２を通って形成される孔１２ｂ およびメッ
シュスクリ−ン１６を通り、ベ−ス１２上のゲッタ−材
料４０に付加的に排出される。
材料４０はメッシュスクリ−ン１６の下の容器３４のベ
−ス３６の内部表面上に形成されることもできる。ガス
として排出された材料は、チャンネル２０および３２か
らベ−ス１２を通って形成される孔１２ｂ およびメッ
シュスクリ−ン１６を通り、ベ−ス１２上のゲッタ−材
料４０に付加的に排出される。
【００２３】これらの排出路あるいは通路は別々に設け
られ、または任意所望の結合で行われる。容器３４を通
り形成される孔（示されていない）を通るチャンネル２
０および３２で連通する外部のポンピング手段とゲッタ
ー材料を置換えることは、本発明の技術的範囲内である
。さらにポンピング手段の変化に関して、完全に満たさ
れた原子のシェルを有する素子の著しい例外の他は多く
の材料は、原子的に純粋な形態の化学反応である。極度
に清浄であるあるいは原子的純粋である容器３４の内部
の壁の少くとも一部分を形成することによって原子的に
純粋な表面は材料４０に類似する方法でゲッタ−効果を
示す。
られ、または任意所望の結合で行われる。容器３４を通
り形成される孔（示されていない）を通るチャンネル２
０および３２で連通する外部のポンピング手段とゲッタ
ー材料を置換えることは、本発明の技術的範囲内である
。さらにポンピング手段の変化に関して、完全に満たさ
れた原子のシェルを有する素子の著しい例外の他は多く
の材料は、原子的に純粋な形態の化学反応である。極度
に清浄であるあるいは原子的純粋である容器３４の内部
の壁の少くとも一部分を形成することによって原子的に
純粋な表面は材料４０に類似する方法でゲッタ−効果を
示す。
【００２４】図５は、本発明の実施例の変形の電界電子
放射器構造１０’ を示し、その同様の素子は同様の参
照数字によって示され、対応するが、変化した素子は前
に提供された同様の参照数字にダッシュを付けて示され
る。 構造１０’ は、プラズマエッチング等によりベ−ス１
２’ を通って形成され、空間２４と直接連通する孔あ
るいはスロット４２を設けた点で構造１０と異なる。ス
ロット４２は、空間２４からベ−ス３６上に設けられた
ゲッター材料４０にそれを通じてガスとして放出された
材料を排出することを可能にし、加えて、あるいはその
代りにチャンネル２０に設けられる。スロット４２がチ
ャンネル２０および３２なしで設けられる時、それらは
オ−プンスペ−ス２４を相互接続するオ−プンメッシュ
スクリ−ン１６と共同して通路を構成する。
放射器構造１０’ を示し、その同様の素子は同様の参
照数字によって示され、対応するが、変化した素子は前
に提供された同様の参照数字にダッシュを付けて示され
る。 構造１０’ は、プラズマエッチング等によりベ−ス１
２’ を通って形成され、空間２４と直接連通する孔あ
るいはスロット４２を設けた点で構造１０と異なる。ス
ロット４２は、空間２４からベ−ス３６上に設けられた
ゲッター材料４０にそれを通じてガスとして放出された
材料を排出することを可能にし、加えて、あるいはその
代りにチャンネル２０に設けられる。スロット４２がチ
ャンネル２０および３２なしで設けられる時、それらは
オ−プンスペ−ス２４を相互接続するオ−プンメッシュ
スクリ−ン１６と共同して通路を構成する。
【００２５】図６ａ乃至図６ｂは、本発明に従って電界
電子放射器構造１０の好ましい製造方法を示す。図６ａ
において、電界電子放射器１４は前記の参照文献で明ら
かにされる方法、あるいは等しい結果を生じる別の方法
を使用してベ−ス１２上に形成される。図６ｂにおいて
、例えば二酸化珪素のような電気的絶縁層５０は電界電
子放射器１４を覆ってベ−ス１２上に形成される。例え
ば金のような導電性の金属層５２は絶縁層５０上に形成
される。第２の絶縁層５４は導電層５２上に形成され、
第２の導電層５６は絶縁層５４上に形成される。
電子放射器構造１０の好ましい製造方法を示す。図６ａ
において、電界電子放射器１４は前記の参照文献で明ら
かにされる方法、あるいは等しい結果を生じる別の方法
を使用してベ−ス１２上に形成される。図６ｂにおいて
、例えば二酸化珪素のような電気的絶縁層５０は電界電
子放射器１４を覆ってベ−ス１２上に形成される。例え
ば金のような導電性の金属層５２は絶縁層５０上に形成
される。第２の絶縁層５４は導電層５２上に形成され、
第２の導電層５６は絶縁層５４上に形成される。
【００２６】図６ｃに示されるステップにおいて、Ｓｈ
ｉｐｐｌｅｙ ＡＺ １３７０ フォトレジスト
のようなフォトレジスト材料の層５８は、電界電子放射
器１４上に整列される層５８を通る孔５８ａ を残すマ
スク（示されていない）を使用するフォトリソグラフ技
術を使用して導電層５６上に形成される。フォトレジス
ト層５８をエッチングしない物質を使用するプラズマエ
ッチングのような十分な異方性エッチング方法は、層５
６，５４，５２および５０をそれぞれ貫通する実質上垂
直の孔５６ａ，５４ａ，５２ａ，および５０ａ をエッ
チングするために使用される。このステップに続いて、
フォトレジスト層５８は除去される。
ｉｐｐｌｅｙ ＡＺ １３７０ フォトレジスト
のようなフォトレジスト材料の層５８は、電界電子放射
器１４上に整列される層５８を通る孔５８ａ を残すマ
スク（示されていない）を使用するフォトリソグラフ技
術を使用して導電層５６上に形成される。フォトレジス
ト層５８をエッチングしない物質を使用するプラズマエ
ッチングのような十分な異方性エッチング方法は、層５
６，５４，５２および５０をそれぞれ貫通する実質上垂
直の孔５６ａ，５４ａ，５２ａ，および５０ａ をエッ
チングするために使用される。このステップに続いて、
フォトレジスト層５８は除去される。
【００２７】図６ｄに示されるように、導電層５２およ
び５６をエッチングしないＣＦ４ 、ＮＦ３ 、あるい
はＳＦ２ のような材料を使用する湿式エッチングのよ
うな少くとも部分的に等方性であるエッチング方法が、
絶縁層５０および５４をエッチングするために使用され
る。本発明の重要な特徴に従って、図６ｄに示されるエ
ッチングステップは、近接する孔５０ａ および５４ａ
がチャンネル２０および３２それぞれを形成するため
に構造１０の行方向でのみ融合するような大きさに絶縁
層５０および５４の孔５０ａおよび５４ａ が導電層５
２および５６の孔５２ａ および５６ａ をアンダ−カ
ットし広げられるように制御される。これは、列方向の
電界電子放射器１４の間の間隔が行方向の間隔よりも小
さいために生ずる。両方向のエッチングの等しい量は行
方向の孔の間の大きい空間のため、列方向ではなく行方
向で融合する近接した孔５０ａ および５４ａ を生ず
る。図６ｄにおいて、等方性のエッチングステップによ
って変化される層および孔は、前のものの参照数字にダ
ッシュを付けて示される。層５０，５２，５４および５
６と、それを通って形成される孔は、図１乃至図４それ
ぞれに示される素子１８，２２，２６および２８と対応
する。
び５６をエッチングしないＣＦ４ 、ＮＦ３ 、あるい
はＳＦ２ のような材料を使用する湿式エッチングのよ
うな少くとも部分的に等方性であるエッチング方法が、
絶縁層５０および５４をエッチングするために使用され
る。本発明の重要な特徴に従って、図６ｄに示されるエ
ッチングステップは、近接する孔５０ａ および５４ａ
がチャンネル２０および３２それぞれを形成するため
に構造１０の行方向でのみ融合するような大きさに絶縁
層５０および５４の孔５０ａおよび５４ａ が導電層５
２および５６の孔５２ａ および５６ａ をアンダ−カ
ットし広げられるように制御される。これは、列方向の
電界電子放射器１４の間の間隔が行方向の間隔よりも小
さいために生ずる。両方向のエッチングの等しい量は行
方向の孔の間の大きい空間のため、列方向ではなく行方
向で融合する近接した孔５０ａ および５４ａ を生ず
る。図６ｄにおいて、等方性のエッチングステップによ
って変化される層および孔は、前のものの参照数字にダ
ッシュを付けて示される。層５０，５２，５４および５
６と、それを通って形成される孔は、図１乃至図４それ
ぞれに示される素子１８，２２，２６および２８と対応
する。
【００２８】本発明の幾つかの実施例が示され記載され
るが、多くの変化および別の実施例は本発明の意図およ
び目的から逸脱することなしに当業者によって行うこと
ができる。従って、本発明は明確に記載される実施例に
のみ限定されない。種々の変化は、添付の特許請求の範
囲によって限定されるような発明の技術的範囲から逸脱
することなしに企図され、行われる。
るが、多くの変化および別の実施例は本発明の意図およ
び目的から逸脱することなしに当業者によって行うこと
ができる。従って、本発明は明確に記載される実施例に
のみ限定されない。種々の変化は、添付の特許請求の範
囲によって限定されるような発明の技術的範囲から逸脱
することなしに企図され、行われる。
【図１】本発明の１実施例のベ−ス上に形成される電界
電子放射器の配置を示す簡単な平面図。
電子放射器の配置を示す簡単な平面図。
【図２】本発明の実施例の全体の電界電子放射器構造を
示す図１の線２−２に沿った断面図。
示す図１の線２−２に沿った断面図。
【図３】図２に類似するが、図１の線３−３に沿った断
面図。
面図。
【図４】本発明の放射器構造の部分的斜視図。
【図５】本発明の別の実施例の図２に類似する断面図。
【図６】本発明に従う電界電子放射器構造の製造方法を
示す断面図。
示す断面図。
１０，１０’…装置、１２，１２’…ベ−ス、１２ａ，
１２ｃ …表面、１２ｂ …スロット、１４…電界電子
放射器、１４ａ …先端部、１６…スクリ−ン、１８…
壁、２０，３２ …チャンネル、２２，２８，３０，５
０，５２，５４，５６…層、２２ａ，５０ａ，５４ａ
…孔、２４…オ−プンスペ−ス、３４…容器、３６…ベ
−ス、３８…カバ−、４０…材料。
１２ｃ …表面、１２ｂ …スロット、１４…電界電子
放射器、１４ａ …先端部、１６…スクリ−ン、１８…
壁、２０，３２ …チャンネル、２２，２８，３０，５
０，５２，５４，５６…層、２２ａ，５０ａ，５４ａ
…孔、２４…オ−プンスペ−ス、３４…容器、３６…ベ
−ス、３８…カバ−、４０…材料。
Claims (25)
- 【請求項１】 導電性ベ−スと、ベ−スの表面から突
出した尖った複数の導電性の電界電子放射器と、ベ−ス
の表面の上方に支持され、電界電子放射器の尖端に近接
する部分はオ−プンスペ−スによってそれから分離され
ている電極手段と、オ−プンスペ−スを相互接続する通
路手段とを具備していることを特徴とする電界電子放射
器構造。 - 【請求項２】 空間の外部の構造から電気的動作中に
ガスとして放出された材料をポンプで排出するポンプ手
段をさらに具備し、このポンプ手段は空間から分離され
、通路手段によりそこに接続されている請求項１記載の
構造。 - 【請求項３】 ポンピング手段がゲッター手段を含ん
でいる請求項２記載の構造。 - 【請求項４】 ゲッター手段がゲッター材料を含む請
求項３記載の構造。 - 【請求項５】 ゲッター材料がバリウムを含む請求項
４記載の構造。 - 【請求項６】 ゲッター手段が最初は原子的に純粋で
ある表面を有する材料を含む請求項３記載の構造。 - 【請求項７】 ベ−スと、電界電子放射器と、電極手
段と、オ−プンスペ−スと、通路手段と、およびポンピ
ング手段とを密閉して排気して真空にした容器をさらに
具備している請求項２記載の構造。 - 【請求項８】 ベ−スが通路手段と相互接続しそれを
通る孔を形成されている請求項１記載の構造。 - 【請求項９】 表面と反対側のベ−スの表面に接着さ
れ、孔を覆うオ−プンメッシュスクリ−ンをさらに具備
する請求項８記載の構造。 - 【請求項１０】 スクリ−ンが実質上ベ−スと同一の
広がりをもち、ベ−スを支持する請求項９記載の構造。 - 【請求項１１】 通路手段がオ−プンスペ−スと相互
接続するベ−スを通って形成される孔を含む請求項１記
載の構造。 - 【請求項１２】 表面と反対側のベ−スの表面に接着
され、孔を覆うオ−プンメッシュスクリ−ンをさらに具
備する請求項１１記載の構造。 - 【請求項１３】 スクリ−ンが実質上ベ−スと同一の
広がりをもち、ベ−スを支持する請求項１２記載の構造
。 - 【請求項１４】 表面の上方に電極手段を支持する電
気的絶縁支持手段をさらに具備する請求項１記載の構造
。 - 【請求項１５】 支持部材が表面から立上がった複数
の支持部材、および支持部材の周囲に延在する通路手段
を含む請求項１４記載の構造。 - 【請求項１６】 電界電子放射器は行で配置され、支
持部材は隣接する行の間に延在する壁を含み、前記隣接
する立ち上がった壁の間のオ−プンスペ−スは少くとも
通路手段の一部分を構成するチャンネルを形成するため
に相互接続されている請求項１５記載の構造。 - 【請求項１７】 電界電子放射器の尖端に近接する電
極手段の部分は各電界電子放射器の上方に整列し、それ
を貫通する孔を有し、その孔は少くとも各オ−プンスペ
−スの一部分を構成している請求項１６記載の構造。 - 【請求項１８】 ベ−スがそれを通りチャンネルの端
部に近接する孔を形成されている請求項１６記載の構造
。 - 【請求項１９】 陽極手段、および電界電子放射器と
陽極手段の間に配置されているゲ−ト電極手段を含む電
極手段と、表面の上方にゲ−ト電極手段と陽極手段を支
持する複数の電気的絶縁支持部材と、および支持部材の
周囲に延在する通路手段とをさらに具備する請求項１記
載の構造。 - 【請求項２０】 （ａ）隣接する列の間の間隔が近接
する行の間の間隔よりも小さいように、行および列の配
置で導電性のベ−スの表面上に複数の立上がった、導電
性の尖った電界電子放射器を形成し、 （ｂ）電界電子放射器の先端部に近接する電極手段の部
分がオ−プンスペ−スによって分離されている表面の上
方に支持された電極手段、およびオ−プンスペ−スを相
互接続する通路手段を形成するステップとを含み、この
ステップ（ｂ）が、 （ｃ）電界電子放射器を覆う表面上に電気的絶縁層を形
成し、 （ｄ）絶縁層上の導電層である電極手段を形成し、（ｅ
）電界電子放射器それぞれの尖端と整列した導電層を通
る孔を形成し、 （ｆ）各導電層の孔を通って絶縁層に孔を形成するサブ
ステップを含み、この孔は、電界電子放射器の尖端を露
出し導電層それぞれの孔と結合する少なくともオ−プン
スペ−スの部分を構成し、少なくとも通路手段の一部分
を構成するチャンネルを形成し、隣接する列との間での
み互いに十分に融合する導電層の孔をアンダーカットす
るように形成されていることを特徴とする電界電子放射
器構造の製造方法。 - 【請求項２１】 ステップ（ｅ）および（ｆ）はその
組合わせにおいて、 （ｇ）電界電子放射器の各尖端と整列した孔を有する導
電層上のレジスト層を形成し、 （ｈ）レジスト層をエッチングしない物体を使用してレ
ジスト層の孔を通って導電層および絶縁層を実質上異方
性にエッチングするサブステップを含み、ステップ（ｆ
）はさらにサブステップ（ｈ）の後に、（ｉ）導電層を
エッチングしない物体を使用して導電層の孔を通って絶
縁層を少なくとも部分的に等方性にエッチングするサブ
ステップを含む請求項２０記載の方法。 - 【請求項２２】 ステップ（ｈ）の後に、（ｊ）導電
層からレジスト層を除去するステップをさらに具備する
請求項２１記載の方法。 - 【請求項２３】 （ａ）隣接する列の間の間隔が近接
する行の間の間隔よりも小さいように、行および列の配
置で導電性のベ−スの表面上に複数の立上がった、導電
性の尖った電界電子放射器を形成し、 （ｂ）電界電子放射器を覆う表面上に第１の電気的絶縁
層を形成し、 （ｃ）第１の絶縁層上に導電性電極層を形成し、（ｄ）
電極層上に第２の電気的絶縁層を形成し、（ｅ）第２の
絶縁層上に導電性陽極層を形成し、（ｆ）電界電子放射
器の各尖端と整列した孔を有する陽極層上にレジスト層
を形成し、 （ｇ）レジスト層をエッチングしない物体を使用してす
るレジスト層の孔を通る陽極層、第２の絶縁層、電極層
、および第１の絶縁層を実質上非等方性にエッチングし
、 （ｈ）第２および第１の絶縁層の孔がチャンネルを形成
するために隣接する列の間でのみ互いに十分融合する陽
極および電極層の各孔をアンダ−カットように陽極およ
び電極層をエッチングしない物体を使用して陽極および
電極層の孔を通って第２および第１の絶縁層を少なくと
も部分的に等方性にエッチングするステップを具備する
電界電子放射器構造の製造方法。 - 【請求項２４】 ステップ（ｇ）の後に、（ｉ）レジ
スト層を移動する行われるステップをさらに具備する請
求項２３記載の方法。 - 【請求項２５】 ステップ（ｈ）の後に（ｉ）陽極層
に導電層を電気的に接続するステップをさらに具備する
請求項２３記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/552,643 US5063323A (en) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | Field emitter structure providing passageways for venting of outgassed materials from active electronic area |
| US552643 | 1990-07-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04229923A true JPH04229923A (ja) | 1992-08-19 |
Family
ID=24206185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3174133A Pending JPH04229923A (ja) | 1990-07-16 | 1991-07-15 | 電界電子放射器構造およびその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5063323A (ja) |
| EP (1) | EP0467572A3 (ja) |
| JP (1) | JPH04229923A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010015139A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-21 | Xerox Corp | 帯電装置 |
Families Citing this family (52)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5181874A (en) * | 1991-03-26 | 1993-01-26 | Hughes Aircraft Company | Method of making microelectronic field emission device with air bridge anode |
| US5536193A (en) * | 1991-11-07 | 1996-07-16 | Microelectronics And Computer Technology Corporation | Method of making wide band gap field emitter |
| US5763997A (en) * | 1992-03-16 | 1998-06-09 | Si Diamond Technology, Inc. | Field emission display device |
| US5686791A (en) * | 1992-03-16 | 1997-11-11 | Microelectronics And Computer Technology Corp. | Amorphic diamond film flat field emission cathode |
| US5449970A (en) | 1992-03-16 | 1995-09-12 | Microelectronics And Computer Technology Corporation | Diode structure flat panel display |
| US5679043A (en) * | 1992-03-16 | 1997-10-21 | Microelectronics And Computer Technology Corporation | Method of making a field emitter |
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