JPH08255556A - 電界放出電子源装置及びその製造方法及びこれを用いた画像表示装置 - Google Patents
電界放出電子源装置及びその製造方法及びこれを用いた画像表示装置Info
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- JPH08255556A JPH08255556A JP5940495A JP5940495A JPH08255556A JP H08255556 A JPH08255556 A JP H08255556A JP 5940495 A JP5940495 A JP 5940495A JP 5940495 A JP5940495 A JP 5940495A JP H08255556 A JPH08255556 A JP H08255556A
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- silicon
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低電圧で駆動可能な電界放出電子源装置及び
その製造方法及びこれを用いた画像表示装置を提供す
る。 【構成】 円形マスク５ａを用いて、ｎ型シリコン３ａ
を等方性エッチングし、凸部３ｂを形成する。次いで、
該凸部３ｂを含む基板表面を熱酸化し、二酸化シリコン
層７を形成し、同時に凸部３ｂ表面が熱酸化され、円錐
形状の冷陰極８を形成する。次いで、電子ビーム引き出
し電極９を蒸着し、冷陰極８を含み該シリコンパターン
３ａのラインと直交するようなライン形状に、電子ビー
ム引き出し電極９をエッチングする。最後に、円形マス
ク５ａおよび二酸化シリコン層７の一部をエッチング除
去し、冷陰極８を露出させ、該冷陰極ラインと該電子ビ
ーム引き出し電極ラインとがＸ−Ｙマトリクスを構成す
る電界放出電子源装置が作製される。
その製造方法及びこれを用いた画像表示装置を提供す
る。 【構成】 円形マスク５ａを用いて、ｎ型シリコン３ａ
を等方性エッチングし、凸部３ｂを形成する。次いで、
該凸部３ｂを含む基板表面を熱酸化し、二酸化シリコン
層７を形成し、同時に凸部３ｂ表面が熱酸化され、円錐
形状の冷陰極８を形成する。次いで、電子ビーム引き出
し電極９を蒸着し、冷陰極８を含み該シリコンパターン
３ａのラインと直交するようなライン形状に、電子ビー
ム引き出し電極９をエッチングする。最後に、円形マス
ク５ａおよび二酸化シリコン層７の一部をエッチング除
去し、冷陰極８を露出させ、該冷陰極ラインと該電子ビ
ーム引き出し電極ラインとがＸ−Ｙマトリクスを構成す
る電界放出電子源装置が作製される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高電界において電子を
放出する電界放出電子源装置、及びその製造方法、及び
これを用いた画像表示装置に関するものである。
放出する電界放出電子源装置、及びその製造方法、及び
これを用いた画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、集積回路又は薄膜の分野において
用いられている微細加工技術により、高電界において電
子を放出する電界放出型電子源製造技術の進歩は目覚ま
しく、特に極めて小型な構造を有する電界放出型冷陰極
が製造されている。この種の電界放出型冷陰極は、３極
管の超小型電子管又は超小型電子銃を構成する主要部品
の内、最も基本的な電子放出デバイスである。
用いられている微細加工技術により、高電界において電
子を放出する電界放出型電子源製造技術の進歩は目覚ま
しく、特に極めて小型な構造を有する電界放出型冷陰極
が製造されている。この種の電界放出型冷陰極は、３極
管の超小型電子管又は超小型電子銃を構成する主要部品
の内、最も基本的な電子放出デバイスである。
【０００３】電界放出型電子源の動作及び製造方法は、
スタンフォード リサーチ インスティチュート（Ｓｔ
ａｎｆｏｒｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔ
ｅ）のシー．エー．スピント（Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ）
らによるジャーナル オブ アプライド フィジックス
（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉ
ｃｓ）の第４７巻、１２号、５２４８〜５２６３ページ
（１９７６年１２月）に発表された研究報告により公知
であり、シー．エー．スピント等による米国特許第４，
３０７，５０７号及びエイチ．エフ．グレイ（Ｈ．Ｆ．
Ｇｒａｙ）等による米国特許第４，３０７，５０７号及
び第４，５１３，３０８号に開示されている。
スタンフォード リサーチ インスティチュート（Ｓｔ
ａｎｆｏｒｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔ
ｅ）のシー．エー．スピント（Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ）
らによるジャーナル オブ アプライド フィジックス
（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉ
ｃｓ）の第４７巻、１２号、５２４８〜５２６３ページ
（１９７６年１２月）に発表された研究報告により公知
であり、シー．エー．スピント等による米国特許第４，
３０７，５０７号及びエイチ．エフ．グレイ（Ｈ．Ｆ．
Ｇｒａｙ）等による米国特許第４，３０７，５０７号及
び第４，５１３，３０８号に開示されている。
【０００４】この電界放出型電子源は、その用途として
例えば微小３極管や薄型表示素子等の構成要素として考
察されており、デバイスとしては、多数の微小な冷陰極
を制御することによりその機能を発揮する。個々の冷陰
極は、電界放出の原理により電子を放出するものであ
り、冷陰極に電界を印加して電子を放出させるために正
電圧を印加する電界印加電極であるゲート電極を備えて
いる。
例えば微小３極管や薄型表示素子等の構成要素として考
察されており、デバイスとしては、多数の微小な冷陰極
を制御することによりその機能を発揮する。個々の冷陰
極は、電界放出の原理により電子を放出するものであ
り、冷陰極に電界を印加して電子を放出させるために正
電圧を印加する電界印加電極であるゲート電極を備えて
いる。
【０００５】また近年、平面画像表示装置が盛んに開発
されており、そのひとつとして、上記電界放出電子源型
の冷陰極を用いた平面画像表示装置が報告されている。
その中でもシリコン・オン・インシュレーター（ＳＯＩ
という）とよばれるＳｉＯ2絶縁層を介して貼り合わせ
た単結晶シリコン基板上に形成された電界放出電子源型
の冷陰極を用いた平面画像表示装置が、その代表例とし
て、三菱電機の大野らによって開示されている（特開平
５−６２６２０号公報）。以下、その構造及び作成法に
ついて、図を用いて説明する。
されており、そのひとつとして、上記電界放出電子源型
の冷陰極を用いた平面画像表示装置が報告されている。
その中でもシリコン・オン・インシュレーター（ＳＯＩ
という）とよばれるＳｉＯ2絶縁層を介して貼り合わせ
た単結晶シリコン基板上に形成された電界放出電子源型
の冷陰極を用いた平面画像表示装置が、その代表例とし
て、三菱電機の大野らによって開示されている（特開平
５−６２６２０号公報）。以下、その構造及び作成法に
ついて、図を用いて説明する。
【０００６】図３は、上記従来の平面画像表示装置の構
成の一例を示す図である。また、図４Ａ、図４Ｂは、従
来の平面画像表示装置の製造方法を示す模式図である。
図４Ａ（Ａ）は、第一のシリコン基板２１と、ＳｉＯ2
絶縁層２２を介して貼り合わされた第二のシリコン層２
３とを備えた、製造に使用するＳＯＩ基板を示す。ま
ず、第二のシリコン層２３の表面に化学蒸着法（ＣＶ
Ｄ）等でＳｉＯ2 層２４を成膜する。つぎに、該ＳｉＯ
2 層２４をレジスト被覆、写真製版、ＳｉＯ2 エッチン
グすることによりパターン化して、第二のシリコン層２
３をライン分離するためのエッチングマスクとする（図
４Ａ（Ｂ））。続いて、ＳｉＯ2 層２４の上記パターン
をマスクに、水酸化カリウム溶液で第二のシリコン層２
３をＳｉＯ2絶縁層２２までエッチングしてライン分離
を行う（図４Ａ（Ｃ））。続いて第二のシリコン層２３
表面のＳｉＯ2 層２４を、再びレジスト被覆、写真製
版、ＳｉＯ2 エッチングをし、シリコン層２３を角錐状
にエッチングするためのマスク２４ａとするべくパター
ン化を行う（図４Ａ（Ｄ））。続いて、水酸化カリウム
−イソプロパノール水等で、第二のシリコン層２３を角
錐状にエッチングし、冷陰極群２５形成する（図４Ａ
（Ｅ））。
成の一例を示す図である。また、図４Ａ、図４Ｂは、従
来の平面画像表示装置の製造方法を示す模式図である。
図４Ａ（Ａ）は、第一のシリコン基板２１と、ＳｉＯ2
絶縁層２２を介して貼り合わされた第二のシリコン層２
３とを備えた、製造に使用するＳＯＩ基板を示す。ま
ず、第二のシリコン層２３の表面に化学蒸着法（ＣＶ
Ｄ）等でＳｉＯ2 層２４を成膜する。つぎに、該ＳｉＯ
2 層２４をレジスト被覆、写真製版、ＳｉＯ2 エッチン
グすることによりパターン化して、第二のシリコン層２
３をライン分離するためのエッチングマスクとする（図
４Ａ（Ｂ））。続いて、ＳｉＯ2 層２４の上記パターン
をマスクに、水酸化カリウム溶液で第二のシリコン層２
３をＳｉＯ2絶縁層２２までエッチングしてライン分離
を行う（図４Ａ（Ｃ））。続いて第二のシリコン層２３
表面のＳｉＯ2 層２４を、再びレジスト被覆、写真製
版、ＳｉＯ2 エッチングをし、シリコン層２３を角錐状
にエッチングするためのマスク２４ａとするべくパター
ン化を行う（図４Ａ（Ｄ））。続いて、水酸化カリウム
−イソプロパノール水等で、第二のシリコン層２３を角
錐状にエッチングし、冷陰極群２５形成する（図４Ａ
（Ｅ））。
【０００７】次に、上記基板上にＳｉＯ2 ２６をシリコ
ン角錐状の冷陰極の高さまで成膜する（図４Ｂ
（Ｆ））。次いで、ゲート電極となる金属膜（金、モリ
ブデンなど）２７を成膜し（図４Ｂ（Ｇ））、シリコン
角錐状冷陰極上のＳｉＯ2 ２６ａを湿式エッチングによ
り除去する（図４Ｂ（Ｈ））。この状態で、シリコン角
錐状冷陰極を形成したシリコン層２３は紙面に垂直方向
には電気的に連続し、左右方向には電気的に分離されて
おり、またゲート電極２７は紙面左右方向に電気的に連
続であり、垂直方向に分離が行われている。このように
して、図４Ｂ（Ｈ）において、紙面に垂直方向のシリコ
ン層２３のラインと紙面左右方向のゲート電極２７のラ
インとが形成される。
ン角錐状の冷陰極の高さまで成膜する（図４Ｂ
（Ｆ））。次いで、ゲート電極となる金属膜（金、モリ
ブデンなど）２７を成膜し（図４Ｂ（Ｇ））、シリコン
角錐状冷陰極上のＳｉＯ2 ２６ａを湿式エッチングによ
り除去する（図４Ｂ（Ｈ））。この状態で、シリコン角
錐状冷陰極を形成したシリコン層２３は紙面に垂直方向
には電気的に連続し、左右方向には電気的に分離されて
おり、またゲート電極２７は紙面左右方向に電気的に連
続であり、垂直方向に分離が行われている。このように
して、図４Ｂ（Ｈ）において、紙面に垂直方向のシリコ
ン層２３のラインと紙面左右方向のゲート電極２７のラ
インとが形成される。
【０００８】最後に、ガラス基板２８上に形成した陽極
２９および蛍光体層３０を備えたパネルを一定間隔の真
空空間を形成するよう低融点ガラス３１を介して真空中
で封止し、電界放出電子源型の冷陰極を用いた画像表示
装置が完成する（図４（Ｉ））。
２９および蛍光体層３０を備えたパネルを一定間隔の真
空空間を形成するよう低融点ガラス３１を介して真空中
で封止し、電界放出電子源型の冷陰極を用いた画像表示
装置が完成する（図４（Ｉ））。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の方法に
よる電界放出型冷陰極では、冷陰極と電子引き出し電極
（ゲート電極）との距離が、シリコンを角錐状にエッチ
ングするためのＳｉＯ2マスクの径により制限され、前
記距離を一定値より小さくすることができない。このた
め、低い動作電圧での駆動は困難となる。また、画像表
示装置として電界放出電子源装置を用いた場合に、電界
放出電子源装置における低電圧駆動は必須の条件である
ので、低電圧駆動できないことは大きな問題となる。
よる電界放出型冷陰極では、冷陰極と電子引き出し電極
（ゲート電極）との距離が、シリコンを角錐状にエッチ
ングするためのＳｉＯ2マスクの径により制限され、前
記距離を一定値より小さくすることができない。このた
め、低い動作電圧での駆動は困難となる。また、画像表
示装置として電界放出電子源装置を用いた場合に、電界
放出電子源装置における低電圧駆動は必須の条件である
ので、低電圧駆動できないことは大きな問題となる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の電界放
出電子源装置は、電界放出型電子源が、基板上に設けら
れた帯状のシリコン層の突出した部分からなり、シリコ
ンを基体とする、電子を放出するための冷陰極と、シリ
コン層上に表面のシリコンを熱酸化させることによっ
て、冷陰極の突出した部分の先端部分を除いて形成され
た絶縁層と、絶縁層上及び冷陰極の先端部分の近傍に形
成された電子引き出し電極とを含むことを特徴とする。
請求項２に記載の電界放出電子源装置の製造方法は、表
面に絶縁層を有する基板上に帯状のシリコン層を設ける
ステップと、シリコン層上に冷陰極を形成することとな
る突出した部分を設けるステップと、シリコン層の突出
した部分を含む表面を熱酸化させることにより酸化シリ
コンからなる絶縁層を設けるステップと、熱酸化された
絶縁層上の突出した部分の先端部分を除く部分に電子引
き出し電極を設けるステップと、突出した部分の先端部
分の酸化シリコンからなる絶縁層を除去して、シリコン
からなる冷陰極の先端部分を露出するステップとを含む
ことを特徴とする。
出電子源装置は、電界放出型電子源が、基板上に設けら
れた帯状のシリコン層の突出した部分からなり、シリコ
ンを基体とする、電子を放出するための冷陰極と、シリ
コン層上に表面のシリコンを熱酸化させることによっ
て、冷陰極の突出した部分の先端部分を除いて形成され
た絶縁層と、絶縁層上及び冷陰極の先端部分の近傍に形
成された電子引き出し電極とを含むことを特徴とする。
請求項２に記載の電界放出電子源装置の製造方法は、表
面に絶縁層を有する基板上に帯状のシリコン層を設ける
ステップと、シリコン層上に冷陰極を形成することとな
る突出した部分を設けるステップと、シリコン層の突出
した部分を含む表面を熱酸化させることにより酸化シリ
コンからなる絶縁層を設けるステップと、熱酸化された
絶縁層上の突出した部分の先端部分を除く部分に電子引
き出し電極を設けるステップと、突出した部分の先端部
分の酸化シリコンからなる絶縁層を除去して、シリコン
からなる冷陰極の先端部分を露出するステップとを含む
ことを特徴とする。
【００１１】請求項３に記載の電界放出電子源装置の製
造方法は、熱酸化された絶縁層上に、突出した部分の先
端部分を囲うように、電子引き出し電極を、基板を回転
させながら蒸着形成することを特徴とする。
造方法は、熱酸化された絶縁層上に、突出した部分の先
端部分を囲うように、電子引き出し電極を、基板を回転
させながら蒸着形成することを特徴とする。
【００１２】請求項４に記載の画像表示装置は、請求項
１に記載の電界放出電子源装置と、電界放出電子源装置
の電子放出側に、スペーサを介し真空層を挟んで対向配
置された、放出電子の照射により発光する蛍光体層とを
備えたことを特徴とする。
１に記載の電界放出電子源装置と、電界放出電子源装置
の電子放出側に、スペーサを介し真空層を挟んで対向配
置された、放出電子の照射により発光する蛍光体層とを
備えたことを特徴とする。
【００１３】
【作用】請求項１に記載の電界放出電子源装置は、シリ
コンを基体とする冷陰極とシリコンの表面を酸化するこ
とにより形成された酸化シリコンからなる絶縁層とを含
むので、冷陰極と電子引き出し電極との距離をより短く
した電界放出型電子源を実現することができる。これに
よって、装置を低電圧で駆動することが可能となる。
コンを基体とする冷陰極とシリコンの表面を酸化するこ
とにより形成された酸化シリコンからなる絶縁層とを含
むので、冷陰極と電子引き出し電極との距離をより短く
した電界放出型電子源を実現することができる。これに
よって、装置を低電圧で駆動することが可能となる。
【００１４】請求項２に記載の電界放出電子源装置の製
造方法は、シリコン層の突出した部分を含む表面を熱酸
化させることにより酸化シリコンからなる絶縁層を設け
るステップを含むので、冷陰極と電子引き出し電極との
距離を、熱酸化させて酸化シリコンとする絶縁層の厚さ
によって制御することができる。
造方法は、シリコン層の突出した部分を含む表面を熱酸
化させることにより酸化シリコンからなる絶縁層を設け
るステップを含むので、冷陰極と電子引き出し電極との
距離を、熱酸化させて酸化シリコンとする絶縁層の厚さ
によって制御することができる。
【００１５】請求項３に記載の電界放出電子源装置の製
造方法は、熱酸化された絶縁層上に、突出した部分の先
端部分を囲うように、電子引き出し電極を、基板を回転
させながら蒸着形成するので、電子引き出し電極を容易
に形成することができる。
造方法は、熱酸化された絶縁層上に、突出した部分の先
端部分を囲うように、電子引き出し電極を、基板を回転
させながら蒸着形成するので、電子引き出し電極を容易
に形成することができる。
【００１６】請求項４に記載の画像表示装置は、請求項
１に記載の電界放出電子源装置から構成されるので、低
電圧で駆動することが可能となる。
１に記載の電界放出電子源装置から構成されるので、低
電圧で駆動することが可能となる。
【００１７】
【実施例】以下図面を参照して、本発明の実施例を説明
する。図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃは本発明の電界放出電子
源装置の製造方法を示す要部側面断面図である。図１Ａ
（Ａ）に示すように、基板として比抵抗ρ＝３〜５Ω・
ｃｍのｎ型シリコン基板１の表面を熱酸化し、厚さが１
μｍの二酸化シリコン層２を形成し、更に、二酸化シリ
コン層２の表面にシリコン基板３を貼り合わせたＳＯＩ
基板を用いる。
する。図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃは本発明の電界放出電子
源装置の製造方法を示す要部側面断面図である。図１Ａ
（Ａ）に示すように、基板として比抵抗ρ＝３〜５Ω・
ｃｍのｎ型シリコン基板１の表面を熱酸化し、厚さが１
μｍの二酸化シリコン層２を形成し、更に、二酸化シリ
コン層２の表面にシリコン基板３を貼り合わせたＳＯＩ
基板を用いる。
【００１８】次に、図１Ａ（Ｂ）に示すように上記基板
シリコン層３の表面に、１００μｍ幅のライン形状のレ
ジストパターン４を形成し、そのレジストパターン４を
マスクにして、上記シリコン層３を異方性エッチングす
ることにより、図１Ａ（Ｃ）に示すように、下地の二酸
化シリコン層２で絶縁分離されたライン形状のシリコン
パターン３ａを形成する。
シリコン層３の表面に、１００μｍ幅のライン形状のレ
ジストパターン４を形成し、そのレジストパターン４を
マスクにして、上記シリコン層３を異方性エッチングす
ることにより、図１Ａ（Ｃ）に示すように、下地の二酸
化シリコン層２で絶縁分離されたライン形状のシリコン
パターン３ａを形成する。
【００１９】次に、図１Ａ（Ｄ）に示すように、上記シ
リコンパターン３ａを形成した基板の表面を熱酸化し、
厚さが０．３μｍ程度の二酸化シリコン層５を成長させ
る。この二酸化シリコン層５の表面に、図１Ａ（Ｅ）に
示すように例えば直径が３μｍの円形のレジストパター
ン６を形成する。さらに、そのレジストパターン６をマ
スクにして、上記二酸化シリコン層５を異方性エッチン
グすることにより、図１Ｂ（Ｆ）に示すような上方から
見た形が円形の二酸化シリコンマスク５ａを形成する。
本実施例においては、エッチャントとしてＣＨＦ3 ガス
を用い、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法にてエッ
チングを行った。
リコンパターン３ａを形成した基板の表面を熱酸化し、
厚さが０．３μｍ程度の二酸化シリコン層５を成長させ
る。この二酸化シリコン層５の表面に、図１Ａ（Ｅ）に
示すように例えば直径が３μｍの円形のレジストパター
ン６を形成する。さらに、そのレジストパターン６をマ
スクにして、上記二酸化シリコン層５を異方性エッチン
グすることにより、図１Ｂ（Ｆ）に示すような上方から
見た形が円形の二酸化シリコンマスク５ａを形成する。
本実施例においては、エッチャントとしてＣＨＦ3 ガス
を用い、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法にてエッ
チングを行った。
【００２０】次に、図１Ｂ（Ｇ）に示すように、上記二
酸化シリコンのマスク５ａを用いて、シリコン３ａの表
面をドライエッチング法により等方的にエッチングし、
円錐形状に突出した冷陰極を構成するための凸部３ｂを
形成する。本実施例においては、エッチャントとしてＳ
Ｆ6 ガスを用い、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法
にてエッチングを行った。また本実施例では凸部３ｂは
円錐形状であるが、冷陰極を構成するための凸部の形状
は、これに限るものではない。
酸化シリコンのマスク５ａを用いて、シリコン３ａの表
面をドライエッチング法により等方的にエッチングし、
円錐形状に突出した冷陰極を構成するための凸部３ｂを
形成する。本実施例においては、エッチャントとしてＳ
Ｆ6 ガスを用い、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法
にてエッチングを行った。また本実施例では凸部３ｂは
円錐形状であるが、冷陰極を構成するための凸部の形状
は、これに限るものではない。
【００２１】次に、図１Ｂ（Ｈ）に示すように、上記凸
部３ｂが形成された基板の表面を熱酸化し、厚さが０．
４μｍ程度の二酸化シリコン層７を成長させる。この熱
酸化の際に、シリコン基板上の凸部３ｂの表面も同時に
酸化され、円錐状で尖った先端を有する冷陰極８が形成
される。
部３ｂが形成された基板の表面を熱酸化し、厚さが０．
４μｍ程度の二酸化シリコン層７を成長させる。この熱
酸化の際に、シリコン基板上の凸部３ｂの表面も同時に
酸化され、円錐状で尖った先端を有する冷陰極８が形成
される。
【００２２】なお、ここで、熱酸化して形成するに二酸
化シリコン層７の厚さは、以下のようにして変更するこ
とができる。すなわち、熱酸化の温度もしくは熱酸化の
時間を変えることで変更することができる。具体的に例
えば、１１００°Ｃ、３４分間で０．４μｍ、１１００
°Ｃ、２２分間では０．３μｍの厚さになる。このよう
に二酸化シリコン層７の厚さを変更することにより、後
に説明するように二酸化シリコン層７の上に形成する、
電子ビーム引き出し電極層９と冷陰極８との距離を制御
することができる。
化シリコン層７の厚さは、以下のようにして変更するこ
とができる。すなわち、熱酸化の温度もしくは熱酸化の
時間を変えることで変更することができる。具体的に例
えば、１１００°Ｃ、３４分間で０．４μｍ、１１００
°Ｃ、２２分間では０．３μｍの厚さになる。このよう
に二酸化シリコン層７の厚さを変更することにより、後
に説明するように二酸化シリコン層７の上に形成する、
電子ビーム引き出し電極層９と冷陰極８との距離を制御
することができる。
【００２３】以上の方法により、互いに絶縁分離され
た、冷陰極ライン３ｃが形成されたことになる。
た、冷陰極ライン３ｃが形成されたことになる。
【００２４】次に、図１Ｂ（Ｉ）に示すように、上記冷
陰極ライン３ｃを含むシリコン基板を、真空蒸着装置内
に配置し、冷陰極８の垂線Ａ−Ｂを軸に基板を回転させ
ながら、電子ビーム引き出し電極層を構成するニオブ金
属を、上記基板に対して図中矢印Ｃで示す斜め上方から
蒸着し厚さ０．４μｍ程度の電子ビーム引き出し電極層
９を堆積する。
陰極ライン３ｃを含むシリコン基板を、真空蒸着装置内
に配置し、冷陰極８の垂線Ａ−Ｂを軸に基板を回転させ
ながら、電子ビーム引き出し電極層を構成するニオブ金
属を、上記基板に対して図中矢印Ｃで示す斜め上方から
蒸着し厚さ０．４μｍ程度の電子ビーム引き出し電極層
９を堆積する。
【００２５】図１Ｂ（Ｊ）は、図１Ｂ（Ｉ）の線分ＡＢ
による断面、すなわち冷陰極ライン方向の断面を示す図
である。以下に説明する図１Ｃ（Ｋ）から図１Ｃ（Ｏ）
も同じ方向の断面を示す。
による断面、すなわち冷陰極ライン方向の断面を示す図
である。以下に説明する図１Ｃ（Ｋ）から図１Ｃ（Ｏ）
も同じ方向の断面を示す。
【００２６】次に、図１Ｃ（Ｋ）で示すように、電子ビ
ーム引き出し電極層９を堆積した上記基板表面に、上記
冷陰極部を覆い、かつ上記冷陰極ラインと直交する、ラ
イン形状のレジストパターン１０を形成し、そのレジス
トパターンをマスクにして、上記電子ビーム引き出し電
極層９をエッチングする。これにより図１Ｃ（Ｌ）に示
すように、上記冷陰極ライン３ｃと電子ビーム引き出し
電極ラインとのマトリクスが形成される。
ーム引き出し電極層９を堆積した上記基板表面に、上記
冷陰極部を覆い、かつ上記冷陰極ラインと直交する、ラ
イン形状のレジストパターン１０を形成し、そのレジス
トパターンをマスクにして、上記電子ビーム引き出し電
極層９をエッチングする。これにより図１Ｃ（Ｌ）に示
すように、上記冷陰極ライン３ｃと電子ビーム引き出し
電極ラインとのマトリクスが形成される。
【００２７】最後に図１Ｃ（Ｍ）で示すように、レジス
トパターン１１をマスクにして電子放出源として不要な
二酸化シリコンマスクと二酸化シリコン層の一部とをフ
ッ酸とフッ化アンモニウムとの混合水溶液により除去
し、図１Ｃ（Ｎ）に示すように冷陰極８の先端を露出さ
せる。これによって、二酸化シリコン層７ａ（絶縁層）
と電子ビーム引き出し電極層９とは、冷陰極８の周囲を
取り囲んで冷陰極８の先端部分が露出するように形成さ
れ、電子ビーム引き出し電極層９の冷陰極８近傍の上部
表面は、冷陰極の先端部の高さと同程度の高さを有する
ように形成される。最後にマスクにしたレジストパター
ン１１を除去して図１Ｃ（Ｏ）に示すような電界放出電
子源の冷陰極が完成する。
トパターン１１をマスクにして電子放出源として不要な
二酸化シリコンマスクと二酸化シリコン層の一部とをフ
ッ酸とフッ化アンモニウムとの混合水溶液により除去
し、図１Ｃ（Ｎ）に示すように冷陰極８の先端を露出さ
せる。これによって、二酸化シリコン層７ａ（絶縁層）
と電子ビーム引き出し電極層９とは、冷陰極８の周囲を
取り囲んで冷陰極８の先端部分が露出するように形成さ
れ、電子ビーム引き出し電極層９の冷陰極８近傍の上部
表面は、冷陰極の先端部の高さと同程度の高さを有する
ように形成される。最後にマスクにしたレジストパター
ン１１を除去して図１Ｃ（Ｏ）に示すような電界放出電
子源の冷陰極が完成する。
【００２８】本実施例において、基板として貼り合わせ
法による誘電体分離型シリコン基板（ＳＯＩ基板）を用
いているが、これに限るものでなく、ウェハ表面から任
意の深さ領域に酸素をイオン注入し、その後高温で熱処
理を施して注入酸素領域を酸化層に変えてしまう方法
（ＳＩＭＯＸ）、または、陽極酸化法を使って部分的に
多孔質酸化膜層を形成する方法（ＦＩＰＯＳ）等の絶縁
層埋め込み法を用いて作製される方法等、種々のＳＯＩ
基板作製技術を用いることができる。さらに、基板とし
て、サファイア上にシリコン薄膜を形成する技術を用い
て作製されたＳＯＳ基板を用いることも可能である。ま
た、電子ビーム引き出し電極としてはニオブ金属を使用
したが、同等の性能を有するものであればよく、これに
限定されるものではない。
法による誘電体分離型シリコン基板（ＳＯＩ基板）を用
いているが、これに限るものでなく、ウェハ表面から任
意の深さ領域に酸素をイオン注入し、その後高温で熱処
理を施して注入酸素領域を酸化層に変えてしまう方法
（ＳＩＭＯＸ）、または、陽極酸化法を使って部分的に
多孔質酸化膜層を形成する方法（ＦＩＰＯＳ）等の絶縁
層埋め込み法を用いて作製される方法等、種々のＳＯＩ
基板作製技術を用いることができる。さらに、基板とし
て、サファイア上にシリコン薄膜を形成する技術を用い
て作製されたＳＯＳ基板を用いることも可能である。ま
た、電子ビーム引き出し電極としてはニオブ金属を使用
したが、同等の性能を有するものであればよく、これに
限定されるものではない。
【００２９】次に、作製した電界放出電子源装置を用い
た画像表示装置を説明する。図２は、図１に示した電界
放出電子源装置の製造方法によって製造された、本発明
の電界放出電子源装置を用いた画像表示装置を示した模
式図である。
た画像表示装置を説明する。図２は、図１に示した電界
放出電子源装置の製造方法によって製造された、本発明
の電界放出電子源装置を用いた画像表示装置を示した模
式図である。
【００３０】図２に示すように、前述のように作製した
電界放出電子源装置上に、スクリーン印刷法により厚さ
１００μｍに形成されたフリットガラス１２をスペーサ
ーとして、フェースプレート１３を封着し、画像表示装
置を形成した。
電界放出電子源装置上に、スクリーン印刷法により厚さ
１００μｍに形成されたフリットガラス１２をスペーサ
ーとして、フェースプレート１３を封着し、画像表示装
置を形成した。
【００３１】フェースプレート１３の構造は、厚さ１．
１ｍｍの透明なガラス基板の表面に例えばＩＴＯ（Ｉｎ
−Ｓｎ−Ｏ）またはＳｎＯ2 の透明電極１４を約０．２
μｍの厚さになるようにスパッタ法にて形成し、更にそ
の表面に、低速電子線励起での発光効率が室温で最も高
いＺｎＯ：Ｚｎ（１０［ｌｍ／Ｗ］）を用いた蛍光体層
１５を形成した。蛍光体層１５の膜厚は０．０８μ〜
１．２μｍの範囲で本実施例では０．３μｍで形成し
た。その形成法は、電子ビーム蒸着法を用いて、下地温
度が２００℃で成膜後真空中（約１０-4Ｐａ）で５５０
℃、１時間の熱処理を行った。尚、蒸着源としてはＺｎ
ＯとＺｎの焼結体を用いた。
１ｍｍの透明なガラス基板の表面に例えばＩＴＯ（Ｉｎ
−Ｓｎ−Ｏ）またはＳｎＯ2 の透明電極１４を約０．２
μｍの厚さになるようにスパッタ法にて形成し、更にそ
の表面に、低速電子線励起での発光効率が室温で最も高
いＺｎＯ：Ｚｎ（１０［ｌｍ／Ｗ］）を用いた蛍光体層
１５を形成した。蛍光体層１５の膜厚は０．０８μ〜
１．２μｍの範囲で本実施例では０．３μｍで形成し
た。その形成法は、電子ビーム蒸着法を用いて、下地温
度が２００℃で成膜後真空中（約１０-4Ｐａ）で５５０
℃、１時間の熱処理を行った。尚、蒸着源としてはＺｎ
ＯとＺｎの焼結体を用いた。
【００３２】こうして得られた画像表示装置の内部を真
空に維持して、冷陰極側に対して、電子ビーム引き出し
電極側に３０〜５０Ｖ、アノードとなるフェースプレー
トに４００Ｖの直流電圧を印加したところ、蛍光体の発
光を確認した。
空に維持して、冷陰極側に対して、電子ビーム引き出し
電極側に３０〜５０Ｖ、アノードとなるフェースプレー
トに４００Ｖの直流電圧を印加したところ、蛍光体の発
光を確認した。
【００３３】
【発明の効果】請求項１に記載の電界放出電子源装置に
よれば、シリコンを基体とする冷陰極とシリコンの表面
を酸化することにより形成された酸化シリコンからなる
絶縁層とを含むので、冷陰極と電子引き出し電極との距
離をより短くした電界放出型電子源を実現することがで
きる。これによって、装置を低電圧で駆動することが可
能となる。これによって、装置を低電圧で駆動すること
が可能となり、さらに、誘電体分離型シリコン基板（Ｓ
ＯＩ基板）を用いることで冷陰極ラインの電気的分離が
容易に行える電界放出電子源装置が実現できる。
よれば、シリコンを基体とする冷陰極とシリコンの表面
を酸化することにより形成された酸化シリコンからなる
絶縁層とを含むので、冷陰極と電子引き出し電極との距
離をより短くした電界放出型電子源を実現することがで
きる。これによって、装置を低電圧で駆動することが可
能となる。これによって、装置を低電圧で駆動すること
が可能となり、さらに、誘電体分離型シリコン基板（Ｓ
ＯＩ基板）を用いることで冷陰極ラインの電気的分離が
容易に行える電界放出電子源装置が実現できる。
【００３４】請求項２に記載の電界放出電子源装置の製
造方法によれば、シリコン層の突出した部分を含む表面
を熱酸化させることにより酸化シリコンからなる絶縁層
を設けるステップを含むので、冷陰極と電子引き出し電
極との距離を、熱酸化させて酸化シリコンとする絶縁層
の厚さによって制御することができる。
造方法によれば、シリコン層の突出した部分を含む表面
を熱酸化させることにより酸化シリコンからなる絶縁層
を設けるステップを含むので、冷陰極と電子引き出し電
極との距離を、熱酸化させて酸化シリコンとする絶縁層
の厚さによって制御することができる。
【００３５】請求項３に記載の電界放出電子源装置の製
造方法によれば、熱酸化された絶縁層上に、突出した部
分の先端部分を囲うように、電子引き出し電極を、基板
を回転させながら蒸着形成するので、電子引き出し電極
を容易に形成することができる。
造方法によれば、熱酸化された絶縁層上に、突出した部
分の先端部分を囲うように、電子引き出し電極を、基板
を回転させながら蒸着形成するので、電子引き出し電極
を容易に形成することができる。
【００３６】請求項４に記載の画像表示装置によれば、
請求項１に記載の電界放出電子源装置から構成されるの
で、低電圧で駆動することが可能となる。
請求項１に記載の電界放出電子源装置から構成されるの
で、低電圧で駆動することが可能となる。
【図１Ａ】本発明の電界放出電子源装置の製造方法の実
施例を示す要部側面断面図である。
施例を示す要部側面断面図である。
【図１Ｂ】本発明の電界放出電子源装置の製造方法の実
施例を示す要部側面断面図である。
施例を示す要部側面断面図である。
【図１Ｃ】本発明の電界放出電子源装置の製造方法の実
施例を示す要部側面断面図である。
施例を示す要部側面断面図である。
【図２】図１に示した電界放出電子源装置の製造方法に
よって製造された電界放出電子源装置を用いた画像表示
装置の実施例を示す模式図である。
よって製造された電界放出電子源装置を用いた画像表示
装置の実施例を示す模式図である。
【図３】従来の製造方法によって製造された電界放出電
子源装置を用いた画像表示装置を示す要部側面断面図で
ある。
子源装置を用いた画像表示装置を示す要部側面断面図で
ある。
【図４Ａ】従来の電界放出電子源装置及びそれを用いた
画像表示装置の製造方法の実施例を示す要部側面断面図
である。
画像表示装置の製造方法の実施例を示す要部側面断面図
である。
【図４Ｂ】従来の電界放出電子源装置及びそれを用いた
画像表示装置の製造方法の実施例を示す要部側面断面図
である。
画像表示装置の製造方法の実施例を示す要部側面断面図
である。
１、３、２１、２３ シリコン基板 ２、５、７、２２、２４、２６ 絶縁層 ４、６、１０、１１ レジストパターン ９、２７ 電子ビーム引き出し電極層 ８、２５ 冷陰極 １２、３１ フリットガラス １３、２８ フェースプレート １４、２９ 透明電極 １５、３０ 蛍光体層
Claims (4)
- 【請求項１】 高電界において電子を放出する電界放出
型電子源が基板上に２次元に配置された電界放出電子源
装置であって前記電界放出型電子源が、 基板上に設けられた帯状のシリコン層の突出した部分か
らなり、シリコンを基体とする、電子を放出するための
冷陰極と、 前記シリコン層上に表面のシリコンを熱酸化させること
によって、前記冷陰極の突出した部分の先端部分を除い
て形成された絶縁層と、 前記絶縁層上及び前記冷陰極の先端部分の近傍に形成さ
れた電子引き出し電極とを含む電界放出電子源装置。 - 【請求項２】 高電界において電子を放出する電界放出
型電子源が基板上に２次元に配置された電界放出電子源
装置の製造方法であって、 表面に絶縁層を有する基板上に帯状のシリコン層を設け
るステップと、 前記シリコン層上に冷陰極を形成することとなる突出し
た部分を設けるステップと、 前記シリコン層の前記突出した部分を含む表面を熱酸化
させることにより酸化シリコンからなる絶縁層を設ける
ステップと、 熱酸化された前記絶縁層上の前記突出した部分の先端部
分を除く部分に電子引き出し電極を設けるステップと、 前記突出した部分の先端部分の酸化シリコンからなる絶
縁層を除去して、シリコンからなる冷陰極の先端部分を
露出するステップとを含む電界放出電子源装置の製造方
法。 - 【請求項３】 電子引き出し電極を設けるステップが、
熱酸化された前記絶縁層上に、前記突出した部分の先端
部分を囲うように、前記電子引き出し電極を、前記基板
を回転させながら蒸着形成することを特徴とする請求項
２に記載の電界放出電子源装置の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載の電界放出電子源装置
と、前記電界放出電子源装置の電子放出側に、スペーサ
を介し真空層を挟んで対向配置された、放出電子の照射
により発光する蛍光体層とを備えたマトリクス駆動の画
像表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5940495A JPH08255556A (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 電界放出電子源装置及びその製造方法及びこれを用いた画像表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5940495A JPH08255556A (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 電界放出電子源装置及びその製造方法及びこれを用いた画像表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08255556A true JPH08255556A (ja) | 1996-10-01 |
Family
ID=13112316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5940495A Pending JPH08255556A (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 電界放出電子源装置及びその製造方法及びこれを用いた画像表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08255556A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6404113B1 (en) | 1999-01-21 | 2002-06-11 | Nec Corporation | Field emission type cold cathode element, method of fabricating the same, and display device |
-
1995
- 1995-03-17 JP JP5940495A patent/JPH08255556A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6404113B1 (en) | 1999-01-21 | 2002-06-11 | Nec Corporation | Field emission type cold cathode element, method of fabricating the same, and display device |
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