(57)【要約】【課題】  ホールの内壁に付着したＣＮＴ残渣により電極間の抵抗値の現象を防ぎ，電極間のアーク放電を防止し，入力信号の歪みを防止することのできる，ホール構造物，ホール構造物の形成方法，及び電子放出素子を提供することにある。【解決手段】  基板２１上部に形成された絶縁層２３を選択的にエッチングすることにより形成されるネガティブホール２７において；絶縁層２３は，第１エッチング速度を有する下部絶縁層２４と，下部絶縁層２４上に形成され，下部絶縁層２４と実質的に同一の誘電率を有し，かつ第１エッチング速度より小さい第２エッチング速度を有する上部絶縁層２５と，を備え，エッチングされた壁面は，下部絶縁層と上部絶縁層との少なくとも境界位置２８に突出部２９を有することを特徴とする。【選択図】    図２
2005294263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上部に形成された絶縁層を選択的にエッチングすることにより形成されるホール構造物において；
前記絶縁層は，
第１エッチング速度を有する下部絶縁層と，
前記下部絶縁層上に形成され，前記第１エッチング速度より小さい第２エッチング速度を有する上部絶縁層と，
を備え，
エッチングされた壁面は，前記下部絶縁層と前記上部絶縁層との少なくとも境界位置に突出部を有することを特徴とするホール構造物。
【請求項２】
前記上部絶縁層と前記下部絶縁層とは，実質的に同一の誘電率を有することを特徴とする請求項１に記載のホール構造物。
【請求項３】
前記上部絶縁層及び前記下部絶縁層は，シリコンオキサイドにＴｉＯ２をそれぞれ異なる量で添加した材料で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のホール構造物。
【請求項４】
前記突出部の頂点は，前記絶縁層の全厚さの１／２以上の厚さとなる位置に存在することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のホール構造物。
【請求項５】
基板上部に形成された絶縁層を選択的にエッチングしてホールを形成する，ホール構造物の形成方法において；
前記基板上部に下部絶縁層を形成する段階と，
前記下部絶縁層上に，前記下部絶縁層のエッチング速度より小さいエッチング速度を有する上部絶縁層を形成する段階と，
前記上部絶縁層と前記下部絶縁層とを順次エッチングする段階と，
を含み，
前記上部絶縁層と前記下部絶縁層とを順次エッチングする段階で，エッチング壁面が，前記下部絶縁層と前記上部絶縁層との少なくとも境界位置に突出部を有するようにエッチングすることを特徴とする，ホール構造物の形成方法。
【請求項６】
前記上部絶縁層と前記下部絶縁層とは，実質的に同一の誘電率を有することを特徴とする請求項５に記載のホール構造物の形成方法。
【請求項７】
前記突出部の頂点の位置は，前記上部絶縁層及び前記下部絶縁層の相対的な厚さを調節して決められることを特徴とする，請求項５または６に記載のホール構造物の形成方法。
【請求項８】
前記下部絶縁層の厚さを前記上部絶縁層の厚さより厚くすることにより，前記突出部の頂点を前記上部絶縁層及び前記下部絶縁層を合わせた全体の絶縁層の厚さの１／２以上の厚さとなる位置に調節することを特徴とする，請求項７に記載のホール構造物の形成方法。
【請求項９】
前記上部絶縁層及び前記下部絶縁層のエッチング速度は，同一材料に同種の添加物の添加量を異にして添加することにより調節することを特徴とする，請求項５〜８のいずれかに記載のホール構造物の形成方法。
【請求項１０】
前記上部絶縁層及び前記下部絶縁層は，シリコンオキサイドにＴｉＯ２をそれぞれ異なる量で添加することを特徴とする請求項９に記載のホール構造物の形成方法。
【請求項１１】
前記エッチング液は，水：フッ酸：硝酸が１０〜４０：１：１の重量比で混合された混合溶液であることを特徴とする，請求項５〜１０のいずれかに記載のホール構造物の形成方法。
【請求項１２】
基板上に形成された第１電極と，
前記第１電極上に形成され，少なくとも前記第１電極の一部を露出させるホールが内部に形成された絶縁層と，
前記第１電極の所定の領域上に形成され，前記ホールを介して少なくとも一部が露出した電子放出部と，
前記絶縁層の上部に形成された第２電極と，
を備え，
前記絶縁層は，
第１エッチング速度を有する下部絶縁層と，
前記下部絶縁層上に形成され，前記第１エッチング速度より小さい第２エッチング速度を有する上部絶縁層と，
を含み，
前記ホールの壁面は，前記下部絶縁層と前記上部絶縁層との少なくとも境界位置に突出部を有することを特徴とする，電子放出素子。
【請求項１３】
前記上部絶縁層と前記下部絶縁層とは，実質的に同一の誘電率を有することを特徴とする請求項１２に記載の電子放出素子。
【請求項１４】
前記突出部の頂点は，前記絶縁層の全厚さの１／２以上の厚さとなる位置に存在することを特徴とする，請求項１２または１３に記載の電子放出素子。
【請求項１５】
前記第１電極の材質はＩＴＯであり，前記電子放出部はＣＮＴエミッタであることを特徴とする，請求項１２〜１４に記載の電子放出素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，平板表示装置用の電子放出素子において，電極間に介在される絶縁層をエッチングして形成された，ホール構造物，ホール構造物の形成方法，及び電子放出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に，導電性物質からなる電極が高電圧印加の際にも互いに短絡せず，所定の抵抗値を保つように介在している絶縁層をエッチングして形成するホール構造物またはホール（ネガティブホール：ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｈｏｌｅ）において，一定の誘電率（ｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｙ）を有する単純媒質（ｓｉｍｐｌｅ  ｍｅｄｉｕｍ）からなる絶縁層に形成されたネガティブホールの断面は，実質的に直線形の垂直構造または傾斜面構造を持つ。このようなネガティブホールを必要とする電極構造は，主にマイクロメートル単位の微細電極構造を有するデバイスに適用され，特にスリム化が要求される平板表示装置に用いられる。
【０００３】
画像情報を伝達する媒体としての平板表示装置は，液晶表示装置（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ），プラズマ表示装置，蛍光表示装置，電子放出表示装置（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｄｅｖｉｃｅ）などがある。
【０００４】
一方，平板表示装置の代表的な例としては電子放出表示装置を挙げることができるが，電子放出表示装置は，一般に，電子放出素子（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｄｅｖｉｃｅ）を電子源として熱陰極を用いる方式と，電子放出素子を電子源として冷陰極を用いる方式とがある。冷陰極を用いる方式の電子放出素子としては，ＦＥＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｔｔｅｒ  Ａｒｒａｙ）型，ＳＣＥ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｅｍｉｔｔｅｒ）型，ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）型及びＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型，ＢＳＥ（Ｂａｌｌｉｓｔｉｃ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ）型などが知られている。
【０００５】
上述したような電子放出素子を用いると，電子放出表示装置，各種バックライト，リソグラフィ用電子ビーム装置などを具現することができる。このうち，電子放出表示装置は，電子放出素子を備えて電子を放出する電子放出領域と，放出された電子を蛍光層に衝突させて発光させるための画像表現領域とを備えてなる。
【０００６】
ネガティブホールは，電極間の短絡が重要な電子放出素子において主要要素として台頭している。以下，上述したネガティブホールを電子放出素子に適用した場合を例として説明する。図１は，ネガティブホール構造を有する電子放出素子を模式的に示す断面図である。
【０００７】
図１を参照すると，従来の平板表示装置用電子放出素子には，下板として，基板１上にカソード１２が形成されており，カソード１２上に絶縁層１３とゲート１６が順次形成されており，絶縁層１３とゲート１６の中間に形成されたネガティブホール１３ａの中央部には電子放出部１８が形成されている。また，カソード１２と離隔して上板が形成され，対向する面にはアノード１７が形成される。絶縁層１３とゲート１６に形成されたネガティブホール１３ａの断面は直線形の垂直または傾斜面構造をもっている。
【０００８】
このようなネガティブホール１３ａを有する電子放出素子を形成する方法においては，基板１１上にカソード１２，絶縁層１３及びゲート１６を順次形成し，ウェットエッチングなどの方法でホール１３ａを形成した後，カーボンナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏ  Ｔｕｂｅ：ＣＮＴ）を注入し，現像，塑性及びＣＮＴ活性化（ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）工程を経て電子放出部１８を形成する。
【０００９】
ところが，ＣＮＴ塑性工程でＣＮＴペーストが６０％以上収縮するので，ホール１３ａの内壁に傾斜がある場合，壁面に付着したＣＮＴ残渣が活性化工程で効率よく除去されずに残り，この残渣はカソード１２とゲート１６との間の抵抗減少をもたらし，カソード１２とゲート１６間のアーク放電及び入力信号を歪ませる原因となる。
【００１０】
ネガティブホールの構造を改善する方法については公知となっており，提案された方法の一例として，特許文献１には，絶縁層の厚さを増加させることができ，強い電気場を加えることが可能なＶ字型ゲートを有するＦＥＤのカソード部構造及びその製造方法が開示されている。
【００１１】
また，特許文献２には，カソード電極の表面積を拡大し，高解像度及び高輝度の素子を製造するために，実質的に垂直に近い断面形状を有するネガティブホールを形成する方法を開示している。前記開示内容によれば，エッチング速度が互い異なる２層以上の複層構造の絶縁層を形成し，絶縁層をエッチングしているが，実質的に垂直な壁面を有するホールを形成することを目的としたものである。
【００１２】
一方，特許文献３には，誘電率の異なる２つの絶縁物質からなる絶縁層にネガティブホールを形成することにより，エミッタから放出された電子ビームを集中させる技術が開示されている。
【００１３】
【特許文献１】韓国特許公開第１９９８−０２２８７６号明細書
【特許文献２】韓国特許公開第２００３−００８０７６７号明細書
【特許文献３】米国特許第６，２０４，５９７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし，特許文献１は，電子放出部のエミッタがＣＮＴでない金属チップであり，絶縁層でないゲートが下方に屈曲した構造を持つものであるので，従来の構造に適用できるものではない。また，特許文献２はホールを垂直に近い断面形状にするものであるが，カソードとゲート間の抵抗値を確保してアーク放電を防止する目的及び効果については言及していない。さらに，特許文献３も，ＣＮＴエミッタを使用する場合に発生するＣＮＴ残渣による抵抗値の減少とアーク放電現象の防止という目的について言及されていない。
【００１５】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，絶縁層のホールの内壁に付着した導電膜の残渣によって，絶縁層を介して形成された両電極間の抵抗値の減少を防ぎ，それにより電極間のアーク放電を防止し，入力信号の歪みを防止することのできる，ホール構造物，ホール構造物の形成方法，及び電子放出素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，基板上部に形成された絶縁層を選択的にエッチングすることにより形成されるホール構造物において；
絶縁層は，第１エッチング速度を有する下部絶縁層と，下部絶縁層上に形成され，第１エッチング速度より小さい第２エッチング速度を有する上部絶縁層と，を備え，
エッチングされた壁面は，下部絶縁層と上部絶縁層との少なくとも境界位置に突出部を有することを特徴とするホール構造物が提供される。
【００１７】
ここで，ホール構造物とは，例えば電子放出素子のカソード電極とゲート電極との間に高電圧を印加する際に，電極間が短絡せずに所定の抵抗値を保つように介在する絶縁層をエッチングして形成したホール（ネガティブホール）である。
絶縁層をエッチング液に対してエッチング速度の異なる上部絶縁層と下部絶縁層とを含んで構成し，上部絶縁層と下部絶縁層との境界面を頂点としてネガティブホールの内壁面周縁部に沿って突出部が形成された形状のネガティブホールとすることにより，電子放出素子のネガティブホール底部に，例えばＣＮＴエミッタを形成する時には，ネガティブホールの上部絶縁層表面から突出部に至る緩い傾斜のホール壁に付着したＣＮＴ残渣を効率よく除去することができ，絶縁層下のカソードと絶縁層下のゲート間の抵抗値を確保することができる。
【００１８】
また，絶縁層の形成過程で割れを防止するために，上部絶縁層と下部絶縁層とは，実質的に同一の誘電率を有するとよい。ここで，実質的に同一の誘電率を有するとは，誘電率の差が１％より小さいことを示す。
【００１９】
上部絶縁層及び下部絶縁層は，エッチング液に対するエッチング速度を異なるようにするために，シリコンオキサイドにＴｉＯ２（酸化チタン）をそれぞれ異なる量で添加した材料で形成することができる。
【００２０】
突出部の頂点は，絶縁層の全厚さの１／２以上の厚さとなる位置に存在するとよい。つまりこれは，上部絶縁層が薄くなり，下部絶縁層が厚くなることである。上部絶縁層が厚く形成されるほど，上部絶縁層のホールの側面は垂直に近く形成されるので，残渣除去が困難になるが，上部絶縁層が薄く形成されるほど，上部絶縁層のホールの側面は傾斜が緩やかになり，残渣除去を容易にすることができる。
【００２１】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，基板上部に形成された絶縁層を選択的にエッチングしてホールを形成する，ホール構造物（ホールまたはネガティブホール）の形成方法において；基板上部に下部絶縁層を形成する段階と，下部絶縁層上に，下部絶縁層のエッチング速度より小さいエッチング速度を有する上部絶縁層を形成する段階と，上部絶縁層と下部絶縁層とを順次エッチングする段階と，を含み，上部絶縁層と下部絶縁層とを順次エッチングする段階で，エッチング壁面が，下部絶縁層と上部絶縁層との少なくとも境界位置に突出部を有するようにエッチングすることを特徴とする，ホール構造物の形成方法が提供される。
【００２２】
エッチング液に対するエッチング速度が異なる下部絶縁層と上部絶縁層とを形成することにより，エッチングによるホールの内壁が垂直な壁面ではなく，下部絶縁層と上部絶縁層との少なくとも境界位置に突出部有した壁面とすることができる。その後に全体に導電物を被着する場合，ホールの内の突出物によって，下方の下部絶縁層の壁面には導電物が被着しにくいので，ホールの内壁に導電物が残ってしまうのを防ぐことができる。
【００２３】
上部絶縁層と下部絶縁層とは，実質的に同一の誘電率を有するとよい。絶縁層の形成過程で割れを防止することができる。ここで，実質的に同一の誘電率を有するとは，誘電率の差が１％より小さいことを示す。
【００２４】
突出部は下部絶縁層と上部絶縁層とのエッチング速度の違いによって，下部絶縁層と上部絶縁層との境界位置を中心に形成されるので，突出部の頂点の位置は，上部絶縁層及び下部絶縁層の相対的な厚さを調節して決めることができる。
【００２５】
下部絶縁層の厚さを上部絶縁層の厚さより厚くすることにより，突出部の頂点を上部絶縁層及び下部絶縁層を合わせた全体の絶縁層の厚さの１／２以上の厚さとなる位置に調節するとよい。これは，上部絶縁層が薄くなり，下部絶縁層が厚くなることになり，上部絶縁層が薄く形成されるほど，上部絶縁層のホールの側面は傾斜が緩やかになって，残渣除去が容易になる。
【００２６】
上部絶縁層及び下部絶縁層のエッチング速度は，エッチング液に対するエッチング速度を異なるようにするために，同一材料に同種の添加物の添加量を異にして添加することにより調節する。例えば，上部絶縁層及び下部絶縁層は，シリコンオキサイドにＴｉＯ２をそれぞれ異なる量で添加してもよい。
【００２７】
また，エッチング液は，水：フッ酸：硝酸が１０〜４０：１：１の重量比で混合された混合溶液を用いることができる。エッチング液のエッチング速度は，エッチング工程の調節を容易にするために絶縁層のエッチングに２０秒以上かかる速度が好ましく，そのようなエッチング液を用いるとよい。
【００２８】
上記課題を解決するために，本発明のさらに別の観点によれば，基板上に形成された第１電極と，第１電極上に形成され，少なくとも第１電極の一部を露出させるホールが内部に形成された絶縁層と，第１電極の所定の領域上に形成され，ホールを介して少なくとも一部が露出した電子放出部と，絶縁層の上部に形成された第２電極と，を備え，
絶縁層は，第１エッチング速度を有する下部絶縁層と，下部絶縁層上に形成され，第１エッチング速度より小さい第２エッチング速度を有する上部絶縁層と，を含み，ホールの壁面は，下部絶縁層と上部絶縁層との少なくとも境界位置に突出部を有することを特徴とする，電子放出素子が提供される。
【００２９】
電子放出素子に，上記と同様のホール（ホール構造）が形成されることにより，例えば電子放出素子のホール底部に，ＣＮＴエミッタを形成する時には，ホールの壁に付着したＣＮＴ残渣を効率よく除去することができ，絶縁層下のカソードと絶縁層下のゲート間の抵抗値を確保することができ，アーク放電及び信号歪み現象を防止することができる。
【００３０】
上部絶縁層と下部絶縁層とは，実質的に同一の誘電率を有するとよい。絶縁層の形成過程で割れを防止することができる。ここで，実質的に同一の誘電率を有するとは，誘電率の差が１％より小さいことを示す。
【００３１】
突出部の頂点は，絶縁層の全厚さの１／２以上の厚さとなる位置に存在するとよい。これにより，上部絶縁層が薄くなり，下部絶縁層が厚くなることになり，上部絶縁層が薄く形成されるほど，上部絶縁層のホールの側面は傾斜が緩やかになって，残渣除去が容易になる。
【００３２】
第１電極の材質はＩＴＯを用いることができ，電子放出部はＣＮＴエミッタとすることができる。
【発明の効果】
【００３３】
以上詳述したように本発明によれば，電極間の絶縁膜を，上部絶縁層と下部絶縁層とから構成し，上部絶縁層と下部絶縁層との境界面を頂点としてホールの内面周縁部に沿って突出部が形成されたホールを形成することにより，壁面に付着したＣＮＴ残渣を効率よく除去することができ，電極間の抵抗値を確保し，アーク放電及び信号歪み現象を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３５】
本実施の形態による，突出部を有するホールの構造物（ホールまたはネガティブホール）は，図２に示すように，例えば，絶縁層２３が上部絶縁層２５及び下部絶縁層２４からなっており，ネガティブホール２７の内面周縁部に沿って上部絶縁層２５と下部絶縁層２４との境界地点２８に突出部２９が形成されている。したがって，上部絶縁層２５及び下部絶縁層２４の厚さを調節することにより，突出部２９の位置を調節することができる。
【００３６】
例えば，絶縁層２３の全厚が１５μｍの場合，上部絶縁層２５及び下部絶縁層２４の厚さをそれぞれ７．５μｍとすることにより，突出部２９を絶縁層２３の中間に形成させることができる。しかし，好ましくは，突出部２９の頂点は絶縁層２３の全厚の１／２以上の高さに位置するとよい。
【００３７】
突出部の頂点の位置は，与えられた絶縁層２３に対するエッチング液のエッチング速度を調節することによって，突出部２９の高さ，すなわち突出部の頂点の高さを調節することができる。突出部２９は，１〜３μｍ程度の数値を有しているとよい。
【００３８】
突出部２９の頂点が，絶縁層２３の全厚の１／２以上の高さに位置するように，つまり，上部絶縁層が薄くなり，下部絶縁層が厚くなることにより，上部絶縁層のホールの側面は傾斜が緩やかになり，残渣除去を容易にすることができる。
【００３９】
本実施の形態による，突出部を有するネガティブホールを形成するためには，下部絶縁層のエッチング速度（第１エッチング速度）が上部絶縁層のエッチング速度（第２エッチング速度）に比べて大きい必要がある。上部絶縁層及び下部絶縁層のエッチング速度を調節するためには，基本材料が同一の上部及び下部各層に対して同一の添加物の添加量を異にすることによって調節することができる。
【００４０】
例えば，絶縁層の基本材料としての酸化シリコン（ＳｉＯ２），またはＳｉＯ２と酸化鉛（ＰｂＯ）の混合材料に，それぞれ酸化シリコン（ＴｉＯ２）をお互い異なる量で添加することにより上部絶縁層及び下部絶縁層のエッチング速度を異にして，本実施の形態による突出部を有するネガティブホールを製作することができる。
【００４１】
このような上部及び下部絶縁層の組み合わせは，エッチング液の種類及び組成によって変えることもでき，エッチング速度を調節するために添加される添加物の種類及び量はエッチング液の種類によって適切なエッチング速度を保つための量に決定することができる。この際，絶縁層の形成過程で割れを防止するために，上部及び下部絶縁層の誘電率は同一であることが好ましい。
【００４２】
また，絶縁層は，上部及び下部の２層に限定されず，３層以上の複数の層であってもよい。３層以上の場合にも，上部に位置する絶縁層と下部に位置する絶縁層のエッチング速度を異にして，突出部を有するネガティブホールにすることができる。
【００４３】
図３ａ〜図３ｉは，本実施の形態による，突出部を有するネガティブホールの形成方法を示す工程断面図である。ＣＮＴで形成された電子放出部を有する電子放出素子を用いた平板表示装置，たとえばＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）を製造する方法は，まず，ガラスのような基板２１上にカソード電極層２２，例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）層を形成する（図３ａ）。
【００４４】
ＩＴＯ層をパターニングした後（図３ｂ），その上に絶縁層２３を形成し（図３ｃ），その上にゲート層２６を形成した後（図３ｄ），エッチングホールをパターニングし（図３ｅ），絶縁層２３をエッチングしてネガティブホール２７を形成した後（図３ｆ），ネガティブホール２７上に残っているゲート金属を除去し（図３ｇ），ゲートをパターニング及びエッチングしてゲートを形成した後（図３ｈ），ＣＮＴペイストを塗布して，露光，現像，塑性及び活性化過程を経てＣＮＴエミッタ３０を形成して下板を完成し（図３ｉ），上板と接合した後，真空にして製造される。
【００４５】
本実施の形態による，ネガティブホールの形成方法は，前述したＦＥＤ製造方法の絶縁層形成段階において，単一層ではなく特定のエッチング液に対してエッチング速度が異なる少なくとも２つの絶縁層を形成することを１つの特徴とする。前述したように，少なくとも２つの層は添加剤の量が異なる層であって，下部絶縁層が上部絶縁層に比べてエッチング速度が大きくなければならない。また，下部絶縁層の厚さは上部絶縁層の厚さと同一またはそれより厚い方がよい。
【００４６】
ここで絶縁層は，エッチング速度が異なるそれぞれの絶縁ペイストを，順次スパッタリング，スクリーン印刷などの通常の方法によって塗布し，乾燥及び塑性してそれぞれの絶縁層を形成する。絶縁層の形成条件，たとえば塗布条件，塗布量，乾燥温度及び時間と雰囲気，塑性温度及び時間と塑性雰囲気などは，公知になっている通常の条件に従う。
【００４７】
本実施の形態による，ネガティブホールの形成方法の他の特徴は，エッチング速度の異なる２種類の絶縁層を単一のエッチング液でエッチングすることにある。エッチング液は，絶縁層を構成する絶縁材料の種類，添加物の種類及び添加量，並びにその絶縁材料に対するエッチング速度によって決定される。
【００４８】
エッチング液としては例えば，水：フッ酸：硝酸を１０〜４０：１：１の重量比で混合したものことを使用することができるが，もちろんこれに限定されるものではない。エッチング液には，これらの成分以外にもエッチング特性を調節または変更するための少量の添加剤がさらに含まれてもよい。
【００４９】
エッチング液のエッチング速度は，絶縁層のエッチングに２０秒以上かかる速度が好ましい。例えば，絶縁層の厚さが１５μｍの場合，エッチグ液の平均エッチング速度は０．７５μｍ／ｓ以下であることが好ましい。エッチング速度がこれより速い場合には，エッチング工程の調節が難しいという問題が生ずるおそれがある。また，エッチング工程は，通常の工程条件によって浸漬またはスプレー方式で行うことができる。
【００５０】
こうして，例えばＣＮＴエミッタを形成する時には，ネガティブホールの上部絶縁層表面から突出部に至る緩い傾斜のホール壁に付着したＣＮＴ残渣を効率よく除去することができ，絶縁層下のカソードと絶縁層下のゲート間の抵抗値を確保することができる。
【００５１】
さらに，ホールの上端から底部までの側面が，同じ傾斜を有していると，上部絶縁層表面で同じ大きさのホールでは，電子放出部として使用できる底部の面積が狭くなってしまい，また，電子放出部とゲートとの距離が遠ざかって，電子放出部とゲートとの間に高い電圧を印加しなければならない不具合がある。しかし，本実施の形態のホールが突出部を有する構造であれば，下部絶縁層側壁の逆テーパ形状により，ホール底部の面積を十分確保でき，電子放出部とゲートとの距離を近くすることができる効果もある。
【００５２】
以下，実施例を用いて，本実施の形態をさらに詳細に説明する。もちろん，本発明は，これらの実施例によって限定されるものではない。
【００５３】
（実施例１）
絶縁材料としてＳｉＯ２にＰｂＯ５０重量％及びＴｉＯ２４重量％を添加して上部絶縁層用絶縁ペイストを通常の方法によって製造した。前記組成でＴｉＯ２含量を２重量％に変え，同一の方法によって下部絶縁層用絶縁ペイストを製造した。上部絶縁層と下部絶縁層との誘電率は，共に１１〜１２（Ｆｍ−１）程度であり，両者の誘電率の差は１％より小さいものである。
【００５４】
ガラス基板上にＩＴＯ層をパターニングし，前記で製造した下部絶縁層用絶縁ペイストをスクリーン印刷して平均１０μｍの厚さに塗布し，乾燥させた後，その上に上部絶縁層用絶縁ペイストをスパッタリングして平均５μｍの厚さに塗布し，乾燥させた。乾燥が完了した後，塑性した。
【００５５】
その上にＣｒ金属をスパッタリングしてゲート層を形成した後，エッチングホールをパターニングし，水：フッ酸：硝酸を２０：１：１の重量比で混合して製造したエッチング液に基板を室温で２５秒間浸漬して絶縁層をエッチングすることにより，突出部を有するネガティブホールを形成した。このように形成したホールの断面ＳＥＭ写真を図４ａに示した。図４ａを参照すると，上部絶縁層２５と下部絶縁層２４との境界面を頂点としてネガティブホールの内面周縁部に沿って突出部２９が形成されることが分かる。
【００５６】
その後，ゲートをパターニングした後，ＣＮＴペイストを塗布し乾燥させた後，後面露光法によって，前記で製造したホールの内部にＣＮＴエミッタを形成し，活性化させてＦＥＤ素子の下板を製作した。このように製作した電界放出素子１２８個のゲート及びカソード端子をそれぞれ並列連結してゲートとカソード間の抵抗値を測定し，表１に示した。
【００５７】
（実施例２）
下部絶縁層を，ＳｉＯ２にＰｂＯ６０重量％を混合した絶縁ペイストで形成し，上部絶縁層を，ＳｉＯ２にＰｂＯ５０重量％を混合した絶縁ペイストで形成し，水：フッ酸：硝酸を１０：１：１の重量比で混合したエッチング液を使用した以外は，実施例１と同様の過程で施した。
【００５８】
この実施例２で得たホールの断面ＳＥＭ写真を図４ｂに示し，実施例１と同様の方式によって測定したゲートとカソード間の抵抗値を表１に示した。上部絶縁層と下部絶縁層との誘電率は，共に１１〜１２（Ｆｍ−１）程度であり，両者の誘電率の差は１％より小さいものである。図４ｂにはホールの断面ＳＥＭ写真を示した。図４ｂを参照すると，上部絶縁層２５と下部絶縁層２４との境界面を頂点としてネガティブホールの内面周縁部に沿って突出部２９が形成されることが分かる。
【００５９】
（比較実施例）
絶縁層をＳｉＯ２ペイストで形成し，水：フッ酸：硝酸を４０：１：１の割合で混合したエッチング液を使用した以外は，実施例１と同様の過程で施した。
【００６０】
この実施例で得たホールの断面ＳＥＭ写真を図４ｃに示した。従来と同様の単一の層である絶縁層１３には突出部は形成されていない。実施例１と同様の方式によって測定したゲートとカソード間の抵抗値を表１に示した。図４ｃを参照すると，単一の絶縁層をエッチングしてネガティブホールを形成する場合，突出部のない垂直壁が形成されることが分かる。
【００６１】
【表１】
2005294263.tif 000003
【００６２】
表１からわかるように，従来の例である比較実施例のゲートとカソード間の抵抗値は減少しており，十分な絶縁が取れないことがわかるが，本発明の実施例１及び実施例２の抵抗値は，比較実施例の１２倍または１３．４倍と高い値を保っており，アーク放電及び信号歪み現象を防止することができる。
【００６３】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は，平板表示装置用の電子放出素子に適用可能であり，電極間に介在される絶縁層をエッチングして形成された，ホール構造物，ホール構造物の形成方法，及びホールを有する電子放出素子に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】従来のネガティブホールの構造を有する電界放出素子を示す説明図である。
【図２】本実施の形態によるネガティブホールの構造を有する電界放出素子のカソード部を示す説明図である。
【図３ａ】本実施の形態によるネガティブホールの構造を有する電界放出素子の形成方法を示す工程断面図であり，ＩＴＯ層を形成した後の図である。
【図３ｂ】本実施の形態によるネガティブホールの構造を有する電界放出素子の形成方法を示す工程断面図であり，ＩＴＯ層をパターニングした後の図である。
【図３ｃ】本実施の形態によるネガティブホールの構造を有する電界放出素子の形成方法を示す工程断面図であり，絶縁層を形成した後の図である。
【図３ｄ】本実施の形態によるネガティブホールの構造を有する電界放出素子の形成方法を示す工程断面図であり，ゲート層を形成した後の図である。
【図３ｅ】本実施の形態によるネガティブホールの構造を有する電界放出素子の形成方法を示す工程断面図であり，エッチングホールをパターニングした後の図である。
【図３ｆ】本実施の形態によるネガティブホールの構造を有する電界放出素子の形成方法を示す工程断面図であり，絶縁層にネガティブホールを形成した後の図である。
【図３ｇ】本実施の形態によるネガティブホールの構造を有する電界放出素子の形成方法を示す工程断面図であり，ネガティブホールを形成後，ネガティブホール上に残っているゲート金属を除去した後の図である。
【図３ｈ】本実施の形態によるネガティブホールの構造を有する電界放出素子の形成方法を示す工程断面図であり，ゲートをパターニング及びエッチングしてゲートを形成した後の図である。
【図３ｉ】本実施の形態によるネガティブホールの構造を有する電界放出素子の形成方法を示す工程断面図であり，ＣＮＴエミッタを形成して下板を完成した後の図である。
【図４ａ】実施例１により形成したネガティブホールの構造を有する電界放出素子の断面を示すＳＥＭ写真である。
【図４ｂ】実施例２により形成したネガティブホールの構造を有する電界放出素子の断面を示すＳＥＭ写真である。
【図４ｃ】従来の比較実施例により形成したネガティブホールの構造を有する電界放出素子の断面を示すＳＥＭ写真である。
【符号の説明】
【００６６】
２１    基板
２２    カソード電極層
２３    絶縁層
２４    下部絶縁層
２５    上部絶縁層
２６    ゲート層
２７    ネガティブホール
２８    境界地点
２９    突出部
３０    ＣＮＴエミッタ
【図１】
2005294263.tif 000004
【図２】
2005294263.tif 000005
【図３ａ】
2005294263.tif 000006
【図３ｂ】
2005294263.tif 000007
【図３ｃ】
2005294263.tif 000008
【図３ｄ】
2005294263.tif 000009
【図３ｅ】
2005294263.tif 000010
【図３ｆ】
2005294263.tif 000011
【図３ｇ】
2005294263.tif 000012
【図３ｈ】
2005294263.tif 000013
【図３ｉ】
2005294263.tif 000014
【図４ａ】
2005294263.tif 000015
【図４ｂ】
2005294263.tif 000016
【図４ｃ】
2005294263.tif 000017