JP3444943B2 - 冷陰極電子源素子 - Google Patents
冷陰極電子源素子Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、冷陰極電子源素子に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】電界放射型電子源は、半導体の微細加工
技術を利用してミクロンサイズに製造でき、しかも集積
化やバッチ加工が容易であるため、熱電子放射型電子源
では不可能であったＧＨｚ帯増幅器や大電力・高速スイ
ッチング素子、更には高精細度フラットパネルディスプ
レイ用電子源への応用が期待されており、国内外におい
て盛んに研究開発がなされている。
技術を利用してミクロンサイズに製造でき、しかも集積
化やバッチ加工が容易であるため、熱電子放射型電子源
では不可能であったＧＨｚ帯増幅器や大電力・高速スイ
ッチング素子、更には高精細度フラットパネルディスプ
レイ用電子源への応用が期待されており、国内外におい
て盛んに研究開発がなされている。
【０００３】このような電界放射型電子源の従来例を以
下に説明する。
下に説明する。
【０００４】図９に示す薄膜電界放射型の電子源は、冷
陰極５２と対向するゲート電極５３とを０．３乃至２μ
ｍの間隔をあけて絶縁体基板５１上に成膜し、真空中で
前記冷陰極５２とゲート電極５３間に電圧をかけること
により電子放出を起こすものである（特開昭６３−２７
４０４７号）。前記冷陰極５２はＦＩＢ（Focusd IonBe
am ）技術を用いて形成されており、特に凸状部の先端
は尖鋭に形成している。
陰極５２と対向するゲート電極５３とを０．３乃至２μ
ｍの間隔をあけて絶縁体基板５１上に成膜し、真空中で
前記冷陰極５２とゲート電極５３間に電圧をかけること
により電子放出を起こすものである（特開昭６３−２７
４０４７号）。前記冷陰極５２はＦＩＢ（Focusd IonBe
am ）技術を用いて形成されており、特に凸状部の先端
は尖鋭に形成している。
【０００５】しかし、ＦＩＢ技術を用いた場合、素子の
大面積化が困難でかつ製造コストも高くなってしまう。
大面積化が困難でかつ製造コストも高くなってしまう。
【０００６】一方、大面積化，製造コストを考えた場
合、フォトリソグラフィー技術を用いたパターニングが
妥当である。しかし、現在のフォトリソググラフィー技
術では、電子ビームスポット径が最小のパターンニング
径となるため、直径０．５μｍ程度が限界である。この
ため冷陰極５２の先端を尖鋭に形成するには、更に様々
なプロセスを加えなくてはならない。
合、フォトリソグラフィー技術を用いたパターニングが
妥当である。しかし、現在のフォトリソググラフィー技
術では、電子ビームスポット径が最小のパターンニング
径となるため、直径０．５μｍ程度が限界である。この
ため冷陰極５２の先端を尖鋭に形成するには、更に様々
なプロセスを加えなくてはならない。
【０００７】この場合、プロセスが増加するほど、その
間の素子損傷、特に冷陰極先端部を損傷する可能性が高
まり、素子の歩留まりの低下の原因となっている。また
それら冷陰極尖鋭化プロセスのほとんどは煩雑であり、
形状制御が困難である。
間の素子損傷、特に冷陰極先端部を損傷する可能性が高
まり、素子の歩留まりの低下の原因となっている。また
それら冷陰極尖鋭化プロセスのほとんどは煩雑であり、
形状制御が困難である。
【０００８】図１０に示す薄膜電界放射型の電子源は、
絶縁体基板６１上の絶縁層６２の表面に、超音波による
壁開，破断の方法で冷陰極６３，ゲート電極６４を平行
に形成したものである（特開平３−４９１２９号）。
絶縁体基板６１上の絶縁層６２の表面に、超音波による
壁開，破断の方法で冷陰極６３，ゲート電極６４を平行
に形成したものである（特開平３−４９１２９号）。
【０００９】しかし、この図１０に示す薄膜電界放射型
の電子源の場合、超音波による破断を伴うものであるた
め、冷陰極６３の形状の均一化を図ることが技術的に困
難であるとともに、冷陰極６３を形成する薄膜に対する
ダメージが大きいという問題がある。
の電子源の場合、超音波による破断を伴うものであるた
め、冷陰極６３の形状の均一化を図ることが技術的に困
難であるとともに、冷陰極６３を形成する薄膜に対する
ダメージが大きいという問題がある。
【００１０】図１１，図１２に示す薄膜電界放射型の電
子源は、フォトエッチング技術を用いて絶縁体基板７１
上の絶縁層７２の上に多数の凸状部を持つ冷陰極７３を
形成した後に、等方性エッチング技術を利用して凸状部
の先端を尖鋭化したものである（特開平３−２５２０２
５号）。尚、図１１中、７４は冷陰極７３と対向するゲ
ート電極である。しかし、この電子源の場合、エッチン
グ条件による冷陰極７３の形状の制御が困難である。さ
らに、側壁保護膜の形成等によりアンダーカットが進行
しないような場合には適用できない。
子源は、フォトエッチング技術を用いて絶縁体基板７１
上の絶縁層７２の上に多数の凸状部を持つ冷陰極７３を
形成した後に、等方性エッチング技術を利用して凸状部
の先端を尖鋭化したものである（特開平３−２５２０２
５号）。尚、図１１中、７４は冷陰極７３と対向するゲ
ート電極である。しかし、この電子源の場合、エッチン
グ条件による冷陰極７３の形状の制御が困難である。さ
らに、側壁保護膜の形成等によりアンダーカットが進行
しないような場合には適用できない。
【００１１】また、化学的に安定であり、真空中に電子
を放出し易い低仕事関数材料である遷移金属炭化物，金
属酸化物あるいは希土類酸化物を冷陰極７３の表面に被
覆することも考えられている（特開平２−２２０３３７
号）。しかし、冷陰極７３等に限定して被覆することは
困難である。
を放出し易い低仕事関数材料である遷移金属炭化物，金
属酸化物あるいは希土類酸化物を冷陰極７３の表面に被
覆することも考えられている（特開平２−２２０３３７
号）。しかし、冷陰極７３等に限定して被覆することは
困難である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の電界放射型電子源の場合、冷陰極先端の尖鋭化をはじ
めとする冷陰極の形状を適切に設定できなかったり、低
仕事関数を有し化学的に安定な材料を、微細加工の困難
性から冷陰極として用いることができなかった。このた
め、特性が良好で、かつ、安定した電界放射型電子源を
得ることができないという問題があった。
の電界放射型電子源の場合、冷陰極先端の尖鋭化をはじ
めとする冷陰極の形状を適切に設定できなかったり、低
仕事関数を有し化学的に安定な材料を、微細加工の困難
性から冷陰極として用いることができなかった。このた
め、特性が良好で、かつ、安定した電界放射型電子源を
得ることができないという問題があった。
【００１３】そこで、本発明は、低電圧駆動が可能でか
つ高い放出電流が安定して得られ、冷陰極の加工性に優
れ、素子の大面積化が可能な冷陰極電子源素子を提供す
るものでる。
つ高い放出電流が安定して得られ、冷陰極の加工性に優
れ、素子の大面積化が可能な冷陰極電子源素子を提供す
るものでる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の冷陰極電
子源素子は、導電性マトリックス体と、この導電性マト
リックス体に反応性イオンプレーティング法により分散
含有させた、仕事関数が前記導電性マトリックス体の仕
事関数よりも低い、平均粒径が０．１μｍ以下の導電性
微粒子とを有し、 前記導電性微粒子は、前記導電性マ
トリックス体に対して２５ｖｏｌ％以下の濃度で分散含
有されており、前記導電性微粒子は、前記導電性マトリ
ックス体をエッチングすることによって、前記導電性マ
トリックス体表面に突出状態で分散しているものであ
る。
子源素子は、導電性マトリックス体と、この導電性マト
リックス体に反応性イオンプレーティング法により分散
含有させた、仕事関数が前記導電性マトリックス体の仕
事関数よりも低い、平均粒径が０．１μｍ以下の導電性
微粒子とを有し、 前記導電性微粒子は、前記導電性マ
トリックス体に対して２５ｖｏｌ％以下の濃度で分散含
有されており、前記導電性微粒子は、前記導電性マトリ
ックス体をエッチングすることによって、前記導電性マ
トリックス体表面に突出状態で分散しているものであ
る。
【００１５】請求項２記載の冷陰極電子源素子は、導電
性マトリックス体と、この導電性マトリックス体にスパ
ッタリング法により分散含有させた、仕事関数が前記導
電性マトリックス体の仕事関数よりも低い、平均粒径が
０．１μｍ以下の導電性微粒子とを有し、前記導電性微
粒子は、前記導電性マトリックス体に対して２５ｖｏｌ
％以下の濃度で分散含有されており、前記導電性微粒子
は、前記導電性マトリックス体をエッチングすることに
よって、導電性マトリックス体表面に突出状態で分散し
ているものである。
性マトリックス体と、この導電性マトリックス体にスパ
ッタリング法により分散含有させた、仕事関数が前記導
電性マトリックス体の仕事関数よりも低い、平均粒径が
０．１μｍ以下の導電性微粒子とを有し、前記導電性微
粒子は、前記導電性マトリックス体に対して２５ｖｏｌ
％以下の濃度で分散含有されており、前記導電性微粒子
は、前記導電性マトリックス体をエッチングすることに
よって、導電性マトリックス体表面に突出状態で分散し
ているものである。
【００１６】
【００１７】請求項１記載の冷陰極電子源素子によれ
ば、導電性マトリックス体に対して、仕事関数が前記導
電性マトリックス体の仕事関数よりも低い、平均粒径が
０．１μｍ以下の導電性微粒子を、反応性イオンプレー
ティング法により分散含有させ、前記導電性マトリック
ス体をエッチングすることによって、前記導電性微粒子
を導電性マトリックス体表面から突出させたため、電界
の集中により低電圧で電子を引き出せるとともに高い放
出電流が得られる。同時に、多数の電子放出点を形成で
きるため、安定した放出電流特性が得られる。 また、前
記導電性微粒子は、前記導電性マトリックス体に対して
２５ｖｏｌ％以下の濃度で分散含有させることにより、
導電性微粒子間の分散性が高まる。これにより、導電性
マトリックス体のエッチングが容易になると共に、各導
電性微粒子に電界を集中させることが可能となる。 さら
に、通常のフォトプロセスと、エッチングにより前記導
電性マトリックス体を加工できるため、任意の形状を簡
易に設定でき、冷陰極電子源素子の大面積化が可能であ
る。
ば、導電性マトリックス体に対して、仕事関数が前記導
電性マトリックス体の仕事関数よりも低い、平均粒径が
０．１μｍ以下の導電性微粒子を、反応性イオンプレー
ティング法により分散含有させ、前記導電性マトリック
ス体をエッチングすることによって、前記導電性微粒子
を導電性マトリックス体表面から突出させたため、電界
の集中により低電圧で電子を引き出せるとともに高い放
出電流が得られる。同時に、多数の電子放出点を形成で
きるため、安定した放出電流特性が得られる。 また、前
記導電性微粒子は、前記導電性マトリックス体に対して
２５ｖｏｌ％以下の濃度で分散含有させることにより、
導電性微粒子間の分散性が高まる。これにより、導電性
マトリックス体のエッチングが容易になると共に、各導
電性微粒子に電界を集中させることが可能となる。 さら
に、通常のフォトプロセスと、エッチングにより前記導
電性マトリックス体を加工できるため、任意の形状を簡
易に設定でき、冷陰極電子源素子の大面積化が可能であ
る。
【００１８】請求項２記載の冷陰極電子源素子によれ
ば、導電性マトリックス体に対して、仕事関数が前記導
電性マトリックス体の仕事関数よりも低い、平均粒径が
０．１μｍ以下の導電性微粒子を、スパッタリング法に
より分散含有させ、前記導電性マトリックス体をエッチ
ングすることによって、前記導電性微粒子を導電性マト
リックス体表面から突出させたため、電界の集中により
低電圧で電子を引き出せるとともに高い放出電流が得ら
れる。同時に、多数の電子放出点を形成できるため、安
定した放出電流特性が得られる。また、前記導電性微粒
子は、前記導電性マトリックス体に対して２５ｖｏｌ％
以下の濃度で分散含有させることにより、導電性微粒子
間の分散性が高まる。これにより、導電性マトリックス
体のエッチングが容易になると共に、各導電性微粒子に
電界を集中させることが可能となる。さらに、通常のフ
ォトプロセスと、エッチングにより前記導電性マトリッ
クス体を加工できるため、任意の形状を簡易に設定で
き、冷陰極電子源素子の大面積化が可能である。
ば、導電性マトリックス体に対して、仕事関数が前記導
電性マトリックス体の仕事関数よりも低い、平均粒径が
０．１μｍ以下の導電性微粒子を、スパッタリング法に
より分散含有させ、前記導電性マトリックス体をエッチ
ングすることによって、前記導電性微粒子を導電性マト
リックス体表面から突出させたため、電界の集中により
低電圧で電子を引き出せるとともに高い放出電流が得ら
れる。同時に、多数の電子放出点を形成できるため、安
定した放出電流特性が得られる。また、前記導電性微粒
子は、前記導電性マトリックス体に対して２５ｖｏｌ％
以下の濃度で分散含有させることにより、導電性微粒子
間の分散性が高まる。これにより、導電性マトリックス
体のエッチングが容易になると共に、各導電性微粒子に
電界を集中させることが可能となる。さらに、通常のフ
ォトプロセスと、エッチングにより前記導電性マトリッ
クス体を加工できるため、任意の形状を簡易に設定で
き、冷陰極電子源素子の大面積化が可能である。
【００１９】
【００２０】また、陰極形状を従来のように複雑なプロ
セスで曲率半径の小さい尖端部を有するように形成する
必要がない。
セスで曲率半径の小さい尖端部を有するように形成する
必要がない。
【００２１】
【実施例】以下に本発明の実施例を詳細に説明する。
【００２２】（実施例１）図１に示す冷陰極電子源素子
は、絶縁性基板１の表面に、ＳｉＯ2 の絶縁層２とゲー
ト電極７とを設け、このゲート電極７に近接する前記絶
縁層２上に冷陰極（エミッタ）１０を形成したものであ
る。冷陰極１０は、導電性微粒子８を分散含有させた導
電性マトリックス体４により構成している。
は、絶縁性基板１の表面に、ＳｉＯ2 の絶縁層２とゲー
ト電極７とを設け、このゲート電極７に近接する前記絶
縁層２上に冷陰極（エミッタ）１０を形成したものであ
る。冷陰極１０は、導電性微粒子８を分散含有させた導
電性マトリックス体４により構成している。
【００２３】特性の良い冷陰極電子源素子を作製するた
めには仕事関数が低くかつ化学的に安定な材料を用い
て、極力，曲率半径の小さい前記導電性微粒子８を形成
するとともに、冷陰極１０とゲート電極７との距離を近
接させて配置するように設計すればよい。
めには仕事関数が低くかつ化学的に安定な材料を用い
て、極力，曲率半径の小さい前記導電性微粒子８を形成
するとともに、冷陰極１０とゲート電極７との距離を近
接させて配置するように設計すればよい。
【００２４】前記導電性微粒子８としては、化学的に安
定であり、真空中に電子を放出し易い低仕事関数の材料
を用いる。即ち、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，Ｎ
ｂＣ，ＭｏＣ，ＷＣ等の金属炭化物、ＴａＮ，ＴｉＮ，
ＺｒＮ，ＨｆＮ等の金属窒化物、ＬａＢ6 ，ＴｉＢ2 ，
ＺｒＢ2 ，ＨｆＢ2 等の希土類、金属ほう化物、Ｙ2Ｏ
3 ，ＺｒＯ2 ，ＴｈＯ2 等の金属酸化物、Ｌａ2 Ｏ3 ，
ＣｅＯ2 ，Ｐｒ2 Ｏ3等の希土類酸化物、またはこれら
を少なくとも一種類以上含んだものを用いる。
定であり、真空中に電子を放出し易い低仕事関数の材料
を用いる。即ち、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，Ｎ
ｂＣ，ＭｏＣ，ＷＣ等の金属炭化物、ＴａＮ，ＴｉＮ，
ＺｒＮ，ＨｆＮ等の金属窒化物、ＬａＢ6 ，ＴｉＢ2 ，
ＺｒＢ2 ，ＨｆＢ2 等の希土類、金属ほう化物、Ｙ2Ｏ
3 ，ＺｒＯ2 ，ＴｈＯ2 等の金属酸化物、Ｌａ2 Ｏ3 ，
ＣｅＯ2 ，Ｐｒ2 Ｏ3等の希土類酸化物、またはこれら
を少なくとも一種類以上含んだものを用いる。
【００２５】前記導電性マトリックス体４の材料として
は、前記導電性微粒子８が炭化物である場合には、炭化
されにくい良導体材料、例えば、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃ
ｕ，Ｎｉ，Ａｌ等を用いる。
は、前記導電性微粒子８が炭化物である場合には、炭化
されにくい良導体材料、例えば、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃ
ｕ，Ｎｉ，Ａｌ等を用いる。
【００２６】前記導電性微粒子８が窒化物である場合に
は、窒化されにくい良導体材料、例えば、Ａｕ，Ａｇ，
Ｐｔ，Ｃｕ，Ｎｉ等又はこれらを少なくとも一種類以上
含んだものを用いる。
は、窒化されにくい良導体材料、例えば、Ａｕ，Ａｇ，
Ｐｔ，Ｃｕ，Ｎｉ等又はこれらを少なくとも一種類以上
含んだものを用いる。
【００２７】また、前記導電性微粒子８がほう化物であ
る場合には、ほう化されにくい良導体材料、例えば、Ａ
ｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｎｉ等又はこれらを少なくとも
一種類以上含んだものを用いる。
る場合には、ほう化されにくい良導体材料、例えば、Ａ
ｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｎｉ等又はこれらを少なくとも
一種類以上含んだものを用いる。
【００２８】さらに、前記導電性微粒子８が酸化物であ
る場合には、酸化されにくい良導体材料、例えば、Ａ
ｕ，Ｐｔ等、またはこれらを少なくとも一種類以上含ん
だものを用いる。
る場合には、酸化されにくい良導体材料、例えば、Ａ
ｕ，Ｐｔ等、またはこれらを少なくとも一種類以上含ん
だものを用いる。
【００２９】次に、前記冷陰極電子源素子の製造工程を
説明する。
説明する。
【００３０】まず、図２に示すように、ガラス製の絶縁
性基板１の表面に、スパッタリング法を用いてＳｉＯ2
の絶縁層２を１μｍの厚さに成膜する。次に、反応性イ
オンプレーティング法により、図３に示すように、導電
性微粒子８であるＴｉＣ粒子が導電性マトリックス体４
であるＮｉ中に微細分散した薄膜を厚さを０．３μｍ成
膜し冷陰極１０とする。
性基板１の表面に、スパッタリング法を用いてＳｉＯ2
の絶縁層２を１μｍの厚さに成膜する。次に、反応性イ
オンプレーティング法により、図３に示すように、導電
性微粒子８であるＴｉＣ粒子が導電性マトリックス体４
であるＮｉ中に微細分散した薄膜を厚さを０．３μｍ成
膜し冷陰極１０とする。
【００３１】前記反応性イオンプレーティング法につい
ては、基板温度６７３Ｋ、蒸着源としてＮｉ−５０％Ｔ
ｉ合金を電子ビーム加熱し、Ｃ源としてＣ2 Ｈ2 ガスを
０．１１Ｐａで導入し、また、イオン化するためのプロ
ーブ電流２Ａ、基板−ハース間バイアス２ｋＶとした。
ては、基板温度６７３Ｋ、蒸着源としてＮｉ−５０％Ｔ
ｉ合金を電子ビーム加熱し、Ｃ源としてＣ2 Ｈ2 ガスを
０．１１Ｐａで導入し、また、イオン化するためのプロ
ーブ電流２Ａ、基板−ハース間バイアス２ｋＶとした。
【００３２】次に、図４に示すように、冷陰極１０上に
レジスト５を設けた後、前記冷陰極１０に対してフォト
プロセス及び硝酸−りん酸系ウェットエッチングを用い
た成形を行い、更に、絶縁層２をＢＨＦによりウエット
エッチングする（この時冷陰極１０上のレジスト５はそ
のまま除去しない）。
レジスト５を設けた後、前記冷陰極１０に対してフォト
プロセス及び硝酸−りん酸系ウェットエッチングを用い
た成形を行い、更に、絶縁層２をＢＨＦによりウエット
エッチングする（この時冷陰極１０上のレジスト５はそ
のまま除去しない）。
【００３３】更に、図５に示すように、全面にＣｒ膜６
及びゲート電極７としてのＣｒ膜を蒸着法により０．３
μｍの厚さに形成する。この後、図６に示すように、レ
ジスト５，前記Ｃｒ膜６を剥離液によって除去する。
及びゲート電極７としてのＣｒ膜を蒸着法により０．３
μｍの厚さに形成する。この後、図６に示すように、レ
ジスト５，前記Ｃｒ膜６を剥離液によって除去する。
【００３４】また、前記フォトプロセスによる冷陰極１
０のパターニングの一例を図７に示す。
０のパターニングの一例を図７に示す。
【００３５】また、特に限定するわけではないが、好ま
しくは導電性マトリックス体４に対して導電性微粒子８
を２５ｖｏｌ％以下になるようにすることで、導電性微
粒子８間の分散性が高まり、導電性マトリックス体４の
エッチングを容易にするとともに、各導電性微粒子８ご
とへの電界の集中を可能にする。
しくは導電性マトリックス体４に対して導電性微粒子８
を２５ｖｏｌ％以下になるようにすることで、導電性微
粒子８間の分散性が高まり、導電性マトリックス体４の
エッチングを容易にするとともに、各導電性微粒子８ご
とへの電界の集中を可能にする。
【００３６】従来の冷陰極電子源素子の場合、ゲート電
圧１２０Ｖ付近から電子放出が確認され、放出電流変動
が３０％程度であったのに対し、実施例１の冷陰極電子
源素子の場合、ゲート電圧４０Ｖ付近から電子放出が確
認され、放出電流変動は５％以下であった。これは、仕
事関数が低く、吸着ガス等のよる影響を受けにくい非常
に化学的に安定なＴｉＣを曲率半径５０ｎｍ以下の導電
性微粒子８として形成できたこと、また、導電性マトリ
ックス体４に対して分散含有させ、かつ、導電性マトリ
ックス体４の表面に突出させた導電性微粒子８を高密度
に形成できたことにより、低電圧から電子放出が起こ
り、電子放出量が増加し、電子放出特性が平均化されて
安定な電子放出特性を得ることができたものと考えられ
る。
圧１２０Ｖ付近から電子放出が確認され、放出電流変動
が３０％程度であったのに対し、実施例１の冷陰極電子
源素子の場合、ゲート電圧４０Ｖ付近から電子放出が確
認され、放出電流変動は５％以下であった。これは、仕
事関数が低く、吸着ガス等のよる影響を受けにくい非常
に化学的に安定なＴｉＣを曲率半径５０ｎｍ以下の導電
性微粒子８として形成できたこと、また、導電性マトリ
ックス体４に対して分散含有させ、かつ、導電性マトリ
ックス体４の表面に突出させた導電性微粒子８を高密度
に形成できたことにより、低電圧から電子放出が起こ
り、電子放出量が増加し、電子放出特性が平均化されて
安定な電子放出特性を得ることができたものと考えられ
る。
【００３７】さらに、前記導電性微粒子８自体は化学的
に安定であるため、エッチング等の微細加工プロセスを
施すことが困難であるが、導電性マトリックス体４をエ
ッチングすることで容易に冷陰極電子源素子を形成でき
る。
に安定であるため、エッチング等の微細加工プロセスを
施すことが困難であるが、導電性マトリックス体４をエ
ッチングすることで容易に冷陰極電子源素子を形成でき
る。
【００３８】この際、導電性微粒子８の曲率半径が小さ
く、突出状態にあるために、冷陰極１０の端部を特に尖
鋭に形成する必要がなくなり、製造プロセスが技術的に
簡易化されることになり、歩留まりの向上を図ることに
もなる。
く、突出状態にあるために、冷陰極１０の端部を特に尖
鋭に形成する必要がなくなり、製造プロセスが技術的に
簡易化されることになり、歩留まりの向上を図ることに
もなる。
【００３９】（実施例２）ガラス基板の表面に、スパッ
タリング法を用いてＳｉＯ2 からなる絶縁層を１μｍの
厚さに形成する。更に、前記絶縁層の表面に図８に示す
スパッタリング装置を用いて同時スパッタリング法によ
り薄膜を０．３μｍの厚さに形成し、冷陰極とする。前
記薄膜はＮｉ中にＴｉＣ粒子を微細分散させたものであ
る。
タリング法を用いてＳｉＯ2 からなる絶縁層を１μｍの
厚さに形成する。更に、前記絶縁層の表面に図８に示す
スパッタリング装置を用いて同時スパッタリング法によ
り薄膜を０．３μｍの厚さに形成し、冷陰極とする。前
記薄膜はＮｉ中にＴｉＣ粒子を微細分散させたものであ
る。
【００４０】同時スパッタリング法におけるスパッタリ
ング条件は、図８に示すように、Ｎｉ製のターゲット１
１上にＴｉチップ１２を載置し、このターゲット１１に
対峙した絶縁製基板１に対してＮｉ中にＴｉＣ粒子を微
細分散させた薄膜を形成するものである。
ング条件は、図８に示すように、Ｎｉ製のターゲット１
１上にＴｉチップ１２を載置し、このターゲット１１に
対峙した絶縁製基板１に対してＮｉ中にＴｉＣ粒子を微
細分散させた薄膜を形成するものである。
【００４１】この場合、真空度は０．５Ｐａ、雰囲気は
エチレンガス（メタンガス，プロパンガス，アセチレン
ガスとしてもよい。）、電源１３のＲＦパワーは５００
Ｗ、基板温度は摂氏２００度、Ｔｉチップ（またはＴｉ
Ｃチップ）１２は例えば１０×１０×１ｍｍのものを４
個とする。
エチレンガス（メタンガス，プロパンガス，アセチレン
ガスとしてもよい。）、電源１３のＲＦパワーは５００
Ｗ、基板温度は摂氏２００度、Ｔｉチップ（またはＴｉ
Ｃチップ）１２は例えば１０×１０×１ｍｍのものを４
個とする。
【００４２】次に、実施例１の場合と同様、前記冷陰極
をフォトプロセス及びリン酸硝酸系によるウェットエッ
チングにより成形し、更に、ＳｉＯ2 をＢＨＦによりウ
ェットエッチングする。更にこの上から、垂直入射の条
件でゲート電極用のＣｒ膜を０．３μｍの厚さに蒸着す
る。
をフォトプロセス及びリン酸硝酸系によるウェットエッ
チングにより成形し、更に、ＳｉＯ2 をＢＨＦによりウ
ェットエッチングする。更にこの上から、垂直入射の条
件でゲート電極用のＣｒ膜を０．３μｍの厚さに蒸着す
る。
【００４３】この後、実施例１の場合と同様、レジスト
及びこのレジスト上の不用のＣｒ膜を剥離液により除去
し冷陰極電子源素子を得る。
及びこのレジスト上の不用のＣｒ膜を剥離液により除去
し冷陰極電子源素子を得る。
【００４４】また、特に限定するわけではないが、好ま
しくは導電性マトリックス体４に対して導電性微粒子８
を２５ｖｏｌ％以下になるようにすることで、導電性微
粒子８間の分散性が高まり、導電性マトリックス体４の
エッチングを容易にするとともに、各導電性微粒子８ご
とへの電界の集中を可能にする。
しくは導電性マトリックス体４に対して導電性微粒子８
を２５ｖｏｌ％以下になるようにすることで、導電性微
粒子８間の分散性が高まり、導電性マトリックス体４の
エッチングを容易にするとともに、各導電性微粒子８ご
とへの電界の集中を可能にする。
【００４５】従来の冷陰極電子源素子の場合、ゲート電
圧１２０Ｖ付近から電子放出が確認され、放出電子流変
動が３０％程度であったの対し、実施例１の冷陰極電子
源素子の場合、ゲート電圧４０Ｖ付近から電子放出が確
認され、放出電子流変動は５％以下であった。
圧１２０Ｖ付近から電子放出が確認され、放出電子流変
動が３０％程度であったの対し、実施例１の冷陰極電子
源素子の場合、ゲート電圧４０Ｖ付近から電子放出が確
認され、放出電子流変動は５％以下であった。
【００４６】これは、仕事関数が低く、吸着ガス等によ
る影響を受けにくい非常に化学的に安定なＴｉＣを曲率
半径５０ｎｍ以下の導電性微粒子８として形成できたこ
と、また、導電性マトリックス体４に対して分散含有さ
せ、かつ、導電性マトリックス体４の表面に突出させた
導電性微粒子８を高密度に形成できたことにより、低電
圧から電子放出が起こり、電子放出量が増加し、電子放
出特性が平均化されて安定な電子放出特性を得ることが
できたものと考えられる。
る影響を受けにくい非常に化学的に安定なＴｉＣを曲率
半径５０ｎｍ以下の導電性微粒子８として形成できたこ
と、また、導電性マトリックス体４に対して分散含有さ
せ、かつ、導電性マトリックス体４の表面に突出させた
導電性微粒子８を高密度に形成できたことにより、低電
圧から電子放出が起こり、電子放出量が増加し、電子放
出特性が平均化されて安定な電子放出特性を得ることが
できたものと考えられる。
【００４７】さらに、導電性微粒子８自体は化学的に安
定なため、エッチング等の微細加工プロセスを施すこと
が困難であるが、導電性マトリックス体４をエッチング
することで、容易に冷陰極電子源素子を形成できる。
定なため、エッチング等の微細加工プロセスを施すこと
が困難であるが、導電性マトリックス体４をエッチング
することで、容易に冷陰極電子源素子を形成できる。
【００４８】この際、導電性微粒子８の曲率半径が小さ
く、突出状態にあるために、冷陰極１０の端部を特に尖
鋭に形成する必要がなくなり、製造プロセスが技術的に
簡易化されることになり、歩留まりの向上を図ることに
もなる。
く、突出状態にあるために、冷陰極１０の端部を特に尖
鋭に形成する必要がなくなり、製造プロセスが技術的に
簡易化されることになり、歩留まりの向上を図ることに
もなる。
【００４９】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、前記導電
性マトリックス体に、反応性イオンプレーティング法に
よって平均粒径０．１μｍ以下の導電性微粒子を、前記
導電性マトリックス体に対して２５ｖｏｌ％以下の濃度
で分散含有させることにより、導電性微粒子を十分な分
散性をもって含有させ、それを導電性マトリックス体表
面から突出させることで、多数の電子放出点による安定
した放出電流特性が得られる。また、電界集中により低
電圧で電子を引き出すことができるので高い放出電流が
得られ、ＩＣ，ＴＦＴ等による駆動が可能となる。デバ
イスの高性能化と低消費電力化が図れるとともに、通常
のフォトプロセスと、エッチングにより導電性マトリッ
クス体を加工でき、任意の形状を簡易に設定でき、素子
の大面積化が可能な冷陰極電子源素子を提供することが
できる。
性マトリックス体に、反応性イオンプレーティング法に
よって平均粒径０．１μｍ以下の導電性微粒子を、前記
導電性マトリックス体に対して２５ｖｏｌ％以下の濃度
で分散含有させることにより、導電性微粒子を十分な分
散性をもって含有させ、それを導電性マトリックス体表
面から突出させることで、多数の電子放出点による安定
した放出電流特性が得られる。また、電界集中により低
電圧で電子を引き出すことができるので高い放出電流が
得られ、ＩＣ，ＴＦＴ等による駆動が可能となる。デバ
イスの高性能化と低消費電力化が図れるとともに、通常
のフォトプロセスと、エッチングにより導電性マトリッ
クス体を加工でき、任意の形状を簡易に設定でき、素子
の大面積化が可能な冷陰極電子源素子を提供することが
できる。
【００５０】請求項２記載の発明によれば、前記導電性
マトリックス体に、スパッタリング法によって平均粒径
０．１μｍ以下の導電性微粒子を、前記導電性マトリッ
クス体に対して２５ｖｏｌ％以下の濃度で分散含有させ
ることにより、導電性微粒子を十分な分散性をもって含
有させ、それを導電性マトリックス体表面から突出させ
ることで、多数の電子放出点による安定した放出電流特
性が得られ、かつ、電界集中により低電圧で電子を引き
出すことができるので高い放出電流が得られ、ＩＣ，Ｔ
ＦＴ等による駆動が可能となる。デバイスの高性能化と
低消費電力化が図れるとともに、通常のフォトプロセス
と、エッチングにより導電性マトリックス体を加工で
き、任意の形状を簡易に設定でき、素子の大面積化が可
能な冷陰極電子源素子を提供することができる。
マトリックス体に、スパッタリング法によって平均粒径
０．１μｍ以下の導電性微粒子を、前記導電性マトリッ
クス体に対して２５ｖｏｌ％以下の濃度で分散含有させ
ることにより、導電性微粒子を十分な分散性をもって含
有させ、それを導電性マトリックス体表面から突出させ
ることで、多数の電子放出点による安定した放出電流特
性が得られ、かつ、電界集中により低電圧で電子を引き
出すことができるので高い放出電流が得られ、ＩＣ，Ｔ
ＦＴ等による駆動が可能となる。デバイスの高性能化と
低消費電力化が図れるとともに、通常のフォトプロセス
と、エッチングにより導電性マトリックス体を加工で
き、任意の形状を簡易に設定でき、素子の大面積化が可
能な冷陰極電子源素子を提供することができる。
【００５１】
【図１】本発明の実施例１における冷陰極電子源素子を
示す部分拡大斜視図
示す部分拡大斜視図
【図２】本発明の実施例１の冷陰極電子源素子の製造工
程を示す断面図
程を示す断面図
【図３】本発明の実施例１の冷陰極電子源素子の製造工
程を示す断面図
程を示す断面図
【図４】本発明の実施例１の冷陰極電子源素子の製造工
程を示す断面図
程を示す断面図
【図５】本発明の実施例１の冷陰極電子源素子の製造工
程を示す断面図
程を示す断面図
【図６】本発明の実施例１の冷陰極電子源素子の製造工
程を示す断面図
程を示す断面図
【図７】本発明の実施例１の冷陰極電子源素子のパター
ニングの一例を示す平面図
ニングの一例を示す平面図
【図８】本発明の実施例２に用いる同時スパッタリング
装置を示す概略配置図
装置を示す概略配置図
【図９】従来の電子源の一例を示す部分斜視図
【図１０】従来の電子源の他例を示す部分斜視図
【図１１】従来の電子源の更に他例を示す部分斜視図
【図１２】従来の電子源の更に他例を示す部分斜視図
１ 絶縁性基板
２ 絶縁層
４ 電気導電性マトリックス体
７ ゲート電極
８ 電子放出微粒子
１０ 冷陰極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平２−220337（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−87233（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−274043（ＪＰ，Ａ)
実開 平４−131846（ＪＰ，Ｕ)
特表 平５−500585（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 1/304
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (2)
- 【請求項１】 導電性マトリックス体と、 この導電性マトリックス体に反応性イオンプレーティン
グ法により分散含有させた、仕事関数が前記導電性マト
リックス体の仕事関数よりも低い、平均粒径が０．１μ
ｍ以下の導電性微粒子とを有し、前記導電性微粒子は、前記導電性マトリックス体に対し
て２５ｖｏｌ％以下の濃度で分散含有されており、 前記導電性微粒子は、前記導電性マトリックス体をエッ
チングすることによって、 前記導電性マトリックス体表
面に突出状態で分散していることを特徴とする冷陰極電
子源素子。 - 【請求項２】 導電性マトリックス体と、 この導電性マトリックス体にスパッタリング法により分
散含有させた、仕事関数が前記導電性マトリックス体の
仕事関数よりも低い、平均粒径が０．１μｍ以下の導電
性微粒子とを有し、 前記導電性微粒子は、前記導電性マトリックス体に対し
て２５ｖｏｌ％以下の濃度で分散含有されており、 前記導電性微粒子は、前記導電性マトリックス体をエッ
チングすることによって、前記導電性マトリックス体表
面に突出状態で分散していることを特徴とする冷陰極電
子源素子。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29335793A JP3444943B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 冷陰極電子源素子 |
| EP95900936A EP0681312B1 (en) | 1993-11-24 | 1994-11-22 | Cold-cathode electron source element and method for producing the same |
| DE69432174T DE69432174T2 (de) | 1993-11-24 | 1994-11-22 | Kaltkathoden-elektrodenquellenelement und verfahren zur herstellung desselben |
| PCT/JP1994/001976 WO1995015002A1 (fr) | 1993-11-24 | 1994-11-22 | Element source d'electrons de cathode froide et son procede de production |
| US08/347,133 US5760536A (en) | 1993-11-24 | 1994-11-23 | Cold cathode electron source element with conductive particles embedded in a base |
| US08/962,735 US5860844A (en) | 1993-11-24 | 1997-11-03 | Cold cathode electron source element and method for making |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29335793A JP3444943B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 冷陰極電子源素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07147128A JPH07147128A (ja) | 1995-06-06 |
| JP3444943B2 true JP3444943B2 (ja) | 2003-09-08 |
Family
ID=17793749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29335793A Expired - Fee Related JP3444943B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 冷陰極電子源素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3444943B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000123711A (ja) | 1998-10-12 | 2000-04-28 | Toshiba Corp | 電界放出型冷陰極及びその製造方法 |
| KR100769721B1 (ko) * | 2006-10-16 | 2007-10-24 | 삼성전기주식회사 | 수평구조 전계방출소자 및 그 제조방법 |
| WO2013171520A1 (en) | 2012-05-18 | 2013-11-21 | Isis Innovation Limited | Optoelectronic device comprising perovskites |
-
1993
- 1993-11-24 JP JP29335793A patent/JP3444943B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07147128A (ja) | 1995-06-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030617 |
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