CN100375214C - 通电处理装置和电子源的制造装置 - Google Patents

Abstract

在减压环境中对基板上配置的导体进行通电处理的通电处理装置中，通过分别包括基板上配置了导体并且被真空吸附区域的温度控制机构，以及基板上除此以外区域的温度控制机构，降低基板上的温度差，抑制热膨胀率差造成的基板破损。

Description

通电处理装置和电子源的制造装置

技术领域

本发明涉及通电处理装置和方法，而且涉及电子源的制造装置及方法。

背景技术

以往，作为电子发射元件，已知大致使用热电子发射元件和冷阴极电子发射元件两种。在冷阴极电子发射元件中，有电场发射型、金属/绝缘层/金属型和表面传导型电子发射元件等。

表面传导型电子发射元件是在基板上形成的小面积的薄膜中，通过流过与膜面并行的电流，利用产生的电子发射现象的元件。其基本结构、制造方法等例如公开在(日本)特开平7-235255号公报、特开平8-171849号公报中。

表面传导型电子发射元件的特征在于，包括：在基板上对置的一对元件电极；以及在连接到该一对元件电极的其一部分上有电子发射部的导电膜。而且，形成上述导电膜的一部分裂纹。

此外，在上述裂纹的端部，形成以碳或碳化合物的至少其中之一为主要成分的淀积膜。

通过在基板上配置多个这样的电子发射元件，用布线连接各电子发射元件，从而可形成配有多个表面传导型电子发射元件的电子源。

此外，通过将上述电子源和荧光体组合，可以形成图像形成装置的显示板。

以往，这样的电子源的制造如下进行。

即，作为其制造方法，如(日本)特开2000-311594号公报公开的那样，首先，制作在基板上形成导电膜和多个连接到该导电膜的一对元件电极构成的元件，并形成了连接多个元件的布线的电子源基板。接着，用容器覆盖形成的电子源基板的一部分区域。接着，在对该容器内排气后，通过外部端子在露出容器外的布线上施加电压并在各元件的导电膜上形成裂纹。而且，在该容器内导入含有有机物质的气体，在有机物质存在的环境下再次通过外部端子施加电压，在该裂纹附近淀积碳或碳化合物。其结果，在电子发射元件中完成各个元件，形成多个电子发射元件构成的电子源。

采用以上制造方法，在所述通电处理中，通过流过布线和元件的电流，在基板的表面上产生热并加热基板表面。因此，在基板表面的一部分区域处于减压环境，其他区域处于大气环境，所以在对环境传导通电产生的热上有差异，在其他区域容易散热，因而在基板表面产生温度差。如果这种温度差非常大，则基板破裂的频度增加，有成品率下降的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供降低基板破裂的通电处理装置和方法，而且提供电子源的制造装置和方法。

本发明的通电处理装置，在减压环境中，对基板上配置的导体进行通电处理，其特征在于，该通电处理装置包括：容器，覆盖所述导体和配置该导体的基板表面的一部分区域，配有由该基板形成气密环境的排气孔；第1温度调整机构，进行基板的所述一部分区域的温度调整；以及第2温度调整机构，进行基板的所述一部分区域以外的区域的温度调整。

本发明的电子源的制造装置，在减压环境中，对基板上配置的导体进行通电处理，在该导体中形成电子发射部，其特征在于，该电子源的制造装置包括：容器，覆盖所述导体和配置该导体的基板表面的一部分区域，配有由该基板形成气密环境的排气孔；第1温度调整机构，进行基板的所述一部分区域的温度调整；以及第2温度调整机构，进行基板的所述一部分区域以外的区域的温度调整。

本发明的通电处理方法，在减压环境中，对基板上配置的导体进行通电处理，其特征在于，该通电处理方法包括：用配有排气孔的容器覆盖所述导体和配置了该导体的基板表面的一部分，从而在该容器和该基板之间形成气密环境的工序；对所述气密环境进行减压的工序；利用第1温度调整机构来加热上述基板在上述容器之中的上述一部分的区域，并利用第2温度调整机构来加热上述基板在上述容器之外的区域，并在所述导体中进行通电的工序，其中上述第2温度调整机构的温度比上述第1温度调整机构的温度高。

本发明的电子源的制造方法，在减压环境中，在基板上配置的导体中进行通电，在该导体中形成电子发射部，其特征在于，该电子源的制造方法包括：用配有排气孔的容器覆盖所述导体和配置了该导体的基板表面的一部分，从而在该容器和该基板之间形成气密环境的工序；对所述气密环境进行减压的工序；利用第1温度调整机构来加热上述基板在上述容器之中的上述一部分的区域，并利用第2温度调整机构来加热上述基板在上述容器之外的区域，并在所述导体中进行通电的工序，其中上述第2温度调整机构的温度比上述第1温度调整机构的温度高。

根据本发明，可以降低通电处理中基板的温度差，并且可以有效地防止基板的破损，例如通过应用于电子源基板的制造工序，可以成品率高地批量生产电子发射特性良好的电子发射元件。

附图说明

图1是表示本发明的电子源的制造装置结构的剖面图。

图2是剖切图1装置的电子源基板的一部分周边部分的斜视图。

图3是表示本发明实施例的简略剖面图。

图4是表示本发明实施例的简略剖面图。

图5是表示本发明实施例的简略剖面图。

具体实施方式

本发明的通电处理装置，在减压环境中，对基板上配置的导体进行通电处理，其特征在于，该通电处理装置包括：容器，覆盖所述导体和配置该导体的基板表面的一部分区域，配有由该基板形成气密环境的排气孔；第1温度调整机构，进行基板的所述一部分区域的温度调整；以及第2温度调整机构，进行基板的所述一部分区域以外的区域的温度调整。

本发明的电子源的制造装置，在减压环境中，对基板上配置的导体进行通电处理，在该导体中形成电子发射部，其特征在于，该电子源的制造装置包括：容器，覆盖所述导体和配置该导体的基板表面的一部分区域，配有由该基板形成气密环境的排气孔；第1温度调整机构，进行基板的所述一部分区域的温度调整；以及第2温度调整机构，进行基板的所述一部分区域以外的区域的温度调整。

本发明的通电处理方法，在减压环境中，对基板上配置的导体进行通电处理，其特征在于，该通电处理方法包括：用配有排气孔的容器覆盖所述导体和配置了该导体的基板表面的一部分区域，用该容器和该基板形成气密环境的工序；对所述气密环境进行减压的工序；以及按比所述一部分区域高的温度来加热基板的所述一部分区域以外的区域，在所述导体中进行通电的工序。

本发明的电子源的制造方法，在减压环境中，在基板上配置的导体中进行通电，在该导体中形成电子发射部，其特征在于，该电子源的制造方法包括：用配有排气孔的容器覆盖所述导体和配置了该导体的基板表面的一部分区域，用该容器和该基板形成气密环境的工序；对所述气密环境进行减压的工序；以及按比所述一部分区域高的温度来加热基板的所述一部分区域以外的区域，在所述导体中进行通电的工序。

以下进一步详述本发明。

首先，本发明的装置包括：用于支撑预先形成了导体的基板的支撑体；以及覆盖被该支撑体支撑的基板上表面的容器。这里，该容器覆盖该基板表面的一部分区域，由此在连接到该基板上导体的形成在该基板上的一部分布线露出该容器外的状态下，在该基板上形成气密的空间。而且，在该容器中，设置气体导入口和气体排气口，在导入口和排气口上分别连接用于向该容器内导入气体的部件和用于排出该容器内的气体的部件。由此，可以将该容器内部设定成期望的环境。此外，预先形成了所述导体的基板是通过实施电气处理而在该导体中形成电子发射部并产生电子源的基板。此外，还包括用于在露出所述容器外的布线上实施通电处理的部件。而且，有进行基板的一部分区域温度调整的第1温度调整机构、以及进行基板的所述一部分区域以外区域的温度调整的第2温度调整机构。以上的电子源的制造装置可降低因将通电产生的热向环境传导的差别造成的温度差，防止基板破裂。

此外，本发明的方法首先在支撑体上配置预先形成了导体和连接到该导体的布线的基板，并用容器覆盖除了所述一部分布线以外的所述基板上的导体。由此，在该基板上形成的一部分布线露出该容器外的状态下，将所述导体配置在该基板上形成的气密空间内。此外，所述支撑体有进行基板的一部分区域温度调整的第1温度调整机构和进行基板的所述一部分区域以外区域的温度调整的第2温度调整机构。接着，将所述容器内部形成期望的环境，通过露出所述容器外的一部分布线对所述导体进行通电处理，例如对所述导体施加电压。这里，所述期望的环境例如是减压环境或存在特定气体的环境。此外，所述通电处理是在所述导体中形成电子发射部并产生电子源的处理。所述通电处理有在不同的环境下进行多次的情况。例如，首先，用容器覆盖除了所述一部分布线以外的所述基板上的导体，将所述容器内部作为第1环境来进行所述通电处理的工序，接着，将所述容器内部作为第2环境来进行所述通电处理工序，而且在通电处理的工序中，按比所述一部分区域高的温度来加热其他区域。由以上工序来制造在所述导体上形成了良好的电子发射部的电子源。这里，所述第1和第2环境最好是如下所述那样，第1环境是减压的环境，第2环境是存在碳化合物等特定气体的环境。以上的方法可降低因将通电产生的热向环境传导的差别造成的温度差，防止基板破裂。

下面，展示本发明的优选实施方式。

图1、图2表示本实施方式的电子源的制造装置，图1是剖面图，图2是表示图1的电子源基板的周边部分的斜视图。在图1、图2中，6是作为电子发射元件的导体，7是X方向布线，8是Y方向布线，10的电子源基板，11是支撑体，12是真空容器，15是气体导入口，16是排气口，18是屏蔽部件，19是扩散板，20是水的配管，21是氢或有机物质气体，22是载运气体，23是除去水分过滤器，24是气体流量控制装置，25a～25f是阀门，26是真空泵，27是真空计，28是配管，30是取出布线，32a、32b是电源和电流控制系统组成的驱动器，31a、31b是连接电子源基板的取出布线30和驱动器的布线，33是扩散板19的开口部，41是导热部件，70是探针单元。

支撑体11将电子源基板10保持固定，有通过真空夹具机构、静电夹具机构或固定夹具等机械式地固定电子源基板10的机构。

导热部件41设置在支撑体11上，以夹置在支撑体11和电子源基板10之间，或嵌入在支撑体11中那样设置，以便不妨碍保持固定电子源基板10的机构。在导热部件41的内部，设置加热器(未图示)和水的配管20，可按照需要通过导热部件41加热和冷却电子源基板10。此外，后面将进行论述，将该导热部件分成两个区域，可进行各自独立的温度调整。

此外，通过将通电处理工序中的发热进行迅速、可靠地散热，可有助于降低温度分布造成的导入气体的浓度分布，降低基板热分布对元件不均匀性的影响，可制造均匀性良好的电子源。

真空容器12是玻璃或不锈钢制的容器，最好由来自容器的释放气体少的材料构成。真空容器12覆盖除了电子源基板10的取出布线以外的形成了导体6的区域，并且至少具有可抗1×10^-4Pa左右大气压的压力范围的结构。

屏蔽部件18用于保持电子源基板10和真空容器12的气密性，使用O形圈和橡胶片等。

在有机物质气体21中，使用后述的用于激活电子发射元件的有机物质，或使用将有机物质用氮、氦、氩等稀释的混合气体。此外，在进行后述的成形的通电处理时，在真空容器12内导入用于促进形成导电膜的裂纹的气体，例如具有还原性的氢气等。这样，在其他工序中导入气体时，使用导入配管、阀门部件25e，只要将真空容器12连接到配管28就可以使用。

作为用于激活上述电子发射元件的有机物质，可以列举链烷、链烯、炔烃的脂肪族碳化氢类、芳香族碳化氢类、醇类、醛类、酮类、胺类、腈类、酚、香芹酮、磺酸等有机酸类等。更具体地说，可以使用甲烷、乙烷、丙烷等的以C_nH_2n+2表示的饱和碳化氢、乙烯、丙烯等的以C_nH_2n等组成式表示的不饱和碳化氢、苯、甲苯、甲醇、乙醇、乙醛、丙酮、丁酮、甲胺、乙胺、酚、苯基腈、乙腈等。

有机物质气体21在有机物质常温下为气体时可原封不动使用，在有机物质在常温下为液体或固体时，在容器内蒸发或升华后使用，或可以使用将其与稀释气体混合等方法。就载气22来说，使用氮或氩、氦等惰性气体。

将有机物质气体21和载气22按固定的比例混合，并导入真空容器12内。由气体流量控制装置24控制两者的流量和混合比。气体流量控制装置24由质量流量控制器和电磁阀等构成。这些混合气体根据需要通过设置在配管28周围的未图示的加热器加热到合适的温度后，通过导入口15导入到真空容器12内。混合气体的加热温度与电子源基板10的温度相同就可以。

再有，在配管28的中间，可设置除水过滤器23，除去导入气体中的水分。在除水过滤器23中，可以使用氧化硅胶、分子筛、氢氧化镁等吸湿材料。

导入到真空容器12中的混合气体通过排气口16，由真空泵26按固定的排气速度排气，使真空容器12内的混合气体压力保持固定。本发明中使用的真空泵26是干燥泵、隔膜泵、涡旋泵等低真空泵，使用无油泵较好。

根据用于激活有机物质的种类，在本实施方式中，在缩短激活工序的时间和提高均匀性方面来说，上述混合气体的压力是大于使构成混合气体的气体分子的平均自由行程充分小于真空容器12内侧尺寸的压力。该压力在所谓的粘性流区域，是几百Pa(几Torr)大气压的压力。

此外，如果在真空容器12的气体导入口15和电子源基板10之间设置扩散板19，控制混合气体的流动，向基板整个表面均匀地供给有机物质，则可提高电子发射元件的均匀性。

电子源基板的取出电极30在真空容器12的外部，使用探针组件70与布线31连接，并连接到驱动器32。

在本实施方式、以及后述的实施方式中也是同样，只要真空容器仅覆盖电子源基板6上的导体6就可以，所以可实现装置的小型化。此外，由于电子源基板的布线部在真空容器外，所以可以容易地将电子源基板和用于进行电处理的电源装置(驱动器)连接。

如以上那样，在真空容器12内流动包含有机物质的混合气体的状态下，使用驱动器32，通过布线31在基板10上的各电子发射元件上施加脉冲电压，可以进行电子发射元件的激活。

关于使用上述的制造装置的电子源的制造方法的具体例，用以下的实施例详述。

在上述实施方式中，本发明特别涉及配有温度调整机构的支撑体导热部件的部分。

本实施方式用于解决降低激活中电子源基板10上发生的真空容器内外产生的温度差的课题。而且，还解决防止电子源基板10破损的课题。

因此，本实施方式的特征在于，包括：进行电子源基板10的一部分区域的温度调整的第1温度调整机构；以及进行所述一部分区域以外的温度调整的第2温度调整机构。关于上述第1温度调整机构和第2温度调整机构的基板的具体的温度调整方法，用以下的实施例详述。

实施例

以下，列举具体的实施例来说明本发明，但本发明不限定于这些实施例，还包括实现本发明目的的范围内的各部件的置换和设计变更。

[实施例1]

本实施例是使用图1所示的本发明的装置来制造配有多个表面传导型电子发射元件的电子源。

图3是说明本实施例装置的第1温度调整机构和第2温度调整机构的剖面图，模式地表示激活中的电子源基板10、带有第1温度调整机构的导热部件71、带有第2温度调整机构的导热部件72、真空容器12、探针组件70。

这里，电子源基板10在900mm×580mm×厚度2.8mm的玻璃基板上形成有元件、元件电极和布线(未图示)。导热部件对应于真空容器12的内外分割成带有第1温度调整机构的导热部件71和带有第2温度调整机构的导热部件72，以可各自独立地进行温度调整来制作。带有第1温度调整机构的导热部件71在856mm×534mm×厚度30mm的导热良好的铝合金内部设置加热器20a和水配管20b。而带有第2温度调整机构的导热部件72在外部形状为1000mm×680mm、内部形状867mm×545mm、厚度30mm的口字型铝合金内部设置加热器73。再有，导热部件72与导热部件71同样，除了加热器以外，还可配有水配管。

在这样构成的装置中，通过加热器20a和加热器73预先将电子源基板10的温度调整到80℃。接着，通过排气口16，将真空容器12内部真空排气到压力为1×10^-4Pa以下。而且通过气体导入口导入苄基腈，并进行调整，以使压力为2×10^-4Pa。接着，将探针组件70接地到电子源基板10上的布线，进行通电处理，同时在带有第1温度调整机构的导热部件71的水配管20b中流过70℃的水，用加热器73进行温度调整，以使带有第2温度调整机构的导热部件72达到85℃。通电处理中从形成在电子源基板10表面上的布线和元件中产生热，通过真空容器12的内部和外部因减压环境和大气环境的不同，基板表面的大气环境的部分因散热而温度下降，这里，由于通过导热部件71的温度来提高导热部件72的温度，所以基板内几乎没有温度差，可以进行通电处理。

在本实施例中，使用本发明的上述电子源的制造装置，可以降低基板的温度差，可以制作没有基板破裂、对元件的通电处理和电子发射特性良好的电子发射元件。再有，即使产生的热发生变化也可以对应，还可变更导热部件71和导热部件72的温度。

[实施例2]

本实施例与实施例1同样，使用图1所示的本发明的装置来制造配有多个表面传导型电子发射元件。

图4是说明本实施例的装置的第1温度调整机构和第2温度调整机构的剖面图，模式地示出激活中的电子源基板10、带有第1温度调整机构的导热部件71、隔热部件76、真空容器12、探针组件70。隔热部件76使用导热性差的陶瓷，在电子源基板10的端面中配置橡胶加热器74。其他结构与实施例1相同。

在这样构成的装置中，通过加热器20a和橡胶加热器74预先将电子源基板10的温度调整到80℃。接着，通过排气口16，将真空容器12内部真空排气到压力为1×10^-4Pa以下。而且通过气体导入口导入苄基腈，并进行调整，以使压力为2×10^-4Pa。接着，将探针组件70接地在电子源基板10上的布线，进行通电处理，同时在带有第1温度调整机构的导熟部件71的水配管20b中流过70℃的水，从基板端面用橡胶加热器74进行温度调整，以达到85℃。在本实施例中，使用导热性差的陶瓷构成的隔热部件76代替实施例1中使用的带有第2温度调整机构的导热部件72，所以可以进行加热，而不将橡胶加热器74加热的基板热飞散。在这样结构的装置中，基板内几乎没有温度差，可以获得与实施例1同样的效果。

在本实施例中，使用本发明的上述电子源的制造装置，可以降低基板的温度差，可以制作没有基板破裂、对元件的通电处理和电子发射特性良好的电子发射元件。

[实施例3]

本实施例与实施例1同样，使用图1所示的本发明的装置来制造配有多个表面传导型电子发射元件。

图5是说明本实施例的装置的第1温度调整机构和第2温度调整机构的剖面图，模式地示出激活中的电子源基板10、带有第1温度调整机构的导热部件71、隔热部件76、真空容器12、探针组件70。隔热部件76使用导热性差的陶瓷，配置从上面加热电子源基板10的热风机75。其他结构与实施例1相同。

在这样构成的装置中，通过加热器20a和热风机75预先将电子源基板10的温度调整到80℃。接着，通过排气口16，将真空容器12内部真空排气到压力为1×10^-4Pa以下。而且通过气体导入口导入苄基腈，并进行调整，以使压力为2×10^-4Pa。接着，将探针组件70接地在电子源基板10上的布线，进行通电处理，同时在带有第1温度调整机构的导热部件71的水配管20b中流过70℃的水，用热风机75从基板上面进行温度调整，以使基板温度达到85℃。在这样结构的装置中，基板内几乎没有温度差，可以获得与实施例1同样的效果。

在本实施例中，使用本发明的上述电子源的制造装置，可以降低基板的温度差，可以制作没有基板破裂、对元件的通电处理和电子发射特性良好的电子发射元件。

Claims (2)

1.一种通电处理方法，用于在减压环境中对基板上配置的导体进行通电处理，其特征在于，该通电处理方法包括：

用配有排气孔的容器覆盖所述导体和配置了该导体的基板表面的一部分，从而在该容器和该基板之间形成气密环境的工序；

对所述气密环境进行减压的工序；以及

利用第1温度调整机构来加热上述基板在上述容器之中的上述一部分的区域，并利用第2温度调整机构来加热上述基板在上述容器之外的区域，并在所述导体中进行通电的工序，其中上述第2温度调整机构的温度比上述第1温度调整机构的温度高。

2.一种电子源的制造方法，在减压环境中，对基板上配置的导体进行通电，以在该导体中形成电子发射部，其特征在于，该电子源的制造方法包括：

用配有排气孔的容器覆盖所述导体和配置了该导体的基板表面的一部分，从而在该容器和该基板之间形成气密环境的工序；

对所述气密环境进行减压的工序；以及

利用第1温度调整机构来加热上述基板在上述容器之中的上述一部分的区域，并利用第2温度调整机构来加热上述基板在上述容器之外的区域，并在所述导体中进行通电的工序，其中上述第2温度调整机构的温度比上述第1温度调整机构的温度高。

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