JPH0695450B2 - 電子放出素子およびその製造方法 - Google Patents
電子放出素子およびその製造方法Info
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- JPH0695450B2 JPH0695450B2 JP12695089A JP12695089A JPH0695450B2 JP H0695450 B2 JPH0695450 B2 JP H0695450B2 JP 12695089 A JP12695089 A JP 12695089A JP 12695089 A JP12695089 A JP 12695089A JP H0695450 B2 JPH0695450 B2 JP H0695450B2
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- electron
- metal layer
- cathode material
- emitting device
- electrically insulating
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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）およびその製造方
法に関する。
法に関する。
従来の技術 冷陰極（電界放射型陰極）においては、電子放出のため
に、陰極エモッタの先端の曲率が10μｍ以下となるよう
に針先加工され、この陰極エミッタ先端に106V/cm程度
の強電界が集中するように構成されている。このような
電子放出素子は、一般に電流密度が高く、また、陰極を
加熱する必要がないので、電力消費が非常に少なく、更
には、点（ポイント）電子線源として使用することがで
きるなどの長所を有する。
に、陰極エモッタの先端の曲率が10μｍ以下となるよう
に針先加工され、この陰極エミッタ先端に106V/cm程度
の強電界が集中するように構成されている。このような
電子放出素子は、一般に電流密度が高く、また、陰極を
加熱する必要がないので、電力消費が非常に少なく、更
には、点（ポイント）電子線源として使用することがで
きるなどの長所を有する。
従来、多数の電子放出素子をアレイ状に配列させた電子
放出素子アレイも知られている。この電子放出素子アレ
イを平面パネルディスプレイなどに使う試みも行われて
いる（ディスプレイ 1987年１月号 第37頁（Display
P.37Jan.1987））。以下、従来の電子放出素子アレイの
製造方法について図面を参照しながら説明する。
放出素子アレイも知られている。この電子放出素子アレ
イを平面パネルディスプレイなどに使う試みも行われて
いる（ディスプレイ 1987年１月号 第37頁（Display
P.37Jan.1987））。以下、従来の電子放出素子アレイの
製造方法について図面を参照しながら説明する。
第６図（ａ）に示すように電気絶縁性基板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
クを用いて順次蒸着し、複数のアレイ状に配列した空洞
105を作製する。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108を形成する。最後に、第６図（ｂ）に示
すように物質107を除去する（ジャーナル オブ アプ
ライド フィジックス 第39巻、第3504頁、1968年（J.
Appl Phys.Vol39,P3504,1968など））。
電性膜102、絶縁層103および導電性膜104を適当なマス
クを用いて順次蒸着し、複数のアレイ状に配列した空洞
105を作製する。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108を形成する。最後に、第６図（ｂ）に示
すように物質107を除去する（ジャーナル オブ アプ
ライド フィジックス 第39巻、第3504頁、1968年（J.
Appl Phys.Vol39,P3504,1968など））。
従来の電子放出素子アレイの製造方法の他の例を第７図
（ａ）〜（ｆ）を参照しながら説明する。第７図（ａ）
に示すように電気絶縁性の矩形基板121を複数個用意
し、その一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、こ
の重ね合わせ基板124の各表面を機械研磨する。次い
で、第７図（ｂ）に示すようにその広い一表面に金属層
125を蒸着し、第７図（ｃ）に示すように金属層125に陰
極材料薄膜122の直上に位置して陰極材料薄膜122と同程
度の幅の狭い電子引出し用の窓126をファトエッチング
法を利用して開ける。次いで、陰極薄膜付着基板123に
分離し、第７図（ｄ）に示すようにそれぞれの基板123
上の陰極材料薄膜122を先端が鋭い山型のパターン状と
なるようにエッ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127の先端近辺
が第７図（ｅ）に示すように基板121から離隔し、かつ
電子引出し用窓126側の金属125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を作製する。こ
こで、再び、第７図（ｆ）に示すように分離する前の重
ね合わせ基板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を得ること
ができる（特公昭54-17551号公報）。
（ａ）〜（ｆ）を参照しながら説明する。第７図（ａ）
に示すように電気絶縁性の矩形基板121を複数個用意
し、その一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、こ
の重ね合わせ基板124の各表面を機械研磨する。次い
で、第７図（ｂ）に示すようにその広い一表面に金属層
125を蒸着し、第７図（ｃ）に示すように金属層125に陰
極材料薄膜122の直上に位置して陰極材料薄膜122と同程
度の幅の狭い電子引出し用の窓126をファトエッチング
法を利用して開ける。次いで、陰極薄膜付着基板123に
分離し、第７図（ｄ）に示すようにそれぞれの基板123
上の陰極材料薄膜122を先端が鋭い山型のパターン状と
なるようにエッ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127の先端近辺
が第７図（ｅ）に示すように基板121から離隔し、かつ
電子引出し用窓126側の金属125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を作製する。こ
こで、再び、第７図（ｆ）に示すように分離する前の重
ね合わせ基板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を得ること
ができる（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、上記従来例のうち、前者の製造方法で
は、空洞105内に陰極エミッタ突起108を形成する際、回
転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。
は、空洞105内に陰極エミッタ突起108を形成する際、回
転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、後者の製造方法では、電子引出し用の窓126と陰
極材料薄膜122との位置合わせ精度を高めようとする
と、絶縁基板121の板厚および陰極材料薄膜122の膜厚の
高い精度が要求される。また、重ね合わせ基板124の分
離前後での一体化固定精度が同一でなければならない
が、精度良く固定することは非常に困難である。
極材料薄膜122との位置合わせ精度を高めようとする
と、絶縁基板121の板厚および陰極材料薄膜122の膜厚の
高い精度が要求される。また、重ね合わせ基板124の分
離前後での一体化固定精度が同一でなければならない
が、精度良く固定することは非常に困難である。
この発明は、上記のような従来技術の課題を解決するも
のであり、電界集中しやすく、電子引出し効率を向上さ
せることができ、また、陰極と電子引出し用電極の耐圧
を高めることができ、信頼性を向上させることができる
ようにした電子放出素子を提供し、また、陰極材と電子
引出し用窓を正確に位置合わせした電子放出素子を容易
に歩留りよく製造することができるようにした製造方法
を提供することを目的とする。
のであり、電界集中しやすく、電子引出し効率を向上さ
せることができ、また、陰極と電子引出し用電極の耐圧
を高めることができ、信頼性を向上させることができる
ようにした電子放出素子を提供し、また、陰極材と電子
引出し用窓を正確に位置合わせした電子放出素子を容易
に歩留りよく製造することができるようにした製造方法
を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 上記目的を達成するため、この発明の電子放出素子は、
電気絶縁性基板と、この電気絶縁性基板の間でこの電気
絶縁性基板の厚さ方向に重ねられて設けられた金属層お
よび上記電気絶縁性基板の一方の面より凹入する絶縁体
層と、これら金属層および絶縁体層の中央部に設けら
れ、一方が上記絶縁体層より突出された陰極材料と、上
記電気絶縁性基板における上記絶縁体層の凹入側に設け
られた電子引出し用電極を備えたものである。
電気絶縁性基板と、この電気絶縁性基板の間でこの電気
絶縁性基板の厚さ方向に重ねられて設けられた金属層お
よび上記電気絶縁性基板の一方の面より凹入する絶縁体
層と、これら金属層および絶縁体層の中央部に設けら
れ、一方が上記絶縁体層より突出された陰極材料と、上
記電気絶縁性基板における上記絶縁体層の凹入側に設け
られた電子引出し用電極を備えたものである。
また、上記目的を達成するため、この発明の電子放出素
子の製造方法は、金属層およびこの金属層の中央部の陰
極材料を電気絶縁性基板間に介在させ、少なくとも一表
面に陰極材料が露出するように形成した後、陰極材料と
金属層の露出部分にマスクを形成し、このマスクおよび
上気電気絶縁性基板の上に金属層を設けた後、上記マス
クをこのマスク上の金属層と共に除去して上記陰極材料
露出部分に電子引出し用の窓を形成すると共に、上記絶
縁性基板の表面に電子引出し用電極となる金属層を残
し、上記電子引出し用の窓側における陰極材料の外周の
金属層を所定量除去し、この除去側の金属層の一部を絶
縁化処理して絶縁体層を一部を絶縁化処理して絶縁体層
を形成するようにしたものである。
子の製造方法は、金属層およびこの金属層の中央部の陰
極材料を電気絶縁性基板間に介在させ、少なくとも一表
面に陰極材料が露出するように形成した後、陰極材料と
金属層の露出部分にマスクを形成し、このマスクおよび
上気電気絶縁性基板の上に金属層を設けた後、上記マス
クをこのマスク上の金属層と共に除去して上記陰極材料
露出部分に電子引出し用の窓を形成すると共に、上記絶
縁性基板の表面に電子引出し用電極となる金属層を残
し、上記電子引出し用の窓側における陰極材料の外周の
金属層を所定量除去し、この除去側の金属層の一部を絶
縁化処理して絶縁体層を一部を絶縁化処理して絶縁体層
を形成するようにしたものである。
そして、上記電気絶縁性基板を強固に重ね合わせるよう
に溶着法、低融点フリットガラスを用いた接着法および
耐熱性および耐熱性接着剤を用いた接着法のいずれかを
用い、また、マスクの形成を容易に行うようにメッキ法
で金属を上記陰極材料と上記金属層の露出部分に付着さ
せてマスクを形成し、または、上記電気絶縁性基板を光
透過性材料により形成し、上記電気絶縁性基板、金属層
および陰極材料の一方の面にポジ型のフォトレジストを
塗布し、上記電気絶縁性基板の他方の面側から感光用光
を照射し、現像して陰極材料と金属層の露出部分にマス
クを形成し、また、上記金属層の一部の絶縁化処理を通
常の陽極酸化法により行うことができる。
に溶着法、低融点フリットガラスを用いた接着法および
耐熱性および耐熱性接着剤を用いた接着法のいずれかを
用い、また、マスクの形成を容易に行うようにメッキ法
で金属を上記陰極材料と上記金属層の露出部分に付着さ
せてマスクを形成し、または、上記電気絶縁性基板を光
透過性材料により形成し、上記電気絶縁性基板、金属層
および陰極材料の一方の面にポジ型のフォトレジストを
塗布し、上記電気絶縁性基板の他方の面側から感光用光
を照射し、現像して陰極材料と金属層の露出部分にマス
クを形成し、また、上記金属層の一部の絶縁化処理を通
常の陽極酸化法により行うことができる。
また、上記陰極材料の電気絶縁性基板間の肉厚を100Å
〜１μｍに形成し、上記電子引出し用電極となる金属層
を、マスク除去し、陰極材料の外周の金属層をエッチン
グ除去するエッチング液に対して耐腐食性を有する材料
で形成し、上記陰極材料の外周の金属層を陽極酸化で絶
縁物化処理できるようにAl、Taのいずれかにより形成
し、上記陰極材料を融点温度が高く、仕事関数が低い材
料であるＷ、Mo、TiC、SiC、ZrC、LaB6のいずれかによ
り形成する。
〜１μｍに形成し、上記電子引出し用電極となる金属層
を、マスク除去し、陰極材料の外周の金属層をエッチン
グ除去するエッチング液に対して耐腐食性を有する材料
で形成し、上記陰極材料の外周の金属層を陽極酸化で絶
縁物化処理できるようにAl、Taのいずれかにより形成
し、上記陰極材料を融点温度が高く、仕事関数が低い材
料であるＷ、Mo、TiC、SiC、ZrC、LaB6のいずれかによ
り形成する。
作用 この発明の電子放出素子によれば、陰極材料の先端形状
を膜厚のみで決定することができ、非常に小さくして電
界集中しやすくすることができ、また、陰極材料と電子
引出し用の電極の間に空間ギャップおよび絶縁体層を設
けることにより、陰極材料と電子引出し用電極との間の
耐電圧を高めることができる。
を膜厚のみで決定することができ、非常に小さくして電
界集中しやすくすることができ、また、陰極材料と電子
引出し用の電極の間に空間ギャップおよび絶縁体層を設
けることにより、陰極材料と電子引出し用電極との間の
耐電圧を高めることができる。
また、この発明の電子放出素子の製造方法によれば、電
子引出し用窓や電子引出し用電極を金属層および陰極材
料の露出面に形成したマスクの除去に伴い、その上の金
属層を除去することにより形成することができるので、
従来の困難な斜蒸着と正蒸着の同時制御は不要となる。
また、電子引出し用窓と陰極材料の位置合わせを極めて
簡単に精度良く行うことができる。
子引出し用窓や電子引出し用電極を金属層および陰極材
料の露出面に形成したマスクの除去に伴い、その上の金
属層を除去することにより形成することができるので、
従来の困難な斜蒸着と正蒸着の同時制御は不要となる。
また、電子引出し用窓と陰極材料の位置合わせを極めて
簡単に精度良く行うことができる。
実施例 以下、この発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。
明する。
まず、電子放出素子について説明する。
第１図はこの発明の一実施例における電子放出素子を示
す概略断面図である。第１図に示すようにガラス、セラ
ミックス等からなる電気絶縁性基板１の間でAl、Ta等か
らなる金属層２およびAl2O3等からなる絶縁体層３が電
気絶縁性基板１の厚さ方向に重ねられ、絶縁体層３が電
気絶縁性基板１の一方の面より凹入されている。金属層
２および絶縁体層３の中央部にＷ、Mo、TiC、SiC、LaB6
等からなる陰極材料４が設けられ、一方が絶縁体層３よ
り突出され、その突出端面が電気絶縁性基板１とほぼ同
一面になるように形成されている。陰極材料４の電気絶
縁性基板１間の肉厚は100Å〜１μｍ程度に形成されて
いる。電気絶縁性基板１における絶縁体層３の凹入側に
Ｗ、Mo、Ta等からなる電子引出し電極５が設けられてい
る。また、電子放出素子のアレイを作製する場合等、必
要に応じて電気絶縁性基板１における電子引出し用電極
５とは反対側の面に陰極材料４と電気的に接続された導
電層６が設けられる。
す概略断面図である。第１図に示すようにガラス、セラ
ミックス等からなる電気絶縁性基板１の間でAl、Ta等か
らなる金属層２およびAl2O3等からなる絶縁体層３が電
気絶縁性基板１の厚さ方向に重ねられ、絶縁体層３が電
気絶縁性基板１の一方の面より凹入されている。金属層
２および絶縁体層３の中央部にＷ、Mo、TiC、SiC、LaB6
等からなる陰極材料４が設けられ、一方が絶縁体層３よ
り突出され、その突出端面が電気絶縁性基板１とほぼ同
一面になるように形成されている。陰極材料４の電気絶
縁性基板１間の肉厚は100Å〜１μｍ程度に形成されて
いる。電気絶縁性基板１における絶縁体層３の凹入側に
Ｗ、Mo、Ta等からなる電子引出し電極５が設けられてい
る。また、電子放出素子のアレイを作製する場合等、必
要に応じて電気絶縁性基板１における電子引出し用電極
５とは反対側の面に陰極材料４と電気的に接続された導
電層６が設けられる。
上記実施例によれば、陰極材料４の先端形状を非常に小
さくして電界集中がしやすくすることができるので、電
子引出し用電極５との間に印加する電圧が低くても効率
良く電子引出し用窓７から電子を引出すことができる。
また、陰極材料４と電子引出し用電極との間の耐圧を高
めるため、その間に空間ギャップおよび絶縁体層３を設
けているので、信頼性を向上させることができる。
さくして電界集中がしやすくすることができるので、電
子引出し用電極５との間に印加する電圧が低くても効率
良く電子引出し用窓７から電子を引出すことができる。
また、陰極材料４と電子引出し用電極との間の耐圧を高
めるため、その間に空間ギャップおよび絶縁体層３を設
けているので、信頼性を向上させることができる。
次に電子放出素子の製造方法について説明する。
第２図（ａ）ないし（ｋ）はこの発明の一実施例におけ
る電子放出素子の製造方法を示し、第２図（ａ）ないし
（ｅ）は製造工程説明用の概略斜視図、第２図（ｆ）な
いし（ｋ）は第２図（ｅ）のII-II線に沿う製造工程説
明用の概略断面図、第３図（ａ）ないし（ｄ）は第２図
（ａ）ないし（ｄ）の概略平面図である。
る電子放出素子の製造方法を示し、第２図（ａ）ないし
（ｅ）は製造工程説明用の概略斜視図、第２図（ｆ）な
いし（ｋ）は第２図（ｅ）のII-II線に沿う製造工程説
明用の概略断面図、第３図（ａ）ないし（ｄ）は第２図
（ａ）ないし（ｄ）の概略平面図である。
本実施例においては、電子放出素子アレイの製造方法に
ついて説明する。第２図（ａ）および第３図（ａ）に示
すようにガラス、アルミナ等の絶縁材料からなり、表面
を十分平滑に研磨した電気絶縁性基板１を用意し、第２
図（ｂ）および第３図（ｂ）に示すように電気絶縁性基
板１の一方の面に容易に絶縁化処理できるAl、Ta等から
なる第１の金属層2aをストライプパターンで所定の厚み
（例えば0.5〜１μｍ）に形成する。この第１の金属層2
aのストライプパターンはマスク蒸着法により形成し、
若しくは電気絶縁性基板１の全面に蒸着、スパッター等
で形成した後、フォトエッチング法を用いて形成する。
なお、第１の金属層2aのパターンは上記のようなストラ
イプに限らず、第４図（ａ）に示すような格子状、第４
図（ｂ）に示すようなくし歯状等、用途等に応じて所望
のパターンを選択することができる。
ついて説明する。第２図（ａ）および第３図（ａ）に示
すようにガラス、アルミナ等の絶縁材料からなり、表面
を十分平滑に研磨した電気絶縁性基板１を用意し、第２
図（ｂ）および第３図（ｂ）に示すように電気絶縁性基
板１の一方の面に容易に絶縁化処理できるAl、Ta等から
なる第１の金属層2aをストライプパターンで所定の厚み
（例えば0.5〜１μｍ）に形成する。この第１の金属層2
aのストライプパターンはマスク蒸着法により形成し、
若しくは電気絶縁性基板１の全面に蒸着、スパッター等
で形成した後、フォトエッチング法を用いて形成する。
なお、第１の金属層2aのパターンは上記のようなストラ
イプに限らず、第４図（ａ）に示すような格子状、第４
図（ｂ）に示すようなくし歯状等、用途等に応じて所望
のパターンを選択することができる。
次に第２図（ｃ）および第３図（ｃ）に示すように各第
１の金属層2aに上Ｗ、Mo、TiC、SiC、ZrC、LaB6等から
なる陰極材料４をマスク蒸着、若しくはCVD等の方法で
所定の厚み（100Å〜１μｍ）に形成する。各陰極材料
４は第１の金属層2aと同じ幅か、若しくは狭い幅に形成
する。
１の金属層2aに上Ｗ、Mo、TiC、SiC、ZrC、LaB6等から
なる陰極材料４をマスク蒸着、若しくはCVD等の方法で
所定の厚み（100Å〜１μｍ）に形成する。各陰極材料
４は第１の金属層2aと同じ幅か、若しくは狭い幅に形成
する。
次に第２図（ｄ）および第３図（ｄ）に示すように各陰
極材料４上から上記第１の金属層2aと同じ材料からなる
第２の金属層2bを第１の金属層2aと同じ膜厚でマスク蒸
着法等により形成する。
極材料４上から上記第１の金属層2aと同じ材料からなる
第２の金属層2bを第１の金属層2aと同じ膜厚でマスク蒸
着法等により形成する。
上記のような複合基板８を複数枚作製し、これら複合基
板８と陰極材料４等を有しない電気絶縁性基板１を第２
図（ｅ）に示すように金属層2a、2bおよび陰極材料４が
電気絶縁性基板１間に介在するようにして重ね合わせて
一体化し、重ね合わせ体９を形成する。この重ね合わせ
に際し、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て一体化することにより、強固に
重ね合わせることができ、後述するアレイ基体10が丈夫
なものとなる。
板８と陰極材料４等を有しない電気絶縁性基板１を第２
図（ｅ）に示すように金属層2a、2bおよび陰極材料４が
電気絶縁性基板１間に介在するようにして重ね合わせて
一体化し、重ね合わせ体９を形成する。この重ね合わせ
に際し、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て一体化することにより、強固に
重ね合わせることができ、後述するアレイ基体10が丈夫
なものとなる。
次に第２図（ｅ）に示すように重ね合わせ体９を一点鎖
線A,B,Cに沿ってストライプ状の陰極材料４の長手方向
を横切るように切断する。そして、それぞれの面を機械
的に研磨して第２図（ｆ）に示すようにアレイ基体10を
得る。このアレイ基体10の両表面には、第１と第２の金
属層2a、2bに囲まれて陰極材料４が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）。
線A,B,Cに沿ってストライプ状の陰極材料４の長手方向
を横切るように切断する。そして、それぞれの面を機械
的に研磨して第２図（ｆ）に示すようにアレイ基体10を
得る。このアレイ基体10の両表面には、第１と第２の金
属層2a、2bに囲まれて陰極材料４が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）。
次に第２図（ｇ）に示すように各陰極材料４および金属
層2a、2bの露出部分に、通常の電気メッキ法により、所
定の厚みの金属層からなるマスク11を選択的に形成す
る。なお、電気絶縁性基板１が光透過性材料からなる場
合には、アレイ基体10の一方の表面にポジ型のフォトレ
ジスト層を均一な膜厚で形成して加熱乾燥し、その後、
アレイ基体10の他方の面側から紫外線でフォトレジスト
層を露光し、現像してフォトレジストからなるマスク11
に代えることもできる。
層2a、2bの露出部分に、通常の電気メッキ法により、所
定の厚みの金属層からなるマスク11を選択的に形成す
る。なお、電気絶縁性基板１が光透過性材料からなる場
合には、アレイ基体10の一方の表面にポジ型のフォトレ
ジスト層を均一な膜厚で形成して加熱乾燥し、その後、
アレイ基体10の他方の面側から紫外線でフォトレジスト
層を露光し、現像してフォトレジストからなるマスク11
に代えることもできる。
マスク11の形成後、その上から第２図（ｈ）に示すよう
に電子引出し用電極５を形成するためのＷ、Mo、Ta等か
らなる金属層を真空蒸着法等により形成する。そして、
マスク11を適当な溶媒でエッチング除去することにより
第２図（ｉ）に示すようにマスク11上の金属層も共に除
去し、各電子引出し用の窓７を形成すると共に、アレイ
基体10の表面に電子引出し用電極５を残すことができ
る。この時電子引出し用電極５は前記アレイ間で電気的
に分割して複数の独立した変調電極としても良い。
に電子引出し用電極５を形成するためのＷ、Mo、Ta等か
らなる金属層を真空蒸着法等により形成する。そして、
マスク11を適当な溶媒でエッチング除去することにより
第２図（ｉ）に示すようにマスク11上の金属層も共に除
去し、各電子引出し用の窓７を形成すると共に、アレイ
基体10の表面に電子引出し用電極５を残すことができ
る。この時電子引出し用電極５は前記アレイ間で電気的
に分割して複数の独立した変調電極としても良い。
次に第２図（ｊ）に示すように各電子引出し用の窓７に
臨み各陰極材料４を囲んでいる金属層2a、2bを化学エッ
チング等により所定の深さ、例えば100Å〜５μｍ除去
し、各陰極材料４を所定長さ突出させる。このエッチン
グにより電子引出し用電極５および陰極材料４が腐食さ
れないように各材料を選ぶ必要がある。
臨み各陰極材料４を囲んでいる金属層2a、2bを化学エッ
チング等により所定の深さ、例えば100Å〜５μｍ除去
し、各陰極材料４を所定長さ突出させる。このエッチン
グにより電子引出し用電極５および陰極材料４が腐食さ
れないように各材料を選ぶ必要がある。
次に第２図（ｋ）に示すように金属層2a、2bの除去側を
所定の厚みで絶縁物化処理して絶縁体層3aを形成する。
金属層2a、2bに上記のようにAl、Taを用いると、通常の
陽極酸化法によりこれを絶縁物化処理することができ
る。そして、必要に応じて、横列方向に並ぶ陰極材料４
を一つに接続したい場合には、アレイ基体10における電
子引出し用電極５とは反対側の面に導電層を形成する。
所定の厚みで絶縁物化処理して絶縁体層3aを形成する。
金属層2a、2bに上記のようにAl、Taを用いると、通常の
陽極酸化法によりこれを絶縁物化処理することができ
る。そして、必要に応じて、横列方向に並ぶ陰極材料４
を一つに接続したい場合には、アレイ基体10における電
子引出し用電極５とは反対側の面に導電層を形成する。
このようにして得られた電子放出素子アレイは、第５図
に示すように裏面に発光層12を備えた透明絶縁基板13と
組み合わせ、平面パネルディスプレイとして使用するこ
とができる。
に示すように裏面に発光層12を備えた透明絶縁基板13と
組み合わせ、平面パネルディスプレイとして使用するこ
とができる。
このように、上記実施例によれば、重ね合わせ体９を陰
極材料４のパターンを横切るように切断するだけで、陰
極材料４がアレイ状に分布して露出したアレイ基体10を
得ることができ、しかも、電子引出し用窓７や電子引出
し電極５を、各陰極材料４の露出面に選択的に形成して
おいたマスク11の除去に伴い、その上の金属層を除去す
ることにより形成することができるので、従来の困難な
斜め蒸着と正蒸着の同時制御は不要となり、しかも、電
子引出し用窓７と陰極材料４の位置合わせをきわめて簡
単に精度良く行うことができる。
極材料４のパターンを横切るように切断するだけで、陰
極材料４がアレイ状に分布して露出したアレイ基体10を
得ることができ、しかも、電子引出し用窓７や電子引出
し電極５を、各陰極材料４の露出面に選択的に形成して
おいたマスク11の除去に伴い、その上の金属層を除去す
ることにより形成することができるので、従来の困難な
斜め蒸着と正蒸着の同時制御は不要となり、しかも、電
子引出し用窓７と陰極材料４の位置合わせをきわめて簡
単に精度良く行うことができる。
なお、この発明は上記実施例に限らない。
上記実施例では、第１の金属層2aを所定のパターンで形
成しているが、電気絶縁性基板１の全面に形成し、この
第１の金属層2a上に陰極材料４を所定のパターンで形成
し、その上から第２の金属層2bを全面に形成してもよ
い。また、上記実施例はいずれも、二次元アレイであっ
たが、一次元アレイであってもよく、この場合、重ね合
わせ体として、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４のパター
ンのある電気絶縁性基板１と無い電気絶縁性基板１を一
枚づつ接着し、重ね合わせ体を作るか、陰極材料４のパ
ターンのある電気絶縁性基板を２枚、パターン形成面同
士接着し、重ね合わ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、これを組み付けるようにしてもよい。また、点状ア
レイに限らず、線状アレイでもよい。また、電子放出素
子アレイは平面パネルディスプレイに限らず、プリンタ
ー等に使用することができる。また、アレイには限ら
ず、素子単体でもよい。
成しているが、電気絶縁性基板１の全面に形成し、この
第１の金属層2a上に陰極材料４を所定のパターンで形成
し、その上から第２の金属層2bを全面に形成してもよ
い。また、上記実施例はいずれも、二次元アレイであっ
たが、一次元アレイであってもよく、この場合、重ね合
わせ体として、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４のパター
ンのある電気絶縁性基板１と無い電気絶縁性基板１を一
枚づつ接着し、重ね合わせ体を作るか、陰極材料４のパ
ターンのある電気絶縁性基板を２枚、パターン形成面同
士接着し、重ね合わ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、これを組み付けるようにしてもよい。また、点状ア
レイに限らず、線状アレイでもよい。また、電子放出素
子アレイは平面パネルディスプレイに限らず、プリンタ
ー等に使用することができる。また、アレイには限ら
ず、素子単体でもよい。
発明の効果 以上述べたようにこの発明の電子放出素子によれば、陰
極材料の先端形状を膜厚のみで決定することができ、非
常に小さくして電界集中しやすくすることができ、した
がって、電子引出し効率を向上させることができる。ま
た、陰極材料と電子引出し用の電極の間に空間ギャップ
および絶縁体層を設けることにより、陰極材料と電子引
出し用電極との間の耐電圧を高めることができ、したが
って、信頼性を向上させることができる。
極材料の先端形状を膜厚のみで決定することができ、非
常に小さくして電界集中しやすくすることができ、した
がって、電子引出し効率を向上させることができる。ま
た、陰極材料と電子引出し用の電極の間に空間ギャップ
および絶縁体層を設けることにより、陰極材料と電子引
出し用電極との間の耐電圧を高めることができ、したが
って、信頼性を向上させることができる。
なお、この発明の電子放出素子の製造方法によれば、電
子引出し用窓や電子引出し用電極を金属層および陰極材
料の露出面に形成したマスクの除去に伴い、その上の金
属層を除去することにより形成することができるので、
従来の困難な斜蒸着と正蒸着の同時制御は不要となる。
したがって、容易に歩留りよく製造することができる。
また、電子引出し用窓と陰極材料の位置合わせを極めて
簡単に精度良く行うことができる。
子引出し用窓や電子引出し用電極を金属層および陰極材
料の露出面に形成したマスクの除去に伴い、その上の金
属層を除去することにより形成することができるので、
従来の困難な斜蒸着と正蒸着の同時制御は不要となる。
したがって、容易に歩留りよく製造することができる。
また、電子引出し用窓と陰極材料の位置合わせを極めて
簡単に精度良く行うことができる。
第１図はこの発明の一実施例における電子放出素子を示
す概略断面図、第２図（ａ）ないし（ｋ）はこの発明の
一実施例における電子放出素子の製造方法を示し、第２
図（ａ）ないし（ｅ）は製造工程説明用の概略斜視図、
第２図（ｆ）ないし（ｋ）は第２図（ｅ）のII-II線に
沿う製造工程説明用の概略断面図、第３図（ａ）ないし
（ｄ）は第２図（ａ）ないし（ｄ）の概略平面図、第４
図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ金属層および陰極材料の他
の例のパターンを示す部分正面図、第５図はこの発明に
より得られた電子放出素子アレイの利用例を示す概略斜
視図、第６図（ａ）、（ｂ）および第７図（ａ）〜
（ｆ）はそれぞれ従来の電子放出素子アレイの製造方法
を示す工程説明図である。 １……電気絶縁性基板、2,2a,2b……金属層、３……絶
縁体層、４……陰極材料、５……電子引出し用電極、６
……導電層、７……電子引出し用窓、８……複合基板、
９……重ね合わせ体、10……アレイ基体、11……マス
ク、12……発光層、13……透明絶縁基板。
す概略断面図、第２図（ａ）ないし（ｋ）はこの発明の
一実施例における電子放出素子の製造方法を示し、第２
図（ａ）ないし（ｅ）は製造工程説明用の概略斜視図、
第２図（ｆ）ないし（ｋ）は第２図（ｅ）のII-II線に
沿う製造工程説明用の概略断面図、第３図（ａ）ないし
（ｄ）は第２図（ａ）ないし（ｄ）の概略平面図、第４
図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ金属層および陰極材料の他
の例のパターンを示す部分正面図、第５図はこの発明に
より得られた電子放出素子アレイの利用例を示す概略斜
視図、第６図（ａ）、（ｂ）および第７図（ａ）〜
（ｆ）はそれぞれ従来の電子放出素子アレイの製造方法
を示す工程説明図である。 １……電気絶縁性基板、2,2a,2b……金属層、３……絶
縁体層、４……陰極材料、５……電子引出し用電極、６
……導電層、７……電子引出し用窓、８……複合基板、
９……重ね合わせ体、10……アレイ基体、11……マス
ク、12……発光層、13……透明絶縁基板。
Claims (13)
- 【請求項１】電気絶縁性基板と、この電気絶縁性基板の
間でこの電気絶縁性基板の厚さ方向に重ねられて設けら
れた金属層および上記電気絶縁性基板の一方の面より凹
入する絶縁体層と、これら金属層および絶縁体層の中央
部に設けられ、一方が上記絶縁体層より突出された陰極
材料と、上記電気絶縁性基板における上記絶縁体層の凹
入側に設けられた電子引出し用電極を備えたことを特徴
とする電子放出素子。 - 【請求項２】陰極材料の電気絶縁性基板間の肉厚が100
Å〜１μｍである請求項１記載の電子放出素子。 - 【請求項３】電子引出し用電極がエッチング液に対して
耐腐食性を有する材料からなる請求項１または２記載の
電子放出素子。 - 【請求項４】陰極材料の外周の金属層がAl、Taから選ば
れる請求項１ないし３のいずれかに記載の電子放出素
子。 - 【請求項５】陰極材料がW,Mo、TiC,Sic,ZrC,LaB6から選
ばれる請求項ないし４のいずれかに記載の電子放出素
子。 - 【請求項６】金属層およびこの金属層の中央部の陰極材
料を電気絶縁性基板間に介在させ、少なくとも一表面に
陰極材料と金属層が露出するように形成した後、陰極材
料と金属層の露出部分にマスクを形成し、このマスクお
よび上記電気絶縁性基板の上に金属層を設けた後、上記
マスクをこのマスク上の金属層と共に除去して上記陰極
材料露出部分に電子引出し用の窓を形成すると共に、上
記絶縁性基板の表面に電子引出し用電極となる金属層を
残し、上記電子引出し用の窓側における陰極材料の外周
の金属層を所定量除去し、この除去側の金属層の一部を
絶縁化処理して絶縁体層を形成することを特徴とする電
子放出素子の製造方法。 - 【請求項７】電気絶縁性基板の重ね合わせを溶着法、低
融点フリットガラスを用いた接着法および耐熱性接着剤
を用いた接着法のいずれかにより行う請求項６記載の電
子放出素子の製造方法。 - 【請求項８】メッキ法で金属を陰極材料と金属層の露出
部分に付着させてマスクを形成する請求項６または７記
載の電子放出素子の製造方法。 - 【請求項９】電気絶縁性基板を光透過性材料により形成
し、上記電気絶縁性基板、金属層および陰極材料の一方
の面にポジ型のフォトレジストを塗布し、上記電気絶縁
性基板の他方の面側から感光用光を照射し、現像して陰
極材料と金属層の露出部分にマスクを形成する請求項６
または７記載の電子放出素子の製造方法。 - 【請求項１０】金属層の一部の絶縁化処理を陽極酸化法
により行う請求項６記載の電子放出素子の製造方法。 - 【請求項１１】電子引出し用電極となる金属層を、マス
ク除去し、陰極材料の外周の金属層をエッチング除去す
るエッチング液に対して耐腐食性を有する材料で形成す
る請求項６ないし10のいずれかに記載の電子放出素子の
製造方法。 - 【請求項１２】陰極材料の外周の金属層をAl、Taのいず
れかにより形成する請求項６ないし11のいずれかに記載
の電子放出素子の製造方法。 - 【請求項１３】陰極材料をＷ、Mo、TiC、SiC、ZrC、LaB
6のいずれかにより形成する請求項６ないし12のいずれ
かに記載の電子放出素子の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12695089A JPH0695450B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 電子放出素子およびその製造方法 |
| EP89119277A EP0364964B1 (en) | 1988-10-17 | 1989-10-17 | Field emission cathodes |
| DE68926090T DE68926090D1 (de) | 1988-10-17 | 1989-10-17 | Feldemissions-Kathoden |
| US07/422,883 US5053673A (en) | 1988-10-17 | 1989-10-17 | Field emission cathodes and method of manufacture thereof |
| US07/524,117 US5170092A (en) | 1989-05-19 | 1990-05-16 | Electron-emitting device and process for making the same |
| EP90109355A EP0400406A1 (en) | 1989-05-19 | 1990-05-17 | Electron-emitting device and process for making the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12695089A JPH0695450B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 電子放出素子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02306521A JPH02306521A (ja) | 1990-12-19 |
| JPH0695450B2 true JPH0695450B2 (ja) | 1994-11-24 |
Family
ID=14947909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12695089A Expired - Lifetime JPH0695450B2 (ja) | 1988-10-17 | 1989-05-19 | 電子放出素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0695450B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100286450B1 (ko) * | 1998-04-10 | 2001-04-16 | 구자홍 | 전계방출 이미터 및 그의 제조방법 |
-
1989
- 1989-05-19 JP JP12695089A patent/JPH0695450B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02306521A (ja) | 1990-12-19 |
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