JPH11232997A

JPH11232997A - 電子放出装置及びその製造方法

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Publication number: JPH11232997A
Application number: JP3485798A
Authority: JP
Inventors: Jiro Yamada; 二郎山田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-02-17
Filing date: 1998-02-17
Publication date: 1999-08-27
Also published as: KR19990072422A; EP0936650A1; TW419695B; KR100591345B1; US6313572B1

Abstract

(57)【要約】【課題】放出された電子を所定の方向に偏向させるこ
とができるとともに、小さな駆動電圧でも良好に電子を
放出することのできる電子放出装置及びその製造方法を
提供する。【解決手段】本発明に係る電子放出装置は、基板上
に、補助電極と、第１の絶縁層と、第１のゲート電極
と、第２の絶縁層と、エミッタ電極と、第３の絶縁層
と、第２のゲート電極とがこの順で積層されてなる。そ
して、この電子放出装置は、上記第１の絶縁層、上記第
１のゲート電極、上記第２の絶縁層、上記エミッタ電
極、上記第３の絶縁層及び上記第２のゲート電極を貫通
するとともに底面に上記補助電極が露出する開口孔が穿
設され、上記第１のゲート電極が上記エミッタ電極より
上記開口孔の内方に突出するように形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電界電子放出を行
う電子放出部を有する電子放出装置及びその製造方法に
関し、特に、４層の電極が絶縁層を介して積層されてな
る電子放出装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディスプレイ装置に関する研究開
発は、ディスプレイを薄型化する方向に推し進められて
いる。このような状況において、特に注目を浴びている
ディスプレイ装置としては、いわゆる電子放出装置が配
設された電界放出型ディスプレイ装置（以下、ＦＥＤ
（Field Emission Display）と略称する。）を挙げるこ
とができる。

【０００３】このＦＥＤは、一画素に対応した部分に、
電界放出装置とこの電界放出装置と対向するように配設
されたアノード電極及び蛍光体とを有し、この一画素が
マトリクス状に形成されることによりディスプレイを構
成している。このＦＥＤでは、電子放出装置から放出さ
れた電子が電子放出装置とアノード電極との間の電界に
より加速されて蛍光体に衝突する。これにより、ＦＥＤ
では、蛍光体が励起されて発光し、画像を表示する。

【０００４】この電子放出装置には、一般に、スピント
型のものと平面型のものとがある。このスピント型の電
子放出装置は、略円錐型のエミッタ電極を有し、このエ
ミッタ電極に所定の電界をかけることにより電子を放出
させている。また、このスピント型の電子放出装置を製
造する際には、直径１μｍ程度の孔を穿設し、この孔の
内部に略円錐型のエミッタ電極を蒸着法等により形成し
ている。

【０００５】しかしながら、このようなスピント型の電
子放出装置は、上述した略円錐型のエミッタ電極を所望
の形状で形成することが困難であり、安定した電子放出
特性を示さないといった問題点がある。特に、大画面の
ＦＥＤを製造する場合には、大きな基板上にエミッタ電
極を均一に形成する必要がある。言い換えると、エミッ
タ電極を均一に形成できない場合には、画面の位置によ
り電界電子放出特性が均一でなくなり、画像を良好に表
示することができない。

【０００６】これに対して、平面型の電子放出装置は、
略平板状に形成されたエミッタ電極が絶縁層を介して一
対のゲート電極により挟み込まれるような構成とされ
る。そして、一対のゲート電極とエミッタ電極との間に
発生する電界により、エミッタ電極から電子が放出され
る。

【０００７】この平面型の電子放出装置では、電子を放
出するエミッタ電極を略平板状に形成することができ
る。このため、上述したスピント型の電子放出装置と比
較して容易に製造することができる。

【０００８】このように構成された平面型の電子放出装
置では、エミッタ電極から発生した電子が、スピント型
の電子放出装置と同様に、加速されて蛍光体と衝突す
る。これにより、平面型の電子放出装置を用いたＦＥＤ
では、蛍光体が励起して発光し、画像を表示することが
できる。

【０００９】ところで、上述したような平面型の電子放
出装置としては、米国特許番号５，３０８，４３９、米
国特許番号５，６０４，３９９、米国特許番号５，１９
２，２４０、特開平２−１３３３９７号公報若しくは特
開平７−２５４３５４号公報等に記載されるものが具体
的に挙げられる。これらの電子放出装置では、エミッタ
電極から放出される電子を所望の方向に偏向させること
が困難であり、実用的にＦＥＤに用いることが困難であ
った。

【００１０】一方、このような問題を解決するために、
平面型の電子放出装置としては、米国特許番号５，１２
４，３４７に記載されるような４層型の電子放出装置が
提案されている。この４層型の電子放出装置は、絶縁層
を介してエミッタ電極を挟み込む一対のゲート電極に積
層方向に貫通する開口部を形成し、この開口部の底面に
補助電極を配してなるような構成とされる。

【００１１】このように構成された４層型の電子放出装
置は、補助電極から発生する電界により、エミッタ電極
から放出された電子をアノード電極方向へ偏向させる。
これにより、４層型の電子放出装置は、エミッタ電極か
ら放出された電子を効率よくアノード電極上の蛍光体に
衝突させ、比較的良好な画像を表示する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな４層型の電子放出装置では、補助電極から発生する
電界により電子が偏向されるとともに、エミッタ電極が
補助電極から発生する電界を受けてしまうことがある。
すなわち、この電子放出装置では、補助電極から発生す
る電界がエミッタ電極の先端部付近に影響することとな
る。

【００１３】また、エミッタ電極には、一対のゲート電
極から電子を放出させるための電界がかけられる。しか
しながら、従来の４層型の電子放出装置では、上述した
ように、補助電極から発生する電界がエミッタ電極にか
かるため、一対のゲート電極からエミッタ電極にかけれ
る電界が相対的に小さくなってしまう。

【００１４】このため、４層型の電子放出装置では、エ
ミッタ電極から放出される電子量が減少してしまうとい
った不都合が生じていた。そして、このような電子放出
量の減少を補うためには、一対のゲート電極に印加され
る駆動電圧を大きくする必要がある。この場合、電子放
出装置では、駆動回路の耐圧を向上させなければなら
ず、コストが大幅に増加してしまうといった問題点があ
った。

【００１５】そこで、本発明は、上述した従来の電子放
出装置及びその製造方法の問題点を解決し、放出された
電子を所定の方向に偏向させることができるとともに、
小さな駆動電圧でも良好に電子を放出することのできる
電子放出装置及びその製造方法を提供することを目的と
する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決し
た本発明に係る電子放出装置は、基板上に積層された補
助電極と、この補助電極上に第１の絶縁層を介して積層
された第１のゲート電極と、この第１のゲート電極上に
第２の絶縁層を介して積層されて電界が印加されること
により電子を放出するエミッタ電極と、このエミッタ電
極上に第３の絶縁層を介して積層された第２のゲート電
極とを備える。そして、この電子放出装置は、上記第１
の絶縁層、上記第１のゲート電極、上記第２の絶縁層、
上記エミッタ電極、上記第３の絶縁層及び上記第２のゲ
ート電極を貫通するとともに底面に上記補助電極が露出
する開口孔が穿設され、上記第１のゲート電極が上記エ
ミッタ電極より上記開口孔の内方に突出するように形成
されたことを特徴とするものである。

【００１７】以上のように構成された本発明に係る電子
放出装置は、第１のゲート電極及び第２のゲート電極に
所定の電圧を印加することにより、エミッタ電極に対し
て所定の電界がかかる。これにより、エミッタ電極から
電子が放出される。

【００１８】また、この電子放出装置では、補助電極に
対して所定の電圧が印加されることにより、この補助電
極から所定の電界が発生する。そして、この電子放出装
置では、補助電極から発生する電界により、エミッタ電
極から放出された電子を偏向させることができる。

【００１９】さらに、この電子放出装置では、第１のゲ
ート電極がエミッタ電極よりも開口孔の内方に突出する
ように形成されている。このため、この電子放出装置に
おいては、補助電極から発生した電界が第１のゲート電
極により遮蔽され、エミッタ電極に与える影響が低減さ
れている。これにより、この電子放出装置では、第１の
ゲート電極及び第２のゲート電極から発生する電界がエ
ミッタ電極に効率よくかかることとなる。

【００２０】一方、上述した従来の問題点を解決した本
発明に係る電子放出装置の製造方法は、基板上に補助電
極、第１の絶縁層、第１のゲート電極、第２の絶縁層、
エミッタ電極、第３の絶縁層、第２のゲート電極をこの
順で積層して積層体を形成する工程と、上記積層体を異
方性エッチングすることにより、上記第１のゲート電極
を露出させる第１の開口部を穿設する工程と、上記積層
体の表面及び上記第１の開口部の内壁を覆うとともに、
露出した上記第１のゲート電極の外周側の所定の領域を
覆うように形成された犠牲層を形成する工程と、外方へ
露出する上記第１のゲート電極及び第１の絶縁層をエッ
チングすることにより、第２の開口部を穿設する工程と
を備え、上記第１の開口部と比べて開口寸法が小となる
ように上記第２の開口部を形成することを特徴とするも
のである。

【００２１】以上のように構成された本発明に係る電子
放出装置の製造方法は、第１の開口部を形成した後に犠
牲層を形成している。この犠牲層は、第１の開口部の内
壁を覆うように形成されることにより、第１の開口部の
底面に露出していた第１のゲート電極の外周側を被覆す
ることとなる。そして、この状態で、露出した第１のゲ
ート電極をエッチングすることにより、第１の開口部よ
りも開口寸法の小さな第２の開口部を形成することがで
きる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電子放出装置
及びその製造方法の具体的な実施の形態を図面を参照し
ながら説明する。

【００２３】本実施の形態に示す電子放出装置は、図１
に模式的に示すように、いわゆるＦＥＤ（Field Emissi
on Display）に適用される。このＦＥＤは、電界電子放
出を行う電子放出装置１が形成されたバックプレート２
と、このバックプレート２と対向して配設され、アノー
ド電極３がストライプ状に形成されたフェイスプレート
４とを備える。また、このＦＥＤでは、バックプレート
２とフェイスプレート４との間が高度な真空状態とされ
る。

【００２４】このＦＥＤにおいて、フェイスプレート４
には、所定のアノード電極３上に赤色を発光する赤色蛍
光体５Ｒが形成され、隣合うアノード電極３上に緑色を
発光する緑色蛍光体５Ｇが形成され、さらに隣合うアノ
ード電極３上に青色を発光する青色蛍光体５Ｂが形成さ
れる。すなわち、このフェイスプレート４は、複数の赤
色蛍光体５Ｒと複数の緑色蛍光体５Ｇと複数の青色蛍光
体５Ｂ（以下、総称する場合には単に「蛍光体５」と称
する。）とが交互にストライプ状に形成されている。

【００２５】また、このＦＥＤにおいて、電子放出装置
１は、図１及び図２に示すように、絶縁性基板６上に形
成されてマトリックス状に配設される。これら電子放出
装置１は、詳細を後述するように、所定の層構造を有し
てなるとともに、積層方向に穿設された開口孔７を有
し、この開口孔７から電子を放出する。そして、このＦ
ＥＤでは、赤色蛍光体５Ｒ、緑色蛍光体５Ｇ及び青色蛍
光体５Ｂに対向する位置に電子放出装置１の開口孔７が
それぞれ配設される。

【００２６】そして、このＦＥＤでは、これら電子放出
装置１と対向した赤色蛍光体５Ｒ、緑色蛍光体５Ｇ及び
青色蛍光体５Ｂの所定の領域で一画素が構成されてい
る。なお、このＦＥＤにおいて、一画素を構成する蛍光
体５には、複数個の電子放出装置１が対向配置されても
よい。

【００２７】さらに、このＦＥＤは、バックプレート２
とフェイスプレート４との間に配設された複数のピラー
９を有する。このピラー９は、高度に真空状態とされた
バックプレート２とフェイスプレート４との間を所定の
間隔に維持する。

【００２８】この電子放出装置１は、図２に示すよう
に、ガラス等の絶縁性基板６と、この絶縁性基板６上に
形成された補助電極１１と、この補助電極１１上に第１
の絶縁層１２を介して積層された第１のゲート電極１３
と、この第１のゲート電極１３上に第２の絶縁層１４を
介して積層されたエミッタ電極１５と、このエミッタ電
極１５上に第３の絶縁層１６を介して積層された第２の
ゲート電極１７とを有する。

【００２９】また、この電子放出装置１において、開口
孔７は、第１の絶縁層１２、第１のゲート電極１３、第
２の絶縁層１４、エミッタ電極１５、第３の絶縁層１６
及び第２のゲート電極１７を貫通するとともに底面に補
助電極１１が露出するように穿設されることにより形成
される。さらに、この電子放出装置１では、第１のゲー
ト電極１３がエミッタ電極１５の開口縁より内方へ突出
するように形成されている。この電子放出装置１におい
て、開口孔７は、略矩形状に形成されている。しかしな
がら、開口孔７の形状は、これに限定されず、鋭角とな
る部分を含まなければ、円、楕円、多角形等のいずれの
形状であってもよい。

【００３０】さらに、この電子放出装置１では、図２に
示すように、エミッタ電極１５にアース電位を印加し、
第１のゲート電極１３及び第２のゲート電極１７にはパ
ルス発振器１８を介して０〜１００Ｖ程度の信号電位を
印加し、補助電極１１には−５０〜５０Ｖの一定電位を
印加している。

【００３１】この電子放出装置１において、補助電極１
１、第１のゲート電極１３、エミッタ電極１５及び第２
のゲート電極１７は、導電性材料、例えば、Ｔｉ，Ｃ
ｒ，Ｍｏ，Ｗ等で形成されており、約０．１μｍ程度の
膜厚で形成される。また、第１の絶縁層１２、第２の絶
縁層１４及び第３の絶縁層１６は、絶縁性材料、例え
ば、ＳｉＯ₂等で形成される。

【００３２】そして、この電子放出装置１では、第１の
絶縁層１２、第２の絶縁層１４及び第３の絶縁層１６
が、第１のゲート電極１３、エミッタ電極１５及び第２
のゲート電極１７よりも開口孔７の外方に位置するよう
に形成されている。すなわち、この電子放出装置１にお
いて、第１のゲート電極１３、エミッタ電極１５及び第
２のゲート電極１７は、第１の絶縁層１２、第２の絶縁
層１４及び第３の絶縁層１６から突出するように形成さ
れている。

【００３３】また、この電子放出装置１では、図２に示
すように、第２の絶縁層１４の膜厚をＬ１として、エミ
ッタ電極１５に対する第１のゲート電極１３の突出量を
Ｌ２としたときに、下記式のような関係を満たすことが
好ましい。

【００３４】０．５≦Ｌ２／Ｌ１≦２．０・・・（式）以上のように構成された電子放出装置１は、開口孔７が
マトリックス状に複数配設され、これら開口孔７が順次
駆動されることにより順次電子を放出する。これによ
り、電子放出装置１は、蛍光体５を順次発光させてフェ
イスプレート４上に画像を表示させる。

【００３５】このとき、電子放出装置１では、画像信号
に応じたパルス信号に従って第１のゲート電極１１及び
第２のゲート電極１７に所定の電圧を印加する。これに
より、マトリックス状に配設された複数個の開口孔７の
うち、所定の開口孔７が駆動されることとなる。

【００３６】また、第１のゲート電極１１及び第２のゲ
ート電極１７に所定の電圧を印加することにより、第１
のゲート電極１１及び第２のゲート電極１７とエミッタ
電極１５との間に電界を発生させる。そして、この電界
がエミッタ電極１５にかかることにより、エミッタ電極
１５の先端部からは、いわゆる電界電子放出により、電
子が放出されることとなる。

【００３７】このとき、この電子放出装置１では、補助
電極１１に対して所定の負電圧を印加しているため、補
助電極１１から所定の電界が発生する。この電界は、補
助電極１１の面内と略々垂直方向、すなわち、アノード
電極５方向に発生する。

【００３８】このため、この電子放出装置１では、上述
したように、エミッタ電極１５から放出された電子がア
ノード電極３方向、すなわち、絶縁性基板６に対して略
々垂直な方向に偏向される。特に、この電子放出装置１
では、エミッタ電極１５から絶縁性基板６と平行に近い
角度で放出された電子でさえも絶縁性基板６に対して略
々垂直な方向に偏向させる。

【００３９】したがって、この電子放出装置１は、エミ
ッタ電極１５から放出された電子を効率よくアノード電
極３上に形成された蛍光体５に衝突させることができ
る。このように、この電子放出装置１は、蛍光体５を効
率よく発光させることができるため、ＦＥＤの輝度を大
幅に向上させることができる。

【００４０】また、この電子放出装置１では、第１のゲ
ート電極１１がエミッタ電極１５のよりも突出するよう
に形成されているため、補助電極１１から発生する電界
の一部が第１のゲート電極１１により遮蔽される。この
ため、一対のゲート電極１１，１７から発生する電界を
エミッタ電極１５に効率よくかけることができる。言い
換えると、この電子放出装置１では、エミッタ電極１５
にかけられる電界が補助電極１１から発生する電界によ
り弱められるようなことがない。このため、この電子放
出装置１では、所望の電子放出量を得るために補助電極
１１から発生する電界による影響を考慮する必要がな
く、比較的に小さな駆動電圧を第１のゲート電極１３及
び第２のゲート電極１７にかけることにより所望の電子
放出量を達成することができる。

【００４１】そして、この電子放出装置１では、上述し
たように、アノード電極３との間に所定の電界が形成さ
れているため、この電界により電子がアノード電極３方
向に加速される。このとき、この電子放出装置１では、
開口孔７の略中心付近に集中するように偏向された電子
が加速され、アノード電極３上に形成された蛍光体５に
衝突することとなる。したがって、この電子放出装置１
では、放出した電子を、蛍光体５上の狭い範囲に集中す
るように衝突させることができる。言い換えると、この
電子放出装置１では、所定の方向にフォーカスして電子
を衝突させることができるため、蛍光体５の幅を小とす
ることができる。このため、この電子放出装置１は、精
細な蛍光体５を有するＦＥＤに好適に用いられる。

【００４２】具体的に、この電子放出装置１は、図３に
示すように、少なくとも、略矩形に形成された開口孔７
の長手方向の第１のゲート電極１３がエミッタ電極１５
より突出するように形成されることが好ましい。

【００４３】これにより、この電子放出装置１では、開
口孔７の長手方向に直交する方向にフォーカスすること
ができる。このため、この電子放出装置１では、対向す
る蛍光体５と隣合う蛍光体５に電子を衝突させるような
ことがなく、対向する蛍光体５のみに確実に電子を衝突
することができる。したがって、この電子放出装置１を
用いたＦＥＤは、色ズレを防止することができ、正確な
色彩を表示することができる。

【００４４】さらに、この電子放出装置１において、上
述した第２の絶縁層１４の膜厚Ｌ１及び第１のゲート電
極１３の突出量Ｌ２の比率と放出されるでエミッタ電極
１５にかかる電界強度との関係を図４に示す。なお、こ
の図４において、縦軸は、エミッタ電極１５にかかる電
界強度を示し、横軸は、Ｌ１とＬ２との比率、つまり、
Ｌ２／Ｌ１を示している。

【００４５】この図４から分かるように、Ｌ２／Ｌ１の
値を正とすることにより、エミッタ電極１５にかかる電
界強度は向上することとなる。このため、電子放出装置
１において、第１のゲート電極１３を突出させることに
より、エミッタ電極１５から放出される電子量を増大さ
せることができる。このとき、Ｌ２／Ｌ１の値を上記式
に示す範囲とすることにより、エミッタ電極１５から放
出される電子量をより増大させることができる。ここ
で、Ｌ２／Ｌ１の値が０．５よりも小さい場合には、エ
ミッタ電極１５にかかる電界強度を１．２５倍以上とす
ることができない。また、Ｌ２／Ｌ１の値を２．０より
も大きくしたとしても、エミッタ電極１５にかかる電界
強度は、Ｌ２／Ｌ１の値が２．０の場合と大きく変わら
ない。

【００４６】ところで、本発明に係る電子放出装置の製
造方法は、上述したような電子放出装置１を製造する際
に適用される。

【００４７】この手法では、先ず、図５に示すように、
ガラス等の絶縁性基板２０上に、第１の導電層２１、第
１の絶縁層２２、第２の導電層２３、第２の絶縁層２
４、第３の導電層２５、第３の絶縁層２６及び第４の導
電層２７をこの順に成膜して積層体２８を形成し、この
積層体２８上に所定の形状にフォトレジスト２９を形成
する。

【００４８】具体的に、第１の絶縁層２２、第２の絶縁
層２４及び第３の絶縁層２６は、ＳｉＯ₂等の絶縁材料
を、スパッタ蒸着またはＳｉＨ₄及びＮ₂Ｏをガス種とし
たプラズマＣＶＤを用いて成膜することにより形成され
る。また、このとき、第１の絶縁層２２の膜厚は約０．
５μｍとされ、第２の絶縁層２４及び第３の絶縁層２６
の膜厚がそれぞれ０．２μｍとされる。さらに、第１の
導電層２１、第２の導電層２３、第３の導電層２５及び
第４の導電層２７は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ等の導電材
料をスパッタ蒸着またはＥＢ（電子ビーム）蒸着を用い
て成膜することにより形成される。また、これら第１の
導電層２１、第２の導電層２３、第３の導電層２５及び
第４の導電層２７の膜厚は、約０．１μｍとされる。

【００４９】また、フォトレジスト２９は、開口孔７に
対応した部分にマトリックス状に形成された開口部３０
を有するような形状とされる。このフォトレジスト２９
は、レジスト材料が第４の導電層２７上に塗布され、フ
ォトリソグラフィ及びエッチング等の手法により、上述
したような形状にパターニングされる。

【００５０】次に、図６に示すように、フォトレジスト
が形成された面に対して第２の導電層２３を露出させる
まで異方性エッチングを行う。これにより、フォトレジ
スト２９の開口部３０から露出した部分が略々垂直にエ
ッチングされ、第１の開口部３１が形成される。また、
この異方性エッチングとしては、例えば、第４の導電層
２７及び第３の導電層２５に対してはＳＦ₆等を用いた
反応性イオンエッチングを挙げることができ、第３の絶
縁層２６及び第２の絶縁層２４に対してはＣＨＦ₃等の
ガスを用いた反応性イオンエッチングを挙げることがで
きる。

【００５１】次に、図７に示すように、フォトレジスト
２９を除去した後、第２の導電層２３が露出する面に犠
牲層３２を形成する。この犠牲層３２は、例えば、プラ
ズマＣＶＤによりアモルファスシリコンやＳｉＯ₂を成
膜することにより形成される。このとき、犠牲層３２
は、第４の導電層２７上に形成されるとともに、上述し
た工程で形成された第１の開口部３１の側壁及びこの第
１の開口部３１の底面に露出する第２の導電層２３上に
形成される。なお、第２の導電層２３上に形成された犠
牲層３２は、第４の導電層２７上に形成された犠牲層３
２よりも薄膜に形成されることとなる。

【００５２】次に、図８に示すように、第２の導電層２
３上に形成された犠牲層３２の一部を除去するためのエ
ッチングを行う。このとき、エッチングとしては、犠牲
層３２がアモルファスシリコンからなる場合には、ＳＦ
₆等のガスを用いた反応性イオンエッチング等の異方性
エッチングが挙げられる。このように、この工程では、
異方性エッチングを行うことで、第４の導電層２７及び
第１の第１の開口部３１の側壁に形成された犠牲層３２
を残存させた状態で、第２の導電層２３上に形成された
犠牲層３２の一部を除去することができる。これによ
り、第１の開口部３１の底面の略中心部には第２の導電
層２３が露出するとともに、第１の開口部３１の底面の
側壁側には犠牲層３１が覆われたままとなる。

【００５３】次に、図９に示すように、犠牲層３２をマ
スクとして、露出した第２の導電層２３を除去するため
の異方性エッチングが行われる。この異方性エッチング
では、上述した反応性イオンエッチングが行われ、第１
の開口部３１の底面に露出した第２の導電層２３をエッ
チングして、第２の開口部３３が形成される。これによ
り、第１の開口部３１底面を構成する第２の導電層２３
のうち、第１の開口部２３の側壁に形成された犠牲層３
２により覆われた部分は残存し、外方に露出した部分は
除去されることとなる。

【００５４】次に、図１０に示すように、ＫＯＨ水溶液
等を用いたウェットエッチング等により犠牲層３２を除
去する。これにより、第２の絶縁層２４、第３の導電層
２５、第３の絶縁層２６及び第４の導電層２７を穿設し
てなる第１の開口部３１が露出されるとともに、第２の
導電層２３を穿設してなる第２の開口部３３が露出され
る。そして、この手法によれば、第１の開口部３１と比
較して開口寸法が小となるように第２の開口部３３を穿
設することができる。

【００５５】次に、図１１に示すように、第１の導電層
２１が露出するまで等方性エッチングを行う。この等方
性エッチングとしては、例えば、バッファード弗酸を用
いたウェットエッチングを挙げることができる。この等
方性エッチングでは、第１の絶縁層２２が等方的にエッ
チングされるとともに、第２の絶縁層２４及び第３の絶
縁層２４も等方的にエッチングされることとなる。ま
た、このとき、第１の絶縁層２２は、その開口縁が第２
の導電層２３の開口縁よりも後退した位置になるように
エッチングされ、第２の絶縁層２４及び第３の絶縁層２
６は、それぞれの開口縁が第３の導電層２５及び第４の
導電層２７の開口縁よりも後退した位置にエッチングさ
れる。

【００５６】このように、本手法では、第１の導電層２
１が補助電極１１となり、第２の導電層２３及び第４の
導電層２７がそれぞれ第１のゲート電極１３及び第２の
ゲート電極１７となり、第３の導電層２５がエミッタ電
極１５となる。そして、この手法によれば、第２のゲー
ト電極１７をエミッタ電極１５よりも開口孔７の内方に
突出するように形成することができる。

【００５７】また、この手法では、第１の開口部３１底
面を構成する第２の導電層２３のうちで、第１の開口部
３１の側壁に形成された犠牲層３２によって覆われる部
分が第１のゲート電極１３の突出量となる。このため、
この手法において、第１の開口部３１の側壁に形成され
る犠牲層３２の膜厚を調節することによって、第１のゲ
ート電極１３のエミッタ電極１５に対する突出量を制御
することができる。したがって、この手法によれば、第
１のゲート電極１３の突出量を容易に制御することがで
きる。

【００５８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係る電子放出装置は、第１のゲート電極がエミッタ電極
よりも開口孔の内方に突出するように構成されている。
このため、補助電極から発生する電界は、第１のゲート
電極により遮蔽されてエミッタ電極にかかるようなこと
が防止される。これにより、この電子放出装置では、第
１のゲート電極及び第２のゲート電極から発生する電界
が、エミッタ電極に効率よくかかることとなる。したが
って、この電子放出装置は、補助電極から発生する電界
により電子を所望の方向に偏向させることができるとと
もに、第１のゲート電極及び第２のゲート電極に大きな
電圧を印加することなく、エミッタ電極に大きな電界を
かけることができ、電子放出特性を向上させることがで
きる。

【００５９】また、本発明に係る電子放出装置の製造方
法によれば、犠牲層を形成することにより、第１の開口
部と比較して第２の開口部の開口寸法を小とすることが
できる。このため、本手法では、補助電極から発生する
電界により電子を所望の方向に偏向させることができる
とともに、第１のゲート電極及び第２のゲート電極に大
きな電圧を印加することなく、エミッタ電極に大きな電
界をかけることができ、電子放出特性を向上させること
ができる電子放出装置を容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子放出装置を用いたＦＥＤの構
成を概略的に示す概略斜視図である。

【図２】電子放出装置の構成及び駆動回路を説明するた
めの概略断面図である。

【図３】電子放出装置の開口孔の要部平面図である。

【図４】Ｌ２／Ｌ１の値とエミッタ電極の先端部にかか
る電界強度との関係を示す特性図である。

【図５】本発明に係る電子放出装置の製造方法を示す図
であり、絶縁性基板上に積層体及びフォトレジストを形
成した状態を示す要部断面図である。

【図６】本発明に係る電子放出装置の製造方法を示す図
であり、第１の開口部を穿設した状態を示す要部断面図
である。

【図７】本発明に係る電子放出装置の製造方法を示す図
であり、犠牲層を形成した状態を示す要部断面図であ
る。

【図８】本発明に係る電子放出装置の製造方法を示す図
であり、犠牲層の一部を除去した状態を示す要部断面図
である。

【図９】本発明に係る電子放出装置の製造方法を示す図
であり、第２の開口部を穿設した状態を示す要部断面図
である。

【図１０】本発明に係る電子放出装置の製造方法を示す
図であり、犠牲層を除去した状態を示す要部断面図であ
る。

【図１１】本発明に係る電子放出装置の製造方法を示す
図であり、等方性エッチングを行った状態を示す要部断
面図である。

【符号の説明】

１電子放出装置、２バックプレート、３アノード
電極、４フェイスプレート、５蛍光体、６絶縁性
基板、９ピラー、１１補助電極、１２第１の絶縁
層、１３第１のゲート電極、１４第２の絶縁層、１
５エミッタ電極、１６第３の絶縁層、１７第２の
ゲート電極

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年１０月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４４】さらに、この電子放出装置１において、上
述した第２の絶縁層１４の膜厚Ｌ１及び第１のゲート電
極１３の突出量Ｌ２の比率とエミッタ電極１５にかかる
電界強度との関係を図４に示す。なお、この図４におい
て、縦軸は、エミッタ電極１５にかかる電界強度を示
し、横軸は、Ｌ１とＬ２との比率、つまり、Ｌ２／Ｌ１
を示している。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に積層された補助電極と、この補助電極上に第１の絶縁層を介して積層された第１
のゲート電極と、この第１のゲート電極上に第２の絶縁層を介して積層さ
れ、電界が印加されることにより電子を放出するエミッ
タ電極と、このエミッタ電極上に第３の絶縁層を介して積層された
第２のゲート電極とを備え、上記第１の絶縁層、上記第１のゲート電極、上記第２の
絶縁層、上記エミッタ電極、上記第３の絶縁層及び上記
第２のゲート電極を貫通するとともに底面に上記補助電
極が露出する開口孔が穿設され、上記第１のゲート電極は、上記エミッタ電極より上記開
口孔の内方に突出するように形成されたことを特徴とす
る電子放出装置。
【請求項２】上記第１の絶縁層の開口縁は、上記第１
のゲート電極の開口縁よりも後退しており、上記第２の絶縁層の開口縁及び上記第３の絶縁層の開口
縁は、上記エミッタ電極の開口縁及び上記第２のゲート
電極の開口縁よりも後退していることを特徴とする請求
項１記載の電子放出装置。
【請求項３】上記第２の絶縁層の膜厚をＬ１とし、上
記エミッタ電極に対する上記第１のゲート電極の突出量
をＬ２としたときに、Ｌ１及びＬ２は、０．５≦Ｌ２／Ｌ１≦２．０なる関係を有することを特徴とする請求項１記載の電子
放出装置。
【請求項４】基板上に補助電極、第１の絶縁層、第１
のゲート電極、第２の絶縁層、エミッタ電極、第３の絶
縁層、第２のゲート電極をこの順で積層して積層体を形
成する工程と、上記積層体を異方性エッチングすることにより、上記第
１のゲート電極を露出させる第１の開口部を穿設する工
程と、上記積層体の表面及び上記第１の開口部の内壁を覆うと
ともに、露出した上記第１のゲート電極の外周側の所定
の領域を覆うように形成された犠牲層を形成する工程
と、外方へ露出する上記第１のゲート電極及び第１の絶縁層
をエッチングすることにより、第２の開口部を穿設する
工程とを備え、上記第１の開口部と比べて開口寸法が小となるように上
記第２の開口部を形成することを特徴とする電子放出装
置の製造方法。
【請求項５】上記第２の開口部を穿設した後、上記第
１の絶縁層、上記第２の絶縁層及び上記第３の絶縁層を
等方性エッチングすることにより、上記第１のゲート電
極よりも上記第１の絶縁層を外方へ後退させるととも
に、上記エミッタ電極及び上記第２のゲート電極よりも
上記第２の絶縁層及び上記第３の絶縁層を外方へ後退さ
せることを特徴とする請求項４記載の電子放出装置の製
造方法。