JPH11233004A - 電子放出装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低電圧で良好な電子放出特性を示すととも
に、エミッタ電極の形状精度及びエミッタ電極を形成す
る位置精度が大幅に向上した電子放出装置の製造方法を
提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明に係る電子放出装置の製造方法
は、カソード電極上に絶縁層を介して導電層を積層し、
上記導電層に第１の開口部を形成するとともに、上記第
１の開口部と連通して上記カソード電極を露出させる第
２の開口部を形成し、上記第２の開口部から露出した上
記カソード電極上にエミッタ電極を形成する電子放出装
置の製造方法において、上記導電層上に、膜厚方向に多
数の孔を有する多孔質層を形成し、この多孔質層をマス
クとして上記導電層に上記第１の開口部を形成すること
を特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電界電子放出を行
うエミッタ電極を有する電子放出装置の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディスプレイ装置に関する研究開
発は、ディスプレイを薄型化する方向に推し進められて
いる。このような状況において、特に注目を浴びている
ディスプレイ装置としては、いわゆる電子放出装置が配
設された電界放出型ディスプレイ装置（以下、ＦＥＤ
（Field Emission Display）と略称する。）を挙げるこ
とができる。

【０００３】このＦＥＤは、一画素に対応した部分に、
電界放出装置とこの電界放出装置と対向するように配設
されたアノード電極及び蛍光体とを有し、この一画素が
マトリクス状に形成されることによりディスプレイを構
成している。このＦＥＤでは、電子放出装置から放出さ
れた電子が電子放出装置とアノード電極との間の電界に
より加速されて蛍光体に衝突する。これにより、ＦＥＤ
では、蛍光体が励起されて発光し、画像を表示する。

【０００４】この電子放出装置としては、一般に、スピ
ント型の電子放出装置と呼ばれるものがある。このスピ
ント型の電子放出装置は、図１５に示すように、カソー
ド電極１００と、このカソード電極１００上に絶縁層１
０１を介して積層されたゲート電極１０２と、このカソ
ード電極１００を露出させるようにこれら絶縁層１０１
及びゲート電極１０２に形成された開口部１０３内に形
成された略円錐型のエミッタ電極１０４とを備える。こ
の電子放出装置において、エミッタ電極１０４は、その
頂点が開口部１０３の中心線と略々一致するように形成
される。そして、ＦＥＤにおいては、このスピント型の
電子放出装置が一画素に対応した部分に複数形成される
こととなる。

【０００５】このように構成された電子放出装置は、ゲ
ート電極１０２に正電位を印加するとともにカソード電
極１００に負電位を印加することにより、ゲート電極１
０２とカソード電極１００との間に電界を発生させる。
そして、この電界がエミッタ電極１０４の先端部に印加
されることにより、エミッタ電極１０４の先端部から電
子が放出されることとなる。これにより、電子放出装置
は、上述したように、蛍光体を発光させることができ
る。

【０００６】そして、このような電子放出装置を製造す
る際には、先ず、基板上にカソード電極１００を形成
し、このカソード電極１００上に絶縁層１０１を介して
ゲート電極１０２を形成する。そして、フォトリソグラ
フィ技術により、上述した開口部１０３を形成する。

【０００７】この開口部１０３は、例えば、ゲート電極
１０２上に、複数の開口部を有する犠牲層を形成し、こ
の犠牲層とともに開口部から露出するゲート電極１０２
をエッチングすることによって、犠牲層の開口部をゲー
ト電極１０２及び絶縁層１０１に転写する。このよう
に、犠牲層に形成された開口部を転写することにより、
ゲート電極１０２及び絶縁層１０１に連通する開口部１
０３を形成する。

【０００８】その後、ゲート電極１０２上に、導電性材
料を様々な方向からスパッタする。これにより、開口部
１０３内には、略円錐型を呈するエミッタ電極１０４が
形成される。そして、ゲート電極１０２上にスパッタさ
れた導電性材料を除去することにより、上述したような
スピント型の電子放出装置が製造される。

【０００９】このような、スピント型の電子放出装置で
は、エミッタ電極１０４の先端部に電界を集中させるこ
とによって、効率的に電子を放出させることができる。
言い換えると、スピント型の電子放出装置では、電子放
出特性を向上させるために、エミッタ電極１０４の先端
部に電界を集中させる必要がある。このように、エミッ
タ電極１０４の先端部に電界を集中させるためには、ゲ
ート電極１０２に形成された開口部の開口寸法を小さく
することで達成される。

【００１０】また、スピント型の電子放出装置を用いた
ＦＥＤにおいて、画素毎に電子放出特性が均一でない場
合、画素毎に輝度のばらつきが生じてしまい、鮮明な画
像を表示することができない。このため、スピント型の
電子放出装置を用いたＦＥＤにおいて、画像を良好に表
示するためには、画面全体に亘って均一な電子放出特性
を有する必要がある。このように、画面全体に亘って均
一な電子放出特性を示すためには、各画素を構成する電
子放出装置の開口部を均一に形成するとともに、略円錐
型を呈するエミッタ電極１０４を確実に形成することで
達成される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うなスピントの電子放出装置の製造方法において、ゲー
ト電極１０２及び絶縁層１０１に開口部１０３を形成す
るに際して、犠牲層としてフォトレジストを用いてい
る。この場合、フォトレジストを部分的に光学露光する
ことにより、犠牲層の開口部を形成している。

【００１２】しかしながら、この手法では、光学的な限
界から、フォトレジストに形成することのできる開口部
の直径は、０．２〜０．３μｍ程度であった。このよう
な手法では、ゲート電極１０２に形成される開口部１０
３の寸法が０．２〜０．３μｍ程度であるため、充分な
電子放出特性を有する電子放出装置を製造するには至ら
なかった。このように、開口部１０３の寸法が大きく電
子放出特性が充分でない場合、ゲート電極１０２に印加
する電圧を大きくしなければならないといった問題点が
あった。

【００１３】また、米国特許番号５５６４９５９号公報
には、犠牲層に形成する開口部の開口寸法を小さくする
ための手法として、犠牲層として有機高分子を用い、こ
の有機高分子にイオン等の加速粒子を照射して所定の密
度で円形開口を形成する手法が記載されている。この手
法によれば、開口寸法が０．２μｍ以下の開口部を形成
することができる。

【００１４】しかしながら、この手法では、開口部を所
定の位置に形成することはできず、開口部の位置精度が
著しく劣っている。すなわち、この手法によれば、形成
された開口部が２以上重なってしまうことがある。この
ような場合、エミッタ電極を均一に形成することは困難
である。したがって、この米国特許番号５５６４９５９
号公報に記載された手法では、広範囲に亘って均一な電
子放出特性を有する電子放出装置を製造することが困難
であった。

【００１５】さらに、ＰＣＴ国際公開番号ＷＯ９６／０
６４４３号公報には、犠牲層に形成する開口部の開口寸
法を小さくするための手法として、絶縁層として細孔構
造を有する絶縁体を用い、この絶縁層の細孔構造内にエ
ミッタ電極を形成し、細孔構造を有する絶縁層上にゲー
ト電極を形成するといった手法が記載されている。この
手法によれば、開口寸法が０．２μｍ以下の開口部を形
成することができる。

【００１６】しかしながら、この手法では、細孔構造を
有する絶縁層上にゲート電極を蒸着等の手法により形成
しているため、この細孔構造内にもゲート電極を構成す
る導電性材料が被着してしまうことがある。この場合、
電子放出装置では、導電性材料とエミッタ電極とが短絡
を発生させてしまうことになる。また、細孔構造の壁面
をエッチングすることにより、細孔構造内に被着した導
電性材料を除去する手法も考えられるが、この手法で
は、細孔構造内に被着した導電性材料を完全に除去する
ことは困難であり、上述したような短絡を完全に防止す
ることは困難であった。

【００１７】そこで、本発明は、上述した従来の電子放
出装置の製造方法の問題点を解決し、低電圧で良好な電
子放出特性を示すとともに、エミッタ電極の形状精度及
びエミッタ電極を形成する位置精度が大幅に向上した電
子放出装置の製造方法を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決し
た本発明に係る電子放出装置の製造方法は、カソード電
極上に絶縁層を介して導電層が積層され、上記導電層に
第１の開口部が形成されるとともに、上記第１の開口部
と連通して上記カソード電極を露出させる第２の開口部
が形成され、上記第２の開口部から露出した上記カソー
ド電極上にエミッタ電極を形成する電子放出装置の製造
方法において、上記導電層上に、膜厚方向に多数の孔を
有する多孔質層を形成し、この多孔質層をマスクとして
上記導電層に上記第１の開口部を形成することを特徴と
するものである。

【００１９】以上のように構成された本発明にかかる電
子放出装置の製造方法では、多孔質層をマスクとして用
いることにより、多孔質層に形成された多数の孔の直下
に位置する導電層を穿設し、第１の開口部を形成する。
この手法では、多孔質層に形成された多数の孔の開口寸
法に応じた大きさの第１の開口部を形成することができ
る。また、この手法では、多孔質層に形成された孔の位
置精度に応じた位置精度を有する第１の開口部を形成す
ることとなる。

【００２０】また、本発明にかかる電子放出装置の製造
方法は、導電性皮膜を陽極酸化することにより、上記多
孔質層を形成するものであってもよい。

【００２１】この場合、本手法では、陽極酸化により多
孔質層を形成しているため、多孔質層に形成された多数
の孔が良好な位置精度を有するとともに、微小な開口寸
法となる。このため、この手法によれば、良好な位置精
度を有するとともに、微小な開口寸法を有す第１の開口
部を形成することができる。

【００２２】一方、本発明にかかる電子放出装置の製造
方法は、カソード電極上に絶縁層を介して導電層が積層
され、上記導電層に第１の開口部が形成されるととも
に、上記第１の開口部と連通して上記カソード電極を露
出させる第２の開口部が形成され、上記第２の開口部か
ら露出した上記カソード電極上にエミッタ電極を形成す
る電子放出装置の製造方法において、上記導電層を陽極
酸化処理することにより、上記導電層の表面から厚さ方
向の一部を多孔質層とし、この多孔質層をマスクとして
上記導電層の厚さ方向に上記第１の開口部を形成するこ
とを特徴とする。

【００２３】以上のように構成された本発明にかかる電
子放出装置の製造方法は、導電層の表面側の一部を多孔
質層にして、この多孔質層をマスクとして第１の開口部
を形成している。言い換えると、この手法では、第１の
開口部を形成する際に特に、マスクとなる層を形成する
必要がなく、工程の簡略化が図れる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電子放出装置
の製造方法の具体的な実施の形態を図面を参照しながら
説明する。

【００２５】先ず、本手法により製造される電子放出装
置について図１及び図２を用いて説明する。

【００２６】この本手法は、図１に示すような電界放出
型画像表示装置（以下、ＦＥＤ（Field Emission Displ
ay）と称する。）に用いられ、図２に示すような電子放
出装置１を製造する際に適用される。このＦＥＤは、電
界電子放出を行う電子放出装置１が形成されたバックプ
レート２と、このバックプレート２と対向して配設さ
れ、アノード電極３がストライプ状に形成されたフェイ
スプレート４と、これらバックプレート２とフェイスプ
レート４との間に配設されたピラー５とを備える。ま
た、このＦＥＤでは、バックプレート２とフェイスプレ
ート４との間が高度な真空状態とされる。

【００２７】このＦＥＤにおいて、フェイスプレート４
には、所定のアノード電極３上に赤色を発光する赤色蛍
光体６Ｒが形成され、隣合うアノード電極３上に緑色を
発光する緑色蛍光体６Ｇが形成され、さらに隣合うアノ
ード電極３上に青色を発光する青色蛍光体６Ｂが形成さ
れる。すなわち、このフェイスプレート４は、複数の赤
色蛍光体６Ｒと複数の緑色蛍光体６Ｇと複数の青色蛍光
体６Ｂ（以下、総称する場合には単に「蛍光体６」と称
する。）とが交互にストライプ状に形成されている。

【００２８】また、このＦＥＤにおいて、電子放出装置
１は、図１に示すように、絶縁性基板７上にマトリック
ス状に配設される。これら電子放出装置１は、積層方向
に形成された複数の開口部８を有し、これら複数の開口
部８を通って電子を放出する。そして、このＦＥＤで
は、赤色蛍光体６Ｒ、緑色蛍光体６Ｇ及び青色蛍光体６
Ｂに対向する位置に電子放出装置１がそれぞれ配設され
る。

【００２９】そして、このＦＥＤでは、赤色蛍光体５
Ｒ、緑色蛍光体５Ｇ及び青色蛍光体５Ｂのうちで、電子
放出装置１と対向した領域で一画素が構成されている。
なお、このＦＥＤにおいて、一画素を構成する蛍光体５
には、複数個の電子放出装置１が対向配置されてもよ
い。

【００３０】この電子放出装置１は、図１及び図２に示
すように、ガラス等の絶縁性基板７と、この絶縁性基板
７上に、蛍光体５と直交する方向に配設されたカソード
電極９と、このカソード電極９上に形成された絶縁層１
０と、絶縁性基板７及び絶縁層１０上に、蛍光体５と平
行に且つ対向するように配設されたゲート電極１１と、
これらゲート電極１１及び絶縁層１０を連通するととも
に底面にカソード電極９が露出してなる開口部８と、こ
の開口部８内に露出したカソード電極９上に形成された
エミッタ電極１２とを備える。

【００３１】この電子放出装置１において、エミッタ電
極１２は、詳細を後述するように、カソード電極９と接
する面を底面とする略円錐型に形成される。そして、こ
のエミッタ電極１２では、その先端部がゲート電極１１
に形成された開口部８の中心と略々一致する。また、開
口部８は、詳細を後述する工程により、細孔構造を有す
るとともに規則的に配列するように形成されている。

【００３２】ところで、本発明に係る電子放出装置の製
造方法は、上述したような電子放出装置１を製造する際
に適用される。

【００３３】先ず、図３に示すように、ガラス等の絶縁
性基板７を用意し、この絶縁性基板７の所定の方向に平
行に複数のカソード電極９を形成し、このカソード電極
９上に重ねるように絶縁層１０を形成し、これら絶縁性
基板及び絶縁層１０上にカソード電極９と直交する方向
に形成されたゲート電極１１とを形成する。具体的に
は、カソード電極９は、約０．１μｍの膜厚で形成さ
れ、絶縁層１０は、約０．２μｍの膜厚で形成され、ゲ
ート電極１１は、約０．１μｍの膜厚で形成される。

【００３４】ここで、絶縁性基板としては、一主面が平
坦化及び平滑化されてなるものが好ましく用いられ、例
えば、ガラスや珪素等が用いられる。

【００３５】また、絶縁性基板上に形成されるカソード
電極９としては、良好な導電性、絶縁性基板及び上層に
形成される絶縁層１０との良好な密着性、及び絶縁層１
０を構成する絶縁性材料とのエッチング選択性といった
特性が要求される。このような観点から、カソード電極
９としては、例えば、クロム（Ｃｒ）や金（Ａｕ）や白
金（Ｐｔ）等の反応性の低い導電性材料が好ましく用い
られる。

【００３６】さらに、カソード電極９上に形成される絶
縁層１０としては、良好な絶縁性及びカソード電極９と
比較して速いエッチング速度を有するといった特性が要
求される。このような観点から、絶縁層１０としては、
例えば、二酸化珪素等の絶縁材料が好ましく用いられ
る。

【００３７】さらにまた、絶縁層１０上に形成されるゲ
ート電極１１としては、良好な導電性及び良好な耐食性
等といった特性が要求される。このような観点から、ゲ
ート電極１１としては、例えば、金（Ａｕ）や白金（Ｐ
ｔ）等の反応性の低い導電性材料が好ましく用いられ
る。

【００３８】次に、図４に示すように、ゲート電極１１
上に、例えば、スパッタリング法等の物理的薄膜形成法
によって、導電性皮膜１３を形成する。この導電性皮膜
１３としては、電気伝導性を有し、陽極酸化を行うこと
のできる材料が用いられ、例えば、アルミニウム（Ａ
ｌ）、チタン（Ｔｉ）又はジルコニウム（Ｚｒ）等を用
いることができる。

【００３９】このとき、導電性皮膜１３は、絶縁性基板
全面、すなわち、外方に露出する絶縁性基板、絶縁層１
０及びゲート電極１１層上に形成されても良いし、カソ
ード電極９とゲート電極１１との交差領域のみに形成さ
れても良い。

【００４０】また、具体的に、導電性皮膜１３は、アル
ミニウムを用いて約？．？μｍの膜厚で形成される。

【００４１】次に、図５に示すように、カソード電極９
とゲート電極１１とが交差する領域に形成された導電性
皮膜１３に対して陽極酸化処理を行う。この陽極酸化処
理は、処理槽１５内に充填された酸性溶液１６内に、導
電性皮膜１３と該導電性皮膜１３に対向して配された対
向電極とを浸漬させ、ゲート電極１１に正の電圧を印加
するとともに対向電極１６に負の電圧を印加することに
より行われる。これにより、導電性皮膜１３は、陽極酸
化され、図６に示すように、複数の孔部１８が形成され
てなる犠牲層１９となる。具体的には、導電性皮膜１３
がアルミニウム膜からなる場合、陽極酸化されると酸化
アルミニウムからなる酸化皮膜１３ａを形成し、この酸
化皮膜１３ａが形成されて部分に複数の孔部１８が形成
される。

【００４２】このとき、導電性皮膜１３がカソード電極
９とゲート電極１１との交差領域のみに形成された場
合、ゲート電極１１に正の電圧を印加することにより導
電性皮膜１３全面に孔部１８が形成されることとなる。
これに対して、導電性皮膜１３が絶縁性基板７全面に形
成された場合、カソード電極９とゲート電極１１との交
差領域以外の部分に形成された導電性皮膜１３をフォト
レジスト等の絶縁性材料でマスクすることが好ましい。
この場合、ゲート電極１１に正の電圧を印加することに
よって、外方に露出した部分、すなわち、ゲート電極１
１とカソード電極９との交差領域に形成された導電性皮
膜１３のみが陽極酸化されることとなる。これにより、
ゲート電極１１とカソード電極９とが交差する領域のみ
に複数の孔部１８を有する犠牲層１９が形成されること
になる。

【００４３】また、この手法において、陽極酸化処理を
行うことにより、図７に示すように、半径ｒで示される
ような孔部１８が間隔Ｌをもって複数形成されることと
なる。このとき、孔部１８は、導電性皮膜１３の表面に
複数の６角形を敷き詰めるように配し、これら複数の６
角形の略中心に位置するが如く形成される。すなわち、
孔部１８の間隔Ｌは、この仮想的に敷き詰めた複数の６
角形の中心の間隔となっている。

【００４４】このように、孔部１８は、陽極酸化処理に
より形成されるため、半径ｒが非常に微細なものとなる
とともに、常にほぼ一定の間隔Ｌをもって形成される。
すなわち、この孔部１８は、０．２μｍ以下といった微
小な半径ｒを有するとともに、複数が重なって形成され
るようなことがない。

【００４５】さらに、この陽極酸化処理では、ゲート電
極１１と対向電極１７との間に印加される電圧Ｖａを調
節することにより、孔部１８の半径ｒ及び孔部の間隔Ｌ
を制御することができる。具体的に、導電性皮膜１３と
してアルミニウムを用いた場合、半径ｒと間隔Ｌとの関
係は、概ね、Ｌ＝５．４ｒといった関係がある。また、
電圧Ｖａと半径ｒとは、ｒ［ｎｍ］＝０．５Ｖａ［Ｖ］
といった関係を有し、このため、間隔Ｌと電圧Ｖａと
は、Ｌ［ｎｍ］＝２．７Ｖａ［Ｖ］といった関係を有す
ることとなる。このように、半径ｒ及び間隔Ｌは、電圧
Ｖａと上述したような関係を有することから、電圧Ｖａ
を調節することにより所望の値とすることができる。

【００４６】次に、図８に示すように、孔部１８を有す
る犠牲層１９をマスクとしてゲート電極１１を形成して
第１の開口部２０を形成する。このとき、第１の開口部
２０は、積層方向に異方性を有するエッチング（以下、
異方性エッチングという。）で形成されることが好まし
い。この異方性エッチングによれば、孔部１８の形状を
正確に転写してゲート電極１１を形成することができる
ため、第１の開口部２０を半径ｒとし、複数の第１の開
口部２０を間隔Ｌとすることができる。

【００４７】次に、図９に示すように、犠牲層１９をマ
スクとして絶縁層１０を形成して第２の開口部２１を形
成する。このとき、第２の開口部２１は、等方的なエッ
チング（以下、等方性エッチングという。）で形成され
ることが好ましい。この等方性エッチングによれば、第
２の開口部２１の開口縁は、第１の開口部２０の開口縁
よりも後退して形成される。言い換えると、第２の開口
部２１の半径は、第１の開口部２０の半径ｒよりも大と
なる。

【００４８】次に、図１０に示すように、導電性材料若
しくは半導体材料を第２の開口部２１内に堆積させるこ
とによりエミッタ電極１２を形成する。このとき、エミ
ッタ電極１２は、例えば、真空蒸着法やその他の堆積法
を用いて形成される。なお、ここでは、エミッタ電極１
２は、モリブテン（Ｍｏ）を用いて真空蒸着法により形
成された。

【００４９】このとき、導電性材料若しくは半導体材料
は、真空蒸着等されることによって、第２の開口部２１
から露出するカソード電極９上に堆積するとともに犠牲
層１９上にも堆積する。そして、導電性材料若しくは半
導体材料は、犠牲層１９に形成された孔部１８を徐々に
覆うように形成される。このため、犠牲層１９の孔部１
８は、その開口寸法が徐々に小となっていく。これによ
り、第２の開口部２１内には、犠牲層１９の孔部１８の
開口寸法に従って導電性材料若しくは半導体材料が堆積
することとなる。したがって、導電性材料若しくは半導
体材料は、第２の開口部２１内に略円錐型を呈するよう
に堆積する。

【００５０】次に、図１１に示すように、犠牲層１９と
ともに犠牲層１９上に形成された導電性材料若しくは半
導体材料を除去する。このとき、犠牲層１９は、燐酸等
の酸性溶液を用いたウェットエッチングにより除去され
る。このように、犠牲層１９とともに不要な導電性材料
若しくは半導体材料を除去することにより、第２の開口
部２１内に形成された略円錐型のエミッタ電極１２のみ
がカソード電極９上に残存することになる。

【００５１】上述したように、本手法では、多孔質層を
形成する際にアルミニウム等の導電性皮膜１３を陽極酸
化処理している。これにより、導電性皮膜１３は、規則
的に配列された多数の孔部１８を有する多孔質層とな
る。このように、犠牲層１９は、導電性皮膜１３を陽極
酸化処理することにより形成されているため、ゲート電
極１１を露出させる孔部の開口寸法が非常に小さく、且
つ、複数の孔部が互いに重なるようなことがなく規則正
しく形成されることとなる。

【００５２】このため、この孔部から露出したゲート電
極１１を異方性エッチングすることにより、互いに重な
るようなことがなく、且つ、非常に微小な開口寸法を有
する第１の開口部２０を形成することができる。

【００５３】このように、本手法によれば、第１の開口
部２０の開口寸法を非常に小さくすることができるた
め、ゲート電極１１から発生する電界をエミッタ電極１
２の先端部に効率よく集中させるような構造を有する電
子放出装置を製造することができる。したがって、この
手法によれは、ゲート電極１１に印加される電圧を低く
維持したまま、従来の電子放出装置と比較して良好な電
子放出特性を示す電子放出装置を製造することができ
る。

【００５４】また、この手法によれば、複数の第１の開
口部は、互いに重なるようなことがなく、ゲート電極１
１の面内において略々均一な形状となる。このため、上
述したように、エミッタ電極１２を形成した場合、複数
のエミッタ電極１２は、略々均一な円錐型で形成される
ことになる。したがって、この手法では、複数のエミッ
タ電極１２が略々均一な電子放出特性を有することとな
る。このように、本手法によれば、安定した電子放出特
性を有するエミッタ電極１２を容易に形成することがで
きる。

【００５５】ところで、本発明にかかる電子放出装置の
製造方法は、図１０に示したようにゲート電極１１上に
犠牲層１９を残した状態で、導電性材料若しくは半導体
材料を堆積させることでエミッタ電極１２を形成するよ
うなものに限定されるものではない。

【００５６】すなわち、本手法は、例えば、図９に示し
たように、カソード電極９が露出するような第２の開口
部２１を形成した後、ゲート電極１１層上の犠牲層１９
を除去し、その後、エミッタ電極１２を形成するような
ものであっても良い。なお、この場合、ゲート電極１１
上に形成された犠牲層１９は、上述したように、酸性溶
液等でウェットエッチングすることにより除去すること
ができる。

【００５７】また、この場合、上述したように、導電性
材料若しくは半導体材料を堆積させてエミッタ電極１２
を形成すると、ゲート電極１１上にも導電性材料若しく
は半導体材料が形成されることとなる。そして、この場
合には、ゲート電極１１上に堆積した導電性材料若しく
は半導体材料を電気化学的に除去することができる。

【００５８】この場合でも、図１１に示したように、微
小な開口寸法を有するとともに互いに重なるようなこと
がなく第１の開口部２０を形成することができる。した
がって、この場合でも、電子放出特性に優れた電子放出
装置を容易に製造することができる。

【００５９】ところで、本発明にかかる電子放出装置の
製造方法は、上述したような構成に限定されず、ゲート
電極１１を陽極酸化処理することにより、ゲート電極１
１の表面から厚さ方向の一部を多孔質層とし、この多孔
質層をマスクとして第１の開口部２０を形成することも
のであっても良い。

【００６０】すなわち、この手法では、先ず、図１２に
示すように、図３に示した場合と同様に、ガラス等の絶
縁性基板７を用意し、この絶縁性基板７の所定の方向に
平行に複数のカソード電極９を形成し、このカソード電
極９上に重ねるように絶縁層１０を形成し、これら絶縁
性基板７及び絶縁層１０上にカソード電極９と直交する
方向に形成されたゲート電極１１を形成する。このと
き、ゲート電極１１としては、アルミニウム等の導電性
皮膜１３を用いる。具体的には、ゲート電極１１として
は、厚み？？μｍのアルミニウム膜を用いた。

【００６１】次に、上述した手法と同様に、アルミニウ
ム膜からなるゲート電極１１に正の電圧を印加するとと
もに対向電極に負の電圧を印加することにより、ゲート
電極１１に陽極酸化処理を行う。このとき、陽極酸化処
理は、ゲート電極１１の厚さ方向における表面側の一部
に対してのみ行われ、厚み方向における絶縁層１０側の
一部に対しては行われない。なお、この陽極酸化処理が
行われると、アルミニウム膜が酸化されて電気抵抗の高
い酸化アルミニウム膜２５が形成されることとなる。

【００６２】この陽極酸化処理を行うことにより、ゲー
ト電極１１の表面側、すなわち、酸化アルミニウム膜２
５には、図１３に示すように、複数の凹部２６が形成さ
れる。この凹部２６は、図７に示したように、半径ｒを
有するとともに間隔Ｌをもって複数形成されることとな
る。このとき、凹部２６は、ゲート電極１１の表面に複
数の６角形を敷き詰めるように配し、これら複数の６角
形の略中心に位置するが如く形成される。すなわち、凹
部２６の間隔Ｌは、この仮想的に敷き詰めた複数の６角
形の中心の間隔となっている。

【００６３】次に、図１４に示すように、複数の凹部２
６が形成されたゲート電極１１を厚み方向にエッチング
することによって、凹部２６の底面から絶縁層１０を露
出させる。言い換えると、凹部２６の底面から絶縁層１
０が露出するまで、ゲート電極１１の厚み方向に酸化ア
ルミニウム膜２５がエッチングが施され第１の開口部２
０が形成される。このとき、エッチングは、厚み方向に
異方性をもつ異方性エッチングであることが好ましい。

【００６４】この異方性エッチングによれば、ゲート電
極１１の表面側に形成された酸化アルミニウム膜２５を
略々完全に除去することができる。このため、ゲート電
極１１は、陽極酸化処理が施されたとしても、高抵抗と
なるようなことがなく、低い電圧でも駆動することがで
きる。

【００６５】このように、第１の開口部２０が形成され
た後、上述した手法と同様に、第２の開口部２１が形成
され、この第２の開口部２１から露出するカソード電極
９上にエミッタ電極１２を形成することによって、電子
放出装置が製造される。

【００６６】このような手法では、犠牲層１９を形成す
ることなく、陽極酸化処理により多孔質層を形成するこ
とができる。そして、この手法によれば、複数の第１の
開口部２０を非常に微細に形成でき、更に、これら複数
の第１の開口部２０を互いに重ならずに規則正しく形成
することができる。このため、この手法によれば、エミ
ッタ電極１２に対して効率よく電界を印加させるゲート
電極１１を有し、安定した電子放出特性を示すエミッタ
電極１２を有する電子放出装置を製造することができ
る。

【００６７】また、この手法では、犠牲層１９を形成す
ることなしに、多孔質層を形成して第１の開口部２０を
形成している。このため、この手法によれば、犠牲層１
９を形成する工程や犠牲層１９を除去する工程等を省く
ことができ、製造工程の簡略化を図ることができる。

【００６８】ところで、本発明にかかる電子放出装置の
製造方法は、上述したようなＦＥＤに用いられる電子放
出装置を製造する際に適用される手法に限定されず、他
の方式のディスプレイに用いられる電子放出装置を製造
する際にも適用することができる。

【００６９】また、本手法により製造される電子放出装
置の用途としては、上述したようなＦＥＤや他のディス
プレイに限定されず、真空管や回路素子等であってもよ
い。

【００７０】電子放出装置を真空管に用いる場合には、
電子放出装置は、エミッタ電極から放出された電子流を
ゲート電極によって制御して増幅又は整流する電子管と
して用いられる。このとき、ゲート電極は、いわゆるグ
リッドとして機能することとなる。

【００７１】また、電子放出装置を回路素子に用いる場
合には、電子放出装置は、例えば、対向する位置に蛍光
面を配設し、この蛍光面に光電変換素子を取り付け、上
述したＦＥＤの場合と同様に、蛍光面に対して電子を放
射する。この回路素子では、電子放出装置から放出され
た電子を蛍光面に衝突させ、蛍光面を発光させる。そし
て、この回路素子は、蛍光面の発光パターンを光電変換
素子が検出し、電子放出装置から放射された電子を信号
電流として取り出すことができる。

【００７２】これらの場合でも、上述したような手法を
用いることにより、エミッタ電極に対して効率よく電界
を印加するゲート電極を有し、安定して電子放出特性を
示すエミッタ電極を有する電子放出装置が製造されるこ
ととなる。このため、これらの場合でも、本手法を用い
れば、低い電圧で良好に駆動することのできる真空管や
回路素子を製造することができる。

【００７３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
かかる電子放出装置の製造方法は、導電層に達する多数
の孔を有する多孔質層をマスクとして用いて第１の開口
部を形成している。このため、第１の開口部は、多孔質
層の孔のと略々同形となるため、非常に微細な開口寸法
を有するとともに互いに重なるようなことがなく規則正
しく形成される。したがって、この手法によれば、エミ
ッタ電極１２に対して良好に所定の電界を印加すること
ができる第１の開口部を形成するとともに電子放出特性
に優れたエミッタ電極を形成することができる。

【００７４】また、本発明にかかる他の電子放出装置の
製造方法は、導電層を陽極酸化処理することにより、導
電層の表面から厚さ方向の一部を多孔質層とし、この多
孔質層をマスクとして導電層の厚さ方向に第１の開口部
を形成する。このため、第１の開口部は、多孔質層の孔
のと略々同形となるため、非常に微細な開口寸法を有す
るとともに互いに重なるようなことがなく規則正しく形
成される。したがって、この手法によれば、エミッタ電
極１２に対して良好に所定の電界を印加することができ
る第１の開口部を形成するとともに電子放出特性に優れ
たエミッタ電極を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子放出装置を用いたＦＥＤの構
成を概略的に示す概略斜視図である。

【図２】電子放出装置の構成を説明するための概略断面
図である。

【図３】本発明に係る電子放出装置の製造方法を示す図
であり、絶縁性基板上にカソード電極、絶縁層及びゲー
ト電極を形成した状態を示す要部断面図である。

【図４】本発明に係る電子放出装置の製造方法を示す図
であり、導電性皮膜を形成した状態を示す要部断面図で
ある。

【図５】陽極酸化処理を行うための装置の概略構成図で
ある。

【図６】本発明に係る電子放出装置の製造方法を示す図
であり、犠牲層を形成した状態を示す要部断面図であ
る。

【図７】犠牲層の要部平面図である。

【図８】本発明に係る電子放出装置の製造方法を示す図
であり、第１の開口部を形成した状態を示す要部断面図
である。

【図９】本発明に係る電子放出装置の製造方法を示す図
であり、第２の開口部を形成した状態を示す要部断面図
である。

【図１０】本発明に係る電子放出装置の製造方法を示す
図であり、エミッタ電極を形成した状態を示す要部断面
図である。

【図１１】本発明に係る電子放出装置の製造方法を示す
図であり、犠牲層を除去した状態を示す要部断面図であ
る。

【図１２】本発明に係る他の電子放出装置の製造方法を
示す要部断面図である。

【図１３】本発明に係る他の電子放出装置の製造方法を
示す要部断面図である。

【図１４】本発明に係る他の電子放出装置の製造方法を
示す要部断面図である。

【図１５】従来の電子放出装置の要部断面図である。

【符号の説明】

１ 電子放出装置、２ バックプレート、３ アノード
電極、４ フェイスプレート、５ ピラー、６ 蛍光
体、７ 絶縁性基板、９ カソード電極、１０ 絶縁
層、１１ ゲート電極

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年１０月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】また、具体的に、導電性皮膜１３は、アル
ミニウムを用いて約１．０μｍの膜厚で形成される。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６０】すなわち、この手法では、先ず、図１２に
示すように、図３に示した場合と同様に、ガラス等の絶
縁性基板７を用意し、この絶縁性基板７の所定の方向に
平行に複数のカソード電極９を形成し、このカソード電
極９上に重ねるように絶縁層１０を形成し、これら絶縁
性基板７及び絶縁層１０上にカソード電極９と直交する
方向に形成されたゲート電極１１を形成する。このと
き、ゲート電極１１としては、アルミニウム等の導電性
皮膜１３を用いる。具体的には、ゲート電極１１として
は、厚み１．０μｍのアルミニウム膜を用いた。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カソード電極上に絶縁層を介して導電層
   を積層し、上記導電層に第１の開口部を形成するととも
   に、上記第１の開口部と連通して上記カソード電極を露
   出させる第２の開口部を形成し、上記第２の開口部から
   露出した上記カソード電極上にエミッタ電極を形成する
   電子放出装置の製造方法において、 上記導電層上に、膜厚方向に多数の孔を有する多孔質層
   を形成し、この多孔質層をマスクとして上記導電層に上
   記第１の開口部を形成することを特徴とする電子放出装
   置の製造方法。
2. 【請求項２】 導電性皮膜を陽極酸化することにより、
   上記多孔質層を形成することを特徴とする請求項１記載
   の電子放出装置の製造方法。
3. 【請求項３】 上記陽極酸化は、酸性溶液中で行われる
   ことを特徴とする請求項２記載の電子放出装置の製造方
   法。
4. 【請求項４】 上記導電性皮膜は、アルミニウムを主体
   とすることを特徴とする請求項２記載の電子放出装置の
   製造方法。
5. 【請求項５】 上記第１の開口部は、異方性エッチング
   により形成されることを特徴とする請求項１記載の電子
   放出装置の製造方法。
6. 【請求項６】 上記第２の開口部は、上記絶縁層を等方
   性エッチングすることにより形成されることを特徴とす
   る請求項１記載の電子放出装置の製造方法。
7. 【請求項７】 上記多孔質層をマスクとして導電性材料
   を薄膜形成することにより、上記エミッタ電極を形成す
   ることを特徴とする請求項１記載の電子放出装置の製造
   方法。
8. 【請求項８】 カソード電極上に絶縁層を介して導電層
   を積層し、上記導電層に第１の開口部を形成するととも
   に、上記第１の開口部と連通して上記カソード電極を露
   出させる第２の開口部を形成し、上記第２の開口部から
   露出した上記カソード電極上にエミッタ電極を形成する
   電子放出装置の製造方法において、 上記導電層を陽極酸化処理することにより、上記導電層
   の表面から厚さ方向の一部を多孔質層とし、 この多孔質層をマスクとして上記導電層の厚さ方向に上
   記第１の開口部を形成することを特徴とする電子放出装
   置の製造方法。