JP2003524870A - アドレス可能な電界放出陰極及び関連したディスプレイ構造物の製造方法 - Google Patents

アドレス可能な電界放出陰極及び関連したディスプレイ構造物の製造方法

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JP2003524870A
JP2003524870A JP2001562727A JP2001562727A JP2003524870A JP 2003524870 A JP2003524870 A JP 2003524870A JP 2001562727 A JP2001562727 A JP 2001562727A JP 2001562727 A JP2001562727 A JP 2001562727A JP 2003524870 A JP2003524870 A JP 2003524870A
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dielectric substrate
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JP2001562727A
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ブリヤブリン，アレクサンドル・アレクサンドロヴィッチ
ラクヒモフ，アレクサンドル・ツルスノヴィッチ
サモロドフ，ヴラディミール・アナトリエヴィッチ
スーティン，ニコライ・ヴラディスラヴォヴィッチ
Original Assignee
オブシェストヴォ・ス・オグラニチェンノイ・オトゥヴェストヴェンノスチュ・“ヴィソキー・テクノロジー”
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    • H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
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Abstract

(57)【要約】 本発明はマイクロ電子機器に関し、そしてガス相合成法を用いて、炭素ガスを供給された水素流中において放出層をアドレス可能な電界放出陰極の要素に付与することから成る。誘電体基板は耐高温材料から作られ、アドレス可能な電界放出陰極の分離要素は耐高温金属から作られる。炭素放出層を堆積するプロセスを選択することにより、即ち、基板温度、反応器スレッド、反応器を通るガス混合物のポンプ排気速度、反応器スレッドと基板との間の間隔、及び堆積時間を選択することにより、誘電体基板上の放出層の成長速度は前記金属分離要素上の放出層の成長速度より小さくなる。陰極の金属分離要素は２つの金属層から作られる。上方の金属層は残留層から所望の形状に形成される前に除去される。この層の材料はその放出特性が上方の金属層から必要な電流を保証できるように選ばれる。ディスプレイ構造物を製造するために、陰極が必要な電流を放出するフィールド密度よりも高い放出しきい値を有する金属層から制御格子が得られる。本発明は放出層を除去する操作を回避でき、その結果、高い特性に加えて、高性能で低コストのフラットディスプレイを製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 利用分野 本発明はマイクロ電子機器、特にフラットパネルディスプレイ及び低温陰極に
基づく電気‐真空装置に関する。
【０００２】 先行技術 シリコン、モリブデン、又はその他の導電性材料から作られたチップ形状の低
温放出陰極を製造する方法は公知である（C. A. Spindt等、J. Appl. Phys、197
6、vol. 47、p 5248；I. Brodie、P. R. Schwoebel、the IEEEの議事録、1994、
vol. 82、no. 7、p 1006；Chin-Maw Lin等、Jpn. J. Phys、1999、vol. 38、p 3
700‐3704）。
【０００３】 しかしながら、これらの方法で作製された陰極は高価であり、そしてその放出
特性の安定性を保持できず、またその製造技術を拡大することが困難である。 高温材料から作られた誘電体基板上に分離交互要素(discrete alternating el
ements)のシステムを形成することを含むアドレス可能な(addressable)電界放出
陰極を製造する方法が知られている。この放出要素は分離金属要素の形状に形成
され、この金属要素は高温金属から作られて前記誘電体基板上に付与され、そし
て炭素含有放出膜を被覆される（Nalin Kumar、Howard Schmidt、Chenggang Xie
、「固体技術」1995、vol. 33、no. 5、71‐74）。この炭素含有放出膜はレーザ
ースパッタリング法により基板上に堆積した非晶質のナノ‐ダイヤモンド物質で
ある。レーザースパッタリングを通じて放出層は基板の所望の位置のみに堆積し
ないため、放出要素の分離がマイクロ電子技術、例えばリソグラフィーとエッチ
ングを用いた後処理により実施される。放出層を選択的に除去するか、又はその
放出を不動態化するために堆積層を処理すると、表面全体の放出性能に影響する
という欠点がある。
【０００４】 電界放出陰極を作製することを含む三極管制御構成を有するディスプレイ構造
体の製造方法が知られている（Nalin Kumar、Chenggang Xie、米国特許5,601,96
6）。この方法は平行な分離要素の形態に作られた陽極構造物を作製し、高温材
料から作られた誘電体基板上にアドレス可能な電界放出陰極の前記分離平行金属
要素を作製し、前記金属要素は前記陽極構造物の前記分離要素に垂直であって、
高温金属から作られ、そしてコンタクトパッドを備えており、そして前記アドレ
ス可能な自己放出陰極と前記陽極構造物との間に制御格子を形成することを含む
。この制御格子は前記アドレス可能な電界放出陰極の前記金属要素上に、前記コ
ンタクトパッドを除いて、誘電体層及び金属層を堆積し、そして前記アドレス可
能な電界放出陰極の前記分離要素と前記陽極構造物の分離要素を交差させる代わ
りに前記金属層及び前記誘電体層中に穴を開け、この穴は所望の形状に形成され
て、前記アドレス可能な電界放出陰極の分離要素まで貫通することを含む公知の
リソグラフィー法によって形成できる。次いで、炭素含有放出層を堆積した後に
、この放出層を選択的に除去して前記穴内の陰極の分離要素上のみに前記放出層
を残留させる。
【０００５】 発明の要約 本発明の目的は堆積した炭素含有放出層を選択的に除去するか、又はその放出
を不動態化する前記放出層の処理であって、その全表面の放出性能に影響を与え
る処理を排除できる方法を提供することである。
【０００６】 本発明の基礎は選択的な堆積が可能であって、その結果、後の処理の必要性を
完全に排除できる条件で前記炭素含有層を堆積することにある。 アドレス可能な電界放出陰極を製造する方法は、誘電体基板上に交互に分離し
た要素の構造物を作製することを含み、前記分離要素はポリコア(polycore)、苦
土カンラン石、サファイア、失透ガラス、陽極処理アルミニウム、シリカ、ケイ
素のような高温材料から作られる誘電体基板であって、その上に酸化された上層
を有する誘電体基板上にモリブデン、チタン、タンタル、タングステン、ハフニ
ウム、ジルコニウム又はこれらの合金のような高温金属から作られる分離金属要
素を堆積し、次いでこれらの上に放出層を堆積することにより製造される。前記
炭素含有放出層はガス相合成の方法により堆積され、このガス相合成の方法は反
応器中の金属フィラメントと前記基板を水素流中で加熱し、この水素流中に炭素
含有ガスを導入することを含む。堆積は保護メッシュスクリーンを通して実施さ
れる。前記堆積の条件は前記誘電体基板上の前記放出層の成長速度が前記分離金
属要素上の成長速度よりも実質的に小さくなるように選択される。誘電体と金属
のそれぞれの組合せに関して、前記誘電体基板上の前記放出層成長速度が前記金
属化領域における成長速度よりも実質的に小さい堆積の条件が存在する。前記金
属分離要素は２つの金属層から形成され、この場合、前記下方の金属層は前記上
方の金属層から必要電流が放出される電界強度よりも放出開始のための電界強度
のしきい値が高い金属から作製される。前記上方の金属層は部分的に除去されて
、この層の残留部分から必要な形状が得られ、次いで炭素含有放出層の堆積が実
施される。
【０００７】 失透ガラス製から成る誘電体基板上のチタン製の分離金属要素の場合、水素流
中にメタンが炭素含有ガスとして混合され、そして炭素含有放出層の堆積は誘電
体基板の温度が７５０〜８４０℃においてガス混合物中のメタン濃度が１．５〜
２．５％、金属フィラメントの温度が２０００〜２０７０℃、反応器を通るガス
混合物の流速が毎時４〜６リットル、金属フィラメントと基板との間隔が７〜１
０ｍｍ、そして保護メッシュスクリーンと基板との間隔が１〜４ｍｍで実施され
る。堆積時間は１〜３時間である。
【０００８】 失透ガラス製から成る誘電体基板上のタンタル製の分離金属要素の場合、水素
流中にメタンが炭素含有ガスとして混合され、そして炭素含有放出層の堆積は誘
電体基板の温度が９００〜９５０℃においてガス混合物中のメタン濃度が１．５
〜４％、金属フィラメントの温度が２１５０〜２２００℃、反応器を通るガス混
合物の流速が毎時４〜６リットル、金属フィラメントと基板との間隔が７〜１０
ｍｍ、そして保護メッシュスクリーンと基板との間隔が１〜４ｍｍで実施される
。堆積時間は１〜３時間である。
【０００９】 失透ガラス製から成る誘電体基板上のモリブデン製の分離金属要素の場合、水
素流中にメタンが炭素含有ガスとして混合され、そして炭素含有放出層の堆積は
誘電体基板の温度が９００〜９５０℃においてガス混合物中のメタン濃度が１．
５〜４％、金属フィラメントの温度が２１５０〜２２００℃、反応器を通るガス
混合物の流速が毎時４〜６リットル、金属フィラメントと基板との間隔が７〜１
０ｍｍ、そして保護メッシュスクリーンと基板との間隔が１〜４ｍｍで実施され
る。堆積時間は１〜３時間である。
【００１０】 従って、パラメーター及び堆積時間の適切な選択に基づいて、炭素含有放出層
を誘電体基板上ではなく、金属化領域内にのみ形成できる。
【００１１】 三極管制御構成のディスプレイ構造物を製造する方法は、平行な分離要素の形
態に作られた陽極構造物を作製し、高温材料から作られる誘電体基板上に、アド
レス可能な電界放出陰極から成る分離した平行な金属要素を作製し、前記陰極の
金属要素は前記陽極構造物の前記分離要素に垂直であって、高温金属から作られ
、そしてコンタクトパッドを備える。前記アドレス可能な電界放出陰極の前記金
属分離要素は２つの金属層から作られ、この場合、下方の金属層は上方の金属層
から必要電流が放出される電界強度よりも放出開始のための電界強度のしきい値
が高い金属から作られる。前記分離金属要素上に、しかし前記コンタクトパッド
を除いて、誘電体層と金属層が連続して堆積し、この金属層の金属は前記陰極か
ら必要電流が放出される電界強度よりも放出開始のための電界強度のしきい値が
高い。次いで、前記アドレス可能な電界放出陰極の前記分離要素と前記陽極構造
物の分離要素を交差させる代わりに前記堆積した金属層及び誘電体層中に穴を開
けることにより制御格子を形成し、前記穴は所望の形状に形成されて、前記陰極
の分離要素まで貫通する。前記陰極の前記金属分離要素は２つの金属層から作ら
れる。前記金属層及び誘電体層中の穴は前記陰極の前記分離要素まで開口する。
陰極の前記分離要素から前記上方の金属層が部分的に除去されて、前記上層の残
留部分において必要なパターン形状が得られる。その結果、前記放出層と制御格
子との間の壁に沿って絶縁破壊が生じる可能性が低下する。前記炭素含有放出層
はガス相合成法による堆積によって前記陰極の前記分離要素上に形成され、この
ガス相合成法は前記誘電体基板と前記反応器の金属フィラメントを炭素含有ガス
が導入された水素流中で加熱することを含む。前記堆積の条件は前記誘電体基板
上の前記炭素含有放出層の成長速度が前記金属層上の炭素含有放出層の成長速度
よりも実質的に小さくなるように選択される。前記誘電体基板は酸化された上層
を有し、そしてポリコア(polycore)、苦土カンラン石、サファイア、失透ガラス
、陽極処理アルミニウム、シリカ、ケイ素のような高温材料から作られる。また
前記金属分離要素はモリブデン、チタン、タンタル、タングステン、ハフニウム
、ジルコニウム又はこれらの合金のような高温金属から作られる。
【００１２】 失透ガラス製の誘電体基板上に前記アドレス可能な電界放出陰極の分離金属要
素がチタンストリップの形態に作製され、そしてこれらのチタンストリップは陽
極処理アルミニウムの誘電体層を被覆され、次いでこの被覆層上にジルコニウム
の金属層が更に堆積される。次いで前記ジルコニウム層と前記陽極処理アルミニ
ウム層中に所望形状の穴が開けられ、そして前記炭素含有放出層の堆積は７５０
〜８４０℃の誘電体基板温度においてガス混合物中のメタン濃度が１．５〜２．
５％、金属フィラメントの温度が２０００〜２０７０℃、反応器を通るガス混合
物の流速が毎時４〜６リットル、金属フィラメントと基板との間隔が７〜１０ｍ
ｍ、そして保護メッシュスクリーンと基板との間隔が１〜４ｍｍで実施される。
堆積時間は１〜３時間である。
【００１３】 酸化された上層を有するシリコン製の誘電体基板上に前記アドレス可能な自己
放出陰極の分離金属要素がチタンストリップの形態に作製される。このチタンス
トリップは酸化ケイ素の誘電体層を被覆され、次いでこの被覆層上にジルコニウ
ムの金属層が更に堆積される。次いで前記ジルコニウム層と前記酸化ケイ素層中
に所望形状の穴が開けられる。前記炭素含有放出層の堆積は７５０〜８４０℃の
誘電体基板温度においてガス混合物中のメタン濃度が１．５〜２．５％、金属フ
ィラメントの温度が２０００〜２０７０℃、反応器を通るガス混合物の流速が毎
時４〜６リットル、金属フィラメントと基板との間隔が７〜１０ｍｍ、そして保
護メッシュスクリーンと基板との間隔が１〜４ｍｍで実施される。堆積時間は１
〜３時間である。
【００１４】 パラメーターが上記の範囲の外側にある条件を用いて炭素含有放出層を堆積す
る場合には、放出層の非選択的堆積が基板表面の全体にわたって生じる。 堆積条件の上記パラメーターが１つでも上記範囲外にある場合には、所望の選
択性は得られない。
【００１５】 例えば、炭素含有放出層が９００℃の誘電体基板温度、２１５０℃の金属フィ
ラメント温度、そして３．５％のメタン濃度で堆積し、堆積時間が１時間の場合
、選択性は生じなかった。
【００１６】 ここで、添付図面の説明を行う。 図１において、アドレス可能な電界放出陰極を製造する連続する製造工程が示
される。図２において、アドレス可能な電界放出陰極を製造する連続する製造工
程であって、２層から成る分離金属要素の形成が示される。図３において、ディ
スプレイ構造物を製造する連続する製造工程が示される。
【００１７】 図１は誘電体基板（１）上に分離金属要素（２）と放出層（３）を連続的に堆
積することを示す。 図２は連続的に金属層（４）と金属層（５）から成る分離金属要素（２）を誘
電体基板（１）上に堆積し、ここで必要電流が上方の金属層（５）により放出さ
れる電界強度よりも下方の金属層（４）からの放出を開始するための電界強度し
きい値が高くなるように選択され、金属層（５）を部分的に除去してパターン（
６）を形成し、そして放出層（３）を堆積することを示す。
【００１８】 図３は連続的に誘電体基板（１）上に分離金属要素（２）を堆積し、誘電体層
（７）及び金属層（８）を堆積し、ここで必要電流が陰極により放出される電界
強度よりも放出を開始するための電界強度しきい値が高くなるように選択され、
金属層（８）中に穴（９）を金属層（５）に達するまで開け、そして放出層（３
）を堆積することを示す。
【００１９】 方法の実施例 実施例１ 研磨された失透ガラスから成る５００ミクロン厚の誘電体基板（１）上に８０
０×８００ミクロンのコンタクトパッドを有するチタンから成る分離した金属要
素（２）を標準的なリソグラフィ法を用いて７００〜８００オングストロームの
厚さの層から２０，４０，６０，８０，１００，１２５，１５０，２００，２５
０，３００，４００ミクロン幅のストリップ形状に形成した。炭素含有放出層（
３）の堆積は次のプロセスパラメーターで実施された。即ち、ガス混合物中のメ
タン濃度が１．８％、誘電体基板の温度が８００℃、反応器の金属フィラメント
の温度が２０３０℃、反応器を通るガス混合物の流速が毎時４〜６リットル、反
応器の金属フィラメントと誘電体基板との間隔が７〜１０ｍｍ、そして保護メッ
シュスクリーンと誘電体基板との間隔が１〜４ｍｍである。堆積時間は２時間で
あった。前記金属要素間の電気抵抗は数Ｍオームである。この方法によれば、約
１０ミクロンの解像度を有するラインの独立したアドレス指定が可能になる。こ
のような解像度は高解像度の小型表示装置用としても十分である。
【００２０】 実施例２ 失透ガラスから成る５００ミクロン厚の誘電体基板（１）上にタンタルから成
る分離した金属要素（２）を７００〜８００オングストロームの厚さの層から形
成した。炭素含有放出層（３）を選択的に堆積する条件は次の通りである。即ち
、誘電体基板の温度が９３０℃、反応器の金属フィラメントの温度が２１６０℃
、メタン濃度が１．８％、反応器を通るガス混合物の流速が毎時４〜６リットル
である。堆積時間は２時間であった。高い選択性が達成された。しばしば技術的
に更に好適する酸化タンタルの形態で最初にタンタルが堆積する場合に同様の結
果が得られることに注目すべきである。酸化物の還元により堆積した金属化物は
十分な伝導性を有する。
【００２１】 実施例３ 苦土カンラン石の誘電体基板（１）上にモリブデンから成る分離した金属要素
（２）をスクリーン印刷技術を用いたペーストから１０ミクロンの厚さに形成し
た。炭素含有放出層（３）を前記モリブデン上に選択的に堆積する条件は次の通
りである。即ち、誘電体基板の温度が９５０℃、反応器の金属フィラメントの温
度が２１８０℃、メタン濃度が３．５％、反応器を通るガス混合物の流速が毎時
４〜６リットルである。堆積時間は２時間であった。自己放出陰極を更に処理す
る必要のない炭素含有放出層（３）の堆積の選択性が達成された。
【００２２】 実施例４ 失透ガラスの誘電体基板（１）上にチタンから成る分離した金属要素（２）を
標準的なリソグラフィ技術を用いて２ｍｍ幅で８００オングストローム厚のスト
リップ形状に形成した。次いで、分離金属要素（２）が堆積されているが、コン
タクトパッドが除外されている、前記誘電体基板（１）に陽極処理アルミニウム
から成る約１ミクロン厚の誘電体層（７）を被覆した。この上にジルコニウムか
ら成る６００オングストローム厚の金属層（８）を堆積した。これらの層中にチ
タン層まで到達する穴（９）を開けた。この穴の直径は２０ミクロン、穴間の距
離は３５ミクロンであった。次いで、このように形成された構造体上に炭素含有
放出層（３）を次のプロセスパラメーターに基づいて堆積した。即ち、７５０〜
８４０℃の誘電体基板の温度におけるガス混合物中のメタン濃度が１．５〜２．
５％、金属フィラメントの温度が２０００〜２０７０℃、反応器を通るガス混合
物の流速が毎時４〜６リットル、金属フィラメントと基板との間隔が７〜１０ｍ
ｍ、そして保護メッシュスクリーンと基板との間隔が１〜４ｍｍである。堆積時
間は１〜３時間であった。
【００２３】 実施例５ 酸化層を被覆されたシリコンウエハの形状の誘電体基板（１）上に９００オン
グストローム厚のチタン層をマグネトロンスパッタリングにより堆積した。次い
で、チタンから成る分離した金属要素（２）を標準的なリソグラフィ技術を用い
て１ｍｍ幅で８００オングストローム厚のストリップ形状に形成した。次いで、
分離金属要素（２）が堆積されているが、コンタクトパッドが除外されている、
前記誘電体基板（１）に誘電体層（７）として働く０．５ミクロン厚の酸化ケイ
素層を被覆した。この表面上にジルコニウムから成る７００オングストローム厚
の金属層（８）を堆積した。前記ジルコニウム層と前記誘電体層の中にチタンの
陰極ストリップまで到達する穴（９）を開けた。この穴の直径は１２ミクロン、
穴間の距離は３０ミクロンであった。次いで、このように形成された構造体上に
炭素含有放出層（３）を次のプロセスパラメーターに基づいて堆積した。即ち、
７５０〜８４０℃の誘電体基板の温度におけるガス混合物中のメタン濃度が１．
５〜２．５％、金属フィラメントの温度が２０００〜２０７０℃、反応器を通る
ガス混合物の流速が毎時４〜６リットル、金属フィラメントと基板との間隔が７
〜１０ｍｍ、そして保護メッシュスクリーンと基板との間隔が１〜４ｍｍである
。堆積時間は１〜３時間であった。
【００２４】 本発明の方法によって種々の金属上に堆積された炭素含有放出層の放出しきい
値はアドレス金属化を生じるために高い放出しきい値を有する物質を使用した場
合の放出しきい値及び放出を選択的に生じるために低いしきい値を有する物質を
使用した場合の放出しきい値と明白に相違することが判明した。これはディスプ
レイスクリーン構造物に採用された。高い放出しきい値を有する物質はアドレス
金属化のための制御格子用の材料として使用でき、また低いしきい値を有する物
質は放出膜を形成する材料として使用できる。
【００２５】 蛍光体発光技術を用いて得られたデータは堆積した炭素含有放出層の表面に沿
う電子放出分布の高い空間選択性を示した（解像度は２０ミクロンより大きい）
。得られた電流密度は１００ｍＡ／ｃｍ2を超え、放出中心の濃度は１０6／ｃｍ 2 を超えた。蛍光体発光技術を用いて得られたこれらのデータは三極管構造物の
表面からの電子放出の分布が開口領域（即ち、構造体に開けられた穴の領域）に
相当することを示した。従って、炭素含有放出層の選択的な堆積に基づくフラッ
トパネルディスプレイを作製するのに必要な全てのパラメーターが採用される。
【００２６】 産業上の用途 本発明は放出層のエッチングを回避できる堆積の選択性に基づいて、高い生産
性と低コストで高性能のフラットパネルディスプレイを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 アドレス可能な電界放出陰極を製造する連続する製造工程を示す工程図である
。
【図２】 アドレス可能な電界放出陰極を製造する連続する製造工程であって、２層から
成る分離金属要素の形成を示す工程図。
【図３】 ディスプレイ構造物を製造する連続する製造工程を示す工程図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ， ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，Ｌ Ｔ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ， ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，Ｕ Ａ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ラクヒモフ，アレクサンドル・ツルスノヴ ィッチ ロシア国 119121 モスクワ，ロストフス カヤ・エヌエイビー，１−95 (72)発明者 サモロドフ，ヴラディミール・アナトリエ ヴィッチ ロシア国 143430 モスコフスカヤ オー ビーエル，ピーオーエス・ナクハビノ，イ ンスティツトスカヤ・ユーエル，４−19 (72)発明者 スーティン，ニコライ・ヴラディスラヴォ ヴィッチ ロシア国 144005 モスコフスカヤ オー ビーエル，エレクトロスタル，20エイ−36 Ｆターム(参考） 4K030 AA09 AA17 BA10 BA12 BA17 BA18 BA20 BA22 BA27 CA02 CA05 CA06 CA12 FA10 JA03 JA05 JA06 JA10 JA11 5C127 AA01 BA09 BB05 CC03 CC09 CC10 CC62 DD08 DD10 DD38 EE02 EE15

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アドレス可能な電界放出陰極の製造方法であって、高温材料
    から成る誘電体基板の上に交互に分離した放出要素の構造物を形成することを含
    み、前記放出要素は前記誘電体基板上に高温金属製の分離金属要素を堆積し、次
    いでこれらの上に炭素含有放出層を堆積することにより製造され、このとき前記
    炭素含有放出層はガス相合成の方法により堆積され、このガス相合成の方法は反
    応器の金属フィラメントと反応器中の基板を水素流中で加熱し、炭素含有ガスを
    前記水素流中に導入し、保護メッシュスクリーンを通して堆積を実施することを
    含み、そして前記堆積の条件は前記誘電体基板上の前記放出層成長速度が前記分
    離金属要素上の成長速度よりも実質的に小さくなるように選択される。
  2. 【請求項２】 前記分離金属要素は２つの金属層から形成され、下方の金属
    層は上方の金属層から必要電流が放出される電界強度よりも放出開始のための電
    界強度のしきい値が高い金属から作製され、前記上方の金属層は部分的に除去さ
    れて、前記上層の残留部分において必要なパターン形状が得られる、請求項１記
    載の方法。
  3. 【請求項３】 交互に分離した放出要素の構造物は酸化された上層を有する
    誘電体基板上に形成され、この誘電体基板はポリコア、苦土カンラン石、サファ
    イア、失透ガラス、陽極処理アルミニウム、シリカ、ケイ素のような高温材料か
    ら作られる、請求項１又は２記載の方法。
  4. 【請求項４】 モリブデン、チタン、タンタル、タングステン、ハフニウム
    、ジルコニウム又はこれらの合金のような高温金属製の前記分離金属要素が誘電
    体基板上に堆積される、請求項１〜３いずれかに記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記分離金属要素は失透ガラス製の誘電体基板上に堆積され
    たチタンから作られ、そして水素流中にメタンが炭素含有ガスとして混合され、
    そして炭素含有放出層の堆積はガス混合物中のメタン濃度が１．５〜２．５％、
    誘電体基板の温度が７５０〜８４０℃、反応器の金属フィラメントの温度が２０
    ００〜２０７０℃、反応器を通るガス混合物の流速が毎時４〜６リットル、反応
    器の金属フィラメントと基板との間隔が７〜１０ｍｍ、そして保護メッシュスク
    リーンと基板との間隔が１〜４ｍｍで実施され、そして堆積プロセスが１〜３時
    間継続する、請求項１、３、４いずれかに記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記分離金属要素は失透ガラス製の誘電体基板上に堆積され
    たタンタルから作られ、そして水素流中にメタンが炭素含有ガスとして混合され
    、そして炭素含有放出層の堆積はガス混合物中のメタン濃度が１．５〜４％、誘
    電体基板の温度が９００〜９５０℃、反応器の金属フィラメントの温度が２１５
    ０〜２２００℃、反応器を通るガス混合物の流速が毎時４〜６リットル、反応器
    の金属フィラメントと基板との間隔が７〜１０ｍｍ、そして保護メッシュスクリ
    ーンと基板との間隔が１〜４ｍｍで実施され、そして堆積プロセスが１〜３時間
    継続する、請求項１、３、４いずれかに記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記分離金属要素は苦土カンラン石製の誘電体基板上に堆積
    されたモリブデンから作られ、そして水素流中にメタンが炭素含有ガスとして混
    合され、そして炭素含有放出層の堆積はガス混合物中のメタン濃度が１．５〜４
    ％、誘電体基板の温度が９００〜９５０℃、反応器の金属フィラメントの温度が
    ２１５０〜２２００℃、反応器を通るガス混合物の流速が毎時４〜６リットル、
    反応器の金属フィラメントと基板との間隔が７〜１０ｍｍ、そして保護メッシュ
    スクリーンと基板との間隔が１〜４ｍｍで実施され、そして堆積プロセスは１〜
    ３時間継続する、請求項１、３、４いずれかに記載の方法。
  8. 【請求項８】 三極管制御構成のディスプレイ構造物を製造する方法であっ
    て、平行な分離要素の形態に作られた陽極構造物を形成し、高温材料から作られ
    る誘電体基板上に、アドレス可能な電界放出陰極から成る分離した平行な金属要
    素を形成し、前記陰極の金属要素は前記陽極構造物の前記分離要素に垂直であっ
    て、高温材料から作られ、そしてコンタクトパッドを備えており、前記コンタク
    トパッドを除外したアドレス可能な電界放出陰極の前記分離金属要素上に誘電体
    層と金属層を堆積することにより前記アドレス可能な電界放出陰極と陽極構造物
    との間に制御格子を形成し、前記アドレス可能な電界放出陰極の前記分離要素と
    前記陽極構造物の分離要素を交差させる代わりに前記誘電体層中及びその上に堆
    積した金属層中に穴を開け、前記穴は所望の形状に形成されて、前記陰極の分離
    要素まで貫通し、炭素含有放出層を堆積し、ここで前記誘電体層上に金属層を堆
    積し、この金属層の放出を開始するための電界強度しきい値は所望の電流が前記
    陰極から放出される電界強度よりも高く、そして前記炭素含有放出層をガス相合
    成法によって前記アドレス可能な電界放出陰極の前記分離要素上に堆積すること
    を含み、前記ガス相合成法は前記反応器の金属フィラメントと前記反応器内の誘
    電体基板を炭素含有ガスが導入された水素流中で加熱し、保護メッシュスクリー
    ンを通して堆積を実施し、そして堆積条件を選択して誘電体基板上の炭素含有放
    出層の成長速度をアドレス可能な自己放出陰極の分離金属要素上の炭素含有放出
    層の成長速度より実質的に小さくすることを含む。
  9. 【請求項９】 前記アドレス可能な電界放出陰極の前記分離金属要素は上層
    及び下層の２つの金属層から形成され、前記下層は放出開始のための電界強度の
    しきい値が必要電流が前記上層の金属から放出される電界強度よりも高い金属か
    ら形成され、また誘電体層中及びこの上に堆積された金属層中に開けられた穴は
    所望の形状に形成されて、前記アドレス可能な電界放出陰極の前記分離要素の前
    記金属の前記上層まで貫通する、請求項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記誘電体層中及びその上に堆積した金属層中に穴を開け
    た後に、前記上層の金属は前記アドレス可能な電界放出陰極の前記分離要素から
    部分的に除去されて、前記上層の残留部分に必要なパターンを形成する、請求項
    ９記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記アドレス可能な電界放出陰極の前記分離金属要素は酸
    化された上層を有する誘電体基板上に形成され、この誘電体基板はポリコア、苦
    土カンラン石、サファイア、失透ガラス、陽極処理アルミニウム、シリカ、ケイ
    素のような高温材料から作られる、請求項８〜１０いずれかに記載の方法。
  12. 【請求項１２】 モリブデン、チタン、タンタル、タングステン、ハフニウ
    ム、ジルコニウム又はこれらの合金のような高温金属から作られる前記アドレス
    可能な電界放出陰極の前記分離金属要素が誘電体基板上に堆積される、請求項８
    〜１１いずれかに記載の方法。
  13. 【請求項１３】 失透ガラス製の誘電体基板上に前記アドレス可能な電界放
    出陰極のチタンストリップの形状の分離金属要素が作製され、次いでこれらのチ
    タンストリップ上に陽極処理アルミニウムの誘電体層が堆積され、この誘電体層
    はジルコニウムの金属層を更に被覆され、次いで前記ジルコニウム層と前記陽極
    処理アルミニウム層中に穴が開けられ、そして前記炭素含有放出層の堆積は水素
    流中のメタン濃度が１．５〜２．５％、誘電体基板の温度が７５０〜８４０℃、
    反応器の金属フィラメントの温度が２０００〜２０７０℃、反応器を通るガス混
    合物の流速が毎時４〜６リットル、反応器の金属フィラメントと基板との間隔が
    ７〜１０ｍｍ、そして保護メッシュスクリーンと基板との間隔が１〜４ｍｍで実
    施され、そして堆積プロセスが１〜３時間継続する、請求項８、１１、１２いず
    れかに記載の方法。
  14. 【請求項１４】 酸化された上層を有するシリコン製の誘電体基板上に前記
    アドレス可能な電界放出陰極のチタンストリップの形状の分離金属要素が作製さ
    れ、次いでこれらのチタンストリップ上に酸化ケイ素から成る誘電体層が堆積さ
    れ、前記誘電体層はジルコニウムの金属層を更に被覆され、次いで前記ジルコニ
    ウム層と前記酸化ケイ素層の中に穴が開けられ、そして前記炭素含有放出層の堆
    積は水素流中のメタン濃度が１．５〜２．５％、誘電体基板の温度が７５０〜８
    ４０℃、反応器の金属フィラメントの温度が２０００〜２０７０℃、反応器を通
    るガス混合物の流速が毎時４〜６リットル、反応器の金属フィラメントと基板と
    の間隔が７〜１０ｍｍ、そして保護メッシュスクリーンと基板との間隔が１〜４
    ｍｍで実施され、そして堆積プロセスが１〜３時間継続する、請求項８、１１、
    １２いずれかに記載の方法。
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