JPH09245689A - 電界放出型冷陰極を用いた画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電界放出型冷陰極を用いた画像表示装置におい
て電気的ショート、リーク、更に絶縁破壊に起因する画
面の点欠陥、ライン欠陥の発生を防止する。 【解決手段】画像表示装置はアクティブ領域１１内にマ
トリックス状に配置された複数の画素を有する。各画素
は、カソードライン１２、エミッタ１４、ゲートライン
１６等から構成される電界放出型冷陰極を有する。カソ
ードライン１２は、横方向に平行に延びる多数のライン
素子１２ａからなる。ゲートライン１６は縦方向に平行
に延びる多数のライン素子１６ａからなる。１画素に対
応するカソードライン素子１２ａ及びゲートライン素子
１６ａは共に複数本の素子からなり、これらは給電電極
１２ｂ、１６ｂに接続される。各ゲートライン素子１６
ａと給電電極１６ｂとを接続するようにアクティブ領域
１１外にヒューズ１７が配設される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電界放出型冷陰極を
用いた画像表示装置に関し、特に平板型画像表示装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路を中心に発達してきた微
細加工技術を用いて電界放出型冷陰極を形成する方法の
開発が近年活発に進められている。これまでに、超高速
マイクロ波デバイス、パワーデバイス、電子線デバイ
ス、平板型画像表示装置等への微小冷陰極の応用研究が
行われている。この代表的な例としては、C. A. Spindt
らにより提案された製造方法（Jounal of Applied Phys
ics, Vol. 47, 5248 (1976) ）や、転写モールド法（特
願平４−１８６７５３）等が知られている。更に、冷陰
極を用いた電子装置、例えば平板型画像表示装置の試み
もなされている。

【０００３】このような冷陰極を用いた電子装置、例え
ば平板型画像表示装置においては、基板上にSpindt法で
形成された多数の冷陰極と、透明電極及び蛍光体層を有
するガラスフェイスプレートとが所定の間隔をあけて対
向配置される。画像の表示は、冷陰極からの電子線によ
る発光を光源として行われる。従って、この表示装置
は、液晶を用いた表示装置とは異なり、バックライトが
不要で、自己発光型となる。このため、この表示装置
は、低消費電力化の可能性があり、この点から注目を集
めている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
平板型画像表示装置においては、ゲートライン電極とカ
ソードライン電極との間で電気的ショートやリークが発
生しやすく、ディスプレイのライン欠陥、点欠陥、更に
絶縁破壊が多発するなどの問題がある。

【０００５】この様な問題を回避するため、エミッタを
多数のセクションに分割し、カソードライン電極とエミ
ッタとの間に抵抗バラスト層を介在させる方法（IEEE T
RANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, Vol. 38, No. 10,
October, 1991 ）や、ヒューズを用いる方法（1993年秋
期応用物理学会予稿集27p-Y-9 ）等が提案されている。
しかしながら抵抗バラスト層だけでは電流を完全に遮断
できないため、電気的リーク対策には不完全である。ま
た、ヒューズ構造を採用すると、エミッタの形成密度を
大きくすることが難しく、このため、エミッション電流
が低下し、輝度が低下する等の問題が発生する。

【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであり、電界放出型冷陰極を用いた画像表示装置にお
いて、電気的ショート、リーク、更に絶縁破壊に起因す
る画面の点欠陥、ライン欠陥を防ぐことにより高輝度の
画像表示機能を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の視点は、
電界放出型冷陰極を用いた画像表示装置において、アク
ティブ領域内にマトリックス状に配置された複数の画素
の夫々に少なくとも１つが対応するように配設された複
数のエミッタと、前記画素の夫々に属する前記エミッタ
に接続されたカソードラインと、絶縁膜を介して前記カ
ソードライン上に配設され、前記エミッタから電子を放
出させるため、前記画素の夫々に属する前記エミッタに
対向する部分を有するゲートラインと、を具備し、各画
素に対応する前記ゲートラインが複数のライン素子から
なり、各ライン素子は前記アクティブ領域外に配設され
た個別のヒューズを介して給電電極に接続されることを
特徴とする。

【０００８】本発明の第２の視点は、電界放出型冷陰極
を用いた画像表示装置において、アクティブ領域内にマ
トリックス状に配置された複数の画素の夫々に少なくと
も１つが対応するように配設された複数のエミッタと、
前記画素の夫々に属する前記エミッタに接続されたカソ
ードラインと、絶縁膜を介して前記カソードライン上に
配設され、前記エミッタから電子を放出させるため、前
記画素の夫々に属する前記エミッタに対向する部分を有
するゲートラインと、を具備し、各画素に対応する前記
カソードラインが複数のライン素子からなり、各ライン
素子は個別のヒューズを介して給電電極に接続されるこ
とを特徴とする。

【０００９】本発明の第３の視点は、第２の視点に係る
電界放出型冷陰極を用いた画像表示装置において、前記
ヒューズが前記アクティブ領域外に配設されることを特
徴とする。

【００１０】本発明の第４の視点は、第１乃至３の視点
のいずれかに係る電界放出型冷陰極を用いた画像表示装
置において、前記カソードラインが抵抗バラスト層を介
して前記エミッタに接続されることと、前記ヒューズ
が、溶断時間０．１ｍｓｅｃ以下の即断ヒューズである
ことと、を特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態に係る
電界放出型冷陰極を用いた平板型画像表示装置のアレイ
基板を示す平面図であり、図２は図１のII−II線に沿っ
た平板型画像表示装置の断面図である。

【００１２】本画像表示装置はアクティブ領域１１内に
マトリックス状に配置された複数の画素を有する。各画
素は、後述する態様のエミッタやゲートライン（電極）
から構成される電界放出型冷陰極を有する。

【００１３】本画像表示装置は支持体としてのガラス基
板１０を有する。ガラス基板１０上には、パターニング
された導電層からなるカソードライン（電極）１２が配
設される。カソードライン（電極）１２は、横方向に平
行に延びる多数のライン素子１２ａからなる。

【００１４】カソードライン１２上に抵抗バラスト層１
３が配設され、更にその上に絶縁層１５を介して複数の
ゲートライン（電極）１６が配設される。ゲートライン
（電極）１６は縦方向に平行に延びる多数のライン素子
１６ａからなる。

【００１５】即ち、カソードライン１２とゲートライン
１６とは、互いに直交し、その交点に画素が形成され
る。１画素に対応するカソードライン１２のライン素子
１２ａは所望の本数、例えば４本乃至５本からなり、１
画素分の複数本のライン素子１２ａは、アクティブ領域
１１外で共通の給電電極１２ｂに接続される。一方、１
画素に対応するゲートライン１６のライン素子１６ａは
所望の本数、例えば９本からなり、１画素分の複数本の
ライン素子１６ａは、アクティブ領域１１外で共通の給
電電極１６ｂに接続される。なお、図１においては、作
図の都合上、１画素分のカソードライン素子１２ａ及び
ゲートライン素子１６ａは夫々３本で示す。

【００１６】抵抗バラスト層１３上には複数の電界放出
型のエミッタ１４が配設される。エミッタ１４は例えば
spindt法または転写モールド法で作製される。１画素に
対応するエミッタ１４は、複数個のエミッタ１４からな
るエミッタアレイを構成する。絶縁膜１５及びゲートラ
イン素子１６ａには、各エミッタ１４に対応して開口部
が形成される。従って、ゲートライン素子１６ａは、僅
かな隙間をおいて各エミッタ１４を包囲する電極として
機能する。

【００１７】ゲートライン１６の各ライン素子１６ａと
給電電極１６ｂとを接続するようにヒューズ１７が配設
される。ヒューズ１７はゲートライン素子１６ａとは別
の材料から形成された導電層からなり、アクティブ領域
１１外に配置される。

【００１８】ガラス基板１０と対向するようにガラスフ
ェイスプレート２０が所定の間隙をあけて配設される。
ガラス基板１０とガラスフェイスプレート２０との間
は、アクティブ領域１１の周囲を包囲するシール部材１
８により気密な真空空間１９として形成される。エミッ
タ１４と対向するガラス基板１０内面には、ＩＴＯから
なる透明電極（アノード電極）２１と蛍光体層２２とが
順に積層される。

【００１９】図３は図１及び図２図示の平板型画像表示
装置のアレイ基板の製造方法の実施例を工程順に示す断
面図である。先ず、ガラス基板１０にカソード金属膜を
蒸着すると共に抵抗層１３を形成した。カソード金属と
してＩＴＯを用い、また、抵抗層１３は厚さ約５μｍの
アモルファスＳｉ層から形成した。次に、ステッパー露
光及びエッチングにより、抵抗層１３及びカソード金属
膜をパターニングし、上面上に抵抗層１３を有するカソ
ードライン素子１２ａを形成した（図３（ａ））。

【００２０】カソードライン素子１２ａは、長さ１４ｍ
ｍ、幅１８μｍ、ライン素子間隔２μｍとした。１画素
（１００μｍ角）に対応するカソードライン素子１２ａ
を５本とし、これを１まとめとして共通の給電電極１２
ｂ（幅９０μｍ）に接続した。

【００２１】次に、抵抗層１３上に絶縁層１５を、例え
ばデポ酸化膜をＣＶＤ装置を用いて形成した。更に、絶
縁層１５上にゲート金属膜としてＭｏＳｉ膜を蒸着する
と共にパターニングし、ゲートライン素子１６ａ及び給
電電極１６ｂを形成した。また、温度上昇の速いＡｇを
蒸着すると共にパターニングし、ヒューズ１７を形成し
た（図３（ｂ））。

【００２２】ゲートライン素子１６ａは、長さ１４ｍ
ｍ、幅９μｍ、ライン素子間隔１μｍとした。１画素
（１００μｍ角）に対応するゲートライン素子１６ａを
９本とし、これを１まとめとして共通の給電電極１６ｂ
（幅９０μｍ）に接続した。ヒューズ１７は、長さ５０
μｍ、幅２μｍとし、溶断時間０．１ｍｓｅｃ以下の超
速動ヒューズとした。

【００２３】次に、エッチングによりエミッタ形成用の
窓として、エッチングによりゲートライン１６及び絶縁
層１５に直径約１μｍの開口部１５ａを形成した。次
に、ゲートライン素子１６ａ、給電電極１６ｂ、ヒュー
ズ１７等の表面に犠牲層を塗布し、試料をターゲットに
対して傾けて回転させながらエミッタ金属を蒸着するこ
とにより、開口部１５ａの内部にエミッタ１４を形成し
た（図３（ｃ））。エミッタ１４は高さ約１．２μｍの
円錐形状とし、エミッタ金属としてＭｏを用いた。エミ
ッタ１４を形成後、余分なエミッタ金属を犠牲層と共に
除去した。

【００２４】次に、透明電極（アノード電極）２１と蛍
光体層２２とを配設したガラスフェースプレート２０
を、ガラス基板１０に対して５００μｍの間隔で対向さ
せ、貼り合わせた（図２）。次に、カソードライン給電
電極１２ｂ、及びゲートライン給電電極１６ｂに駆動回
路を取付けた。この様にして、１画素が１００μｍ角
で、アクティブ領域１１が１３．５ｍｍ角の平面画像表
示装置を完成した。

【００２５】このような条件で形成された平板型画像表
示装置おいて、画素信号に応じてゲート−カソード間に
１２０Ｖの電圧、及びアノード−カソード間に４００Ｖ
の電圧を印加して駆動させた。その結果、画素の発光輝
度に優れると共に、各輝度がばらつきが少ない、良好な
画像が得ることができた。また画面の点欠陥、ライン欠
陥の発生は少なく、装置寿命は従来の装置に比較して大
きく向上した。また、即断ヒューズ１７は、ショートし
た部分の電流が抵抗バラスト層１３の効果で抑制される
前に溶断し、即ち、ヒューズ１７が確実に動作すること
が分かった。

【００２６】図４は本発明の別の実施の形態に係る電界
放出型冷陰極を用いた平板型画像表示装置のアレイ基板
を示す平面図であり、図５は図４のV −V 線に沿った平
板型画像表示装置の断面図である。

【００２７】この平板型画像表示装置においては、カソ
ードライン１２の各ライン素子１２ａと給電電極１２ｂ
とを接続するようにヒューズ１７が配設される。ヒュー
ズ１７はカソードライン素子１２ａとは別の材料から形
成された導電層からなり、アクティブ領域１１外に配置
される。一方、ゲートライン素子１６ａはアクティブ領
域１１外においてヒューズ１７なしで直接給電電極１２
ｂに接続される。図４及び図５図示の平板型画像表示装
置は、その他の点において、図１及び図２図示の平板型
画像表示装置と実質的に同じであるため、対応する部分
に共通の符号を付して詳細な説明を省略する。なお、カ
ソードライン１２のヒューズ１７は、アクティブ領域１
１内におけるエミッタ１４の密度を低下させないように
形成することができるため、アクティブ領域１１内に配
設してもよい。

【００２８】図６は図４及び図５図示の平板型画像表示
装置のアレイ基板の製造方法の実施例を工程順に示す断
面図である。先ず、ガラス基板１０にカソード金属膜を
蒸着すると共に抵抗層１３を形成した。カソード金属と
してＩＴＯを用い、また、抵抗層１３は厚さ約５μｍの
ポリＳｉ層から形成した。次に、ステッパー露光及びエ
ッチングにより、抵抗層１３及びカソード金属膜をパタ
ーニングし、上面上に抵抗層１３を有するカソードライ
ン素子１２ａを形成した。また、温度上昇の速いＡｇを
蒸着すると共にパターニングし、ヒューズ１７を形成し
た（図６（ａ））。

【００２９】カソードライン素子１２ａは、長さ１４ｍ
ｍ、幅１８μｍ、ライン素子間隔２μｍとした。１画素
（１００μｍ角）に対応するカソードライン素子１２ａ
を５本とし、これを１まとめとして共通の給電電極１２
ｂ（幅９０μｍ）に接続した。ヒューズ１７は、長さ５
０μｍ、幅２μｍとし、溶断時間０．１ｍｓｅｃ以下の
超速動ヒューズとした。

【００３０】次に、抵抗層１３上に、例えばＳＯＧフィ
ルム（ガラス）をスピンコーティングすることにより、
厚さ１．８μｍの絶縁層１５を形成した。更に、絶縁層
１５上にゲート金属膜としてＣｒ膜を蒸着すると共にパ
ターニングし、ゲートライン素子１６ａ及び給電電極１
６ｂを形成した（図６（ｂ））。

【００３１】ゲートライン素子１６ａは、長さ１４ｍ
ｍ、幅９μｍ、ライン素子間隔１μｍとした。１画素
（１００μｍ角）に対応するゲートライン素子１６ａを
９本とし、これを１まとめとして共通の給電電極１６ｂ
（幅９０μｍ）に接続した。

【００３２】次に、エッチングによりエミッタ形成用の
窓として、エッチングによりゲートライン１６及び絶縁
層１５に直径約１．６μｍの開口部１５ａを形成した。
次に、ゲートライン素子１６等の表面に犠牲層を塗布
し、試料をターゲットに対して傾けて回転させながらエ
ミッタ金属を蒸着することにより、開口部１５ａの内部
にエミッタ１４を形成した（図６（ｃ））。エミッタ１
４は高さ約１．８μｍの円錐形状とし、エミッタ金属と
してＭｏを用いた。エミッタ１４を形成後、余分なエミ
ッタ金属を犠牲層と共に除去した。

【００３３】次に、透明電極（アノード電極）２１と蛍
光体層２２とを配設したガラスフェースプレート２０
を、ガラス基板１０に対して５００μｍの間隔で対向さ
せ、貼り合わせた（図５）。次に、カソードライン給電
電極１２ｂ、及びゲートライン給電電極１６ｂに駆動回
路を取付けた。この様にして、１画素１００μｍ角で、
アクティブ領域１１が１３．５ｍｍ角の平面画像表示装
置を完成した。

【００３４】このような条件で形成された平板型画像表
示装置おいて、画素信号に応じてゲート−カソード間に
１２０Ｖの電圧、及びアノード−カソード間に３５０Ｖ
の電圧を印加して駆動させた。その結果、画素の発光輝
度に優れると共に、各輝度がばらつきが少ない、良好な
画像が得ることができた。また画面の点欠陥、ライン欠
陥の発生は少なく、装置寿命は従来の装置に比較して大
きく向上した。また、即断ヒューズ１７は、ショートし
た部分の電流が抵抗バラスト層１３の効果で抑制される
前に溶断し、即ち、ヒューズ１７が確実に動作すること
が分かった。

【００３５】図７は、従来技術に従ってアクティブ領域
内（画素内）にヒューズを配設した比較例と、本発明に
従って、アクティブ領域外に設置した実施例とにおけ
る、１画素内のヒューズ個数と１画素内に配設可能なエ
ミッタ個数との関係を示すグラフである。図７において
線Ｌ１及び線Ｌ２は、夫々本発明による実施例及び従来
技術による比較例を示す。

【００３６】比較例の場合、１画素（１００μｍ角）に
１μｍサイズのエミッタを１μｍピッチで配設し、ヒュ
ーズ長を１０μｍにしてエミッタアレイを多数のセクシ
ョンに分割した。線Ｌ２で示すように、アクティブ領域
内（画素内）にヒューズを配設した場合、１画素に配設
可能なエミッタ数はヒューズ個数の増加に従い大きく減
少する。その関係は、１画素中のエミッタ数をα、ヒュ
ーズ個数をｍとすると、およそα＝２５００−５００
（ｍ）^1/2 の式で表される。

【００３７】一方、本実施例の場合、１画素（１００μ
ｍ角）に対応するゲートライン１６を１μｍ間隔で多数
のライン素子１６ａに分割し、ヒューズ１７はアクティ
ブ領域１１外に配設した。線Ｌ１で示すように、本発明
のおいては、１画素に配設可能なエミッタ数はヒューズ
個数の増加に対して、その減少が小さい。その関係は、
１画素中のエミッタ数をα、ヒューズ個数をｍとする
と、およそα＝２５００−２５ｍの式で表される。

【００３８】図８は、アノード−ゲート間がショートし
たときに流れる電流の増減の様子を時間に対して示すグ
ラフである。このグラフは、１チップ当り約０．８μＡ
のエミッション電流が得られるエミッタ下部に、約１０
Ｅ＋９Ωの抵抗バラスト層を形成した素子（約０．１μ
Ａ／ｔｉｐ）を想定している。図８において、ショート
が発生した時間をグラフ原点とする。

【００３９】図８図示の如く、エミッタに流れる電流は
初期に急激に増大し、抵抗バラスト効果により印加電圧
は抵抗層で吸収され、電流は０．１ｍｓｅｃでピークに
達した後、消滅する。溶断時間が上記電流ピーク時間よ
り長い（０．１ｍｓｅｃ以上）従来のヒューズを用いた
場合、ヒューズが溶断しないことがある。この場合、電
流の一時的な急激な増大により、ショート周辺領域のエ
ミッタが過電流により破壊される可能性がある。このよ
うなことから、ヒューズが確実に動作するには電流ピー
ク時間以下の約０．１ｍｓｅｃで溶断し、低い動作過電
圧を有する超速動ヒューズが有効であることが分かる。

【００４０】このように、図１乃至図８に沿って説明し
た平面型画像表示装置においては、１画素に対応するゲ
ートラインまたはカソードラインが複数のライン素子に
分割され、各ライン素子に対して、アクティブ領域外で
ヒューズが接続される。従って、アクティブ領域内のエ
ミッタ形成密度が高まり、エミッタ個数の増大に伴い、
エミッション電流を増大させることができ、画像の高輝
度化が実現可能となる。

【００４１】また、アクティブ領域内でヒューズの溶断
が生じないため、溶断で飛散したヒューズの破片に起因
するゲート、エミッタ間の二次絶縁破壊やショートが抑
制される。更に、１セクションあたりエミッタ形成個数
が多くなり、高い電流が得られる。また、ヒューズ１本
当りに流れる電流値も大きくなり、容易にヒューズが溶
断するようになる。従って、微小電流では溶断させるこ
とが困難であったヒューズ構造でも採用しやすくなる。
また、ヒューズに０．１ｍｓｅｃ以下で動作する超速動
ヒューズを用いることにより、抵抗バラスト層との併用
が可能となり、画面ムラの無い均一な画像と、ライン欠
陥や点欠陥、更に、画面の絶縁破壊の発生を抑えた信頼
性の高い画像表示装置を提供することが可能となる。

【００４２】図９は電界放出型冷陰極の変更例の製造方
法を工程順に示す断面図である。図９図示の方法はSpin
dt法を利用したものである。先ず、シリコン基板５１上
に絶縁膜として二酸化珪素（ＳｉＯ₂ ）膜５２等を熱酸
化若しくはＣＶＤ法で約１μｍに堆積する。次に、ゲー
ト電極となるシリコン（Ｓｉ）膜５３及びアルミニウム
（Ａｌ）膜５４を、例えばスパッタ法で夫々３００、１
００ｎｍに形成する（図９（ａ））。

【００４３】次に、Ａｌ膜５４、Ｓｉ膜５３及びＳｉＯ
₂ 膜５２を、レジストをマスクとして選択的にエッチン
グし、直径約１．５μｍ程度のホール５５を形成する
（図９（ｂ））。

【００４４】次に、エミッタ５６となる金属例えばモリ
ブデンＭｏを真空蒸着する。この際、シリコン基板５１
を回転させ、Ｍｏは垂直方向から蒸着することにより、
ホール５５の直径がＭｏの堆積と共に塞がっていくこと
を利用し、ホール５５内にＭｏを円錐状に堆積させる
（図９（ｃ））。

【００４５】次に、Ａｌ膜５４のエッチング除去と共に
蒸着したＭｏ膜５６ａを除去することにより、円錐型Ｍ
ｏ層を冷陰極のエミッタ５６（ＦＥエミッタ）とする電
界放出型冷陰極を作製する（図９（ｄ））。

【００４６】次に、陽極酸化を行う。ここで、エミッタ
周辺約１μｍ以外を、レジスト等５７で被覆する。電解
液として例えば０．０１規定の水酸化カリウム溶液中５
８を用い、ゲート電極となるＳｉ膜５３のみに電圧を印
加する（図９（ｅ））。

【００４７】陽極酸化膜５９の厚さは印加電圧のみで決
まり、３０Ｖで約５０ｎｍの膜厚が得られる。次に、ゲ
ート電極５３及びＦＥエミッタ５６とは絶縁された、電
子を捕獲するためのアノード電極６０等を別に配設する
（図９（ｆ））。

【００４８】図１０は電界放出型冷陰極の別の変更例の
製造方法を工程順に示す断面図である。図１０は転写モ
ールド法を利用したものである。先ず、約０．５ｍｍの
厚さのシリコン（１００）基板７１上に異方性エッチン
グ保護膜７２としてＳｉＯ₂ を熱酸化法により約１００
ｎｍ堆積する。次に、レジスト等をマスクとして、Ｓｉ
Ｏ₂ 膜７２を弗化アンモニウム等で選択的にエッチング
する。次に、残ったＳｉＯ₂ 膜７２をマスクとして水酸
化カリウム水溶液でＳｉの異方性エッチングを行い、３
ミクロンサイズのＶ字型の溝７３を形成する（図１０
（ａ））。

【００４９】ＳｉＯ₂ 膜７２を除去後、再度熱酸化を行
い厚さ０．５μｍのＳｉＯ₂ 膜７４を形成する（図１０
（ｂ））。熱酸化によりＶ字型の異方性エッチング溝は
先端が鋭くなる。ＳｉＯ₂ 膜７４は、エミッタとゲート
との間の絶縁膜にもなる。

【００５０】次に、ＦＥエミッタ７５となるモリブデン
（Ｍｏ）をスパッタ法により約３μｍ、接着層７６とし
てＡｌ膜を０．３μｍ形成する（図１０（ｃ））。次
に、０．５ｍｍの厚さのガラス基板７７を静電接着によ
り接着させ、シリコン（１００）基板７１をエッチング
により除去する。エッチングによりＶ字型の溝は逆にピ
ラミッド型に転写される（図１０（ｄ））。

【００５１】次に、ゲート電極７８となるＡｌ膜を例え
ばスパッタ法で３００ｎｍに形成する（図１０
（ｅ））。次に、レジスト７９を全面に塗布し、該レジ
ストをＣＤＥ（Chemical-Dry-Etching）によりゲートメ
タルＡｌ膜の先端８０が出るまでエッチングする（図１
０（ｆ））。

【００５２】次に、残ったレジスト７９をマスクとして
Ａｌ膜の先端のみをエッチングにより開口させ、ＳｉＯ
₂ 膜も先端８１のみをエッチングにより開口する。これ
によりモリブデンが露出し、ＦＥエミッタ７５となる。
そして、レジスト７９を除去する（図１０（ｇ））。

【００５３】次に、ＦＥエミッタの周辺３μｍのＡｌゲ
ート電極７８のみを選択的に陽極酸化膜８２で約１００
ｎｍの厚さで被覆する（図１０（ｈ））。陽極酸化は、
電解液８３として１０％硫酸水溶液中で５０Ｖの電圧を
印加し、レジスト８４で不要な領域を被覆して選択的に
行う。その後温水で洗浄する。

【００５４】次に、ゲート電極７８、ＦＥエミッタ７５
とは絶縁された、電子を捕獲するためのアノード電極８
５等を別に配設する（図１０（ｉ））。図９及び図１０
図示の電界放出型冷陰極においては、ゲート電極が保護
膜である陽極酸化膜により被覆される。これにより電界
分布の不均一性が減少し、ゲート電極に加わる電界は陽
極酸化膜の比誘電率に反比例して低下する。このためゲ
ート電極とＦＥエミッタとの間の放電破壊がなく、高均
一で、高品質の電界放出型冷陰極を提供することができ
る。

【００５５】即ち、ゲート電極に加わる電界は、Ｓｉゲ
ート電極では約１／４、Ａｌゲート電極では１／８とな
る。このため、ゲート電極印加電圧１００ＶでのＦＥエ
ミッタの放電破壊率は、従来は６０％程度と大きかった
が、本発明によれば０．１％と大幅に減少する。また、
電界放出電流も、１冷陰極あたり、従来は１ｐＡ〜１ｎ
Ａと分布が大きかったのに対して、本発明によれば０．
５〜１ｎＡと均一な特性が得られる。なお、ゲート電極
が、Ｓｉ、Ａｌ以外の、チタン、タンタル等の他の金属
からなる場合でも、同じ効果を有する陽極酸化膜を形成
することができる。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、電気的ショート、リー
ク、更に絶縁破壊に起因する画面の点欠陥、ライン欠陥
の発生が防止され、高輝度の画像表示機能を有する、電
界放出型冷陰極を用いた平板型画像表示装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る電界放出型冷陰極を
用いた平板型画像表示装置のアレイ基板を示す平面図。

【図２】図１のII−II線に沿った平板型画像表示装置の
断面図。

【図３】図１及び図２図示の平板型画像表示装置のアレ
イ基板の製造方法の実施例を工程順に示す断面図。

【図４】本発明の別の実施の形態に係る電界放出型冷陰
極を用いた平板型画像表示装置のアレイ基板を示す平面
図。

【図５】図４のV −V 線に沿った平板型画像表示装置の
断面図。

【図６】図４及び図５図示の平板型画像表示装置のアレ
イ基板の製造方法の実施例を工程順に示す断面図。

【図７】実施例と比較例とにおける、１画素内のヒュー
ズ個数と１画素内に配設可能なエミッタ個数との関係を
示すグラフ。

【図８】アノード−ゲート間がショートしたときに流れ
る電流の増減の様子を時間に対して示すグラフ。

【図９】電界放出型冷陰極の変更例の製造方法を工程順
に示す断面図。

【図１０】電界放出型冷陰極の別の変更例の製造方法を
工程順に示す断面図。

【符号の説明】

１０…ガラス基板、１１…アクティブ領域、１２…カソ
ードライン、１２ａ…ライン素子、１２ｂ…給電電極、
１３…抵抗バラスト層、１４…エミッタ、１５…絶縁
層、１６…ゲートライン、１６ａ…ライン素子、１６ｂ
…給電電極、１７…ヒューズ、１８…シール部材、１９
…気密空間、２０…ガラスフェイスプレート、２２…透
明電極（アノード電極）、２２…蛍光体層。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アクティブ領域内にマトリックス状に配置
   された複数の画素の夫々に少なくとも１つが対応するよ
   うに配設された複数のエミッタと、 前記画素の夫々に属する前記エミッタに接続されたカソ
   ードラインと、 絶縁膜を介して前記カソードライン上に配設され、前記
   エミッタから電子を放出させるため、前記画素の夫々に
   属する前記エミッタに対向する部分を有するゲートライ
   ンと、を具備し、各画素に対応する前記ゲートラインが
   複数のライン素子からなり、各ライン素子は前記アクテ
   ィブ領域外に配設された個別のヒューズを介して給電電
   極に接続されることを特徴とする電界放出型冷陰極を用
   いた画像表示装置。
2. 【請求項２】アクティブ領域内にマトリックス状に配置
   された複数の画素の夫々に少なくとも１つが対応するよ
   うに配設された複数のエミッタと、 前記画素の夫々に属する前記エミッタに接続されたカソ
   ードラインと、 絶縁膜を介して前記カソードライン上に配設され、前記
   エミッタから電子を放出させるため、前記画素の夫々に
   属する前記エミッタに対向する部分を有するゲートライ
   ンと、を具備し、各画素に対応する前記カソードライン
   が複数のライン素子からなり、各ライン素子は個別のヒ
   ューズを介して給電電極に接続されることを特徴とする
   電界放出型冷陰極を用いた画像表示装置。
3. 【請求項３】前記ヒューズが前記アクティブ領域外に配
   設されることを特徴とする請求項２に記載の電界放出型
   冷陰極を用いた画像表示装置。
4. 【請求項４】前記カソードラインが抵抗バラスト層を介
   して前記エミッタに接続されることと、前記ヒューズ
   が、溶断時間０．１ｍｓｅｃ以下の即断ヒューズである
   ことと、を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載
   の電界放出型冷陰極を用いた画像表示装置。