JP2006107746A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 層間絶縁層の低テーパー角化による上部電極の断線を防止し、当該層間絶縁層を圧膜化して低容量化を実現するとともに、基板のガラスから析出したナトリウムによる電子源の汚染を防止する。
【解決手段】 層間絶縁層をガラス基板側（フィールド絶縁層１４側）に形成したシリコン酸化膜１５−１とその上に形成したシリコン窒化膜１５−２の積層膜の積層膜として、低テーパー角の層間絶縁層とし、その上に成膜される電子源の上層電極の断線を防止し、電子源の下部電極との交叉部を低容量化し、基板のガラスから析出したナトリウムをブロックする。
【選択図】 図１２

Description

本発明は、画像表示装置にかかり、特に薄膜型電子源アレイを用いた自発光型のフラット・パネル・ディスプレイとも称する画像表示装置に好適なものである。

微少で集積可能な薄膜電子源とも称する電子放出型電子源を利用する画像表示装置（フィールド・エミッション・ディスプレイ:ＦＥＤ）が開発されている。この種の画像表示装置の電子源は、電子放出型電子源とホットエレクトロン型電子源とに分類される。前者には、スピント型電子源、表面伝導型電子源、カーボンナノチューブ型電子源等が属し、後者には金属―絶縁体―金属を積層したＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）型、金属―絶縁体―半導体を積層したＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型、金属―絶縁体―半導体−金属型等の薄膜型電子源がある。

ＭＩＭ型について、例えば特許文献１、金属―絶縁体―半導体型についてはMOS型（非特許文献１）、金属―絶縁体―半導体−金属型ではＨＥＥＤ型(非特許文献２などに記載)、ＥＬ型（非特許文献３などに記載）、ポーラスシリコン型（非特許文献４などに記載）などが報告されている。

ＭＩＭ型電子源については、例えば特許文献２に開示されている。ＭＩＭ型電子源の構造と動作は以下のとおりである。すなわち、上部電極と下部電極との間に絶縁層を介在させた構造を有し、上部電極と下部電極との間に電圧を印加することで、下部電極中のフェルミ準位近傍の電子がトンネル現象により障壁を透過し、電子加速層である絶縁層の伝導帯へ注入されホットエレクトロンとなり、上部電極の伝導帯へ流入する。これらのホットエレクトロンのうち、上部電極の仕事関数φ以上のエネルギーをもって上部電極表面に達したものが真空中に放出される。
特開平７−６５７１０号公報 特開平１０−１５３９７９号公報 特願２００３−１３５２６８号公報 ｊ.Ｖａｃ.Ｓｃｉ.Ｔｅｃｈｏｎｏｌ.Ｂ１１(２)ｐ.４２９−４３２(１９９３) ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ−ｅｌｅｃｔｒｏ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ、Ｊｐｎ、ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、ｖｏｌ．３６、ｐｐ.９３９ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、応用物理 第６３巻、第６号、５９２頁 応用物理 第６６巻、第５号、４３７頁

このような電子源を複数の行（例えば水平方向）と複数の列（例えば垂直方向）に並べてマトリクスを形成し、各電子源対応に配列した多数の蛍光体を真空中に配置して画像表示装置を構成することができる。この様な構成とした画像表示装置において画像表示を行う場合、線順次駆動方式と呼ばれる駆動方法が標準的に採用されている。これは、毎秒６０枚（６０フレーム）の静止画を表示する際、各フレームにおける表示を走査線（水平方向）毎に行う方式である。従って、同一走査線上にある、信号線の数に対応する電子源は全て同時に動作することになる。動作時走査線には、サブピクセル（フルカラー表示のためのカラー１画素（ピクセル）を構成する副画素）に含まれる電子源が消費する電流に、全信号線数をかけた電流が流れる。この走査線電流は、配線抵抗により走査線に沿った電圧降下をもたらすため、電子源の均一な動作を妨げることになる。特に大型の表示装置を実現する上で走査線の配線抵抗による電圧降下は大きな問題である。

この問題を解決するには、走査線の配線抵抗を低減する必要がある。薄膜型電子源の場合、下部電極、または上部電極に給電する上部バス電極配線（走査線）を低抵抗化することが考えられる。しかしながら、下部電極を低抵抗化するため厚膜化すると配線の凹凸が激しくなり、電子加速層の品質が低下したり、上部バス電極などが断線しやすくなるなど、信頼性に問題が生じる。そこで上部バス電極配線を低抵抗化して走査線にする方法が好ましい。

上部バス電極配線を低抵抗化するため、アルミニウムＡｌの上下をクロムＣｒでサンドイッチした積層配線とするのが有効である。そして、この上部バス電極配線から電子源に当該電子源の上部電極を成膜して給電する。

すなわち、上部バス電極配線から上部電極への給電路は、電子源となる上部電極と下部電極の間に介在させた電子加速層の外側で該上部電極と該下部電極の間を絶縁する層間絶縁層の側縁に沿って上部バス電極配線の上に延びるように成膜された前記上部電極で形成される。

ＭＩＭ型電子源では、ホットエレクトロンを透過させるために、その上部電極の膜厚は１０ｎｍ以下の極薄に形成される。そのため、上記の層間絶縁層の側縁は低角度のテーパー加工を実現することが課題となっていた。また、ＭＩＭ型電子源を用いた画像表示装置は、その陰極基板と蛍光体基板の間に枠ガラスを介在させてフリットガラスを用いて真空封着する。そのため、陰極基板と蛍光体基板には、フリットガラスの熱膨張係数が近似するソーダライム系ガラスが用いられる。ソーダライム系ガラスは真空封着する工程の熱処理でナトリウムＮａを析出する。析出したＮａは電子源（陰極）を汚染する。このようなＮａによる電子源の汚染を抑制することが課題となっていた。

さらに、走査配線である上部バス電極配線と、信号配線である電子源の下部電極とをマトリクス配置したものでは、配線間の容量を可能な限り小さくして駆動回路の電流負荷、消費電力を低減することが要求される。配線間の容量を小さくするためには、層間絶縁層を厚くすることが課題となっていた。

本発明の目的は、層間絶縁層の低テーパー角化による上部電極の断線を防止し、当該層間絶縁層を圧膜化して低容量化を実現するとともに、基板のガラスから析出したナトリウムによる電子源の汚染を防止した画像表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、層間絶縁層をシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層膜、またはシリコン酸窒化膜とシリコン窒化膜の積層膜、あるいは窒素の含有濃度がガラス基板側（フィールド絶縁層側）で低く、上部電極と接する表面側で高い傾斜組成のシリコン酸窒化膜を用いた。

すなわち、本発明は、下部電極と上部電極、および前記下部電極と上部電極の間に挟持される電子加速層を有し、前記下部電極と前記上部電極との間に電圧を印加することで前記電子加速層と積層した領域で前記上部電極側より電子を放出する多数の薄膜型電子源をマトリクス状に配置した陰極基板と、前記電子源のそれぞれに対応して配置した複数色の蛍光体層を有する蛍光体基板とを具備し、
前記下部電極と前記上部電極は、前記電子加速層の前記領域の外側では前記電子加速層に連接するフィールド絶縁膜と、該フィールド絶縁膜の上層に形成された層間絶縁層との積層絶縁膜で前記下部電極と絶縁され、
前記上部電極は、前記フィールド絶縁膜と前記層間絶縁層との積層絶縁膜の側縁から当該層間絶縁層の上層に有して当該上部電極に給電する上部バス電極配線を覆う如く形成されており、
前記層間絶縁層が、前記フィールド絶縁膜側に位置するシリコン酸化膜と前記上部バス電極配線側に位置するシリコン窒化膜との積層膜から構成した。

また、本発明は、下部電極と上部電極、および前記下部電極と上部電極の間に挟持される電子加速層を有し、前記下部電極と前記上部電極との間に電圧を印加することで前記電子加速層と積層した領域で前記上部電極側より電子を放出する多数の薄膜型電子源をマトリクス状に配置した陰極基板と、前記電子源のそれぞれに対応して配置した複数色の蛍光体層を有する蛍光体基板とを具備し、
前記下部電極と前記上部電極は、前記電子加速層の前記領域の外側では前記電子加速層に連接するフィールド絶縁膜と、該フィールド絶縁膜の上層に形成された層間絶縁層との積層絶縁膜で前記下部電極と絶縁され、
前記上部電極は、前記フィールド絶縁膜と前記層間絶縁層との積層絶縁膜の側縁から当該層間絶縁層の上層に有して当該上部電極に給電する上部バス電極配線を覆う如く形成されており、
前記層間絶縁層が、前記フィールド絶縁膜側に位置するシリコン酸窒化膜と前記上部バス電極配線側に位置するシリコン窒化膜との積層膜から構成した。

また、本発明は、下部電極と上部電極、および前記下部電極と上部電極の間に挟持される電子加速層を有し、前記下部電極と前記上部電極との間に電圧を印加することで前記電子加速層と積層した領域で前記上部電極側より電子を放出する多数の薄膜型電子源をマトリクス状に配置した陰極基板と、前記電子源のそれぞれに対応して配置した複数色の蛍光体層を有する蛍光体基板とを具備し、
前記下部電極と前記上部電極は、前記電子加速層の前記領域の外側では前記電子加速層に連接するフィールド絶縁膜と、該フィールド絶縁膜の上層に形成された層間絶縁層との積層絶縁膜で前記下部電極と絶縁され、
前記上部電極は、前記フィールド絶縁膜と前記層間絶縁層との積層絶縁膜の側縁から当該層間絶縁層の上層に有して当該上部電極に給電する上部バス電極配線を覆う如く形成されており、
前記層間絶縁層は、シリコン酸窒化膜と該シリコン酸窒化膜の上層に形成したシリコン窒化膜とからなる積層膜であり、前記シリコン酸窒化膜は、窒素の含有濃度が前記フィールド絶縁膜側で低く、前記シリコン窒化膜側で高い濃度傾斜を有するものとした。

また、本発明は、下部電極と上部電極、および前記下部電極と上部電極の間に挟持される電子加速層を有し、前記下部電極と前記上部電極との間に電圧を印加することで前記電子加速層と積層した領域で前記上部電極側より電子を放出する多数の薄膜型電子源をマトリクス状に配置した陰極基板と、前記電子源のそれぞれに対応して配置した複数色の蛍光体層を有する蛍光体基板とを具備し、
前記下部電極と前記上部電極は、前記電子加速層の前記領域の外側では前記電子加速層に連接するフィールド絶縁膜と、該フィールド絶縁膜の上層に形成された層間絶縁層との積層絶縁膜で前記下部電極と絶縁され、
前記上部電極は、前記フィールド絶縁膜と前記層間絶縁層との積層絶縁膜の側縁から当該層間絶縁層の上層に有して当該上部電極に給電する上部バス電極配線を覆う如く形成されており、
前記層間絶縁層は、前記フィールド絶縁膜側で酸化シリコン濃度が高く、前記上部バス電極配線側で窒化シリコン濃度が高い濃度傾斜を有するシリコン酸窒化膜から構成した。

なお、本発明の前記上部バス電極配線は、アルミニウムＡｌまたはアルミニウム合金を金属膜中間層とし、その上下をクロムＣｒまたはクロム合金からなる金属膜下層および金属膜上層で挟んだ３層構造で形成した。そして、前記上部バス電極配線の側面の片側が、前記金属膜下層が前記金属膜中間層より張り出して前記上部電極と接続され、前記上部バス電極配線の前記側面の反対側に位置する他の側面では、前記金属膜下層が前記金属膜中間層に対してアンダーカットを形成しており、前記アンダーカットで、隣接する画素との間で前記上部電極を分離した。

本発明により、層間絶縁層の端縁のテーパー角を小さくできるため、電子源と上部バス電極との間に成膜される当該上部電極の断線が防止される。また、層間絶縁層のテーパー角を小さくできることで当該層間絶縁層の厚膜化が容易となり、信号配線すなわち電子源の下層電極配線と交叉して上層電極に接続する走査信号電極配線との交叉部の低容量化が実現できるため、高速駆動が可能となって、画像の高精細化が可能となる。さらに、基板ガラスから析出したナトリウムによる電子源の汚染が防止され、電子源の性能低下を抑制して長寿命かつ高効率の電子放射を可能とした画像表示装置を提供することができる。

以下、本発明の最良の実施形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。

先ず、本発明による画像表示装置を、ホットエレクトロン放出型のＭＩＭ型電子源を用いた画像表示装置を例として説明する。しかし、本発明は、このようなＭＩＭ型電子源に限るものではなく、背景技術の欄で説明した各種の電子放出素子を用いた画像表示装置にも同様に適用できることは言うまでもない。

図１は、本発明の実施例１の説明図であり、ＭＩＭ型薄膜電子源を用いた画像表示装置を例とした模式平面図である。なお、図１では、主として電子源を有する一方のガラス基板（陰極基板）１０の平面を示すが、一部に蛍光体を形成した他方のガラス基板（蛍光体基板、表示側基板、カラーフィルタ基板）は、その内面に有するブラックマトリクス１２０と蛍光体１１１，１１２，１１３のみを部分的に示し、基板自体は図示していない。

陰極基板１０には、信号線駆動回路５０に接続する信号線（データ線、信号電極配線）を構成する下部電極１１、走査線駆動回路６０に接続して信号線と直交配置された走査線（走査電極配線）２１を構成する金属膜下層１６と金属膜中間層１７および金属膜上層１８、保護絶縁膜（フィールド絶縁膜）１４、その他の後述する機能膜等が形成されている。なお、陰極（電子放出部、電子源）は、上部バス電極に接続し、絶縁層を介して下部電極１１に積層する上部電極（図示せず）で形成され、絶縁層の薄層部分で形成される絶縁層（トンネル絶縁層）１２の部分から電子が放出される。

図２は、ＭＩＭ型電子源の原理説明図である。この電子源は、上部電極１３と下部電極１１との間に駆動電圧Ｖｄを印加して、トンネル絶縁層１２内の電界を１〜１０ＭＶ／ｃｍ程度にすると、下部電極１１中のフェルミ準位近傍の電子はトンネル現象により障壁を透過し、電子加速層である絶縁層１２の伝導帯へ注入されホットエレクトロンとなり、上部電極１３の伝導帯へ流入する。これらのホットエレクトロンのうち、上部電極１３の仕事関数φ以上のエネルギーをもって上部電極１３表面に達したものが真空中に放出される。

図１に戻り、表示側基板１０の内面には、表示画像のコントラストを上げるための遮光層すなわちブラックマトリクス１２０、赤色蛍光体１１１、緑色蛍光体１１２と青色蛍光体１１３とからなる。蛍光体としては、例えば、赤色にＹ₂Ｏ₂Ｓ:Ｅｕ(ｐ２２−Ｒ)、緑色にＺｎＳ:Ｃｕ、Ａｌ(ｐ２２−ｇ)、青色にＺｎＳ:Ａｇ、Ｃｌ(ｐ２２−Ｂ)を用いることができる。陰極基板１０と蛍光体基板とはガラス板又はセラミックス板からなるスペーサ３０で所定の間隔で保持され、表示領域の外周に枠ガラス（封止枠、図示せず）を介在させて内部が真空封止される。

スペーサ３０は、陰極基板１０の走査電極２１の上部バス電極配線上に配置し、蛍光面基板のブラックマトリクス１２０の下に隠れるように配置する。下部電極１１は信号線駆動回路５０へ接続し、上部バス電極配線である走査電極２１は走査線駆動回路６０に接続する。

実施例１の陰極構造では、低抵抗のＡｌまたはＡｌ合金の配線を耐熱性と耐酸化性のあるＣｒまたはＣｒ合金などにより挟んで積層構造をもつ上部バス電極配線としたことにより、上部電極１３を自己整合的に加工でき、また封着工程を通しても劣化しない上部バス電極を作成することができ、表示装置の配線抵抗により電圧降下を抑制することができる。また厚いスペーサ電極12により大気圧を支持するスペーサからの薄膜型電子源への機械的損傷を防止することができる。

図１に示したＭＩＭ電子源は、陰極基板１０上にデータ電極となる下部電極１１、トンネル絶縁層１２、上部電極１３が積層されて電子放出部を形成し、トンネル絶縁層１２以外の部分はフィールド絶縁層１４、層間絶縁層１５で走査電極と電気的に分離されている。上部電極１３は、走査電極２１と配線の片側で接続されており、反対側で下層ＣｒまたはＣｒ合金１６のアンダーカットにより分離されている。これにより、各走査電極を電気的に分離する（走査方向の隣接画素の分離）ことが可能である。

上部バス電極配線である走査電極２１の材料は耐酸化性の高いＡｌまたはＡｌ合金を上下で挟んだＣｒまたはＣｒ合金との３層の積層からなっている。ＣｒまたはＣｒ合金は耐熱性、耐酸化性を有するため、画像表示装置のパネルの高温での封着工程等での配線のダメージを避けることができる。また、比抵抗が低いＡｌまたはＡｌ合金層を用いて配線を厚膜化することで低抵抗配線の要求も満足することが可能である。Ａｌ合金としては、例えばＮｄを２ａｔ％添加したＡｌ−Ｎｄ合金、Ｃｒ合金としては例えばＭｏを５０ｗｔ％添加したＣｒ−Ｍｏ合金などを用いることができる。ここでは、ＡｌはＡｌ合金も含み、ＣｒはＣｒ合金も含むものとして説明する。

次に、本発明の画像表示装置の製造方法の実施例について、実施例１の走査電極の製造プロセスを、図３〜図１１を参照して説明する。先ず、図３に示したように、ガラス等の絶縁性の基板１０上に下部電極１１用の金属膜を成膜する。下部電極１１の材料としてＡｌを用いる。Ａｌを用いるのは、陽極酸化により良質の絶縁膜を形成できるからである。ここでは、Ｎｄを２原子量％ドープしたＡｌ−Ｎｄ合金を用いた。成膜には、例えば、スパッタリング法を用いる。膜厚は３００ｎｍとした。

成膜後はパターニング工程、エッチング工程によりストライプ形状の下部電極１１を形成した(図４)。下部電極１１の電極幅は画像表示装置のサイズや解像度により異なるが、そのサブピクセルのピッチ程度、大体１００〜２００ミクロン程度とする。エッチングは例えば燐酸、酢酸、硝酸の混合水溶液でのウェットエッチングを用いる。この電極は幅の広い簡易なストライプ構造のため、レジストのパターニングは安価なプロキシミティ露光や、印刷法などで行うことができる。

次に、電子放出部を制限し、下部電極１１エッジへの電界集中を防止する保護絶縁層（フィールド絶縁膜とも称する）１４と、絶縁層（トンネル絶縁膜とも称する）１２を形成する。まず、図５に示した下部電極１１上の電子放出部となる部分をレジスト膜２５でマスクし、その他の部分を選択的に厚く陽極酸化して保護絶縁層１４とする。化成電圧を１００Ｖとすれば、厚さ約１３６ｎｍの保護絶縁層１４が形成される。その後、レジスト膜２５を除去して残りの下部電極１１の表面を陽極酸化する。例えば、化成電圧を６Ｖとすれば、下部電極１１上に厚さ約１０ｎｍの絶縁層（トンネル絶縁層）１２が形成される（図６）。

次に、層間絶縁層１５と、上部電極１３への給電線となる上部バス電極配線とスペーサ３０を配置するためのスペーサ３０を上部バス電極配線に電気的に接続するスペーサ電極となる金属膜を例えばスパッタリング法等で成膜する（図７）。この層間膜１５は、陽極酸化で形成する保護絶縁層１４にピンホールがあった場合、その欠陥を埋め、下部電極11と上部バス電極配線間の絶縁を保つ役割を果たす。金属膜は金属膜中間層１７としてＡｌをＣｒの金属膜下層１６、金属膜上層１８間に挟んだ３層膜とする。

ここでは、金属膜中間層１７にはＡｌを、金属膜下層１６と金属膜上層１８にはＣｒを用いた。Ａｌの膜厚は配線抵抗を低減するため、できるだけ厚くしておく。ここでは、金属膜下層１６を１００ｎｍ、金属膜中間層１７を４μｍ、金属膜上層１８を１００ｎｍの膜厚とした。

続いて、パターニングとエッチング工程により金属膜上層１８を、下部電極１１とは直交するストライプ形状に加工する。エッチングは例えば硝酸アンモニウムセリウム水溶液でのウェットエッチングを用いる。（図８）。続いて、パターニングとエッチング工程により金属膜下層１６を、下部電極１１とは直交するストライプ形状に加工する（図９）。エッチングは燐酸、酢酸の混合水溶液でのウェットエッチングで行う。その際、金属膜下層１６の片側（電子源形成側）は金属膜上層１８より張り出させて、後の工程で上部電極との接続を確保するコンタクト部とし、金属膜下層１６の反対側（電子源形成側と反対側）では金属膜上層１８をマスクとしてアンダーカットを形成し、後の工程で上部電極１３を分離する庇を形成する。これにより、上部電極１３を自己整合的に分離し、かつ給電を行う上部バス電極配線を形成することができる。

続いて、層間絶縁層１５を加工して電子放出部を開口する。電子放出部はサブピクセル内の１本の下部電極１１と、この下部電極１１と直交する２本の上部バス電極に挟まれた空間の直交部の一部に形成する。エッチングは、例えばＣＦ₄やＳＦ₆を主成分とするエッチング剤を用いたドライエッチングによって行うことができる（図１０）。

最後に、上部電極膜１３の成膜を行う。この成膜法は、例えばスパッタ成膜を用いる。上部電極１３としては、例えばＩｒ、Ｐｔ、Ａｕの積層膜を用い、膜厚は例えば６ｎｍとした。この時、上部電極１３は、電子放出部を挟む２本の上部バス電極の一方で、庇構造により切断される一方、もう一方の上部バス電極とは金属膜下層１６のコンタクト部により断線を起こさずに接続され給電される構造となる（図１１）。以下、本発明の層間絶縁層の各種実施例を説明する。

図１２は、本発明による層間絶縁層の実施例１の構成を説明する要部断面図である。図１２において、フィールド絶縁膜１４は図１１に示した下部電極１１の上層に形成され、下部電極１１はガラス板からなる陰極基板１０上に成膜されているが、図１２では図示を省略してある。

実施例１では、層間絶縁層１５を下層１５−１と上層１５−２の積層膜で構成した。下層１５−１は酸化シリコン膜ＳｉＯ₂であり、フィールド絶縁膜１４上に成膜され、その上に上層１５−２として窒化シリコン膜ＳｉＮを成膜してある。この積層膜の上にホトレジスト２６を塗布する。ホトレジスト２６は、テーパーを形成すべき範囲を露出して塗布する。

酸化シリコン膜ＳｉＯ₂と窒化シリコン膜ＳｉＮとは、ドライエッチングに対して異なる加工速度を有し、酸素量が多い酸化シリコン膜ＳｉＯ₂１５−１はドライエッチング速度が遅く、窒素量が多い窒化シリコン膜ＳｉＮ１５−２のドライエッチング速度は酸化シリコン膜ＳｉＯ₂よりも早い。ドライエッチングガス中の酸素添加量にかかわらず、ガラス基板側（フィールド絶縁膜１４側）の酸化シリコン膜ＳｉＯ₂１５−１よりも窒化シリコン膜ＳｉＮ１５−２の方が早くエッチングされて、図１２に示したようなテーパー１９が形成される。

エッチング後、ホトレジスト２６を除去し、上部電極１３を成膜する。このとき、上部電極１３は、電子源から層間絶縁層１５の上記テーパー１９に沿って上部バス電極配線を覆うように成膜される。層間絶縁層１５に段差が無いので、この部分で断線することがない。

また、誘電率の低い酸素含有量が多いシリコン化合物の上にＮａブロック能力の高い窒素含有量が高いシリコン化合物を積層して層間絶縁層としたことで、信号配線（下部電極１１）と上部電極１３（走査線、上部バス電極配線）の交叉部の容量化が実現できるとともに、ガラス基板から拡散するナトリウムＮａによる電子源の汚染を阻止することができ、信頼性が高く、高精細かつ長寿命の画像表示装置を得ることができる。

図１３は、本発明による層間絶縁層の実施例２の構成を説明する要部断面図である。図１３においても、図１２と同様、フィールド絶縁膜１４は図１１に示した下部電極１１の上層に形成され、下部電極１１はガラス板からなる陰極基板１０上に成膜されているが、図１３では図示を省略してある。

実施例２では、層間絶縁層１５を下層１５−３と上層１５−２の積層膜で構成した。下層１５−３はシリコン酸窒化膜ＳｉＯ₂（ｘ）Ｎ（ｙ）で、フィールド絶縁膜１４上に成膜される。ここで、（ｘ）はシリコン酸化膜ＳｉＯ₂の含有量、（ｙ）はシリコン窒化膜ＳｉＮの含有量を示す。そして、シリコン酸窒化膜ＳｉＯ₂（ｘ）Ｎ（ｙ）の上に上層１５−２としてシリコン窒化膜ＳｉＮを成膜してある。

このシリコン酸窒化膜ＳｉＯ₂（ｘ）Ｎ（ｙ）１５−３は、フィールド絶縁膜１４側でｘがｙよりも格段に大、すなわちシリコン酸化膜ＳｉＯ₂がリッチであり、上層のシリコン窒化膜ＳｉＮ側でｙがｘよりも格段に大、すなわちシリコン窒化膜ＳｉＮがリッチとなっている傾斜組成膜である。シリコン酸窒化膜ＳｉＯ₂（ｘ）Ｎ（ｙ）とシリコン窒化膜ＳｉＮの積層膜の上にホトレジスト２６をテーパーを形成すべき範囲を露出して塗布する。

シリコン酸窒化膜膜ＳｉＯ₂（ｘ）Ｎ（ｙ）１５−３は、上記実施例１と同じ理由で、酸素量が多いフィールド絶縁膜１４側はドライエッチング速度が遅く、窒化シリコン膜ＳｉＮ１５−２側のドライエッチング速度が早い。ドライエッチングガス中の酸素添加量にかかわらず、ガラス基板側（フィールド絶縁膜１４側）のシリコン酸窒化膜膜ＳｉＯ₂（ｘ）Ｎ（ｙ）１５−３にはテーパーが形成され、同様にエッチング速度が速い上層の窒化シリコン膜ＳｉＮ１５−２に形成されるテーパーと共に、図１３に示したようなテーパー１９が形成される。なお、シリコン酸窒化膜膜ＳｉＯ₂（ｘ）Ｎ（ｙ）１５−３として、上記のような傾斜組成膜に代えて（ｘ）≒（ｙ）である均質組成膜を用いても、形成されるテーパー形状が若干大となるが全体として所用のテーパー角を層間絶縁層の端縁に形成することができる。

エッチング後、ホトレジスト２６を除去し、上部電極１３を成膜する。このとき、上部電極１３は、電子源から層間絶縁層１５の上記テーパー１９に沿って上部バス電極配線を覆うように成膜される。層間絶縁層１５に段差が無いので、この部分で断線することがない。

また、誘電率の低い酸素含有量が多いシリコン化合物の上にＮａブロック能力の高い窒素含有量が高いシリコン化合物を積層して層間絶縁層としたことで、信号配線（下部電極１１）と上部電極１３（走査線、上部バス電極配線）の交叉部の容量化が実現できるとともに、ガラス基板から拡散するナトリウムＮａによる電子源の汚染を阻止することができ、信頼性が高く、高精細かつ長寿命の画像表示装置を得ることができる。

図１４は、本発明による層間絶縁層の実施例３の構成を説明する要部断面図である。図１４においても、フィールド絶縁膜１４は図１１に示した下部電極１１の上層に形成され、下部電極１１はガラス板からなる陰極基板１０上に成膜されているが、図１４では図示を省略してある。

実施例３では、層間絶縁層１５を実施例２の下層と同様の傾斜組成のシリコン酸窒化膜ＳｉＯ₂（ｘ）Ｎ（ｙ）１５−４のみをフィールド絶縁膜１４上に成膜した。ここで、（ｘ）はシリコン酸化膜ＳｉＯ₂の含有量、（ｙ）はシリコン窒化膜ＳｉＮの含有量を示す。

このシリコン酸窒化膜ＳｉＯ₂（ｘ）Ｎ（ｙ）１５−４は、フィールド絶縁膜１４側でｘがｙよりも格段に大、すなわちシリコン酸化膜ＳｉＯ₂がリッチであり、上部バス電極配線の形成側（上表面側）でｙがｘよりも格段に大、すなわちシリコン窒化膜ＳｉＮがリッチとなっている。このシリコン酸窒化膜ＳｉＯ₂（ｘ）Ｎ（ｙ）の上にホトレジスト２６を、テーパーを形成すべき範囲を露出して塗布する。このとき、ホトレジスト２６がテーパーを形成すべき範囲よりも前進した部分に塗布しても、エッチング速度がシリコン酸化膜ＳｉＯ₂とシリコン窒化膜ＳｉＮの含有濃度にしたがって連続的に変化することで図１４に示したようなテーパー角１９が得られる。

すなわち、シリコン酸窒化膜膜ＳｉＯ₂（ｘ）Ｎ（ｙ）１５−３は、上記実施例２と同じ理由で、酸素量が多いフィールド絶縁膜１４側はドライエッチング速度が遅く、窒化シリコン膜ＳｉＮ１５−２側のドライエッチング速度が早い。ドライエッチングガス中の酸素添加量にかかわらず、ガラス基板側（フィールド絶縁膜１４側）のシリコン酸窒化膜膜ＳｉＯ₂（ｘ）Ｎ（ｙ）１５−３にはテーパーが形成され、図１３に示したようなテーパー１９が形成される。

エッチング後、ホトレジスト２６を除去し、上部電極１３を成膜する。このとき、上部電極１３は、電子源から層間絶縁層１５の上記テーパー１９に沿って上部バス電極配線を覆うように成膜される。層間絶縁層１５に段差が無いので、この部分で断線することがない。

また、誘電率の低い酸素含有量が多いシリコン化合物の上にＮａブロック能力の高い窒素含有量が高いシリコン化合物を積層して層間絶縁層としたことで、信号配線（下部電極１１）と上部電極１３（走査線、上部バス電極配線）の交叉部の容量化が実現できるとともに、ガラス基板から拡散するナトリウムＮａによる電子源の汚染を阻止することができ、信頼性が高く、高精細かつ長寿命の画像表示装置を得ることができる。

なお、図１３、図１４のシリコン酸窒化膜膜ＳｉＯ₂（ｘ）Ｎ（ｙ）は、シリコンターゲットを用いた反応性スパッタリング法での酸素添加量と窒素添加量を不連続に、又は連続して変えることで得られる。または、プラズマＣＶＤでの原料ガス中の酸化物材料（ＳｉＨ₄−Ｎ₂Ｏ,Ｏ₂等）と窒化物材料（ＳｉＨ₄−ＮＨ₃ ，Ｈ₂等）などの添加量を不連続に、又は連続して変えることで実現可能である。

本発明の実施例１を説明するＭＩＭ型薄膜電子源を用いた画像表示装置を例とした模式平面図である。 薄膜型電子源の動作原理を示す図である。 本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。 本発明の薄膜型電子源の製法を示す図３に続く図である。 本発明の薄膜型電子源の製法を示す図４に続く図である。 本発明の薄膜型電子源の製法を示す図５に続く図である。 本発明の薄膜型電子源の製法を示す図６に続く図である。 本発明の薄膜型電子源の製法を示す図７に続く図である。 本発明の薄膜型電子源の製法を示す図８に続く図である。 本発明の薄膜型電子源の製法を示す図９に続く図である。 本発明の薄膜型電子源の製法を示す図１０に続く図である。 本発明による層間絶縁層の実施例１の構成を説明する要部断面図である。 本発明による層間絶縁層の実施例２の構成を説明する要部断面図である。 本発明による層間絶縁層の実施例３の構成を説明する要部断面図である。

符号の説明

１０・・・陰極基板、１１・・・下部電極、１２・・・絶縁層（トンネル絶縁層）、１３・・・上部電極、１４・・・保護絶縁膜（フィールド絶縁膜）、１５・・・層間絶縁層、１５−１・・・酸化シリコン膜ＳｉＯ₂、１５−２・・・窒化シリコン膜ＳｉＯ₂、１５−３,１５−4・・・シリコン酸窒化膜膜ＳｉＯ₂（ｘ）Ｎ（ｙ）、１６・・・金属膜下層、１７・・・金属膜中間層、１８・・・金属膜上層、１９・・・傾斜面、２１・・・走査電極（上部バス電極配線）、２５,２６・・・レジスト膜、３０・・・スペーサ、５０・・・信号線駆動回路、６０・・・走査線駆動回路、１１１・・・赤色蛍光、１１２・・・緑色蛍光体、１１３・・・青色蛍光体、１２０・・・ブラックマトリクス。

Claims (9)

1. 下部電極と上部電極、および前記下部電極と上部電極の間に挟持される電子加速層を有し、前記下部電極と前記上部電極との間に電圧を印加することで前記電子加速層と積層した領域で前記上部電極側より電子を放出する多数の薄膜型電子源をマトリクス状に配置した陰極基板と、前記電子源のそれぞれに対応して配置した複数色の蛍光体層を有する蛍光体基板とを具備する画像表示装置であって、
   前記薄膜型電子源は電子加速層の前記領域の外側で前記下部電極と、前記上部電極への給電線となる上部バス電極を絶縁する層間絶縁層を有しており、
   前記上部電極は、前記層間絶縁膜の側縁から当該層間絶縁層の上層に有して当該上部電極に給電する上部バス電極配線を覆う如く形成されており、前記層間絶縁層が、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜からなることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記積層膜は、前記シリコン窒化膜が前記上部バス電極配線側に位置することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置
3. 下部電極と上部電極、および前記下部電極と上部電極の間に挟持される電子加速層を有し、前記下部電極と前記上部電極との間に電圧を印加することで前記電子加速層と積層した領域で前記上部電極側より電子を放出する多数の薄膜型電子源をマトリクス状に配置した陰極基板と、前記電子源のそれぞれに対応して配置した複数色の蛍光体層を有する蛍光体基板とを具備する画像表示装置であって、
   前記薄膜型電子源は電子加速層の前記領域の外側で前記下部電極と、前記上部電極への給電線となる上部バス電極を絶縁する層間絶縁層を有しており、
   前記上部電極は、前記層間絶縁膜の側縁から当該層間絶縁層の上層に有して当該上部電極に給電する上部バス電極配線を覆う如く形成されており、前記層間絶縁層が、シリコン酸窒化膜とシリコン窒化膜との積層膜からなることを特徴とする画像表示装置。
4. 前記積層膜は、前記シリコン窒化膜が前記上部バス電極配線側に位置することを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置
5. 下部電極と上部電極、および前記下部電極と上部電極の間に挟持される電子加速層を有し、前記下部電極と前記上部電極との間に電圧を印加することで前記電子加速層と積層した領域で前記上部電極側より電子を放出する多数の薄膜型電子源をマトリクス状に配置した陰極基板と、前記電子源のそれぞれに対応して配置した複数色の蛍光体層を有する蛍光体基板とを具備する画像表示装置であって、
   前記薄膜型電子源は電子加速層の前記領域の外側で前記下部電極と、前記上部電極への給電線となる上部バス電極を絶縁する層間絶縁層を有しており、
   前記上部電極は、前記層間絶縁膜の側縁から当該層間絶縁層の上層に有して当該上部電極に給電する上部バス電極配線を覆う如く形成されており、
   前記層間絶縁層は、シリコン酸窒化膜と該シリコン酸窒化膜の上層に形成したシリコン窒化膜とからなる積層膜であり、前記シリコン酸窒化膜は、窒素の含有濃度が前記シリコン窒化膜側で高い濃度傾斜を有することを特徴とする画像表示装置。
6. 下部電極と上部電極、および前記下部電極と上部電極の間に挟持される電子加速層を有し、前記下部電極と前記上部電極との間に電圧を印加することで前記電子加速層と積層した領域で前記上部電極側より電子を放出する多数の薄膜型電子源をマトリクス状に配置した陰極基板と、前記電子源のそれぞれに対応して配置した複数色の蛍光体層を有する蛍光体基板とを具備する画像表示装置であって、
   薄膜型電子源は電子加速層の前記領域の外側で前記下部電極と、前記上部電極への給電線となる上部バス電極を絶縁する層間絶縁層を有しており、
   前記上部電極は、前記層間絶縁膜の側縁から当該層間絶縁層の上層に有して当該上部電極に給電する上部バス電極配線を覆う如く形成されており、
   前記層間絶縁層は、前記上部バス電極側で窒化シリコン濃度が高い傾斜組成を有するシリコン酸窒化膜からなることを特徴とする画像表示装置。
7. 前記上部バス電極配線は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を金属膜中間層とし、その上下をクロムまたはクロム合金からなる金属膜下層および金属膜上層で挟んだ３層構造で形成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の画像表示装置。
8. 前記上部バス電極配線は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を金属膜中間層とし、その上下をクロムまたはクロム合金からなる金属膜下層および金属膜上層で挟んだ３層構造で形成され、
   前記上部バス電極配線の側面の片側が前記金属膜下層が前記金属膜中間層より張り出して前記上部電極と接続され、
   前記上部バス電極配線の前記側面の反対側に位置する他の側面では、前記金属膜下層が前記金属膜中間層に対してアンダーカットを形成しており、
   前記アンダーカットで、隣接する画素との間で前記上部電極を分離していることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の画像表示装置。
9. 前記上部バス電極配線は、マトリクス駆動する際の走査線として用いられることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の画像表示装置。
   

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