(57)【要約】【課題】電子源アレイと蛍光面を用いた画像表示装置の大型高精細化を実現する。【解決手段】基板１０上に形成する信号電極２１を厚膜とし、２本の信号電極２１の間に凹部を形成して、信号電極２１に接続する下部電極１１と上部電極１３により集束電子レンズを形成して電子ビームを集束する。【選択図】図１６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板上に形成した２本の厚膜の信号電極の間に挟まれた凹部に、該信号電極の高さより低い位置に電子放出面を有する電子源を配置した電子源アレイと、
前記電子源アレイから放出される電子の射突により励起されて発光する蛍光面を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記絶縁性基板上に形成した前記厚膜の信号電極の１本により３方から囲まれ、さらに隣接する信号電極により残りの１方から挟まれた凹部に、該信号電極の高さより低い位置に電子放出面を有する前記電子源を配置した電子源アレイと、該電子源アレイから放出される電子の射突により励起されて発光する前記蛍光面を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記絶縁性基板上に形成した前記厚膜の信号電極の１本により４方を囲まれた凹部に、該信号電極の高さより低い位置に電子放出面を有する前記電子源を配置した電子源アレイと、該電子源アレイから放出される電子の射突により励起されて発光する蛍光面を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記信号電極の高さと前記電子放出面の高さの差は２μｍ以上であり、前記信号電極の電子放出面側端面から前記電子放出面の端面までの距離が２０μｍ以下であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかにおいて、
前記凹部は、さらに層間絶縁層で信号電極と絶縁された厚い走査電極で３方より二重に囲まれており、
前記信号電極の高さより低い位置に前記電子放出面を有する前記電子源を配置した電子源アレイと、該電子源アレイから放出される電子の射突により励起されて発光する蛍光面を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至４の何れかにおいて、
前記凹部は、前記絶縁性基板上に形成された厚膜の信号電極に挟まれ、もしくは囲まれており、さらに層間絶縁層で信号電極と絶縁された厚膜の前記走査電極で４方より二重に囲まれており、
前記信号電極の高さより低い位置に前記電子放出面を有する前記電子源を配置した電子源アレイと、該電子源アレイから放出される電子の射突により励起されて発光する蛍光面を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記走査電極の高さは２μｍ以上であり、前記走査電極の前記電子放出面側の端面から前記信号電極の前記電子放出面の端面までの距離が２０μｍ以下であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記電子源は、層間絶縁層で絶縁された厚膜の前記信号電極と前記走査電極に各々接続された前記信号電極および前記走査電極より薄膜の２つの薄膜電極の間に電圧が印加されることで電子を放出することを特徴とする画像表示装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記２つの薄膜電極は、前記信号電極および前記走査電極より上層に形成された同一金属膜を分離加工して形成されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１０】
請求項８において、
前記電子源は、前記２つの薄膜電極のうち前記信号電極に接続された薄膜電極に絶縁層又は半導体層等を積層した電子加速層と、前記走査電極に接続されたもう一方の薄膜電極上に前記電子放出電極を積層した構造であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１１】
請求項８において、
前記電子源は、前記２つの薄膜電極のうち前記信号電極に接続された薄膜電極の表面を酸化した電子加速層と、前記走査電極に接続されたもう一方の薄膜電極上に前記電子放出電極を積層した構造であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１２】
請求項１において、
前記信号電極は、Ａｌ合金であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１３】
請求項１において、
前記信号電極は、Ａｌであることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１４】
請求項１において、
前記信号電極は、Ａｇを主成分とする印刷配線であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１５】
請求項８において、
前記薄膜電極は、Ａｌ合金であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１６】
請求項１１において、
前記電子加速層は、Ａｌ合金を陽極酸化して形成されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１７】
請求項８において、前記薄膜電極のAl合金の添加元素濃度は、前記厚膜の信号電極のAl合金の添加元素濃度より低いことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１８】
請求項１１において、前記薄膜電極の表面を酸化した電子加速層は、前記前記厚膜の信号電極のAl合金より添加元素濃度が低い前記薄膜電極を陽極酸化して形成されていることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関わり、特に電子源アレイと蛍光面を用いた自発光型のフラット・パネル・ディスプレイとも称する画像表示装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
微少で集積可能な冷陰極型の電子源を利用する画像表示装置（フィールド・エミッション・ディスプレイ:ＦＥＤ）が開発されている。この種の画像表示装置の電子源は、電界放出型電子源とホットエレクトロン型電子源とに分類される。前者には、スピント型電子源、表面伝導型電子源、カーボンナノチューブ型電子源等が属し、後者には金属―絶縁体―金属を積層したＭＩＭ（ＭｅｔＡｌ―Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ―ＭｅｔＡｌ）型、金属―絶縁体―半導体を積層したＭＩＳ（ＭｅｔＡｌ―Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ―Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型、金属―絶縁体―半導体−金属型等の薄膜型電子源がある。
【０００３】
ＭＩＭ型について、例えば特許文献１、金属―絶縁体―半導体型についてはＭＯＳ型（非特許文献１）、金属―絶縁体―半導体−金属型ではＨＥＥＤ型(非特許文献２などに記載)、ＥＬ型（非特許文献３などに記載）、ポーラスシリコン型（非特許文献４などに記載）などが報告されている。
【特許文献１】特開平７−６５７１０号公報
【特許文献２】特開平１０−１５３９７９号公報
【特許文献３】特願２００３−１３５２６８号公報
【特許文献４】特開２００２-１６４００６号公報
【非特許文献１】ｊ.Ｖａｃ.Ｓｃｉ.Ｔｅｃｈｏｎｏｌ.Ｂ１１(２)ｐ.４２９−４３２(１９９３)
【非特許文献２】ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ−ｅｌｅｃｔｒｏ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ、Ｊｐｎ、ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、ｖｏｌ．３６、ｐｐ.９３９
【非特許文献３】Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、応用物理 第６３巻、第６号、５９２頁
【非特許文献４】応用物理  第６６巻、第５号、４３７頁
【０００４】
このような電子源を複数の行（例えば、水平方向）と複数の列（例えば、垂直方向）に並べてマトリクスを形成し、各電子源対応に配列した多数の蛍光体を真空中に配置して画像表示装置を構成することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
薄型テレビ等に用いられる画像表示装置は、大型化が進むとともにフルハイビジョンの普及でさらに高精細化が求められている。これらの大型高精細ディスプレイをＦＥＤで実現する場合、配線抵抗を低減してＣＲ時定数による配線遅延や、電圧降下で発生する輝度傾斜等を改善するとともに、電子源から放出される電子ビームを集束して絞り、蛍光面に射突する時のビームスポット径を小さくする必要がある。特に、大型の画像表示装置を作成する場合、封着中のガラスの熱膨張、熱収縮による位置合わせずれが大きくなり易く、電子源アレイ基板と蛍光面基板の位置合わせ精度はより厳しくなってくる。
【０００６】
そのため、サブピクセルピッチに対する水平方向の電子ビーム径の比率が高いと、位置合わせずれに対するマージンが小さく、電子源から放出された電子ビームの多色打ちによる色純度の低下を起こし易い。また、垂直方向のピッチも狭まっているため、ピクセルピッチに対する垂直方向の電子ビーム径の比率が高いと、走査線上に設置しているスペーサに電子ビームが流入し、スペーサの帯電による電子ビームの偏向を起こしやすくなる。
【０００７】
そこで、ＦＥＤでは電子ビームを集束するための集束電極が用いられる。例えば、ＭＩＭ（ＭｅｔＡｌ―Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ―ＭｅｔＡｌ）型電子源では、[特許文献４]に集束（収束）電極を設けた例が開示されている。
【０００８】
しかしながら集束電極を別に設けることは、集束電極層とそれを絶縁する層間絶縁層が必要となり、工程数増加によるプロセスコスト、材料コストの上昇、歩留まり低下などの問題があり、より工程数が少なく、歩留まりの高い集束構造が求められる。また大型ディスプレイを作成する場合は、異物等による汚染確率が増えるので、汚染に強いプロセスを構築する必要もある。
【０００９】
本発明の目的は、これら大型で高精細の画像表示装置を作成する際の上記の課題を解決する電子源アレイの構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的は、大型画像表示装置の配線抵抗低減のために形成する厚い信号電極（所謂、厚膜の電極）や走査電極を電子ビームの集束のために活用することにより実現できる。具体的には絶縁性基板上に形成した厚い信号電極に２〜４方から挟まれた、または囲まれた凹部底面に電子源を配置することにより実現される。また、厚い信号電極に囲まれた凹部を、さらに層間絶縁層で信号電極と絶縁された厚い走査電極で二重に囲んだ凹部底面に電子源を配置することでより効果的に実現される。
【００１１】
ここで、電子源は、層間絶縁層で絶縁された厚い信号電極と走査電極に各々接続された前記信号および走査電極より薄い２つの薄膜電極間に電圧を印加されることで電子を放出するものであり、特に２つの薄膜電極は前記信号および走査電極より上層に形成された同一金属膜を分離加工して形成するのが、歩留まり向上や信頼性確保の点で好ましい。
【００１２】
電子源は、２つの薄膜電極のうち信号電極に接続された薄膜電極に絶縁層や半導体層等を積層した電子加速層、あるいは薄膜電極の表面を酸化した電子加速層と、走査電極に接続されたもう一方の薄膜電極上に電子放出電極を積層することにより実現できる。
【発明の効果】
【００１３】
上記目的を達成する手段を用いれば、信号電極は、電子加速層を囲むことで凹型の土台形状を形成し、その上に積層される層間絶縁層上を被覆する凹型の電子放出電極がアノード電界を変調して電子レンズを形成するため、電子ビームを集束する機能を有することができる。この時、垂直方向に走る厚い信号電極により、少なくとも２方から挟まれた凹部底面に電子源を配置することにより、水平方向の電子ビーム径が絞られ混色を防止することができる。また、信号電極で水平垂直の４方から挟まれた、または囲まれた凹部底面に電子源を配置することで、水平方向（走査電極方向）の電子ビーム径のみならず、垂直方向（信号電極方向）の電子ビーム径も絞ることができ、走査電極上に配置しているスペーサへの電子の流入を抑制して、スペーサの帯電を抑制することができる。
【００１４】
この構造によれば、電子源の駆動に必要な信号電極や走査電極以外の専用の集束電極やそれを絶縁するための層間絶縁層を用いずに電子ビームを集束する構造を形成することが可能である。
【００１５】
さらに、信号電極と走査電極に接続する別の薄膜電極を電子源の下部電極と電子放出電極との電気的接続を担うコンタクト電極として使用し、電子源を作成するのに最適な膜厚とすることで、信号電極および走査電極は膜厚の制約がなくなり、集束性が高い膜厚に設定することが容易となる。また信号電極や走査電極の加工後に形成される薄膜電極に電子源を作成することで、電子源がプロセス中のダメージや汚染を受けがたい構造を実現することができ、高い歩留まりも実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の最良の実施形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。先ず、本発明による画像表示装置の第１の実施例を、ＭＩＭ型電子源を用いた画像表示装置を例として説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の実施例１を説明する図であり、ＭＩＭ型薄膜電子源を用いた画像表示装置を例とした模式平面図である。なお、図１では、主として電子源を有する一方の基板（電子源アレイ基板）１０の平面と枠ガラス４０を示し、蛍光体を形成した他方の基板（蛍光体基板）は、図示を省略している。
【００１８】
電子源アレイ基板１０には、信号線駆動回路５０に接続する信号電極２１、信号電極２１と走査電極１７を絶縁する層間絶縁層１５、走査線駆動回路６０に接続して信号電極２１と直交配置された走査電極１７、走査電極１７上に積層され、上部電極１３を接続するためのコンタクト電極１８、上部電極１３を各走査電極毎に分離するための段差構造１９、コンタクト電極１８と同一の膜を加工して信号電極２１の開口部の基板上に形成される電子源の下部電極の表面を酸化して形成される電子加速層１２とフィールド絶縁層１４、その他の後述する機能膜等が形成されている。
【００１９】
図２は、ＭＩＭ型電子源の原理説明図である。ＭＩＭ型電子源は、上部電極１３と下部電極１１との間に駆動電圧Ｖｄを印加し、電子加速層１２内の電界を１〜１０ＭＶ／ｃｍ程度にすると、下部電極１１中のフェルミ準位近傍の電子はトンネル現象により障壁を透過し、電子加速層１２の伝導帯へ注入されホットエレクトロンとなり、上部電極１３の伝導帯へ流入する。これらのホットエレクトロンのうち、上部電極１３の仕事関数φｓ以上のエネルギーを持って上部電極１３表面に達したものが真空中２２に放出される。
【００２０】
図１に戻ってスペーサ３０は、電子源アレイ基板１０の走査電極１７上に配置し、蛍光面基板のブラックマトリクス（図示せず）の下に隠れるように配置する。枠ガラス４０は、フリットガラスによって電子源アレイ基板１０と蛍光面基板（図示せず）に接着され、内部を真空排気する。
【００２１】
以下、厚い信号電極の２本間に挟まれた凹部底面に信号電極の高さより低い位置に電子放出面を有する電子源を配置した電子源アレイの実施例１について、ＭＩＭ型薄膜電子源を例に図３〜図１６を参照して説明する。
【００２２】
先ず、図３に示したように、ガラス基板１０上に信号電極２１用の金属膜を成膜する。ここでは、アルミニウムＡｌにネオジムＮｄを２原子量％ドープした合金（Ａｌ−Ｎｄ合金）を用いた。この成膜には、例えばスパッタリング法を用いる。膜厚を例えば２μｍとすれば２０ｍΩ／□程度の低抵抗の信号電極用の金属膜２１を形成することができる。ネオジムNdや、Sm、Y、Sc、Ta、Ti、Zr、Hf、Nb等の不純物元素を添加することにより、Al配線のヒロックを抑制するのに有効である。
【００２３】
Ａｌ−Ｎｄ合金の代わりに、純Ａｌをスパッタリングして用いれば、耐ヒロック性は低下するが、膜応力が小さいため剥離等の問題が発生しないのでさらに信号電極２１用の金属膜を厚膜化（４〜６μｍ）することが可能である。これにより、さらにさらに低抵抗化（６〜８ｍΩ／□）を実現することができる。また、後述するように信号電極２１と、電子加速層１２を形成する下部電極１１を別の膜で形成するので、電子加速層１２をＡｌの陽極酸化で作成する場合でも、信号電極２１は必ずしもＡｌ系材料を用いる必要はなく、厚膜の感光Ａｇペースト印刷膜(４〜８μｍ)なども用いることが可能である。その場合はさらに低抵抗化（２〜６ｍΩ／□）することができる。これらの材料を信号電極２１に用いる場合は、ヒロック防止や、Agの拡散を防止するため、後述する層間絶縁層１５を、信号電極にAl合金を用いる場合より厚く形成する。
【００２４】
このように信号電極２１用の金属膜を厚膜化することは、配線抵抗を低減しＣＲ時定数に起因する信号遅延を解決するとともに、後述するように信号電極２１の凹凸を利用した電子レンズ効果を高める効果もある。
【００２５】
Ａｌ−Ｎｄ合金、または純Ａｌ膜の成膜後はホトレジストのパターニング工程、エッチング工程によりライン状の信号電極２１を形成する(図４)。エッチング液はリン酸、酢酸、硝酸の混合水溶液でのウェットエッチングを用いる。信号電極２１の電極幅は画像表示装置のサイズや解像度により異なるが、そのサブピクセルのピッチの半分程度、大体５０〜１００ミクロン程度とする。
【００２６】
後述する電子源はこの信号電極２１の２本間の間隙部に形成する。厚い信号電極２１の表面は、結晶粒が成長しやすいため一般に平坦性が劣化するが、本実施例の場合は厚い信号電極２１上に電子源を形成する必要がなくなり、後述する工程でより平坦性のよい層間絶縁層１５やガラス基板１０上に直接電子源の下部電極１１を形成することが可能である。また、厚い信号電極２１が電子放出部を水平方向（走査電極方向、Ａ‐Ａ'方向）左右より挟むように形成されることで、水平方向の電子ビーム径を集束するための凹型の電子レンズを形成する土台となる。感光Ａｇペースト印刷膜を用いた場合は、感光ペースト自体を露光（ネガ）、現像することにより信号電極２１の形状に加工する。
【００２７】
次に、層間絶縁層１５となる絶縁膜を例えばスパッタリング法や印刷法で成膜する（図５）。スパッタリング法で形成する層間絶縁層１５としては、例えばシリコン酸化物やシリコン窒化膜、それらの積層膜などを用いることができ、特に信号電極に耐ヒロック性の高いAl合金を用いた場合に有効である
一方、印刷法で形成する場合は、ＺｎやＢｉ、Ｔｉ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ等の酸化物やアルカリ金属やアルカリ土類金属酸化物を成分とする誘電体膜を用いることが可能である。そのほか、塗布型の絶縁膜、例えばＳｉＯＣなどのＳＯＤ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）膜やポリシラザンなども用いることが可能である。印刷法を用いた層間絶縁層１５は厚く形成できるので、信号電極２１に純Alや感光性Agペーストを用いた場合に特に有効である。
【００２８】
次に、厚い走査電極１７を形成する。ここでは、後で形成する上部電極１３をスパッタリング時に自己整合的に分離するための段差分離構造１９を有した走査電極１７を形成した。まず、分離層１６となる金属膜と走査電極１７となる金属膜の積層膜をスパッタリングで成膜する（図６）。ここでは分離層１６にＭｏに５ａｔ％のＣｒを添加したＭｏ−Ｃｒ合金を用い、走査電極１７に比抵抗の低い純Ａｌとを用いた。分離層としては他にＭｏ−Ｃｒ−Ｎｉ合金なども使用できる。膜厚はそれぞれ１００ｎｍ、６μｍとした。これにより６ｍΩ／□の低抵抗配線を実現できる。さらに、低抵抗化するためＡｇなどのスクリーン印刷配線上に上記のスパッタ膜を積層した走査電極１７にしてもよく、膜厚１０μｍのＡｇ印刷配線と上記のスパッタ膜を積層した場合１〜２ｍΩ／□の低抵抗配線を実現することが可能である。
【００２９】
次に、走査電極１７と分離層１６の加工を行う（図７）。エッチングは、例えばリン酸、酢酸、硝酸の混合水溶液でのウェットエッチングを用いることで一括エッチング可能である。
【００３０】
続いて、信号電極２１上の層間絶縁層１５の一部をドライエッチで除去してスルーホールを形成する。エッチングは、例えばＣＦ4やＳＦ6を主成分とするエッチングガスを用いたドライエッチングによって行うことができる（図８）。誘電体ガラスを用いた場合は硝酸等でウェットエッチして開口することも可能である。
【００３１】
続いて、走査電極１７と上部電極１３を電気的に接続する部分となるコンタクト電極１８用、および電子源の下部電極１１となる金属膜をスパッタで形成する（図９）。ここでは、Ndを０．６原子量％ドープしたＡｌ−Ｎｄ合金を用い、スパッタリング法を形成する。この電極は信号電極２１や走査電極１７などの給電線と異なり、コンタクト電極１８および下部電極１１としての機能があればよいので低抵抗である必要はない。したがって、膜厚は平坦性が高く、コンタクト電極１８のテーパー加工の容易な薄い膜厚でよく、例えば３００ｎｍ以下でもよい。３００ｎｍ程度と薄いＡｌ−Ｎｄ合金膜は表面の平坦性もよく、また体積が少ないため耐ヒロック性も高い。そのためヒロックを抑制するために添加するNd濃度を下げることが可能である。これにより後述する下部電極１１を陽極酸化して形成する電子加速層中のNd濃度を下げることができ、トラップ密度が低い電子加速層１２を形成でき、画像表示装置として用いた場合の残像の少ない画像を表示するのに有効である。
また、リン酸、酢酸、硝酸の混合水溶液でのウェットエッチングの際、硝酸比率を高めてレジストを後退させながらテーパーエッチングを行う際も、エッチング時間が短くレジストに過剰なダメージを与えないので、制御性がよい。
【００３２】
続いて、コンタクト電極１８と下部電極１１の加工を行う（図１０）。コンタクト電極１８と下部電極１１はテーパー加工するため、エッチング液はリン酸、酢酸、硝酸の混合水溶液でのウェットエッチングを用いる。硝酸の比率を高めることによりエッチング中のレジスト後退を促進し、加工端面をテーパー状に仕上げることができる。引き続いて段差構造１９を形成する部分以外をレジスト２５で被覆し、硝酸アンモニウムセリウム水溶液のウェットエッチングにより分離層１６をエッチングし、段差構造１９を形成する（図１１）。
【００３３】
続いて、下部電極１１上で電子放出部のなる部分をレジスト２５で被覆し（図１２）、その周囲を厚く陽極酸化する（図１３）。化成電圧を２００Ｖとすることにより２８０ｎｍのフィールド絶縁層１４を形成することが可能である。
【００３４】
続いて、レジストを剥離し、電子放出部に電子加速層１２を形成する（図１４）。化成電圧を４Ｖとすることにより約１０ｎｍの電子加速層１２を形成することが可能である。本実施例では、下部電極１１表面を酸化して電子加速層を形成しているが、本工程を絶縁膜や半導体膜を積層する方法で形成することも可能である。
【００３５】
その後、上部電極１３膜の成膜をスパッタ法等で行う。上部電極１３としては、ホットエレクトロンの透過率の高い８族の白金族、１ｂ族の貴金属が有効である。特に、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇやそれらの積層膜などが有効である。ここでは、例えばＩｒ、Ｐｔ、Ａｕの積層膜を用い、膜厚比を１：３：３とし、膜厚は例えば３ｎｍとした（図１５）。
【００３６】
本実施例を用いれば、専用の集束電極や集束電極を絶縁するための層間絶縁層等を用いずに厚い信号電極２１の段差で電子加速層１２を左右から挟む形状にすることで、電子加速層上に凹型の等電位面を持つ電子レンズを形成することが可能である。そして、放出される電子ビームの水平方向（走査線方向、Ａ‐Ａ'方向）の集束性が向上し、多色打ちを防止して高精細の画像表示装置を実現することができる。図１６に本発明の電子源によりアノード電界が変調される様子と電子ビームの軌道を模式的に示す。
【００３７】
また、厚い信号電極２１や走査電極１７を電子源を形成する下部電極１１や上部電極１３に接続するコンタクト電極１８とは別の膜にすることにより、電子源を形成する下部電極１１の表面平坦性や耐ヒロック性を損なわず、また薄い上部電極１３を断線させずに実現することが可能である。
【００３８】
また、従来のように下部電極１１を兼ねる信号電極２１の表面を陽極酸化して電子加速層１２を形成する場合と異なり、信号電極２１と層間絶縁層１５、走査電極１７等の加工が終わった後で、電子加速層１２を作成するため、電子源作成プロセス中のダメージや汚染を最小限にすることができる。
【実施例２】
【００３９】
以下、厚い信号電極の１本により３方から囲まれ、さらに隣接する信号電極により残りの１方から囲まれた凹部に、信号電極の高さより低い位置に電子放出面を有する電子源を配置した電子源アレイの実施例２について図１７〜図２９を参照して説明する説明する。製造方法については実施例１と同じであり、異なる点のみ簡潔に説明する。
【００４０】
先ず、実施例１の図３に示したように、ガラス基板１０上に信号電極２１用の金属膜を成膜する。成膜後はパターニング工程、エッチング工程等により信号電極２１を形成した(図１７)。感光印刷膜の場合は、印刷、露光、現像により形成する。この信号電極２１は後述する電子源部を３方から囲むようにコの字型の窪みを持たせた形状に加工し、電子源はこの信号電極２１と隣接する信号電極２１の間隙部に形成する。
【００４１】
これにより、平坦性の悪い厚い信号電極２１上に電子源を形成する必要がなくなり、後述する工程で層間絶縁層１５やガラス基板１０上に直接電子源の下部電極１１を形成することが可能である。また、厚い信号電極２１が電子放出部を水平方向（走査線方向、Ａ‐Ａ'方向）、および垂直方向（信号線方向、Ｂ‐Ｂ'方向）の四方から囲むように形成されることで、電子ビームを集束するための凹型の電子レンズを形成する土台となる。
【００４２】
以下、図１８〜図２８に示す製造方法は実施例１と同じである。図１８は層間絶縁層１５の成膜、または印刷、図１９は分離層１６、走査電極１７用の金属膜の成膜、図２０は走査電極１７、分離層１６の一括加工、図２１は層間絶縁層１５のスルーホール形成、図２２はコンタクト電極１８および下部電極１１用のＡｌ‐Ｎｄ合金膜の成膜、図２３はコンタクト電極１８と下部電極１１の分離加工、図２４は段差分離部１９の形成、図２５は電子放出部のパターニング、図２６はフィールド絶縁膜１４の陽極酸化、図２７は電子加速層１２の形成、図２８は上部電極１３（電子放出電極）の成膜を示している。
【００４３】
本実施例を用いれば専用の集束電極や集束電極を絶縁するための層間絶縁層等を用いずに厚い信号電極２１で電子加速層１２を囲む形状にすることで、電子加速層上に凹型の等電位面を持つ電子レンズを形成することが可能であり、放出される電子ビームの水平方向（走査電極方向、Ａ‐Ａ'方向）および垂直方向（信号電極方向、Ｂ‐Ｂ'）の集束性の向上し、多色打ちを防止と走査電極１７上に配置されるスペーサ３０への電子ビーム流入を防止して高精細の画像表示装置を実現することができる。図２９に本発明の電子源によりアノード電界が変調される様子と電子ビームの軌道を模式的に示す。
【実施例３】
【００４４】
以下、厚い信号電極２１の１本により４方から囲まれた凹部に、信号電極２１の高さより低い位置に電子放出面を有する電子源を配置した電子源アレイの実施例について、図３０〜図４０を参照して説明する説明する。製造方法については実施例１とほぼ同じであり、異なる点のみ簡潔に説明する。
【００４５】
先ず、実施例１の図３に示したように、ガラス基板１０上に信号電極２１用の金属膜を成膜する。成膜後はパターニング工程、エッチング工程によりライン状の信号電極２１を形成した(図３０)。信号電極２１は後述する電子源部を４方から囲むように信号電極２１中に開口部を持たせた形状に加工し、電子源はこの開口部に形成する。
【００４６】
これにより、平坦性の悪い厚い信号電極２１上に電子源を形成する必要がなくなり、後述する工程で層間絶縁層１５やガラス基板１０上に直接電子源の下部電極１１を形成することが可能である。また、厚い信号電極２１が電子放出部を水平方向（走査線方向、Ａ‐Ａ'方向）、および垂直方向（信号線方向、Ｂ‐Ｂ'方向）の四方から囲むように形成されることで、電子ビームを集束するための凹型の電子レンズを形成する土台となる。
【００４７】
以下、図３１〜図３９に示す製造方法は実施例１とほぼ同じである。図３１は層間絶縁層１５の成膜、または印刷、図３２は分離層１６、走査電極１７用の金属膜の成膜、図３３は走査電極１７、分離層１６の一括加工、図３４は層間絶縁層１５のスルーホール形成、図３５はコンタクト電極１８および下部電極１１用のＡｌ‐Ｎｄ合金膜の成膜、図３６はコンタクト電極１８と下部電極１１の分離加工と段差分離部１９の形成、図３７は電子放出部のパターニングとフィールド絶縁膜１４の陽極酸化、図３８は電子加速層１２の陽極酸化、図３９は上部電極１３（電子放出電極）の成膜を示している。ただし、本実施例３では、図３４に示すようにスルーホールは信号電極２１の開口部を囲むように形成し、電子源は層間絶縁層１５上ではなく、ガラス基板１０上に形成している。
【００４８】
本実施例を用いれば、専用の集束電極や集束電極を絶縁するための層間絶縁層等を用いることなく厚い信号電極２１で電子加速層１２を囲む形状にすることで、電子加速層上に凹型の等電位面を持つ電子レンズを形成することが可能である。そして、放出される電子ビームの水平方向（走査電極方向、Ａ‐Ａ'方向）および垂直方向（信号電極方向、Ｂ‐Ｂ'）の集束性の向上し、多色打ちを防止と走査電極１７上に配置されるスペーサ３０への電子ビーム流入を防止して高精細の画像表示装置を実現することができる。図４０に本発明の電子源によりアノード電界が変調される様子と電子ビームの軌道を模式的に示す。
【実施例４】
【００４９】
以下、厚い信号電極の１本により４方から囲まれ、さらに走査電極により少なくとも３方から囲まれた凹部に、信号電極の高さより低い位置に電子放出面を有する電子源を配置した電子源アレイの実施例４について、図４１〜図４７を参照して説明する説明する。製造方法については実施例３とほぼ同じであり、異なる点のみ簡潔に説明する。
【００５０】
先ず、実施例３における図３２に示したのと同様にして、走査電極１７膜まで形成する。次に、走査電極１７と分離層１６の加工を行う（図４１）。エッチングは、例えばリン酸、酢酸、硝酸の混合水溶液でのウェットエッチングを用いることで一括エッチング可能である。ここでは、走査電極を電子加速層を３方で囲む形状に加工する。これにより、走査電極によっても電子加速層上に凹型の電子レンズを形成することができ、電子ビームの集束性をさらに高めることが可能となる。
【実施例５】
【００５１】
実施例５では、前記実施例４における走査電極を図４８に示すように、電子加速層を４方で囲む形状に加工する。図４９は、実施例５の製造方法を説明する図である。
【００５２】
図４２〜図４７に示す実施例４、図４９に示した実施例５に係る製造方法は実施例３と同様である。図４２は、層間絶縁層１５のスルーホール形成、図４３は、コンタクト電極１８および下部電極１１用のＡｌ‐Ｎｄ合金膜の成膜、図４４は、コンタクト電極１８と下部電極１１の分離加工と段差分離部１９の形成、図４５は、電子放出部のパターニングとフィールド絶縁膜１４の陽極酸化、図４６は、電子加速層１２の陽極酸化、図４７は、上部電極１３（電子放出電極）の成膜を示している。
【００５３】
実施例４あるいは実施例５を用いれば、専用の集束電極や集束電極を絶縁するための層間絶縁層等を用いることなく厚い信号電極２１および走査電極１７で電子加速層１２を囲む形状にすることができる。電子加速層１２上に凹型の等電位面を持つ電子レンズを形成することが可能であり、放出される電子ビームの水平方向（走査電極方向、Ａ‐Ａ'方向）の集束性の向上し、多色打ちを防止して高精細の画像表示装置を実現することができる。図５０に本発明の電子源によりアノード電界が変調される様子と電子ビームの軌道を模式的に示す。
【００５４】
最後に、電子ビーム集束性を評価した結果を図５１に示す。電子ビームの集束性は、電子放出部の端面と集束構造（信号電極２１、または走査電極１７の段差）間の距離および集束構造と電子放出部の高さの差に依存する。図５１から分かるように、十分な集束性が得られるのは距離が狭いほど高さの差は大きい程効果が得られ、距離は２０μｍ以下、高さの差は２μｍ以上とするのが好ましい。また、走査電極１７で凹部を二重の囲むときは、走査電極の高さを２μｍ以上とし、走査電極１７の電子放出面側端面から信号電極２１の電子放出面の端面までの距離も２０μｍ以下とするのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施例１を説明するＭＩＭ型薄膜電子源を用いた画像表示装置を例とした模式平面図である。
【図２】薄膜型電子源の動作原理を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図に続く図である。
【図５】本発明の第１の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図４に続く図である。
【図６】本発明の第１の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図５に続く図である。
【図７】本発明の第１の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図６に続く図である。
【図８】本発明の第１の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図７に続く図である。
【図９】本発明の第１の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図８に続く図である。
【図１０】本発明の第１の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図９に続く図である。
【図１１】本発明の第１の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図１０に続く図である。
【図１２】本発明の第１の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図１１に続く図である。
【図１３】本発明の第１の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図１２に続く図である。
【図１４】本発明の第１の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図１３に続く図である。
【図１５】本発明の第１の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図１４に続く図である。
【図１６】本発明の第１の実施例の電子源の電子レンズを模式的に示す。
【図１７】本発明の第２の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図３に続く図である。
【図１８】本発明の第２の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図１７に続く図である。
【図１９】本発明の第２の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図１８に続く図である。
【図２０】本発明の第２の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図１８に続く図である。
【図２１】本発明の第２の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図２０に続く図である。
【図２２】本発明の第２の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図２１に続く図である。
【図２３】本発明の第２の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図２２に続く図である。
【図２４】本発明の第２の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図２３に続く図である。
【図２５】本発明の第２の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図２４に続く図である。
【図２６】本発明の第２の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図２５に続く図である。
【図２７】本発明の第２の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図２６に続く図である。
【図２８】本発明の第２の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図２７に続く図である。
【図２９】本発明の第２の実施例の電子源の電子レンズを模式的に示す。
【図３０】本発明の第３の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図３に続く図である。
【図３１】本発明の第３の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図３０に続く図である。
【図３２】本発明の第３の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図３１に続く図である。
【図３３】本発明の第３の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図３２に続く図である。
【図３４】本発明の第３の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図３３に続く図である。
【図３５】本発明の第３の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図３４に続く図である。
【図３６】本発明の第３の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図３５に続く図である。
【図３７】本発明の第３の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図３６に続く図である。
【図３８】本発明の第３の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図３７に続く図である。
【図３９】本発明の第３の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図３８に続く図である。
【図４０】本発明の第３の実施例の電子源の電子レンズを模式的に示す。
【図４１】本発明の第４の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図３２に続く図である。
【図４２】本発明の第４の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図４１に続く図である。
【図４３】本発明の第４の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図４２に続く図である。
【図４４】本発明の第４の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図４３に続く図である。
【図４５】本発明の第４の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図４４に続く図である。
【図４６】本発明の第４の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図４５に続く図である。
【図４７】本発明の第４の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図４６に続く図である。
【図４８】本発明の第５の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図３１に続く図である。
【図４９】本発明の第５の実施例の薄膜型電子源の製法を示す図４８に続く図である。
【図５０】本発明の第４，５の実施例の電子源の電子レンズを模式的に示す。
【図５１】本発明の画像表示装置の電子ビームの集束性を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０・・・陰極基板、１１・・・下部電極、１２・・・電子加速層、１３・・・上部電極、１４・・・フィールド絶縁層、１５・・・層間絶縁膜、１６・・・分離層、１７・・・走査電極、１８・・・コンタクト電極、１９・・・分離層、２１・・・信号電極、２２・・・真空、２５・・・レジスト膜、３０・・・スペーサ、４０・・・枠ガラス、５０・・・信号線駆動回路、６０・・・走査線駆動回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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