JPH0346729A - 電界放出型冷陰極の製造方法 - Google Patents

電界放出型冷陰極の製造方法

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JPH0346729A
JPH0346729A JP1181140A JP18114089A JPH0346729A JP H0346729 A JPH0346729 A JP H0346729A JP 1181140 A JP1181140 A JP 1181140A JP 18114089 A JP18114089 A JP 18114089A JP H0346729 A JPH0346729 A JP H0346729A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はプレーナ型冷陰極を用いた電界放出型冷陰極お
よびその製造方法に関する。
従来の技術 従来から薄膜を用いた電界放出型冷陰極は数多く報告さ
れている。その中で叡 第4図(特開昭63−2740
47g公報の第5図参照)に示すようなプレーナ型冷陰
極1よ 100V程度の低電圧で電子放出がおこること
が知られていも 絶縁基板1の表面に冷陰極2とゲート
電極3をお互いに対向させて構成されている。ゲート電
極3に対向する冷陰極2の端面には多数の凸状部4が設
けられている。冷陰極2には高融点金属W、M o。
Ta、Zr、Siなど、およびこれらの合金の他jQ 
 wc、  S r C2Z r Cなどの炭化物が一
般に使用されている。冷陰極2とゲート電極3の間に約
100Vの電圧を印加すると、冷陰極の先端部には約1
0’ V/cmの高電界が加わり、電子放出が起こる。
発明が解決しようとする課題 この構成の電界放出型冷陰極は比較的低電圧で動作する
ことかぺ 最返 特に注目を浴びるようになってき島 
しかし 陰極材料に余尺 炭化物を使用するこの種の電
界放出型冷陰極(友 一般にスペックルノイズと呼ばれ
る放出電流の変動があり、不安定な電子源とされていて
実用化に至っていなしも その主な原因は電子放出が0
.1μm2以下の極めて微少な電極表面から起こってい
て、使用中に電極表面の形状が変化したり、表面の仕事
関数が変化し 電子放出部分が転々と変化するためであ
ると考えられている。
本発明(上 こうした放出電流の変動が極めて小さい電
界放出型冷陰極 また 放出電流変動の極めて小さい電
界放出型冷陰極を安価に製造する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 本発明(上 冷陰極表面を低抵抗導電膜と炭素膜を積層
して構成する。冷陰極を構成する炭素膜はCVDm  
あるいは不揮発性の高分子膜を冷陰極表面に積層し 加
熱焼成して形成する。
作用 冷陰極表面に厚さ0.OI〜0.2μ代比抵抗1〜10
テΩ−cmの炭素膜を積層した場合、冷陰極表面の限ら
れた微小部分に電子放出が集中しようとすると、炭素膜
の内部抵抗によって表面電位が低下し いわゆる負帰還
作用が働くた八 冷陰極表面の広い領域から電子放出が
起こるようになる。従って、冷陰極表面の特定の部分の
形状変化が起こり難く、安定した電子放出が得られる。
また 炭素膜法02、H2Oを主成分とする真空容器内
の残留ガスと化学反応してLCO。
CO2、炭化水素などの気体となって離散するたべ常に
清浄な炭素面が保持され 冷陰極表面の仕事関数の変化
が起こり難1+〜 従って、to−’〜10−’T。
rrの真空度であっても安定した電子放出が得られる特
徴があム この様な冷陰極は低抵抗導電膜と炭素膜を積層して構成
することができる。電極表面に形成する炭素膜はCVD
法によるアモルファス炭素風 グラファイトA ダイヤ
モンド風 あるいは有機高分子膜を所定の厚さに塗布し
 非酸化性雰囲気中で焼成して炭素膜を形成する方法 
ホトリソケラフィ技術によって冷陰極を形成し ホトレ
ジストを残したまま非酸化性雰囲気中で焼成して電極表
面にのみ炭素膜を残す方法などによって形成することが
できる(以下これらの炭素膜をグラファイト様膜と呼ぶ
)。
実施例 以下に 本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。
実施例1 第1図に本発明の実施例1の電極構成の要部断面図を示
も 絶縁基板5の表面に冷陰極6とゲート電極7を対向
させて構成されていム 冷陰極6は金属電極8と、その
表面に被覆した炭素膜9で構成されている。冷陰極6と
ゲート電極7の対向する部分の基板面にはエツチング技
術によって凹部10が形成されていも 次ζミ このプレーナ型冷陰極の製造方法について説明
する。絶縁基板例えばガラス基板5の表面にスバタリン
グ法によって厚さ0.2μmのW S i 2膜8を形
成し 更く その表面に減圧CVD法によってグラファ
イト様膜9を厚さ0.1A1m形成し九ドライエツチン
グ技術によって冷陰極6とゲート電極7を同時に形成す
も 冷陰極とゲート電極の間隔は1〜4μmであも 次
GQ  この基板5をバッファエッチ溶液(HFI容と
NHaF6容の混合液)に浸漬してガラス板表面を深さ
約1μmエツチングすると、冷陰極先端部下部に凹部1
oが形成され 庇状の冷陰極先端部を有する冷陰極を形
成することができる。グラファイト様膜9は形成条件に
よって異なる力交 比抵抗が1からIQj1Ω−cmの
広範囲のグラファイト膜またはアモルファス炭素膜を形
成することができa 本実施例では比抵抗約10”Ω−
Cmのグラファイト様膜を形成し九 ゲート電極7の表
面にもグラファイト様膜9が形成される力丈 冷陰極の
動作玉 特に障害となることはなu〜 CVD法によって形成した炭素膜の比抵抗は形成条イ生
 例えLf、、  CHa、  Cp H2,Ce H
a ナト使用する原料ガス 放電条件あるいはガラス基
板の温度などによって異なム 一般く 基板温度が低い
場合(400℃以下)は水素原子を含む高抵抗膜のアモ
ルファス炭素膜が形成され 基板温度を高める(400
〜800℃)に従ってグラファイトの微結晶を含む低抵
抗の炭素膜となり、さらに高温(80Qt:以上)にす
るとダイヤモンド結晶を含む高抵抗の炭素膜となること
がしられていも この様にして形成した冷陰極を真空度10−@Torr
以上の真空中で動作させると、冷陰極とゲート電極間に
80Vの電圧を印加した啄 約0,1μA/Tipの電
子放出が起こり、極めて安定に動作させる事ができ九 
炭素膜9の厚さは 特に限定されるものではない力丈 
できるだけ低電圧で動作させるには100OA以下、例
えば500A程度の厚さが望ましく′IQ 炭素膜は真空容器中に含まれる酸点 水魚 炭化水素な
どの残留ガスがイオン化されて表面に付着しても金属電
極と異なり、C○、CO2、あるいは炭化水素となって
離散するた八 炭素電極表面は常に清浄な面が保持され
 安定な電子放出が得られる。また 炭素電極は金属電
極に比べて3〜IO桁も高い比抵抗を持たせることがで
きるたへ電子放出が微小部分に集中しようとすると負帰
還作用が働き、電極表面の電位が下がへ そのた八重極
表面のより広い部分から電子が放出され 突沸的な電極
先端部の破壊が起こらず安定に動作する。
本実施例では金属膜表面に炭素膜を積層したものについ
て述べた爪 金属膜と炭素膜を逆にしたものについても
同様な結果が得られ九 実施例2 第2図?−本発明の他の実施例の要部断面図を示す。本
実施例は第1実施例に示す電界放出型冷陰極を第1実施
例と同様な方法で製造L 更く冷陰極先端部下部の金属
膜をエツチングし 炭素膜の庇11を形成したものであ
も この電界放出型冷陰極を真空中て 実施例1と同様な動
作をさせると更に安定に動作した実施例3 第1図に示す電界放出型冷陰極の他の製造方法について
、第3図に基すいて説明すも 絶縁基板、例えば ガラス基板5の表面にスバタリング
法などによって厚さ0.2μmのタングステン膜8を形
成し、その表面にポリアクリルニトリル(以下PANと
呼ぶ)の膜を厚さ0.3μm塗布しく第3図(a)) 
、ホトリソ技術によって冷陰極6とゲート電極7を同時
に形成する(第3図(b))。
次へ この電極基板を窒素ガス雲囲気中で600tに加
熱して比抵抗が約10”Ω−Cmの炭素膜12゛を形成
する(第3図(C))。更く バッファエッチ溶液に浸
漬してガラス基板表面をエツチングして庇部14を形成
する(第3図(d))。
PANの薄膜形成はPANをジメチルフオルマアミド(
DMF)の溶液に解して金属層8の表面に塗布して形成
し九 PANは焼成温度によって膜の抵抗値を大きく変
えることができも 例えt′L400℃で焼成すると比
抵抗的106Ω−cmの炭素膜ができ、800℃で焼成
すれば約10Ω−CIllの炭素膜かえられる。本実施
例ではPANについて述べた力丈 焼成することによっ
て比較的低抵抗になる有機高分子であれば 例えばアク
リル系樹脂 イミド系樹脂など、特に限定することなく
使用することができる。また グラファイトの微結晶粉
太 低抵抗の炭素微粉末を有機高分子に混合したものを
使用することもできる。
実施例4 第1図に示す電界放出型冷陰極の他の製造方法について
説明する。絶縁基板、例え(f、ガラス基板5の表面に
スバタリング法によって厚さ0.2μmのタングステン
膜8を形成し ホトレジスト膜を約1500A塗布し 
通常のホトリソ技術によって冷陰極6とゲート電極7を
同時に形成する。冷陰極とゲート電極の間隔は1〜4μ
mであ・る。次に 冷陰極6とゲート電極7の表面のホ
トレジスト膜を除去しないで残したまま真空中または不
活性ガス(非酸化性)雰囲気中において600℃に加熱
すると、レジスト膜が炭素膜になも 更へ この電極基
板をバッファエッチ溶液に浸漬してガラス基板表面を深
さ約1μmエツチングすると、実施例1と同様に第1図
に示す構造の電界放出型冷陰極を製造することができる
レジスト膜を焼成して形成した炭素膜は一般に比抵抗が
106Ω−Cm以上である力丈 より低い焼成温度で低
抵抗の炭素膜を得るには実施例3と同様は焼成すること
によって閉環構造を作るPANなど、またはアクリル系
樹脂 イミド系の樹脂あるいはグラファイト様の微粉末
などを所定量混合したホトレジスト材料を使用すること
が望まし1、%な抵 炭素膜表面から電子放出が起こる
本発明による電界放出型冷陰極においてζよ 低抵抗導
電膜は従来から使用されてきたW、Mo、Taなどの高
融点今風WS i、  Mo S iなどの合板 ある
いはWC,TaCなどの炭化物のように高融点金属に限
定する必要はない。
発明の詳細 な説明したように 本発明による電界放出型冷陰極cヨ
  冷陰極先端部に電流が集中することによる突沸的な
冷陰極表面の破壊 あるいは形状、変(1,仕事関数の
変化によって起こる放出電流変動が極めて小さい電界放
出型冷陰極であも また本発明による製造方法に依れぼ
 電解放出型冷陰極を安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる電界放出型冷陰極の一実施例の
要部断面医 第2図は同冷陰極の他の実施例の要部断面
は 第3図は同冷陰極の製造方法を示す工程は 第4図
は従来の電界放出型冷陰極の斜視図であも 1、5・・・絶縁基板 2、6・・・冷陰極3、7・・
・ゲート電極 4、11、14・・冷陰極庇眠 8 素wL 10・・ Ng、12’  ・ 風

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)冷陰極が低抵抗導電膜と炭素膜を積層して構成さ
    れていることを特徴とする電界放出型冷陰極。
  2. (2)炭素膜がグラファイト様微結晶を含む膜であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の電界放出型冷陰極。
  3. (3)炭素膜の厚さが0.2μm以下であることを特徴
    とする請求項1又は2記載の電界放出型冷陰極。
  4. (4)冷陰極端部の前記炭素膜が前記導電膜より突出し
    ていることを特徴とする請求項1、2又は3記載の電界
    放出型冷陰極。
  5. (5)絶縁基板表面に低抵抗膜とグラファイト様薄膜を
    積層し、ホトリソグラフィ技術によって冷陰極とゲート
    電極を同時に形成することによって、請求項1、2、3
    又は4記載の電界放出型冷陰極を製造することを特徴と
    する電界放出型冷陰極の製造方法。
  6. (6)絶縁基板表面に低抵抗導電膜と有機高分子膜を積
    層し、ホトリソグラフィ技術によって電極形成後、加熱
    焼成して炭素膜を形成することによって、請求項1、2
    、3又は4記載の電界放出型冷陰極を製造することを特
    徴とする電界放出型冷陰極の製造方法。
  7. (7)有機高分子膜が焼成することによってグラファイ
    ト様膜となる高分子を含有するものであることを特徴と
    する請求項6記載の電界放出型冷陰極の製造方法。
  8. (8)有機高分子膜が低抵抗の炭素微粉末を含有するも
    のであることを特徴とする請求項6又は7記載の電界放
    出型冷陰極の製造方法。
  9. (9)ホトリソグラフィ技術を用いて冷陰極を形成し、
    レジスト膜を残したまま加熱焼成して電極表面に炭素膜
    を形成することを特徴とする請求項1、2、3又は4記
    載の電界放出型冷陰極。
  10. (10)ホトレジスト材料が焼成することによってグラ
    ファイト様膜となる高分子を含有するホトレジストであ
    る請求項9に記載の電界放出型冷陰極を製造することを
    特徴とする電界放出型冷陰極の製造方法。
  11. (11)ホトレジスト材料が低抵抗の炭素微粉末を含有
    するホトレジストである請求項9に記載の電界放出型冷
    陰極を製造することを特徴とする電界放出型冷陰極の製
    造方法。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08510858A (ja) * 1993-06-02 1996-11-12 マイクロイレクトラニクス、アンド、カムピュータ、テクナラジ、コーパレイシャン 非晶質ダイヤモンド・フイルムの平坦な電界放出陰極
JP2000090811A (ja) * 1998-09-16 2000-03-31 Agency Of Ind Science & Technol 冷電子放出素子とその製造方法
US6380665B1 (en) 1998-12-08 2002-04-30 Canon Kabushiki Kaisha Electron-emitting device, electron source using the electron-emitting devices, and image-forming apparatus using the electron source
US6608437B1 (en) 1994-08-29 2003-08-19 Canon Kabushiki Kaisha Electron-emitting device, electron source and image-forming apparatus as well as method of manufacturing the same
KR100477727B1 (ko) * 1997-08-29 2005-06-07 삼성에스디아이 주식회사 전계 방출 표시소자와 그 제조 방법
KR100477722B1 (ko) * 1997-08-19 2005-10-06 삼성에스디아이 주식회사 표면 발광형 전계 방출 표시소자
US6992428B2 (en) 2001-12-25 2006-01-31 Canon Kabushiki Kaisha Electron emitting device, electron source and image display device and methods of manufacturing these devices
US7095040B2 (en) 2000-01-13 2006-08-22 Pioneer Corporation Electron-emitting device and method of manufacturing the same and display apparatus using the same
US7391150B2 (en) 2004-03-10 2008-06-24 Canon Kabushiki Kaisha Electron-emitting device, electron source, image display device and information display and reproduction apparatus using image display device, and method of manufacturing the same

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001266737A (ja) * 2000-03-24 2001-09-28 Toshiba Corp 電子源装置、その製造方法、および電子源装置を備えた平面表示装置
JP3880595B2 (ja) * 2000-09-01 2007-02-14 キヤノン株式会社 電子放出素子の製造方法、画像表示装置の製造方法

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08510858A (ja) * 1993-06-02 1996-11-12 マイクロイレクトラニクス、アンド、カムピュータ、テクナラジ、コーパレイシャン 非晶質ダイヤモンド・フイルムの平坦な電界放出陰極
US7758762B2 (en) 1994-08-29 2010-07-20 Canon Kabushiki Kaisha Method for manufacturing an electron-emitting device with first and second carbon films
US7234985B2 (en) 1994-08-29 2007-06-26 Canon Kabushiki Kaisha Method for manufacturing an electric emitting device with first and second carbon films
US6608437B1 (en) 1994-08-29 2003-08-19 Canon Kabushiki Kaisha Electron-emitting device, electron source and image-forming apparatus as well as method of manufacturing the same
US7057336B2 (en) 1994-08-29 2006-06-06 Canon Kabushiki Kaisha Electron-emitting device, electron source and image-forming apparatus as well as method of manufacturing the same
KR100477722B1 (ko) * 1997-08-19 2005-10-06 삼성에스디아이 주식회사 표면 발광형 전계 방출 표시소자
KR100477727B1 (ko) * 1997-08-29 2005-06-07 삼성에스디아이 주식회사 전계 방출 표시소자와 그 제조 방법
JP2000090811A (ja) * 1998-09-16 2000-03-31 Agency Of Ind Science & Technol 冷電子放出素子とその製造方法
US6888296B2 (en) 1998-12-08 2005-05-03 Canon Kabushiki Kaisha Electron-emitting device, electron source using the electron-emitting devices, and image-forming apparatus using the electron source
US6380665B1 (en) 1998-12-08 2002-04-30 Canon Kabushiki Kaisha Electron-emitting device, electron source using the electron-emitting devices, and image-forming apparatus using the electron source
US7291962B2 (en) 1998-12-08 2007-11-06 Canon Kabushiki Kaisha Electron-emitting device, electron source using the electron-emitting devices, and image-forming apparatus using the electron source
US7095040B2 (en) 2000-01-13 2006-08-22 Pioneer Corporation Electron-emitting device and method of manufacturing the same and display apparatus using the same
US6992428B2 (en) 2001-12-25 2006-01-31 Canon Kabushiki Kaisha Electron emitting device, electron source and image display device and methods of manufacturing these devices
US7391150B2 (en) 2004-03-10 2008-06-24 Canon Kabushiki Kaisha Electron-emitting device, electron source, image display device and information display and reproduction apparatus using image display device, and method of manufacturing the same

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