JP2000348599A

JP2000348599A - 電界放出電子源及びその製造方法

Info

Publication number: JP2000348599A
Application number: JP15450999A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Oki; 博大木; Masao Urayama; 雅夫浦山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2000-12-15

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】電子放出材料の微粒子からなる電界放出領域
を画素に分割し、ＸＹマトリクス駆動を可能にした電界
放出電子源、及びこの様な電界放出電子源を用いた薄型
画像形成装置を提供する。【解決手段】電子放出領域と、電子を引き出すゲート
電極と、ゲート絶縁層を有する電界放出電子源におい
て、電子放出材料の微粒子を支持基板１に配設されたホ
ール３、又は細孔内に充填させ、素子を形成する材料、
構成に制限のない相違するカソード配線２とゲート電極
配線６を直交させることを可能にする。電子放出材料の
微粒子は、カーボンナノチューブ、ダイヤモンド、グラ
ファイト等の炭素材料、或いはボロンナイトライド、シ
リコン、金、白金を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光表示管、液晶
のバックライト、各種光源等に利用可能な電界放出電子
源及びその製造方法、並びにコンピューター、テレビジ
ョン等のフラットパネルディスプレイに利用可能な薄型
画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子放出材料として、カーボンナ
ノチューブ（carbon nanotube）、窒化ホウ素ナノチュ
ーブが合成されるようになり、電子放出材料として、盛
んに研究、開発されるようになった。特に、カーボンナ
ノチューブは、１９９１年、飯島らにより発見されたも
のであり（S.Iijima, Nature, 354, 56, 1991）、円筒
状に巻いたグラファイト層が入れ子状で、その先端径が
約１０ｎｍ程度である。このようなカーボンナノチュー
ブは耐酸化性、耐イオン衝撃性が強いことから、電子源
アレイとして潜在的に優れた特徴を有する。実際、カー
ボンナノチューブからの電界放出実験が、１９９５年に
R.E.Smalleyら（A.G.Rinzler, Science, 269, 1550, 19
95）とW.A.de Heerら（W.A.de Heer, Science, 270, 11
79, 1995）の研究グループから報告されている。

【０００３】例えば、このようなカーボンナノチューブ
をフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）のよ
うな自発光型フラットパネルディスプレイへ応用する場
合、各画素に対応する電子源毎に電子放出領域を分割す
る必要があると共に、異なる二つの配線（一般的には、
異なる二つの配線は電子源と電気的に接続するカソード
配線と、電子を真空中に引き出すゲート電極とが該当す
る）を直交配置し、電界放出電子源をＸＹアドレスする
必要がある。

【０００４】カーボンナノチューブを各画素に対応する
電子源毎に分割した電子放出素子に関しては、特開平１
０−１２１２４号公報に記載されている。即ち、陽極酸
化法でアルミニウム基板を陽極酸化して細孔を形成し、
触媒を用いて細孔内にカーボンナノチューブを選択成長
する。このような手段を用いると、任意の場所にカーボ
ンナノチューブを配置することができ、電界放出領域の
画素分割が可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
画素分割した電子放出素子は高温度の熱処理が必要なた
め、素子形成に用いる材料、構成に制限があった。ま
た、電子源と電気的に接続する配線と電子を真空中に引
き出すゲート電極が平行に配置されているため、電子源
のＸＹアドレスができなかった。本発明は、上記従来技
術の問題点を解決するものであり、その目的は、電子放
出材料の微粒子からなる電界放出領域を画素に分割し、
ＸＹマトリクス駆動可能にした電界放出電子源を提供す
ると共に、このような電界放出電子源を用いた薄型画像
形成装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による電界放出電子源は、電子放出材料の微
粒子を含む電子放出領域と、電子放出領域から真空中に
電子を引き出すゲート電極と、電子放出領域とゲート電
極を電気的に絶縁するゲート絶縁層とを有する電界放出
電子源において、電子放出材料の微粒子が支持基板に配
設されたホール内に充填されていることを特徴とする。
このように、素子を駆動するための異なる二つの配線と
は独立に形成されるホールを配設し、そのホールに電界
放出材料の微粒子を埋め込むことにより、素子を形成す
る材料、構成に制限のない、異なる二つの配線が直交し
た構成の電界放出電子源が得られる。

【０００７】支持基板に配設されるホールは金属材料に
形成した細孔とすることができる。ホールをアルミニウ
ムやタンタル等の金属材料に形成した細孔とすることに
より、電子放出材料の微粒子の密度を増加して放出電流
の安定化を向上することができる。ホール内に充填され
る電子放出材料の微粒子は低融点ガラスに分散すること
ができる。低融点ガラスは、４００〜５００℃程度の融
点を有し、ペースト状である。微粒子に対して低融点ガ
ラスは５〜２０ｗｔ％程度混合するのがよい。このよう
に低融点ガラスに電子放出材料の微粒子を分散すること
により、基板又はカソード配線からの剥離を防止するこ
とができる。

【０００８】電子放出材料の微粒子は、カーボンナノチ
ューブ、ダイヤモンド、グラファイト等の炭素材料の微
粒子とすることができる。カーボンナノチューブは例え
ばアーク放電で合成し、ダイヤモンド、グラファイトは
既存の方法で製造したものを粉砕して製造する。それぞ
れの粒子径は５μｍ以下で、それぞれの微粒子はレジス
ト等の有機化合物に対して３０〜７０ｗｔ％程度混合す
る。

【０００９】電子放出材料の微粒子は、ボロンナイトラ
イド、シリコン等の半導体材料の微粒子としてもよい。
ボロンナイトライド、シリコン等の半導体材料は既存の
材料を粉砕して製造する。それぞれの粒子径は５μｍ以
下で、それぞれの微粒子はレジスト等の有機化合物に対
して３０〜７０ｗｔ％程度混合する。電子放出材料の微
粒子は、金、白金等の貴金属材料の微粒子としてもよ
い。金、白金の微粒子は市販の微粒子をそのまま使用す
る。それぞれの粒子径は５μｍ以下で、それぞれの微粒
子はレジスト等の有機化合物に対して３０〜７０ｗｔ％
程度混合する。

【００１０】本発明による電界放出電子源の製造方法
は、支持基板に配線を形成する工程と、配線上に絶縁層
を形成する工程と、絶縁層をエッチング除去して凹部を
形成する工程と、支持基板上の凹部に電子放出材料の微
粒子と有機化合物からなる混合物を埋め込む工程と、ゲ
ート電極材料を堆積する工程と、細孔に充填した混合物
を燃焼して電子放出材料の微粒子を充填する工程とを含
むことを特徴とする。

【００１１】本発明による電界放出電子源の製造方法
は、また、支持基板に配線を形成する工程と、前記配線
上に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層をエッチング
除去して凹部を形成する工程と、前記支持基板上の凹部
に金属材料を埋め込む工程と、前記金属材料に細孔を形
成する工程と、前記細孔に電子放出材料の微粒子と有機
化合物からなる混合物を埋め込む工程と、ゲート電極材
料を堆積する工程と、前記細孔に充填した混合物を燃焼
して電子放出材料の微粒子を充填する工程と、前記細孔
に充填した電子放出材料の微粒子の芯出しをする工程と
を含むことを特徴とする。金属材料としてはＡｌやＴａ
を使用することができる。特に、金属材料をアルミニウ
ムとし、細孔の形成を陽極酸化によって行うのが好まし
い。この方法によると、ホール径が３０ｎｍ程度の微細
ホールを有し、高集積可能な電子源を有する電界放出電
子源を製造することができる。

【００１２】本発明による電界放出電子源の製造方法
は、また、シリコン製の支持基板に素子分離領域を形成
する工程と、素子分離領域以外の抵抗を低くする工程
と、支持基板にエッチングマスクを形成する工程と、エ
ッチングマスクで支持基板をエッチング除去してホール
を形成する工程と、ホールに電子放出材料の微粒子と有
機化合物からなる混合物を埋め込む工程と、ゲート電極
材料を堆積する工程と、ホールに充填した混合物を燃焼
して電子放出材料の微粒子を充填する工程と、電子放出
材料を充填したホール上方のゲート電極材料を除去して
開口部を形成することを含むことを特徴とする。

【００１３】前記支持基板のエッチング除去はシリコン
の異方性ウエットエッチングによることができ、シリコ
ンの異方性ウエットエッチングを用いることにより、ホ
ール径を均一に形成することができる。混合物を燃焼す
る工程は、低融点ガラスの融点以上の温度で行うのが好
ましい。低融点ガラスの融点以上の温度で混合物を燃焼
することで、低融点ガラスで剥離を防止することができ
る。

【００１４】ゲート電極を堆積する工程は、回転斜め蒸
着によって行うことができる。回転斜め蒸着によると、
微細ホールにゲート電極を形成することが可能である。
有機化合物はフォトレジストとすることができる。有機
化合物をフォトレジストとすることで、ホール内の埋め
込みを容易にすることができる。本発明の電界放出電子
源を用いると、コンピューター、テレビジョン等のフラ
ットパネルディスプレイに利用可能な薄型画像形成装置
を製造することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。＜第１実施形態＞図１は、第１実施形態の電界放出電子
源の斜視図である。図１を参照して、本実施形態の電界
放出電子源の構成を説明する。支持基板１上にカソード
配線２が配設され、カソード配線２上に微細なホール３
が多数形成される。この微細ホール３の内部には、カソ
ード配線２と電気的に接続した電子放出材料の微粒子４
が充填され、その上層にゲート絶縁層５、ゲート電極６
がそれぞれ積層されると共に、微細なホール３を構成し
ている。また、多数の微細なホール３が存在する領域は
カソード配線２とゲート電極６の直交する領域と一致す
る。画像形成装置の場合、この領域７は画素となり、カ
ソード配線２とゲート電極６でＸＹアドレスする。

【００１６】この電界放出電子源に対面するようにフェ
イスプレートを配置して、薄型画像形成装置が形成され
る。フェイスプレートは、ガラス製のアノード支持基体
の上に形成された透明なアノード電極と、これに被着し
た蛍光体とで構成される。電界放出電子源と発光部は一
定のギャップを維持して真空封止されると共に、そのギ
ャップは真空度１０^-6〜１０^-8Ｔｏｒｒ程度の高真空状
態で保持される。

【００１７】図６は、本発明による薄型画像形成装置の
装置全体図である。この薄型画像形成装置は、図１にて
説明したのと同様なＸＹマトリクス駆動可能な電界放出
電子源を用い、それにコントローラで制御されるデータ
側ドライバス２０とキャン側ドライバ２１を接続したも
のである。なお、図６には、アノード電極及び蛍光体を
設けたフェイスプレートが図示省略されている。この薄
型画像形成装置は、表示のための画像データがコントロ
ーラ１９に入力され、水平ライン分の画像データがコン
トローラ１９からデータ側ドライバ２０に出力され、ゲ
ート電極ライン６に印加される。また、コントローラ１
９はスキャン側ドライバ２１に対して垂直方向にスキャ
ンが行われるように制御し、スキャン側ドライバ２１は
カソード電極ライン２に対して順次走査電圧を印加す
る。以上のようにして、本発明の薄型画像形成装置は画
像データを表示する。

【００１８】電界放出電子源のカソード配線を０Ｖ、ゲ
ート電極を４００Ｖ、アノード電極を１０ｋＶ程度に設
定し、任意の場所の電界放出電子源をアドレスしたとこ
ろ、アドレスした電界放出電子源からの電子放出によっ
て対面するフェイスプレートに被着した蛍光体が発光
し、１００００ｃｄ／ｍ²以上の蛍光体の発光輝度が得
られた。

【００１９】次に、図３を用いて、本実施形態の電界放
出電子源の製造方法を説明する。まず、支持基板１にカ
ソード配線２を埋め込む。支持基板１上に、好ましくは
印刷法で金、白金、銀、銅、クロム等を用いてカソード
配線２を形成する。カソード配線２を形成後、絶縁材料
を堆積し、平坦化する。この絶縁材料は、ゲート絶縁層
５として用いるため、酸化シリコンを用いることが好ま
しい。また、この絶縁層はＣＭＰ（化学的・機械的研
磨）法等の研磨で平坦化することが好ましい。このよう
に、カソード配線を絶縁材料中に埋め込むと、図３
（ａ）に示すような工程断面図が得られる。次に、図３
（ｂ）に示すように、このゲート絶縁層５にホール３を
形成する。ホール３は、通常の半導体プロセスに見られ
るように、フォトリソグラフィー及びエッチングを組み
合わせれば、容易に形成できる。また、サンドブラスト
法でゲート絶縁層を研磨しても形成できる。

【００２０】次に、図３（ｃ）に示すように、電子放出
材料の微粒子と有機化合物の混合物８をホール３内に埋
め込む。本実施形態においては、電子放出材料の微粒子
としてカーボンナノチューブを用い、有機化合物として
レジストを用いた。実験結果によると、カーボンナノチ
ューブ以外の材料としては、ダイヤモンド、グラファイ
ト、ボロンナイトライド、シリコン、金、白金等が有効
であり、特に炭素系材料が好ましいことを確認した。一
方、レジスト以外の材料としては、アクリル酸系の高分
子等があるが、微粒子を混合できる程度の粘度が有り、
ベーク等で硬化可能で、容易にアッシング（又は、燃
焼）可能な物質であれば、構わない。

【００２１】次に、図３（ｄ）に示すように、ゲート電
極材料６を堆積する。ゲート電極材料６の堆積を印刷法
で行うと、ゲート電極配線のパターニングが不要となる
が、図３（ｆ）のゲート電極開口部形成のためのパター
ニングが必要となる。一方、斜め回転蒸着法で行うと、
ゲート電極配線のパターニングは必要であるが、図３
（ｆ）のゲート電極開口部形成の際のパターニングが不
要となる。どちらを採用するかは、当業者で任意に決定
するものであるが、本実施形態においては、印刷法を用
いてゲート電極配線を形成した。

【００２２】次に、図３（ｅ）に示すように、図３
（ｃ）で埋め込んだ電子放出材料の微粒子と有機化合物
の混合物８をアッシングし、有機化合物を燃焼除去す
る。酸素雰囲気、４５０℃程度の熱処理を行うと、含有
する有機化合物は燃焼除去され、ホール３内部に電子放
出材料の微粒子、即ちカーボンナノチューブ４だけが残
存する。最後に、図３（ｆ）に示すように、電子放出電
子源上部のゲート電極材料を除去し、ゲート電極開口部
９を形成する。ゲート電極開口部９の形成はフォトリソ
グラフィーとドライエッチングで容易に形成できる。先
述のように、ゲート電極６の堆積を斜め回転蒸着で行う
と、この工程は不要となる。

【００２３】以上の製造方法とは異なる製造方法を、以
下に説明する。即ち、ホール３に電子放出材料の微粒子
と低融点ガラスを混合物を埋め込む。この低融点ガラス
としては、市販されているフリットガラスが適当であ
る。市販されているフリットガラスは鉛が多く含まれる
ガラスとバインダーの役割をする有機化合物からなる。
製造方法としては、図３（ａ）及び（ｂ）のように、支
持基板１にカソード配線２を埋め込み、ホールを形成す
る。次に、図３（ｃ）の工程で、電子放出材料の微粒子
と上記のフリットガラスの粉体の混合物を印刷法でホー
ル３に埋め込む。次に、図３（ｄ）の工程で、斜め回転
蒸着でゲート電極を形成する。最後に、４００〜５００
℃程度、酸素雰囲気中でバインダーの有機化合物を燃焼
すると共に、フリットガラスを融解し、ホール３内部に
電子放出材料を充填する。この製造方法によれば、電子
放出材料の微粒子はカソード基板に強力に被着し、剥離
が防止できる。

【００２４】＜第２実施形態＞図２に、本発明の第２実
施形態の電界放出電子源の斜視図を示す。図２におい
て、図１と同じ機能部分には図１と同じ符号を付して示
した。第２実施形態の電界放出電子源の基本構成は、ホ
ール径が微細であり、ホールの密度が高いという点で第
１実施形態と異なる。即ち、カソード配線２、ゲート電
極６の構成は変わらないが、ホール３、電子放出材料の
微粒子４、ゲート絶縁層５が異なる。カソード配線２と
電気的に接続する電子放出材料の微粒子４は微細なホー
ル３内部に充填され、ホール３はゲート電極６下部まで
完全にゲート絶縁層に覆われている。このような構成に
することで、先述のように、ホール径は数十ｎｍ程度ま
でに縮小され、電子放出材料の微粒子を充填するホール
の密度を著しく増加できる。即ち、電界放出電子源の電
流密度を向上するだけでなく、放出電流の時間的安定性
も向上する。

【００２５】図４を参照して、第２実施形態の電界放出
電子源の製造方法を説明する。まず、図４（ａ）に示す
ように、支持基板１の電子放出領域、画像形成装置の場
合、画素に相当する領域に凹部１０を形成する。第１実
施形態で説明した各々の電子放出材料の微粒子を充填す
るホールとは異なり、電子放出材料の微粒子のホールが
多数集積される領域に凹部１０を形成する。この凹部１
０は数十μｍ〜数百μｍ角のサイズであり、サンドブラ
ストで研磨する方法が製造容易で好ましい。この凹部１
０が微細、且つアスペクト比が小さいものであれば、フ
ォトリソグラフィ及びエッチングで形成することもでき
る。引き続き、この凹部１０に、カソード配線２を形成
する。このカソード配線２は印刷法又は金属材料の微粒
子を直接描画しても構わない。

【００２６】次に、図４（ｂ）に示すように、微細なホ
ール（細孔）１２を形成するための材料１１を凹部１０
に埋め込む。本実施形態においては、凹部１０のカソー
ド配線２上にアルミニウム板１１を形成した。このアル
ミニウム板１１は陽極酸化すると、酸化皮膜に３０ｎｍ
程度の細孔を形成可能であることが知られている。本実
施形態では、このような細孔に電子放出材料の微粒子を
埋め込む。

【００２７】次に、図４（ｃ）に示すように、このアル
ミニウム板１１を陽極酸化し、細孔１２を形成する。２
０％硫酸中、２０Ｖの電圧を印加する。電解時間はアル
ミニウム板の板厚によって決定される。本実施形態にお
いては、電解時間は１時間程度である。このような陽極
酸化を行うと、酸化皮膜（ゲート絶縁層）１３が形成さ
れ、約３０ｎｍ程度の径を有する細孔１２が多数形成す
る。この酸化皮膜１３の下層にバリア層が形成されてい
る場合があるため、ＲＩＥ等のドライエッチングで、こ
のバリア層をエッチング除去することが好ましい。

【００２８】次に、図４（ｄ）に示すように、第１実施
形態の図３（ｄ）と同様に、電子放出材料の微粒子と有
機化合物の混合物８を細孔１２に埋め込む。本実施形態
においては、第１実施形態と同様に、電子放出材料の微
粒子としてカーボンナノチューブ、有機化合物としてレ
ジストを用いている。次に、図４（ｅ）に示すように、
ゲート電極材料６を堆積する。本実施形態においては、
斜め回転蒸着法で、ゲート電極材料６を堆積し、配線の
パターニングをフォトリソグラフィ及びエッチングで行
う。

【００２９】最後に、図４（ｆ）に示すように、細孔１
２に埋め込まれたカーボンナノチューブとレジストの混
合物８をアッシング（酸素プラズマアッシング）し、細
孔１２内部にカーボンナノチューブ４を充填した。ここ
で用いる酸素アッシングはカーボンナノチューブの純度
を向上させる意味も含んでいる。即ち、カーボンナノチ
ューブ合成の際に含有するアモルファスカーボン、グラ
ファイト等も同時に除去する。更に、細孔１２とゲート
電極６のショートを防止するために、ゲート絶縁層の上
部、細孔１２周辺領域１４のゲート絶縁層１３をエッチ
ング除去し、電子放出材料の微粒子の芯出しを行う。こ
の芯出し工程によってカーボンナノチューブ４の周辺の
ゲート絶縁層１３が除去され、カーボンナノチューブ４
とゲート電極６の間の短絡が防止される。

【００３０】＜第３実施形態＞本実施形態では、支持基
板として、シリコン基板を用いる。基本的な構成は第１
実施形態と変わりない。第１実施形態と構成が異なる点
は、カソード配線を高濃度の不純物をドーピングしたシ
リコンで形成すること、カソード配線を熱酸化膜で形成
することである。ここでは、構成についての説明は省略
し、図５を参照して製造方法の説明のみを行う。まず、
支持基板であるシリコン基板１５に素子分離領域を形成
する。この工程はカソード電極ラインとそれと隣り合う
カソード電極ラインの分離のための工程であり、具体的
にはシリコン基板上に熱酸化膜１６を形成する。次に、
シリコン基板上に不純物をドーピングしてＮ＋層又はＰ
＋層を形成してカソード電極ラインの配線抵抗を低減す
る。

【００３１】次に、図５（ａ）に示すように、シリコン
基板１５上の熱酸化膜１６に所望の形状のパターニング
を行う。この熱酸化膜１６は電子放出材料の微粒子を充
填するホール形成のエッチングマスクであり、ホール形
成領域の熱酸化膜が除去され、窓１７が形成される。次
に、図５（ｂ）に示すように、シリコン基板１５にホー
ル１８を形成する。ホール１８の形成は熱酸化膜１６を
エッチングマスクとし、ドライエッチングで形成しても
構わないが、電子放出材料の微粒子と有機化合物の混合
物のホールへの埋め込みの容易性を考慮すると、ホール
１８にテーパーが付いていることが好ましい。本実施形
態においては、熱酸化膜１６をエッチングマスクとし、
ＫＯＨ溶液中で異方性ウエットエッチングでホール１８
を形成する。このウエットエッチングでは、シリコン単
結晶の結晶面に対してエッチングレートが著しく異なる
ため、図５（ｂ）に示すような逆ピラミッド形状が得ら
れる。

【００３２】次に、図５（ｃ）に示すように、第１実施
形態の図３（ｄ）と同様に、電子放出材料の微粒子と有
機化合物の混合物８をホール１８に埋め込む。本実施形
態においては、第１実施形態と同様に、電子放出材料の
微粒子としてカーボンナノチューブ、有機化合物として
レジストを用いた。次に、図５（ｄ）に示すように、ゲ
ート電極材料６を堆積する。本実施形態においては、第
１実施形態と同様に、印刷法でゲート電極材料６を堆積
した。

【００３３】次に、図５（ｅ）に示すように、電子放出
材料の微粒子と有機化合物の混合物８をアッシングし、
有機化合物を燃焼除去する。酸素雰囲気、４５０℃程度
の熱処理を行い、カーボンナノチューブ４をホール１８
内部に残存する。最後に、図５（ｆ）に示すように、電
子放出電子源上部のゲート電極材料を除去し、ゲート電
極開口部９を形成する。ゲート電極開口部９の形成はフ
ォトリソグラフィーとドライエッチングで容易に形成で
きる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によると、電子放出材料の微粒子
からなる電界放出領域を画素に分割し、ＸＹマトリクス
駆動可能にした電界放出電子源が得られる。また、この
ような電界放出電子源を用いた薄型画像形成装置が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の電界放出電子源の斜視図。

【図２】第２実施形態の電界放出電子源の斜視図。

【図３】第１実施形態の電界放出電子源の製造工程断面
図。

【図４】第２実施形態の電界放出電子源の製造工程断面
図。

【図５】第３実施形態の電界放出電子源の製造工程断面
図。

【図６】本発明による薄型画像形成装置の装置全体図。

【符号の説明】

１支持基板２カソード配線３ホール４電界放出材料の微粒子（電界放出電子源）５ゲート絶縁層６ゲート電極（配線）７電界放出電子源アレイ（画素）８電界放出材料の微粒子と有機化合物の混合物９ゲート電極の開口部１０支持基板上の凹部１１アルミニウム板１２細孔１３アルミニウムの酸化皮膜１４エッチング除去される領域のゲート絶縁層１５シリコン基板１６シリコンの熱酸化膜１７ホールを形成するための窓１８逆ピラミッド状のホール１９コントローラ２０データ側ドライバ２１スキャン側ドライバ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放出材料の微粒子を含む電子放出領
域と、前記電子放出領域から真空中に電子を引き出すゲ
ート電極と、前記電子放出領域と前記ゲート電極を電気
的に絶縁するゲート絶縁層とを有する電界放出電子源に
おいて、前記電子放出材料の微粒子が支持基板に配設されたホー
ル内に充填されていることを特徴とする電界放出電子
源。
【請求項２】前記支持基板に配設されるホールは金属
材料に形成した細孔であることを特徴とする請求項１記
載の電界放出電子源。
【請求項３】前記ホール内に充填される電子放出材料
の微粒子は低融点ガラスに分散されていることを特徴と
する請求項１又は２記載の電界放出電子源。
【請求項４】前記電子放出材料の微粒子は、カーボン
ナノチューブ、ダイヤモンド又はグラファイトの微粒子
であることを特徴とする請求項１，２又は３記載の電界
放出電子源。
【請求項５】前記電子放出材料の微粒子は、ボロンナ
イトライド又はシリコンの微粒子であることを特徴とす
る請求項１，２又は３記載の電界放出電子源。
【請求項６】前記電子放出材料の微粒子は、金又は白
金の微粒子であることを特徴とする請求項１，２又は３
記載の電界放出電子源。
【請求項７】支持基板に配線を形成する工程と、前記
配線上に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層をエッチ
ング除去して凹部を形成する工程と、前記支持基板上の
凹部に電子放出材料の微粒子と有機化合物からなる混合
物を埋め込む工程と、ゲート電極材料を堆積する工程
と、前記細孔に充填した混合物を燃焼して電子放出材料
の微粒子を充填する工程とを含むことを特徴とする電界
放出電子源の製造方法。
【請求項８】支持基板に配線を形成する工程と、前記
配線上に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層をエッチ
ング除去して凹部を形成する工程と、前記支持基板上の
凹部に金属材料を埋め込む工程と、前記金属材料に細孔
を形成する工程と、前記細孔に電子放出材料の微粒子と
有機化合物からなる混合物を埋め込む工程と、ゲート電
極材料を堆積する工程と、前記細孔に充填した混合物を
燃焼して電子放出材料の微粒子を充填する工程と、前記
細孔に充填した電子放出材料の微粒子の芯出しをする工
程とを含むことを特徴とする電界放出電子源の製造方
法。
【請求項９】前記金属材料はアルミニウムであり、前
記細孔の形成は陽極酸化によることを特徴とする請求項
８記載の電界放出電子源の製造方法。
【請求項１０】支持基板に素子分離領域を形成する工
程と、前記素子分離領域以外の抵抗を低くする工程と、
前記支持基板にエッチングマスクを形成する工程と、前
記エッチングマスクで前記支持基板をエッチング除去し
てホールを形成する工程と、前記ホールに電子放出材料
の微粒子と有機化合物からなる混合物を埋め込む工程
と、ゲート電極材料を堆積する工程と、前記ホールに充
填した混合物を燃焼して電子放出材料の微粒子を充填す
る工程と、前記電子放出材料を充填したホール上方のゲ
ート電極材料を除去して開口部を形成することを含むこ
とを特徴とする電界放出電子源の製造方法。
【請求項１１】前記支持基板のエッチング除去はシリ
コンの異方性ウエットエッチングによることを特徴とす
る請求項１０記載の電界放出電子源の製造方法。
【請求項１２】前記混合物を燃焼する工程は、低融点
ガラスの融点以上の温度で行われることを特徴とする請
求項７〜１１のいずれか１項記載の電界放出電子源の製
造方法。
【請求項１３】前記ゲート電極を堆積する工程は、回
転斜め蒸着によって行われることを特徴とする請求項７
〜１２のいずれか１項記載の電界放出電子源の製造方
法。
【請求項１４】前記有機化合物はフォトレジストであ
ることを特徴とする請求項７〜１３のいずれか１項記載
の電界放出電子源の製造方法。
【請求項１５】請求項１〜６のいずれか１項記載の電
界放出電子源を備えることを特徴とする薄型画像形成装
置。