JPH06139918A - 電子放出素子 - Google Patents
電子放出素子Info
- Publication number
- JPH06139918A JPH06139918A JP28564392A JP28564392A JPH06139918A JP H06139918 A JPH06139918 A JP H06139918A JP 28564392 A JP28564392 A JP 28564392A JP 28564392 A JP28564392 A JP 28564392A JP H06139918 A JPH06139918 A JP H06139918A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron beam
- electrode
- electron
- emitter
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- 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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 引き出した電子ビームの広がりを抑え、しか
も、そのビーム走査を可能とした構造の電子放出素子を
提供する。 【構成】 電子を放出する微小エミッタ２が形成された
基板１上に、そのエミッタ２から電子を引き出す電極３
に加えて、電子ビームの収束効果をもつ収束電極４と、
その収束後の電子ビームを偏向するための偏向電極５と
を一体に形成している。
も、そのビーム走査を可能とした構造の電子放出素子を
提供する。 【構成】 電子を放出する微小エミッタ２が形成された
基板１上に、そのエミッタ２から電子を引き出す電極３
に加えて、電子ビームの収束効果をもつ収束電極４と、
その収束後の電子ビームを偏向するための偏向電極５と
を一体に形成している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、真空マイクロエレクト
ロニクスなどの分野で電子源として用いられる微小電子
放出素子に関し、例えばフラットパネルディスプレイな
どに利用される。
ロニクスなどの分野で電子源として用いられる微小電子
放出素子に関し、例えばフラットパネルディスプレイな
どに利用される。
【０００２】
【従来の技術】電子放出素子としては、従来、例えば図
３の断面図に示す構造のものが知られている（例えば、
Journal of Applied Physics,Vol39,No.7,P3504,196
8）。
３の断面図に示す構造のものが知られている（例えば、
Journal of Applied Physics,Vol39,No.7,P3504,196
8）。
【０００３】このような構造の放出素子においては、引
き出し電極３３が正、Ｓｉエミッタ３２が負の電位とな
るように電源３８を接続して、エミッタ３２の先端に電
界を集中させることで電子を放出させている。
き出し電極３３が正、Ｓｉエミッタ３２が負の電位とな
るように電源３８を接続して、エミッタ３２の先端に電
界を集中させることで電子を放出させている。
【０００４】そして、以上の構造の微小電子エミッタを
アレイ化して、図４に示すような電子放出素子４０を構
成し、この素子を各画素ごとに配置することで全体とし
てフラットパネルディスプレイを構築するといった技術
が開発されている。
アレイ化して、図４に示すような電子放出素子４０を構
成し、この素子を各画素ごとに配置することで全体とし
てフラットパネルディスプレイを構築するといった技術
が開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の電子
放出素子によれば、エミッタから引き出された電子ビー
ムが僅かに広がりつつ、しかも、引き出された方向のみ
に進行する構造のものしかなく、そのビーム進行の向き
を偏向するといったことは素子単体では不可能であっ
た。
放出素子によれば、エミッタから引き出された電子ビー
ムが僅かに広がりつつ、しかも、引き出された方向のみ
に進行する構造のものしかなく、そのビーム進行の向き
を偏向するといったことは素子単体では不可能であっ
た。
【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、引き出した電子ビー
ムの広がりを抑え、しかも、そのビーム走査を可能とし
た構造の電子放出素子を提供することにある。
もので、その目的とするところは、引き出した電子ビー
ムの広がりを抑え、しかも、そのビーム走査を可能とし
た構造の電子放出素子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの構成を、実施例に対応する図１を参照しつつ説明す
ると、本発明は、電子を放出するエミッタ２が形成され
た基板１上に、エミッタ２の先端２ａの近傍に位置する
引き出し電極３と、その引き出された電子を収束する収
束電極４と、その収束後の電子ビームを偏向するための
偏向電極５とを一体に形成したことよって特徴づけられ
る。
めの構成を、実施例に対応する図１を参照しつつ説明す
ると、本発明は、電子を放出するエミッタ２が形成され
た基板１上に、エミッタ２の先端２ａの近傍に位置する
引き出し電極３と、その引き出された電子を収束する収
束電極４と、その収束後の電子ビームを偏向するための
偏向電極５とを一体に形成したことよって特徴づけられ
る。
【０００８】
【作用】引き出し電極３に正の電位を与えるとともに、
収束電極４に負の電位を与えると、エミッタ２から引き
出された電子ビームは、収束電極４で形成される電界に
よって、その中心軸方向に向けて集められる。しかも、
偏向電極５への電位付与によって、収束後の電子ビーム
を所望の方向に向けて曲げることができ、これによっ
て、電子放出素子単体で、電子ビームの微小領域での走
査を行うことが可能となる。
収束電極４に負の電位を与えると、エミッタ２から引き
出された電子ビームは、収束電極４で形成される電界に
よって、その中心軸方向に向けて集められる。しかも、
偏向電極５への電位付与によって、収束後の電子ビーム
を所望の方向に向けて曲げることができ、これによっ
て、電子放出素子単体で、電子ビームの微小領域での走
査を行うことが可能となる。
【０００９】
【実施例】本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説
明する。図１は本発明実施例の構造図で、(a) はその構
造を模式的に示す断面図，(b)はこの実施例の偏向電極
５の形状を示す要部平面図である。
明する。図１は本発明実施例の構造図で、(a) はその構
造を模式的に示す断面図，(b)はこの実施例の偏向電極
５の形状を示す要部平面図である。
【００１０】エミッタ２は、Ｓｉ基板１の上面から突き
出した形状の針状陰極であって、このエミッタ２の周囲
の基板１上には、六層の膜が順次に積層されている。そ
の多層膜のうち、基板表面側から数えて三層目の膜は、
Ａｕ等の金属を材料とする引き出し電極３で、エミッタ
２の先端近傍に位置している。また、五層目の膜は、Ａ
ｕ等の金属で形成された収束電極４である。
出した形状の針状陰極であって、このエミッタ２の周囲
の基板１上には、六層の膜が順次に積層されている。そ
の多層膜のうち、基板表面側から数えて三層目の膜は、
Ａｕ等の金属を材料とする引き出し電極３で、エミッタ
２の先端近傍に位置している。また、五層目の膜は、Ａ
ｕ等の金属で形成された収束電極４である。
【００１１】そして、最上槽の絶縁膜７ｃの表面上に偏
向電極５が形成されている。この偏向電極５は、図１
(b) に示すように、エミッタ２の頂部先端２ａを中心と
して、互いに直交する四方に位置する４本の条片５１・・
５４を有する形状にパターニングされている。
向電極５が形成されている。この偏向電極５は、図１
(b) に示すように、エミッタ２の頂部先端２ａを中心と
して、互いに直交する四方に位置する４本の条片５１・・
５４を有する形状にパターニングされている。
【００１２】なお、基板１の表面の膜６は、この素子の
製造過程で形成される熱酸化膜で、また、その上層の二
つの膜７ａ，７ｂは、先の７ｃと同等の絶縁膜である。
さて、以上の構造の電子放出素子において、Ｓｉ基板１
には、接地電位に対して正の電位が与えられ、また、引
き出し電極３には、その基板１に対して正の電位が与え
られる。さらに、収束電極４には、接地電位に対して負
の電位が与えられる。
製造過程で形成される熱酸化膜で、また、その上層の二
つの膜７ａ，７ｂは、先の７ｃと同等の絶縁膜である。
さて、以上の構造の電子放出素子において、Ｓｉ基板１
には、接地電位に対して正の電位が与えられ、また、引
き出し電極３には、その基板１に対して正の電位が与え
られる。さらに、収束電極４には、接地電位に対して負
の電位が与えられる。
【００１３】このように、各部に電位を与えることで、
まず、エミッタ２の先端２ａに電界が集中して、そのエ
ミッタ先端２ａから電子が放出するわけであるが、この
引き出された電子ビームは、収束電極４で形成される電
界によって、その中心軸方向に向けて集められ、その結
果として、電子ビームの広がりが抑えられる。
まず、エミッタ２の先端２ａに電界が集中して、そのエ
ミッタ先端２ａから電子が放出するわけであるが、この
引き出された電子ビームは、収束電極４で形成される電
界によって、その中心軸方向に向けて集められ、その結
果として、電子ビームの広がりが抑えられる。
【００１４】そして、偏向電極５の４本の各条片５１・・
５４に、それぞれ所定の電位を与えることで、先の収束
電極４で収束された電子ビームを所望の方向に向けて曲
げることができる。また、その各条片５１・・５４に付与
する電位を、それぞれ経時的に変化させるといった制御
を行うことによって、収束後の電子ビームを微小領域に
おいて走査することも可能になる。
５４に、それぞれ所定の電位を与えることで、先の収束
電極４で収束された電子ビームを所望の方向に向けて曲
げることができる。また、その各条片５１・・５４に付与
する電位を、それぞれ経時的に変化させるといった制御
を行うことによって、収束後の電子ビームを微小領域に
おいて走査することも可能になる。
【００１５】次に、以上の構造の電子放出素子を製造す
る手順の例を、以下、図２を参照しつつ説明する。ま
ず、(a) に示すように、Ｎ型Ｓｉ基板（抵抗率：数Ωc
m）１を、ウェット酸化して、その表面上に酸化膜１１
を形成する。なお、酸化膜１１の膜厚は、0.5μｍ程度
とする。この後、フォトリソグラフィ法によって、酸化
膜１１を加工して、エミッタ形成部に相応する部分に、
(b) に示すような円形のマスク１１ａを形成する。
る手順の例を、以下、図２を参照しつつ説明する。ま
ず、(a) に示すように、Ｎ型Ｓｉ基板（抵抗率：数Ωc
m）１を、ウェット酸化して、その表面上に酸化膜１１
を形成する。なお、酸化膜１１の膜厚は、0.5μｍ程度
とする。この後、フォトリソグラフィ法によって、酸化
膜１１を加工して、エミッタ形成部に相応する部分に、
(b) に示すような円形のマスク１１ａを形成する。
【００１６】次に、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）
法によって、Ｓｉ基板１のエッチングを行ってＳｉエミ
ッタ部分の概略形成を行い(c) 、次いで、熱酸化処理を
施してＳｉエミッタの先端部分を鋭くする(d) 。
法によって、Ｓｉ基板１のエッチングを行ってＳｉエミ
ッタ部分の概略形成を行い(c) 、次いで、熱酸化処理を
施してＳｉエミッタの先端部分を鋭くする(d) 。
【００１７】この後、(e) に示すように、Ｓｉ基板１上
に、絶縁膜（ＳｉＯ2 膜）７ａを成膜し、引き続きＡｕ
等の金属を蒸着してゲート電極つまり引き出し電極３を
形成する。さらに、これらの工程を２回繰り返して、絶
縁膜７ｂおよび収束電極４ならびに絶縁膜７ｃおよび偏
向電極層５ａを形成する。
に、絶縁膜（ＳｉＯ2 膜）７ａを成膜し、引き続きＡｕ
等の金属を蒸着してゲート電極つまり引き出し電極３を
形成する。さらに、これらの工程を２回繰り返して、絶
縁膜７ｂおよび収束電極４ならびに絶縁膜７ｃおよび偏
向電極層５ａを形成する。
【００１８】そして、エミッタ２を覆っている酸化膜、
つまり、先の(d) 工程の熱酸化処理で形成された酸化膜
６を、ウェットエッチングによって除去して、リフトオ
フによってマスク１１ａおよびその上層の膜を除去する
(f) 。最後に、絶縁膜７ｃ表面上の偏向電極層５ａを、
フォトリソグラフィ法によって加工して(g) 、先の図１
の(b) に示したパターンの偏向電極５を得る。
つまり、先の(d) 工程の熱酸化処理で形成された酸化膜
６を、ウェットエッチングによって除去して、リフトオ
フによってマスク１１ａおよびその上層の膜を除去する
(f) 。最後に、絶縁膜７ｃ表面上の偏向電極層５ａを、
フォトリソグラフィ法によって加工して(g) 、先の図１
の(b) に示したパターンの偏向電極５を得る。
【００１９】なお、以上の実施例では、偏向電極の形状
は４極としているが、その形状は特に限定されるもので
はなく、例えば２極など、電子ビームの偏向において一
般に知られている他の形状のパターンを採用してもよ
い。
は４極としているが、その形状は特に限定されるもので
はなく、例えば２極など、電子ビームの偏向において一
般に知られている他の形状のパターンを採用してもよ
い。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子を放出する微小エミッタが形成された基板上に、そ
のエミッタから電子を引き出す電極に加えて、電子ビー
ムの収束効果をもつ電極と、ビーム偏向用の偏向電極と
を一体に形成したから、従来の電子放出素子では、引き
出した電子ビームが外方へと広がる傾向にあったのに対
し、これを抑えることができ、質のよい電子ビームを発
生することが可能となるとともに、そのような良質の電
子ビームを、微小領域で走査することも可能となる。こ
れによって、例えば、フラットパネルディスプレイにお
いて、電子ビームを各画素ごとで走査することが可能と
なって、その各画素内における輝度の均一化を達成でき
る。
電子を放出する微小エミッタが形成された基板上に、そ
のエミッタから電子を引き出す電極に加えて、電子ビー
ムの収束効果をもつ電極と、ビーム偏向用の偏向電極と
を一体に形成したから、従来の電子放出素子では、引き
出した電子ビームが外方へと広がる傾向にあったのに対
し、これを抑えることができ、質のよい電子ビームを発
生することが可能となるとともに、そのような良質の電
子ビームを、微小領域で走査することも可能となる。こ
れによって、例えば、フラットパネルディスプレイにお
いて、電子ビームを各画素ごとで走査することが可能と
なって、その各画素内における輝度の均一化を達成でき
る。
【００２１】さらには、微小エミッタから引き出した電
子ビームを、素子単体で偏向することが可能となること
によって、その電子ビームを、各種分野のプローブとし
て応用するにあたり、その応用範囲の限界を広げること
ができるといった点も期待できる。
子ビームを、素子単体で偏向することが可能となること
によって、その電子ビームを、各種分野のプローブとし
て応用するにあたり、その応用範囲の限界を広げること
ができるといった点も期待できる。
【図１】本発明実施例の構造図で、(a) はその構造を示
す模式的断面図，(b) はこの実施例の偏向電極５の形状
を示す要部平面図
す模式的断面図，(b) はこの実施例の偏向電極５の形状
を示す要部平面図
【図２】本発明実施例の電子放出素子の製造手順を説明
する図
する図
【図３】一般的な電子放出素子の要部構造の例を示す図
【図４】一般的な電子放出素子の全体構造の例を示す外
観斜視図
観斜視図
１・・・・Ｓｉ基板 ２・・・・エミッタ ２ａ・・・・エミッタの先端 ３・・・・引き出し電極 ４・・・・収束電極 ５・・・・偏向電極 ６・・・・熱酸化膜 ７ａ〜７ｃ・・・・絶縁膜
Claims (1)
- 【請求項１】 真空マイクロエレクトロニクス等の分野
において電子源として用いられる素子であって、電子を
放出するエミッタが基板の所定位置に形成されていると
ともに、その基板上には、上記エミッタの先端近傍に位
置する引き出し電極と、その引き出された電子を収束す
る収束電極と、この収束後の電子ビームを偏向するため
の偏向電極とが一体に形成されていることを特徴とする
電子放出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28564392A JPH06139918A (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 電子放出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28564392A JPH06139918A (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 電子放出素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06139918A true JPH06139918A (ja) | 1994-05-20 |
Family
ID=17694191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28564392A Pending JPH06139918A (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 電子放出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06139918A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2748348A1 (fr) * | 1996-05-06 | 1997-11-07 | Pixtech Sa | Ecran couleur a micropointes a double grille |
| US5814931A (en) * | 1995-10-23 | 1998-09-29 | Nec Corporation | Cold cathode and cathode ray tube using the cold cathode |
| WO2006016771A1 (en) * | 2004-08-11 | 2006-02-16 | Cebt Co. Ltd. | Scanning field emission display |
-
1992
- 1992-10-23 JP JP28564392A patent/JPH06139918A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5814931A (en) * | 1995-10-23 | 1998-09-29 | Nec Corporation | Cold cathode and cathode ray tube using the cold cathode |
| FR2748348A1 (fr) * | 1996-05-06 | 1997-11-07 | Pixtech Sa | Ecran couleur a micropointes a double grille |
| EP0806790A1 (fr) * | 1996-05-06 | 1997-11-12 | Pixtech S.A. | Ecran couleur à micropointes à double grille |
| US6034658A (en) * | 1996-05-06 | 2000-03-07 | Pixtech Sa | Double grid microtip color screen |
| WO2006016771A1 (en) * | 2004-08-11 | 2006-02-16 | Cebt Co. Ltd. | Scanning field emission display |
| EP1789985A1 (en) * | 2004-08-11 | 2007-05-30 | Cebt Co., Ltd. | Scanning field emission display |
| JP2008510270A (ja) * | 2004-08-11 | 2008-04-03 | シーイービーティー・カンパニー・リミティッド | 走査電界放出ディスプレイ |
| EP1789985A4 (en) * | 2004-08-11 | 2009-04-29 | Cebt Co Ltd | SCAN FIELD DISPLAY |
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