CN1242447C - 电子源基板和使用它的显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供电子源基板及采用该基板的显示装置，即使在阳极-电子发射元件间发生放电，也不会使其它电子发射元件受恶劣影响。电子源基板包括：在行方向布线的行方向布线(18)；与行方向布线交叉方式，在列方向布线的列方向布线(17)；一端连接行方向布线(18)，另一端通过电阻元件(14)连接列方向布线(17)，由这些布线(17)、(18)供给规定驱动电压的电子发射元件(11)；以及列方向布线(17)的布线电阻值比行方向布线的布线电阻值高。

Description

电子源基板和使用它的显示装置

技术领域

本发明涉及一种矩阵状配置多个电子发射元件的电子源基板和使用它的显示装置。

背景技术

作为这种显示装置内使用的电子发射元件，众所周知，有热电子源和冷阴极电子源两种类型。至于冷阴极电子源，具有电场发射型元件、金属/绝缘层/金属型元件、表面传导型电子发射元件(以下简称为SCE元件)等。在这里，对SCE元件进行说明。

SCE元件是一种利用基板上形成的小面积薄膜内，随着与膜平面平行流动电流，发生电子发射现象的元件。作为该SCE元件的典型性元件构成，在图19A和19B中示出M.哈特威元件的构成。图19A是元件的俯视图，图19B是其侧视图。

请参照图19A和19B，该SCE元件具有，在由玻璃等构成的基板141上形成元件电极间隔L、元件电极长度W的一对元件电极142、143，要形成导电性薄膜144使其横跨这些元件电极142、143，并在该导电性薄膜144的中央附近形成电子发射部145的构造。

SCE元件由于构造简单、制造也容易，且具有在大面积范围内能够形成多个配置的优点，很容易应用于显示装置，迄今提出各种的显示装置来。

以下，简单地说明有关具备矩阵状配置SCE元件的电子源基板的一般显示装置构成和工作。

图20是切除现有显示板的一部分示出的立体图。该显示板具备下面形成荧光体150的表面板159和与其对置配置的背面板151。背面板151上，形成由一对元件电极152、153和形成横跨元件电极的，在中央附近具备电子发射部155的导电性薄膜154构成的多个电子发射元件156～158。这些电子发射元件156～158是与图19A、19B中所示的SCE元件同样的。

该显示板上，在元件电极152、153之间要是施加十几伏的元件电压Vf，就从电子发射部155的低电位侧发射电子，其一部分电子到达阳极施加几kV电压的面板159，使荧光体150发光。

为了参考，以下对有关上述SCE元件的技术，介绍本申请人的一部分在先技术。

关于喷墨形成方式的SCE元件制作，在特开平09-102271号公报或特开2000-251885号公报中有详细叙述。并且，作为矩阵状配置SCE元件的例子，在特开昭64-031332号公报、特开平07-326311号公报中有详细叙述。进而，关于具备SCE元件的电子源基板的布线形成方法，在特开平08-185818号公报中已有记载，关于驱动方法，在特开平06-342636号公报等中有详细叙述。并且，以提高电子发射元件特性的均匀性目的，与SCE元件串联配置电阻元件方面，在特开平2-237936号公报、特开平2-247937号公报、特开平07-326283号公报中都有所公开。

可是，对使用上述现有SCE元件的显示装置来说，存在以下这样的问题。

对于图20所示的显示板，例如在电子发射元件158的元件电极152、153间施加十几伏元件电压Vf发射电子，并用几kV加速电压加速发射的电子时，在电子发射部155近旁吸附物或局部地脱气引起的放电等情况下，往往电子发射元件的低电位侧和高电位侧短路。此时，过电流流入电子发射元件158，因此有时破坏导电性薄膜154、电极152、153。进而，此时随发生的气体，在阳极与电子发射部155之间发生放电，不仅破坏导电性薄膜154、电极152、153，而且通过布线，也给电连接的其它电子发射元件156、157施加异常的电压，引起这些元件的性能恶化。由于这种现象，现有技术存在发生辉度不均匀等的显示图象质量低下的问题。

并且，若增加对阳极施加的电压，电子发射元件的电子发射部与阳极之间就发生放电。随着该放电而受伤的元件数处于阳极电压越高越增加的倾向。这是因为，随放电流动的异常电流增大，因此元件受伤的程度增大，同时加到布线上的异常电压也提高，所以可能通过布线受影响的元件数增加。因而，现有技术不可能充分提高阳极电压，这就成了使显示板辉度降低的原因之一。

因为存在以上问题，表面传导型电子发射元件尽管存在元件构造简单的优点，对于工业上积极地应用来说就非常不利。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决上述问题，在阳极-电子发射元件间发生放电，也不给其它电子发射元件以恶劣影响的电子源基板和使用它的显示装置。

为了达成上述目的，第一发明的电子源基板，其特征是具有：

行方向布线的行方向布线；

与上述行方向布线交叉方式，在列方向布线的列方向布线；

一端连接上述行方向布线，另一端通过第1电阻元件连接上述列方向布线，由这些行方向布线和列方向布线供给规定驱动电压的电子发射元件；以及

上述列方向布线的布线电阻值比上述行方向布线的布线电阻值高。

在上述第一本发明中，把驱动电压供给行方向布线的驱动电路，与向列方向布线供给驱动电压的驱动电路比较，设计较大容许电流量，随之设定较低输出阻抗。根据该设计条件，使从行方向布线流入的电流量一方比列方向布线方面多设计上是有利的，因而列方向布线的布线电阻值比行方向布线的布线电阻值高，而且在电子发射元件与列方向布线之间设置第1电阻元件。因此，可以在容许电流量大的列方向布线上选择性地流动放电电流，同时能够减少对电子源的损伤。

并且，在上述第一发明中，由于电子发射元件与列方向布线之间具有第2电阻元件，在电子发射元件的行方向布线侧放电时，借助于第2电阻元件抑制因其放电而发生的放电电流(异常电流)。该第2电阻元件，就其它电子发射元件在其行方向布线侧进行放电时，也抑制通过行方向布线流入的放电电流。并且，在电子发射元件的列方向布线侧进行发电时，如上述一样，借助于第1电阻元件抑制因其放电而发生的放电电流(异常电流)。该第1电阻元件，就其它电子发射元件在其列方向布线侧进行放电时，也抑制通过列方向布线流入的放电电流。这样，通过设置第一第1和第2电阻元件，无论行方向、列方向的哪个方向都能够降低对其它电子发射元件的放电电流造成的损伤，而且，能够降低其它电子发射元件来的放电电流造成的损伤。

并且，在上述第一发明中，假设第2电阻元件的电阻值为A、第1电阻元件的电阻值为B、列方向布线的布线电阻值为C、行方向布线的布线电阻值为D时，满足：

A/B≤C/D

的条件是理想的。这时，考虑对上述驱动电压的影响，就能够进一步把第1和第2电阻元件的电阻值设定为最佳值。

第二发明的电子源基板，其特征是具有：

行方向布线的行方向布线；

与上述行方向布线交叉方式，在列方向布线的列方向布线；

一端连接上述行方向布线，另一端通过第一电流抑制装置连接上述列方向布线，由这些行方向布线和列方向布线供给规定驱动电压的电子发射元件；以及

上述列方向布线的布线电阻值比上述行方向布线的布线电阻值高。

按照上述的第二发明，利用放电电流抑制装置，与上述第一发明同样，可使放电电流流入到容许电流量大的行方向布线，同时能够降低对电子源的损伤。并且，通过在电子发射元件与行方向布线之间设置第二电流抑制装置，通过行方向布线和列方向布线抑制向其它电子发射元件流出的放电电流。该电流抑制装置通过行方向布线和列方向布线也抑制从其它电子发射元件流入的放电电流。因此，更确切地说，可以把向其它电子发射元件的放电电流造成的损伤抑制到很低，而且，能够把其它电子发射元件来的放电电流造成的损伤抑制到很低。

第三发明的电子源基板，其特征是具有：

行方向布线的行方向布线；

与上述行方向布线交叉方式，在列方向布线的列方向布线；

一端连接上述行方向布线，另一端通过第一电压降低装置连接上述列方向布线，由这些行方向布线和列方向布线供给规定驱动电压的电子发射元件；以及

上述列方向布线的布线电阻值比上述行方向布线的布线电阻值高。

按照上述的第三发明，与上述第一发明同样，可使放电电流流入到容许电流量大的行方向布线，同时能够降低对电子源的损伤。并且，通过在电子发射元件与行方向布线之间设置第二电压降低装置，电子发射元件放电时，利用电压降低装置，能够降低行方向布线与列方向布线之间放电电压，因而通过这些布线向其它电子发射元件流出的放电电流小。即使其它电子发射元件中发生放电，借助于电压降低装置，也能够降低行方向布线与列方向布线之间放电电压，因而通过这些布线从其它电子发射元件流入放电电流小。因此，更确切地说，可以把向其它电子发射元件的放电电流造成的损伤抑制到很低，而且，能够把其它电子发射元件来的放电电流造成的损伤抑制到很低。

另外，特开平2-247936号公报和特开平2-247937号公报中，以提高电子发射元件特性均匀性的目的，公开一种配置与电子发射元件串联电阻元件的构成。可是，该公报中记载的构成与上述第一到第三发明的构成不同，因为是阶梯状布线，所以没有有关与电子发射元件串联配置的电阻元件与行方向和列方向的布线电阻值的记载，也没有记载有关显示装置内发生放电时的问题和解决方法的记载。因此，从该公开例来看，形成兼顾显示装置内的哪里发生放电也将损伤抑制到一定程度以下和降低驱动装置的输出电压的技术思想方案是不容易的。

特开平07-326283号公报中，是以提高电子发射元件特性均匀性的目的，公开一种在与多个电子发射元件连接的布线与电源之间配置串联电阻的构成。这是矩阵状配置的公开例。可是，该公报上记载的构成也与上述第一到第三发明的构成不同。并且，该公报中有没有料想到显示装置内发生放电的情况。所以，根据上述特开平2-247936号公报和特开平2-247937号公报等，不可能形成兼顾显示装置内的哪里发生放电也将损伤抑制到一定程度以下和降低驱动装置的输出电压的技术思想方案。

附图说明

图1A、1B、1C是用于说明本发明一个实施例的电子源基板图，图1A表示该电子源基板矩阵状配线基本电路的等效电路图，图1B表示图1A中所示基本电路中电子发射元件的行方向布线侧元件电极发生放电时异常电流发生的典型图，图1C表示图1A中所示基本电路中电子发射元件的列方向布线侧元件电极发生放电时异常电流发生的典型图。

图2是用于电模拟的，按照图1所示电路构成电子源基板的等效电路。

图3是表示本发明电子源基板一个实施例的矩阵状配线部分大概构成的典型图。

图4是用于说明利用本发明电子源基板的制作工序图。

图5是用于说明利用本发明电子源基板的制作工序图。

图6是用于说明利用本发明电子源基板的制作工序图。

图7是用于说明利用本发明电子源基板的制作工序图。

图8是用于说明利用本发明电子源基板的制作工序图。

图9是用于说明利用本发明电子源基板的制作工序图。

图10是用于说明利用本发明电子源基板的制作工序图。

图11A、11B、11C和11D是用于说明本发明电子源基板的元件膜形成～电冶成的一系列工艺图。

图12A和12B是表示本发明电子源基板电冶成处理时的施加电压波形的一例波形图。

图13A和13B是表示激活工序中所用的电压施加的较好一例图。

图14是用于测定本发明电子源基板的SCE元件电阻发射特性的测定评价装置示意图。

图15是表示用图14所示测定评价装置测定的发射电流Ie和元件电流If与元件电压Vf的关系典型例特性图。

图16是表示配备本发明电子源基板的图象显示装置一例的示意构成图。

图17A和17B是应用于图16所示图象显示装置的面板上设置的荧光膜典型图。

图18是具备本发明电子源基板的显示装置的一个实施例，基于NTSC方式视频信号的电视显示用的图象显示装置示意构成图。

图19A和19B是表示SCE元件典型元件构成图，图19A是俯视图，图19B是侧视图。

图20是切除现有显示板一部分示出的立体图。

具体实施方式

下面，参照附图说明有关本发明的实施例。

另外，将重复本发明的目的在于在阳极-电子发射元件间即使发生放电，也不会给其它电子发射元件带来影响。作为其途径，提高控制放电电流和使放电场所到其它电子发射元件之间电压下降。

首先，采用使电压下降的办法，也可以防止给其它电子发射元件施加过电压。提高放电电流路径的阻抗就能够抑制放电电流。例如，或者减小外部电路的阻抗或者把电子发射元件两端与电容耦合放电速度合起来减小视在阻抗，能够防止过电压。

并且，通过使电压下降的办法也能防止给其它的电子发射元件施加过电压。例如，或减小外部电路的阻抗或把电子发射元件的两端与电容耦合放电速度一起减小视在上的阻抗都能够防止过电压。

另外，防止过电流的装置和防止过电压的装置是或者管理电流或者管理电压的表达思想不同，但是电流与电压处于从属关系的情况下差不多的装置实质上同样构成，都有两方面的效果。例如本实施例中记载的电子发射元件上串联配置的电阻元件就是其代表性的例子，又有电流限制功能又有电压下降功能。

图1A～1C是用于说明本发明一个实施例的电子源基板图，图1A表示该电子源基板矩阵状配线基本电路的等效电路图，图1B表示图1A中所示基本电路中电子发射元件的行方向布线侧元件电极发生放电时异常电流发生的典型图，图1C表示图1A中所示基本电路中电子发射元件的列方向布线侧元件电极发生放电时异常电流发生的典型图。

如图1A所示，本实施例电子源基板的矩阵状布线基本电路具有行方向布线的行方向布线18、与其相交列方向布线的列方向布线17、配置于这些布线交叉部近旁的电子发射元件11，电子发射元件11的一对元件电极之中，元件电极12通过第1电阻元件14连接列方向布线17，元件电极13通过第2电阻元件15连到行方向布线18上。就本实施例的电子源基板来说，同样构成的电路成矩阵状配置布线。

对上述的矩阵状布线而言，正常时，从列方向布线17通过第1电阻元件14给电子发射元件11的一个元件电极12施加信息信号电压，从行方向布线18通过第2电阻元件15给另一个元件电极13施加扫描信号电压。因此，给电子发射元件11施加要求的驱动电压。

其次，利用图1B，说明列方向布线17侧的元件电极12上发生放电，电子发射元件11受破坏时异常电流给列方向的影响。

图1B中，因放电而被破坏的电子发射元件11只示出其元件电极12、13来。电子发射元件11′与电子发射元件11列方向邻接，具备一对元件电极12′、13′，一个元件电极12′通过第1电阻元件14′连接到列方向布线17，另一个元件电极13′通过第2电阻元件15′连到行方向布线18′。行方向布线18′邻接行方向布线18。

列方向布线17侧的元件电极12上发生放电，电子发射元件11受破坏时，如图1B所示，随该放电发生的异常电流16因第1电阻元件14而受到电流限制。由于该第1电阻元件14的电流限制作用，将抑制异常电流16向列方向布线17流出的电流量。同时，因为第1电阻元件14，所以元件电极12与列方向布线17之间发生电压降。

并且，对沿列方向布线17邻接的象素而言，从列方向布线17流入电子发射元件11′的电流因第1电阻元件14′而受到电流限制。同时，因为第1电阻元件14′，所以元件电极12′与列方向布线17之间发生电压降。其结果，向沿列方向布线17邻接的电子发射元件11′的放电损伤将大大减少。

下面，利用图1C，说明行方向布线18侧的元件电极13上发生放电，电子发射元件11受破坏时异常电流给列方向的影响。

图1C中，因放电而被破坏的电子发射元件11只示出其元件电极12、13来。电子发射元件11′与电子发射元件11行方向邻接，而且具备一对元件电极12′、13′，一个元件电极12′通过第1电阻元件14′连接到列方向布线17′，另一个元件电极13′通过第2电阻元件15′连到行方向布线18。列方向布线17′邻接列方向布线17。

电子发射元件11是行方向布线18侧的元件电极13上发生放电，使电子发射元件11被破坏时，如图1C所示，随该放电发生的异常电流16因第2电阻元件15而受到电流限制。由于该第2电阻元件15的电流限制作用，将抑制异常电流16向行方向布线18流出的电流量。同时，因为第2电阻元件15，所以元件电极13与行方向布线18之间发生电压下降。

并且，对沿行方向布线18邻接的象素而言，从行方向布线18流入电子发射元件11′的电流因第2电阻元件15′而受到电流限制。同时，因为第2电阻元件15′，所以元件电极13′与行方向布线18之间发生电压下降。其结果，向沿向方向布线18邻接的电子发射元件11′的放电损伤将大大减少。

如上述一样，按照图1A～1C所示的电路构成，电子发射元件的元件电极对无论哪一侧元件电极上放电时，向布线电极流出的异常电流很少，而且，电压下降，所以能够抑制给沿其布线电极的电子发射元件的损伤。

现有的情况，在某电子发射元件的元件电极对任一个上如果发生放电，就会通过与该元件电极连接的布线电极，给连接到该布线电极上的其它电子发射元件造成损伤。因此，显示板上的辉度变化，就在显示图象上出现线状或十字状的缺陷，非常明显。但是，在本实施例的的元件电极上，只是放电的电子发射元件受到损伤，所以显示图象上点状缺陷就罢了，没有发生线状或十字状的缺陷。

在以上说明的本实施例构成中，提高第1和第2电阻元件的电阻值越高，抑制异常电流量的效果将越大，然而相反，提高电阻值就需要增加用于驱动电子发射元件的电压。例如，图1B的电路中，假设第1电阻元件14的电阻值为xΩ，第2电阻元件15的电阻值为yΩ，电子发射元件11的电阻值为zΩ，为了给电子发射元件施加要求的驱动电压，需要在列方向布线17与行方向布线18之间施加(x+y+z)/z倍的电压。即，第1电阻元件14和第2电阻元件15的电阻值越高，越需要大的驱动电压，驱动装置就变成大型的啦。因此，第1电阻元件14和第2电阻元件15的电阻值，应控制在电子发射元件11不受损伤程度的范围内，设定更小的值是理想的。

以下，详细说明有关与上述本实施例电子源基板的各电子发射元件连接的第1和第2电阻元件的电阻值。在这里，进行SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis：着重集成电路的模拟程序)的电模拟，计算驱动时、放电时的电位分布或电流分布，从其计算结果进行优化电阻值的算出。更严密地按照阻抗，叙述电子发射元件、矩阵状布线、本发明中导入的限制元件，在实际设计中，不仅电阻值，而且也采用考虑到自感、互感、电容的等效电路，但为了简单说明发明的实质，用电阻值的等效电路进行说明。并且，此时电位分布、电流分布考虑时间的响应，实际上流入电子发射元件的电流或施加的电压作为电压波形、电流波形进行评价，进行考虑振幅和相位的设计，但是为了避免使说明复杂化，作为电流、电压进行表述。图2中，表示用于该电模拟的电子源基板的一部分等效电路。

图2中所示的矩阵布线配置有由图1A～1C中所示基本电路构成的象素3840×768个。各象素的电子发射元件11具有非线性特性，元件电极13通过第2电阻元件15与行方向布线18连接起来，元件电极12通过第1电阻元件14与列方向布线17连接起来。该电模拟中，可以认为行方向布线18和列方向布线17集中给定常数，每个象素按相等间隔配置各元件。从该电模拟结果，知道以下各点。

(1)列方向布线17侧的元件电极12上放电的场合，在列方向布线17上发生电压上升。

(2)距列方向布线17的驱动电路(图未示出)侧最远位置处放电的场合，电压上升最大。

(3)在列方向布线17侧的元件电极12上放电的场合，如果增大第1电阻元件14的电阻值，就限制列方向布线17中的放电电流，而且，抑制列方向布线17的电压上升量。

(4)在行方向布线18侧的元件电极13上放电的场合，行方向布线18上发生电压上升。

(5)距行方向布线18的驱动电路(图未示出)侧最远位置处放电的场合，电压上升最大。

(6)在行方向布线18侧的元件电极13上放电的场合，如果增大第2电阻元件15的电阻值，就限制行方向布线18中的放电电流，而且，抑制行方向布线18的电压上升量。

(7)要把列方向布线17和行方向布线18中距各驱动电路最远位置处放电的场合的电压上升量抑制到一定基准以下，就需要第1电阻元件14的电阻值x与第2电阻元件15的电阻值y不同。

(8)x与y之比，近似于列方向布线17的布线电阻值与行方向布线18的布线电阻值之比。

(9)第1电阻元件14的电阻值和第2电阻元件15的电阻值小的一方，为了使加到电子发射元件11的电压保持一定，处需要的驱动电路输出的电压将减少。

由以上很清楚，在距列方向布线17的驱动电路和行方向布线18的驱动电路最远的位置，要把列方向布线17侧的元件电极12上放电时的损伤抑制到一定基准以下，就设定需要的第1电阻元件14最小电阻值x和在距列方向布线17的驱动电路和行方向布线18的驱动电路最远的位置，要把行方向布线18侧的元件电极13上放电时的损伤抑制到一定基准以下，就设定需要的第2电阻元件15最小电阻值y，才能够把显示平面内的损伤抑制到一定基准以下，而且，能够抑制第1和第2电阻元件给驱动电压带来的影响。进而，可以得知，这种最小电阻值x与y的关系是近似于列方向布线的布线电阻值与行方向布线的布线电阻值之比。

并且，一般地说，进行彩色显示时的矩阵布线，用RGB的三列布线对应一行布线构成显示单位，所以因布线宽度等物理上的制约，难以使列方向布线的电阻值降到与行方向布线的电阻值同样。因此，设定第1电阻元件的电阻值比第2电阻元件的电阻值高是理想的。

并且，所说电子发射元件的损伤特别是也需要考虑放电给驱动电路的影响。一般说来，行侧的驱动电路与列侧的驱动电路中，驱动电路的容许电流量不同。例如，行侧的场合，因为行选择时的总元件数部分的驱动电流流动，要设计为表面传导型电子发射元件中流动1～10A左右的瞬时电流。另一方面，列侧的场合，因为选择的元件部分驱动电流流动，要设计为表面传导型电子发射元件中流动0.2mA～2mA左右的瞬时电流。即，行侧的驱动电路与列侧的驱动电路相比容许电流量要大。并且，随之，也把输出阻抗设计成行侧的驱动电路方面低。所以，从驱动电路的观点看，从行布线要比列布线流入的电流量多是合适的。

由以上，可以考察电子发射元件的损伤和驱动电路的容许电流量以及阻抗，设定电子发射元件与列方向布线之间的第1电阻元件电阻值为A、电子发射元件与行方向布线之间的第2电阻元件电阻值为B、列方向布线的布线电阻值为C、行方向布线的布线电阻值为D时的关系：与其是

A/BC/D

不如

A/B≤C/D

是理想的。

按照电模拟结果，随放电而发生的损伤受阳极的电压、阳极与电子发射元件之间距离影响。可以推测，这是因为成为放电电流起源的面板上逸出的电荷量随着阳极的电压和阳极与电子发射元件的距离而变化。把放电的电压上升限制在后述的激活工序最大电压值20V以下为前提，将阳极的电压设定为1kV～10kV，阳极与电子发射元件在距离设定为2mm～8mm的范围以后，要把电压上升控制在基准以下，需要的第1电阻元件电阻值就是1kΩ～50kΩ，第2电阻元件电阻值是200Ω～10kΩ。

另外，给列方向布线或行方向布线施加电压时，要使损伤控制在一定基准以下，需要的第1和第2电阻元件电阻值不因施加电压时的值而变化。这是因为对于电子发射元件受损伤的电压值，预先复原施加电压(驱动电路)部分。以上，作为基本性说明，对于随放电而发生的放电电流和异常电压，由于对流入电子发射元件电流的抑制和通过降低电压抑制加到电子发射元件上的电压，说明了抑制电子发射元件受损伤的作用。但是，本发明并不限于此。本发明的宗旨是利用包括电阻的阻抗元件等的电流抑制装置、电压降低装置，控制流入电子发射元件的电流波形和外加电压波形，能够把电子发射元件的损伤抑制到规定值。于是，例如，利用矩阵布线电阻值或电子发射元件特性与显示装置的规格合起来，控制损伤的缓和，例如使损伤的图形均衡的优化法也行，使因放电而从电子发射元件流出的放电电流量与流入的放电电流量相等的电流抑制装置的值也能实施。同样，关于因随放电而发生的异常电压加到电子发射元件上的电压，如上述一样，也可以用包括振幅和相位的电压波形电平进行控制，设定外加电压的最大振幅为规定值以下，并使电子发射元件间放电时的外加电压相等，也可以实施优化损伤的均衡。

[实施例]

以下，具体地说明上述实施方式的电子源基板实施例。

(实施例1)

图3是表示本发明电子源基板一实施例的矩阵布线部分的示意构成典型图。图3中，电子发射元件31、一对元件电极32、33、第1电阻元件34、列方向布线35、行方向布线36都与上述等效电路图中说过的同样，是形成于电子源基板(背面板)30上的。电子发射元件31具有一对的元件电极32、33，并横跨这些元件电极形成元件膜。元件电极33与第1电阻元件34连接，元件电极32与图未示出的第2电阻元件连接。另外，在绝缘层中的通孔内设置第2电阻元件，所以图3中没有表示出来。

其次，顺序说明该背面板30的制作方法。图4～图9中，表示背面板制作顺序的工序典型图解。以下，参照这些图4～图9说明制作顺序。

[形成基板]

本实施例中，作为背面板30的玻璃基板40，采用碱性成分少的PD-200(旭硝子(株)公司制)的2.8mm厚玻璃，进而，在该玻璃基板上，作为钠块层采用涂敷并烧结膜厚100mm的SiO₂膜。

首先，如图4所示，在上述玻璃基板40上矩阵状形成一对元件电极42、43。该元件电极42、43是用溅射法，形成膜厚5nm的Ti膜作为下引线层，其上形成膜厚40nm的铂金Pt膜以后，全面涂布光刻胶，通过曝光、显影、蚀刻这样的一连串光刻法制成图形来形成的。本实施例中，元件电极42、43的间隔规定为10μm。并且，适当选定各元件电极的长度W。

[形成下布线]

关于行布线和列布线的布线材料，理想的是低电阻的材料，以便将大致均等的电压供给多个SCE元件，可以考虑适当设定材料、膜厚、布线宽度等。

作为共用的列方向布线(下布线)45，如图5所示，要按线状图形形成，使其与列方向排列的元件电极对平行，而且，连接这些元件电极。在该图形形成中，例如，采用银Ag光敏膏油墨作为材料，网印后，使之干燥以后，对规定的图形曝光并显影。而后，在480℃左右的温度下烧结形成布线。布线的厚度设为约10μm，布线宽度设为20μm。另外，终端部分用作布线引出电极，所以更加增大线宽。这样一来，形成的列方向布线的电阻值为100Ω。

[形成第1电阻元件]

如图6所示，在列方向布线45与元件电极43之间形成第1电阻元件44。就形成电子发射元件来说，例如蒸发镍合金以后，用光蚀刻法，层去不需要的部分。第1电阻元件44的大小假定与元件电极43大体同样大小。这样一来，介以所形成第1电阻元件44的列方向布线45与元件电极43之间的电阻值的5kΩ。

[形成绝缘膜]

如图7所示，为了绝缘列方向布线45与其上形成的后述行方向布线，配置层间绝缘层47。该层间绝缘层47在后述的行方向布线(上布线)下，在连接部打开并形成接触孔，使其覆盖与先前形成的列方向布线45(下布线)的交叉部，而且，使其能够进行行方向布线(上布线)与元件电极42的电连接。就该层间绝缘层47的形成来说，例如，网印以PbO为主要成分的感光性玻璃膏以后，4次重复曝光、显影这样的工序，最后在480℃左右的温度下进行烧结。规定该层间绝缘层47厚度整个为约30μm，规定宽度为150μm。

[形成第2电阻元件]

如图8所示，在后述的行方向布线与元件电极42之间配置第2电阻元件48。就该第2电阻元件48而言，在上述的接触孔部分印刷RuO₂膏后，使之干燥以后，在450℃左右的温度下烧结。介以这样形成的第2电阻元件48的行方向布线与元件电极42之间的电阻值为2kΩ。

[形成上布线]

如图9所示，在先前形成的层间绝缘层47上下成行方向布线(上布线)46。就该行方向布线46的形成而言，网印Ag膏油墨后，使之干燥，其上再次进行同样操作2回涂敷以后，在480℃左右的温度下烧结。规定该行方向布线46厚度为约15μm。图9中虽然没有示出，但是用同样的方法形成与外边驱动电路连接的引出布线、往外部驱动电路的引出端子。这样形成的行方向布线46电阻值为4Ω。

通过依次进行以上的形成基板、形成下布线、形成第1电阻元件、下成绝缘膜、形成第2电阻元件以及形成上布线，形成具有矩阵状布线的基板。

[形成元件膜]

使具有上述矩阵布线的基板充分退火以后，用含有抗水剂的溶液处理表面，使表面变成疏水性。其目的是，而后要使涂布的元件膜形成用水溶液在元件电极上适度扩大配置。然后，如图10所示，在元件电极间用喷墨涂布方法，形成元件膜51。

图11A、11B中，模式地表示形成该元件膜工序。图11A中，61是玻璃基板。62、63是元件电极。

本实施例中，作为元件膜是获得钯膜的目的，首先在水与异丙醇(IPA)按85∶15的比例混合的水溶液中，溶解钯-脯氨酸络合物(0.15％)，获得含有有机钯溶液。此外添加若干添加剂。

例如由使用压力器具的溶液喷射装置构成的液滴给予装置64，调整上述溶液的液滴，使其点径成为60μm，添加到元件电极62、63间(参照图11B)。然后，把该基板放在空气中，350℃下进行10分钟加热烧结处理，形成氧化钯(PdO)。获得点的直径约为60μm，最大厚度为10nm的膜。

通过以上的工序，在元件部分形成氧化钯PdO膜(导电性薄膜65)。

[还原电冶成]

接着，在叫做电冶成的工序，通电处理上述导电性膜65使内部发生龟裂，形成电子发射部5。图11C、11D中，典型地表示该还原电冶成工序。

就该还原电冶成来说，具体地说，留下上述基板61周围的引出布线部，包覆罩状盖使其覆盖整个基板，在与基板之间造成内部真空空间，用外部电源从电极端子部把电压加到行方向布线与列方向布线之间，使元件电极62、63间通电(参照图11C)。由于通电处理，因局部地使导电性膜65破坏、变形或变质，形成电气上高电阻状态的电子发射部66(图11D)。

上述通电之时，如果在含有若干氢气的真空气氛下通电加热，由于氢气促进还原，氧化钯PdO变成了钯Pd膜。该变化时，因膜的还原收缩，一部分发生龟裂形成电子发射部66。并且，所得的导电性薄膜65电阻值为10²到10⁷Ω的值。

在这里，简单介绍有关用于电冶成处理的电压波形。

图12中，示出用于电冶成处理的电压波形一例。使用脉冲波形的外加电压进行电冶成处理时，有时如图12A所示，施加脉冲波高值为恒定电压的脉冲，有时如图12B所示一边增加脉冲波高值一边施加脉冲。

图12A中，T1是电压波形的脉冲宽度，T2是脉冲间隔。在本例中，设定脉冲宽度T1为1μsec～10msec，脉冲间隔T2为10μsec～100msec，并适当选择三角波的波高值(电冶成时的峰值电压)。

图12B中，脉冲宽度T1和脉冲间隔T2都与上述图12A的例子同样，但已经使三角波的波高值(电冶成时的峰值电压)增加例如每步约0.1V。

电冶成处理，在电冶成用脉冲的期间，对导电性薄膜65插入局部性破坏，不变形程度的电压，例如0.1V左右的脉冲电压，测定元件电流，并从其测定结果求出电阻值，该求出的电阻值例如对于电冶成处理前的电阻，在出现1000倍以上的电阻时刻作为结束点。

[淀积激活-碳]

跟前面叙述的一样，只是在施行上述电冶成处理的状态下，电子发生率变成了非常低。因此，为了提高电子发射效率，对上述元件进行叫做激活的处理是所希望的。该处理中，在有机化合物存在的适当真空度的条件下，与上述电冶成同样，盖上罩状盖，在与基板之间造成内部真空空间，从外部通过布线电极，在元件电极间重复施加脉冲电压。而且，导入含有碳原子的气体，在上述龟裂近旁淀积由此来的碳或碳化合物作为碳膜。

该激活工序中，通过单向节流阀，把三硝基甲苯作为碳源导入真空空间内，并维持1.3×10^-4Pa。导入的三硝基甲苯压力，因真空装置的形状或真空装置中所使用的构件等有一些影响。但是，1×10^-5Pa～1×10^-2Pa左右是合适的。

图13A、13B中，示出激活工序中所用的施加电压的一个较好例。在10～20V范围内适当选择施加的最大电压值。图13A中，T1是电压波形的正与负脉冲宽度，T2是脉冲间隔，假定电压值正负绝对值为相等。并且，在图13B中，T1和T1’分别是电压波形的正脉冲宽度、负脉冲宽度，T2是脉冲间隔，在T1＞T1’下，假定电压值是正负绝对值为相等。而且，约60分钟后，发射电流Ie大致达到饱和的时刻，通电停止，关闭节流阀，结束激活处理。

以上的工序中，完成制作具有电子源元件的电子源基板。

[基板特性]

下面，说明有关按以上说明的这种制作顺序制成的电子源基板的电子发射元件基本特性。

图14是用于测定上述电子源基板的SCE元件电子发射特性的测定评价装置示意图。图14中，91是基板部分，92、93是元件电极，94是包含电子发射部分的薄膜，95是电子发射部。901是用于给电子发射元件施加元件电压Vf的电源，900是用于测定流过包括元件电极92、93间电子发射部导电性薄膜94的元件电流If的电流计，904是用于捕捉从元件的电子发射部95发射的发射电流Ie的阳电极，903是用于给阳电极904加电压的高压电源，902是用于测定从元件的电子发射部95发射的发射电流Ie的电流计。

真空装置内设置电子发射元件和阳电极904，对该真空装置来说，配备排气泵和真空计等真空装置上需要的机器，应该在要求的真空度下进行本元件的测定评价。阳电极904配置在电子发射元件的上方，电源903和电流计902连接起来。在测定流过电子发射元件的元件电极间的元件电流If和向阳极发射电流Ie的时候，把电源901和电流计900连接到元件电极92、93上。另外，设定阳电极电压为1kV～10kV，阳电极与电子发射元件的距离为2mm～8mm范围。

图15是表示用图14中所示测定评价装置测定的本发明电子源基板的电子发射元件发射电流Ie和元件电流If与元件电压Vf的关系典型例特性图。发射电流Ie和元件电流If大小明显不同，但在图15的例子中，为了对If、Ie的变化进行定性的比较研究，在直线坐标上用任意单位标记纵轴。因该测定结果可知，测定元件电极间施加电压12V下的发射电流Ie的结果，获得平均0.6μA，电子发射效率获得平均0.15％。并且元件间均匀性也很好，各元件间的Ie离散为5％的良好值。

[密封-面板化]

说明有关使用上述这种简单矩阵状配置的电子源基板的电子源和用于显示等图象显示装置的一个例子。

图16是表示具备那种电子源基板的图象显示装置的一例示意构成图。图16中，111是配置多个电子发射元件的电子源基板(背面板)，内部装有二极管元件。112是在玻璃基板113内表面形成了荧光膜114和金属背膜115的表面板，116是支持框。用玻璃料粘合背面板111、支持框116和表面板112，通过400～500℃下，10分钟以上的烧结，使之密封构成外壳。全部在真空室中进行该一连串的工序，同时可以最初使外壳变成真空，而且工序也可以简化。

在背面板111上，用上述这些制作工序形成电子发射元件(SCE元件)，并把行方向布线118、列方向布线119与该电子发射元件117的一对元件电极连接起来。在表面板112与背面板111之间设置叫做隔板的图未示出的支持体，因此，即使大面积面板的情况下，也能够实现对大气压具有足够强度的外壳。

图17A、17B是应用于图16所示图象显示装置的表面板上设置的荧光膜说明图。

密封时的真空度，除要求约10^-5Pa真空度外，为了维持外壳密封后的真空度，有时也进行除气处理。就除气处理而言，例如，即将进行外壳密封前或密封后，用电阻加热或高频加热等的加热法，加热配置在外壳内规定位置(图未示出)的除气剂，形成蒸镀膜，进行所说的处理。这时，除气剂通常Ba等是主要成分，通过该蒸镀膜的吸附作用，就能够维持例如10^-3～10^-5Pa的真空度。

[图象显示元件]

按照有关上述本发明的SCE元件基本特性，从电子发射部来的发射电子，通过用阈值电压以上加到对置的元件电极间的每次状电压的波高值和宽度进行控制，也通过其中间值控制电流量，因此能够显示中间状态。并且，对于配置多个电子发射元件的场合，根据各线的扫描线信号决定选择线，通过各信息信号线给各个元件适当施加上述每次状电压，就能够对任意元件施加适当电压，可使各元件ON。根据具有中间状态输入信号作为调制电子发射元件的方式，可以举出电压调制方式、脉冲调幅方式。

以下，概要说明有关具备本发明电子源基板的图象显示装置驱动系统。

图18是具备本发明电子源基板的显示装置一个实施例，是表示基于NTSC方式视频信号的电视显示用的图象显示装置示意构成框图。

图18中，131是用简单矩阵状配置的电子源构成的显示板，132是扫描电路，133是控制电路，134是移位寄存器，135是行存储器，136是同步信号分离电路，137是信息信号发生器，138是直流高压电源。

在使用电子发射元件的显示板131的行方向布线上具备施加扫描线信号的扫描驱动器的扫描电路132连接有给列方向布线施加信息信号的数据驱动器的信息信号发生器137。在实施电压调制方式的场合，作为信息信号发生器137，根据输入数据发生一定长度的电压脉冲，采用调制适当脉冲的波高值的这种电路。并且，在实施脉冲调幅方式的场合，作为信息信号发生器137，根据输入数据发生一定波高值电压脉冲，采用调制适当电压脉冲幅度的这种电路。无论那种场合，也要考虑电阻元件引起的电压下降，输出希望加到电子发射元件上的要求电压值的1.1～1.2倍电压值。

控制电路133根据从同步信号分离电路136不断送来的同步信号Tsync，对各部分送出各控制信号Tscan、Tsft和Tmry。同步信号分离电路136是用于由外部输入的NTSC方式视频信号，分离同步信号成分和辉度信号成分的电路。该辉度信号成分与同步信号同步输入移位寄存器134。

移位寄存器134根据从控制电路133送来的移位时钟信号控制器工作，把时间系列上串行输入的上述辉度信号串行/并行变换成图象的每一行。从移位寄存器134输出该串行/并行变换后的图象一行部分的数据(相当于电子发射元件n元件部分的驱动数据)作为n个并列信号。

行存储器135是用于在需要时间的期间存储图象一行数据的存储装置，存入的内容输入信息信号发生器137。信息信号发生器是，根据各个辉度信号，用于适当驱动各个电子发射元件的信号源，其输出信号通过列方向布线进入显示板131内，施加到通过行方向布线选中的位于与布线扫描线交点的各个电子发射元件上。通过顺序扫描行方向布线，就能驱动整个面板的电子发射元件。

如以上一样构成的显示装置中，采用通过显示板内的布线电极，把电压加到各个电子发射元件上的办法发射电子，并通过高压端子Hv给作为阳电极的金属背115施加高压，加速发生的电子束，随着撞击荧光膜114，就能够显示图象。

并且，就该显示装置而言，在驱动的期间发生放电，然而与放电以前的状态比较，辉度降低约3％，所以并没有感到显示画面上存在不均匀现象。另一方面，就现有例所示的显示装置而言，因为辉度降低超过50％的电子源沿列电极发生，所以能观察到经过放电发生处的纵向筋状的不均匀。

如以上说过的一样，采用在表面传导型电子发射元件的两端设置串联电阻元件的办法，具有抑制将放电时发生的异常电流加到电子发射元件上的效果。在这里，一边由于把第1电阻元件的电阻值比第2电阻元件的电阻值增大，减少对电子发射元件的损伤，一边由于在行方向布线积极地流动放电电流，能够减少对驱动电路的恶劣影响。其结果，能够防止电子发射元件电子发射特性的恶化或破坏，就能大幅度延长多电子束源实用上的寿命。

另外，这里叙述的显示装置构成是本发明的一个例子，在不脱离本发明技术构思的范围内各种的变形都是可能的。并且，对于输入信号，虽然举出NTSC方式为例，但是输入信号不限于此，PAL、HDTV方式等也行。

(实施例2)

本实施例中，只在列方向布线侧形成电阻元件，进而，作为其电阻元件，元件电极兼用电阻元件，具体点说，在电阻器上形成元件电极的方面与上述实施例1不同，此外的构成都与实施例1同样，所以只详细说明元件电极部分。

本实施例中，由于与列方向布线连接的元件电极上具有要求的电阻值，所以采用金属和绝缘物的混合材料制成的膜(以下叫做金属陶瓷膜)。

本实施例的金属陶瓷膜中使用的金属是铂金(Pt)，绝缘物是氧化硅(SiO₂)。分别把这双方材料加工成粉末，分别按要求的重量百分比混合，用热压法制成溅射用的靶(三菱材料公司制造)。这里金属使用铂金的理由是为了通过以后显示板制作工序的热过程时使膜的电阻值不会发生变化。

该金属陶瓷膜，当膜厚50nm时外部电阻值设为1～2kΩ，所以要决定重量百分比使薄层电阻为100～200Ω/cm²，按铂金为80wt％～90wt％，氧化硅为10wt％～20wt％范围的重量百分比进行制作，本实施例中，按铂金为83wt％和氧化硅为17wt％的重量百分比制成。

这样，由于连接列方向布线的元件电极具有要求的电阻值，与实施例1同样，抑制放电时的放电电流流入列方向布线，能够避免容许电流量小的列方向布线中流动过电流。

(实施例3)

本实施例中，在上述实施例2的列方向布线与元件电极之间还形成电阻元件和特定破损线，在放电规模大时，由于特定破损线断线，成为更可靠切断绕向其它元件的放电电流的结构。以下用图21进行说明。

图21是表示本发明电子源基板一例的示意构成图(平面图)，只示出一部分电子源基板。并且，图21中，1001是基体，1002、1003是元件电极，1004是导电性薄膜，1005是电子发射部，1006、1007是分别元件电极1002、1003连接的列方向布线、行方向布线，1008是用于电绝缘列方向布线1006和行方向布线1007的层间绝缘膜，1009是钠扩散防止层。

并且，在与列方向布线1006连接的元件电极1002之间设置外部电阻器1010。该外部电阻器是以元件电极同一材料制作的。

进而，在列方向布线1006与上述外部电阻器1010之间设置特定破损线1011作为外部电阻器，同样以元件电极同一材料制作。就对置的元件电极1002的材料来说，与实施例1同样，经过氧化的热处理工序，也具有稳定导电性是希望的，用铂金(Pt)与氧化硅的混合物制成的金属陶瓷膜。本实施例中，溅射提出膜内含有的铂金(Pt)和氧化硅的各自含量，按铂金为83wt％，氧化硅为17wt％的重量百分比来制作。

外部电阻器1010是用跟上述元件电极1002同一材料制作，其形状，在列方向布线1006与元件电极002之间对图形宽度1(15μm)，设置成为距离15(225μm)这样的蛇形，成为1.7kΩ的外部电阻器。

进而如图21所示那样，在上述列方向布线1006与外部电阻器1010之间设置比图形宽度(15μm)细的宽度(10μm)的特定破损线1011，其设置的场所设在不与层间绝缘膜1008接触的位置。

除上述示出的部位以外的基本性电子源基板构成和其它制作工序都与实施例1同样，所以本实施例中予以省略。

在本实施例的构成中，给表面板施加高电压的情况下，往往以一定概率从表面板向背面板的电子发射元件放电。这时，随放电而发生的过电流，因为在列方向布线1006与元件电极1002之间存在设置的外部电阻器1010，会限制流向列方向布线的电流，能够抑制连接容许(供给)电流量小的列方向布线和行方向布线的驱动电流IC的破坏。

进而本实施例中，在上述列方向布线1006与外部电阻器1010之间设置图形宽度更细的特定破损线1011，所以发生放电时，过电流引起的外部电阻器的破坏是在细宽度的特定破损线1011上进行的，因此特定部位的破坏可以办得到，并且过电流引起的外部电阻器的破坏设于离开层间绝缘膜8的位置，所以不会引发列方向布线与行方向布线间的绝缘不良。即，没有因放电发生元件破坏而进行二次性破坏，因此可将所发生的缺陷抑制到最小限度，能够保持作为图象显示装置的质量。

如以上说明的一样，即使在阳极-电子发射元件间发生放电，也不会使其它电子发射元件受到恶劣影响，并且能够提供高质量显示图象的这种效果。

Claims (6)

1.一种电子源基板，其特征是包括：

沿行方向布线的行方向布线；

以与上述行方向布线交叉方式，在列方向布线的列方向布线；

一端连接上述行方向布线，另一端通过第1电阻元件连接上述列方向布线，由这些行方向布线和列方向布线供给规定驱动电压的电子发射元件；以及

上述列方向布线的布线电阻值比上述行方向布线的布线电阻值高。

2.根据权利要求1所述的电子源基板，其特征是上述行方向布线和上述电子发射元件是通过第2电阻元件连接起来的。

3.根据权利要求2所述的电子源基板，其特征是当设定第1电阻元件的电阻值为A、第2电阻元件的电阻值为B、列方向布线的布线电阻值为C、行方向布线的布线电阻值为D时，满足：

A/B≤C/D

的条件。

4.根据权利要求1所述的电子源基板，其特征是上述电阻元件是用金属陶瓷材料形成的。

5.根据权利要求1所述的电子源基板，其特征是电子发射元件是表面传导型电子发射元件。

6.一种显示装置，其特征是包括：

由根据权利要求1所述的电子源基板构成的背面板；以及

具备与上述背面板对置设置的，从上述电子源基板发射电子照射荧光膜的表面板。

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