JPH09320456A - 薄膜型電子源および薄膜型電子源応用機器 - Google Patents
薄膜型電子源および薄膜型電子源応用機器Info
- Publication number
- JPH09320456A JPH09320456A JP31450296A JP31450296A JPH09320456A JP H09320456 A JPH09320456 A JP H09320456A JP 31450296 A JP31450296 A JP 31450296A JP 31450296 A JP31450296 A JP 31450296A JP H09320456 A JPH09320456 A JP H09320456A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- layer
- electron source
- upper electrode
- film type
- 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.)
- Granted
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 89
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 167
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 claims abstract description 18
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 57
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 31
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 22
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 11
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 8
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 4
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 4
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 10
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 9
- 239000002784 hot electron Substances 0.000 description 8
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 7
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 4
- 229910018885 Pt—Au Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- JOSWYUNQBRPBDN-UHFFFAOYSA-P ammonium dichromate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O JOSWYUNQBRPBDN-UHFFFAOYSA-P 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001803 electron scattering Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 238000001552 radio frequency sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 2
- WTQZSMDDRMKJRI-UHFFFAOYSA-N 4-diazoniophenolate Chemical compound [O-]C1=CC=C([N+]#N)C=C1 WTQZSMDDRMKJRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
-
- 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
- H01J1/312—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode having an electric field perpendicular to the surface, e.g. tunnel-effect cathodes of metal-insulator-metal [MIM] type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
- H01J2237/317—Processing objects on a microscale
- H01J2237/3175—Lithography
- H01J2237/31777—Lithography by projection
- H01J2237/31781—Lithography by projection from patterned cold cathode
- H01J2237/31783—M-I-M cathode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2329/00—Electron emission display panels, e.g. field emission display panels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
- Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】下部電極、絶縁層、上部電極をこの順に積層し
た薄膜型電子源において、絶縁層の劣化を起こり難くす
る。 【解決手段】上部電極を絶縁層側から界面層，中間層，
表面層の３層構造とし、中間層材料の昇華エンタルピー
が表面層のそれより大きく，界面層のそれより小さくな
るように構成する。または、表面層を省略して２層構造
にする。 【効果】長寿命で高輝度の画像表示装置や高速の電子線
描画装置が実現できる。
た薄膜型電子源において、絶縁層の劣化を起こり難くす
る。 【解決手段】上部電極を絶縁層側から界面層，中間層，
表面層の３層構造とし、中間層材料の昇華エンタルピー
が表面層のそれより大きく，界面層のそれより小さくな
るように構成する。または、表面層を省略して２層構造
にする。 【効果】長寿命で高輝度の画像表示装置や高速の電子線
描画装置が実現できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属-絶縁体-金属
あるいは金属-絶縁体-半導体の３層構造を有し、真空中
に電子を放出する薄膜型電子源およびこれを用いた表示
装置、電子線描画装置等の応用機器に関する。
あるいは金属-絶縁体-半導体の３層構造を有し、真空中
に電子を放出する薄膜型電子源およびこれを用いた表示
装置、電子線描画装置等の応用機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜型電子源とは、上部電極-絶縁層-下
部電極の３層構造の薄膜の上部電極-下部電極の間に上
部電極を正とする電圧を印加して、上部電極の表面から
真空中に電子を放出させるものである。上部電極、下部
電極に金属を用いたMIM（金属-絶縁体-金属）型電子源
や、少なくとも一方の電極に半導体を用いたMIS（金属-
絶縁体-半導体）型電子源などがある。MIM型電子源につ
いては、例えば、特開平7-65710号公報に示されてい
る。
部電極の３層構造の薄膜の上部電極-下部電極の間に上
部電極を正とする電圧を印加して、上部電極の表面から
真空中に電子を放出させるものである。上部電極、下部
電極に金属を用いたMIM（金属-絶縁体-金属）型電子源
や、少なくとも一方の電極に半導体を用いたMIS（金属-
絶縁体-半導体）型電子源などがある。MIM型電子源につ
いては、例えば、特開平7-65710号公報に示されてい
る。
【０００３】図1は、薄膜型電子源の動作原理を示すも
のである。上部電極11と下部電極13との間に駆動電圧20
を印加して、絶縁層12内の電界を1〜10MV/cm以上にする
と、下部電極13中のフェルミ準位近傍の電子はトンネル
現象により障壁を透過して絶縁層12の伝導帯へ注入さ
れ、そこで加速されて上部電極11の伝導帯へ注入されホ
ットエレクトロンとなる。これらのホットエレクトロン
のうち、上部電極11の仕事関数φ以上のエネルギーを有
するものは、真空10中に放出される。下部電極13から上
部電極11に流れる電流をダイオード電流Id、真空10中に
放出される電流を放出電流Ieと呼ぶと、電子放出効率Ie
/Idは1/103〜1/105程度である。例えば、Au-Al2O3-Al構
造においてこの原理による電子放出が観測されている。
この電子源は、上部電極11の表面が雰囲気ガスの付着に
より汚染して仕事関数φが変化しても電子放出特性には
大きな影響がない、などの電子源として優れた性質を有
しており、新型電子源として期待されている。
のである。上部電極11と下部電極13との間に駆動電圧20
を印加して、絶縁層12内の電界を1〜10MV/cm以上にする
と、下部電極13中のフェルミ準位近傍の電子はトンネル
現象により障壁を透過して絶縁層12の伝導帯へ注入さ
れ、そこで加速されて上部電極11の伝導帯へ注入されホ
ットエレクトロンとなる。これらのホットエレクトロン
のうち、上部電極11の仕事関数φ以上のエネルギーを有
するものは、真空10中に放出される。下部電極13から上
部電極11に流れる電流をダイオード電流Id、真空10中に
放出される電流を放出電流Ieと呼ぶと、電子放出効率Ie
/Idは1/103〜1/105程度である。例えば、Au-Al2O3-Al構
造においてこの原理による電子放出が観測されている。
この電子源は、上部電極11の表面が雰囲気ガスの付着に
より汚染して仕事関数φが変化しても電子放出特性には
大きな影響がない、などの電子源として優れた性質を有
しており、新型電子源として期待されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】絶縁層１２には１〜１
０ＭＶ／ｃｍ程度の強い電界が印加されるために，絶縁
層１２の劣化が起こり，例えば特開平７−２２６１４６
号公報に記されているようにフォーミングが起こって放
出電流にノイズが発生したり，さらには絶縁破壊が起こ
って薄膜型電子源の破壊が起こったりする。
０ＭＶ／ｃｍ程度の強い電界が印加されるために，絶縁
層１２の劣化が起こり，例えば特開平７−２２６１４６
号公報に記されているようにフォーミングが起こって放
出電流にノイズが発生したり，さらには絶縁破壊が起こ
って薄膜型電子源の破壊が起こったりする。
【０００５】本発明の目的は，絶縁層の劣化が起こりに
くい薄膜型電子源およびこれを用いた応用機器を提供す
ることにある。
くい薄膜型電子源およびこれを用いた応用機器を提供す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、上部電極
を、界面層と表面層との間に、中間層を挟みこむ３層構
造とすることにより達成できる。ここで、中間層には、
その昇華エンタルピーが界面層材料より低いが表面層材
料よりは高い材料を用いる。
を、界面層と表面層との間に、中間層を挟みこむ３層構
造とすることにより達成できる。ここで、中間層には、
その昇華エンタルピーが界面層材料より低いが表面層材
料よりは高い材料を用いる。
【０００７】また、上部電極の抵抗が十分低くなる場合
には、表面層を形成する必要はなく、界面層と中間層と
の２層構造で良い。ここで、「十分低い抵抗」とは、薄
膜型電子源の構造や所望の放出電流密度、電子放出の面
内均一性への要求などによる。すなわち、上部電極面積
が小さい程、あるいは所望の放出電流密度が小さい程、
上部電極の抵抗値は大きくても許容される。あるいは、
放出電流の面内均一性の要求が緩い場合にも、上部電極
の抵抗値は大きくても許容される。このような場合に
は、表面層を形成しなくても「十分に低い抵抗」にする
ことができる。
には、表面層を形成する必要はなく、界面層と中間層と
の２層構造で良い。ここで、「十分低い抵抗」とは、薄
膜型電子源の構造や所望の放出電流密度、電子放出の面
内均一性への要求などによる。すなわち、上部電極面積
が小さい程、あるいは所望の放出電流密度が小さい程、
上部電極の抵抗値は大きくても許容される。あるいは、
放出電流の面内均一性の要求が緩い場合にも、上部電極
の抵抗値は大きくても許容される。このような場合に
は、表面層を形成しなくても「十分に低い抵抗」にする
ことができる。
【０００８】中間層としてはPtが均一な薄い膜を形成で
きる点から好ましい。
きる点から好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】図３を用い、まず、界面層１６に
ついて説明する。界面層１６の材料として昇華エンタル
ピーΔＨsの大きい材料を用いる理由は次のとおりであ
る。
ついて説明する。界面層１６の材料として昇華エンタル
ピーΔＨsの大きい材料を用いる理由は次のとおりであ
る。
【００１０】絶縁層１２が強電界印加で劣化するメカニ
ズムは、「強電界により絶縁層中に電極の構成原子が移
動する型のエレクトロマイグレーション」に起因してい
ると予想した。このエレクトロマイグレーションの発生
メカニズムは、正電圧が印加された上部電極１１の構成
原子がバイアスにより発生する強電界により昇華して原
子状になり、これが絶縁層１２中で強電界によりイオン
化し、そのイオンが電界により移動するという機構でモ
デル化される。
ズムは、「強電界により絶縁層中に電極の構成原子が移
動する型のエレクトロマイグレーション」に起因してい
ると予想した。このエレクトロマイグレーションの発生
メカニズムは、正電圧が印加された上部電極１１の構成
原子がバイアスにより発生する強電界により昇華して原
子状になり、これが絶縁層１２中で強電界によりイオン
化し、そのイオンが電界により移動するという機構でモ
デル化される。
【００１１】したがって，上部電極１１の構成原子が原
子状になるのに必要なエネルギー，すなわち昇華エンタ
ルピーΔＨsが大きいほど絶縁層１２の劣化が発生しに
くい。これが、昇華エンタルピーΔＨsが大きな材料を
上部電極の界面層１６に用いる理由である。
子状になるのに必要なエネルギー，すなわち昇華エンタ
ルピーΔＨsが大きいほど絶縁層１２の劣化が発生しに
くい。これが、昇華エンタルピーΔＨsが大きな材料を
上部電極の界面層１６に用いる理由である。
【００１２】実際、あとで述べるように、各種材料を上
部電極１１に用いてMIM型電子源の安定性を測った結果
(図５)、絶縁層１２に接する材料のΔＨsが大きい程、
安定性が増すことを確認できた。
部電極１１に用いてMIM型電子源の安定性を測った結果
(図５)、絶縁層１２に接する材料のΔＨsが大きい程、
安定性が増すことを確認できた。
【００１３】なお、エレクトロマイグレーションの発生
メカニズムは，例えばジャーナル・オブ・エレクトロケ
ミカル・ソサイアティー，第１３３巻，第６号，１２４
２頁から１２４６頁（Journal of Electrochemical Soc
iety, Vol. 133, No. 6, pp.1242〜1246）に記載されて
いる。
メカニズムは，例えばジャーナル・オブ・エレクトロケ
ミカル・ソサイアティー，第１３３巻，第６号，１２４
２頁から１２４６頁（Journal of Electrochemical Soc
iety, Vol. 133, No. 6, pp.1242〜1246）に記載されて
いる。
【００１４】次に、中間層１７について説明する。界面
層１６はその膜厚が３nm程度以下では連続膜とはなら
ず、島状に成長してしまう。中間層１７は、この島と島
の間の隙間を埋め、表面層１８が絶縁層１２に接するの
を防ぐ役目をもつ。つまり、中間層１７を設けず、界面
層１６の上に直接Auなどの表面層１８を積層すると、島
状膜の隙間から昇華エンタルピーの低いAuが絶縁層12中
に拡散し、薄膜電子源の劣化を引き起こしてしまう。し
たがって、表面層１８より大きなΔＨsを有する材料を
中間層１７として設ける。
層１６はその膜厚が３nm程度以下では連続膜とはなら
ず、島状に成長してしまう。中間層１７は、この島と島
の間の隙間を埋め、表面層１８が絶縁層１２に接するの
を防ぐ役目をもつ。つまり、中間層１７を設けず、界面
層１６の上に直接Auなどの表面層１８を積層すると、島
状膜の隙間から昇華エンタルピーの低いAuが絶縁層12中
に拡散し、薄膜電子源の劣化を引き起こしてしまう。し
たがって、表面層１８より大きなΔＨsを有する材料を
中間層１７として設ける。
【００１５】以下詳細に説明する。表１に種々の金属の
昇華エンタルピーと電気抵抗率，およびその他の物性値
を示す。
昇華エンタルピーと電気抵抗率，およびその他の物性値
を示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】表１からわかるように，ΔＨsが大きな材
料は概して電気抵抗率が高いことがわかる。
料は概して電気抵抗率が高いことがわかる。
【００１８】図2に、上部電極として、厚さ3nmの界面層
１６と厚さ6nmのAuからなる表面層１８の２層膜および
比較例として厚さ9nmのAuのみの膜を用いた時の薄膜型
電子源の電子放出効率Ie/Idの測定結果を示す。界面層
１６の材料は、W、IrおよびPtである。絶縁層12の膜厚
は5.5nmである。絶縁層12および上部電極の膜厚は全試
料で等しいので、電子放出効率Ie/Idの差は絶縁層12に
接する膜、すなわち厚さ3nmのW、Ir、PtおよびAu膜の間
のホットエレクトロンの透過率の差を反映している。駆
動電圧6.5Vにおいて、電子放出効率Ie/IdはAu(9nm)が最
も高く0.3％、Pt(3nm)-Au(6nm)が0.1％、Ir(3nm)-Au(6n
m)が0.03％、W(3nm)-Au(6nm)が0.005％と、元素周期表
の左側の金属を用いるものほど低くなっている。この傾
向は薄膜型電子源の上部電極に対するホットエレクトロ
ンの透過率が、金属中の電子-電子散乱に支配されてお
り、その散乱断面積が元素周期表の左側の金属ほど大き
いためである。上記の昇華エンタルピーの高い金属は、
いずれも3a族から8族までの遷移金属に属し、1b族のA
u、Ag、Cuなどより電子放出効率Ie/Idが低い。本発明は
このような２層膜に中間層を挟んだ構造である。
１６と厚さ6nmのAuからなる表面層１８の２層膜および
比較例として厚さ9nmのAuのみの膜を用いた時の薄膜型
電子源の電子放出効率Ie/Idの測定結果を示す。界面層
１６の材料は、W、IrおよびPtである。絶縁層12の膜厚
は5.5nmである。絶縁層12および上部電極の膜厚は全試
料で等しいので、電子放出効率Ie/Idの差は絶縁層12に
接する膜、すなわち厚さ3nmのW、Ir、PtおよびAu膜の間
のホットエレクトロンの透過率の差を反映している。駆
動電圧6.5Vにおいて、電子放出効率Ie/IdはAu(9nm)が最
も高く0.3％、Pt(3nm)-Au(6nm)が0.1％、Ir(3nm)-Au(6n
m)が0.03％、W(3nm)-Au(6nm)が0.005％と、元素周期表
の左側の金属を用いるものほど低くなっている。この傾
向は薄膜型電子源の上部電極に対するホットエレクトロ
ンの透過率が、金属中の電子-電子散乱に支配されてお
り、その散乱断面積が元素周期表の左側の金属ほど大き
いためである。上記の昇華エンタルピーの高い金属は、
いずれも3a族から8族までの遷移金属に属し、1b族のA
u、Ag、Cuなどより電子放出効率Ie/Idが低い。本発明は
このような２層膜に中間層を挟んだ構造である。
【００１９】高い放出電流Ieを得る方法として、界面層
の膜厚を薄くする方法が考えられる。ホットエレクトロ
ンの金属薄膜中の透過率は、ホットエレクトロンの平均
自由行程をλ、金属薄膜の膜厚をdとするとexp(-d/λ)
で与えられる。したがって、例えば、上記の界面層の膜
厚を3nmから1nmに薄くすれば、ホットエレクトロンの透
過率は約7〜8倍増加する。従って図2で用いた上部電極
のIr(3nm)-Au(6nm)の代わりにIr(1nm)-Au(6nm)を用いれ
ば、電子放出効率Ie/Idは0.2〜0.25%となり、Au(9nm)と
ほぼ同等の電子放出効率Ie/Idを達成できる。またW(1n
m)-Au(6nm)でも0.035〜0.04％と改善される。さらに膜
厚dを薄くすればより電子放出効率Ie/Idが上がるのは明
らかである。このようにIrやWなどの昇華エンタルピー
の特に大きい膜を用いる場合でも膜厚dを薄くすれば電
子放出効率Ie/Idの問題は解決できる。
の膜厚を薄くする方法が考えられる。ホットエレクトロ
ンの金属薄膜中の透過率は、ホットエレクトロンの平均
自由行程をλ、金属薄膜の膜厚をdとするとexp(-d/λ)
で与えられる。したがって、例えば、上記の界面層の膜
厚を3nmから1nmに薄くすれば、ホットエレクトロンの透
過率は約7〜8倍増加する。従って図2で用いた上部電極
のIr(3nm)-Au(6nm)の代わりにIr(1nm)-Au(6nm)を用いれ
ば、電子放出効率Ie/Idは0.2〜0.25%となり、Au(9nm)と
ほぼ同等の電子放出効率Ie/Idを達成できる。またW(1n
m)-Au(6nm)でも0.035〜0.04％と改善される。さらに膜
厚dを薄くすればより電子放出効率Ie/Idが上がるのは明
らかである。このようにIrやWなどの昇華エンタルピー
の特に大きい膜を用いる場合でも膜厚dを薄くすれば電
子放出効率Ie/Idの問題は解決できる。
【００２０】その場合、界面層はより島状に成長する
が、中間層が存在するので、薄膜電子源の劣化を引き起
こすことはない。
が、中間層が存在するので、薄膜電子源の劣化を引き起
こすことはない。
【００２１】中間層材料としては，図２の実験では界面
層として用いたPtが特に適している。Ptは図２からわか
るように，Mo, Irなどよりもホットエレクトロンの散乱
確率は小さい。さらに，Ptは薄くても均一膜に成長する
性質があるので，島状成長した界面層の隙間にも膜形成
し，表面層材料が絶縁層１２に接するのを防ぐ効果があ
る。
層として用いたPtが特に適している。Ptは図２からわか
るように，Mo, Irなどよりもホットエレクトロンの散乱
確率は小さい。さらに，Ptは薄くても均一膜に成長する
性質があるので，島状成長した界面層の隙間にも膜形成
し，表面層材料が絶縁層１２に接するのを防ぐ効果があ
る。
【００２２】次に、表面層を形成する必要がない例を説
明する。１例として，上部電極に電圧を供給するために
専用の給電線（バスライン）の層を、上部電極と物理的
に接続するように設けて，上部電極自体への電気抵抗の
要求を緩くした場合がある。
明する。１例として，上部電極に電圧を供給するために
専用の給電線（バスライン）の層を、上部電極と物理的
に接続するように設けて，上部電極自体への電気抵抗の
要求を緩くした場合がある。
【００２３】なお，上部電極を２層構造とする公知例と
して，絶縁層側から、Al, Cd, Pbなど負にイオン化しや
すい材料による層， Ag, Mo, Ta, Cr, Au など素子作製
プロセスに対して化学的に安定な材料による層を積層し
た特開平２−３０６５２０号公報がある。しかし、本公
知例における１層目の材料の昇華エンタルピーΔＨsは
各々Al(78.7 kcal), Cd(26.7), Pb(46.78)であり、２層
目の材料の１つでありかつ本発明の表面層材料の代表例
であるAu(88 kcal)よりも小さい。すなわち、本発明と
は、技術思想が全く異なる。
して，絶縁層側から、Al, Cd, Pbなど負にイオン化しや
すい材料による層， Ag, Mo, Ta, Cr, Au など素子作製
プロセスに対して化学的に安定な材料による層を積層し
た特開平２−３０６５２０号公報がある。しかし、本公
知例における１層目の材料の昇華エンタルピーΔＨsは
各々Al(78.7 kcal), Cd(26.7), Pb(46.78)であり、２層
目の材料の１つでありかつ本発明の表面層材料の代表例
であるAu(88 kcal)よりも小さい。すなわち、本発明と
は、技術思想が全く異なる。
【００２４】また、薄膜型電子源の応用機器について
は、本発明の薄膜型電子源は高い放出電流を安定に放出
することができ、また、２次元配列等の薄膜型電子源配
列基板構成も容易にできるので、これを用いて、長寿命
で高輝度な薄膜型電子源応用表示装置、薄膜型電子源応
用電子線描画装置等の薄膜型電子源応用機器を実現する
ことができる。
は、本発明の薄膜型電子源は高い放出電流を安定に放出
することができ、また、２次元配列等の薄膜型電子源配
列基板構成も容易にできるので、これを用いて、長寿命
で高輝度な薄膜型電子源応用表示装置、薄膜型電子源応
用電子線描画装置等の薄膜型電子源応用機器を実現する
ことができる。
【００２５】例えば、薄膜型電子源応用表示装置は、薄
膜型電子源を２次元配列してなる薄膜型電子源基板と、
蛍光体を塗布した面板とを張り合わせ、真空に封じるこ
とにより構成できる。
膜型電子源を２次元配列してなる薄膜型電子源基板と、
蛍光体を塗布した面板とを張り合わせ、真空に封じるこ
とにより構成できる。
【００２６】また、薄膜型電子源応用電子線描画装置
は、３層構造薄膜型電子源と、電子レンズとを備えるこ
とにより構成できる。この際、３層構造薄膜型電子源
を、２次元配列した薄膜型電子源配列基板を用いると、
パターンの一括転写が可能な薄膜型電子源応用電子線描
画装置が得られる。
は、３層構造薄膜型電子源と、電子レンズとを備えるこ
とにより構成できる。この際、３層構造薄膜型電子源
を、２次元配列した薄膜型電子源配列基板を用いると、
パターンの一括転写が可能な薄膜型電子源応用電子線描
画装置が得られる。
【００２７】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。
る。
【００２８】実施例１ 図3に、本発明の実施例１のMIM型電子源を示す。図３
（b）は平面図で，図３（a）はA-B間での断面図であ
る。ガラスなどの絶縁性の基板14上に下部電極13として
Al膜を例えば100nmの膜厚で形成する。Al膜の形成に
は、例えば、RFマグネトロンスパッタリング法を用い
る。このAl膜の表面を陽極酸化し、膜厚5.5nm程度の絶
縁層12を形成する。陽極酸化の化成電流を小さな値に制
限することにより、絶縁層12の膜質を向上させることが
できる。つぎにSiO2やAl2O3などの絶縁体をRFマグネト
ロンスパッタリング法などで50nm程度形成し、保護層15
とする。続いてRFマグネトロンスパッタリング法などに
より、３層の上部電極を真空中で連続成膜し形成する。
このとき、界面層16としてIrを1nmの厚さ、中間層17と
してPtを2nmの厚さ、表面層18としてAuを3nmの厚さ成膜
し、全体で6nmの厚さとする。最後にAuなどで上部電極
バスライン３２を形成する。
（b）は平面図で，図３（a）はA-B間での断面図であ
る。ガラスなどの絶縁性の基板14上に下部電極13として
Al膜を例えば100nmの膜厚で形成する。Al膜の形成に
は、例えば、RFマグネトロンスパッタリング法を用い
る。このAl膜の表面を陽極酸化し、膜厚5.5nm程度の絶
縁層12を形成する。陽極酸化の化成電流を小さな値に制
限することにより、絶縁層12の膜質を向上させることが
できる。つぎにSiO2やAl2O3などの絶縁体をRFマグネト
ロンスパッタリング法などで50nm程度形成し、保護層15
とする。続いてRFマグネトロンスパッタリング法などに
より、３層の上部電極を真空中で連続成膜し形成する。
このとき、界面層16としてIrを1nmの厚さ、中間層17と
してPtを2nmの厚さ、表面層18としてAuを3nmの厚さ成膜
し、全体で6nmの厚さとする。最後にAuなどで上部電極
バスライン３２を形成する。
【００２９】次に、真空度1/107 Torr 程度の真空槽内
で、上部電極バスライン３２をアース電位として、下部
電極13にパルス電圧を印加することにより、動作の安定
化を行う。パルス電圧は、図4に示したように、−Vd1＝
−9 V程度の電圧を、パルス幅tw＝64 μsの期間印加し
て、その次に16.6 msの期間、Vd2＝0 Vの電圧を印加す
る。この例では、くり返し周期Ｔ＝16.6 ms、tw=64 μs
であるが、これ以外でも、T＝2 μs〜1 s程度、tw＝1μ
s〜500 ms程度とすれば良い。また、特願平6-18080に述
べられているように、Vd2＝＋1〜5V程度の電圧を印加す
ると、MIM型電子源の動作が一層安定化する。
で、上部電極バスライン３２をアース電位として、下部
電極13にパルス電圧を印加することにより、動作の安定
化を行う。パルス電圧は、図4に示したように、−Vd1＝
−9 V程度の電圧を、パルス幅tw＝64 μsの期間印加し
て、その次に16.6 msの期間、Vd2＝0 Vの電圧を印加す
る。この例では、くり返し周期Ｔ＝16.6 ms、tw=64 μs
であるが、これ以外でも、T＝2 μs〜1 s程度、tw＝1μ
s〜500 ms程度とすれば良い。また、特願平6-18080に述
べられているように、Vd2＝＋1〜5V程度の電圧を印加す
ると、MIM型電子源の動作が一層安定化する。
【００３０】図5はこのようにして製作したMIM型電子源
のピーク放出電流密度Jeの経時変化を示したものであ
る。比較のために、界面層Pt(膜厚3nm)と表面層Au(膜厚
3nm)の2層構造上部電極を用いたもの，および膜厚6nmの
Auの単層上部電極を用いたものの特性も併せて示す。こ
れら３種のMIM型電子源について，ダイオード電流Idが
等しくなるよう印加電圧を設定し，絶縁層１２への印加
電界が等しくなるようにした。Au単層構造では電子放出
比が大きいことを反映して初期のJe値は高いが，Jeは時
間とともに減少し，５０分後には電子放出が停止してし
まう。Pt-Au２層構造では、初期のピーク放出電流密度J
eは2mA/cm2と高いものの約400分経過後急激に減少す
る。このように、Pt-Au２層構造の上部電極は、Au単層
構造上部電極に比べると格段に寿命特性が向上するもの
の、特に高放出電流を必要とする場合には十分な寿命特
性を有しない。これに対し本実施例のIr-Pt-Au３層構造
では，界面層16にIrを用いているため、初期のピーク放
出電流密度Jeは若干低く約2.5mA/cm2であるが、非常に
安定で、400分経過後も放出電流密度Jeの減少が観測さ
れない。これは昇華エンタルピーがPtよりも高いIrを界
面層16として用いることにより、上部電極11の構成原子
の絶縁層12への移動が一層抑えられたためである。
のピーク放出電流密度Jeの経時変化を示したものであ
る。比較のために、界面層Pt(膜厚3nm)と表面層Au(膜厚
3nm)の2層構造上部電極を用いたもの，および膜厚6nmの
Auの単層上部電極を用いたものの特性も併せて示す。こ
れら３種のMIM型電子源について，ダイオード電流Idが
等しくなるよう印加電圧を設定し，絶縁層１２への印加
電界が等しくなるようにした。Au単層構造では電子放出
比が大きいことを反映して初期のJe値は高いが，Jeは時
間とともに減少し，５０分後には電子放出が停止してし
まう。Pt-Au２層構造では、初期のピーク放出電流密度J
eは2mA/cm2と高いものの約400分経過後急激に減少す
る。このように、Pt-Au２層構造の上部電極は、Au単層
構造上部電極に比べると格段に寿命特性が向上するもの
の、特に高放出電流を必要とする場合には十分な寿命特
性を有しない。これに対し本実施例のIr-Pt-Au３層構造
では，界面層16にIrを用いているため、初期のピーク放
出電流密度Jeは若干低く約2.5mA/cm2であるが、非常に
安定で、400分経過後も放出電流密度Jeの減少が観測さ
れない。これは昇華エンタルピーがPtよりも高いIrを界
面層16として用いることにより、上部電極11の構成原子
の絶縁層12への移動が一層抑えられたためである。
【００３１】なお、本実施例において、下部電極13とし
て高配向膜、または単結晶膜を用いると、それを陽極酸
化して形成した絶縁層12の特性は一層向上し、より高性
能なMIM型電子源が得られる。また、絶縁層12を陽極酸
化で形成する代わりに、スパッタ法や蒸着法などの気相
合成法を用いて形成しても良い。
て高配向膜、または単結晶膜を用いると、それを陽極酸
化して形成した絶縁層12の特性は一層向上し、より高性
能なMIM型電子源が得られる。また、絶縁層12を陽極酸
化で形成する代わりに、スパッタ法や蒸着法などの気相
合成法を用いて形成しても良い。
【００３２】本実施例では、界面層16としてIrを用いた
場合について述べたが、中間層１７にPtを用いた場合に
は，界面層16として、Ptよりも昇華エンタルピーの高い
Zr,Hf, Ru, Mo, Nb、 Ta、 Re、 Os、 W を用いても同
様の効果が得られる。
場合について述べたが、中間層１７にPtを用いた場合に
は，界面層16として、Ptよりも昇華エンタルピーの高い
Zr,Hf, Ru, Mo, Nb、 Ta、 Re、 Os、 W を用いても同
様の効果が得られる。
【００３３】実施例２ 実施例１において、表面層18が無くても上部電極の電気
抵抗が「十分」低い場合には、表面層18を形成する必要
は無い。このような例を図６に示した。図６（b）は平
面図であり，図６（a）はA-B間での断面図である。図６
（a）に示したように、絶縁層12上に界面層16と中間層1
7とを積層した構造になる。この場合，表面層を設けた
場合よりも上部電極の電気抵抗が高くなるので，上部電
極バスライン３２により給電端子と上部電極とを電気的
に接続し，上部電極の抵抗値がある程度高くても問題な
いようにする。
抵抗が「十分」低い場合には、表面層18を形成する必要
は無い。このような例を図６に示した。図６（b）は平
面図であり，図６（a）はA-B間での断面図である。図６
（a）に示したように、絶縁層12上に界面層16と中間層1
7とを積層した構造になる。この場合，表面層を設けた
場合よりも上部電極の電気抵抗が高くなるので，上部電
極バスライン３２により給電端子と上部電極とを電気的
に接続し，上部電極の抵抗値がある程度高くても問題な
いようにする。
【００３４】実施例３ 図７に、本発明の実施例３のMIS型電子源を示す。n型Si
基板を下部電極13とし、その表面を熱酸化などの方法で
酸化し、絶縁層12を形成する。つぎにCVD法やスパッタ
法などにより SiO2を 50 nm の膜厚で蒸着し、保護層15
とする。その上に、RFマグネトロンスパッタリングなど
の方法で、３層の上部電極を連続成膜し形成する。この
とき、界面層16としてIrを1nmの厚さ、中間層17としてP
tを2nmの厚さ、表面層18としてAuを3nmの厚さ成膜し、
全体で6nmの厚さとする。最後にAuなどで上部電極バス
ライン３２を形成する。
基板を下部電極13とし、その表面を熱酸化などの方法で
酸化し、絶縁層12を形成する。つぎにCVD法やスパッタ
法などにより SiO2を 50 nm の膜厚で蒸着し、保護層15
とする。その上に、RFマグネトロンスパッタリングなど
の方法で、３層の上部電極を連続成膜し形成する。この
とき、界面層16としてIrを1nmの厚さ、中間層17としてP
tを2nmの厚さ、表面層18としてAuを3nmの厚さ成膜し、
全体で6nmの厚さとする。最後にAuなどで上部電極バス
ライン３２を形成する。
【００３５】次に、本発明による薄膜型電子源を用いた
応用機器の実施例を説明する。
応用機器の実施例を説明する。
【００３６】実施例４ 図８および図９は、表示装置の実施例を示す。図８は図
９のA-B間での断面図である。図９は基板上に形成した
薄膜型電子源の電極配置を描いた平面図である。図９に
おいて，基板14は省略してある。ガラスなどの絶縁性の
基板14上に、下部電極13をRFスパッタリング法などによ
り形成する。この際、マスクを用いたり、あるいは、フ
ォトリソグラフィーとエッチングを併用することによ
り、図９に示したようにパターン化する。続いて、陽極
酸化により絶縁層12を形成する。次に、RFスパッタリン
グ法などの方法で、SiO2などの絶縁体からなる保護層15
を形成する。保護層15は、下部電極13の辺または角部に
電界が集中して絶縁破壊が発生するのを防ぎ、素子を長
寿命化する働きがある。
９のA-B間での断面図である。図９は基板上に形成した
薄膜型電子源の電極配置を描いた平面図である。図９に
おいて，基板14は省略してある。ガラスなどの絶縁性の
基板14上に、下部電極13をRFスパッタリング法などによ
り形成する。この際、マスクを用いたり、あるいは、フ
ォトリソグラフィーとエッチングを併用することによ
り、図９に示したようにパターン化する。続いて、陽極
酸化により絶縁層12を形成する。次に、RFスパッタリン
グ法などの方法で、SiO2などの絶縁体からなる保護層15
を形成する。保護層15は、下部電極13の辺または角部に
電界が集中して絶縁破壊が発生するのを防ぎ、素子を長
寿命化する働きがある。
【００３７】次に、スパッタリングにより、３層の上部
電極を連続成膜し形成する。このとき、界面層16として
Irを1nmの厚さ、中間層17としてPtを2nmの厚さ、表面層
18としてAuを6nmの厚さ成膜し、全体で9nmの厚さとす
る。界面層16、中間層17、表面層18は、図９に示すよう
に、下部電極13との交点のみに形成する。続いて、Auな
ど導電率の高い材料を、図8のパターンで膜厚500nm程度
形成し、上部電極バスライン32とする。図8のように、
上部電極バスライン32の線幅を上部電極16、17、18以外
の部分でも上部電極16、17、18より細くすることによ
り、上部電極バスライン32と下部電極13との間の浮遊容
量を小さくすることができ、素子の高速駆動が容易にな
る。
電極を連続成膜し形成する。このとき、界面層16として
Irを1nmの厚さ、中間層17としてPtを2nmの厚さ、表面層
18としてAuを6nmの厚さ成膜し、全体で9nmの厚さとす
る。界面層16、中間層17、表面層18は、図９に示すよう
に、下部電極13との交点のみに形成する。続いて、Auな
ど導電率の高い材料を、図8のパターンで膜厚500nm程度
形成し、上部電極バスライン32とする。図8のように、
上部電極バスライン32の線幅を上部電極16、17、18以外
の部分でも上部電極16、17、18より細くすることによ
り、上部電極バスライン32と下部電極13との間の浮遊容
量を小さくすることができ、素子の高速駆動が容易にな
る。
【００３８】面板110にはガラスなど透光性のものを用
い、その全表面にITO (Indium-Tin Oxide)からなる透光
性の加速電極112をスパッタリングにより形成する。加
速電極112の上に蛍光体114を塗布する。蛍光体114とし
ては、低速電子線でも発光効率が高い材料、例えばZnO:
Znを用いるとよい。このようにして加速電極112と蛍光
体114を形成した面板110と、薄膜電子源を形成した基板
14とを、200μｍの厚さのスペーサを周囲を囲むように
挟んで(図示せず)、フリットガラスを用いて封着する。
基板14と面板110とで挟まれた空間を真空に排気して、
表示装置パネルが完成する。
い、その全表面にITO (Indium-Tin Oxide)からなる透光
性の加速電極112をスパッタリングにより形成する。加
速電極112の上に蛍光体114を塗布する。蛍光体114とし
ては、低速電子線でも発光効率が高い材料、例えばZnO:
Znを用いるとよい。このようにして加速電極112と蛍光
体114を形成した面板110と、薄膜電子源を形成した基板
14とを、200μｍの厚さのスペーサを周囲を囲むように
挟んで(図示せず)、フリットガラスを用いて封着する。
基板14と面板110とで挟まれた空間を真空に排気して、
表示装置パネルが完成する。
【００３９】図１０は、このようにして製作した表示装
置パネル100の駆動回路への結線図である。下部電極13
は下部電極駆動回路41へ結線し、上部電極バスライン32
は上部電極駆動回路42に結線する。加速電極112は加速
電極駆動回路43へ結線する。n番目の下部電極13Knとm番
目の上部電極バスライン32Cmの交点のドットを（n、m）
で表すことにする。
置パネル100の駆動回路への結線図である。下部電極13
は下部電極駆動回路41へ結線し、上部電極バスライン32
は上部電極駆動回路42に結線する。加速電極112は加速
電極駆動回路43へ結線する。n番目の下部電極13Knとm番
目の上部電極バスライン32Cmの交点のドットを（n、m）
で表すことにする。
【００４０】図１１は、各駆動回路の発生電圧の波形を
示す。図１１には記されていないが、加速電極112には4
00Ｖ程度の電圧を常時印加する。
示す。図１１には記されていないが、加速電極112には4
00Ｖ程度の電圧を常時印加する。
【００４１】時刻ｔ0ではいずれの電極も電圧ゼロであ
るので電子は放出されず、したがって、蛍光体114は発
光しない。
るので電子は放出されず、したがって、蛍光体114は発
光しない。
【００４２】時刻ｔ1において、下部電極13K1には−Ｖ1
なる電圧を、上部電極バスライン32C1、C2には＋Ｖ2な
る電圧を印加する。ドット（1、1）、（1、2）の下部電
極13と上部電極との間には（Ｖ1＋Ｖ2）なる電圧が印加
されるので、（Ｖ1＋Ｖ2）を電子放出開始電圧以上に設
定しておけば、この２つのドットの薄膜電子源からは電
子が真空10中に放出される。放出された電子は加速電極
112に印加された電圧により加速された後、蛍光体114に
ぶつかり、蛍光体114を発光させる。
なる電圧を、上部電極バスライン32C1、C2には＋Ｖ2な
る電圧を印加する。ドット（1、1）、（1、2）の下部電
極13と上部電極との間には（Ｖ1＋Ｖ2）なる電圧が印加
されるので、（Ｖ1＋Ｖ2）を電子放出開始電圧以上に設
定しておけば、この２つのドットの薄膜電子源からは電
子が真空10中に放出される。放出された電子は加速電極
112に印加された電圧により加速された後、蛍光体114に
ぶつかり、蛍光体114を発光させる。
【００４３】時刻ｔ2において、下部電極13K2に−Ｖ1な
る電圧を印加し、上部電極バスライン32C1にＶ2なる電
圧を印加すると、同様にドット（2、1）が点灯する。こ
のようにして、図１１の電圧波形を印加すると、図１０
の斜線を施したドットのみが点灯する。
る電圧を印加し、上部電極バスライン32C1にＶ2なる電
圧を印加すると、同様にドット（2、1）が点灯する。こ
のようにして、図１１の電圧波形を印加すると、図１０
の斜線を施したドットのみが点灯する。
【００４４】このようにして、上部電極バスライン32に
印加する信号を変えることにより所望の画像または情報
を表示することができる。また、上部電極バスライン32
への印加電圧Ｖ1の大きさを画像信号に合わせて適宜変
えることにより、階調のある画像を表示することができ
る。
印加する信号を変えることにより所望の画像または情報
を表示することができる。また、上部電極バスライン32
への印加電圧Ｖ1の大きさを画像信号に合わせて適宜変
えることにより、階調のある画像を表示することができ
る。
【００４５】本発明の薄膜電子源を用いると高い放出電
流密度を安定に得られるため、高輝度で長寿命の表示装
置を作製することができる。
流密度を安定に得られるため、高輝度で長寿命の表示装
置を作製することができる。
【００４６】実施例５ 次に，図１２，図１３，図１４，図１５を用いて本発明
を用いた表示装置の別の例を説明する。図１３は表示パ
ネルを面板側から見た平面図，図１４は基板１４を面板
側から見た平面図である。図１３，図１４中のA-B間の
断面図が図１２（a）であり，C-D間の左半分の断面図が
図１２（b）である。
を用いた表示装置の別の例を説明する。図１３は表示パ
ネルを面板側から見た平面図，図１４は基板１４を面板
側から見た平面図である。図１３，図１４中のA-B間の
断面図が図１２（a）であり，C-D間の左半分の断面図が
図１２（b）である。
【００４７】まず，基板上に形成する薄膜電子源の作製
方法を述べる。図１５は基板１４上に薄膜型電子源を作
製するプロセスを示したものである。右の列に平面図，
左の列に図１３、１４に対応するA-B間での断面図を示
す。図１５では１個の素子しか描いてないが，実際に
は，図１２，図１４のようにマトリクス状に配置されて
いる。
方法を述べる。図１５は基板１４上に薄膜型電子源を作
製するプロセスを示したものである。右の列に平面図，
左の列に図１３、１４に対応するA-B間での断面図を示
す。図１５では１個の素子しか描いてないが，実際に
は，図１２，図１４のようにマトリクス状に配置されて
いる。
【００４８】ガラスなどの絶縁性基板１４上に，下部電
極１３用の薄膜として，Alを例えば，３００ｎｍの膜厚
で形成する。このAl膜の形成には，例えば，スパッタリ
ング法や抵抗加熱蒸着法，ＭＢＥ法（分子線エピタキシ
法）などを用いる。次に，このAl膜を，フォトリソグラ
フィによるレジスト形成と，それに続くエッチングとに
よりストライプ状に加工し下部電極１３を形成する。こ
こで用いるレジストはエッチングに適したものであれば
よく，また，エッチングもウエットエッチング，ドライ
エッチングのいずれも可能である。この下部電極１３の
表面を陽極酸化して膜厚５〜１０nm程度の絶縁層１２を
形成する。本実施例では化成電圧を４Ｖに設定し，絶縁
層膜厚5.5nmとした。これが，図１５（a）の状態であ
る。
極１３用の薄膜として，Alを例えば，３００ｎｍの膜厚
で形成する。このAl膜の形成には，例えば，スパッタリ
ング法や抵抗加熱蒸着法，ＭＢＥ法（分子線エピタキシ
法）などを用いる。次に，このAl膜を，フォトリソグラ
フィによるレジスト形成と，それに続くエッチングとに
よりストライプ状に加工し下部電極１３を形成する。こ
こで用いるレジストはエッチングに適したものであれば
よく，また，エッチングもウエットエッチング，ドライ
エッチングのいずれも可能である。この下部電極１３の
表面を陽極酸化して膜厚５〜１０nm程度の絶縁層１２を
形成する。本実施例では化成電圧を４Ｖに設定し，絶縁
層膜厚5.5nmとした。これが，図１５（a）の状態であ
る。
【００４９】次に，レジストを塗布して紫外線で露光し
てパターニングし，図１５（b）のレジストパターン５
０１を形成する。レジストには例えば，キノンジアザイ
ド系のポジ型レジストを用いる。次にレジストパターン
５０１を付けたまま，再度陽極酸化を行い，保護層１５
を形成する。この２回目の陽極酸化は，化成電圧５０Ｖ
程度とし，保護層１５の膜厚を70nm程度とする。これ
が，図１５（c）の状態である。
てパターニングし，図１５（b）のレジストパターン５
０１を形成する。レジストには例えば，キノンジアザイ
ド系のポジ型レジストを用いる。次にレジストパターン
５０１を付けたまま，再度陽極酸化を行い，保護層１５
を形成する。この２回目の陽極酸化は，化成電圧５０Ｖ
程度とし，保護層１５の膜厚を70nm程度とする。これ
が，図１５（c）の状態である。
【００５０】レジストパターン５０１をアセトンなどの
有機溶媒で剥離した後，同様の方法で図１５（d）のレ
ジストパターン５０２を形成する。次に，上部電極バス
ライン３２となる金属膜を，基板１４の全面に成膜す
る。この上部電極バスライン３２となる金属膜は，Moな
ど，基板１４との接着性に優れた金属を下層とし，Auな
ど電気伝導性に富み，かつ酸化されにくい金属を上層と
する積層膜構成とし，スパッタリング法や蒸着法などで
連続成膜するのが望ましい。下層の材料としては，上記
Moの他に，CrやTa, W, Nbなど絶縁性基板との接着性が
よい他の金属でもよい。また，上層の材料には，上記Au
の他，Pt, Ir, Rh, Ru などが使用可能である。これら
の金属を用いることにより後で形成する上部電極１６と
の電気的接触を確保できる。なお，上記上部電極バスラ
イン３２を形成する金属膜の膜厚は，配線抵抗の要求仕
様により適宜選択する。本実施例では，Mo膜を30nm，Au
膜を100 nmとした。続いて，アセトンなどの有機溶媒で
レジストパターン５０２をリフトオフすることにより，
図１５（e）の形を得る。
有機溶媒で剥離した後，同様の方法で図１５（d）のレ
ジストパターン５０２を形成する。次に，上部電極バス
ライン３２となる金属膜を，基板１４の全面に成膜す
る。この上部電極バスライン３２となる金属膜は，Moな
ど，基板１４との接着性に優れた金属を下層とし，Auな
ど電気伝導性に富み，かつ酸化されにくい金属を上層と
する積層膜構成とし，スパッタリング法や蒸着法などで
連続成膜するのが望ましい。下層の材料としては，上記
Moの他に，CrやTa, W, Nbなど絶縁性基板との接着性が
よい他の金属でもよい。また，上層の材料には，上記Au
の他，Pt, Ir, Rh, Ru などが使用可能である。これら
の金属を用いることにより後で形成する上部電極１６と
の電気的接触を確保できる。なお，上記上部電極バスラ
イン３２を形成する金属膜の膜厚は，配線抵抗の要求仕
様により適宜選択する。本実施例では，Mo膜を30nm，Au
膜を100 nmとした。続いて，アセトンなどの有機溶媒で
レジストパターン５０２をリフトオフすることにより，
図１５（e）の形を得る。
【００５１】続いて，図１５（f）のレジストパターン
５０３を形成する。この状態で，化成液に浸して陽極酸
化を行う。化成電圧は絶縁層１２を形成した際と同じ電
圧にする。本実施例の場合，４Ｖである。絶縁層１２は
これまでに何回か行ったレジストパターニング・プロセ
スにおいて，現像液などの薬品により，多少のダメージ
を受けている。そこで，上部電極を成膜する前に，この
ように絶縁層１２を再度陽極酸化することにより，ダメ
ージの修復ができる。このあと，界面層１６，中間層１
７，表面層１８の順に成膜する。これらの成膜にはスパ
ッタリング法などを用い，各層は真空を破ることなく連
続的に成膜するのが望ましい。本実施例では，界面層１
６として膜厚1nmのIr，中間層１７として膜厚2nmのPt，
表面層１８として膜厚3nmのAuを用いた。また，本実施
例のように，印加電圧を上部電極に供給する専用のバス
ライン３２があり，上部電極面積が小さい場合には，表
面層１８を除き，例えば膜厚1nmのIrで構成した界面層
１６と膜厚2nmのPtで構成した中間層１７の２層で上部
電極を構成しても良い。
５０３を形成する。この状態で，化成液に浸して陽極酸
化を行う。化成電圧は絶縁層１２を形成した際と同じ電
圧にする。本実施例の場合，４Ｖである。絶縁層１２は
これまでに何回か行ったレジストパターニング・プロセ
スにおいて，現像液などの薬品により，多少のダメージ
を受けている。そこで，上部電極を成膜する前に，この
ように絶縁層１２を再度陽極酸化することにより，ダメ
ージの修復ができる。このあと，界面層１６，中間層１
７，表面層１８の順に成膜する。これらの成膜にはスパ
ッタリング法などを用い，各層は真空を破ることなく連
続的に成膜するのが望ましい。本実施例では，界面層１
６として膜厚1nmのIr，中間層１７として膜厚2nmのPt，
表面層１８として膜厚3nmのAuを用いた。また，本実施
例のように，印加電圧を上部電極に供給する専用のバス
ライン３２があり，上部電極面積が小さい場合には，表
面層１８を除き，例えば膜厚1nmのIrで構成した界面層
１６と膜厚2nmのPtで構成した中間層１７の２層で上部
電極を構成しても良い。
【００５２】次いで，アセトンなどの有機溶媒でリフト
オフすると，図１５（g）に示した構造の薄膜電子源を
得る。以上のプロセスで，基板１４上に薄膜電子源が完
成する。この薄膜電子源は，レジストパターン５０１で
規定した領域から電子が放出される。電子放出部の周辺
部に厚い絶縁膜である保護層１５を形成してあるため，
上部電極−下部電極間に印加される電界が下部電極の辺
または角部に集中しなくなり，長時間にわたって安定な
電子放出特性が得られる。
オフすると，図１５（g）に示した構造の薄膜電子源を
得る。以上のプロセスで，基板１４上に薄膜電子源が完
成する。この薄膜電子源は，レジストパターン５０１で
規定した領域から電子が放出される。電子放出部の周辺
部に厚い絶縁膜である保護層１５を形成してあるため，
上部電極−下部電極間に印加される電界が下部電極の辺
または角部に集中しなくなり，長時間にわたって安定な
電子放出特性が得られる。
【００５３】面板１１０には透光性のガラスなどを用い
る。まず，表示装置のコントラストを上げる目的でブラ
ックマトリクス１２０を形成する（図１２（b）)。ブラ
ックマトリクス１２０は，図１３において蛍光体１１４
間に配置されるが，図１３では記載を省略した。
る。まず，表示装置のコントラストを上げる目的でブラ
ックマトリクス１２０を形成する（図１２（b）)。ブラ
ックマトリクス１２０は，図１３において蛍光体１１４
間に配置されるが，図１３では記載を省略した。
【００５４】ブラックマトリクス１２０は，黒鉛粉末に
ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）と重クロム酸アンモニ
ウムとを混合した溶液を面板１１０に塗布し，ブラック
マトリクス１２０を形成したい部分に紫外線を照射して
感光させた後，未感光部分を除去する。
ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）と重クロム酸アンモニ
ウムとを混合した溶液を面板１１０に塗布し，ブラック
マトリクス１２０を形成したい部分に紫外線を照射して
感光させた後，未感光部分を除去する。
【００５５】次に赤色蛍光体１１４Ａを形成する。蛍光
体粒子にＰＶＡ（ポリビニルアルコール）と重クロム酸
アンモニウムとを混合した水溶液を面板１１０上に塗布
した後，蛍光体を形成する部分に紫外線を照射して感光
させた後，未感光部分を流水で除去する。このようにし
て赤色蛍光体１１４Ａをパターン化する。パターンは図
１３に示したようなストライプ状のパターンにする。こ
のストライプ・パターンは一例であって，それ以外に
も，ディスプレイの設計に応じて，例えば，近接する４
ドットで１画素を構成させた「RGBG」パターンでももち
ろん構わない。蛍光体膜厚は，1.4〜２層程度になるよ
うにする。同様にして，緑色蛍光体１１４Ｂと青色蛍光
体１１４Ｃを形成する。蛍光体としては，例えば赤色に
Y2O2S:Eu（P22-R），緑色にZn2SiO4:Mn（P1-G1），青色
にZnS:Ag（P22-B）を用いればよい。あるいは，赤色にY
P0.65V0.35O4:Eu，緑色にZn2SiO4:Mn（P1-G1），青色に
(Y,Gd)P0.85V0.15O4を用いてもよい。
体粒子にＰＶＡ（ポリビニルアルコール）と重クロム酸
アンモニウムとを混合した水溶液を面板１１０上に塗布
した後，蛍光体を形成する部分に紫外線を照射して感光
させた後，未感光部分を流水で除去する。このようにし
て赤色蛍光体１１４Ａをパターン化する。パターンは図
１３に示したようなストライプ状のパターンにする。こ
のストライプ・パターンは一例であって，それ以外に
も，ディスプレイの設計に応じて，例えば，近接する４
ドットで１画素を構成させた「RGBG」パターンでももち
ろん構わない。蛍光体膜厚は，1.4〜２層程度になるよ
うにする。同様にして，緑色蛍光体１１４Ｂと青色蛍光
体１１４Ｃを形成する。蛍光体としては，例えば赤色に
Y2O2S:Eu（P22-R），緑色にZn2SiO4:Mn（P1-G1），青色
にZnS:Ag（P22-B）を用いればよい。あるいは，赤色にY
P0.65V0.35O4:Eu，緑色にZn2SiO4:Mn（P1-G1），青色に
(Y,Gd)P0.85V0.15O4を用いてもよい。
【００５６】次いで，ニトロセルロースなどの膜でフィ
ルミングした後，面板１１０全体にAlを，膜厚50〜300n
m程度蒸着してメタルバック１２２とする。その後，面
板１１０を４００℃程度に加熱してフィルミング膜やＰ
ＶＡなどの有機物を加熱分解する。このようにして，面
板１１０が完成する。
ルミングした後，面板１１０全体にAlを，膜厚50〜300n
m程度蒸着してメタルバック１２２とする。その後，面
板１１０を４００℃程度に加熱してフィルミング膜やＰ
ＶＡなどの有機物を加熱分解する。このようにして，面
板１１０が完成する。
【００５７】このように製作した面板１１０と基板１４
とを，スペーサ６０を挟み込んでフリットガラスを用い
て封着する。面板１１０と基板１４との位置関係は図１
３に示したとおりである。図１４には，基板１４上に形
成した薄膜電子源のパターンを図１３に対応させて示し
てある。但し、保護層１５および上部電極表面層膜１８
は省略してある。
とを，スペーサ６０を挟み込んでフリットガラスを用い
て封着する。面板１１０と基板１４との位置関係は図１
３に示したとおりである。図１４には，基板１４上に形
成した薄膜電子源のパターンを図１３に対応させて示し
てある。但し、保護層１５および上部電極表面層膜１８
は省略してある。
【００５８】面板１１０−基板１４間の距離は１〜３ｍ
ｍ程度とする。スペーサ６０はパネル内部を真空にした
ときに，大気圧の外部からの力によるパネルの破損を防
ぐために挿入する。したがって，基板１４，面板１１０
に厚さ３ｍｍのガラスを用いて，幅４ｃｍ×長さ９ｃｍ
程度以下の表示面積の表示装置を製作する場合には，面
板１１０と基板１４自体の機械強度で大気圧に耐えうる
ので，スペーサ６０を挿入する必要はない。スペーサ６
０の形状は例えば図１３のようにする。ここでは，R
（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）に発光するドット毎，すな
わち上部電極３列ずつにスペーサの支柱を設けている
が，機械強度が耐える範囲で，支柱の数（密度）を減ら
してかまわない。スペーサ６０の製作は，厚さ１〜３ｍ
ｍ程度のガラスやセラミックスなどの絶縁板に，例えば
サンドブラスト法などで所望の形状の穴を加工する。
ｍ程度とする。スペーサ６０はパネル内部を真空にした
ときに，大気圧の外部からの力によるパネルの破損を防
ぐために挿入する。したがって，基板１４，面板１１０
に厚さ３ｍｍのガラスを用いて，幅４ｃｍ×長さ９ｃｍ
程度以下の表示面積の表示装置を製作する場合には，面
板１１０と基板１４自体の機械強度で大気圧に耐えうる
ので，スペーサ６０を挿入する必要はない。スペーサ６
０の形状は例えば図１３のようにする。ここでは，R
（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）に発光するドット毎，すな
わち上部電極３列ずつにスペーサの支柱を設けている
が，機械強度が耐える範囲で，支柱の数（密度）を減ら
してかまわない。スペーサ６０の製作は，厚さ１〜３ｍ
ｍ程度のガラスやセラミックスなどの絶縁板に，例えば
サンドブラスト法などで所望の形状の穴を加工する。
【００５９】封着したパネルは，1×10-7 Torr程度の真
空に排気して，封止する。このようにして，薄膜電子源
を用いた表示パネルが完成する。
空に排気して，封止する。このようにして，薄膜電子源
を用いた表示パネルが完成する。
【００６０】このように本実施例では，面板１１０−基
板１４間の距離は１〜３ｍｍ程度と長いので，メタルバ
ック１２２に印加する加速電圧を３〜６ＫＶと高電圧に
出来る。したがって，上述のように，蛍光体１１４には
陰極線管（ＣＲＴ）用の蛍光体を使用できる。加速電圧
を３〜６ＫＶ程度の高電圧に設定する以外は，薄膜電子
源に印加する電圧波形は，実施例４と同様である。
板１４間の距離は１〜３ｍｍ程度と長いので，メタルバ
ック１２２に印加する加速電圧を３〜６ＫＶと高電圧に
出来る。したがって，上述のように，蛍光体１１４には
陰極線管（ＣＲＴ）用の蛍光体を使用できる。加速電圧
を３〜６ＫＶ程度の高電圧に設定する以外は，薄膜電子
源に印加する電圧波形は，実施例４と同様である。
【００６１】実施例６ 図１６に実施例６の電子線描画装置を示す。電子線描画
装置の場合、電子源は少なくとも１つあればよいが、本
実施例では薄膜型電子源を格子状に２次元配列して作製
したマルチ電子線源200を搭載した電子線描画装置につ
いて説明する。
装置の場合、電子源は少なくとも１つあればよいが、本
実施例では薄膜型電子源を格子状に２次元配列して作製
したマルチ電子線源200を搭載した電子線描画装置につ
いて説明する。
【００６２】マルチ電子線源200には表示装置の実施例
４、５と同じ駆動法を適用し、描画しようとする集積回
路パタ−ンの形状の電子ビ−ムを放出させる。この電子
ビ−ムは、ブランカ210を通った後、電子レンズ220によ
り1/100程度に縮小され、偏向器230を偏向され、ウェハ
240上に転写される。この電子線描画装置はパタ−ンが
一括転写できるのに加え、本発明の薄膜電子源の放出電
流密度が高いため、レジストの感光時間が短い。したが
って従来の電子線描画装置に比べ、スル−プットを大幅
に改善することが可能となる。
４、５と同じ駆動法を適用し、描画しようとする集積回
路パタ−ンの形状の電子ビ−ムを放出させる。この電子
ビ−ムは、ブランカ210を通った後、電子レンズ220によ
り1/100程度に縮小され、偏向器230を偏向され、ウェハ
240上に転写される。この電子線描画装置はパタ−ンが
一括転写できるのに加え、本発明の薄膜電子源の放出電
流密度が高いため、レジストの感光時間が短い。したが
って従来の電子線描画装置に比べ、スル−プットを大幅
に改善することが可能となる。
【００６３】
【発明の効果】本発明によれば、MIM型またはMIS型薄膜
電子源において、上部電極を界面層，中間層，表面層の
３層の薄膜で形成し、中間層材料の昇華エンタルピーが
表面層材料のそれより大きく，かつ界面層材料のそれよ
り小さくなるように構成することにより，長時間動作さ
せても劣化が起こらない薄膜電子源を実現できる。さら
に，界面層の膜厚を適正化することにより高い放出電流
密度を安定に得られる効果がある。また、上部電極の導
電性に対する要求が緩い場合には、上部電極を界面層と
中間層の２層の薄膜で形成し、中間層材料にPtを用い，
昇華エンタルピーがPtよりも大きな材料を界面層に用い
ることにより同様の効果が得られる。
電子源において、上部電極を界面層，中間層，表面層の
３層の薄膜で形成し、中間層材料の昇華エンタルピーが
表面層材料のそれより大きく，かつ界面層材料のそれよ
り小さくなるように構成することにより，長時間動作さ
せても劣化が起こらない薄膜電子源を実現できる。さら
に，界面層の膜厚を適正化することにより高い放出電流
密度を安定に得られる効果がある。また、上部電極の導
電性に対する要求が緩い場合には、上部電極を界面層と
中間層の２層の薄膜で形成し、中間層材料にPtを用い，
昇華エンタルピーがPtよりも大きな材料を界面層に用い
ることにより同様の効果が得られる。
【００６４】また、この薄膜電子源を用いて、表示装置
や電子線描画装置を構成することにより、長寿命で高輝
度の画像表示装置や高速の電子線描画装置を実現できる
効果がある。
や電子線描画装置を構成することにより、長寿命で高輝
度の画像表示装置や高速の電子線描画装置を実現できる
効果がある。
【図１】薄膜型電子源の動作原理の説明図である。
【図２】薄膜型電子源の電子放出効率の上部電極材料依
存性を示した図である。
存性を示した図である。
【図３】本発明の実施例１のMIM型電子源の構造図であ
る。
る。
【図４】本発明の実施例１で用いる駆動電圧波形図であ
る。
る。
【図５】本発明の実施例１のMIM型電子源の放出電流の
安定性を示した図である。
安定性を示した図である。
【図６】本発明の実施例２のMIM型電子源の構造図であ
る。
る。
【図７】本発明の実施例３のMIS型電子源の構造図であ
る。
る。
【図８】本発明の実施例４の表示装置の断面図である。
【図９】本発明の実施例４の表示装置の電極配置図であ
る。
る。
【図１０】本発明の実施例４の表示装置の駆動回路への
結線図である。
結線図である。
【図１１】本発明の実施例４の表示装置の駆動電圧波形
図である。
図である。
【図１２】本発明の実施例５の表示装置の断面図であ
る。
る。
【図１３】本発明の実施例５の表示装置の蛍光面位置を
示す平面図である。
示す平面図である。
【図１４】本発明の実施例５の表示装置の基板の平面図
である。
である。
【図１５】本発明の実施例５の表示装置の薄膜型電子源
作製プロセス図である。
作製プロセス図である。
【図１６】本発明の実施例６の電子線描画装置の斜視図
である。
である。
１０・・・真空、１１・・・上部電極、１２・・・絶縁
層、１３・・・下部電極、１４・・・基板、１５・・・
保護層、１６・・・電極端子、１６・・・上部電極界面
層膜、１７・・・上部電極中間層膜、１８・・・上部電
極表面層膜、２０・・・駆動電圧、３２・・・上部電極
バスライン、１１０・・・面板、１１２・・・加速電
極、１１４・・・蛍光体、１２０・・・ブラックマトリ
クス，１２２・・・メタルバック，４１・・・下部電極
駆動回路、４２・・・上部電極駆動回路、４３・・・加
速電極駆動回路、２００・・・マルチ電子線源、２１０
・・・ブランカ、２２０・・・電子レンズ、２３０・・
・偏向器、２４０・・・ウェハ，５０１、５０２、５０
３・・・レジストパターン。
層、１３・・・下部電極、１４・・・基板、１５・・・
保護層、１６・・・電極端子、１６・・・上部電極界面
層膜、１７・・・上部電極中間層膜、１８・・・上部電
極表面層膜、２０・・・駆動電圧、３２・・・上部電極
バスライン、１１０・・・面板、１１２・・・加速電
極、１１４・・・蛍光体、１２０・・・ブラックマトリ
クス，１２２・・・メタルバック，４１・・・下部電極
駆動回路、４２・・・上部電極駆動回路、４３・・・加
速電極駆動回路、２００・・・マルチ電子線源、２１０
・・・ブランカ、２２０・・・電子レンズ、２３０・・
・偏向器、２４０・・・ウェハ，５０１、５０２、５０
３・・・レジストパターン。
Claims (17)
- 【請求項１】下部電極、絶縁層、上部電極をこの順に積
層した構造を有し、前記下部電極と前記上部電極の間
に、前記上部電極が正電圧になる極性の電圧を印加した
際に、前記上部電極の表面から真空中に電子を放出する
薄膜型電子源において、前記上部電極は、前記絶縁層側
から界面層、中間層および表面層を積層した３層構造で
あり，前記中間層の昇華エンタルピーは前記界面層のそ
れよりも小さく，かつ前記表面層のそれよりも大きいこ
とを特徴とする薄膜型電子源。 - 【請求項２】前記中間層の材料はPtであることを特徴と
する請求項１に記載の薄膜型電子源。 - 【請求項３】下部電極、絶縁層、上部電極をこの順に積
層した構造を有し、前記下部電極と前記上部電極の間
に、前記上部電極が正電圧になる極性の電圧を印加した
際に、前記上部電極の表面から真空中に電子を放出する
薄膜型電子源において、前記上部電極は、前記絶縁層側
から界面層、中間層および表面層を積層した３層構造で
あり，前記界面層の材料は、Zr, Hf, Ru, Mo, Ir、Nb、
Ta、Re、Os、Wのいずれか、またはこれらの合金であ
り、前記中間層の材料はPtであり、前記表面層の材料
は、Au、Ag、Cuのいずれか、またはこれらの合金である
ことを特徴とする薄膜型電子源。 - 【請求項４】下部電極、絶縁層、上部電極をこの順に積
層した構造を有し、前記下部電極と前記上部電極の間
に、前記上部電極が正電圧になる極性の電圧を印加した
際に、前記上部電極の表面から真空中に電子を放出する
薄膜型電子源において、前記上部電極は、前記絶縁層側
から界面層、中間層を積層した２層構造であり、前記中
間層の材料はPtであり，かつ前記界面層の材料はその昇
華エンタルピーが前記Ptのそれよりも大きいことを特徴
とする薄膜型電子源。 - 【請求項５】下部電極、絶縁層、上部電極をこの順に積
層した構造を有し、前記下部電極と前記上部電極の間
に、前記上部電極が正電圧になる極性の電圧を印加した
際に、前記上部電極の表面から真空中に電子を放出する
薄膜型電子源において、前記上部電極は、前記絶縁層側
から界面層、中間層を積層した２層構造であり、前記界
面層の材料はその昇華エンタルピーが前記中間層の材料
のそれよりも大きく、かつ，前記上部電極に物理的に接
続された前記上部電極に電圧を供給する給電線層を有し
ていることを特徴とする薄膜型電子源。 - 【請求項６】前記中間層の材料はPtであることを特徴と
する請求項５に記載の薄膜型電子源。 - 【請求項７】前記界面層の膜厚は3nm以下であることを
特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載
の薄膜型電子源。 - 【請求項８】前記薄膜型電子源は、前記下部電極の辺お
よび角部と前記上部電極との間に設置された絶縁体から
なる保護層を有し、該保護層は前記絶縁層より厚いこと
を特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記
載の薄膜型電子源。 - 【請求項９】前記下部電極は金属であることを特徴とす
る請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の薄膜型
電子源。 - 【請求項１０】前記下部電極は半導体であることを特徴
とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の薄
膜型電子源。 - 【請求項１１】請求項１乃至請求項１０のいずれか一項
に記載の薄膜型電子源を複数個配列してなる薄膜型電子
源配列基板を、電子源として備えていることを特徴とす
る薄膜型電子源応用機器。 - 【請求項１２】請求項１乃至請求項１０のいずれか一項
に記載の薄膜型電子源を２次元配列してなる薄膜型電子
源配列基板を、電子源として備えていることを特徴とす
る薄膜型電子源応用機器。 - 【請求項１３】請求項１乃至請求項１０のいずれか一項
に記載の薄膜型電子源と、蛍光体を塗布した面板を有
し、前記薄膜型電子源と前記面板とは前記薄膜型電子源
から放出された電子が前記蛍光体に照射されるように配
置されていることを特徴とする薄膜型電子源応用表示装
置。 - 【請求項１４】前記薄膜型電子源と前記面板とは厚さ１
mm以上３mm以下のスペーサを介して封着されていること
を特徴とする請求項１３に記載の薄膜型電子源応用表示
装置。 - 【請求項１５】請求項１乃至請求項１０のいずれか一項
に記載の薄膜型電子源を少なくとも１つと、前記薄膜型
電子源から放出された電子の通る電子レンズを備えてい
ることを特徴とする電子線描画装置。 - 【請求項１６】請求項１乃至請求項１０のいずれか一項
に記載の薄膜型電子源を複数個配列してなる薄膜型電子
源配列基板と、前記薄膜型電子源から放出された電子の
通る電子レンズを備えていることを特徴とする電子線描
画装置。 - 【請求項１７】請求項１乃至請求項１０のいずれか一項
に記載の薄膜型電子源をを２次元配列してなる薄膜型電
子源配列基板と、前記薄膜型電子源から放出された電子
の通る電子レンズを備えていることを特徴とする電子線
描画装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31450296A JP3633154B2 (ja) | 1996-03-22 | 1996-11-26 | 薄膜型電子源および薄膜型電子源応用機器 |
| TW086102992A TW355807B (en) | 1996-03-22 | 1997-03-11 | Thin-film electron emitter device having a multilayer top electrode from suppressing degradation of an insulating layer and application equipment using the same |
| DE69726211T DE69726211T2 (de) | 1996-03-22 | 1997-03-12 | Dünnschicht Elektronenemitter-Vorrichtung und Anwendungsgerät |
| EP97104187A EP0797233B1 (en) | 1996-03-22 | 1997-03-12 | Thin-film electron emitter device and application equipment using the same |
| CN97104837A CN1105392C (zh) | 1996-03-22 | 1997-03-21 | 薄膜电子发射器器件以及采用它的应用设备 |
| US08/822,924 US5936257A (en) | 1992-11-26 | 1997-03-21 | Thin-film electron emitter device having a multi-layer top electrode for suppressing degradation of an insulating layer and application apparatus using the same |
| KR1019970009767A KR100421559B1 (ko) | 1996-03-22 | 1997-03-21 | 절연층의열화를억제하는다층상부전극을갖는박막형전자방출장치및이것을사용한응용기기 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-65831 | 1996-03-22 | ||
| JP6583196 | 1996-03-22 | ||
| JP31450296A JP3633154B2 (ja) | 1996-03-22 | 1996-11-26 | 薄膜型電子源および薄膜型電子源応用機器 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004335288A Division JP2005050829A (ja) | 1996-03-22 | 2004-11-19 | 薄膜型電子源および薄膜型電子源応用機器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09320456A true JPH09320456A (ja) | 1997-12-12 |
| JP3633154B2 JP3633154B2 (ja) | 2005-03-30 |
Family
ID=26406981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31450296A Expired - Fee Related JP3633154B2 (ja) | 1992-11-26 | 1996-11-26 | 薄膜型電子源および薄膜型電子源応用機器 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5936257A (ja) |
| EP (1) | EP0797233B1 (ja) |
| JP (1) | JP3633154B2 (ja) |
| KR (1) | KR100421559B1 (ja) |
| CN (1) | CN1105392C (ja) |
| DE (1) | DE69726211T2 (ja) |
| TW (1) | TW355807B (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000074098A1 (fr) * | 1999-05-28 | 2000-12-07 | Hitachi, Ltd. | Source couche mince d'electrons, affichage et dispositif |
| US6538391B1 (en) | 1999-09-09 | 2003-03-25 | Hitachi, Ltd | Image display and a manufacturing method of the same |
| US6583578B1 (en) | 1999-10-18 | 2003-06-24 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Field emission-type electron source and manufacturing method thereof |
| JP2007287402A (ja) * | 2006-04-14 | 2007-11-01 | Hitachi Ltd | 薄膜型電子源 |
| CN100373520C (zh) * | 2001-12-06 | 2008-03-05 | 先锋株式会社 | 电子发射器件及其制造方法以及使用该器件的显示装置 |
| US7579763B2 (en) | 2005-03-31 | 2009-08-25 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Electron emission device having electrodes with line portions and subsidiary electrode |
| JP2011211215A (ja) * | 2004-10-29 | 2011-10-20 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
Families Citing this family (43)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6130503A (en) * | 1997-03-04 | 2000-10-10 | Pioneer Electronic Corporation | Electron emission device and display using the same |
| JPH10308166A (ja) * | 1997-03-04 | 1998-11-17 | Pioneer Electron Corp | 電子放出素子及びこれを用いた表示装置 |
| JPH1167065A (ja) * | 1997-08-08 | 1999-03-09 | Pioneer Electron Corp | 電子放出素子及びこれを用いた表示装置 |
| EP0896354A1 (en) * | 1997-08-08 | 1999-02-10 | Pioneer Electronic Corporation | Electron emission device and display device using the same |
| JPH1167064A (ja) * | 1997-08-08 | 1999-03-09 | Pioneer Electron Corp | 電子放出素子及びこれを用いた表示装置 |
| EP0926698A3 (en) * | 1997-12-25 | 2001-10-17 | Pioneer Electronic Corporation | Electron emitting device based flat panel display apparatus |
| WO1999040601A1 (fr) * | 1998-02-09 | 1999-08-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif emetteur d'electrons, son procede de production, et son procede d'excitation; afficheur d'images comprenant ledit emetteur d'electrons et son procede de fabrication |
| US6875324B2 (en) | 1998-06-17 | 2005-04-05 | Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. | Sputtering target material |
| DE19857039A1 (de) * | 1998-12-10 | 2000-06-21 | Siemens Ag | Mikroelektronische Struktur |
| US6781305B1 (en) * | 1998-12-25 | 2004-08-24 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Organic electroluminescent device having negative electrode containing a selective combination of elements |
| DE60035447T2 (de) * | 1999-02-25 | 2008-03-13 | Canon K.K. | Herstellungsverfahren einer Elektronenemittierenden Vorrichtung |
| EP1093662A1 (en) * | 1999-05-03 | 2001-04-25 | Etec Systems, Inc. | Apparatus and method for reducing charge accumulation on a substrate |
| JP3863325B2 (ja) * | 1999-09-10 | 2006-12-27 | 株式会社日立製作所 | 画像表示装置 |
| JP4253416B2 (ja) * | 2000-01-14 | 2009-04-15 | パイオニア株式会社 | 電子放出素子を用いた撮像素子 |
| US6617774B1 (en) * | 2000-04-10 | 2003-09-09 | Hitachi, Ltd. | Thin-film electron emitter device having multi-layered electron emission areas |
| JP3658342B2 (ja) | 2000-05-30 | 2005-06-08 | キヤノン株式会社 | 電子放出素子、電子源及び画像形成装置、並びにテレビジョン放送表示装置 |
| JP2004503061A (ja) | 2000-07-11 | 2004-01-29 | エコル ポリテクニック フェデラル ドゥ ローザンヌ | 電子ビームフォトリソグラフィ用ホット電子放出アレイ及び表示スクリーン |
| JP3658346B2 (ja) | 2000-09-01 | 2005-06-08 | キヤノン株式会社 | 電子放出素子、電子源および画像形成装置、並びに電子放出素子の製造方法 |
| JP3639808B2 (ja) | 2000-09-01 | 2005-04-20 | キヤノン株式会社 | 電子放出素子及び電子源及び画像形成装置及び電子放出素子の製造方法 |
| JP3639809B2 (ja) | 2000-09-01 | 2005-04-20 | キヤノン株式会社 | 電子放出素子，電子放出装置，発光装置及び画像表示装置 |
| JP3610325B2 (ja) | 2000-09-01 | 2005-01-12 | キヤノン株式会社 | 電子放出素子、電子源及び画像形成装置の製造方法 |
| JP3634781B2 (ja) | 2000-09-22 | 2005-03-30 | キヤノン株式会社 | 電子放出装置、電子源、画像形成装置及びテレビジョン放送表示装置 |
| JP2002203499A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-19 | Pioneer Electronic Corp | 電子放出素子フラットパネル表示装置 |
| JP3768908B2 (ja) | 2001-03-27 | 2006-04-19 | キヤノン株式会社 | 電子放出素子、電子源、画像形成装置 |
| JP3703415B2 (ja) | 2001-09-07 | 2005-10-05 | キヤノン株式会社 | 電子放出素子、電子源及び画像形成装置、並びに電子放出素子及び電子源の製造方法 |
| JP3605105B2 (ja) | 2001-09-10 | 2004-12-22 | キヤノン株式会社 | 電子放出素子、電子源、発光装置、画像形成装置および基板の各製造方法 |
| US6847045B2 (en) * | 2001-10-12 | 2005-01-25 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | High-current avalanche-tunneling and injection-tunneling semiconductor-dielectric-metal stable cold emitter, which emulates the negative electron affinity mechanism of emission |
| KR20040010026A (ko) * | 2002-07-25 | 2004-01-31 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | 전계방출형 화상표시장치 |
| CN100403486C (zh) * | 2002-10-18 | 2008-07-16 | 株式会社日立制作所 | 冷阴极型平板显示器 |
| TW568882B (en) * | 2002-12-20 | 2004-01-01 | Ind Tech Res Inst | Self-organized nano-interfacial structure applied to electric device |
| JP4203954B2 (ja) * | 2002-12-26 | 2009-01-07 | 株式会社日立製作所 | 画像表示装置 |
| JP2005228556A (ja) | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Pioneer Electronic Corp | 電子放出素子を用いた光電変換装置および撮像装置 |
| US20060151777A1 (en) * | 2005-01-12 | 2006-07-13 | Naberhuis Steven L | Multi-layer thin film in a ballistic electron emitter |
| JP2007189199A (ja) * | 2005-12-12 | 2007-07-26 | Tdk Corp | キャパシタおよびその製造方法 |
| KR100803207B1 (ko) * | 2005-12-21 | 2008-02-14 | 삼성전자주식회사 | 표면전자 방출소자 및 그를 구비한 디스플레이 장치 |
| TW201002722A (en) | 2008-01-22 | 2010-01-16 | Ricoh Co Ltd | Benzobisthiazole compound, benzobisthiazole polymer, organic film including the compound or polymer and transistor including the organic film |
| KR100975204B1 (ko) * | 2008-08-04 | 2010-08-10 | 삼성모바일디스플레이주식회사 | 박막 트랜지스터, 그의 제조 방법 및 박막 트랜지스터를구비하는 평판 표시 장치 |
| CN101714496B (zh) * | 2009-11-10 | 2014-04-23 | 西安交通大学 | 利用多层薄膜型电子源的平面气体激发光源 |
| US9564270B2 (en) | 2013-12-27 | 2017-02-07 | Tdk Corporation | Thin film capacitor |
| JP6446877B2 (ja) | 2014-07-16 | 2019-01-09 | Tdk株式会社 | 薄膜キャパシタ |
| JP6365216B2 (ja) | 2014-10-15 | 2018-08-01 | Tdk株式会社 | 薄膜キャパシタ |
| JP6641872B2 (ja) | 2015-10-15 | 2020-02-05 | Tdk株式会社 | 電子デバイスシート |
| TWI700799B (zh) * | 2016-10-04 | 2020-08-01 | 聯華電子股份有限公司 | 導電結構、包含導電結構之佈局結構以及導電結構之製作方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992019005A1 (de) * | 1991-04-19 | 1992-10-29 | Hertz Inst Heinrich | Elektronenoptisches bild-endgerät auf der basis einer kaltkathode |
| US5534743A (en) * | 1993-03-11 | 1996-07-09 | Fed Corporation | Field emission display devices, and field emission electron beam source and isolation structure components therefor |
| WO1994020975A1 (en) * | 1993-03-11 | 1994-09-15 | Fed Corporation | Emitter tip structure and field emission device comprising same, and method of making same |
| JP3390495B2 (ja) * | 1993-08-30 | 2003-03-24 | 株式会社日立製作所 | Ｍｉｍ構造素子およびその製造方法 |
| JP3746080B2 (ja) * | 1994-02-15 | 2006-02-15 | 株式会社日立製作所 | 薄膜型電子源の駆動方法 |
| US5453661A (en) * | 1994-04-15 | 1995-09-26 | Mcnc | Thin film ferroelectric flat panel display devices, and methods for operating and fabricating same |
| US5702281A (en) * | 1995-04-20 | 1997-12-30 | Industrial Technology Research Institute | Fabrication of two-part emitter for gated field emission device |
-
1996
- 1996-11-26 JP JP31450296A patent/JP3633154B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-03-11 TW TW086102992A patent/TW355807B/zh not_active IP Right Cessation
- 1997-03-12 DE DE69726211T patent/DE69726211T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-03-12 EP EP97104187A patent/EP0797233B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-03-21 US US08/822,924 patent/US5936257A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-03-21 KR KR1019970009767A patent/KR100421559B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1997-03-21 CN CN97104837A patent/CN1105392C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000074098A1 (fr) * | 1999-05-28 | 2000-12-07 | Hitachi, Ltd. | Source couche mince d'electrons, affichage et dispositif |
| US6818941B1 (en) | 1999-05-28 | 2004-11-16 | Hitachi, Ltd. | Thin film electron emitter, display device using the same and applied machine |
| KR100689919B1 (ko) * | 1999-05-28 | 2007-03-09 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | 박막형 전자 소스, 그것을 이용한 표시 장치 및 응용 기기 |
| US6538391B1 (en) | 1999-09-09 | 2003-03-25 | Hitachi, Ltd | Image display and a manufacturing method of the same |
| USRE41828E1 (en) | 1999-09-09 | 2010-10-19 | Hitachi, Ltd. | Image display and a manufacturing method of the same |
| US6583578B1 (en) | 1999-10-18 | 2003-06-24 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Field emission-type electron source and manufacturing method thereof |
| CN100373520C (zh) * | 2001-12-06 | 2008-03-05 | 先锋株式会社 | 电子发射器件及其制造方法以及使用该器件的显示装置 |
| JP2011211215A (ja) * | 2004-10-29 | 2011-10-20 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
| US7579763B2 (en) | 2005-03-31 | 2009-08-25 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Electron emission device having electrodes with line portions and subsidiary electrode |
| JP2007287402A (ja) * | 2006-04-14 | 2007-11-01 | Hitachi Ltd | 薄膜型電子源 |
| JP4670717B2 (ja) * | 2006-04-14 | 2011-04-13 | 株式会社日立製作所 | 薄膜型電子源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5936257A (en) | 1999-08-10 |
| DE69726211D1 (de) | 2003-12-24 |
| KR970067995A (ko) | 1997-10-13 |
| EP0797233A3 (en) | 1999-12-22 |
| KR100421559B1 (ko) | 2004-05-20 |
| EP0797233B1 (en) | 2003-11-19 |
| DE69726211T2 (de) | 2004-09-09 |
| TW355807B (en) | 1999-04-11 |
| JP3633154B2 (ja) | 2005-03-30 |
| EP0797233A2 (en) | 1997-09-24 |
| CN1165393A (zh) | 1997-11-19 |
| CN1105392C (zh) | 2003-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH09320456A (ja) | 薄膜型電子源および薄膜型電子源応用機器 | |
| KR100618531B1 (ko) | 전자방출소자, 전자원 및 다이폴층을 가진 화상표시장치 | |
| JP2004246317A (ja) | 冷陰極型フラットパネルディスプレイ | |
| JPH11204024A (ja) | 薄膜型電子源、これを用いた表示パネルおよび表示装置 | |
| US6818941B1 (en) | Thin film electron emitter, display device using the same and applied machine | |
| US7486012B2 (en) | Electron emission device with auxiliary electrode and manufacturing method thereof | |
| JPH10153979A (ja) | 表示装置および電子線応用機器 | |
| JP2005050829A (ja) | 薄膜型電子源および薄膜型電子源応用機器 | |
| JP3643503B2 (ja) | 薄膜型電子源およびその製造方法並びに薄膜型電子源応用機器 | |
| JP2007266002A (ja) | 表示装置 | |
| US8013512B1 (en) | Flat panel display incorporating a control frame | |
| JP2007266001A (ja) | 表示装置 | |
| JP2000030603A (ja) | 薄膜型電子源、その駆動方法および製造方法並びにこれを用いた表示装置 | |
| JP2007095710A (ja) | 薄膜型電子源および薄膜型電子源応用機器 | |
| JP3605911B2 (ja) | 薄膜型電子源およびそれを用いた表示装置 | |
| JPH11162328A (ja) | 薄膜型電子源，薄膜型電子源応用表示装置および薄膜型電子源応用機器 | |
| KR950003649B1 (ko) | 필드 에미션 디스플레이용 스페이서와 그 제조방법 | |
| US20050245117A1 (en) | Electron emission display device | |
| JP3660831B2 (ja) | 薄膜型電子源および表示装置 | |
| JP3487145B2 (ja) | 表示装置 | |
| JP2001023510A (ja) | 薄膜型電子源および表示装置並びに電子線描画装置 | |
| JP4341682B2 (ja) | 表示装置 | |
| JP2006128141A (ja) | 薄膜型電子源、それを用いた表示装置及び応用機器 | |
| JP3992710B2 (ja) | 表示装置 | |
| JP2000251803A (ja) | 薄膜型電子源、その製造方法及びそれを用いた表示装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A132 Effective date: 20040921 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041119 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041207 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041220 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080107 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090107 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100107 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110107 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110107 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120107 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130107 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |