JP2008218195A - 電子源、画像表示装置及び情報表示再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第一配線近傍で電子放出素子から放出される電子ビームの広がりを小さくし、第一配線上に配置されるスペーサへ電子ビームが照射されることを抑制し、高精細な電界電子放出型ディスプレイを実現する技術を提供する。
【解決手段】絶縁性基板１４と、絶縁性基板１４の上に配置された第一配線１１と、絶縁性基板１４の上に配され第一配線１１と交差する第二配線１２と、電子放出部材を備えたカソード電極とカソード電極の上に設けられたゲート電極とを有すると共に、第一配線１１と第二配線１２との交差部から離れて絶縁性基板１４の上に配置された電子放出素子１５と、を備える電子源であって、第一配線１１は、絶縁層１３を介して第二配線１２の上に配置されており、ゲート電極は間隔を置いて並んだスリット状の複数の開口を備えており、開口の長手方向の延長線が第一配線１１に交差するように配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明はテレビ受像機、コンピュータの表示装置、電子線描画装置等に用いる電子源、画像表示装置及び情報表示再生装置に関するものである。

近年、電界放出型ディスプレイ（以下、ＦＥＤという）が注目されている。ＦＥＤは、一般的に、二次元マトリクス状に配置された各画素に電界放出素子を設けたリアプレート（以下、ＲＰという）と、ＲＰの各画素の電子放出素子から放出された電子の衝突により発光する発光体層を有するフェースプレート（以下、ＦＰという）を備える。そして、ＦＰとＲＰとが、スペーサによって間隔を保持され、当該間隔内部を大気圧よりも低い圧力（真空）にして対向配置された構成をしている。

電界放出素子としては、カソード電極と開口を備えるゲート電極とを基板表面に対して垂直方向に積層させた縦型の電界放出素子がある。そして、ＦＰ側から見たときのゲート電極の開口形状にはスリット状（典型的には長方形）やホール状（典型的には円形）のものがある。

ここで、電子ビームを収束させる縦型電界放出素子として、電子放出部を備えるカソード電極とゲート電極とを基板の垂直方向に間隔を置いて配置した電子放出素子の一例が特許文献１に開示されている。

また、縦型電界放出素子を走査配線と信号配線との交差部にマトリクス状に配置する電子放出素子の一例が特許文献２に開示されている。
特開平８−０９６７０３号公報 特開２００３−１５１４５６号公報

ＦＥＤの場合には、ＲＰとＦＰとの間隔を保持するために、走査配線上または信号配線上にスペーサが設けられる場合がある。ここで、電子放出素子からの電子ビームは広がるため、電子放出素子の配置位置によってはスペーサに電子放出素子からの電子ビームが照射される場合がある。すると、スペーサがチャージアップし、電子ビームの軌道が変わってしまったり、スペーサの沿面耐圧の低下に伴う沿面放電に起因して電子放出素子が破壊されてしまったりする等、様々な問題が生じてしまう。

また、この問題を回避するために電子放出素子を疎に配置すると、高精細なＦＥＤを実現できないといった問題もあった。

本発明は前述の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、第一配線近傍で電子放出素子から放出される電子ビームの広がりを小さくし、第一配線上に配置されるスペーサへ電子ビームが照射されることを抑制することにある。その結果として、高精細な電界電子放出型ディスプレイを実現する技術を提供することにある。

本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
基板と、
前記基板の上に配置された第一配線と、
前記基板の上に配され、前記第一配線と交差する第二配線と、
電子放出部材を備えたカソード電極と前記カソード電極の上に設けられたゲート電極とを有すると共に、前記第一配線と前記第二配線との交差部から離れて前記基板の上に配置された電子放出素子と、
を備える電子源であって、
前記第一配線は、絶縁層を介して前記第二配線の上に配置されており、
前記ゲート電極は間隔を置いて並んだスリット状の複数の開口を備えており、前記開口の長手方向の延長線が前記第一配線に交差するように配置されていることを特徴とする電子源である。

また、本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
基板と、
前記基板の上に配置された第一配線と、
前記基板の上に配され、前記第一配線と交差する第二配線と、
電子放出部材を備えたカソード電極と前記カソード電極の上に設けられたゲート電極とを有すると共に、前記第一配線と前記第二配線との交差部から離れて前記基板の上に配置された電子放出素子と、
を備える電子源であって、
前記第一配線は、絶縁層を介して前記第二配線の上に配置されており、
前記ゲート電極は間隔を置いて並んだスリット状の複数の開口を備えており、前記開口の長手方向端部が前記開口の長手方向中央部よりも前記第一配線に近接配置されていることを特徴とする電子源である。

本発明によると、第一配線近傍で電子放出素子から放出される電子ビームの広がりを小さくし、第一配線上に配置されるスペーサへ電子ビームが照射されることを抑制でき、高精細な電界電子放出型ディスプレイを実現できる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

本発明の電子源では、走査配線である第一配線と、信号配線である第二配線と、の交差部から離れて電子放出素子を配置する。電子放出素子としては、電子放出部材とスリット状の開口を備えたゲート電極とが基板上に積層された縦型の電界放出素子が適用される。そして、ゲート電極のスリット状の開口の長手方向の延長線が第一配線と交差するように配置される。言い換えると、スリット状の開口の長手方向端部がその開口の長手方向中央部よりも第一配線に近接配置されている。

スリット状の開口を有する縦型電界放出素子では、電子ビームの収束効果はスリット状の開口の長手方向と短手方向とで異なる。

スリット状の開口の長手方向における電子ビームの広がりは、スリット状の開口の長手方向端部近傍からの電子放出によって決まる。スリット状の開口の長手方向端部近傍では、ゲート電極が電子放出部を１８０°以上取り囲むように配置されているため、ホール状の開口の縦型電界放出素子から電子放出しているのに近い電子ビームの広がりになる。

一方、スリット状の開口の短手方向における電子ビームの広がりは、スリット状の開口
の長手方向の中央部からの電子放出によって決まる。この場合には、スリット状の開口の長手方向中央部近傍では、ゲート電極が電子放出部を対向する２面で挟むように配置されているだけのため、ゲート電極による電子ビームの収束効果がホール状の開口の縦型電界放出素子よりも得られず、ホール状の開口の縦型電界放出素子から電子放出しているよりも広い電子ビームの広がりになる。

ここで、縦型電界放出素子の開口の断面で考えた場合、同じ開口幅（ホール状の場合は開口径）の場合には、ホール状の開口の縦型電界放出素子からの電子ビームの広がりの方がスリット状の開口の縦型電界放出素子からの電子ビームの広がりよりも小さい。これを反映して、スリット状の開口の長手方向の電子ビームの広がりの方が、スリット状の開口の短手方向の電子ビームの広がりよりも小さくなる。

特に、電子放出部材とゲート電極との間に電子ビーム収束機能を有するスリット状の開口の縦型電界放出素子では、電子ビームの広がりには収束効果が非常に強く効くため、スリット状の開口の長手方向の電子ビームの広がりの方が、スリット状の開口の短手方向の電子ビームの広がりよりも小さくなる。これは、スリット状の開口の長手方向端部近傍では、電子放出部とゲート電極との間に電子ビーム収束機能を有する構造体が電子放出部を１８０°以上取り囲むように配置されているため、電子ビームの収束効果は大きく、電子ビームの広がりは小さく抑えられる。一方、スリット状の開口の長手方向中央部では、電子放出部とゲート電極との間に電子ビーム収束機能を有する構造体が電子放出部に対して対向する２面で挟まれるように配置されているだけであり、スリット状の開口の長手方向端部近傍に比べると、当該構造体に囲まれる部分が少ない分、電子ビームの収束効果は小さくなる。したがって、スリット状の開口の長手方向中央部では、スリット状の開口の長手方向の端部近傍に比べると電子ビームの広がりは大きくなる。

このため、本実施例では、スリット状の開口の長手方向の延長線をスペーサが上部に配置される第一配線と交差するように配置することにより、スリット状の開口の長手方向端部が、スリット状の開口の長手方向中央部よりも第一配線に近接配置されるようにする。

これにより、第一配線上に配置されたスペーサ近傍では、電子ビームの広がりが小さいスリット状の開口の長手方向端部から電子が放出される。よって、スリット状の開口を有する電子放出素子からは、第一配線上に配置されたスペーサに向かう方向への電子ビームの広がりを小さくすることができ、スペーサへ電子ビームを照射することを低減できる。これにより、高精細なＦＥＤを実現できる。

図１に本実施の形態に係る電子源の概略平面図を示す。図１中、第一配線１１は紙面左右方向に延びている。第二配線１２は、第一配線１１の下層で第一配線１１と直交して紙面上下方向に延びている。絶縁層１３は、第二配線１２と第一配線１１との間に介在している。絶縁性基板１４の上には、第一配線１１や第二配線１２が積層される。電子放出素子１５は、第一配線１１と第二配線１２とが交差する部位から離れて配置され、第一配線１１にアノード電極が接続され、第二配線１２にゲート電極が接続されている。電子放出素子１５は、間隔を置いて並んだスリット状の２つの開口を備えている。

図２に図１の電子放出素子１５の断面、特に電子放出素子１５内の１つのスリット形状の開口の断面を示す。図２中、カソード電極２１は、絶縁性基板１４上に１層目に積層されており、第一配線１１と接続される。ゲート電極２２は、カソード電極２１の上であり、さらには絶縁性基板１４上の最上位層に積層されており、第二配線１２と接続される。絶縁層２３は、ゲート電極２２の下に積層されている。電子放出部材としての電子放出材料２４は、カソード電極２１上に設けられている。収束電極２５は、電子放出材料２４上に設けられ、この収束電極２５の上層が絶縁層２３となっている。

ここで、収束電極２５はカソード電極２１の一部であっても良い。また、カソード電極２１と共に収束電極２５は第一配線１１に接続されている。

図１及び図２に示した本実施の形態に係る電子源の製造方法を、図３を用いて説明する。なお、図３は各工程における概略平面図であり、一絵素領域のみを示している。

（工程１）
まず、予め、その表面を十分に洗浄した絶縁性基板１４上に、第二配線１２を形成する（図３（ａ））。

第二配線１２の形成は、蒸着法、スパッタ法等の一般的真空成膜技術により形成しても構わないし、印刷技術によって形成しても構わない。第二配線１２に必要な膜厚や配線幅によって適宜選択される。第二配線１２が形成される絶縁性基板１４は、石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、シリコン基板等にスパッタ法等によりＳｉＯ_２を積層した積層体、あるいは、アルミナ等のセラミックスの絶縁性の基板の中から適宜選択される。

（工程２）
続いて、第二配線１２の脇に第二配線１２から離れてカソード電極２１及び電子放出材料２４をこの順に積層する（図３（ｂ））。

カソード電極２１と電子放出材料２４は同じ面積に形成しても構わないし、異なる面積に形成しても構わない。工程３で形成する収束電極２５を、工程７で第一配線１１を形成する領域にまで形成する場合には、カソード電極２１及び電子放出材料２４は工程７で第一配線１１を形成する領域にまで形成しなくても構わない。また、工程３で形成する収束電極２５を、電子放出材料２４に電子を注入するカソード電極機能を持たせるのであれば、本工程２において、カソード電極２１を形成する工程を省いても良い。

カソード電極２１は、ＣＶＤ法、蒸着法、スパッタ法等の一般的真空成膜技術により形成される。カソード電極２１の材料は、例えば、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等の金属または合金材料、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ等の炭化物、ＨｆＢ_２、ＺｒＢ_２、ＬａＢ_６、ＣｅＢ_６、ＹＢ_４、ＧｄＢ_４等の硼化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体等から適宜選択される。カソード電極２１の厚さとしては、数十ｎｍから数ｍｍの範囲で設定され、好ましくは数十ｎｍから数μｍの範囲で選択される。

電子放出材料２４は、ＣＶＤ法、蒸着法、スパッタ法等の一般的真空成膜技術や有機溶媒を加熱分解する技術により形成することができる。電子放出材料２４を構成する材料としては、例えば、グラファイト、フラーレン、ファイバー状の導電性材料（カーボンナノチューブなどのカーボンファイバーも含む）、アモルファスカーボン、ダイヤモンドライクカーボン、ダイヤモンドを分散した炭素及び炭素化合物等から適宜選択される。好ましくは仕事関数の低い炭素化合物が良い。電子放出材料２４の膜厚としては、数μｍ以下の範囲で設定され、好ましくは１５０ｎｍ以下の範囲で選択される。

（工程３）
続いて、収束電極２５をカソード電極２１及び電子放出材料２４の上に積層する（図３（ｃ））。

収束電極２５は、ＣＶＤ法、蒸着法、スパッタ法等の一般的真空成膜技術により形成さ
れる。収束電極２５の材料は、カソード電極２１と同一の材料でも構わないし、異なる材料を用いても構わない。また、収束電極２５の形成においては、カソード電極２１と同一の真空成膜技術を用いても構わないし、異なる真空成膜技術を用いても構わない。

また、カソード電極２１と電子放出材料２４と収束電極２５との、第二配線１２の長手方向と平行な方向の長さを、同じに形成しても構わないし、異なる長さに形成しても構わないが、少なくともいずれか一つが、工程７で第一配線を形成する領域にまで達して形成されていなければならない。

（工程４）
続いて、電子放出素子形成エリアに絶縁層２３を積層する（図３（ｄ））。

絶縁層２３は、所望の領域に配置することができれば、如何なる方法を用いても構わない。一例としては、例えば、絶縁層２３を配置する部分以外をマスクして、ＣＶＤ法、蒸着法、スパッタ法、プラズマ法等の一般的真空成膜技術により形成することができる。或いは、インクジェット方式などの印刷法を用いることによって、配置したい部分にのみに配置することもできる。

絶縁層２３は、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法等の一般的な真空成膜法により形成される。絶縁層２３の材料は、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＣａＦなど材料から適宜選択される。絶縁層２３は、高電界に耐えられる耐圧の高い材料が望ましい。絶縁層２３の厚さとしては、数十ｎｍから数μｍの範囲で設定され、好ましくは数百ｎｍから数μｍの範囲から選択される。

（工程５）
続いて、ゲート電極２２を工程１で形成した第二配線に接続するように電子放出素子形成エリアに積層する（図３（ｅ））。

ゲート電極２２は、工程２で記したカソード電極２１と収束電極２５と同じ材料で形成しても構わないし、異なる材料で形成しても構わない。また、ゲート電極２２はカソード電極２１と収束電極２５と同じ形成方法を用いて形成しても構わないし、異なる形成方法を用いて形成しても構わない。

（工程６）
続いて、第一配線形成エリアにコンタクトホール１３ａを有する絶縁層１３を形成する（図３（ｆ））。

コンタクトホール１３ａは、四角形の孔であり、工程６で形成する第一配線１１と、カソード電極２１、電子放出材料２４及び収束電極２５とを繋ぐためのものである。

絶縁層１３は、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法、プラズマ法等の一般的な真空成膜法や、印刷技術により形成される。絶縁層１３に必要な膜厚や幅や誘電率によって適宜選択される。

（工程７）
続いて、第一配線１１を形成する（図３（ｇ））。

第一配線１１の形成は、蒸着法、スパッタ法等の一般的真空成膜技術により形成しても構わないし、印刷技術によって形成しても構わない。第一配線１１の形成は、第二配線１２の形成方法と同じ方法でも構わないし、異なる方法でも構わない。また、第一配線１１
の材料は、第二配線１２の材料と同じであっても構わないし、異なる材料であっても構わない。第一配線１１に必要な膜厚や配線幅によって適宜選択される。

（工程８）
最後に、電子放出材料２４の表面が露出するように、電子放出素子形成エリアにスリット状の開口３０を形成し本実施の形態の電子源が完成する（図３（ｈ））。

この時、スリット状の開口３０の長手方向の延長線が、第一配線１１に交差する、若しくはスリット状の開口３０の長手方向端部がその開口３０の長手方向中央部よりも第一配線１１に近接配置されるようにスリット状の開口３０が形成される。

なお、図３ではスリット状の開口３０の本数を２本としているが、電子放出材料２４の仕事関数や、駆動させる時の電圧や、必要とする放出電子ビームの形状等により適宜設定される。また、対向するゲート電極２２間の距離（開口径）は、電子放出素子を構成する材料間の距離や、電子放出材料２４の仕事関数や、駆動させる時の電圧や、必要とする放出電子ビームの形状等により適宜設定される。通常、スリット状の開口３０の深さは、数十ｎｍから数十μｍの範囲で設定され、好ましくは百ｎｍから１０μｍ程度の範囲で選択される。

スリット状の開口３０の形成は、ゲート電極２２と絶縁層２３と収束電極２５とを貫通するように作製する。開口３０の形成は、エッチングにより行われ、その方法はエッチング対象であるゲート電極２２と絶縁層２３と収束電極２５の材料に応じて適宜選択すれば良い。

次に、本発明の実施の形態に係る電子源を適用した応用例について以下に述べる。本実施の形態に係る電子源の複数個を基体上に配列することによって、例えば画像表示装置を構成することができる。

図４を用いて、本実施の形態の電子源を用いて得られる画像表示装置について説明する。

電子放出素子４０は、交差する第二配線４１と第一配線４２との交差部に第二配線４１及び第一配線４２から離れて配置されている。フェースプレート４６は、ガラス基板４３と発光体である蛍光膜４４とメタルバック４５とから構成される。電子源基板４７には、電子放出素子４０が複数配置されている。支持枠４８は、フェースプレート４６と電子源基板４７との間を支持している。外囲器４９は、フェースプレート４６と電子源基板４７と支持枠４８とから構成される。

第二配線４１及び第一配線４２は、それぞれ行方向配線及び列方向配線としての機能を有することも可能であるが、第二配線４１及び第一配線４２を、それぞれ行方向配線および列方向配線に接続してもよい。支持枠４８には、フェースプレート４６が低融点のフリットガラスなどを用いて接合される。

また、フェースプレート４６と電子源基板４７との間に、スペーサとよばれる不図示の支持体を少なくとも１つ設置することにより、大気圧に対して十分な強度をもつ外囲器４９を構成することができる。外囲器４９が大きい場合には、十分な強度を持つために、例えば、複数の板状のスペーサを第一配線４２上に配置する。

以上のように画像表示装置は、電子源基板４７上に配置された電子放出素子４０、第二配線４１、第一配線４２、及び外囲器４９で構成される。

図５に蛍光膜４４の一部を模式的に示す。表示したい発光色に対応する蛍光体５１を規則的に配置し、所望の蛍光体５１を発光させることで、ガラス基板４３の外面に画像を表示させることができる。蛍光体５１は、光吸収部材５２よって仕切られる。光吸収部材５２を設ける目的は、カラー表示の場合必要となる三原色の各蛍光体５１の混色等を目立たなくすることと、コントラストの低下を抑制すること等である。蛍光体５１は、例えば、ｘ方向には、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の順に配置し、ｙ方向には同色の蛍光体５１を配置する。このような蛍光膜４４の施設領域が画像表示装置のスクリーンとなる。

本実施の形態に係る情報表示再生装置としての映像受信表示装置を、模式的に図６に示す。本実施の形態に係る映像受信表示装置においては、図４に模式的に示したスクリーンを有する画像表示装置を用いる。図６において、映像受信表示装置は、受信機としての映像情報受信装置６１、画像信号生成回路６２、駆動回路６３、及び図４の電子放出素子を用いた画像表示装置６４から構成される。

まず、映像情報受信装置６１で受信された放送信号に含まれる映像情報を出力して画像信号生成回路６２に入力し、画像信号を生成する。映像情報受信装置６１としては、例えば、無線放送、有線放送、インターネットを介した映像放送等を選局し受信できるチューナーのような受信機を挙げることができる。そして、映像情報受信装置６１は映像情報だけでなく、文字情報や音声情報をも受信することができる。なお、映像情報受信装置６１に音響装置等を接続し、更に画像信号生成回路６２、駆動回路６３及び画像表示装置６４を含めてテレビセットを構成することができる。画像信号生成回路６２では、映像情報から画像表示装置６４の各画素に対応した画像信号を生成し、駆動回路６３に入力する。そして、入力された画像信号に基づいて駆動回路６３で画像表示装置６４に印加する電圧を制御し、画像表示装置６４のスクリーンに画像を表示させる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されることはなく、本発明の目的を達成するものであれば各構成要素が代用物や均等物に置換されたものであってもよい。

＜実施例１＞
図７（ｉ）に本実施例により作製した電子源の概略平面を示し、図８に本実施例の電子放出素子の１つのスリット状の開口部分の短手方向での概略断面を示し、図７に本実施例の電子源の製造方法を示す。以下に、本実施例の電子源の製造工程を詳細に説明する。

（工程１）
まず、予め、その表面を十分に洗浄した石英基板７１上に、印刷法により、厚さ３μｍ、幅５０μｍのＣｕを形成し、信号配線７２を形成した（図７（ａ））。

（工程２）
続いて、リフトオフ用パターンをフォトレジストで形成し、信号配線７２の脇に、電子放出膜７３として、プラズマＣＶＤ法により厚さ３０ｎｍのアモルファスカーボン膜をスリット状に形成した（図７（ｂ））。

スリット状の電子放出膜７３の幅（短手方向）は５μｍ、長さ（長手方向）は８５μｍとした。

（工程３）
続いて、リフトオフ用パターンをフォトレジストで形成し、電子放出膜７３を覆うように、抵抗層７４として、共スパッタ法により、厚さ１００ｎｍのＳｉＯ_ｘＮ_ｙ（ｘ＝１〜
２、ｙ＝０〜１）とＡｌの混合膜を形成した（図７（ｃ））。

（工程４）
続いて、リフトオフ用パターンをフォトレジストで形成し、収束電極兼カソード電極７５として、スパッタにより厚さ１００ｎｍのＴｉＮを積層した。収束電極兼カソード電極７５は、工程８で走査配線７９が形成される領域と重なるように形成した（図７（ｄ））。

（工程５）
続いて、リフトオフ用パターンをフォトレジストで形成し、電子放出素子形成エリアに、絶縁層７６として、スパッタ法により、厚さ１μｍのＳｉＯ_２を形成した（図７（ｅ））。

（工程６）
続いて、リフトオフ用パターンをフォトレジストで形成し、電子放出素子形成エリアと信号配線７２の領域に、ゲート電極７７として、スパッタ法により、厚さ１００ｎｍのＴｉＮを形成した（図７（ｆ））。

（工程７）
続いて、マスクを用いて、走査配線７９と収束電極兼カソード電極７５とを接触するようにコンタクトホール７８ａを有する絶縁層７８として、印刷技術により、厚さ５μｍ、幅２１０μｍのＳｉＯ_２を形成した（図７（ｇ））。

（工程８）
続いて、絶縁層７８上に、マスクを用いて、走査配線７９として、印刷技術により、厚さ１３μｍ、幅２００μｍのＡｇを形成した（図７（ｈ））。

工程７で形成したコンタクトホール７８ａにより、走査配線７９を収束電極兼カソード電極７５と電気的に接続させた。

（工程９）
最後に、リフトオフ用パターンをフォトレジストで形成し、電子放出素子形成エリアに、エッチング技術により、スリット状の開口８０を形成し、本実施例の電子源を完成させた。（図７（ｉ））。ここで、スリット状の開口８０は、長手方向の延長線が走査配線７９と直交するように形成されている。

この時、電子放出膜７３が露出するようにエッチングを行った。ゲート電極７７はＢＣｌ_３によるドライエッチング、絶縁層７６はＣＦ_４によるドライエッチング、収束電極兼カソード電極７５はＢＣｌ_３によるドライエッチングで行い、その後、ＢＨＦによるウェットエチングにより抵抗層７４をエッチングして、電子放出膜７３の表面を露出させた。ＢＨＦによるウェットエチングの際には、絶縁層７６も少しエッチングさせた。

ここで、本実施例では、抵抗層７４を電子放出膜７３と収束電極兼カソード電極７５との間に設けたことにより、図２に示す構成の電子放出素子の様に収束電極とカソード電極とが電気的に接続し同電位になっている電子放出素子と比べ、電子放出ゆらぎを低減させることができた。

これは、本実施例の電子放出素子の構成の場合、電子放出膜７３に電子が注入される際には必ず抵抗層７４を通過するため、抵抗層７４に流れる電流量の変化に応じて、抵抗層７４で発生する電圧降下が変化する。すると、収束電極兼カソード電極７５と電子放出膜
７３との間に電位差が生じ、電子放出膜７３に印加される電界強度が変化し、電子放出膜７３から放出される電流量が変化する。

具体的には、電子放出膜７３から電子が放出されると、その電流量に応じて抵抗層７４で電圧降下が起こり、電子放出膜７３の電位が収束電極兼カソード電極７５に対して若干高くなる。電子放出膜７３から放出される電流量が増えると、収束電極兼カソード電極７５と電子放出膜７３との間の電位差が大きくなるため、電子放出膜７３に印加される電界強度が弱くなり、結果として、電子放出膜７３から放出される電流量が少なくなる。逆に、電子放出膜７３から放出される電流量が減ると、収束電極兼カソード電極７５と電子放出膜７３との間の電位差が小さくなるため、電子放出膜７３に印加される電界強度が強くなり、結果として、電子放出膜７３から放出される電流量が多くなる。このような現象が起きることにより、電子放出素子のこの構造は、電子放出膜７３から放出される電流量を安定させる効果があり、電子放出ゆらぎを低減することができる。

また、本実施例の電子源では、スリット状の各開口８０毎の電子放出材料部分を分離しているため（図７（ｂ））、その上に積層した抵抗層７４により、スリット状の各開口８０毎に注入される電流量が制限され、１電子源内における、スリット状の開口８０間の電子放出ゆらぎのばらつきが低減される。

また、本実施例では、抵抗層７４を各電子源毎に具備しているため（図７（ｃ））、本実施例の電子源をマトリクス状に複数配置した場合には、各電子源間の電子放出ゆらぎのばらつきが低減され、美しい画像を提供できる。

本実施例の電子源の走査配線７９上に厚さ１．６ｍｍ、幅２００μｍのスペーサ８１を配置し（図７（ｊ））、さらにその上に蛍光体が配置されたＦＰを配置し、電子源から放出された電子ビームを観察した。電子ビーム観察時の駆動の概略図を図９に示す。ＦＰ９１に電圧Ｖａ＝１０ｋＶを印加し、ゲート電極７７に電圧Ｖｇ＝２０Ｖを印加して、電子ビームの観察をした。比較のために、同じ形状のスリット状の開口を、スペーサからの距離が本実施例のスリット状の開口と同じで、スリット状の開口の長手方向の延長線が走査配線と平行となり交差しないように形成した電子源も作製し比べたところ、本実施例の電子源では、比較例に比して電子ビームの位置ずれが大幅に改善された。

＜実施例２＞
図１０（ｉ）に本実施例により作製した電子源の概略平面を示し、図１１に本実施例の電子放出素子の１つのスリット状の開口部分の長手方向での概略断面を示し、図１０に本実施例の電子源の製造方法を示す。以下に、本実施例の電子源の製造工程を詳細に説明する。実施例１と重複する部分は説明を省略する。

（工程１）
まず、予め、その表面を十分に洗浄した石英基板１０１上に、印刷法により、厚さ３μｍ、幅５０μｍのＣｕを形成し、信号配線１０２を形成した（図１０（ａ））。

（工程２）
続いて、リフトオフ用パターンをフォトレジストで形成し、信号配線１０２の脇に、カソード電極１０３として、スパッタ法により厚さ３００ｎｍのＴｉＮを形成し、その上に、リフトオフ用パターンをフォトレジストで形成し、電子放出膜１０４として、プラズマＣＶＤ法により厚さ３０ｎｍのアモルファスカーボン膜を形成した（図１０（ｂ））。

（工程３）
続いて、リフトオフ用パターンをフォトレジストで形成し、電子放出膜１０４を覆うよ
うに、絶縁層１０５として、スパッタ法により、厚さ１００ｎｍのＳｉＯ_２を形成した（図１０（ｃ））。

（工程４）
続いて、リフトオフ用パターンをフォトレジストで形成し、絶縁層１０５で覆われていない部分のカソード電極１０３を覆うように、抵抗層１０６として、共スパッタ法により、厚さ１００ｎｍのＳｉＯ_ｘＮ_ｙ（ｘ＝１〜２、ｙ＝０〜１）とＡｌの混合膜を形成した（図１０（ｄ））。

（工程５）
続いて、リフトオフ用パターンをフォトレジストで形成し、収束電極１０７として、スパッタ法により厚さ１００ｎｍのＴｉＮを積層した。収束電極１０７は、工程８で走査配線１１１が形成される領域と重なるように形成した（図１０（ｅ））。

（工程６）
続いて、リフトオフ用パターンをフォトレジストで形成し、電子放出素子形成エリアに、絶縁層１０８として、スパッタ法により、厚さ１μｍのＳｉＯ_２を形成し、続いて、リフトオフ用パターンをフォトレジストで形成し、電子放出素子形成エリアと信号配線１０２の領域に、ゲート電極１０９として、スパッタ法により、厚さ１００ｎｍのＴｉＮを形成した（図１０（ｆ））。

（工程７）
続いて、マスクを用いて、走査配線１１１と収束電極１０７とを接触するようにコンタクトホール１１０ａを有する絶縁層１１０として、印刷技術により、厚さ５μｍ、幅２１０μｍのＳｉＯ_２を形成した（図１０（ｇ））。

（工程８）
続いて、絶縁層１１０上に、マスクを用いて、走査配線１１１として、印刷技術により、厚さ１３μｍ、幅２００μｍのＡｇを形成した（図１０（ｈ））。工程７で形成した絶縁層１１０のコンタクトホール１１０ａにより、収束電極１０７と電気的に接続させた。

（工程９）
最後に、リフトオフ用パターンをフォトレジストで形成し、電子放出素子形成エリアに、エッチング技術により、スリット状の開口１１２を形成し、本実施例の電子源を完成させた。（図１０（ｉ））。ここで、スリット状の開口１１２は、長手方向の延長線が走査配線１１１と直交するように形成されている。エッチングの方法は実施例１と同様である。

本実施例では、抵抗層１０６を収束電極１０７とカソード電極１０３との間に設けたことにより、電子放出膜１０４に供給される電子は全て抵抗層１０６を経由することになる。従って、収束電極１０７とカソード電極１０３との間に設けられた抵抗層１０６によって、実施例１と同様の効果が得られ、電子放出ゆらぎを低減することができた。

また、実施例１の電子源と同様に、本実施例では抵抗層１０６を各電子源毎に具備しているため（図１０（ｄ））、本実施例の電子源をマトリクス状に複数配置した場合には、各電子源間の電子放出ゆらぎのばらつきが低減され、美しい画像を提供できる。

実施例１と同様に、本実施例の電子源の走査配線１１１上に厚さ１．６ｍｍ、幅２００μｍのスペーサ１１３を配置し（図１０（ｊ））、さらにその上に蛍光体が配置されたＦＰを配置し、電子源から放出された電子ビームを観察した。比較のために、同じ形状のス
リット状の開口を、スペーサからの距離が本実施例のスリット状の開口と同じで、スリット状の開口の長手方向の延長線が走査配線と平行になり交差しないように形成した電子源も作製し比べたところ、本実施例の電子源では、比較例に比して電子ビームの位置ずれが大幅に改善された。

＜実施例３＞
図１２（ｉ）に本実施例により作製した電子源の概略平面を示し、図１３に１つのスリット状の開口部分の長手方向での概略断面を示し、図１２に本実施例の電子源の製造方法を示す。本実施例では、電子放出膜に電子を供給するカソード電極部分を抵抗体とした例を示す。ここでは、本実施例の特徴部分のみを説明し、重複する説明は省略する。

本実施例では、実施例２における工程２で、カソード電極を形成する工程の変わりに、カソード電極兼抵抗体１２３として、共スパッタ法により、厚さ１００ｎｍのＳｉＯ_ｘＮ_ｙ（ｘ＝１〜２、ｙ＝０〜１）とＡｌの混合膜を形成した（図１２（ｂ））。また、実施例２における工程４を省いている。それ以外の工程は実施例２と同様であるので説明を省略する。

本実施例では、カソード電極にカソード電極兼抵抗体１２３を用い、且つ、電子放出部付近においては、カソード電極兼抵抗体１２３と収束電極１０７とは絶縁層１０５を介して絶縁していることにより、実施例１及び２と同様の効果が得られ、電子放出ゆらぎを低減することができた。

また、実施例１及び２の電子源と同様に、本実施例ではカソード電極兼抵抗体１２３を各電子源毎に具備しているため（図１２（ｂ））、本実施例の電子源をマトリクス状に複数配置した場合には、各電子源間の電子放出ゆらぎのばらつきが低減され、美しい画像を提供できる。

実施例２と同様に、本実施例の電子源の走査配線１１１上に厚さ１．６ｍｍ、幅２００μｍのスペーサ１１３を配置し（図１２（ｊ））、さらにその上に蛍光体が配置されたＦＰを配置し、電子源から放出された電子ビームを観察した。比較のために、同じ形状のスリット状開口を、スペーサからの距離が本実施例のスリット状の開口と同じで、スリット状の開口の長手方向の延長線が走査配線と平行になり交差しないように形成した電子源も作製し比べたところ、本実施例の電子源では、比較例に比して電子ビームの位置ずれが大幅に改善された。

＜実施例４＞
図１４に本実施例により作製した電子源の概略平面を示す。本実施例では、スリット状の開口８０の長手方向の延長線が走査配線と直交ではなく斜めに交差する例を示す。本実施例の作製方法は実施例１と同じであるので、重複する説明は省略する。

本実施例の電子源を、実施例１と同様に図９に示すように配置して電子ビームの形状を観察した。実施例１と同様に、比較のために、同じ形状のスリット状の開口を、スペーサからの距離が本実施例のスリット状の開口と同じで、スリット状の開口の長手方向が走査配線と平行になり交差しないように形成した電子源も作製し比べたところ、本実施例の電子源では、比較例に比して電子ビームの位置ずれが大幅に改善された。

＜実施例５＞
図１５に本実施例により作製した電子源の概略平面を示す。本実施例では、上記実施例とは反対に、収束電極兼カソード電極７５を信号配線７２に接続し、ゲート電極７７を走査配線７９に接続した例を示す。本実施例の作製方法は実施例１の作成工程において、収
束電極兼カソード電極７５を作製する工程では信号配線７２と接続するように、ゲート電極７７を作製する工程では走査配線７９と接続するように形成する部分以外は同じであるので、重複する説明は省略する。

本実施例の電子源を、実施例１と同様に図９に示すように配置して電子ビームの形状を観察した。実施例１と同様に、比較のために、同じ形状のスリット状の開口を、スペーサからの距離が本実施例のスリット状の開口と同じで、スリット状の開口の長手方向の延長線が走査配線と平行になり交差しないように形成した電子源も作製し比べたところ、本実施例の電子源では、比較例に比して電子ビームの位置ずれが大幅に改善された。

＜実施例６＞

実施例１〜５の電子源を７２０×１６０のマトリクス状に配置し、図４に示すような画像表示装置を作製した。電子源は、横１１５μｍ、縦３４５μｍのピッチで複数配置した。ＦＰに１０ｋＶの電圧を印加し、走査配線と信号配線の間に２０Ｖの電圧を印加した。この結果、マトリクス駆動が可能で高精細な画像表示装置が形成できた。

本発明の実施形態に係る電子源を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。 本発明の実施形態に係る電子源を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る電子源の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像表示装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像表示装置の蛍光膜の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る電子放出素子を用いた映像受信表示装置の構成を示す図である。 本発明の実施例１に係る電子源の製造方法を示す図である。 本発明の実施例１に係る電子放出素子の１つのスリット状の開口の短手方向での断面を示す図である。 本発明の実施例１に係る電子源を動作させる時の構成例を示す図である。 本発明の実施例２に係る電子源の製造方法を示す図である。 本発明の実施例２に係る電子放出素子の１つのスリット状の開口の長手方向での断面を示す図である。 本発明の実施例３に係る電子源の製造方法を示す図である。 本発明の実施例３に係る電子放出素子の１つのスリット状の開口の長手方向での断面を示す図である。 本発明の実施例４に係る電子源を示す平面図である。 本発明の実施例５に係る電子源を示す平面図である。

符号の説明

１１ 第一配線
１２ 第二配線
１３ 絶縁層
１５ 電子放出素子
２１ カソード電極
２２ ゲート電極
２３ 絶縁層
２４ 電子放出材料
２５ 収束電極
８１ スペーサ

Claims (5)

1. 基板と、
   前記基板の上に配置された第一配線と、
   前記基板の上に配され、前記第一配線と交差する第二配線と、
   電子放出部材を備えたカソード電極と前記カソード電極の上に設けられたゲート電極とを有すると共に、前記第一配線と前記第二配線との交差部から離れて前記基板の上に配置された電子放出素子と、
   を備える電子源であって、
   前記第一配線は、絶縁層を介して前記第二配線の上に配置されており、
   前記ゲート電極は間隔を置いて並んだスリット状の複数の開口を備えており、前記開口の長手方向の延長線が前記第一配線に交差するように配置されていることを特徴とする電子源。
2. 基板と、
   前記基板の上に配置された第一配線と、
   前記基板の上に配され、前記第一配線と交差する第二配線と、
   電子放出部材を備えたカソード電極と前記カソード電極の上に設けられたゲート電極とを有すると共に、前記第一配線と前記第二配線との交差部から離れて前記基板の上に配置された電子放出素子と、
   を備える電子源であって、
   前記第一配線は、絶縁層を介して前記第二配線の上に配置されており、
   前記ゲート電極は間隔を置いて並んだスリット状の複数の開口を備えており、前記開口の長手方向端部が前記開口の長手方向中央部よりも前記第一配線に近接配置されていることを特徴とする電子源。
3. 前記電子放出素子は、前記電子放出部材を備えた前記カソード電極の上に絶縁層を介して前記ゲート電極が積層されて構成されており、
   前記ゲート電極と前記カソード電極との距離は、前記ゲート電極と前記電子放出部材との距離よりも短いことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子源。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子源と、
   スペーサを介して前記電子源に対向して配置され、発光体を有する基板と、
   を備える画像表示装置であって、
   前記スペーサが第一配線上に配置されていることを特徴とする画像表示装置。
5. スクリーンを有する画像表示装置と、
   受信した放送信号に含まれる映像情報、文字情報及び音声情報の少なくとも１つを出力する受信機と、
   該受信機から出力された情報を前記画像表示装置の前記スクリーンに表示させる駆動回路と、
   を備える情報表示再生装置であって、
   前記画像表示装置が請求項４に記載の画像表示装置であることを特徴とする情報表示再生装置。
   
   

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