JPH09259741A

JPH09259741A - 電子放出素子と電子放出素子を配列したマトリックス基板およびその製造方法

Info

Publication number: JPH09259741A
Application number: JP8599196A
Authority: JP
Inventors: Morio Hosoya; 守男細谷
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1996-03-15
Publication date: 1997-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】フラットパネルディスプレイ等に使用される
電子放出素子の新規な構造とそれを配列したマトリック
ス基板およびその製造方法を提供する。【解決手段】電子放出素子のカソード側電極を３極ま
たは中心電極を包囲する電極構造とすることによって、
電子収束性のよい電子放出素子が得られる。また、この
電子放出素子をマトリックス基板に形成する場合に、上
部電極層と下部電極層を絶縁層を介して上下に形成する
ことで、配線層を単純化したマトリックス基板が得られ
る。マトリックス基板の製造には、絶縁性粒子を分散し
た感光性樹脂や導電性樹脂を分散した感光性樹脂を使用
することにより、製造工程の簡易化を図っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子およ
び電子放出素子を配列したマトリックス基板とその製造
方法に関し、特に表面伝導型の新規な構造の電子放出素
子とそれを使用したフラットパネルディスプレイ用マト
リックス基板とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】フラットパネルディスプレイの一種とし
て、ＦＥＤ（Field Emission Display）が精力的に研究
されている。このＦＥＤは、カソード基板とアノード基
板とを対向させ、カソード基板上に多数の電子放出素子
を配置し、この電子放出素子からアノード基板に向けて
電子を放出させ、アノード基板上の蛍光体層を発光させ
るものである。カソード基板上に形成される電子放出素
子は、個々の画素に対応することになる。これまで利用
されている電子放出素子は、電子放出に適した尖鋭な突
起構造を有するものが一般的であり、たとえば、先端部
が尖った円錐状の金属からなる電子放出素子が広く利用
されている。

【０００３】これに対して、近年、表面伝導型の電子放
出素子が注目を浴びている。これは、基板上に形成され
た小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより
電子放出が生じる現象を利用した電子放出素子である。
このような電子放出現象は、1965年に「ラジオエンジ
ニアリングエレクトロフィジックス（Radio Eng.El
ectron. Phys.）第１０巻、１２９０〜１２９６頁」
に、エム・アイ・エリンソン（M.I. Elinson）らによっ
て報告されて以来、今日に至るまで種々の報告がなされ
ている。具体的には、エリンソンらによって開発された
ＳｎＯ₂（Ｓｂ）薄膜をはじめ、Ａｕ薄膜、ＩＴＯ薄
膜、カーボン薄膜などで、この表面伝導型の電子放出現
象が報告されている。

【０００４】また、最近では、特公平６−１０１２９７
号公報に、微粒子を分散した面を挟持した絶縁層を用い
て、この表面伝導型の電子放出素子を構成する技術が開
示されており、特公平６−８７３９２号公報には、微粒
子を含む薄膜導電体膜に通電加熱を施すことにより、表
面伝導型の電子放出機能をもった電子放出素子を製造す
る方法が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、表面
伝導型の電子放出素子は、ＦＥＤなどのフラットパネル
ディスプレイへの利用が期待されている素子であり、こ
のようなディスプレイへ応用する場合、基板上に多数の
素子を行列状に配置し、各素子からの電子放出をそれぞ
れ独立して制御できるようにしたマトリックス基板が必
要とされる。

【０００６】従来の表面伝導型電子放出素子を配列した
マトリックス基板の課題は、従来構造では、基板上に平
行に向かい合う画素電極間に電子放出物質が存在するた
めに、電子が横方向に飛翔する傾向を除去できないとい
う問題である。このため、対向基板が、カラー基板であ
って、異なる蛍光体が塗り分けられて構成されている場
合には、色純度やコントラストが低下するという問題が
生じ、蛍光体と対応する画素電極側とのアライメント
（すなわち位置合わせ）が困難になるという製造上の問
題も生じる。そこで本発明は、電子が横方向に飛翔しな
い新規な構造の電子放出素子とそれを配列したマトリッ
クス基板とその製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】電子放出素子を配列したマトリックス基板
およびその製造上での課題は、駆動に必要な配線層をで
きるだけ単純な工程で形成するということである。上述
のように、行列状に配置された多数の電子放出素子をそ
れぞれ独立して制御するためには、基板上に縦横に巡っ
た配線を施し、これら配線に対する電圧を制御すること
により、個々の素子からの電子放出を制御できるように
しなければならない。ところが、個々の電子放出素子に
対してこのような配線を施すためには、基板上にかなり
複雑な立体配線層を形成する必要があり、製造プロセス
はかなり複雑にならざるを得ない。このため、やはり製
造コストの高騰を招くことになる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

（１）本発明の電子放出素子の第１の態様は、基板上
に、平面的に配置された一対の電極を設けるとともに、
当該一対の電極よりは正に荷電される電極を当該一対の
電極間に設けて３極からなる画素電極を構成するととも
に、当該画素電極間に電子放出膜を形成したことを特徴
とする電子放出素子、にある。この電子放出素子の電極
配置によれば、電子放出が中央の電極に向かってなされ
るので、対向基板に対して電子が横に流れない素子が得
られる。

【０００９】（２）本発明の電子放出素子の第２の態様
は、基板上に、立体的に配置された一対の電極を設ける
とともに、当該一対の電極よりは正に荷電される電極を
絶縁層を介して当該一対の電極間であって、基板面から
突出した位置に設けて３極からなる画素電極を構成する
とともに、当該画素電極間に電子放出膜を形成したこと
を特徴とする電子放出素子、にある。この電子放出素子
によれば、電子放出が対向基板の方向に向いてなされる
ので、収束した放出がなされる。

【００１０】（３）本発明の電子放出素子の第３の態様
は、基板上に、平面的に配置された中心電極と当該電極
を包囲しかつ中心電極よりは負に荷電される電極を設け
て画素電極を構成するとともに、当該都合２極からなる
画素電極間に電子放出膜を形成したことを特徴とする電
子放出素子、にある。この電子放出素子によれば、電子
放出が中心の電極に向けてなされるので、電子放出が収
束してなされる。

【００１１】（４）本発明の電子放出素子の第４の態様
は、基板上に、立体的に配置された中心電極と当該電極
を包囲しかつ当該中心電極の頂部よりは基板面に近接し
た位置に中心電極よりは負に荷電される電極を設けて画
素電極を構成するとともに、当該画素電極間に電子放出
膜を形成したことを特徴とする電子放出素子、にある。
この電子放出素子によれば、電子放出が中心電極に向い
てなされるとともに、対向基板の方向に向いてなされる
ので、さらに収束した電子放出がなされる。

【００１２】（５）本発明の電子放出素子を配列したマ
トリックス基板の第１の態様は、基板上に、列方向に伸
びた複数の下部電極を配置するとともに、絶縁層を介し
て行方向に伸びた複数の上部電極を配置し、各下部電極
と各上部電極とを絶縁層を介して交差させ、各交差部分
もしくはその近傍に、下部電極の一部を包囲するように
上部電極から分岐した一対の電極を平面的に設けて３極
からなる画素電極を構成するとともに、通電により電子
放出を行う機能をもった電子放出膜を当該画素電極間に
形成した各画素電極および電子放出膜からなる複数の電
子放出素子を基板上にマトリックス状に配列し、この複
数の電子放出素子について、前記下部電極が列方向配線
として機能し、前記上部電極が行方向配線として機能す
るように構成した電子放出素子を配列したマトリックス
基板、にある。このマトリックス基板の構成により、基
板上の配線が単純化される。

【００１３】（６）本発明の電子放出素子を配列したマ
トリックス基板の第２の態様は、基板上に、列方向に伸
びた複数の下部電極を配置するとともに、絶縁層を介し
て行方向に伸びた複数の上部電極を配置し、各下部電極
と各上部電極とを絶縁層を介して交差させ、各交差部分
における上部電極と当該上部電極下に配置される左右の
下部電極とで画素電極を構成するとともに、通電により
電子放出を行う機能をもった電子放出膜を当該画素電極
間に形成した各画素電極および電子放出膜からなる複数
の電子放出素子を基板上にマトリックス状に配列し、こ
の複数の電子放出素子について、前記下部電極が列方向
配線として機能し、前記上部電極が行方向配線として機
能するように構成した電子放出素子を配列したマトリッ
クス基板、にある。このマトリックス基板の構成によ
り、基板上の配線が単純化される。

【００１４】（７）本発明のマトリックス基板の製造方
法の第１の態様は、基板上に、列方向に伸びた複数の下
部電極を配置するとともに、絶縁層を介して行方向に伸
びた複数の上部電極を配置し、各下部電極と各上部電極
とを絶縁層を介して交差させ、各交差部分もしくはその
近傍に、下部電極の一部を包囲するように上部電極から
分岐した電極を平面的に設けて画素電極を構成するとと
もに、通電により電子放出を行う機能をもった電子放出
膜を当該画素電極間に形成した各画素電極および電子放
出膜からなる複数の電子放出素子を配列したマトリック
ス基板を製造する方法であって、絶縁性をもった透光性
基板上に導電性材料からなる列方向の下部電極を形成す
る工程と、前記基板および下部電極上に、ガラス微粒子
を分散させた感光性レジスト層を形成した後、乾燥して
絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層をパターン露光し
て現像した後、焼成して絶縁体層を形成する工程と、前
記基板および絶縁体層上に導電性金属粒子を分散させた
感光性レジスト層を形成した後、パターン露光して現像
した後、当該基板を焼成して絶縁体層上の行方向電極と
それから分岐した画素電極を形成する工程と、通電によ
り電子放出を行う機能をもった電子放出膜を当該画素電
極間に形成する工程と、を有することを特徴とする電子
放出素子を配列したマトリックス基板の製造方法、にあ
る。このマトリックス基板の製造方法によれば、配線が
単純化された基板を容易に製造することができる。

【００１５】（８）本発明のマトリックス基板の製造方
法の第２の態様は、基板上に、列方向に伸びた複数の下
部電極を配置するとともに、絶縁層を介して行方向に伸
びた複数の上部電極を配置し、各下部電極と各上部電極
とを絶縁層を介して交差させ、各交差部分における上部
電極と当該上部電極下に配置される左右の下部電極とで
画素電極を構成するとともに、通電により電子放出を行
う機能をもった電子放出膜を当該画素電極間に形成し
た、各画素電極および電子放出膜からなる複数の電子放
出素子を配列したマトリックス基板を製造する方法であ
って、絶縁性をもった透光性基板上に導電材料からなる
列方向の下部電極を形成する工程と、前記基板および下
部電極上に絶縁層と導電性金属層を堆積した後、感光性
レジスト剤を一様に塗布してパターン露光する工程と、
当該パターン露光により得られたレジスト層をマスクと
して前記導電性金属層をエッチングして行方向の上部電
極を形成する工程と、当該エンチングにより得られた上
部電極をマスクとして前記絶縁層をエッチングする工程
と、前記基板、下部電極、絶縁層、上部電極上に再度、
感光性レジスト剤を一様に塗布した後、上部電極の線幅
を減少させるパターン露光を行う工程と、当該パターン
露光により得られたレジスト層をマスクとして前記導電
性金属からなる上部電極をエッチングする工程と、通電
により電子放出を行う機能をもった電子放出膜を上部電
極と下部電極の交差点において上部電極と下部電極間に
形成する工程と、を有することを特徴とする電子放出素
子を配列したマトリックス基板の製造方法、にある。こ
のマトリックス基板の製造方法によれば、配線が単純化
された基板を容易に製造することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示する実施形態
に基づいて説明する。

【００１７】§１．従来の電子放出素子の構造および動
作原理はじめに、従来の一般的な表面伝導型の電子放出素子の
構造および動作原理を説明しておく。図１は、従来の表
面伝導型の電子放出素子１０および対向基板２０の構造
を示す断面図である。この例では、電子放出素子１０
は、ガラス基板１１上に電極１２，１３を形成し、更に
その上に電子放出膜１４を形成することにより構成され
ている。電子放出膜１４は、カソード電極として機能す
ることになり、たとえば、ＳｎＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，Ｐｂ
Ｏなどの金属酸化物、Ａｕ，Ａｇなどの金属、カーボン
その他各種半導体など、表面伝導型の電子放出現象が知
られている材料であればどのような材料で構成してもか
まわない。一方、対向基板２０は、ガラス基板２１上に
透明電極２２および蛍光体層２３を形成したものであ
る。透明電極２２は、たとえばＩＴＯなどの材料で構成
され、アノード電極として機能することになる。カラー
用のフラットパネルの場合は、アノード電極側の蛍光体
層２３は、Ｂ，Ｇ，Ｒの３色の蛍光体に塗り分けられて
構成されることになる。

【００１８】図２は、図１に示す電子放出素子１０にお
けるガラス基板１１上に形成された構成要素の上面図で
ある。この図における切断線１−１による断面が図１に
示されていることになる。電極１２および１３が所定間
隔をおいて向き合っており、その間に電子放出膜１４が
形成されている状態が明瞭に示されている。

【００１９】いま、図１に示すように、各部に配線を施
した場合に生じる現象について考えてみる。この配線に
よれば、電極１３は接地され、電極１２には電源３１か
ら負の電圧が印加される。また、電子放出素子１０と対
向基板２０との間にも、電源３２によってカソード／ア
ノード間電圧が印加されるが、この図１に示す状態で
は、スイッチ３５が開いているため、電圧印加は行われ
ていない。さて、電極１２，１３によって、電子放出膜
１４の両側に電圧が印加されると、電子放出膜１４の膜
表面部分に、図に矢印で示したような電子放出が起こ
る。これが、表面伝導型の電子放出として知られている
現象である。

【００２０】図３は、図１に示す電子放出素子１０から
対向基板に向けて電子放出が行われている状態を示す断
面図である。ここで、スイッチ３５を閉じてカソード／
アノード間電圧を印加すれば、図３に示すように、電子
放出膜１４の表面に放出された電子は、アノード側の対
向基板２０へと飛翔することになり、このようなカソー
ドからアノードヘと向かう電子の衝突により、蛍光体層
２３が蛍光を発することになる。ここでは、説明の便宜
上、１画素分の構成要素のみを示したが、このような１
画素分の構成要素を縦横にマトリックス状に配列すれ
ば、画素を二次元平面上に並べたフラットパネルディス
プレイを実現することができる。なお、このようなフラ
ットパネルディスプレイでは、スイッチ３５を閉じた状
態のままとし、各画素ごとに電源３１からの印加電圧を
調節して、画素ごとの発光状態を制御するのが一般的で
ある。より具体的には、電子放出膜１４に与える印加電
圧の値および印加時間を調節することにより、対向基板
２０側への電子の飛翔量を制御することができる。

【００２１】さて、このような電子放出素子１０を利用
したフラットパネルディスプレイの技術的課題は、既に
述べたように、電子放出素子から放出された電子を対向
基板の対応する方向に垂直に飛翔させることである。図
１において説明したように、電極１２には負の電圧が印
加され、電極１３は接地されているので、電子放出膜１
４から放出された電子は放出当初から、矢印で示す方向
への方向性を有している。この状態で、スイッチ３５を
閉じると電源３２により対向基板との間でも電圧が印加
され、電子は対向基板側へ向かうが、その方向は、図３
にも図示されるように横方向へかなり流れた軌跡を描
き、対応する蛍光体に電子が到達しない場合が生じる。
このため、特にカラー画像を形成する場合には、フラッ
トパネルの製造上、上下のマトリックス基板のアライメ
ントが困難になるという問題が生じ、その結果、色純度
やコントラストが低下する原因となる。

【００２２】また、駆動用配線の単純化という課題も、
従来構造の電子放出素子を配列したマトリックス基板で
は、解決することが困難な課題である。図１および図３
では、１画素分の電子放出素子についての配線を示した
が、ディスプレイに利用する場合には、ガラス基板１１
上に縦横に配列された多数の電子放出素子のそれぞれに
対して独立した配線を施し、各電子放出素子ごとに、電
子放出膜１４への印加電圧を独立して制御できるように
しなければならない。ガラス基板１１にこのような配線
を施すには、数多くのパターニングプロセスが必要とな
り、製造工程は複雑化せざるを得ない。これも製造コス
トを高騰させる要因のひとつであり、実用化への障害と
なる。

【００２３】§２．新規な電子放出素子の構造および動
作原理上述した従来の電子放出素子では、電子放出膜１４はガ
ラス基板１１上に並行して配置された一対の電極間の膜
として形成されている。これは、一方の電極から他方の
電極に電子を放出するという一般的な考えに基づくもの
である。これに対し、本願発明者は、一対の電極をガラ
ス基板上に配置するとともに、当該一対の電極間に、当
該一対の電極よりは正に荷電される電極を設けて画素電
極を構成することを着想するに至った。こうして、電子
放出膜を当該３極の電極間に形成すれば、両端の電極近
くよりそれぞれ放出された電子は中央の電極に向かうこ
とになり、両者の関係は対向基板の中心に対して対称的
となるから、従来の素子と比べて、電子の軌跡はより垂
直方向となり、その結果アライメントが必要なくなるこ
とが考えられる。また、１画素あたりの電子放出量も増
加し、その結果輝度が向上することも考えられる。

【００２４】図４は、このような構造をもった本発明に
なる３極の画素電極からなる電子放出素子４０および対
向基板２０を示す断面図である。電子放出素子４０は、
一対の両端電極４２と中央の電極４３からなる画素電極
と、それぞの電極間に形成されている電子放出膜４４か
らなっている。いま、図４に示すように、各部に配線を
施した場合に生じる現象について考えてみる。この配線
によれば、両端の電極４２は電源３１から負の電圧が印
加され、中央の電極４３は電源３３から正の電圧が印加
される。また、電子放出素子４０と対向基板２０との間
にも、電源３２によってカソード／アノード間電圧が印
加されるが、この図４に示す状態では、スイッチ３５が
開いているため、電圧印加は行われていない。

【００２５】図５は、図４に示す電子放出素子４０にお
けるガラス基板１１上に形成された構成要素の上面図で
ある。この図における切断線１−１による断面が図４に
示されていることになる。一対の電極４２が所定間隔を
おいて向き合っており、中央に正に荷電される電極４３
が配置されている。その３極の電極上に電子放出膜４４
が形成されている状態が明瞭に示されている。

【００２６】さて、両端の電極４２および中央の電極４
３によって、電子放出膜４４に電圧が印加されると、電
子放出膜４４の膜表面部分に、図４に矢印で示したよう
な電子放出が起こる。すなわち、表面伝導型の電子放出
現象が起こることになる。両端の電極近くの電子放出物
質の表面から放出された電子は中央の正に荷電された電
極方向に飛翔する。例えば、右側の電極近くから放出さ
れた電子は中央の電極近くで捕捉され、なおも飛翔を続
けようとすれば、左側の電極により反対方向の力を受け
るので、結局、中央の電極に収束することになる。

【００２７】図６は、図４に示す本発明による電子放出
素子４０から対向基板２０に向けて電子放出が行われて
いる状態を示す断面図である。ここで、スイッチ３５を
閉じてカソード／アノード間電圧を印加すれば、図６に
示すように、電子放出膜４４の表面に放出された電子
は、アノード側の対向基板２０へと飛翔することにな
り、このようなカソードからアノードヘと向かう電子の
衝突により、蛍光体層２３が蛍光を発することになる。
ここでも説明の便宜上、１画素分の構成要素のみを示し
たが、このような１画素分の構成要素を縦横にマトリッ
クス状に配列すれば、画素を二次元平面上に並べたフラ
ットパネルディスプレイを実現することができる。実際
には、従来の電子放出素子を用いたフラットパネルディ
スプレイと同様に、スイッチ３５を閉じた状態のまま
で、各画素ごとに電源３１からの印加電圧を調節して、
画素ごとの発光状態を制御することができる。

【００２８】図３の電子の飛翔軌跡と図６の飛翔軌跡を
比較して明らかなように、図６では対向基板２０への飛
翔軌跡が右側の電極からでた電子と左側の電極からでた
電子とが対象的な飛翔軌跡を描くので、全体としては対
向基板の中心に対して方向性がなく、カソードとアノー
ド電極（対向基板）との位置合わせの問題も解決される
ことになる。

【００２９】また、このような電極構造に対して画素電
極の周囲に収束電極を設けてもよい。図７は、図６に示
す画素電極の両端に収束電極を設けた例を示す上面図で
ある。画素電極の両端に配置された収束電極４５には、
画素電極４２よりも大きい負電圧がかけられていて電子
の収束性をさらに高めている。収束電極は図７のように
並列的に設けてもよいし画素電極を包囲するように設け
てもよい。

【００３０】図８は、本発明の他の電極構造をもった電
子放出素子の上面図である。図８の電子放出素子５０の
電極は、図６の電子放出素子と同様に平面的に形成され
ている。しかし、中心の電極に対して、他方の電極は中
心の電極を包囲するように形成されている点に特徴があ
る。電子放出素子５０は、周囲電極５２と中心電極５３
からなる画素電極からなり、周囲電極５２と中心電極５
３とは、電気的に隔離されている。中心電極は、図８の
ように周囲電極の切りかけ部から電源に接続するように
してもよいし、完全に円形または環状をなす周囲電極上
に絶縁層を介して中心電極を設けてもよい。電子放出膜
５４は、それぞの電極間に形成されている。このような
電極構造では、周囲電極から中心電極に向けて電子が放
出されることになり、図６の場合よりもさらに電子の飛
翔軌跡が収束することが考えられる。

【００３１】図９は、本発明の他の電極構造をもった電
子放出素子の斜視図である。図６の電子放出素子が基板
に対して平面的に形成されているのに対し、図９の電子
放出素子では、立体的に形成されている点に特徴があ
る。電子放出素子６０は、一対の両端電極６２と中央電
極６３からなる画素電極からなり、両端電極６２と中央
電極６３とは、絶縁層６５によって隔離されている。電
子放出膜６４は、それぞの電極間に形成されている。こ
のように、電子放出素子を立体的に形成し、中央の電極
を突出した形状または突出した位置に形成する場合に
は、電子放出物質から放出した電子が放出当初から上方
の対向基板へ向かう方向性を有しているので、電子の飛
翔が収束してなされるという効果がある。図９に図示の
例では、電子放出膜６４は、中央電極の両側に分離して
形成されているが、中央電極を跨ぐように形成しても同
様の効果が得られる。

【００３２】図１０は、本発明の他の電極構造をもった
電子放出素子の斜視図である。図１０（Ａ）は、中心電
極７３と周囲電極７２とが絶縁層７５を介して形成され
ていることを示している。図１０（Ｂ）は、一部破断面
を示しているが、電子放出素子７０には電子放出膜７４
が両電極間に形成されている。図１０の電子放出素子７
０は、図９の電子放出素子と同様に立体的に形成されて
いる。しかし、中心の電極に対して、他方の電極は中心
の電極を包囲するように形成されている点に特徴があ
る。電子放出素子７０は、周囲電極７２と中心電極７３
からなる画素電極からなり、周囲電極７２と中心電極７
３とは、絶縁層７５によって隔離されている。このよう
に、電子放出素子を立体的に形成し、中心の電極を突出
した形状または突出した位置に形成する場合には、電子
放出物質から放出した電子が放出当初から上方の対向基
板へ向かう方向性を有しているので、電子の飛翔が収束
してなされるという効果は、図９の電子放出素子の場合
と同様である。

【００３３】§３．新規構造の電子放出素子を用いたマ
トリックス基板これまで、新規構造をもった電子放出素子の構造を述べ
たが、この電子放出素子をフラットパネルディスプレイ
に利用する場合には、多数の電子放出素子を基板上に行
列状に配置したマトリックス基板を用いることになる。
本発明では、このようなマトリックス基板において、駆
動用の電極を絶縁層を介して下部電極と上部電極とに分
けることにより単純化を図った。以下、このマトリック
ス基板の構造を説明する。なお、本願図面では、斜視図
においても、各構成要素に必要に応じてハッチングを施
して示すことにする。このハッチングは断面を示すため
のものではなく、個々の構成要素を容易に識別できるよ
うにするためのものである。

【００３４】図１１は、本発明の電子放出素子をマトリ
ックス基板上に構成した実施例を示す斜視図である。ガ
ラス基板１００には、４つの電子放出素子２００を形成
してなるマトリックス基板が示されている。ディスプレ
イパネルヘ応用する場合、１つの電子放出素子が１画素
分の表示動作を行うことになるので、この図１１に示す
例では、２×２の合計４画素分の表示が可能になる。も
ちろん、実際のディスプレイに用いるマトリックス基板
では、より多数の電子放出素子が配列されることにな
る。なお、図１１の斜視図において、各構成要素に施さ
れているハッチングは、前述したように、断面を示すた
めのものではなく、個々の構成要素を容易に識別できる
ようにするためのものである。この図１１に示すマトリ
ックス基板の構造は次のとおりである。

【００３５】まず、ガラス基板１００上に、列方向に伸
びた下部電極１１０を複数（この例では２本）配置し、
更に、行方向に伸びた上部電極１３０を複数（この例で
は２本）配置する。ここで、各下部電極１１０と各上部
電極１３０とは、絶縁層１２０を介して交差しており、
各交差部分もしくはその近傍には、下部電極１１０の一
部と上部電極１３０から分岐した一対の電極との間に画
素電極が形成されている（この例では、４組の画素電極
が形成されている）。そして、各画素電極の上面には、
通電により電子放出を行う機能をもった電子放出膜１４
０が、この画素電極のそれぞれの電極間に形成されてお
り、１組の電子放出素子２００が構成されている。この
ような構成をもった電子放出素子２００は、基板上にマ
トリックス状に配列され（この例では２行２列）、これ
らの電子放出素子２００について、下部電極１１０は列
方向配線層として機能し、上部電極１３０は行方向配線
層として機能することになる。

【００３６】このように、下部電極１１０および上部電
極１３０が、それぞれガラス基板１００上で縦横に伸び
た配線層としても機能しうる点は重要である。前述した
ように、ディスプレイとして利用するためには、マトリ
ックス状に配列された個々の電子放出素子に対して、そ
れぞれ別個に電子放出を制御できるような配線が必要に
なる。従来の電子放出素子の場合、このような配線のた
めの層を別途用意する必要があるため、基板上の構造は
非常に複雑になる。これに対して、本発明の電子放出素
子の場合、図１１のように構成できるので、別途配線層
を設ける必要はない。

【００３７】図１２は、本発明の電子放出素子をマトリ
ックス基板上に構成した他の実施例を示す斜視図であ
る。ガラス基板１００に４つの電子放出素子３００が形
成された形態が示されている。図１２に示す例では、２
×２の合計４画素分の表示であることは、図１１の場合
と同様である。この図１２に示すマトリックス基板の構
造は次のとおりである。まず、ガラス基板１００上に、
列方向に伸びた下部電極１１０を複数（この例では２
本）配置し、更に、行方向に伸びた上部電極１３０を複
数（この例では２本）配置する。ここで、各下部電極１
１０と各上部電極１３０とは、絶縁層１２０を介して交
差しており、各交差部分が画素電極の機能を果してい
る。従って、この例では、４組の画素電極が形成されて
いることになる。そして、各画素電極の上面には、通電
により電子放出を行う機能をもった電子放出膜１４０
が、この画素電極間に形成されており、１組の電子放出
素子３００が構成されている。

【００３８】このような構成をもった電子放出素子３０
０は、基板上にマトリックス状に配列され（この例では
２行２列）、これらの電子放出素子３００について、下
部電極１１０は列方向配線層として機能し、上部電極１
３０は行方向配線層として機能することになり、別途配
線層を設ける必要がない点も図１１の場合と同一であ
る。

【００３９】図１３は、電子放出素子を用いたマトリッ
クス基板の駆動原理を説明するための平面図である。こ
こでは、５行５列、合計２５組の電子放出素子２００が
形成された例が示されている。すなわち、列方向に伸び
た下部電極１１０が行方向に５本配置されており、ま
た、行方向に伸びた上部電極１３０が列方向に５本配置
されており、その交差部分（またはその近傍）には２５
組の電子放出素子２００が形成されている。ここで、各
電子放出素子２００からの電子放出は、それぞれ独立し
て制御することができる。

【００４０】このような制御を行うために、セレクタ１
５０およびドライバ１６０が設けられている。セレクタ
１５０は、５本の下部電極１１０のうちのいずれか１本
を選択して接地する機能を果たす。一方、ドライバ１６
０は、５本の上部電極１３０のそれぞれに、所定の電圧
信号を与える機能を有する。セレクタ１５０が、５本の
下部電極１１０を順番に選択する動作を行えば、５本の
列を時分割して順次アクセスすることが可能になる。そ
して、ドライバ１６０から供給する信号により、現在ア
クセス中の列に所属する電子放出素子２００からの電子
放出が制御される。たとえば、図示のように、セレクタ
１５０が第１列目を選択して接地した状態において、ド
ライバ１６０から、１行目の上部電極１３０に対して負
の電圧供給を行えば、第１行第１列目の電子放出素子に
ついては、図６に示す配線がなされたことになり、対向
基板２０への電子放出が起こることになる。このような
駆動方法は、いわゆる「単純マトリックス駆動」と呼ば
れている方法である。なお、電子放出素子３００の場合
も同様である。

【００４１】このように、新規構造のマトリックス基板
では、下部電極１１０および上部電極１３０をそのまま
配線層として利用することができるため、ディスプレイ
に応用する場合にも構造は非常に単純になり、製造プロ
セスも単純化され、製造コストの低減を図ることができ
るようになる。

【００４２】§４．本発明に係るマトリックス基板の製
造方法本発明は、図１１、図１２に示すような新規構造の電子
放出素子を配列したマトリックス基板の製造方法をも提
供するものである。以下、その第１の方法を、図１４〜
図２２に示す斜視図を参照しながら説明する。また、そ
の第２の方法を、図２３〜図２７に示す斜視図を参照し
ながら説明する。なお、これらの斜視図においては、図
１１、図１２に示す各構成要素との対応関係を明らかに
するためのハッチングを施すことにし、便宜上、１組の
電子放出素子２００または３００の構成部分のみを図示
することにする。実際には、基板上には多数の電子放出
素子が同時に形成されることになる。

【００４３】＜製造方法１＞まず、図１４に示すよう
に、ガラス基板１００（絶縁性の基板であれば何でもよ
い）上の全面に導電性をもった準備層１１０を、真空蒸
着法やスパッタ法など一般的な成膜方法を用いて形成す
る。続いて、この準備層上に感光性レジスト層１１５を
設けるとともに、フォトマスクＭ１を用いてこのレジス
ト層１１５をパターニングしてレジストパターンを形成
し（図１５）、準備層をエッチングすることによって、
図１６に示すように、下部電極１１０を形成する。この
準備層１１０のパターニングには、一般的なフォトリソ
グラフィおよびエッチングの手法の他に、フォトリソグ
ラフィおよびサンドブラストの手法を用いることもでき
る。もっとも、準備層１１０としては、必ずしもその時
点で導電性をもった層を用いる必要はない。たとえば、
感光性をもった樹脂中に金属微粒子を分散させてなる金
属粒子分散型レジスト（いわゆる金属ぺースト）をガラ
ス基板１００上に塗布して感光性のぺースト層を形成
し、このぺースト層を準備層１１０とし、フォトリソグ
ラフィの手法により、このペースト層を露光後に現像し
てパターニングを行い、最後に焼成工程を行って、ぺー
スト層内の樹脂成分を除去すれば、導電性をもった下部
電極１１０を得ることができる。なお、感光性のぺース
ト層は、感光性をもった樹脂と有機金属との混合からな
る有機金属混合型レジストにより形成してもよい。

【００４４】このように、下部電極１１０は、本発明に
係る製造プロセスにおける基準パターンとなる層である
が、本発明は、あくまでもこの下部電極１１０を形成し
た後のプロセスに特徴を有するものであり、この下部電
極１１０自身はどのような方法で形成してもかまわな
い。なお、図１４に示すフォトマスクＭ１のパターン
は、図１１に示す下部電極１１０の平面パターンに相当
するものである。すなわち、図１１に示す例では、下部
電極１１０の平面パターンとして、列方向配線層として
機能する列方向に細長い部分のみから形成されている
が、電子放出素子を構成するためにこの細長い部分の脇
に形成された突起部分を設ける等、任意に構成できるこ
とである。上部電極についても同様であるが、一般に電
極の交差部においては静電容量が生じるので、寄生容量
を減少させるためには、電極交差部の線幅を減少させる
ことが望ましい。従って、上記の下部電極１１０は、便
宜上、直線的に描いて図示されているが、これらの問題
を考慮して実際のマトリックス基板では、電極配線自体
についても必要な修正がなされる。

【００４５】さて、何らかの方法により、図１６に示す
ような下部電極１１０が得られたら、続いて、ガラス基
板１００および下部電極１１０上の全面に、図１７に示
すように絶縁体粒子分散型の感光特性をもった層１２５
を形成する。この感光性層１２５は、例えば、ポジ型の
感光特性（露光部が現像により除去される）をもった樹
脂中に絶縁体粒子を分散させた材料からなる層であり、
後の焼成工程により樹脂成分を除去すれば、絶縁体層を
形成することができる。この層の形成はスクリーン印刷
法またはディスペンサーによる塗布方法等によって必要
な部分に部分的に形成しても良いし、スピンコート法に
より、図１７のように全面塗布してもよい。続いて、図
１８に示すように、フォトマスクＭ２を用いて露光を行
う。

【００４６】次に、この感光性層１２５に対して現像を
行えば、露光部が除去されることになる。別言すれば、
フォトマスクＭ２による遮光領域と下部電極１１０の形
成領域とが残存部として残ることになる。そこで、この
残存部に対して焼成工程を行って樹脂成分を除去すれ
ば、図１９に示すように、絶縁層１２０が形成できる。

【００４７】続いて、図２０に示すように、ガラス基板
１００および絶縁層１２０上の全面に、金属粒子分散型
のポジ型感光特性をもった第２のレジスト層１３５を形
成する。この第２のレジスト層１３５は、例えば、ポジ
型の感光特性（露光部が現像により除去される）をもっ
た樹脂中に金属微粒子を分散させた材料からなる感光性
ぺースト層であり、後の焼成工程により樹脂成分を除去
すれば、金属質の導電層を形成することができる。もち
ろん、この感光性のぺースト層は、感光性をもった樹脂
と有機金属との混合からなる有機金属混合型レジストに
より形成してもよい。

【００４８】続いて、図２０に示すように、フォトマス
クＭ３を用いた露光を行う。このフォトマスクＭ３は、
行方向の電極を形成することと、下部電極と画素電極を
構成するための分岐した一対の電極に対応する領域を露
光するためのものである。これは、図２１の斜視図に示
された構造を見れば、理解が容易である。図２１におい
て、上部電極１３０から分岐した一対の電極は、下部電
極１１０の両側に配置される必要上絶縁層１２０の斜面
に沿って下降して下部電極と同一平面上に形成される。
マトリックス基板上では、列方向に隣接する電子放出素
子については、互いに上部電極１３０を分離する必要が
ある。図２０に示すマスクＭ３の露光工程は、このよう
に絶縁層上の行方向電極および分岐した電極の形成に使
用される。なお、この一連の工程を示す斜視図では、説
明の便宜上、１組の電子放出素子の製造プロセスを示す
図が示されているが、実際には、ガラス基板１００上に
マトリックス状に配置された電子放出素子が同時に形成
される。また、上部電極層のレジスト層１２５は、材料
の節減を図る上からは必ずしも全面に設ける必要はな
く、電極パターンに近似した形状に予めスクリーン印刷
等でパターン形成した後、フォトマスクで正確なパター
ンに整形してもよい。

【００４９】続いて、図２２に示すように、表面伝導型
の電子放出現象が起こる材料を有機溶媒に溶かした溶剤
を準備し、この溶剤を画素電極の表面に塗布し乾燥させ
る方法で、画素電極上に電子放出膜１４０を形成する。
電子放出膜１４０は画素電極１１０，１３０のそれぞれ
の間に形成する。

【００５０】＜製造方法２＞この製造方法２は、電子放
出素子を立体的に形成する場合に対応するもので、前述
した製造方法１の一部を変更することによりなされるも
のである。まず、図１４に示すように、ガラス基板１０
０上に下部電極１１０を形成する工程までは、上述した
製造方法１と全く同じ工程を行う。

【００５１】続いて、絶縁層１２０を形成するが、上述
の製造方法１では、図１８に示すように、基板全面に絶
縁体粒子分散の感光性層１２５を形成してこれをフォト
マスクＭ２で露光していた。これに対し、製造方法２で
は、絶縁体層１２５の上に上部電極１３０となる層およ
びレジスト層１３５を形成してからフォトマスクＭ４を
用いて、上部電極層のレジストを形成した後、上部電極
をエッチングして形成する（図２３）。続いて、当該形
成された上部電極１３０をエッチングマスクとして絶縁
層をパターニングする。

【００５２】続いて、上部電極、絶縁層、下部電極上の
全面にレジスト層を改めて塗布形成し、上部電極の線幅
を減少させるためのパターン露光をフォトマスクＭ５を
用いて行う（図２５）。レジスト剥離後は、マトリック
ス基板は、図２６のように形成される。このように上部
電極の線幅を減少させる処理を行うのは、三層構造自体
は容量素子として作用するので、素子自体の寄生容量を
低く抑えて応答速度を向上させるためである。続いて、
図２７に示すように、表面伝導型の電子放出現象が起こ
る材料を有機溶媒に溶かした溶剤を準備し、この溶剤を
画素電極の表面に塗布し乾燥させる方法で、画素電極上
に電子放出膜１４０を形成する。電子放出膜１４０は画
素電極１１０，１３０のそれぞれに接触するように形成
する。

【００５３】

【実施例】

＜材質に関する実施例＞図１１、図１２に示すマトリッ
クス基板の各部の材質としては、次のような材料を用い
るのがよい。

【００５４】下部電極１１０および上部電極１３０：電
極として機能する導電性材料であれば、どのようなもの
でもよいが、耐電圧性、耐熱性、加工性、耐腐食性、比
抵抗性を考慮して適当な材料を選ぶのが好ましい。具体
的には、Ａｌ，Ｎｉ, Ｐｄ，Ｐｂ, Ｐｔ，Ｗ，Ｍｏ, Ｃ
ｒ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇなどの金属材料を用いるの
が好ましい。絶縁層１２０：特に、表面伝導性の低い材料を用いるの
が好ましく、具体的には、石英ガラス，ＳｉＯ₂，Ｓｉ
₃Ｎ₄などを用いるのが好ましい。

【００５５】電子放出膜１４０：表面伝導型の電子放出
現象が知られている材料であればどのような材料で構成
してもかまわない。ＳｎＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＰｂＯなど
の金属酸化物、Ａｕ，Ａｇなどの金属、カーボンその他
各種半導体などが一般的に知られている材料である。こ
の他、たとえば、特公平６−８７３９２号公報に開示さ
れているように、微粒子を含む薄膜導電体膜に通電加熱
を行い、ジュール熱によりこの薄膜導電体膜を局所的に
破壊、変形もしくは変質させて、電気的に高抵抗な状態
にすることにより、電子放出膜を形成することもでき
る。あるいは同公報に開示されているようなガスデポジ
ション法により電子放出膜を形成してもよい。

【００５６】＜製造方法１に関する実施例＞厚み３ｍｍの清浄な石英ガラス基板上に、スパッタ
ー法により膜厚３μｍのＣｒ層１１０を堆積した。その
上に、ポジ型レジスト剤（東京応化工業株式会社製「Ｏ
ＦＰＲ８００」）をスピンナにより回転塗布し、オーブ
ンにて８０°Ｃで３０分間放置し乾燥させることで、厚
み７μｍのレジスト層１１５を得た（図１４）。空冷
後、所望のパターン（図１４のフォトマスクＭ１のパタ
ーン）を露光し、レジストの現像、水洗を行う（図１
５）。この基板をオーブン中に、１３５°Ｃで３０分間
放置する。空冷後、Ｃｒエッチング液（ザ・インクテッ
ク株式会社製「ＭＲ−ＥＳ」）を用いてＣｒをエッチン
グした後、水洗する。基板上には、厚さ３μｍの下部電
極１１０が得られた。

【００５７】次に、この基板を１２０°Ｃに保持し
たレジスト剥離液（東京応化工業株式会社製「クリーン
ストリップ」）中に、５分間放置、室温のストリップリ
ンス液に１分、室温のイソプロピルアルコールに１分間
浸漬することでレジストの剥離を行った。この基板を水
洗し、その後乾燥させる。以上の工程により、下部電極
のパターニングを終了する（図１６）。

【００５８】この基板上に、粒径が２０Å〜１μｍ
程度のガラス微粒子を分散させた感光性レジストをスク
リーン印刷法により所望のパターンに印刷することで、
膜厚７０μｍのガラスペーストパターン１２５を得る
（図１７。但し、図１７の場合は感光性レジスト層が全
面塗布されている）。感光性レジストをパターン印刷す
るのは材料の節減のためである。これをオーブンにて８
０°Ｃで３０分間放置し乾燥させることで、膜厚４５μ
ｍの絶縁体を得る。空冷後、所望のパターン（図１８の
フォトマスクＭ２のパターン）を露光し（図１８）、現
像を行う。この基板を５００°Ｃに保持した焼成炉にて
３時間焼成し、有機成分を分解除去することにより、膜
厚２２μｍの絶縁体層を得る。以上により絶縁体層１２
０のパターニングを終了する（図１９）。

【００５９】空冷後、この基板上に、粒径が２０Å
〜１μｍ程度のＡｕ微粒子を分散させた感光性レジスト
１３５をスクリーン印刷法によりパターン形成する（図
２０但し、図２０の場合は感光性レジスト層が全面塗布
されている）。これをオーブンにて８０°Ｃで３０分間
放置し乾燥させることで、膜厚７μｍの有機金属薄膜層
を得る。空冷後、所望のパターン（図２０のフォトマス
クＭ３のパターン）を露光し（図２０）、現像を行う。
この基板を４００°Ｃに保持した焼成炉にて２時間焼成
し、有機成分を分解除去し、膜厚３μｍのＡｕ層を得
る。以上により上部電極１３０および上部電極から分離
した画素電極（−）のパターニングを終了する（図２
１）。

【００６０】次に、有機パラジウム化合物を含む有
機溶媒（奥野製薬工業株式会社製「キャタペーストＣＣ
Ｐ」）をスクリーン印刷法で所望の位置に印刷し１５分
間放置し、壁面上に薄膜を形成した（図２２）。その
後、約２００°Ｃで２０分間焼成し、Ｐｄからなる微粒
子層からなる電子放出膜１４０を得た。

【００６１】＜対向基板の製造方法に関する実施例＞厚み３ｍｍの清浄な石英ガラス基板上に、スパッタ
ー法により膜厚１μｍのＩＴＯ層を堆積した。この上に
ＥＢ蒸着法により膜厚２０μｍのＺｎＯ：Ｚｎからなる
蛍光体層を蒸着し、蛍光板を作製した。

【００６２】＜電子放出動作に関する実施例＞１０^-10Ｐａに保った真空チャンバー中に、上述に
より作製したマトリックス基板と対向基板とを、３ｍｍ
の間隔で平行に保持し、対向基板とマトリックス基板と
の間のカソード／アノード電圧として５ｋＶを印加し
た。また、電子放出素子の動作電圧として、上部電極を
接地電圧に保ち、下部電極に２０Ｖを印加したところ、
蛍光板に向かって電子放出が得られ、良好な発光特性が
得られた。また、行列状に配した多数の電子放出素子
を、単純マトリックス駆動し、所定の画像情報に対応し
た信号を与えたところ、対向基板上に画像形成が見られ
た。

【００６３】＜製造方法２に関する実施例＞厚み３ｍｍの清浄な石英ガラス基板上に、スパッタ
ー法により膜厚３μｍのＣｒ層を堆積した。その上に、
ポジ型レジスト剤（東京応化工業株式会社製「ＯＦＰＲ
８００」）をスピンナにより回転塗布し、オーブンにて
８０°Ｃで３０分間放置乾燥させることで、膜厚７μｍ
のレジスト層（図１４のレジスト層１１５に相当）を得
た。空冷後、所望のパターン（図１４のフォトマスクＭ
１のパターン）を露光し、レジストの現像、水洗を行
う。この基板をオーブン中に、１３５°Ｃで３０分間放
置する。空冷後、Ｃｒエッチング液（ザ・インクテック
株式会社製「ＭＲ−ＥＳ」）を用いてＣｒをエッチン
グ、水洗する。

【００６４】次に、この基板を１２０°Ｃに保持し
たレジスト剥離液中に、５分間放置し、次に室温のスト
リップリンス液に１分、室温のイソプロピルアルコール
に１分間浸漬することでレジストの剥離を行った。この
基板を水洗し、その後乾燥させる。以上の工程により、
下部電極１１０のパターニングを終了する（図１６）。
ここまでの工程は、製造方法１の場合と同様である。

【００６５】次に、スパッター法により膜厚１０μ
ｍのＳｉＯ₂層を堆積し、その上に、スパッタ法により
膜厚３μｍのＣｒ層を堆積する。その上に、ポジ型レジ
スト剤「ＯＦＰＲ８００」をスピンナにより回転塗布
し、オーブンにて８０°Ｃで３０分間放置する（図２
３）。空冷後、所望のパターン（図２３のフォトマスク
Ｍ４のパターン）を露光し、レジストの現像、水洗を行
い、オーブンにて１３５°Ｃで３０分間放置する。空冷
後、Ｃｒエッチング液「ＭＲ−ＥＳ」を用いて、Ｃｒを
エッチング、水洗する。次に、基板を１２０°Ｃに保持
したレジスト剥離液「クリーンストリップ」中に、５分
間放置し、次に室温のストリップリンス液に１分、室温
のイソプロピルアルコールに１分間浸すことでレジスト
の剥離を行う。この基板を水洗し、その後乾燥させる。
以上により上部電極１２０を絶縁体のマスクパターンと
して形成する。

【００６６】次に、ＣＨＦ₃＋Ｏ₂をエッチャント
として用いたリアクティブ・イオン・エッチングによ
り、先にパターニングしたＣｒをマスクとしてＳｉＯ₂
層をパターニングする。以上により絶縁体層のパターニ
ングを終了する（図２４）。

【００６７】この基板にポジ型レジスト剤「ＯＦＰ
Ｒ８００」をスピンナにより回転塗布し、オーブンにて
８０°Ｃで３０分間放置し乾燥させる。空冷後、上部電
極の線幅が減少するパターン（図２５のフォトマスクＭ
５のパターン）を露光し、レジストの現像、水洗を行
い、オーブンにて１３５°Ｃで３０分間乾燥する。空冷
後、Ｃｒエッチング液「ＭＲ−ＥＳ」を用いてＣｒを現
像、水洗する。次に、基板を１２０°Ｃに保持したレジ
スト剥離液中に、５分間放置し、次に室温のストリップ
リンス液に１分、室温のイソプロピルアルコール液に１
分間浸すことでレジストの剥離を行う。この基板を水
洗、乾燥することにより上部電極１３０が完成する（図
２６）。

【００６８】次に、有機パラジウム化合物を含む有
機溶媒（奥野製薬工業株式会社製「キャタペーストＣＣ
Ｐ」）をスクリーン印刷法で、画素電極上に印刷し、１
５分間放置した。その後、約２００°Ｃで２０分間焼成
し、Ｐｄの微粒子層からなる電子放出膜１４０を得た
（図２７）。以上の方法で電子放出素子を作製し、良好
な特性を得た。

【００６９】＜電子放出動作に関する実施例＞製造方法１の場合と同様に、対向基板の製造方およ
び電子放出動作の試験を行ったところ所定の画像情報に
対応した信号を与えたところ、対向基板上に画像形成が
みられた。

【００７０】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、電子放
出素子の画素電極を３極の電極または中心電極とそれを
包囲する電極の構造としたので、電子放出が従来の電子
放出素子に比較して収束してなされるため、対応電極と
のアライメントが容易となり、ディスプレイパネルとし
た場合に色彩再現の向上を図ることが可能となる。ま
た、本発明による電子放出素子を配列したマトリックス
基板では、列方向電極と行方向電極とを絶縁層を介して
立体的に配置し、電極配線の単純化と電子放出の収束を
図っているので、簡易な構成で優れた機能を持つマトリ
ックス基板が得られる。また、本発明による電子放出素
子を配列したマトリックス基板の製造方法では性能の優
れたマトリックス基板を容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の表面伝導型の電子放出素子１０および対
向基板２０の構造を示す断面図である。

【図２】図１に示す電子放出素子１０におけるガラス基
板１１上に形成された構成要素の上面図である。

【図３】図１に示す電子放出素子１０から対向基板に向
けて電子放出が行われている状態を示す断面図である。

【図４】本発明になる３極の画素電極からなる電子放出
素子４０および対向基板２０を示す断面図である。

【図５】本発明になる３極の画素電極からなる電子放出
素子４０におけるガラス基板１１上に形成された構成要
素の上面図である。

【図６】図４に示す本発明になる電子放出素子４０から
対向基板２０に向けて電子放出が行われている状態を示
す断面図である。

【図７】図６に示す電子放出素子の画素電極の両端に収
束電極を設けた例を示す上面図である。

【図８】本発明の他の電極構造をもった電子放出素子の
上面図である。

【図９】本発明の他の電極構造をもった電子放出素子の
斜視図である。

【図１０】本発明の他の電極構造をもった電子放出素子
の斜視図である。

【図１１】本発明の電子放出素子をマトリックス基板上
に構成した実施例を示す斜視図である。

【図１２】本発明の電子放出素子をマトリックス基板上
に構成した他の実施例を示す斜視図である。

【図１３】電子放出素子を用いたマトリックス基板の駆
動原理を説明するための平面図である。

【図１４】図１１に示すマトリックス基板の構造を得る
ための第１の製造方法で下部電極のパターン露光を行う
工程を示す斜視図である。

【図１５】図１１に示すマトリックス基板の構造を得る
ための第１の製造方法で下部電極を形成する工程を示す
斜視図である。

【図１６】図１１に示すマトリックス基板の構造を得る
ための第１の製造方法で形成された下部電極１１０を示
す斜視図である。

【図１７】図１１に示すマトリックス基板の構造を得る
ための第１の製造方法で感光性レジスト層を形成する工
程を示す斜視図である。

【図１８】図１１に示すマトリックス基板の構造を得る
ための第１の製造方法で感光性レジスト層にパターン露
光を行う工程を示す斜視図である。

【図１９】図１１に示すマトリックス基板の構造を得る
ための第１の製造方法で基板上に形成された絶縁層１２
０を示す斜視図である。

【図２０】図１１に示すマトリックス基板の構造を得る
ための第１の製造方法で絶縁層１２０上に上部配線のた
めのパターン露光を行う工程を示す斜視図である。

【図２１】図１１に示すマトリックス基板の構造を得る
ための第１の製造方法で絶縁層１２０上に形成された上
部配線１３０を示す斜視図である。

【図２２】図１１に示すマトリックス基板の構造を得る
ための第１の製造方法で画素電極上に形成された電子放
出膜１４０を示す斜視図である。

【図２３】図１２に示すマトリックス基板の構造を得る
ための第２の製造方法で上部電極のためのパターン露光
を行う工程を示す斜視図である。

【図２４】図１２に示すマトリックス基板の構造を得る
ための第２の製造方法で上部電極１３０および絶縁層１
２０をエッチングした後の状況を示す斜視図である。

【図２５】図１２に示すマトリックス基板の構造を得る
ための第２の製造方法で上部電極の線幅を減少させるた
めのパターン露光を行う工程を示す斜視図である。

【図２６】図１２に示すマトリックス基板の構造を得る
ための第２の製造方法で基板上に形成された上部電極１
３０および絶縁層１２０を示す斜視図である。

【図２７】図１２に示すマトリックス基板の構造を得る
ための第２の製造方法で画素電極上に形成された電子放
出膜１４０を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０電子放出素子１１ガラス基板１２，１３電極１４電子放出膜２０対向基板２１ガラス基板２２透明電極２３蛍光体層３１，３２，３３，３４電源３５スイッチ４０電子放出素子４２，４３電極４４電子放出膜４５収束電極５０電子放出素子５２，５１電極５４電子放出膜６０電子放出素子６２，６３電極６４電子放出膜６５絶縁層７０電子放出素子７２，７３電極７４電子放出膜７５絶縁層１００ガラス基板１１０下部電極１２０絶縁体層１２５レジスト層１３０上部電極１３５レジスト層１４０電子放出膜１５０セレクタ１６０ドライバ２００，３００電子放出素子を配列したマトリックス
基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、平面的に配置された一対の電
極を設けるとともに、当該一対の電極よりは正に荷電さ
れる電極を当該一対の電極間に設けて３極からなる画素
電極を構成するとともに、当該画素電極間に電子放出膜
を形成したことを特徴とする電子放出素子。
【請求項２】基板上に、立体的に配置された一対の電
極を設けるとともに、当該一対の電極よりは正に荷電さ
れる電極を絶縁層を介して当該一対の電極間であって、
基板面から突出した位置に設けて３極からなる画素電極
を構成するとともに、当該画素電極間に電子放出膜を形
成したことを特徴とする電子放出素子。
【請求項３】画素電極のうち前記一対の電極が基板面
からほぼ等しい厚さに形成され、前記正に荷電される電
極が、これら一対の電極よりは基板面から突出してまた
は突出した位置に形成されていることを特徴とする請求
項１もしくは請求項２に記載の電子放出素子。
【請求項４】基板上に、平面的に配置された中心電極
と当該電極を包囲しかつ中心電極よりは負に荷電される
電極を設けて画素電極を構成するとともに、当該都合２
極からなる画素電極間に電子放出膜を形成したことを特
徴とする電子放出素子。
【請求項５】基板上に、立体的に配置された中心電極
と当該電極を包囲しかつ当該中心電極の頂部よりは基板
面に近接した位置に中心電極よりは負に荷電される電極
を設けて画素電極を構成するとともに、当該画素電極間
に電子放出膜を形成したことを特徴とする電子放出素
子。
【請求項６】中心電極が当該中心電極を包囲する電極
上に形成された絶縁層を介して設けられていることを特
徴とする請求項４もしくは請求項５記載の電子放出素
子。
【請求項７】電子放出素子の周囲に収束電極が設けら
れていることを特徴とする請求項１乃至請求項６記載の
電子放出素子。
【請求項８】基板上に、列方向に伸びた複数の下部電
極を配置するとともに、絶縁層を介して行方向に伸びた
複数の上部電極を配置し、各下部電極と各上部電極とを
絶縁層を介して交差させ、各交差部分もしくはその近傍
に、下部電極の一部を包囲するように上部電極から分岐
した一対の電極を平面的に設けて３極からなる画素電極
を構成するとともに、通電により電子放出を行う機能を
もった電子放出膜を当該画素電極間に形成した各画素電
極および電子放出膜からなる複数の電子放出素子を基板
上にマトリックス状に配列し、この複数の電子放出素子
について、前記下部電極が列方向配線として機能し、前
記上部電極が行方向配線として機能するように構成した
電子放出素子を配列したマトリックス基板。
【請求項９】基板上に、列方向に伸びた複数の下部電
極を配置するとともに、絶縁層を介して行方向に伸びた
複数の上部電極を配置し、各下部電極と各上部電極とを
絶縁層を介して交差させ、各交差部分における上部電極
と当該上部電極下に配置される左右の下部電極とで画素
電極を構成するとともに、通電により電子放出を行う機
能をもった電子放出膜を当該画素電極間に形成した各画
素電極および電子放出膜からなる複数の電子放出素子を
基板上にマトリックス状に配列し、この複数の電子放出
素子について、前記下部電極が列方向配線として機能
し、前記上部電極が行方向配線として機能するように構
成した電子放出素子を配列したマトリックス基板。
【請求項１０】基板上に、列方向に伸びた複数の下部
電極を配置するとともに、絶縁層を介して行方向に伸び
た複数の上部電極を配置し、各下部電極と各上部電極と
を絶縁層を介して交差させ、各交差部分もしくはその近
傍に、下部電極の一部を包囲するように上部電極から分
岐した電極を平面的に設けて画素電極を構成するととも
に、通電により電子放出を行う機能をもった電子放出膜
を当該画素電極間に形成した各画素電極および電子放出
膜からなる複数の電子放出素子を配列したマトリックス
基板を製造する方法であって、絶縁性をもった透光性基板上に導電性材料からなる列方
向の下部電極を形成する工程と、前記基板および下部電極上に、ガラス微粒子を分散させ
た感光性レジスト層を形成した後、乾燥して絶縁層を形
成する工程と、前記絶縁層をパターン露光して現像した後、焼成して絶
縁体層を形成する工程と、前記基板および絶縁体層上に導電性金属粒子を分散させ
た感光性レジスト層を形成した後、パターン露光して現
像した後、当該基板を焼成して絶縁体層上の行方向電極
とそれから分岐した画素電極を形成する工程と、通電により電子放出を行う機能をもった電子放出膜を当
該画素電極間に形成する工程と、を有することを特徴とする電子放出素子を配列したマト
リックス基板の製造方法。
【請求項１１】基板上に、列方向に伸びた複数の下部
電極を配置するとともに、絶縁層を介して行方向に伸び
た複数の上部電極を配置し、各下部電極と各上部電極と
を絶縁層を介して交差させ、各交差部分における上部電
極と当該上部電極下に配置される左右の下部電極とで画
素電極を構成するとともに、通電により電子放出を行う
機能をもった電子放出膜を当該画素電極間に形成した、
各画素電極および電子放出膜からなる複数の電子放出素
子を配列したマトリックス基板を製造する方法であっ
て、絶縁性をもった透光性基板上に導電材料からなる列方向
の下部電極を形成する工程と、前記基板および下部電極上に絶縁層と導電性金属層を堆
積した後、感光性レジスト剤を一様に塗布してパターン
露光する工程と、当該パターン露光により得られたレジスト層をマスクと
して前記導電性金属層をエッチングして行方向の上部電
極を形成する工程と、当該エンチングにより得られた上部電極をマスクとして
前記絶縁層をエッチングする工程と、前記基板、下部電極、絶縁層、上部電極上に再度、感光
性レジスト剤を一様に塗布した後、上部電極の線幅を減
少させるパターン露光を行う工程と、当該パターン露光により得られたレジスト層をマスクと
して前記導電性金属からなる上部電極をエッチングする
工程と、通電により電子放出を行う機能をもった電子放出膜を上
部電極と下部電極の交差点において上部電極と下部電極
間に形成する工程と、を有することを特徴とする電子放出素子を配列したマト
リックス基板の製造方法。
【請求項１２】電子放出膜が有機パラジウム化合物を含
む薄層からなることを特徴とする請求項１０もしくは請
求項１１記載の電子放出素子を配列したマトリックス基
板の製造方法。