(57)【要約】【課題】加熱プロセスにおける熱の分布を均一にしたＦＥＤ用カソード基板の提供。【解決手段】基板上に、パターニングされたカソードライン、ゲート電極ライン及び収束電極ライン等のパターンを鏡像対称となるよう設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＥＤ用カソード基板において、基板上に設けられたラインパターンが鏡像対称に構成されていることを特徴とするＦＥＤ用カソード基板。
【請求項２】
上記基板上に設けられた鏡像対称に構成されたラインパターンが、カソードライン、ゲート電極ライン及び収束電極ラインから選ばれた少なくとも１種のラインのパターンであることを特徴とする請求項１記載のＦＥＤ用カソード基板。
【請求項３】
ＦＥＤ用カソード基板において、通常使用する電極パターン以外に、基板表面に、鏡像対称に構成された又は基板全面に構成された、均熱用金属からなるラインパターン若しくはベタパターンが設けられていることを特徴とするＦＥＤ用カソード基板。
【請求項４】
上記基板に設けられた絶縁層ホール底部に露出しているカソード上に、ＣＶＤ法により成長させたカーボンナノ材料からなるエミッタを備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＦＥＤ用カソード基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＥＤ用カソード基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＥＤ用カソード基板を作製する際に、加熱プロセスを使用する場合、特にＣＶＤ法によりカーボンナノ材料からなるエミッタを作製する場合に、基板温度が不均一となると成長も不均一になってしまう。現在、ＦＥＤ用カソード基板は、主にガラス基板を用いて作製されており、その際の加熱手法としては、例えば、ガラス基板を基板ステージ上面に載置し、赤外線ランプにより基板上方から基板を通して下のステージを加熱する方法や、基板ステージ下方に設けた又は基板ステージに内臓されたヒーターや赤外線ランプで加熱する方法がある(例えば、特許文献１参照)。この場合、ガラス基板上にカソードやゲート電極等の金属からなるラインパターンがあると、このラインパターンの金属部分による赤外線の反射や熱伝導によって熱の分布が不均一となり、カーボンナノ材料が均一に成長しないという問題がある。
【特許文献１】特開２００２−１１５０５７号公報(請求項２等)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、上述の従来技術の問題点を解決することにあり、加熱プロセスを適用する際の熱分布を均一にしたＦＥＤ用カソード基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のＦＥＤ用カソード基板は、基板上に設けられたラインパターンが鏡像対称に構成されていることを特徴とする。このように、ラインパターンを鏡像対称に構成することにより、この基板に対して加熱プロセスを適用しても、その際の熱分布は均一となる。
【０００５】
上記基板上に設けられた鏡像対称に構成されたラインパターンは、カソードライン、ゲート電極ライン及び収束電極ラインから選ばれた少なくとも１種のラインのパターンである。
【０００６】
本発明のＦＥＤ用カソード基板はまた、通常使用するカソードパターン、ゲート電極パターン及び収束電極パターンからなる電極パターン以外に、基板表面に、鏡像対称に構成された又は基板全面に構成された、均熱用金属からなるラインパターン若しくはベタパターンが設けられていることを特徴とする。このように、電極とは別に均熱用金属からなるパターンを設けることにより、カソード基板作製の際に加熱プロセスを適用しても、その際の熱分布は均一となる。
【０００７】
上記基板に設けられた絶縁層ホール底部に露出しているカソード上に、ＣＶＤ法により成長させたカーボンナノ材料からなるエミッタを備えている。このエミッタを形成する際に用いる熱プロセスにおける熱分布は均一となり、カーボンナノ材料が全面に亘って均一に成長するので、電子放出も均一になる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のＦＥＤ用カソード基板によれば、この基板を作製する際の加熱プロセスにおいて熱分布の均一性が達成できるので、カーボンナノ材料からなるエミッタを均一に成長させることができ、かくしてカソード基板からの電子放出を均一にすることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
本発明によれば、ＦＥＤ用カソード基板の作製にあたって加熱プロセスを適用する際の熱分布が均一となるように、基板上に、パターニングされた電極等のラインパターンを鏡像対称となるように構成して設ける。このＦＥＤ用カソード基板において、ラインパターンからなる各電極用の引き出し線をその両側に設ける場合は勿論のことであるが、片側にしか引き出し線を設ける必要がない場合でも、ラインパターン自体を鏡像対称として構成することで、基板上方や下方から適用される赤外線等の熱線の反射や熱伝導等による熱分布の不均一性をなくすことができる。この鏡像対称とは、ラインパターンの長手方向に沿ったその中心線から見た場合、その短手方向に沿ったその中心線から見た場合に鏡像対称になっていることを意味し、その結果、熱分布が均一に、すなわち温度バランスが偏らないようになる。
【００１１】
上記したように、カソード基板作製プロセス上の便宜を考慮すれば、通常存在する電極(例えば、カソード、ゲート電極及び収束電極)のラインパターン自体の少なくとも１種を鏡像対称形状として構成することが好ましいが、これらのラインパターンが鏡像対称形状でなくとも、これらのラインパターン上に、新たにもう１層均熱用の金属層を設ければ、同様な効果を達成できる。上記の場合、均熱性をより向上させるためには、基板上の全てのラインパターンを鏡像対称に作製することが好ましい。また、もう１層別の均熱用金属層を設ける場合には、ラインパターンの他に、ベタパターンとし成膜しても、或いは基板全面に亘って成膜しても良い。
【００１２】
上記均熱用金属層からなるパターンに関しては、一番上の電極上、例えば、三極構造のＦＥＤならばゲート電極上、四極構造のＦＥＤなら収束電極上にさらに絶縁層を成膜して、この絶縁層上に金属を成膜してラインパターン又はベタパターンとして作製する。あるいはまた、一番下のカソード電極ラインの下に絶縁層を挟んで金属を成膜し、ラインパターン又はベタパターンとして作製する。これらのパターン形状としては、対称となっていれば良く、対称の中心は、表示部が基板センターならそのセンターの中心とするのが良く、中央から偏っている場合でも基板センターの中心とすることが良い。表示部が基板センターにあることが好ましい。上記均熱用金属層としては、例えばＣｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ等の金属からなる層を挙げることができる。
【００１３】
上記ＦＥＤ用カソード基板は、例えば以下のようにして作製できる。
【００１４】
ガラス等からなる基板上に、公知のスパッタ法で、カソード用金属(例えば、Ｃｒ、Ｍｏ等)を所定の厚さで成膜し、フォトグラフィ法によりカソードラインパターンを形成する。このカソードラインパターン上に、公知のスパッタ法で、絶縁層(例えば、ＳｉＯ２等)を所定の厚さで成膜し、その上に、公知のスパッタ法で、ゲート電極用金属(例えば、Ｃｒ、Ｍｏ等)を所定の厚さで成膜し、ゲートラインパターンを形成する。ここで、各ラインパターンについては、鏡像対称になるように構成する。引き出し線は鏡像対称になるように各ラインパターンの両側に設けても良いし、片側に設けても良い。
【００１５】
上記のようにして得られた基板に対して、基板に設けられている絶縁層ホール底部に露出しているカソード上に、ＣＶＤ法により、カーボンナノ材料からなるエミッタを成長させる。各ラインパターンを鏡像対称に構成してあるために、エミッタを形成する際に用いる熱プロセスにおける熱分布は均一となり、カーボンナノ材料を全面に亘って均一に成長させることができるので、電子放出も均一になる。
【００１６】
以下、本発明を具体的な実施例を挙げて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
本実施例では、ガラス基板上に、カソードラインパターン、絶縁層及びゲート電極ラインパターンを設け、絶縁層ホール底部に露出したカソード上にグラファイトナノファイバーを成長させたＦＥＤ用カソード基板について説明する。
【００１８】
まず、ガラス基板上に、スパッタ法(プロセス条件：Ａｒ５０ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｐａ、スパッタ電力３００Ｗ、成膜速度１０ｎｍ／ｍｉｎ)で、カソード電極用Ｃｒを２００ｎｍ成膜し、フォトグラフィ法によりカソードラインパターンを形成した。このカソードラインパターン上に、スパッタ法(プロセス条件：Ａｒ５０ｓｃｃｍ、圧力０．６７Ｐａ、スパッタ電力２０００Ｗ、成膜速度１２．５ｎｍ／ｍｉｎ)により、ＳｉＯ２絶縁層を３μｍ成膜し、その上にスパッタ法(プロセス条件：Ａｒ５０ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｐａ、スパッタ電力３００Ｗ、成膜速度１０ｎｍ／ｍｉｎ)により、ゲート電極用Ｃｒを２００ｎｍ成膜し、ゲート電極ラインパターンを形成した。
【００１９】
上記において、鏡像対称に形成された各ラインパターンを有する本発明のカソード基板と、比較として鏡像対称に形成されていないゲート電極ラインパターンを有する従来のカソード基板との２種のカソード基板を作製した。すなわち、従来のＦＥＤ用カソード基板の場合、カソードラインパターンを対称に形成し、そして図１に示すように、ゲート電極ラインパターン１を非対称に形成した。一方、本実施例のＦＥＤ用カソード基板の場合、カソードラインパターンを従来の場合と同様に対称に形成したが、図２に示すように、ゲート電極ラインパターン２を鏡像対称に形成した。従来の場合は、図１に示すように、ゲート電極ラインパターンは一方の端にしか引き出し線１１を設けていないが、本発明の場合は、図２に示すように、ゲート電極ラインパターンは両側に引き出し線２１を設けて鏡像対称になるように作製した。
【００２０】
かくして得られた２種のカソード基板に対して、基板上方から赤外線を照射して、基板下のＳｉＣからなる基板ステージを通して加熱するタイプの熱ＣＶＤ炉内で、エミッタとしてグラファイトナノファイバー(ＧＮＦ)を公知の方法に従って生成した。この場合、ＧＮＦ生成用触媒は、あらかじめＦｅ触媒をスパッタ法によりＳｉＯ２絶縁層ホール底部に成膜し、ＣＯ／Ｈ２ガス＝１／１、１ａｔｍ、５００℃でＧＮＦを成長させた。
【００２１】
このＧＮＦ成長の際に、図１に示す片側にしか引き出し線を設けていないゲート電極ラインパターンを有するカソード基板の場合には、ゲート電極ラインパターンが赤外線を反射してしまうため、引き出し線を設けていない部分の周辺の温度が高温となってしまい、その部分だけ、ＧＮＦが長く成長して、電子放出特性にムラができた。一方、引き出し線を鏡像対称になるように形成したカソード基板の場合には、ＧＮＦが全面にわたって均一に成長し、電子放出も均一になった。
【実施例２】
【００２２】
実施例１に記載の方法で形成したカソード基板に対して、基板上方からの赤外線照射ではなく、基板下方からの加熱により、実施例１の場合と同じプロセス条件でＧＮＦ成長を行った。この場合、ゲート電極ラインパターンからの引き出し線を片側にしか設けていない従来のカソード基板では、ゲート電極ラインパターンが熱を伝えてしまうため、ゲート電極用の引き出し線を設けた側のＧＮＦ成長は良いが、引き出し線を設けていない側のＧＮＦ成長は悪く、ＧＮＦ成長が不均一になってしまい、電子放出特性にムラができた。しかし、ゲート電極ラインパターンを鏡像対称となるように設けて両側に引き出し線を設けたカソード基板の場合には、均一にＧＮＦが成長し、電子放出も均一になった。
【実施例３】
【００２３】
実施例１に記載の方法で形成したカソード基板に対して、さらに、その基板表面のゲート、カソードラインの引き出し部分を除く全面に、ＳｉＯ２からなる絶縁層を１μｍ、スパッタ法(プロセス条件：Ａｒ５０ｓｃｃｍ、圧力０．５Ｐａ、スパッタ電力３００Ｗ、成膜速度１０ｎｍ／ｍｉｎ)により成膜し、その上へＣｒからなるラインパターン又はベタパターンを作製した。この際に、実施例１と同様に、ゲート電極ラインパターンからの引き出し線を片側にしか設けていない場合と、ゲート電極ラインパターンを鏡像対称として両側に引き出し線を設けた場合との２種のカソード基板を作製した。
【００２４】
上記カソード基板に対して、基板上部からの赤外線加熱により実施例１の場合と同じプロセス条件でＧＮＦ成長を行った。この場合、ゲート電極ラインパターンからの引き出し線を片側にしか設けていない従来のカソード基板でも、その表面にラインパターン又はベタパターンを設けることにより、ゲート電極ラインが熱を均一に伝えるためか、ゲート引き出し線を設けた側も設けていない側もＧＮＦ成長は良く、ＧＮＦ成長が均一であり、電子放出も均一であった。また、ゲート電極ラインパターンを鏡像対称とした基板の場合には、当然のように均一にＧＮＦが成長し、電子放出も均一であった。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明によれば、ＦＥＤ用カソード基板を作製する際に加熱プロセスを実施する場合に、熱の分布均一性を達成することができ、得られたカソード基板の電子放出性を均一にすることができる。従って、本発明は、ＦＥＤ用カソード基板を作製する半導体素子の技術分野で有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来技術におけるゲート電極ラインパターン構造を模式的に示す上面図。
【図２】本発明における鏡像対称としたゲート電極ラインパターン構造を模式的に示す上面図。
【符号の説明】
【００２７】
１、２  ゲート電極ラインパターン      １１、２１  引き出し線
【図１】
2007329014.tif 000003
【図２】
2007329014.tif 000004