(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に互いに直交する複数本の帯状のカソードラインとゲートラインとを絶縁層を介して順次積層形成し、これらカソードラインとゲートラインとの各交差領域にゲートラインと絶縁層を貫通する略々円形の微細孔を形成する第１の工程と、
ゲートライン上に、各ベンゼン環が少なくとも１つの置換基により置換されたフタロシアニン誘導体からなる有機溶媒可溶性を有する剥離材を基板に対して斜方向から蒸着することにより剥離層を成膜する第２の工程と、
カソード材を基板に対して蒸着し、上記各微細孔内のカソードライン上に略々円錐形状の微小冷陰極を形成する第３の工程と、
上記剥離層を高極性有機溶媒を用いて溶解させ、ゲートライン上に蒸着されたカソード材と共に剥離し除去する第４の工程とを有することを特徴とする電子放出源の製造方法。
【請求項２】
置換基がフッ素，アルキル基，或はアルコキシ基であることを特徴とする請求項１記載の電子放出源の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば極薄型のディスプレイ装置に使用して好適な電子放出源の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、例えば極薄型のディスプレイ装置としては、スクリーン内部に電子放出源を設け、その各画素領域内に電子放出材料からなる多数のマイクロチップを形成し、所定の電気信号に応じて対応する画素領域のマイクロチップを励起させることでスクリーンの蛍光面を光らせるものが案出されている。
【０００３】
この電子放出源は、帯状に形成された複数本のカソードラインと、このカソードラインの上部においてカソードラインと直交して帯状に形成された複数本のゲートラインとが設けられ、上記カソードラインの上記ゲートラインとの各交差領域がそれぞれ１画素領域として形成されている。
【０００４】
具体的に、従来の電子放出源は、例えばガラス材よりなる下部基板の表面上に帯状の複数本のカソードラインが各々等間隔に形成されている。これらのカソードラインには、各接続端部を除いて絶縁層が成膜され、その上に各カソードラインと直交して帯状の複数本のゲートラインが各々等間隔に形成されて、各カソードラインとともにマトリクス構造を構成している。さらに、各カソードラインの接続端部及び各ゲートラインの接続端部が制御手段にそれぞれ電気的に接続されている。
【０００５】
ここで、各カソードラインの各ゲートラインとの各交差領域においては、上記絶縁層にカソードラインからゲートラインへ通じる多数の孔部が形成され、これら各孔部内に微小冷陰極であるマイクロチップが設けられている。
【０００６】
これら各マイクロチップは、電子放出材料、例えばモリブデンよりなり、ほぼ円錐体に形成され、それぞれカソードライン上に配されている。そして、各マイクロチップの円錐体の先端部は、ゲートラインに形成されている電子通過用のゲートに位置している。すなわち、ゲートライン上には、各ゲートが形成され、さらにその下部の絶縁層に形成された孔部を通じてカソードラインの表面に至る微細孔が形成され、ゲートライン上から見れば、各微細孔内にマイクロチップが形成されていることになる。このように、各カソードラインの各ゲートラインとの各交差領域には多数のマイクロチップが設けられて画素領域が形成され、個々の画素領域が１つの画素（ピクセル）に対応している。
【０００７】
上記電子放出源においては、上記制御手段により所定のカソードライン及びゲートラインを選択してこれらの間にゲートライン側の電位が高くなるような極性で所定の電圧をかけることで、対応する画素領域内の各マイクロチップにこの所定電圧が印加されると、各マイクロチップの先端部からトンネル効果によって電子が放出される。なお、この所定電圧値は各マイクロチップの円錐体の先端部付近の電界の強さが１０8 〜１０9 Ｖ／ｍ程となる程度の値である。
【０００８】
このとき、上記電子放出源が内蔵されたディスプレイ装置においては、所要の画素領域を励起することで各マイクロチップから放出された電子が、制御手段によりさらにカソードラインとアノード間に印加された電圧によって加速され、ゲートラインと上記アノード間に形成された真空部を通って蛍光面に到達する。そして、この電子線により蛍光体が励起されて蛍光面から可視光線が放出される。上記電子放出源の各マイクロチップの製造方法としては、先ず、上記画素領域内におけるゲートラインの各微細孔に対して斜方向から回転蒸着によりアルミニウムやニッケル等の金属よりなる剥離膜を成膜する。このとき、微細孔内に剥離膜の材料が付着しないように、ゲートラインに対して十分小さな入射角をもって下部基板を回転させながら蒸着を施す。
【０００９】
なお、上記入射角は、図示の如く微細孔内においてゲートとカソードラインの表面とを結ぶ線分と、カソードラインとの角度と比較して十分小さな値であるものとする。また、剥離膜が回転蒸着により形成されたために、ゲートの周縁部において剥離膜にテーパ部が形成され、剥離膜の上面の開口径が下面のそれと比較して若干小さな値とされている。
【００１０】
その後、周囲が上記剥離膜で被膜された上記微細孔に対してカソードラインと垂直に例えばモリブデンを蒸着する。このとき、上述のようにゲートの周縁部において剥離膜に形成されたテーパ部が種となり、剥離膜上にて徐々に上記微細孔を閉塞するように蒸着部が成長してゆく。それとともに、上記微細孔内にはモリブデンが成長して円錐体形状に近づいてゆき、微細孔が完全に閉塞されると同時に円錐体形状のマイクロチップが形成されることになる。
【００１１】
そして、上記剥離膜を溶解させリフトオフすることにより上記蒸着部を除去し、各マイクロチップが完成する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記各微細孔に対して斜方向から回転蒸着して成膜した剥離膜を溶解させリフトオフする際、当該剥離膜はアルミニウムやニッケル等の金属よりなるために、比較的強い酸やアルカリ等の薬品を用いて上記剥離膜を溶解させる必要がある。
【００１３】
しかしながら、このような酸やアルカリ等の薬品は、人体のみならず上記電子放出源の諸部材や使用する設備等に対しても危険であり、取り扱いが非常に困難である。そのため、作製中に事故等が発生して製品の歩留りや信頼性の低下を引き起こす原因の１つとなる可能性が高い。
【００１４】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、作製時において、危険で取り扱いが困難な酸やアルカリ等の薬品を用いる必要がなく、安全且つ確実に剥離膜を除去して、歩留り及び信頼性の高い製品を製造することが可能となる電子放出源の製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電子放出源の製造方法を対象とするものである。本発明では、先ずその第１の工程において、基板上に互いに直交する複数本の帯状のカソードラインとゲートラインとを絶縁層を介して順次積層形成し、これらカソードラインとゲートラインとの各交差領域にゲートラインと絶縁層を貫通する略々円形の微細孔を形成する。
【００１６】
次いで、第２の工程において、上記ゲートライン上に有機溶媒可溶性を有する剥離材を基板に対して斜方向から蒸着することにより剥離層を成膜する。
【００１７】
さらに、第３の工程において、カソード材を基板に対して蒸着し、上記各微細孔内のカソードライン上に略々円錐形状の微小冷陰極を形成する。
【００１８】
そして、第４の工程において、上記剥離層を高極性有機溶媒を用いて溶解させ、ゲートライン上に蒸着されたカソード材と共に剥離し除去する。この高極性有機溶媒としては、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）や、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、スルホラン、ヘキサメチルホスホリックトリアミド（ＨＭＰＡ）、アセトン等が好適である。
【００１９】
ここで、本発明においては、上記第２の工程において、上記剥離材を各ベンゼン環が少なくとも１つの置換基により置換されたフタロシアニン誘導体とすることが好ましい。このフタロシアニン誘導体は、ほぼ４００℃付近の高熱に耐え得る高耐熱性を有するために、この剥離材上に高融点のカソード材を蒸着しても変性することがない。またフタロシアニン誘導体を用いて、るつぼ中においていわゆる抵抗放熱蒸着法によってピンホールを有しない好適な剥離材を形成することができる。
【００２０】
ところで、ベンゼン環に置換基を有しないフタロシアニン誘導体は、一般的に有機溶媒に溶解し難いために本発明には適さない。なお、上記置換基としては、アルキル基や、フッ素基、アルコキシ基等をベンゼン環に導入したものが好適である。また、このフタロシアニン誘導体としては、銅等の金属が配位結合されたものでも金属を有しないいわゆるフリーベースのものでも良い。
【００２１】
また、上記第３の工程において、カソード材を基板に対して垂直方向に蒸着することが好ましい。すなわち、基板に対して斜方向から上記剥離材を蒸着した後に、続いて垂直方向からカソード材を蒸着することによって、上記微細孔中にほぼ円錐形状の微小冷陰極が形成される。
【００２２】
【作用】
本発明に係る電子放出源の製造方法においては、先ず、第１の工程においてゲートライン及び絶縁層に形成された各微細孔に対して、第２の工程において剥離材を斜方向から蒸着することにより剥離膜を成膜する。このとき、前記微細孔の周縁部において剥離膜にテーパ部が形成され、剥離膜の上面の開口径が下面のそれと比較して若干小さな値となる。次いで、第３の工程において、周囲が剥離膜で被膜された各微細孔からカソードラインへ通じる各微細孔に対してカソードラインと垂直に微小冷陰極であるマイクロチップの材料であるカソード材を蒸着する。この場合、剥離膜に形成されたテーパ部が種となり、剥離膜上にて徐々に上記微細孔を閉塞するように蒸着部が成長してゆき、それとともに、上記微細孔内には上記マイクロチップの材料が成長する。そして、上記蒸着部の成長により微細孔が丁度閉塞したときに上記マイクロチップが円錐形状に形成されることになる。
【００２３】
ここで、上記剥離材は有機溶媒可溶性を有する材料である。したがって、上記の如く微細孔内に上記マイクロチップが形成されて上記蒸着部により当該微細孔が閉塞された後に、第４の工程において、高極性有機溶媒を用いて上記剥離膜を溶解することにより、この剥離膜とその上に形成された上記蒸着部を容易に剥離しリフトオフすることが可能となり、容易且つ確実に円錐形状のマイクロチップが形成される。
また、上記剥離材は各ベンゼン環が少なくとも１つの置換基により置換されたフタロシアニン誘導体とする。このフタロシアニン誘導体は、ほぼ４００℃付近の高熱に耐え得る高耐熱性を有するために、この剥離材上に高融点のカソード材を蒸着しても変性することがない。またフタロシアニン誘導体を用いて、るつぼ中においていわゆる抵抗放熱蒸着法によってピンホールを有しない好適な剥離材を形成することができる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明に係る電子放出源の製造方法の具体的な実施例を図面を参照しながら説明する。
【００２５】
上記電子放出源は、例えば極薄型のディスプレイ装置に適用することが可能である。このディスプレイ装置は、図１に示すように、第１実施例に係る電子放出源１と、真空部３を介して電子放出源１の上部にアノードとなる上部基板２とが配設され構成されている。
【００２６】
上記電子放出源１は、図２に示すように、例えばガラス材よりなる下部基板１１の表面上に帯状の複数本のカソードライン１３が各々等間隔に形成されている。これらのカソードライン１３には、各接続端部１３ａを除いて絶縁層１４が成膜され、その上に各カソードライン１３と直交して帯状の複数本のゲートライン１５が各々等間隔に形成されて、各カソードライン１３とともにマトリクス構造を構成している。さらに、各カソードライン１３の接続端部１３ａ及び各ゲートライン１５の接続端部１５ａが制御手段１７にそれぞれ接続されて導通している。
【００２７】
ここで、各カソードライン１３の各ゲートライン１５との各交差領域においては、上記絶縁層１４にカソードライン１３からゲートライン１５へ通じる多数の孔部１４ａが形成され、これら各孔部１４ａ内に微小冷陰極であるマイクロチップ１６が設けられている。
【００２８】
これら各マイクロチップ１６は、電子放出材料、例えばモリブデンよりなり、後述の如くほぼ円錐形状に形成され、それぞれカソードライン１３上に配されている。そして、各マイクロチップ１６の円錐形状の先端部１６ａは、ゲートライン１５に形成されている電子通過用のゲート部１５ｂに位置している。すなわち、ゲートライン１５上には、各ゲート部１５ｂが形成され、さらにその下部の絶縁層１４に形成された孔部１４ａを通じてカソードライン１３の表面に至る微細孔１８が形成され、ゲートライン１５上から見れば、各微細孔１８内にマイクロチップ１６が形成されていることになる。このように、各カソードライン１３の各ゲートライン１５との各交差領域には多数のマイクロチップ１６が設けられて画素領域２１が形成され、個々の画素領域２１が１つの画素（ピクセル）に対応している。
【００２９】
上記上部基板２は、その一主面である下面部にて上記真空部３を介して上記電子放出源１の主面部と対向して設けられている。この上部基板２の下面部には、蛍光剤が塗布されて上記各カソードライン３とそれぞれ平行な帯状の蛍光面２５が形成されている。
【００３０】
上記電子放出源１においては、上記制御手段１７により所要のカソードライン１３及びゲートライン１５を選択してこれらの間にゲートライン１５側の電位が高くなる極性で所定の電圧をかけることで、対応する画素領域２１内の各マイクロチップ１６にこの所定電圧が印加されると、各マイクロチップ１６の先端部１６ａからトンネル効果によって電子が放出される。なお、この所定電圧値は各マイクロチップ１６の円錐体の先端部１６ａ付近の電界の強さが１０8 〜１０9 Ｖ／ｍ程となる程度の値である。
【００３１】
このとき、上記電子放出源１が内蔵されたディスプレイ装置においては、所定の画素領域を励起することで各マイクロチップ１６から放出された電子が、上記制御手段によりさらにカソードライン１３とアノードである上部基板２間に印加された電圧によって加速され、ゲートライン１５と上記上部基板２間に形成された真空部３を通って蛍光面２２に到達する。そして、この電子線により蛍光体が励起されて蛍光面２２から可視光線が放出される。
【００３２】
ここで、上記第１実施例に係る上記電子放出源１の製造方法について説明する。先ず、二酸化珪素の薄フィルムで被覆されたガラス等よりなる下部基板１上に、ニオブ，モリブデンまたはクロム等を材料として厚さ約２０００オングストローム程に所定数のカソードライン１３を帯形状に等間隔をもって成膜する。
【００３３】
その後、これらカソードライン１３と直交するように絶縁層１４を帯形状に等間隔をもって成膜し、さらに絶縁層１４上にゲートライン１５を成膜する。このとき、カソードライン１３のゲートライン１５との各交差領域が各画素領域２１とされ、これら各画素領域２１に対してゲートライン１５の表面からカソードライン１３の表面に至る微細孔１８を所定数形成する。この微細孔１８は、絶縁層１４に形成された孔部１４ａとゲートライン１５に形成されたゲート１５ｂとで構成されていることになる。
【００３４】
上記微細孔１８を形成するには、ゲートライン１５の表面に所定のレジストを塗布し、露光及び現像を行った後に微細孔１８の形状にエッチングを施す。そして、上記レジストを有機溶媒等を用いて剥離する。
【００３５】
そして、上記各微細孔１８内にマイクロチップ１６を形成するには以下に示す方法により行う。
【００３６】
先ず、図３に示すように、上記画素領域２１内におけるゲートライン１５の各微細孔１８に対して抵抗加熱蒸着機を用いて斜方向から回転蒸着により有機溶媒可溶性を有する剥離材を用いて剥離膜２２を成膜する。このとき、微細孔１８内に剥離膜２２の材料が付着しないように、ゲートライン１５に対して十分小さな入射角をもって下部基板１を回転させながら蒸着を施す。
【００３７】
なお、上記入射角は、図示の如く微細孔１８内においてゲート１５ｂとカソードライン１３の表面とを結ぶ線分と、カソードライン１３との角度と比較して十分小さな値、ここでは１５゜程度であるものとする。また、剥離膜２２が回転蒸着により形成されたために、ゲート１５ｂの周縁部において剥離膜２２にテーパ部が形成され、剥離膜２２の上面の開口径が下面のそれと比較して若干小さな値とされている。
【００３８】
ここで特に、剥離膜２２の材料である有機溶媒可溶性を有する剥離材としては、各ベンゼン環が少なくとも１つの置換基により置換されたフタロシアニン誘導体を用いる。
【００３９】
このフタロシアニン誘導体は、ほぼ４００℃付近の高熱に耐え得る高耐熱性を有するために、この剥離材上に高融点のカソード材を蒸着しても変性することがない。またフタロシアニン誘導体を用いて、るつぼ中においていわゆる抵抗放熱蒸着法によってピンホールを有しない好適な剥離材を形成することができる。ところで、各ベンゼン環に置換基を有しないフタロシアニン誘導体は、一般的に有機溶媒に溶解し難いために本実施例には適さない。なお、上記置換基としては、アルキル基や、フッ素基、アルコキシ基等をベンゼン環に導入したものが好適である。
【００４０】
その後、図４に示すように、周囲が剥離膜２２で被膜された各ゲート１５ｂからカソードライン１３へ通じる各微細孔１８に対してカソードライン１３と垂直にマイクロチップ１６の材料であるカソード材を蒸着する。この場合、剥離膜２２に形成されたテーパ部が種となり、剥離膜２２上にて徐々に上記微細孔１８を閉塞するように蒸着部２３が成長してゆく。それとともに、上記微細孔内１８には上記マイクロチップ１８の材料が成長し、図５に示すように、蒸着部２３の成長により微細孔１８が丁度閉塞したときにマイクロチップ１８が円錐形状に形成されることになる。
【００４１】
そして、図６に示すように、高極性有機溶媒を用いて剥離膜２２を溶解させて蒸着部２３をリフトオフすることにより、各マイクロチップ１６が完成する。
【００４２】
ここで、上記高極性有機溶媒としては、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）や、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、スルホラン、ヘキサメチルホスホリックトリアミド（ＨＭＰＡ）、アセトン等が好適である。
【００４３】
上述のように、本実施例においては、上記剥離材が有機溶媒可溶性を有する材料である。したがって、上記の如く微細孔１８内に上記マイクロチップ１６が形成されて上記蒸着部２３により微細孔１８が閉塞された後に、第４の工程において、上記高極性有機溶媒を用いて上記剥離膜２２を溶解することにより、この剥離膜２２とその上に形成された上記蒸着部２３を容易に剥離しリフトオフすることが可能となり、容易且つ確実に円錐形状のマイクロチップ１６が形成される。ここで、本実施例についての実験例について説明する。この実験は、上記実施例による製造方法にて上記電子放出源１を作製する際に、上記剥離材であるベンゼン環に置換基を有しないフタロシアニン誘導体、及び剥離膜２２と蒸着部２３をリフトオフする際に剥離膜２２を溶解するために用いる高極性有機溶媒の種類を変えた場合のマイクロチップ１６の形成状態について調べたものである。
【００４４】
先ず、実験１においては、上記剥離材のフタロシアニン誘導体としてテトラメトキシフタロシアニン銅を用い、リフトオフを行う際には高極性有機溶媒としてＤＭＦを用いた。
【００４５】
すなわち、膜厚１５００オングストロームに抵抗加熱蒸着して剥離膜２２を成膜し、上記各微細孔１８中にマイクロチップ１６を形成した後に、蒸着部２３が形成された上記下部基板１１をこのＤＭＦ溶液に１０分間浸漬させ、超音波発生機を用いてリフトオフした。そして、この下部基板１１をアセトンで２回洗浄して風乾させた。
【００４６】
次いで、実験２においては、上記剥離材のフタロシアニン誘導体としてパーフルオロフタロシアニン銅を用い、リフトオフを行う際には高極性有機溶媒としてＴＨＦを用いて、上記実験１と同様の条件にてリフトオフを行った。
【００４７】
さらに、実験３においては、上記剥離材のフタロシアニン誘導体としてテトラｔ−ブチルフタロシアニン銅を用い、リフトオフを行う際には高極性有機溶媒としてＤＭＦを用いて、上記実験１と同様の条件にてリフトオフを行った。
【００４８】
上記実験の結果としては、部基板１１の各マイクロチップ１６の断面形状を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察したところ、実験１〜３の全ての場合において形状に乱れの無い略々完全な円錐形状となっていることが分かった。
【００４９】
【発明の効果】
本発明に係る電子放出源の製造方法によれば、基板上に互いに直交する複数本の帯状のカソードラインとゲートラインとを絶縁層を介して順次積層形成し、これらカソードラインとゲートラインとの各交差領域にゲートラインと絶縁層を貫通する略々円形の微細孔を形成する第１の工程と、ゲートライン上に、各ベンゼン環が少なくとも１つの置換基により置換されたフタロシアニン誘導体からなる有機溶媒可溶性を有する剥離材を基板に対して斜方向から蒸着することにより剥離層を成膜する第２の工程と、カソード材を基板に対して蒸着し、上記各微細孔内のカソードライン上に略々円錐形状の微小冷陰極を形成する第３の工程と、上記剥離層を高極性有機溶媒を用いて溶解させ、ゲートライン上に蒸着されたカソード材と共に剥離し除去する第４の工程とを経ることで電子放出源を作製するので、作製時において、危険で取り扱いが困難な酸やアルカリ等の薬品を用いる必要がなく、安全且つ確実に剥離膜を除去して、歩留り及び信頼性の高い製品を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本第１実施例により作製した電子放出源を適用したディスプレイ装置を模式的に示す斜視図である。
【図２】電子放出源の各カソードラインと各ゲートラインとの各交差領域に形成されている画素領域を模式的に示す断面図である。
【図３】ゲートラインの各微細孔に対して斜方向から回転蒸着により有機溶媒可溶性を有する剥離材を用いて剥離膜を蒸着成膜する様子を模式的に示す断面図である。
【図４】蒸着部上の微細孔に対して垂直方向からカソード材の蒸着を行う様子を模式的に示す断面図である。
【図５】蒸着部上の微細孔が閉塞されると同時に上記上部面上に完全な円錐体が形成された様子を模式的に示す断面図である。
【図６】剥離膜を溶解させて蒸着部を除去した様子を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１  電子放出源
２  上部基板
３  真空部
１１  下部基板
１３  カソードライン
１５  ゲートライン
１６  マイクロチップ
１８  微細孔
２１  画素領域
２２  剥離膜
２３  剥離部
２５  蛍光面
【図１】
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【図２】
0003541443.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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