CN1832097A - 图像显示装置 - Google Patents

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CN1832097A CNA2005100974599A CN200510097459A CN1832097A CN 1832097 A CN1832097 A CN 1832097A CN A2005100974599 A CNA2005100974599 A CN A2005100974599A CN 200510097459 A CN200510097459 A CN 200510097459A CN 1832097 A CN1832097 A CN 1832097A
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楠敏明
辻和隆
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Abstract

本发明提供一种图像显示装置，在阴极基板(10)上形成下部电极(11)、隧道绝缘膜(12)、上部电极(13)。在上部电极(13)的下层形成上部电极供电线(16)、上部电极通过连接电极(15)与上部电极供电线(16)可靠连接。在上部电极(13)和连接电极(15)与下部电极(11)之间层叠场绝缘膜(12A)、由溅射成膜的层间绝缘膜下层(14a)、涂敷成膜的层间绝缘膜上层(14b)，并使下部电极(11)和上部电极(13)(上部电极供电线16)绝缘。由此，提供一种防止了构成薄膜型电子源的下部电极和上部电极(上部电极供电线)间的绝缘破坏不良、没有显示缺陷的长寿命的图像显示装置。

Description

图像显示装置
技术领域
本发明涉及图像显示装置及其制造方法，特别涉及使用薄膜型电子源阵列的也称为自发光型平板显示器的图像显示装置。
背景技术
近年来，人们开发出了利用微小且可集成的电子发射型电子源的图像显示装置，该电子发射型电子源也称为薄膜型电子源。薄膜型电子源，以上部电极-电子加速层-下部电极的三层薄膜结构为基本结构，在上部电极-下部电极之间施加电压使电子从上部电极的表面发射到真空中。包括例如层叠了金属-绝缘体-金属的MIM(Metal-Insulator-Metal)型，层叠了金属-绝缘体-半导体的MIS(Metal-Insulator-Semiconductor)型、金属-绝缘体-半导体-金属型、EL型、多孔硅(porous silicon)型等。
在例如专利文献1、专利文献2中公开了MIM型，在非专利文献1中公开了金属-绝缘体-半导体型，在非专利文献2中公开了金属-绝缘体-半导体-金属型，在非专利文献3中公开了EL型，在非专利文献4中公开了多孔硅型。
图1是以MIM型为例说明薄膜型电子源的结构的一个例子的剖视图。图2是说明薄膜型电子源的动作原理的图。MIM型薄膜型电子源具有在成膜于基板10上的下部电极11上、中间隔着隧道绝缘膜(也称为隧道绝缘层)12和层间绝缘层14交叉层叠的上部电极13。上部电极13由上部电极供电布线16和连接电极15供电。
通过图2说明图1所示的薄膜型电子源的动作原理。图2中，在上部电极13和下部电极11之间施加驱动电压Vd，使作为电子加速层的隧道绝缘层12内的电场达到1～10MV/cm左右时，下部电极11中的费米能级附近的电子由于隧道现象，穿透势垒，注入隧道绝缘膜12、上部电极13的传导带，成为热电子。
这些热电子在隧道绝缘膜12中、上部电极13中扩散而损失能量，但具有上部电极13的功函数φ以上的能量的一部分热电子发射到真空20中。其它的薄膜型电子源在原理上多少有些不同，但通过较薄的上部电极13发射热电子这一点是相同的。
将构成这样的薄膜型电子源的下部电极与和下部电极交叉的上部电极及向该上部电极供电的上部电极供电线布线配置成二维矩阵状，形成薄膜型电子源阵列，向下部电极施加显示信号、向上部电极(上部电极供电布线)施加扫描信号，使来自交叉部的薄膜型电子源的电子指向荧光体，并激发荧光体，由此构成图像显示装置。在这种情况下，上部电极供电布线为扫描线总线布线。关于薄膜型电子源，可以列举出例如下列的文献。
[专利文献1]日本特开平7-65710号公报
[专利文献2]日本特开平10-153979号公报
[非专利文献1]j.Vac.Sci.Techonol.Bll(2)p.429-432(1993)
[非专利文献2]Jpn.j.Appl.Phys.vol.36、pp.939
[非专利文献3]应用物理第63卷第6号592页
[非专利文献4]应用物理第66卷第5号437页
发明内容
如上所述，这种图像显示装置是通过向下部电极施加显示信号，向上部电极施加(上部电极供电线)施加扫描信号来选择交叉部的薄膜型电子源，因此薄膜型电子源阵列的下部电极和上部电极(上部电极供电布线)间的绝缘很重要。如果两者间存在绝缘不良，则下部电极与上部电极或上部电极供电布线之间将发生电短路，产生图像缺陷。因此，要求成为电子加速层的隧道绝缘膜和限制电子发射部的层间绝缘膜没有缺陷。
以往，隧道绝缘膜和层间绝缘膜的形成使用阳极氧化这样的电化学成膜法。该成膜法与其它成膜法相比，膜质、膜厚的均匀性特别优异，适于构成具有该电子源阵列的大规模(大面积)的图像显示装置的显示板的形成。但是，阳极氧化存在以下(1)～(3)所述的课题。
(1)当存在因付着在表面的异物等而导致流不过电流的部位时，将造成绝缘不良。(2)在构成形成了薄膜型电子源阵列的显示板时，经由间隔物施加在阴极基板上的大气压，使得薄膜型电子源阵列的层间绝缘膜受到机械损伤，从而引起时间零点(time zero)的绝缘破坏不良。(3)一般来讲，薄膜型电子源的静电容大于液晶元件。这是由于作为绝缘膜的氧化铝的相对介电常数大到10，且膜厚薄到10nm左右的缘故。因此必须使用具有足够的电流供给能力的驱动电路芯片(IC或LSI)，与液晶元件相比，可能会增加电路成本。
观察静电容的详细结构可知，隧道绝缘膜和层间绝缘膜各占一半。隧道绝缘膜的膜厚、面积都为层间绝缘膜的1/10，而两者的介电常数相同(相对介电常数：～10)，因此静电容几乎相同。为降低寄生电容，可以增加层间绝缘膜的膜厚，但因局部氧化用抗蚀剂掩膜(resistmask)的绝缘耐压的关系，简单地提高氧化电压较为困难。
本发明的目的在于提供一种能防止构成薄膜型电子源的下部电极和上部电极(上部电极供电线线)之间发生绝缘破坏不良、没有显示缺陷、寿命长的图像显示装置。
可以将这样的电子源排列成多行(例如水平方向)和多列(例如垂直方向)，形成矩阵，并在真空中配置与各电子源对应设置的多个荧光膜(荧光体)和阳极，由此形成图像显示装置。在采用这样的结构的图像显示装置中，在进行图像显示时，按标准采用被称为线依次驱动的驱动方法。这是显示例如每秒60张(60帧)的静止图像时，按每条扫描线(水平方向)进行各帧的显示的方式。因此，同一扫描线上的与信号线数目对应的电子源全部同时动作。动作时，扫描线上流过子像素(构成全彩色显示用的1个像素(pixel)的单色像素，也称为副像素)包含的电子源所消耗的电流乘以全部信号线的数量而得到的电流。该扫描线电流因布线电阻而沿扫描线产生电压降，因此妨碍电子源的均匀动作。特别是实现大型图像显示装置时，因扫描线的布线电阻而产生的电压降是个大问题。
在将上述那样的薄膜型电子源用作阴极(电子源)的图像显示装置中，因降低了对该阴极的充放电功率而实现了低功耗化，因降低了驱动电路(驱动器)负载和CR时间常数而防止了信号延迟，因此降低了扫描线-信号线间电容。由此，有望将介电常数低、厚膜化容易的涂敷型绝缘膜用于扫描线-信号线间的层间绝缘膜。
但是涂敷型绝缘膜，其涂敷后的干燥、烧制会导致其收缩，因此抗拉伸应力性差。而在层间绝缘膜上形成的金属布线，一般来说多为拉伸应力强的材料。因此，当在由涂敷型绝缘膜形成的层间绝缘膜上形成拉伸应力强的金属布线时，容易引起裂纹、薄膜剥落，从而成为断线的一个原因。
这样的布线材料广泛使用铬(Cr)或铝(Al)。铬是拉伸应力极强的金属材料，在涂敷绝缘膜上成膜时容易产生裂纹。在铝中添加了钕(Nd)或钽(Ta)等的合金膜，刚成膜后拉伸应力小，但是在显示基板的封装热工序时，合金膜的应力发生变化，产生很强的拉伸应力，从而产生裂纹。其结果，可靠性因发生断线等而降低。这并不限于由层间绝缘膜分离信号线和扫描线而形成的矩阵型图像显示装置，在涂敷型绝缘膜上形成金属薄膜布线等的其它同样的膜结构中也如此。
本发明的另一目的在于提供一种具有在涂敷型绝缘膜上成膜也不会引起裂纹的金属膜构造的高可靠性的图像显示装置。
本发明提供一种图像显示装置，由以一定间隔配置了多个薄膜型电子源的阴极基板、与上述多个电子源相对地将荧光膜配置成点状或线状的阳极基板、以预定间隔支撑上述阴极基板和阳极基板的多个间隔物、以及用于保持真空的框玻璃构成真空板容器，在上述阴极基板上具有中间隔着层间绝缘膜在彼此交叉的行方向和列方向延伸的多条导电布线，在与它们的交点坐标对应的位置，上述薄膜型电子源连接在列方向和行方向的上述导电布线上，按行依次驱动上述薄膜型电子源而进行图像显示。
另外，上述薄膜型电子源由下部电极、上部电极和夹在它们之间的电子加速层构成；上述层间绝缘层采用由涂敷膜形成的相对介电常数小于或等于5的薄膜绝缘材料和真空成膜的薄膜绝缘材料的至少2层的薄膜层叠体。
本发明除了采用至少2层的薄膜层叠体的上述层间绝缘层之外，还将上述多条导电布线中的连接在上部电极上的导电布线、或者上述层间绝缘膜中的真空成膜的绝缘膜配置成覆盖可涂敷成膜的上述绝缘材料的图形端部的至少一部分。
另外，本发明可以使上述下部电极为铝或铝合金，上述电子加速层为其阳极氧化膜。并且，作为上述涂敷成膜的绝缘层材料可以采用SOG、无机聚硅氨烷、有机聚硅氨烷或两者混合的聚硅氨烷。
本发明在使用涂敷型绝缘膜作为层间绝缘层时，使用铝或铜形成在该涂敷型绝缘层上形成的布线等金属膜。另外，本发明在涂敷型绝缘膜上采用了层叠布线，该层叠布线的与该涂敷型绝缘膜接触的金属膜为膜厚小于或等于10nm的铬(Cr)、钼(Mo)、镍(Ni)、钨(W)等高熔点金属或者它们的合金，在其上形成有铝或铜。
以下，更具体地说明本发明的图像显示装置。
即，包括将薄膜型电子源配置成矩阵状的阴极基板、以及具有与上述电子源分别对应地配置的多色荧光体层的荧光体基板，上述薄膜型电子源在多条扫描线和信号线的每个交叉部附近，电连接在该扫描线和信号线上，并发射电子；作为使扫描线和信号线之间绝缘的绝缘膜具有用涂敷法形成的涂敷型绝缘膜，作为在上述涂敷型绝缘膜上接触地形成的扫描线或信号线，由内应力小于或等于-200MPa的金属膜形成。
另外，使形成上述扫描线或信号线的金属膜为不含添加金属的铝(纯铝)或铜(纯铜)，在该金属膜之上，层叠了熔点大于或等于1200℃的高熔点金属膜。高熔点金属膜是铬、镍、钼、钨中的至少一种金属、或者是它们中的2种或2种以上金属的合金。
另外，本发明的图像显示装置，作为在涂敷型绝缘层上形成的扫描线或信号线采用层叠膜，该层叠膜是在该涂敷型绝缘膜上形成膜厚小于或等于10nm的高熔点金属膜，再在其上形成纯铝或纯铜的金属膜，进而在其上按顺序形成熔点比铝或铜高的金属材料的薄膜而形成的。
作为该涂敷型绝缘膜采用通过真空中的干法处理形成的绝缘膜，或者通过溶液中的湿法处理形成的绝缘膜，或者是在它们的层叠膜上用涂敷法形成的有机或无机硅聚合物、或聚硅氨烷。
根据本发明，可以防止发生初始(时间零点)的绝缘破坏不良，提高图像显示装置的制造成品率。另外，能抑制随着时间加长而出现的绝缘破坏不良，确保图像显示装置具有长的工作寿命。
另外，根据本发明能得到可靠性高的图像显示装置，即使层间绝缘层使用涂敷型绝缘层，也能防止因在该涂敷型绝缘层上形成的金属膜布线的应力而产生裂纹、引起膜剥离。另外，通过以膜厚厚且介电常数低的涂敷型绝缘层为层间绝缘层，能实现布线的低电容化，降低功耗、驱动器负载，防止发生信号延迟。
附图说明
图1是表示薄膜型电子源的元件构造的图。
图2是表示薄膜型电子源的动作原理的图。
图3是表示本发明实施例1中的薄膜型电子源的制造方法的图。
图4是表示本发明实施例1中的薄膜型电子源的制造方法的接着图3的图。
图5是表示本发明实施例1中的薄膜型电子源的制造方法的接着图4的图。
图6是表示本发明实施例1中的薄膜型电子源的制造方法的接着图5的图。
图7是表示本发明实施例1中的薄膜型电子源的制造方法的接着图6的图。
图8是表示本发明实施例1中的薄膜型电子源的制造方法的接着图7的图。
图9是表示本发明实施例1中的薄膜型电子源的制造方法的接着图8的图。
图10是表示本发明实施例1中的薄膜型电子源的制造方法的接着图9的图。
图11是表示本发明实施例1中的薄膜型电子源的制造方法的接着图10的图。
图12是表示本发明实施例2中的薄膜型电子源的制造方法的图。
图13是表示本发明实施例2中的薄膜型电子源的制造方法的接着图12的图
图14是表示本发明实施例2中的薄膜型电子源的制造方法的接着图13的图。
图15是表示本发明实施例2中的薄膜型电子源的制造方法的接着图14的图
图16是表示本发明实施例2中的薄膜型电子源的制造方法的接着图15的图。
图17是表示本发明实施例2中的薄膜型电子源的制造方法的接着图16的图。
图18是表示本发明实施例2中的薄膜型电子源的制造方法的接着图17的图。
图19是表示本发明实施例2中的薄膜型电子源的制造方法的接着图18的图。
图20是表示本发明实施例3中的薄膜型电子源的制造方法的图。
图21是表示本发明实施例3中的薄膜型电子源的制造方法的接着图20的图。
图22是表示本发明实施例3中的薄膜型电子源的制造方法的接着图21的图。
图23是表示本发明实施例3中的薄膜型电子源的制造方法的接着图22的图。
图24是表示本发明实施例3中的薄膜型电子源的制造方法的接着图23的图。
图25是表示本发明实施例3中的薄膜型电子源的制造方法的接着图24的图。
图26是表示本发明实施例3中的薄膜型电子源的制造方法的接着图25的图。
图27是表示本发明实施例3中的薄膜型电子源的制造方法的接着图26的图。
图28A～图28C是表示使用MIM型阴极基板的图像显示装置的实施例4的结构的图。
图29A～图29C是表示使用MIM型阴极基板的图像显示装置的实施例4的结构的另一个图。
图30A、图30B是将阴极基板和阳极基板贴合后的图像显示装置的剖视图。
图31是图像显示装置向驱动电路的连线图。
图32是表示各驱动电路的电压波形的一个例子的图。
图33A～图33C是说明本发明实施例5的主要部分构造的图。
图34是利用溅射法形成的主要布线材料的本征应力的说明图。
图35A～图35C是本发明实施例6的主要部分构造的说明图。
图36A～图36C是本发明实施例7的主要部分构造的说明图。
图37A～图37C是本发明实施例8的主要部分构造的说明图。
图38是说明本发明的图像显示装置的整体结构例的概要的展开立体图。
具体实施方式
以下，参照实施例的附图详细说明本发明的实施方式。在以下实施例中，以使用热电子发射型的MIM型薄膜电子源的场致发射式图像显示装置为例进行说明。无需赘言，本发明并不限于使用这样的MIM型电子源的显示装置，也同样可以适用于使用背景技术中所述的各种电子源的各种图像显示装置。
[实施例1]
用图3～图11所示的制造工序图说明实施例1的结构。图3～图11是说明本发明的图像显示装置的实施例1的工序图，图4是接着图3的工序图，图5是接着图4的工序图，…图11是接着图10的工序图。在此，将公开所使用的涂敷成膜型绝缘膜具有感光性、且在图形形成后制造工序中的热处理不会引起回流(reflow)的情况下的制造方法。
在图3中，在玻璃等绝缘性的阴极基板10上形成下部电极11用的金属膜。作为下部电极的材料，使用铝(Al)或铝合金。在此，使用了掺杂了2原子量％的钕(Nd)的Al-Nd合金。使用例如溅射法形成该金属膜。使膜厚为300nm。成膜后经光刻工序、刻蚀工序形成图3所示的条状的下部电极11。刻蚀液适用于用例如磷酸、醋酸、硝酸的混合水溶液进行的湿法刻蚀。
在图4中，在下部电极的一部分上形成抗蚀剂图形，对表面进行局部阳极氧化。例如，如果使化成电压为100V，则将在下部电极11上形成厚度约为140nm的绝缘层。接着，剥离用于局部氧化的抗蚀剂图形，对下部电极11的表面再次进行阳极氧化。例如，如果使化成电压为6V，则在下部电极11上将形成厚度约为13nm的绝缘层(隧道绝缘膜)12。并在隧道绝缘膜12的周围形成场绝缘膜12A。此时，在已经形成了100V的氧化膜的区域，不进行氧化，而仅在前一工序中被抗蚀剂覆盖的区域形成氧化膜。
在图5中，用溅射法将氮化硅(例如Si3N4)、氧化硅(例如SiO2)或者两者的混合体(SixOyNz)形成为层间绝缘层14的下层14a。接着，利用涂敷成膜形成绝缘膜，作为层间绝缘膜的上层14b。材料适合使用SOG、无机聚硅氨烷(polysilazane)或者有机聚硅氨烷。更理想的是具有感光性的材料。
在用旋涂法在基板上形成涂敷膜后，用具有所要图形的光掩模曝光，并进行碱性显影处理，由此形成图形。之后，在空气中进行预烧制。此时，烧制温度希望设定为小于或等于300℃，最好是在200℃左右，使得下部电极11不析出Al-Nd合金。在不具有感光性的情况下，可以在预烧制后，形成光致抗蚀剂图形，通过使用卤化碳类气体、例如CF4和O2的混合气体的干法刻蚀，形成所要的图形。
在图6中，形成100nm的铬(Cr)作为连接电极15，形成2um的上述Al合金作为上部电极供电线(上部电极供电布线、扫描线总线布线)16，在其上形成50nm的铬(Cr)作为帽(cap)电极17。
在图7中，在成为扫描线的部分留下帽电极17的Cr。硝酸铈铵和硝酸的混合水溶液适于Cr的刻蚀。此时，帽电极17的线宽需要设计得比在下一工序中制作的上部电极供电线16的线宽窄。这是由于上部电极供电线16由2um的Al合金组成，用湿法刻蚀难以避免产生同样程度的侧面刻蚀(side etching)的缘故。如果不考虑这个问题，则帽电极17会从上部电极供电线16伸出来，形成帽檐。帽电极17的形成为帽檐的部分，由于强度不够，在制造工序中容易崩落、剥离，引起扫描线间的短路不良，并且，在施加高电压时会引起电场集中，从而诱发致命的放电。
在图8中，在与下部电极11正交的方向将上部电极供电线16加工成条状。例如磷酸、醋酸、硝酸的混合水溶液(PAN)适合用作刻蚀液。
在图9中，加工连接电极15，使得其向层间绝缘膜14的开口部侧突出，并在相反一侧退到上部电极供电线16之后(能进行钻蚀(under cut))。为此，前者可以在连接电极15上配置光致抗蚀剂图形进行湿法刻蚀，后者可以在帽电极17上配置光致抗蚀剂图形进行湿法刻蚀。刻蚀液优选上述的硝酸铈铵和硝酸的混合水溶液。此时，层间绝缘膜的下层14a起到保护隧道绝缘膜12不受刻蚀液刻蚀的刻蚀停止层(etching stopper)的作用。
在图10中，为了露出电子发射部，利用光刻和干法刻蚀使层间绝缘膜14的一部分形成开口。刻蚀气体优选CF4和O2的混合气体。对露出的隧道绝缘膜12再次实施阳极氧化，修复刻蚀造成的加工损伤。
在图11中，形成上部电极13并完成阴极基板(电子源基板)。使用遮蔽掩模(shadow mask)利用溅射法进行上部电极13的成膜，使得不在配置在基板周边的布线端子部分等上成膜。上部电极供电线16在上述的钻蚀构造部分引起覆盖不良，上部电极13按每一扫描线自动分离。作为上部电极13的材料，使用Ir、Pt、Au的层叠膜，各层的膜厚为数nm。由此，能避免伴随光刻、刻蚀出现的对上部电极13和隧道绝缘膜12的污染或损伤。
[实施例2]
用图12～19说明本发明的实施例2的图像显示装置。图12～19是说明本发明的图像显示装置的实施例2的工序图，图13是接着图12的工序图，图14是接着图13的工序图，…图19是接着图18的工序图。在此，将公开所使用的涂敷成膜型绝缘膜具有感光性，且在图形形成后制造工序中的热处理引起回流的情况下的制造方法。首先，按照与上述实施例1相同的制造方法，制作下部电极11和隧道绝缘膜12、场绝缘膜12A。
在图13中，利用溅射法将氮化硅(例如Si3N4)、氧化硅(例如SiO2)或者两者的混合体(SiON)形成为层间绝缘层14的下层14a。接着，利用涂敷成膜形成绝缘膜，作为层间绝缘膜14的上层14b。材料适合使用SOG、无机聚硅氨烷或者有机聚硅氨烷。更理想的是具有感光性的材料。
利用旋涂法在基板上形成涂敷膜后，用具有所要图形的光掩模曝光，并进行碱性显影处理，由此形成图形。之后，在空气中进行预烧制。此时，烧制温度希望设定为小于或等于300℃，最好是在200℃左右，使得下部电极11不析出Al-Nd合金。在不具有感光性的情况下，可以在预烧制后，形成光致抗蚀剂图形，通过使用前面提到的卤化碳类气体的干法刻蚀，形成开口部。
在图14中，形成100nm的铬(Cr)作为连接电极15，形成2um的上述Al合金作为上部电极供电线16，在其上形成50nm的铬(Cr)作为帽电极17。
在图15中，在成为扫描线的部分留下帽电极17的Cr。硝酸铈铵和硝酸的混合水溶液适合用作Cr的刻蚀。此时，帽电极17的线宽需要设计得比在下一工序中制作的上部电极供电线16的线宽窄。这是由于上部电极供电线16由2um的Al合金组成，用湿法刻蚀难以避免发生同样程度的侧面刻蚀的缘故。如果不考虑这个问题，则帽电极17会从上部电极供电线16伸出来，形成帽檐。形成了帽檐的帽电极17强度不够，在制造工序中容易崩落、剥离，引起扫描线间的短路不良，并且在施加高电压时会引起电场集中，从而诱发致命的放电。
在图16中，在与下部电极11正交的方向将上部电极供电线16加工成条状。例如磷酸、醋酸、硝酸的混合水溶液(PAN)适合用作刻蚀液。此处，层间绝缘膜开口部与上部电极供电线16的位置关系与实施例1中的不同，主要是电极横跨开口部地进行图形化。
在图17中，加工连接电极15，使得其向层间绝缘膜14的开口部侧(箭头A)突出，并且在相反一侧(箭头B)退到上部供电线16之后(能进行钻蚀)。由此，前者可以在连接电极15上配置光致抗蚀剂图形进行湿法刻蚀，后者可以在帽电极17上配置光致抗蚀剂图形进行湿法刻蚀。刻蚀液优选上述硝酸铈铵和硝酸的混合水溶液。此时，层间绝缘膜的下层14a起到保护隧道绝缘膜12不受刻蚀液刻蚀的刻蚀停止层的作用。
在图18中，为了露出电子发射部，利用光刻和干法刻蚀使层间绝缘膜14的一部分形成开口。刻蚀气体优选CF4和O2的混合气体。对露出的隧道绝缘膜12再次实施阳极氧化，修复由刻蚀造成的加工损伤。
在图19中，形成上部电极13，完成阴极基板(电子源基板)。使用遮蔽掩模利用溅射法进行上部电极13的成膜，使得不在配置在基板周边的布线端子部分等上成膜。上部电极供电线16在上述的钻蚀构造部分引起覆盖不良，按每一扫描线自动分离。本实施例中，假定的是涂敷成膜的层间绝缘膜因制造工序中的热处理、特别是后述的面板封装工序中的热处理而回流的情况。
在分离侧(箭头B)，由于层间绝缘膜14的锥面上的上部电极13是极薄的膜，基材的回流容易造成断线，从而进一步促进了像素分离。另一方面，在连接侧(箭头A)，层间绝缘膜14的锥面部存在上部电极供电线16，从而抑制了回流，所以对上部电极13的连接不会造成任何影响。作为上部电极13的材料使用Ir、Pt、Au的层叠膜，各层的膜厚为数nm。由此，能避免伴随光刻、刻蚀出现的对上部电极13和隧道绝缘膜12的污染或损伤。此外，在本实施例中，说明了并用由扫描线的逆锥面结构引起的上部电极的覆盖不良、和由涂敷成膜型绝缘膜的回流引起的断线进行像素分离的情况，但是，仅通过后者进行像素分离也可以。此时，与前者相比，由于削减了扫描线加工的工时，因此在制造成本、制造成品率等方面具有优越性。
[实施例3]
用图20～27说明本发明的实施例3。图20～图27是说明本发明的图像显示装置的实施例3的工序图，图21是接着图20的工序图，图22是接着图21的工序图，…图27是接着图26的工序图。在此，将公开与所使用的涂敷成膜型绝缘膜具有感光性，并且在图形形成后制造工序中的热处理引起回流的情况对应的另一制造方法。首先，按照与上述实施例相同的制造方法，制作下部电极11和隧道绝缘膜12、场绝缘膜12A(图20)。
在图21中，利用涂敷成膜形成绝缘膜作为层间绝缘层14的下层14a。材料适合使用SOG、无机聚硅氨烷(polysilazane)或者有机聚硅氨烷。最好是具有感光性的材料。利用旋涂法在基板上形成涂敷膜后，用具有所要图形的光掩模曝光，并进行碱性显影处理，由此形成图形。之后，在空气中进行预烧制。此时，烧制温度希望设定为小于或等于300℃、最好是在200℃左右，使得下部电极11不析出Al-Nd合金。在不具有感光性的情况下，可以在预烧制后，形成光致抗蚀剂图形，通过使用卤化碳气体的干法刻蚀，形成开口部。
在图22中，形成氮化硅(例如Si3N4)、氧化硅(例如SiO2)或者两者的混合体(SiON)作为层间绝缘膜的上层14b。形成100nm的铬(Cr)作为连接电极15、形成2um的上述Al合金作为上部电极供电线16，在其上形成50nm的铬(Cr)作为帽电极17。此处，层间绝缘膜的下层和上层的位置关系与实施例2不同，主要是覆盖下层的开口部地形成上层。
在图23中，在成为扫描线的部分留下帽电极17的Cr。硝酸铈铵和硝酸的混合水溶液适合用作Cr的刻蚀。此时，帽电极17的线宽需要设计得比在下一工序中制作的上部电极供电线16的线宽窄。这是由于上部电极供电线16由2um的Al合金组成，利用湿法刻蚀难以避免产生同样程度的侧面刻蚀的缘故。如果不考虑这个问题，则帽电极17会从上部电极供电线16突出来，形成帽檐。形成了帽檐的帽电极17由于强度不够，在制造工序中容易崩落、剥离，引起扫描线间的短路不良，并且在施加高电压时会引起电场集中，从而诱发致命的放电。
在图24中，在与下部电极11正交的方向将上部电极供电线16加工成条状。例如磷酸、醋酸、硝酸的混合水溶液(PAN)适合用作刻蚀液。
在图25中，加工连接电极15，使得其向层间绝缘膜14的开口部侧突出，并且在相反一侧退到上部电极供电线16之后(能进行钻蚀)。因此，前者可以在连接电极15上配置光致抗蚀剂图形进行湿法刻蚀，后者可以在帽电极17上配置光致抗蚀剂图形进行湿法刻蚀。刻蚀液优选上述硝酸铈铵和硝酸的混合水溶液。此时，层间绝缘膜的上层起到保护隧道绝缘膜12不受刻蚀液刻蚀的刻蚀停止层的作用。
在图26中，为了露出电子发射部，利用光刻和干法刻蚀使层间绝缘膜16的一部分形成开口。刻蚀气体优选CF4和O2的混合气体。对露出的隧道绝缘膜12再次实施阳极氧化，修复由刻蚀造成的加工损伤。
在图27中，形成上部电极13，完成阴极基板(电子源基板)。使用遮蔽掩模利用溅射法进行上部电极13的成膜，使得不在配置在基板周边的布线端子部分等上成膜。上部电极供电线16在上述的钻蚀构造部分引起覆盖不良，按每一扫描线自动分离。本实施例中，假定的是涂敷成膜的层间绝缘膜14因制造工序中的热处理、特别是后述的面板封装工序中的热处理而回流的情况。在连接侧(箭头A)，由于层间绝缘膜上层14b覆盖了层间绝缘膜14的锥面部，抑制了回流，因此对上部电极的导通不会带来任何影响。作为上部电极13的材料使用Ir、Pt、Au的层叠膜，各层的膜厚为数nm。由此，能避免伴随光刻、刻蚀出现的对上部电极13和隧道绝缘膜12的污染或损伤。
[实施例4]
用图28A～图28C、图29A～图29C说明使用MIM型阴极基板的图像显示装置的实施例4。首先，按照上述实施1至实施例3的制造方法，制作在阴极基板10上配置了多个MIM型电子源的阴极基板。为了便于说明，图28A～图28C表示了(3×4)点的MIM型电子源基板的俯视图和剖视图，实际上，形成与显示点数对应的数量的MIM型电子源的矩阵。
图28A是俯视图，图28B是图28A的A-A’剖视图，图28C是图28A的B-B’剖视图。与上述说明中的符号相同的符号对应同一功能部分。
虽然在MIM型电子源的制造方法中没有进行说明，但是在构成图像显示装置时，下部电极11、上部电极供电线16的电极端部为了与驱动电路进行连接，必须露出电极面。
利用图29A～图29C，通过阳极基板的制造方法说明其结构。阳极基板110使用透光性玻璃等。首先，为了提高图像显示装置的对比度，形成黑矩阵117。在阳极基板110上涂敷混合了PVA(聚乙烯醇)和重铬酸铵的溶液，紫外线照射要形成黑矩阵117以外的部分，使其感光，然后除去未感光部分，并在该处涂敷溶入了石墨粉末的溶液，剥去(lift off)PVA，由此，形成黑矩阵117。
接着，形成红色荧光体111。在阳极基板110上涂敷在荧光体颗粒中混合了PVA(聚乙烯醇)和重铬酸铵的水溶液，然后紫外线照射形成荧光体的部分使其感光，再用流水除去未感光部分。由此，使红色荧光体111图形化。同样地形成绿色荧光体112和蓝色荧光体113。作为荧光体，例如红色可以使用Y2O2S:Eu(P22-R)、绿色可以使用ZnS:Cu，Al(P22-G)、蓝色可以使用ZnS:Ag(P22-B)。
接着，用硝化纤维素(nitrocellulose)等的膜成膜并使表面平坦化，然后在整个阳极基板110上蒸镀膜厚75nm左右的Al，作为背金114。该背金114起加速电极的作用。之后，在400℃左右大气中对阳极基板110进行加热，加热分解薄膜和PVA等有机物。由此，完成阳极基板。中间隔着间隔物30并使框玻璃116介于显示区域的周围地用玻璃料115将这样制作出的阳极基板110和阴极基板10封装起来。
图30A、图30B是使阴极基板和阳极基板贴合后的图像显示装置的剖视图，图30A相当于图29A的A-A’剖面，图30B相当于图29A的B-B’剖面。设定间隔物30的高度，使得贴合后的阳极基板110和阴极基板10间的距离为1～3mm左右。间隔物30是在上部电极供电线16上配置的例如板状玻璃或陶瓷。此时，由于间隔物配置在显示基板侧的黑矩阵117的下面，所以间隔物不影响发光。为了说明方便，按每一发R(红)、G(绿)、B(蓝)光的点、也即是在上部电极供电线16之上全都设置了间隔物30，但实际上也可在机械强度能承受的范围内，减少间隔物30的数量(密度)，例如每隔数cm设置一个。
另外，虽然本实施例中没有说明，但是在使用支柱状的间隔物、格子状的间隔物的情况下，也能通过相同的方法进行面板组装。封装后的面板排气到10-7Torr左右的真空后密封起来。密封后，使内置的吸气剂活化，将由基板和框架构成的容器维持为高真空。例如，在以Ba为主要成分的吸气剂的情况下，可以通过高频感应加热等形成吸气剂膜。也可以使用以Zr为主要成分的非蒸发型吸气剂。这样，使用MIM型电子源的显示板就完成了。由于阳极基板110和阴极基板10间的距离长达1～3mm左右，因此，能使对背金114所施加的加速电压高达1～10KV。因此，荧光体可以使用阴极射线管(CRT)用的荧光体。
图31是这样制成的图像显示装置向驱动电路的连线图。下部电极11由挠性基板(FPC)连接到信号线驱动电路40。信号线驱动电路40具有与各信号线(下部电极11)对应的驱动电路D1、D2、D3。上部电极供电线16由FPC连接到扫描线驱动电路50。扫描线驱动电路50具有与各扫描线(上部电极13)对应的驱动电路S1、S2、S3。
这种方式的优点在于在连接扫描线的同时向间隔物施加接地电位，而不增加制造工时。位于第m个上部电极供电线16和第n个下部电极11的交点的像素以坐标(m，n)表示。从高压产生电路60向背金114施加1～10KV左右的加速电压。此外，在本实施例中，假定了扫描线和信号线都是从单侧驱动，但是根据需要，在两侧配置驱动电路进行两侧驱动，也不会妨碍实现本发明。
图32表示各驱动电路产生的电压波形的一个例子。在时刻t0，各电极电压都为0，因此不发射电子，荧光体不发光。在时刻t1，仅向上部电极供电线16中的S1施加V1的电压，向下部电极11中的D2、D3施加-V2的电压。在坐标(1，2)、(1，3)处，在下部电极11和上部电极供电线16之间被施加(V1+V2)的电压，因此如果将(V1+V2)设定为大于或等于电子发射开始电压，则会从这些MIM型电子源向真空中发射电子。发射出的电子经从高压产生电路60向背金114施加的加速电压加速后，入射到荧光体，产生发光。
同样，在时刻t2，向上部电极供电线16的S2施加V1的电压，并向下部电极11的D3施加-V2的电压，同样地坐标(2，3)点亮。由此，通过改变对上部电极供电线16施加的信号，能够显示所要的图像或信息。另外，通过适当地改变对下部电极11施加的电压-V2的大小，能够显示具有灰度等级的图像。在时刻t5，施加用于释放存储在隧道绝缘膜12中的电荷的反转电压。即，向所有上部电极供电线16施加-V3的电压、同时向所有下部电极11施加0V电压。
[实施例5]
图33A～图33C是本发明实施例5的要部构造说明图。图33A是俯视图，图33B是图33A的A-A’剖视图，图33C是图33A的B-B’剖视图。在阴极基板10上形成有成为下部电极的金属膜110、覆盖金属膜110地涂敷而成的层间绝缘膜120(此处，还包含场绝缘膜、隧道绝缘层)、构成上部电极的金属膜130。此处，金属膜110和金属膜130各自只示出了2条。在金属膜110和金属膜130的各交点附近分别配置有电子源140。电子源140的一个电极(下部电极)和另一个电极(上部电极)分别与金属膜110和金属膜130电连接。此处省略了详细构造，也不特别关心金属膜110的金属材料的材质。
层间绝缘层120是用丝网印刷等印刷方法或旋涂法涂敷、并经干燥、烧结而成的绝缘膜，可以使用例如无机聚硅氨烷、有机聚硅氨烷、无机聚硅氨烷和有机聚硅氨烷的混合物。金属膜130是用溅射法等在层间绝缘膜120之上形成的。
图34是用溅射法形成的主要布线材料的本征应力的说明图。如图34所示，铝(Al)、铜(Cu)等熔点较低的金属的本征应力较低，而钼(Mo)、铬(Cr)等高熔点金属的拉伸张力较大。因此，如果用铝或铜制作图33A～图33C的在作为涂敷型绝缘膜的层间绝缘层120之上形成的金属膜130，则层间绝缘层120不会产生裂纹。另外，在采用了涂敷绝缘膜的层间绝缘层120上形成了3um的铝时，以及同样地形成了3um的铜时，作为涂敷型绝缘膜的层间绝缘层120都没有产生裂纹。但是，在同样地分别形成了100nm的铬、钼时，涂敷型绝缘膜120产生了裂纹。
根据实施例5的结构，将涂敷型绝缘膜用作层间绝缘层，也可以抑制在该层间绝缘层上形成的扫描线等金属布线产生裂纹。由此，防止了膜剥离的产生，避免了断线。另外，将膜厚较厚的涂敷型绝缘膜作为层间绝缘层，可以得到实现了布线的低电容化，降低了功耗、驱动负载，防止了信号延迟的可靠性高的图像显示装置。
[实施例6]
图35A～图35C是本发明实施例6的要部构造说明图。图35A是俯视图，图35B是图35A的A-A’剖视图，图35C是图35A的B-B’剖视图。与图33A～图33C相同的符号对应同一功能部分。为了使在作为涂敷型绝缘膜的层间绝缘膜120之上与之接触的铝、铜作为应力缓和层起作用，在图33A～图33C的结构上，如图35A～图35C所示，在铝或铜的成为扫描线的金属膜130之上层叠了拉伸应力强的高熔点金属150。高熔点金属150可以使用例如本征应力为负(拉伸)为500Mpa～2GPa的铬(Cr)、钼(Mo)、镍(Ni)、钨(W)或者它们中的2种或2种以上金属的合金。
铜(Cu)由于易氧化，因此层叠起氧化防止层作用的铬(Cr)是有效的。另外，铝在图形化时，用湿法刻蚀进行锥面加工，此时，如果层叠刻蚀速度比铝更快的钼或钼合金，则更容易进行锥面加工，所以更为有效。
另外，即使拉伸应力为500MPa～2GPa这样强的钼膜等，通过使其膜厚薄到小于或等于10nm，也能降低张力，因此，即使在作为涂敷绝缘膜的层间绝缘层上直接成膜，也能防止裂纹。
根据实施例6，即使将涂敷型绝缘膜用作层间绝缘层，也会因由层间绝缘层的干燥、烧制引起的收缩，而抑制在该层间绝缘层上形成的金属布线产生裂纹，防止膜剥离，从而避免金属布线发生断线。另外，通过将膜厚较厚的涂敷型绝缘膜作为层间绝缘层，可以得到实现了布线的低电容化，降低了功耗、驱动负载、防止了信号延迟的可靠性高的图像显示装置。
[实施例7]
图36A～图36C是本发明实施例7的要部构造说明图。图36A是俯视图，图36B是图36A的A-A’剖视图，图36C是图36A的B-B’剖视图。与图33A～图33C、图35A～图35C相同的符号对应同一功能部分。如图36A～图36C所示，在实施例7中，在铝或铜之下覆盖了膜厚小于或等于10nm的铬或铬合金的金属层160。该金属层160作为与层间绝缘层之间进行紧密固定的接合层是有效的。其它结构及作用与图35A～图35C的实施例相同。
根据实施例7，将涂敷型绝缘膜用作层间绝缘层，也会因由层间绝缘层的干燥、烧制引起的收缩，而抑制在该层间绝缘层之上形成的金属布线产生裂纹，防止膜脱离，避免金属布线发生断线。另外，通过将膜厚较厚的涂敷型绝缘膜作为层间绝缘层，可以得到实现了布线的低电容化，降低了功耗、驱动负载、防止了信号延迟的可靠性高的图像显示装置。
[实施例8]
图37A～图37C是本发明实施例8的要部构造说明图。图37A是俯视图，图37B是图37A的A-A’剖视图，图37C是图37A的B-B’剖视图。与图33A～图33C、图35A～图35C和图36A～图36C相同的符号对应同一功能部分。如图37A～图37C所示，在实施例8中，与图36A～图36C同样地，在层间绝缘层120之上形成膜厚小于或等于10nm的铬或铬合金等高熔点金属层160，在其上形成铝或铜膜。并且，在其上层叠了与上述同样的铬或铬合金等高熔点金属。
并且，在实施例8中，在用其它工艺形成的绝缘层170之上形成了上述的涂敷型绝缘膜120。该绝缘膜170，是利用例如真空中的干法处理、或溶液中的湿法处理形成的绝缘膜，或者是它们的层叠膜。
根据实施例8，将涂敷型绝缘膜用作层间绝缘层，会因由层间绝缘层的干燥、烧制产生的收缩，而抑制在该层间绝缘层上形成的金属布线产生裂纹，防止膜剥离，避免金属布线发生断线。另外，通过将膜厚较厚的涂敷型绝缘膜作为层间绝缘层，可以得到实现了布线的低电容化，降低了功耗、驱动负载，防止了信号延迟的可靠性高的图像显示装置。另外，由于能用由不同的成膜工艺形成的层叠绝缘膜形成层间绝缘层，所以能降低信号线与扫描线间发生绝缘不良的概率，从而提高制造成品率。
图38是说明本发明的图像显示装置的整体结构例的概略的展开立体图。在构成阴极基板的背板PNL1上，在该阴极基板10的内面具有上部电极13、下部电极11、以及在上部电极13和下部电极11的各交叉部附近设置的电子源ELS，其中，上部电极13，由在一个方向延伸并在与该一个方向正交的另一个方向并列设置的、在上述另一个方向被依次施加扫描信号的多条扫描线构成，下部电极11是在另一个方向延伸并与由扫描线构成的上部电极13交叉地并列设置在上述一个方向的多条信号线。在阴极基板10之上形成有下部电极11，在其上中间隔着层间绝缘层形成有上部电极13。
在构成阳极基板的前板PNL2上，在该基板40的内面形成有彼此被黑矩阵43区分开的3色(红(R)、绿(G)、蓝(B))的3个副像素41、以及阳极43。在该结构例中，在由阴极基板10的扫描线构成的上部电极13上，沿该扫描线13设置有间隔物30，按预定间隔使未图示的框玻璃介于其间地贴合两面板，并进行真空密封。虽然只图示出了一个间隔物30，但是，间隔物30通常在构成一条扫描线的上部电极13上被分成多个，并且每隔几条上部电极13来设置。
上述各实施例说明了在基板上形成信号线、在其上中间隔着层间绝缘层形成扫描线的结构的图像显示装置的例子，但是，本发明也能同样地应用于具有以相反的形式形成了信号线和扫描线的图像显示装置，或者信号线和扫描线以外的布线和电极。

Claims (13)

1.一种图像显示装置，由以一定间隔配置了多个薄膜型电子源的阴极基板、与上述多个薄膜型电子源相对地将荧光膜配置成点状或线状的阳极基板、以预定间隔支撑上述阴极基板和上述阳极基板的多个间隔物、以及用于保持真空的框玻璃构成真空板容器，在上述阴极基板上具有中间隔着层间绝缘层在彼此交叉的行方向和列方向延伸的多条导电布线，在与它们的交点坐标对应的位置，上述薄膜型电子源连接在列方向和行方向的上述导电布线上，按行依次驱动上述薄膜型电子源而进行图像显示；该图像显示装置的特征在于：
上述薄膜型电子源包括下部电极、上部电极、以及夹在它们之间的电子加速层；
上述层间绝缘层，包括涂敷形成的且相对介电常数小于或等于5的薄膜绝缘材料、和真空成膜的薄膜绝缘材料的至少2层的薄膜层叠体。
2.一种图像显示装置，由以一定间隔配置了多个薄膜型电子源的阴极基板、与上述多个薄膜型电子源相对地将荧光膜配置成点状或线状的阳极基板、以预定间隔支撑上述阴极基板和上述阳极基板的多个间隔物、以及用于保持真空的框玻璃构成真空板容器，在上述阴极基板上具有中间隔着层间绝缘层在彼此交叉的行方向和列方向延伸的多条导电布线，在与它们的交点坐标对应的位置，上述薄膜型电子源连接在列方向和行方向的上述导电布线上，按行依次驱动上述薄膜型电子源而进行图像显示；该图像显示装置的特征在于：
上述层间绝缘层，包括涂敷形成的且相对介电常数小于或等于5的薄膜绝缘材料、和真空成膜的薄膜绝缘材料的至少2层的薄膜层叠体；上述多条导电布线中的连接在上部电极上的导电布线、或者上述层间绝缘膜中的真空成膜的绝缘膜，被配置成覆盖可涂敷成膜的上述绝缘材料的图形端部的至少一部分。
3.根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征在于：
上述下部电极是铝或铝合金，上述电子加速层是其阳极氧化膜。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的图像显示装置，其特征在于：
上述涂敷成膜的绝缘层材料是SOG、无机聚硅氨烷、有机聚硅氨烷或两者混合的聚硅氨烷。
5.一种图像显示装置，包括将薄膜型电子源配置成矩阵状的阴极基板、以及具有与上述薄膜型电子源分别对应地配置的多色荧光膜和阳极的阳极基板，上述薄膜型电子源在作为导电布线的多条扫描线和与该扫描线交叉的作为导电布线的多条信号线的每一个交叉部附近，电连接在该扫描线和信号线上，并发射电子；该图像显示装置的特征在于：
使上述扫描线和上述信号线之间绝缘的绝缘膜是涂敷型绝缘膜；
在上述涂敷型绝缘膜上接触地形成的上述扫描线或上述信号线，由内应力小于或等于-250MPa的金属膜形成。
6.根据权利要求5所述的图像显示装置，其特征在于：
形成上述扫描线或上述信号线的金属膜是不含添加金属的纯铝或纯铜。
7.根据权利要求5或6所述的图像显示装置，其特征在于：
在上述涂敷型绝缘膜上形成的上述扫描线或上述信号线的金属膜之上，层叠了熔点大于或等于1200℃的高熔点金属膜。
8.根据权利要求7所述的图像显示装置，其特征在于：
上述高熔点金属膜由铬、镍、钼、钨之中的至少1种金属、或者它们中的2种或2种以上金属的合金构成。
9.根据权利要求5或8的任意一项所述的图像显示装置，其特征在于：
在上述涂敷型绝缘膜上形成的上述扫描线或上述信号线的金属膜，是从上述涂敷型绝缘膜侧开始，形成了膜厚小于或等于100nm、最好小于或等于50nm的高熔点过渡金属膜、和铝或铜的金属膜的二层膜。
10.根据权利要求5至8的任意一项所述的图像显示装置，其特征在于：
在上述涂敷型绝缘膜上形成的上述扫描线或上述信号线的金属膜，是从上述涂敷型绝缘膜侧开始，依次形成了膜厚小于或等于10nm的高熔点过渡金属膜、铝或铜的金属膜、以及熔点比铝或铜高的金属材料的层叠膜。
11.根据权利要求5至10的任意一项所述的图像显示装置，其特征在于：
上述涂敷型绝缘膜是通过真空中的干法处理形成的绝缘膜、或者通过溶液中的湿法处理形成的绝缘膜，或者是在它们的层叠膜上涂敷而成的绝缘膜。
12.根据权利要求5至11的任意一项所述的图像显示装置，其特征在于：
上述涂敷型绝缘膜是有机硅聚合物或无机硅聚合物。
13.根据权利要求5至11的任意一项所述的图像显示装置，其特征在于：
上述涂敷型绝缘膜是聚硅氨烷。
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