画像表示装置の製造方法
【課題】ＭＩＭ型電子源をアレイ状に形成した陰極基板と蛍光体が形成された陽極基板とで構成されるＦＥＤ表示装置で、ＭＩＭ型電子源の電子放出膜である上部電極の仕事関数を低下させて電子放出効率を上昇させる。
【解決手段】ＭＩＭ電子源は下部電極１１、絶縁膜１２、上部電極１３によって構成される。上部電極上に、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物等を修飾成分とする亜アルカリガラスのスパッタターゲットを用いた被膜２０を被着させることによって上部電極の仕事関数を下げることが出来る。その結果、安定して電子放出効率を増加させることが出来る。
【解決手段】ＭＩＭ電子源は下部電極１１、絶縁膜１２、上部電極１３によって構成される。上部電極上に、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物等を修飾成分とする亜アルカリガラスのスパッタターゲットを用いた被膜２０を被着させることによって上部電極の仕事関数を下げることが出来る。その結果、安定して電子放出効率を増加させることが出来る。
【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。
【０００４】
【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
【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】
電子源アレイを表示装置に適用する場合、電界放出型、ホットエレクトロン型いずれの電子源でも、電子放出部は仕事関数が低い方が多くの電子を放出することができる。またホットエレクトロン型電子源においては、電子放出膜と電子加速層の界面のバンドオフセットが低下するほど、低い駆動電圧で多くのダイオード電流を得ることができ、放出電流も増加させることができる。さらに電子放出面へのガス吸着が少ない方が放出電流を増やすことができる。
【０００６】
そのため、電子放出膜の仕事関数を下げる効果があり、また電子放出膜に対し助触媒効果によりガス吸着を防止するアルカリ金属やアルカリ土類金属、その酸化物などの化合物を電子放出膜に被覆あるいは電子放出膜中に添加するのが好ましい。本発明者らは、特願2005-178379および特願2006-111620において、電子放出膜表面や、電子放出膜中にアルカリ金属やアルカリ土類金属、それらの酸化物等の化合物を添加する方法として、アルカリ金属やアルカリ土類金属の塩等の水溶液を塗布、乾燥、焼成することにより電子放出膜にアルカリ金属やアルカリ土類金属、それらの化合物を添加し、電子放出量の増加や、低駆動電圧化、ガス吸着防止ができることを開示した。
【０００７】
アルカリ金属やアルカリ土類金属を電子放出膜に導入する方法としては、上記の水溶液等の塗布によるウェットプロセスで成膜する方法の他、真空蒸着やスパッタ法等のドライプロセスで成膜する方法もある。
【０００８】
しかしながら本発明者らが特願平09-45216で開示したように真空蒸着の場合は、特に仕事関数低減効果の高いCsやRb等は蒸気圧が高いため脱離しやすい問題がある。またその他のアルカリ金属やアルカリ土類金属についても蒸着法では大面積で均一な薄膜を成膜するのは課題が多い。
【０００９】
一方、スパッタ法は大面積に均一成膜するのは容易であるが、アルカリ金属やアルカリ土類金属は反応性の高い金属のため、マグネシウムを除き純金属ターゲットの使用は困難である。また他の金属との合金ターゲットも反応性が高く作成が困難で安定性も悪い問題がある。
【００１０】
一方、本発明者らが開示した水溶液を塗布、乾燥するウェットプロセスは塗布量の調整は容易ではある。しかしながら、液切り等の際ウォーターマーク等のムラが発生する場合があり、また吸湿や配線等のアルカリ腐食を発生させやすい問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、アルカリ金属やアルカリ土類金属を電子放出膜に均一性よく被覆あるいは添加する方法を提供し、高輝度の画像表示装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ＭＩＭ電子源は下部電極、トンネル絶縁膜、電子放出膜である上部電極によって形成される。上部電極を形成後、上部電極上に、アルカリ金属酸化物、あるいは、アルカリ土類金属酸化物を修飾成分としたアルカリガラスをスパッタターゲットとしてスパッタリング膜を形成することによって上部電極の仕事関数を下げる。
【００１３】
アルカリガラスの骨格成分としては例えば、ボロン、アルミニウム、シリコン、ゲルマニウムまたはリンのいずれかを使用することができる。これらのうちボロン、アルミニウム、シリコン等適しており、シリコンが特に適している。
【００１４】
アルカリ金属としてはセシウム、ルビジウム、カリウム、ナトリウム、リチウム等を用いることが出来る。また、これらの元素を２種等モル量混合すると、混合アルカリ効果により特に化学的安定性の高いアルカリガラスを作成することができる。これらのうち、セシウム酸化物は仕事関数が低いこと、カリウム酸化物は安価である点で、実用的には有利であり、これらを等モル量含むと特に有効である。
【００１５】
アルカリ土類金属としては、バリウム、ストロンチウム、カルシウム、マグネシウム当と用いることが出来る。これらのうち、バリウムは仕事関数が低いこと、ガラス中に添加量を多くできること等から実用的に有利である。
【発明の効果】
【００１６】
上記目的を達成する手段を用いれば、アルカリ金属やアルカリ土類金属をガラス中で酸化物の形で安定化することができ、スパッタターゲットの製作を可能とし、またＲＦスパッタにより大面積でも均一な成膜が可能となる。これにより。高輝度の画像表示装置を実現することが可能である。
【００１７】
また、本発明によれば、スパッタリングによって被着したアルカリ金属またはアルカリ土類金属がＭＩＭ電子源の上部電極に拡散して上部電極の仕事関数を低下させるが、走査電極あるいは信号電極として使用されるアルミ配線等が腐食することは免れることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明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】
【００１９】
図１は、本発明の実施例１の説明図であり、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（陰極基板）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（陽極基板）は、省略している。
【００２０】
陰極基板１０には、信号線駆動回路５０に接続する信号線（データ線）を構成する下部電極１１、電子放出電極となる上部電極１３、走査線駆動回路６０に接続して信号線と直交配置された上部バス電極（上部電極への給電電極）１７、上部バス電極１７に重なり、上部電極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（走査電極がコンタクト電極の端部からはみ出す形状の庇構造）１９、その他の後述する機能膜等が形成されている。なお、電子源アレイ（電子放出部）は、下部電極１１上の上部バス電極１７間に配置され、絶縁層１２を介して下部電極１１に積層する上部電極１３で形成され、電子放出部を制限する厚い保護絶縁層１４で囲まれた薄層部分で形成される絶縁層（トンネル絶縁層）１２の部分から電子が放出される。本発明の陰極基板では、電子放出膜にアルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物を修飾成分とするアルカリガラスが被覆、または添加されているのが特徴である。
【００２１】
図２は、ＭＩＭ型電子源の原理説明図である。この電子源は、上部電極１３と下部電極１１との間に駆動電圧Ｖｄを印加して、トンネル絶縁層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、電子加速層である絶縁層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２４中に放出される。したがって上部電極１３にアルカリ金属やアルカリ土類金属、またはアルカリ金属やアルカリ土類金属の化合物をドープし、上部電極１３を仕事関数φｓを低下させると、より多くの電子が真空中に放出されるので、電子放出効率が向上する。
【００２２】
さらに、アルカリ金属やアルカリ土類金属、それらの酸化物等の化合物を添加することにより絶縁層１２と上部電極１３の界面のバンドオフセットφ２が低くなる程、同一駆動電圧Ｖｄで絶縁層１２に印加される電界は強くなるため、低い駆動しきい値電圧を得ることが可能である。
【００２３】
図１に戻ってスペーサ３０は、陰極基板１０の上部バス電極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。信号電極配線となる下部電極１１は信号線駆動回路５０へ接続し、走査電極配線となる上部バス電極１７は走査線駆動回路６０に接続する。枠ガラス４０は、フリットガラスによって陰極基板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。
【００２４】
本発明の画像表示装置の製造方法の実施例について、図３〜図１２を参照して説明する。先ず、図３に示したように、ガラス基板１０上に下部電極１１用の金属膜を成膜する。下部電極１１の材料としてＡｌ系材料を用いる。Ａｌ系材料を用いるのは、陽極酸化により良質の絶縁膜を形成できるからである。ここでは、Ｎｄを２原子量％ドープしたＡｌ−Ｎｄ合金を用いた。成膜には、例えば、スパッタリング法を用いる。膜厚は６００ｎｍとした。
【００２５】
成膜後はパターニング工程、エッチング工程によりストライプ形状の下部電極１１を形成した(図４)。下部電極１１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程度、大体１００〜２００ミクロン程度とする。この電極は幅の広い簡易なストライプ構造のため、レジストのパターニングは安価なプロキシミティ露光や、印刷法などで行うことができる。
【００２６】
また、下部電極１１は陰極基板の最下層膜であり、その上に種々の膜を積層するため、端面はテーパー状に加工することが望ましい。そこで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。
【００２７】
次に、電子放出部を制限し、下部電極１１エッジへの電界集中を防止する保護絶縁層１４と、絶縁層１２を形成する。まず、図５に示した下部電極１１上の電子放出部となる部分をレジスト膜２５でマスクし、その他の部分を選択的に厚く陽極酸化して保護絶縁層１４とする。化成電圧を２００Ｖとすれば、厚さ約２８０ｎｍの保護絶縁層１４が形成される。その後、レジスト膜２５を除去して残りの下部電極１１の表面を陽極酸化する。例えば、化成電圧を４Ｖとすれば、下部電極１１上に厚さ約８ｎｍの絶縁層（トンネル絶縁層）１２が形成される（図６）。
【００２８】
次に、層間膜（層間絶縁膜）と、上部電極１３への給電線となる上部バス電極１６となる金属膜を例えばスパッタリング法等で成膜する（図７）。層間膜としては、例えばシリコン酸化物やシリコン窒化膜などを用いることができる。ここでは、シリコン窒化膜１５とシリコン膜１６の積層膜を用い膜厚はそれぞれ２００ｎｍと３００ｎｍとした。このシリコン窒化膜１５は、陽極酸化で形成する保護絶縁層１４にピンホールがあった場合、その欠陥を埋め、下部電極１１と上部バス電極１７間の絶縁を保つ役割を果たす。またシリコン膜１６は、後ほど上部バス電極１７の側面にアンダーカット１９を形成し、上部電極１３を分離するために用いる。
【００２９】
上部バス電極１７となる金属膜をスパッタリング等で成膜する。上部バス電極１７は走査電極として用いるため、データ電極となる下部電極１３より抵抗が低い必要があり、ここでは比抵抗の低い純Ａｌを用い、膜厚は配線抵抗を低減するため、４．５μｍとした。
【００３０】
次に上部バス電極１７の加工を行う。上部バス電極１７は下部電極１１とは直交し、電子放出部の横に配置する。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（図８）。
【００３１】
続いて上部バス電極１７とトンネル絶縁層１３の間のフィールド絶縁膜１４上の層間膜にスルーホールを開口する。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、シリコン窒化膜１５とシリコン膜１６を同時にエッチングして行うことができる（図９）。
【００３２】
続いて、上部バス電極と上部電極を電気的に接続する部分となるコンタクト電極用の金属膜をスパッタで形成する。コンタクト電極用の金属膜は、下部電極と同様にＮｄを２原子量％ドープしたＡｌ−Ｎｄ合金を用いた。成膜には、例えば、スパッタリング法を用いる。膜厚は３００ｎｍとした（図１０）。
【００３３】
続いて、コンタクト電極１８の加工を行う（図１１）。コンタクト電極１８は下部電極１１と同様に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。
【００３４】
加工形状は図１１に示すように、トンネル絶縁層１３側の端面はスルーホール内を交差するようにし、トンネル絶縁層１３と反対側の端面は上部バス電極１６上になるようにする。スルーホール内にコンタクト電極１８の端面を形成することで、コンタクト部をフィールド絶縁膜１４上に形成することができ、この後形成する上部電極１３をシリコン窒化膜１５とシリコン膜１６の段差を経ずに上部バス電極１６からフィールド絶縁層１４まで下ろすことが可能である。したがって、上部電極１３の段切れを防止することが可能である。
【００３５】
続いて、層間膜のシリコン膜１６をシリコン窒化膜１５に対して高い選択比でドライエッチングすることにより、上部バス電極１７の反対側の側面下にアンダーカット１９を形成する（図１２）。ドライエッチは、ＣＦ４とＯ２の混合ガス、またはＳＦ6とＯ２の混合ガスにより行った。これらのガスはＳｉとＳｉＮをともにエッチングするが、Ｏ２の比率を最適化（例えばＣＦ４：Ｏ２＝２：１）することにより、Ｓｉのエッチング選択比を高めることができる。このアンダーカット１９は後ほど上部電極１３を成膜した際に上部電極１３を各上部バス電極１７（各走査線）毎に分離する機能を持つ。
【００３６】
続いて、電子放出部上のシリコン窒化膜１５を加工し、電子放出部を開口する。エッチングは、例えばＣＦ4やＳＦ6を主成分とするエッチング剤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１３）。
次に、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１４）。
【００３７】
続いて、アルカリガラスをスパッタターゲット７１とし、ＲＦスパッタにより上部電極１３上にアルカリガラス２０を成膜する（図１５）。スパッタは図１６に示すようにインライン方式で基板１０をキャリア７２に載せ、膜厚補正用されたスリット７３を設けたスパッタターゲットのシールド電極７４の前を一定速度で通過させることで、基板全体に膜厚分布５％以下の高い均一性で膜厚1nm程度の薄いアルカリガラス層を成膜することが可能であり、従来のウェット方式の１０％程度に比べ高い均一性を実現することが可能である。
【００３８】
これにより上部電極上に仕事関数の低いアルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物を含むガラス膜を成膜することができ、表面の仕事関数を下げることが可能である。なお、アルカリガラスの成膜は上部電極１３の成膜前に行い、トンネル絶縁層１２と上部電極１３の間にアルカリガラスを添加するのも、界面のバンドオフセット低減に効果がある。また、いずれの順番で成膜しても、後述するパネル化工程の熱処理でアルカリガラスは上部電極１３と混合、一部合金化し、上部電極中に添加された状態になる。
【００３９】
アルカリガラスの修飾成分はアルカリ金属のセシウム、ルビジウム、カリウム、ナトリウム、リチウムの酸化物や、過酸化物、超酸化物や、アルカリ土類金属のバリウム、ストロンチウム、カルシウム、マグネシウムの酸化物等が有効である。この中ではより仕事関数の低い材料が好ましくアルカリ金属ではセシウム、ルビジウム、カリウム、ナトリウム、リチウムの順に好ましく、アルカリ土類金属はバリウム、ストロンチウム、カルシウム、マグネシウムの順に好ましい。特にアルカリ金属を用いる場合は２種類のアルカリ金属を等モル量添加するとガラスの化学的安定性が向上する混合アルカリ効果が発現するので好ましい。またアルカリガラスの骨格成分としては、ボロン、アルミニウム、シリコン、ゲルマニウム、リン等が上げられるが、このうちできるだけ電子放出の障害にならない材料が好ましく、ホットエレクトロンの透過率が高い価電子帯の電子状態密度が低い材料であるボロン、アルミニウム、シリコンの酸化物が特に好ましい。またこの中では電気陰性度の低い方が仕事関数を上昇させないため好ましく、ボロン、アルミニウム、シリコンの順に好ましいが、骨格の丈夫なシリコンは安定性のよいガラスを作るのに有利であり好ましい。
【００４０】
本実施例では修飾成分のアルカリ金属酸化物は仕事関数の低いセシウム酸化物と安価なカリウム酸化物、アルカリ土類金属では仕事関数が低くガラス中に添加量を多くしやすいバリウム酸化物を用いた。骨格成分は電子透過率のよいボロン酸化物または骨格の安定しているシリコン酸化物を主材料とし、使用量はガラスを維持できる範囲内で少なくした。
具体的にはB2O3−Cs2O、B２O3−Cs2O-K2O、B2O3-Cs2O-K2O-BaO、SiO2−Cs2O、SiO2−Cs2O-K2O、SiO2-Cs2O-K2O-BaOの組み合わせのガラスを用いた。
【００４１】
次に、画像表示装置を構成する陰極基板と陽極基板はスペーサと枠部材を介し、ガラスフリットを用いて４００〜４５０℃の高温プロセスにより焼成、封着される。この際、ガラス中のアルカリ金属やアルカリ土類金属化合物はイオン化傾向が強いため、貴金属で形成された上部電極に電子を供給し、その仕事関数を低下させるので電子放出効率が向上する。
【００４２】
以下、本発明の実施形態について、表面伝導型電子源アレイ、電界放出型電子源アレイを用いた場合を実施例２、実施例３に記載する。本発明の基本原理は電子放出膜の仕事関数を低減する点で同じであるので、ここでは画像表示装置の構成と効果のみを簡単に記す。
【実施例２】
【００４３】
図１７は、本発明の実施例２の説明図であり、表面伝導型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。ここでは、主として電子源を有する一方の基板（陰極基板）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（陽極基板）は、省略している。
【００４４】
陰極基板１０には、信号線駆動回路５０に接続する信号電極、走査線駆動回路６０に接続して信号線３１と直交配置された走査電極３２と、信号電極３１と走査電極３２を絶縁する層間絶縁層３３、信号電極３１と走査電極３２にそれぞれ接続されたコンタクト電極３４、コンタクト電極３４に接続され亀裂を有する電子放出膜３５等が形成されている。本発明の陰極では、電子放出膜３５にアルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物を修飾成分とするアルカリガラスが添加されているのが特徴である。
【００４５】
表面伝導型電子源を用いた画像表示装置は、電子放出膜３５の亀裂間に電圧を印加して、一方の電子放出膜３５から放出された電子の一部を蛍光面の高電圧で引き出し、蛍光体を発光させるものである。電子放出量は電子放出膜の仕事関数を下げることにより増加させることができるので、電子放出膜３５にアルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物を修飾成分とするアルカリガラスが添加することで仕事関数が下げるのが有効である。
【実施例３】
【００４６】
図１８は、本発明の実施例３の説明図であり、電界放出型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。ここでは、主として電子源を有する一方の基板（陰極基板）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（陽極基板）は、省略している。
【００４７】
陰極基板１０には、信号線駆動回路５０に接続する信号電極４１、走査線駆動回路６０に接続して信号電極４１と直交配置された走査電極４２と、信号電極４１と走査電極４２を絶縁する層間絶縁層４３、信号電極４１（または走査電極４２）上に形成された電界放出チップのアレイ４４が形成されている。本発明の陰極では、電界放出チップ４４にアルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物を修飾成分とするアルカリガラスを被覆または添加しているのが特徴である。
【００４８】
電界放出型電子源を用いた画像表示装置は、電界放出チップ４４先端に電界を集中させて、電界放出現象により放出された電子を引き出し、蛍光体を発光させるものである。電子放出量は電子放出チップ４４の仕事関数を下げることにより増加させることができるので、電子放出チップ４４にアルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物を修飾成分とするアルカリガラスを被覆あるいは添加することで仕事関数を下げるのが有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【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】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図４】本発明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】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図１５に続く図である。
【図１７】本発明の実施例２を説明する表面伝導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１８】本発明の実施例３を説明する電界放出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。
【符号の説明】
【００５０】
１０・・・陰極基板、１１・・・下部電極、１２・・・絶縁層（トンネル絶縁層）、１３・・・上部電極、１４・・・保護絶縁層、１５・・・シリコン窒化膜、１６・・・シリコン膜、１７・・・上部バス電極、１８・・・コンタクト電極、１９・・・アンダーカット、２０・・・アルカリガラス、２１・・・真空、２５・・・レジスト膜、３０・・・スペーサ、３１・・・信号電極、３２・・・走査電極、３３・・・層間絶縁膜、３４・・・コンタクト電極、３５・・・電子放出膜、４０・・・枠ガラス、４１・・・信号電極、４２・・・走査電極、４３・・・層間絶縁膜、４４・・・電界放出チップ、５０・・・信号線駆動回路、６０・・・走査線駆動回路、７１・・・アルカリガラススパッタターゲット、７２・・・キャリア、７３・・・スリット、７４・・・シールド電極
【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。
【０００４】
【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
【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】
電子源アレイを表示装置に適用する場合、電界放出型、ホットエレクトロン型いずれの電子源でも、電子放出部は仕事関数が低い方が多くの電子を放出することができる。またホットエレクトロン型電子源においては、電子放出膜と電子加速層の界面のバンドオフセットが低下するほど、低い駆動電圧で多くのダイオード電流を得ることができ、放出電流も増加させることができる。さらに電子放出面へのガス吸着が少ない方が放出電流を増やすことができる。
【０００６】
そのため、電子放出膜の仕事関数を下げる効果があり、また電子放出膜に対し助触媒効果によりガス吸着を防止するアルカリ金属やアルカリ土類金属、その酸化物などの化合物を電子放出膜に被覆あるいは電子放出膜中に添加するのが好ましい。本発明者らは、特願2005-178379および特願2006-111620において、電子放出膜表面や、電子放出膜中にアルカリ金属やアルカリ土類金属、それらの酸化物等の化合物を添加する方法として、アルカリ金属やアルカリ土類金属の塩等の水溶液を塗布、乾燥、焼成することにより電子放出膜にアルカリ金属やアルカリ土類金属、それらの化合物を添加し、電子放出量の増加や、低駆動電圧化、ガス吸着防止ができることを開示した。
【０００７】
アルカリ金属やアルカリ土類金属を電子放出膜に導入する方法としては、上記の水溶液等の塗布によるウェットプロセスで成膜する方法の他、真空蒸着やスパッタ法等のドライプロセスで成膜する方法もある。
【０００８】
しかしながら本発明者らが特願平09-45216で開示したように真空蒸着の場合は、特に仕事関数低減効果の高いCsやRb等は蒸気圧が高いため脱離しやすい問題がある。またその他のアルカリ金属やアルカリ土類金属についても蒸着法では大面積で均一な薄膜を成膜するのは課題が多い。
【０００９】
一方、スパッタ法は大面積に均一成膜するのは容易であるが、アルカリ金属やアルカリ土類金属は反応性の高い金属のため、マグネシウムを除き純金属ターゲットの使用は困難である。また他の金属との合金ターゲットも反応性が高く作成が困難で安定性も悪い問題がある。
【００１０】
一方、本発明者らが開示した水溶液を塗布、乾燥するウェットプロセスは塗布量の調整は容易ではある。しかしながら、液切り等の際ウォーターマーク等のムラが発生する場合があり、また吸湿や配線等のアルカリ腐食を発生させやすい問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、アルカリ金属やアルカリ土類金属を電子放出膜に均一性よく被覆あるいは添加する方法を提供し、高輝度の画像表示装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ＭＩＭ電子源は下部電極、トンネル絶縁膜、電子放出膜である上部電極によって形成される。上部電極を形成後、上部電極上に、アルカリ金属酸化物、あるいは、アルカリ土類金属酸化物を修飾成分としたアルカリガラスをスパッタターゲットとしてスパッタリング膜を形成することによって上部電極の仕事関数を下げる。
【００１３】
アルカリガラスの骨格成分としては例えば、ボロン、アルミニウム、シリコン、ゲルマニウムまたはリンのいずれかを使用することができる。これらのうちボロン、アルミニウム、シリコン等適しており、シリコンが特に適している。
【００１４】
アルカリ金属としてはセシウム、ルビジウム、カリウム、ナトリウム、リチウム等を用いることが出来る。また、これらの元素を２種等モル量混合すると、混合アルカリ効果により特に化学的安定性の高いアルカリガラスを作成することができる。これらのうち、セシウム酸化物は仕事関数が低いこと、カリウム酸化物は安価である点で、実用的には有利であり、これらを等モル量含むと特に有効である。
【００１５】
アルカリ土類金属としては、バリウム、ストロンチウム、カルシウム、マグネシウム当と用いることが出来る。これらのうち、バリウムは仕事関数が低いこと、ガラス中に添加量を多くできること等から実用的に有利である。
【発明の効果】
【００１６】
上記目的を達成する手段を用いれば、アルカリ金属やアルカリ土類金属をガラス中で酸化物の形で安定化することができ、スパッタターゲットの製作を可能とし、またＲＦスパッタにより大面積でも均一な成膜が可能となる。これにより。高輝度の画像表示装置を実現することが可能である。
【００１７】
また、本発明によれば、スパッタリングによって被着したアルカリ金属またはアルカリ土類金属がＭＩＭ電子源の上部電極に拡散して上部電極の仕事関数を低下させるが、走査電極あるいは信号電極として使用されるアルミ配線等が腐食することは免れることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明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】
【００１９】
図１は、本発明の実施例１の説明図であり、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（陰極基板）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（陽極基板）は、省略している。
【００２０】
陰極基板１０には、信号線駆動回路５０に接続する信号線（データ線）を構成する下部電極１１、電子放出電極となる上部電極１３、走査線駆動回路６０に接続して信号線と直交配置された上部バス電極（上部電極への給電電極）１７、上部バス電極１７に重なり、上部電極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（走査電極がコンタクト電極の端部からはみ出す形状の庇構造）１９、その他の後述する機能膜等が形成されている。なお、電子源アレイ（電子放出部）は、下部電極１１上の上部バス電極１７間に配置され、絶縁層１２を介して下部電極１１に積層する上部電極１３で形成され、電子放出部を制限する厚い保護絶縁層１４で囲まれた薄層部分で形成される絶縁層（トンネル絶縁層）１２の部分から電子が放出される。本発明の陰極基板では、電子放出膜にアルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物を修飾成分とするアルカリガラスが被覆、または添加されているのが特徴である。
【００２１】
図２は、ＭＩＭ型電子源の原理説明図である。この電子源は、上部電極１３と下部電極１１との間に駆動電圧Ｖｄを印加して、トンネル絶縁層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、電子加速層である絶縁層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２４中に放出される。したがって上部電極１３にアルカリ金属やアルカリ土類金属、またはアルカリ金属やアルカリ土類金属の化合物をドープし、上部電極１３を仕事関数φｓを低下させると、より多くの電子が真空中に放出されるので、電子放出効率が向上する。
【００２２】
さらに、アルカリ金属やアルカリ土類金属、それらの酸化物等の化合物を添加することにより絶縁層１２と上部電極１３の界面のバンドオフセットφ２が低くなる程、同一駆動電圧Ｖｄで絶縁層１２に印加される電界は強くなるため、低い駆動しきい値電圧を得ることが可能である。
【００２３】
図１に戻ってスペーサ３０は、陰極基板１０の上部バス電極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。信号電極配線となる下部電極１１は信号線駆動回路５０へ接続し、走査電極配線となる上部バス電極１７は走査線駆動回路６０に接続する。枠ガラス４０は、フリットガラスによって陰極基板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。
【００２４】
本発明の画像表示装置の製造方法の実施例について、図３〜図１２を参照して説明する。先ず、図３に示したように、ガラス基板１０上に下部電極１１用の金属膜を成膜する。下部電極１１の材料としてＡｌ系材料を用いる。Ａｌ系材料を用いるのは、陽極酸化により良質の絶縁膜を形成できるからである。ここでは、Ｎｄを２原子量％ドープしたＡｌ−Ｎｄ合金を用いた。成膜には、例えば、スパッタリング法を用いる。膜厚は６００ｎｍとした。
【００２５】
成膜後はパターニング工程、エッチング工程によりストライプ形状の下部電極１１を形成した(図４)。下部電極１１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程度、大体１００〜２００ミクロン程度とする。この電極は幅の広い簡易なストライプ構造のため、レジストのパターニングは安価なプロキシミティ露光や、印刷法などで行うことができる。
【００２６】
また、下部電極１１は陰極基板の最下層膜であり、その上に種々の膜を積層するため、端面はテーパー状に加工することが望ましい。そこで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。
【００２７】
次に、電子放出部を制限し、下部電極１１エッジへの電界集中を防止する保護絶縁層１４と、絶縁層１２を形成する。まず、図５に示した下部電極１１上の電子放出部となる部分をレジスト膜２５でマスクし、その他の部分を選択的に厚く陽極酸化して保護絶縁層１４とする。化成電圧を２００Ｖとすれば、厚さ約２８０ｎｍの保護絶縁層１４が形成される。その後、レジスト膜２５を除去して残りの下部電極１１の表面を陽極酸化する。例えば、化成電圧を４Ｖとすれば、下部電極１１上に厚さ約８ｎｍの絶縁層（トンネル絶縁層）１２が形成される（図６）。
【００２８】
次に、層間膜（層間絶縁膜）と、上部電極１３への給電線となる上部バス電極１６となる金属膜を例えばスパッタリング法等で成膜する（図７）。層間膜としては、例えばシリコン酸化物やシリコン窒化膜などを用いることができる。ここでは、シリコン窒化膜１５とシリコン膜１６の積層膜を用い膜厚はそれぞれ２００ｎｍと３００ｎｍとした。このシリコン窒化膜１５は、陽極酸化で形成する保護絶縁層１４にピンホールがあった場合、その欠陥を埋め、下部電極１１と上部バス電極１７間の絶縁を保つ役割を果たす。またシリコン膜１６は、後ほど上部バス電極１７の側面にアンダーカット１９を形成し、上部電極１３を分離するために用いる。
【００２９】
上部バス電極１７となる金属膜をスパッタリング等で成膜する。上部バス電極１７は走査電極として用いるため、データ電極となる下部電極１３より抵抗が低い必要があり、ここでは比抵抗の低い純Ａｌを用い、膜厚は配線抵抗を低減するため、４．５μｍとした。
【００３０】
次に上部バス電極１７の加工を行う。上部バス電極１７は下部電極１１とは直交し、電子放出部の横に配置する。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（図８）。
【００３１】
続いて上部バス電極１７とトンネル絶縁層１３の間のフィールド絶縁膜１４上の層間膜にスルーホールを開口する。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、シリコン窒化膜１５とシリコン膜１６を同時にエッチングして行うことができる（図９）。
【００３２】
続いて、上部バス電極と上部電極を電気的に接続する部分となるコンタクト電極用の金属膜をスパッタで形成する。コンタクト電極用の金属膜は、下部電極と同様にＮｄを２原子量％ドープしたＡｌ−Ｎｄ合金を用いた。成膜には、例えば、スパッタリング法を用いる。膜厚は３００ｎｍとした（図１０）。
【００３３】
続いて、コンタクト電極１８の加工を行う（図１１）。コンタクト電極１８は下部電極１１と同様に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。
【００３４】
加工形状は図１１に示すように、トンネル絶縁層１３側の端面はスルーホール内を交差するようにし、トンネル絶縁層１３と反対側の端面は上部バス電極１６上になるようにする。スルーホール内にコンタクト電極１８の端面を形成することで、コンタクト部をフィールド絶縁膜１４上に形成することができ、この後形成する上部電極１３をシリコン窒化膜１５とシリコン膜１６の段差を経ずに上部バス電極１６からフィールド絶縁層１４まで下ろすことが可能である。したがって、上部電極１３の段切れを防止することが可能である。
【００３５】
続いて、層間膜のシリコン膜１６をシリコン窒化膜１５に対して高い選択比でドライエッチングすることにより、上部バス電極１７の反対側の側面下にアンダーカット１９を形成する（図１２）。ドライエッチは、ＣＦ４とＯ２の混合ガス、またはＳＦ6とＯ２の混合ガスにより行った。これらのガスはＳｉとＳｉＮをともにエッチングするが、Ｏ２の比率を最適化（例えばＣＦ４：Ｏ２＝２：１）することにより、Ｓｉのエッチング選択比を高めることができる。このアンダーカット１９は後ほど上部電極１３を成膜した際に上部電極１３を各上部バス電極１７（各走査線）毎に分離する機能を持つ。
【００３６】
続いて、電子放出部上のシリコン窒化膜１５を加工し、電子放出部を開口する。エッチングは、例えばＣＦ4やＳＦ6を主成分とするエッチング剤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１３）。
次に、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１４）。
【００３７】
続いて、アルカリガラスをスパッタターゲット７１とし、ＲＦスパッタにより上部電極１３上にアルカリガラス２０を成膜する（図１５）。スパッタは図１６に示すようにインライン方式で基板１０をキャリア７２に載せ、膜厚補正用されたスリット７３を設けたスパッタターゲットのシールド電極７４の前を一定速度で通過させることで、基板全体に膜厚分布５％以下の高い均一性で膜厚1nm程度の薄いアルカリガラス層を成膜することが可能であり、従来のウェット方式の１０％程度に比べ高い均一性を実現することが可能である。
【００３８】
これにより上部電極上に仕事関数の低いアルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物を含むガラス膜を成膜することができ、表面の仕事関数を下げることが可能である。なお、アルカリガラスの成膜は上部電極１３の成膜前に行い、トンネル絶縁層１２と上部電極１３の間にアルカリガラスを添加するのも、界面のバンドオフセット低減に効果がある。また、いずれの順番で成膜しても、後述するパネル化工程の熱処理でアルカリガラスは上部電極１３と混合、一部合金化し、上部電極中に添加された状態になる。
【００３９】
アルカリガラスの修飾成分はアルカリ金属のセシウム、ルビジウム、カリウム、ナトリウム、リチウムの酸化物や、過酸化物、超酸化物や、アルカリ土類金属のバリウム、ストロンチウム、カルシウム、マグネシウムの酸化物等が有効である。この中ではより仕事関数の低い材料が好ましくアルカリ金属ではセシウム、ルビジウム、カリウム、ナトリウム、リチウムの順に好ましく、アルカリ土類金属はバリウム、ストロンチウム、カルシウム、マグネシウムの順に好ましい。特にアルカリ金属を用いる場合は２種類のアルカリ金属を等モル量添加するとガラスの化学的安定性が向上する混合アルカリ効果が発現するので好ましい。またアルカリガラスの骨格成分としては、ボロン、アルミニウム、シリコン、ゲルマニウム、リン等が上げられるが、このうちできるだけ電子放出の障害にならない材料が好ましく、ホットエレクトロンの透過率が高い価電子帯の電子状態密度が低い材料であるボロン、アルミニウム、シリコンの酸化物が特に好ましい。またこの中では電気陰性度の低い方が仕事関数を上昇させないため好ましく、ボロン、アルミニウム、シリコンの順に好ましいが、骨格の丈夫なシリコンは安定性のよいガラスを作るのに有利であり好ましい。
【００４０】
本実施例では修飾成分のアルカリ金属酸化物は仕事関数の低いセシウム酸化物と安価なカリウム酸化物、アルカリ土類金属では仕事関数が低くガラス中に添加量を多くしやすいバリウム酸化物を用いた。骨格成分は電子透過率のよいボロン酸化物または骨格の安定しているシリコン酸化物を主材料とし、使用量はガラスを維持できる範囲内で少なくした。
具体的にはB2O3−Cs2O、B２O3−Cs2O-K2O、B2O3-Cs2O-K2O-BaO、SiO2−Cs2O、SiO2−Cs2O-K2O、SiO2-Cs2O-K2O-BaOの組み合わせのガラスを用いた。
【００４１】
次に、画像表示装置を構成する陰極基板と陽極基板はスペーサと枠部材を介し、ガラスフリットを用いて４００〜４５０℃の高温プロセスにより焼成、封着される。この際、ガラス中のアルカリ金属やアルカリ土類金属化合物はイオン化傾向が強いため、貴金属で形成された上部電極に電子を供給し、その仕事関数を低下させるので電子放出効率が向上する。
【００４２】
以下、本発明の実施形態について、表面伝導型電子源アレイ、電界放出型電子源アレイを用いた場合を実施例２、実施例３に記載する。本発明の基本原理は電子放出膜の仕事関数を低減する点で同じであるので、ここでは画像表示装置の構成と効果のみを簡単に記す。
【実施例２】
【００４３】
図１７は、本発明の実施例２の説明図であり、表面伝導型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。ここでは、主として電子源を有する一方の基板（陰極基板）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（陽極基板）は、省略している。
【００４４】
陰極基板１０には、信号線駆動回路５０に接続する信号電極、走査線駆動回路６０に接続して信号線３１と直交配置された走査電極３２と、信号電極３１と走査電極３２を絶縁する層間絶縁層３３、信号電極３１と走査電極３２にそれぞれ接続されたコンタクト電極３４、コンタクト電極３４に接続され亀裂を有する電子放出膜３５等が形成されている。本発明の陰極では、電子放出膜３５にアルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物を修飾成分とするアルカリガラスが添加されているのが特徴である。
【００４５】
表面伝導型電子源を用いた画像表示装置は、電子放出膜３５の亀裂間に電圧を印加して、一方の電子放出膜３５から放出された電子の一部を蛍光面の高電圧で引き出し、蛍光体を発光させるものである。電子放出量は電子放出膜の仕事関数を下げることにより増加させることができるので、電子放出膜３５にアルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物を修飾成分とするアルカリガラスが添加することで仕事関数が下げるのが有効である。
【実施例３】
【００４６】
図１８は、本発明の実施例３の説明図であり、電界放出型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。ここでは、主として電子源を有する一方の基板（陰極基板）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（陽極基板）は、省略している。
【００４７】
陰極基板１０には、信号線駆動回路５０に接続する信号電極４１、走査線駆動回路６０に接続して信号電極４１と直交配置された走査電極４２と、信号電極４１と走査電極４２を絶縁する層間絶縁層４３、信号電極４１（または走査電極４２）上に形成された電界放出チップのアレイ４４が形成されている。本発明の陰極では、電界放出チップ４４にアルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物を修飾成分とするアルカリガラスを被覆または添加しているのが特徴である。
【００４８】
電界放出型電子源を用いた画像表示装置は、電界放出チップ４４先端に電界を集中させて、電界放出現象により放出された電子を引き出し、蛍光体を発光させるものである。電子放出量は電子放出チップ４４の仕事関数を下げることにより増加させることができるので、電子放出チップ４４にアルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物を修飾成分とするアルカリガラスを被覆あるいは添加することで仕事関数を下げるのが有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【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】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図４】本発明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】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図１５に続く図である。
【図１７】本発明の実施例２を説明する表面伝導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１８】本発明の実施例３を説明する電界放出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。
【符号の説明】
【００５０】
１０・・・陰極基板、１１・・・下部電極、１２・・・絶縁層（トンネル絶縁層）、１３・・・上部電極、１４・・・保護絶縁層、１５・・・シリコン窒化膜、１６・・・シリコン膜、１７・・・上部バス電極、１８・・・コンタクト電極、１９・・・アンダーカット、２０・・・アルカリガラス、２１・・・真空、２５・・・レジスト膜、３０・・・スペーサ、３１・・・信号電極、３２・・・走査電極、３３・・・層間絶縁膜、３４・・・コンタクト電極、３５・・・電子放出膜、４０・・・枠ガラス、４１・・・信号電極、４２・・・走査電極、４３・・・層間絶縁膜、４４・・・電界放出チップ、５０・・・信号線駆動回路、６０・・・走査線駆動回路、７１・・・アルカリガラススパッタターゲット、７２・・・キャリア、７３・・・スリット、７４・・・シールド電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放出する電子源がアレイ状に形成された陰極基板と、前記電子源から放出される電子によって励起されて発光する蛍光体が形成された陽極基板とを有する表示装置であって、前記電子源はアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含み、かつ、ボロン、アルミニウム、シリコン、ゲルマニウムまたはリンのいずれかを含むことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記電子源はアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含み、かつ、ボロン、アルミニウムまたはシリコンを含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記電子源はアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含み、かつ、シリコンを含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記電子源は、セシウム、ルビジウム、カリウム、ナトリウム、リチウムのうちのいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記電子源は、セシウム、ルビジウム、カリウム、ナトリウム、リチウムのうち２元素を等モル量含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記電子源は、セシウムまたはカリウムを含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記電子源は、セシウムまたはカリウムを等モル量含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
前記電子源は、バリウム、ストロンチウム、カルシウム、マグネシウムのうちのいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
前記電子源は、バリウムを含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１０】
アルカリ金属やアルカリ土類金属を一部に被覆あるいは添加した電子放出膜を有する電子源アレイと、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画像表示装置において、アルカリ金属やアルカリ土類金属を被覆あるいは添加を、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物を修飾成分としてガラス骨格成分と合成して作成したアルカリガラスのスパッタターゲットを用いて、スパッタ成膜法により行うことを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記アルカリガラスの修飾成分はセシウム、ルビジウム、カリウム、ナトリウム、リチウム、バリウム、ストロンチウム、カルシウム、マグネシウムの少なくとも一つの酸化物や、過酸化物、超酸化物、あるいは複合酸化物であることを特徴とする請求項１０
に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項１２】
前記アルカリガラスの骨格成分はボロン、アルミニウム、シリコン、ゲルマニウム、リンの少なくとも一つの酸化物あるいは複合酸化物であることを特徴とする請求項１０に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項１】
電子を放出する電子源がアレイ状に形成された陰極基板と、前記電子源から放出される電子によって励起されて発光する蛍光体が形成された陽極基板とを有する表示装置であって、前記電子源はアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含み、かつ、ボロン、アルミニウム、シリコン、ゲルマニウムまたはリンのいずれかを含むことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記電子源はアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含み、かつ、ボロン、アルミニウムまたはシリコンを含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記電子源はアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含み、かつ、シリコンを含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記電子源は、セシウム、ルビジウム、カリウム、ナトリウム、リチウムのうちのいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記電子源は、セシウム、ルビジウム、カリウム、ナトリウム、リチウムのうち２元素を等モル量含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記電子源は、セシウムまたはカリウムを含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記電子源は、セシウムまたはカリウムを等モル量含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
前記電子源は、バリウム、ストロンチウム、カルシウム、マグネシウムのうちのいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
前記電子源は、バリウムを含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１０】
アルカリ金属やアルカリ土類金属を一部に被覆あるいは添加した電子放出膜を有する電子源アレイと、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画像表示装置において、アルカリ金属やアルカリ土類金属を被覆あるいは添加を、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物を修飾成分としてガラス骨格成分と合成して作成したアルカリガラスのスパッタターゲットを用いて、スパッタ成膜法により行うことを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記アルカリガラスの修飾成分はセシウム、ルビジウム、カリウム、ナトリウム、リチウム、バリウム、ストロンチウム、カルシウム、マグネシウムの少なくとも一つの酸化物や、過酸化物、超酸化物、あるいは複合酸化物であることを特徴とする請求項１０
に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項１２】
前記アルカリガラスの骨格成分はボロン、アルミニウム、シリコン、ゲルマニウム、リンの少なくとも一つの酸化物あるいは複合酸化物であることを特徴とする請求項１０に記載の画像表示装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００８−２５８１０６（Ｐ２００８−２５８１０６Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０１８４１（Ｐ２００７−１０１８４１）
【出願日】平成１９年４月９日（２００７．４．９）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月９日（２００７．４．９）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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