[发明专利]电子发射元件以及具有该电子发射元件的摄像装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子发射元件以及具有该电子发射元件的摄像装置，该电子发射元件具有使从面发射部发射出的电子聚焦的聚焦电极。

背景技术

近年来，关于不对阴极（阴极电极）加热而通过使用电场使电子发射的技术，提出了所谓的面发射型电子发射元件（参照专利文献1），该面发射型电子发射元件具有层叠在电子发射层上的绝缘层以及贯通栅电极层的开口（发射凹部）以及层叠在栅电极层上以及开口的内周面的碳层，通过向栅电极层施加电压，使得从在开口的底部露出的电子发射层发射出电子。

在先技术文献

专利文献

【专利文献1】国际公开2007-114103号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

不过，在安装时，在组装到摄像装置中的情况下，电子发射元件与具有阳极和光电转换层的基板隔着真空空间相对配置，发射出的电子与光电转换层的空穴结合，此时的电流被检测为视频信号。此时，为了使发射的电子高效率地与光电转换层的空穴碰撞，需要使电子束聚焦在光电转换层的正面。

因此，在上述的面发射型电子发射元件中，为了抑制发射出的电子的轨道（电子束）宽度，考虑设置聚焦电极层，通过施加与栅电极层不同电位的电压，使电子进行电场聚焦。然而，如果像这样做，则会由于在制造工序的最后成膜在发射凹部的内周面的碳层，栅电极层与聚焦电极层导通。由此，可以预料到存在栅电极层与聚焦电极层成为同电位，无法使两者间产生足够的电位差，从而无法使电子聚焦的问题。

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种即使设置聚焦电极层、栅电极层以及聚焦电极层也不会借助碳层而导通的面发射型电子发射元件以及具有该电子发射元件的摄像装置。

解决问题的手段

本发明的电子发射元件的特征在于，其具有：电子发射层，其从面发射部发射电子；聚焦电极层，其隔着第1绝缘体层成膜在电子发射层的表面，使发射出的电子聚焦；栅电极层，其隔着第2绝缘体层成膜在聚焦电极层的表面；发射凹部，其贯通栅电极层、第2绝缘体层、聚焦电极层以及第1绝缘体层，在面发射部的表面开口成凹状；碳层，其从栅电极层的表面一直成膜到发射凹部的内周面；以及部分绝缘部，其使聚焦电极层与碳层绝缘。

本发明的另一电子发射元件的特征在于，其具有：电子发射层，其从面发射部发射电子；栅电极层，其隔着第1绝缘体层成膜在电子发射层的表面；聚焦电极层，其隔着第2绝缘体层成膜在栅电极层的表面，使发射出的电子聚焦；第3绝缘体层，其层叠在聚焦电极层的表面；发射凹部，其贯通第3绝缘体层、聚焦电极层、第2绝缘体层、栅电极层以及第1绝缘体层，在面发射部的表面开口成凹状；碳层，其从第3绝缘体层的表面一直成膜到发射凹部的内周面；以及部分绝缘部，其使聚焦电极层与碳层绝缘。

根据上述结构，通过使聚焦电极层与碳层绝缘的部分绝缘部，使得聚焦电极层和栅电极层不能借助于碳层而导通，所以能够向聚焦电极层施加与栅电极层不同电位的电压，从而能够使从面发射部发射的电子（电子束）高效地聚焦。

另外，尤其优选栅电极层以及聚焦电极层由钨（W）构成，除此之外，也可以由Si、Al、Ti、TiN、Cu、Ag、Cr、Au、Pt、C等金属构成。

在该情况下，优选部分绝缘部至少由设于碳层和栅电极层之间的侧壁、设于碳层和第2绝缘体层之间的侧壁、设于碳层和聚焦电极层之间的侧壁、以及设于碳层和第1绝缘体层之间的侧壁中的、设于碳层和聚焦电极层之间的侧壁构成。

在该情况下，优选部分绝缘部至少由设于碳层和第3绝缘体层之间的侧壁、设于碳层和聚焦电极层之间的侧壁、设于碳层和第2绝缘体层之间的侧壁、设于碳层和栅电极层之间的侧壁、以及设于碳层和第1绝缘体层之间的侧壁中的、设于碳层和聚焦电极层之间的侧壁构成。

根据上述结构，能够通过发射凹部的形状或者成膜/刻蚀工序来选择侧壁的形成部位。另外，由于不仅在碳层与聚焦电极层之间形成侧壁，而且在碳层与其他层之间也形成侧壁，所以不需要复杂的成膜/刻蚀工序，就能够容易地形成使碳层与聚焦电极层绝缘的部分绝缘部。

该情况下，优选侧壁的膜厚（膜宽）形成为与第2绝缘体层的绝缘性能大致相同的厚度。