JP2001110240A - ディスプレイ用基板及び該基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板表面の帯電による素子寿命の低下を確実
に防止することができるディスプレイ用基板、及び抵抗
制御膜の表面抵抗を容易に所望の値に制御することがで
きるディスプレイ用基板の製造方法を提供する。 【解決手段】 ガラス基板１０の素子形成側表面には、
該表面の帯電を防止すべく、スパッタ法等により形成さ
れた抵抗制御膜１１が成膜されている。基板１０はソー
ダライムガラスから成る。抵抗制御膜１１上には、導電
性材料から成る一対の素子電極１２，１３が形成されて
いる。抵抗制御膜１１は、２種類の金属酸窒化物を含有
する。具体的には、該２種類の金属酸窒化物は、主成分
として、チタニウム及びジルコニウムの群から選択され
た少なくとも１つの金属の酸窒化物（ＴｉＯＮ、ＺｒＯ
Ｎ）を含むと共に、副成分として、ニオブ、バナジウム
及びタングステンの群から選択された少なくとも１つの
金属の酸窒化物（ＮｂＯＮ、ＶＯＮ、ＷＯＮ）を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスプレイ用基
板及び該基板の製造方法、特に基板の帯電による素子寿
命の低下を防止することができるディスプレイ用基板及
び該基板の製造方法を提供することにある。

【０００２】

【従来の技術】従来、表面伝導型放出素子（ＳＥＤ）を
含む電子線励起ディスプレイ（ＦＥＤ）や、プラズマデ
ィスプレイパネル（ＰＤＰ）に用いるディスプレイ用基
板においては、ＦＥＤやＰＤＰの駆動方式に起因して、
発光のために基板間に高電界が印加されたり基板表面が
プラズマに晒されるので、基板表面に帯電が生じる。こ
の基板表面の帯電は、基板の表面抵抗に依存して発生
し、この帯電量が過度になるとスパークが発生する等に
より素子の寿命が低下する場合がある。

【０００３】また、上記基板表面の帯電による素子寿命
の低下を防止するために、ディスプレイ用基板の表面
に、表面抵抗を帯電防止に適した所望の値に制御した抵
抗制御膜を形成する方法が提案されている。このような
抵抗制御膜は、酸素と窒素の混合ガス雰囲気で金属ター
ゲットを用いてスパッタリングを行うことにより基板の
表面に形成され、この膜の表面抵抗は、酸素と窒素の混
合比を変えることにより所望の値に制御される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のディスプレイ用基板では、基板表面の帯電による素
子の寿命の低下を確実に防止できない場合があった。ま
た、上記従来の方法では、金属ターゲットのスパッタリ
ング時において雰囲気の酸素と窒素の混合比を変える際
に、基板の表面に形成される抵抗制御膜の表面抵抗が酸
素と窒素の混合比の変化に対して急激に変化するため
に、表面抵抗を所望の値に制御することが困難であっ
た。

【０００５】本発明の目的は、基板表面の帯電による素
子寿命の低下を確実に防止することができるディスプレ
イ用基板、及び抵抗制御膜の表面抵抗を容易に所望の値
に制御することができるディスプレイ用基板の製造方法
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載のディスプレイ基板は、基板表面に抵
抗制御膜が形成されたディスプレイ用基板において、前
記抵抗制御膜は２種類の金属酸窒化物を含有することを
特徴とする。

【０００７】請求項１記載のディスプレイ基板によれ
ば、基板表面に形成された抵抗制御膜が２種類の金属酸
窒化物を含有するので、基板表面の電荷を外部に逃が
し、基板表面の帯電による素子の寿命の低下を確実に防
止して実用上十分に耐え得るディスプレイ用基板を提供
することができる。

【０００８】請求項２記載のディスプレイ基板は、請求
項１記載のディスプレイ基板において、前記抵抗制御膜
の表面抵抗が１．０×１０⁸〜１．０×１０¹²Ω／□で
あることを特徴とする。

【０００９】請求項２記載のディスプレイ基板によれ
ば、抵抗制御膜の表面抵抗が１．０×１０⁸〜１．０×
１０¹²Ω／□であるので、基板表面の電荷をより確実に
外部に逃がし、請求項１の効果をより確実に発揮させる
ことができる。

【００１０】請求項３記載のディスプレイ基板は、請求
項１又は２記載のディスプレイ基板において、前記２種
類の金属酸窒化物は、主成分として、チタニウム及びジ
ルコニウムの群から選択された少なくとも１つの金属の
酸窒化物を含むと共に、副成分として、ニオブ、バナジ
ウム及びタングステンの群から選択された少なくとも１
つの金属の酸窒化物を含むことを特徴とする。

【００１１】請求項３記載のディスプレイ基板によれ
ば、２種類の金属酸窒化物は、主成分として、チタニウ
ム及びジルコニウムの群から選択された少なくとも１つ
の金属の酸窒化物を含むと共に、副成分として、ニオ
ブ、バナジウム及びタングステンの群から選択された少
なくとも１つの金属の酸窒化物を含むので、表面抵抗が
所望の値に制御されたディスプレイ用基板を提供するこ
とができる。

【００１２】請求項４記載のディスプレイ基板は、請求
項３記載のディスプレイ基板において、前記主成分がチ
タニウムの酸窒化物から成り、前記副成分がニオブの酸
窒化物から成ることを特徴とする。

【００１３】請求項５記載のディスプレイ基板は、請求
項３記載のディスプレイ基板において、前記主成分がチ
タニウムの酸窒化物から成り、前記副成分がバナジウム
の酸窒化物から成ることを特徴とする。

【００１４】請求項６記載のディスプレイ基板は、請求
項３記載のディスプレイ基板において、前記主成分がジ
ルコニウムの酸窒化物から成り、前記副成分がタングス
テンの酸窒化物から成ることを特徴とする。

【００１５】請求項７記載のディスプレイ基板は、請求
項２乃至６のいずれか１項に記載ののディスプレイ基板
において、前記抵抗制御膜は前記主成分を７０重量％以
上含有することを特徴とする。

【００１６】請求項７記載のディスプレイ基板によれ
ば、抵抗制御膜は主成分を７０重量％以上含有するの
で、抵抗制御膜の表面抵抗の制御をより安定的に行うこ
とができる。

【００１７】請求項８記載のディスプレイ基板は、請求
項１乃至７のいずれか１項に記載ののディスプレイ基板
において、前記抵抗制御膜と前記基板との間に前記基板
中の可動イオンの表面への拡散を防止する可動イオン拡
散防止膜を介在させたことを特徴とする。

【００１８】請求項８記載のディスプレイ基板によれ
ば、抵抗制御膜と基板との間に基板中の可動イオンの表
面への拡散を防止する可動イオン拡散防止膜を介在させ
たので、基板中の可動イオンの表面への拡散による素子
の動作異常が防止されるディスプレイ用基板を提供する
ことができる。

【００１９】請求項９記載のディスプレイ基板は、請求
項８記載のディスプレイ基板において、前記可動イオン
拡散防止膜は、シリコンの酸化物、シリコンの酸窒化物
及びシリコンの窒化物の群から選択された１つの化合物
を含むことを特徴とする。

【００２０】請求項１０記載のディスプレイ基板は、請
求項１乃至９のいずれか１項に記載ののディスプレイ基
板において、前記抵抗制御膜の表面に酸化防止膜が形成
されたことを特徴とする。

【００２１】請求項１０記載のディスプレイ基板によれ
ば、抵抗制御膜の表面に酸化防止膜が形成されているの
で、基板上にデバイスを形成する際の熱処理による酸化
の抑制や、デバイス形成の安定性を確保することができ
る。

【００２２】請求項１１記載のディスプレイ基板は、請
求項１０記載のディスプレイ基板において、前記酸化防
止膜は、シリコンの酸化物及びシリコンの酸窒化物の群
から選択された１つの化合物から成ることを特徴とす
る。

【００２３】上記目的を達成するために、請求項１２記
載のディスプレイ基板の製造方法は、窒素を含むガスの
雰囲気でターゲットを用いてスパッタリングを行うこと
により、基板表面に所望の表面抵抗を有する金属酸窒化
物の抵抗制御膜を形成するディスプレイ用基板の製造方
法において、前記ターゲットとして、酸化チタニウム及
び酸化ジルコニウムの群から選択された少なくとも１つ
の化合物を主成分とし、酸化ニオブ、酸化バナジウム、
及び酸化タングステンの群から選択された少なくとも１
つの化合物を副成分とする混合体から成るターゲットを
用い、該ターゲットを窒素を含むガスの雰囲気でスパッ
タリングを行うことにより前記抵抗制御膜を形成するこ
とを特徴とする。

【００２４】請求項１２記載のディスプレイ基板の製造
方法によれば、ターゲットが、酸化チタニウム及び酸化
ジルコニウムの群から選択された少なくとも１つの化合
物を主成分とし、酸化ニオブ、酸化バナジウム、及び酸
化タングステンの群から選択された少なくとも１つの化
合物を副成分とする混合体から成るので、基板表面に形
成される抵抗制御膜の表面抵抗を所望の値に制御するこ
とができる。

【００２５】請求項１３記載のディスプレイ基板の製造
方法は、請求項１２記載のディスプレイ基板の製造方法
において、前記ガスがアルゴンと窒素の混合ガスから成
ることを特徴とする。

【００２６】請求項１３記載のディスプレイ基板の製造
方法によれば、ガスがアルゴンと窒素の混合ガスから成
るので、基板の表面に形成される抵抗制御膜の表面抵抗
を容易に所望の値に制御することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明者は、上記目的を達成すべ
く鋭意検討を行った結果、基板表面に抵抗制御膜が形成
されたディスプレイ用基板において、前記抵抗制御膜は
２種類の金属酸化物を含有するとき、好ましくは、抵抗
制御膜の表面抵抗が１．０×１０⁸〜１．０×１０¹²Ω
／□であるときは、基板表面の電荷を外部に逃がし、基
板表面の帯電による素子の寿命の低下を確実に防止して
実用上十分に耐え得るディスプレイ用基板を提供するこ
とができること、また、抵抗制御膜は、好ましくは、主
成分として、チタニウム及びジルコニウムの群から選択
された１つの金属の酸窒化物を含むと共に、副成分とし
て、ニオブ、バナジウム及びタングステンの群から選択
された１つの金属の酸窒化物を含むときは、表面抵抗が
所望の値に制御されたディスプレイ用基板を提供するこ
とができることができることを見い出した。

【００２８】また、本発明者は、窒素を含むガスの雰囲
気でターゲットを用いてスパッタリングを行うことによ
り、基板表面に所望の表面抵抗を有する金属酸窒化物の
抵抗制御膜を形成するディスプレイ用基板の製造方法に
おいて、前記ターゲットとして、酸化チタニウム及び酸
化ジルコニウムの群から選択された１つの化合物を主成
分とし、酸化ニオブ、酸化バナジウム、及び酸化タング
ステンの群から選択された１つの化合物を副成分とする
混合体から成るターゲットを用い、該ターゲットを窒素
を含むガスの雰囲気でスパッタリングを行うことにより
前記抵抗制御膜を形成するとき、基板の表面に形成され
た抵抗制御膜の表面抵抗を容易に所望の値に制御するこ
とができること、好ましくは、ガスがアルゴンと窒素の
混合ガスから成るとき、基板表面に形成される抵抗制御
膜の表面抵抗を容易に所望の抵抗値に制御することがで
きることを見い出した。

【００２９】本発明は、上記研究の結果に基づいてなさ
れたものである。

【００３０】以下、本発明の実施の形態に係るディスプ
レイ用基板を備える電子線励起素子の構成を図１を参照
して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るディ
スプレイ用基板を備える電子線励起素子の断面図であ
る。

【００３１】図１において、ガラス基板１０の素子形成
側表面には、該表面の帯電を防止すべく、スパッタ法等
により抵抗制御膜１１が成膜されている。基板１０はソ
ーダライムガラスから成り、その厚さは、例えば３ｍｍ
である。抵抗制御膜１１は、後述する化合物から成り、
その厚さは、例えば１００ｎｍである。

【００３２】抵抗制御膜１１上には、導電性材料から成
る一対の素子電極１２，１３が形成されている。これら
の素子電極１２，１３は、例えばＣＶＤ等の成膜技術と
フォトリソグラフィー、エッチング等のパターニング技
術を組み合わせて形成することができるが、印刷技術に
よって形成してもよい。

【００３３】素子電極１２，１３の形状は、当該電子線
励起素子の用途に合わせて適宜設計される。

【００３４】素子電極１２，１３の間には、フォトリソ
グラフィー・エッチングにより導電性薄膜１４が形成さ
れている。導電性薄膜１４は、素子電極１２，１３と電
気的に良好に接続されるのが望ましいため、互いに部分
的に重なりあっている。導電性薄膜１４の一部には、導
電性薄膜１４よりも電気的に高抵抗な電子放出部１５が
通電フォーミング処理により形成される。

【００３５】電子放出部１５及びその近傍は薄膜１６に
よって被覆されており、この薄膜１６は、炭素又は炭素
化合物から成り、上記電子放出部１５の形成後に通電活
性化処理により形成される。

【００３６】抵抗制御膜１１は、２種類の金属酸窒化物
を含有する。これらの２種類の金属酸窒化物は、抵抗制
御膜１１の表面抵抗が本発明範囲の１．０×１０⁸〜
１．０×１０¹²Ω／□の範囲内になるように選択され
る。具体的には、該２種類の金属酸窒化物は、主成分と
して、チタニウム及びジルコニウムの群から選択された
少なくとも１つの金属の酸窒化物（ＴｉＯＮ、ＺｒＯ
Ｎ）を含むと共に、副成分として、ニオブ、バナジウム
及びタングステンの群から選択された少なくとも１つの
金属の酸窒化物（ＮｂＯＮ、ＶＯＮ、ＷＯＮ）を含む。
ここで、上記の例えばＴｉＯＮの表記のうち「ＯＮ」
（酸窒化物）は、化学的量論的表示を意味するものでは
なく、単に酸素及び窒素の各成分を含むことを意味す
る。以下の「ＯＮ」なる表記においても同様である。

【００３７】上記２種類の金属酸窒化物は、主成分がチ
タニウムの酸窒化物から成り、副成分がニオブの酸窒化
物から成ってもよく、主成分がチタニウムの酸窒化物か
ら成り、副成分がバナジウムの酸窒化物から成ってもよ
く、副成分がジルコニウムの酸窒化物から成ってもよ
く、主成分がタングステンの酸窒化物から成り、副成分
がバナジウムの酸窒化物から成ってもよい。

【００３８】また、上記抵抗制御膜１１と基板１０との
間に、図２に示すように、基板１０がアルカリを含有す
るガラスの場合その中のアルカリイオン（可動イオ
ン）、具体的にはＮａイオンの素子形成側基板表面への
熱拡散を遮断すべく、スパッタ法、ＣＶＤ法、ディップ
法等によりパッシベーション膜２０（可動イオン拡散防
止膜）を基板１０の表面上に成膜して介在させるのが好
ましい。これにより、基板１０中のアルカリイオンの表
面への拡散による素子の動作異常を防止することができ
る。

【００３９】このパッシベーション膜２０は、シリコン
の酸化物（ＳｉＯ₂）、シリコンの酸窒化物（ＳｉＯ
Ｎ）及びシリコンの窒化物（Ｓｉ₃Ｎ₄）の群から選択さ
れた１つの化合物を含むのが好ましく、その厚さは、例
えば、１００ｎｍである。

【００４０】さらに、上記抵抗抵抗膜１１の表面に、図
２に示すように、酸化防止膜２１を成膜するのが好まし
い。これにより、基板上にデバイスを形成する際の熱処
理による酸化の抑制や、デバイス形成の安定性を確保す
ることができる。

【００４１】酸化防止膜２１は、シリコンの酸化物（Ｓ
ｉＯ₂）、シリコンの酸窒化物（ＳｉＯＮ）の群から選
択された１つの化合物を含むのが好ましく、その厚さ
は、例えば、１００ｎｍである。

【００４２】上記抵抗制御膜１１、パッシベーション膜
２０及び酸化防止膜２１の各厚さは、特に制限はなく、
上記例示した値以外の値をとってもよい。

【００４３】

【実施例】本発明の上記知見を確認するために以下のよ
うな実験を行った。

【００４４】まず、上記のような基板１０を、厚さ３ｍ
ｍのソーダライムガラス材料（主として、ＳｉＯ₂７２
重量％、Ｎａ₂Ｏ１３重量％、ＣａＯ８重量％、ＭｇＯ
４重量％、Ａｌ₂Ｏ₃１．８重量％、Ｋ₂Ｏ０．９重量％
を含む）で作製し、この基板１０の表面上に表１に示さ
れる膜構成及び膜厚の抵抗制御膜１１、必要に応じてパ
ッシベーション膜２０及び酸化防止膜２１をスパッタ法
で成膜した試料（実施例１〜８、比較例１〜２）を準備
した。

【００４５】

【表１】

【００４６】抵抗制御膜１１はアルゴン−窒素の混合ガ
ス雰囲気でＮｂ₂Ｏ₅（含有量０．５重量％）ターゲット
−ＴｉＯ₅（含有量９９．５重量％）を用いたスパッタ
リングにより成膜した。表１の各例において、アルゴン
のガス流量Ａｒのガス流量比（Ａｒ／Ａｒ＋Ｎ₂）を
０．００〜１．００（即ち、窒素のガス流量Ｎ₂のガス
流量比（Ｎ₂／Ａｒ＋Ｎ₂）は１．００〜０．００）の範
囲で変化させている。

【００４７】表１の膜構成の欄において、Ｇは基板１０
を示すと共に、（Ｔｉ，Ｎｂ）ＯＮは、抵抗制御膜１１
を構成する主成分ＴｉＯＮと副成分ＮｂＯＮの混合物を
示す。また、表１において、実施例１，２，３，６、及
び比較例１では、基板１１（Ｇ）表面上に抵抗制御膜１
１（（Ｔｉ，Ｎｂ）ＯＮ） のみが形成されている。ま
た、実施例５，８、及び比較例２では、抵抗制御膜１１
（（Ｔｉ，Ｎｂ）ＯＮ） と基板１０（Ｇ）との間に、
パッシベーション膜２０（Ｓｉ₃Ｎ₄）が介在しており、
実施例４，５，７，８、及び比較例２では、抵抗制御膜
１１（（Ｔｉ，Ｎｂ）ＯＮ）の表面に酸化防止膜２１
（ＳｉＯ₂又はＳｉＯＮ）が成膜されている。

【００４８】上記ターゲットの作製方法を実施例１（Ｎ
ｂ₂Ｏ₅−ＴｉＯ₂ターゲット）の場合を例にとって説明
する。他の成分のターゲットもこれに準ずる。

【００４９】まず、酸化チタニウム（ＴｉＯ₂）微粉末
９９．５重量％と酸化ニオブ（Ｎｂ₂Ｏ₅）微粉末０．５
重量％をよく混合し、さらに２重量％の有機バインダー
を配合して振動ミルで２時間撹拌混合し、水で造粒した
後、３．５トン／ｃｍ²の圧力で冷間静水圧成型した。
この成型品を４００℃に加熱して脱脂し、その後酸素雰
囲気中で１４００℃、５時間で予備焼結した。さらに、
坩堝型に封入してアルゴンガスに若干の酸素ガスを含む
雰囲気中において１３５０℃、５０ＭＰａで熱間等方圧
加熱プレス処理を行い、Ｎｂ₂Ｏ₅−ＴｉＯ₂焼結体ター
ゲットを作製した。

【００５０】得られたＮｂ₂Ｏ₅−ＴｉＯ₂焼結体ターゲ
ットは、アルキメデス法による密度測定の結果、相対密
度が９６％以上であった。この焼結体ターゲットの表面
抵抗を４端子法により測定した結果、約２Ω／□の値で
あった。

【００５１】以下、スパッタ法による抵抗制御膜１１等
の成膜方法を実施例５の場合を例にとって説明する。

【００５２】作製したＳｉターゲットを予備排気室とス
パッタ室からなるインライン式スパッタリング装置のス
パッタ室にセットし、スパッタ室をロータリーポンプ及
びクライオポンプで５．０×１０^-4Ｐａ以下まで排気し
た。次いで、洗浄した厚さ３ｍｍの基板１０を予備排気
室に入れて０．３Ｐａ以下に排気した。そして、基板１
０をスパッタ室に移し、スパッタ室に窒素ガス５０ｃｍ
³／分（標準状態下）（以下「ＳＣＣＭ」という）を導
入し、圧力を０．３Ｐａに調節した。Ｓｉターゲットが
備えられたカソードに交流電源より電力を供給して放電
を起こし、Ｓｉターゲットの上を基板１０を通過させる
ことにより、基板１０の表面に酸化シリコンから成る膜
厚１００ｎｍのパッシベーション膜２０を形成した。

【００５３】次いで、Ｎｂ₂Ｏ₅−ＴｉＯ₂ターゲットを
スパッタ室にセットし、スパッタ室にアルゴンガス２０
ＳＣＣＭ、窒素ガス３０ＳＣＣＭを導入し、圧力を０．
３Ｐａに調節し、Ｎｂ₂Ｏ₅−ＴｉＯ₂ターゲットが備え
られたカソードに直流電源より電力を供給して放電を起
こし、Ｎｂ₂Ｏ₅−ＴｉＯ₂ターゲット上を基板１０を通
過させることにより、チタンの酸窒化物とニオブの酸窒
化物の混合物から成る厚さ１００ｎｍの抵抗制御膜１１
を形成した。

【００５４】さらに、Ｓｉターゲットをスパッタ室にセ
ットし、スパッタ室に酸素ガス４０ＳＣＣＭ、窒素ガス
２０ＳＣＣＭを導入し、圧力を０．３Ｐａに調節し、Ｓ
ｉターゲットが備えられたカソードに交流電源より電力
を供給して放電を起こし、Ｓｉターゲット上を基板１０
を通過させることにより、酸窒化シリコンから成る厚さ
１００ｎｍの酸化防止膜２１を形成した。この膜の表面
抵抗は、１．９４×１０¹⁰Ω／□であった。

【００５５】以下、同様にして、表１に示した膜構成、
膜厚、ガス流量比に従い、実施例１〜４，６について、
基板１０の表面に抵抗制御膜１１、必要に応じてパッシ
ベーション膜２０又は酸化防止膜２１を成膜し、それぞ
れ表面抵抗を測定した。

【００５６】これらの各試料に、デバイス作製工程で実
行される５００℃２時間の熱処理を行った後、再度表面
抵抗を測定したところ、熱処理前とほとんど変化はなか
った。

【００５７】次いで、上記のように表面に抵抗制御膜１
１等が成膜された基板１０を用いて図１のような電子線
励起素子を作製してその駆動試験（加速試験）を行い、
素子が劣化又は破壊するまでの時間を測定した。

【００５８】また、加速試験での素子の劣化又は破壊ま
での時間は、各素子に対して温度１５０℃で所定駆動電
圧を印加した状態でエミッタより電子線を放射したとき
のエミッション電流を測定し、このエミッション電流値
が不安定になったときの経過時間を計測することにより
得られる。この場合、経過時間６０分以上エミッション
電流値が安定していれば、素子の状態が良好であると判
定した。

【００５９】さらに、基板表面での帯電現象の発生につ
いては、エミッション電流値を読み取る方法により基板
表面に帯電が発生した否かを判定した。

【００６０】上記測定又は判定結果を表１に示す。ま
た、表１中のガス流量比と表面抵抗との関係を図３に○
印でプロットした。

【００６１】図３によれば、抵抗制御膜１１をＮｂ₂Ｏ₅
−ＴｉＯ₂ターゲットを用いたアルゴン−窒素の混合雰
囲気でスパッタリングにより成膜する場合に、ガス流量
比（Ａｒ／（Ａｒ＋Ｎ₂））が０．０５〜０．９５体積
％のときは、抵抗制御膜１１の表面抵抗が安定的に１．
０×１０⁸〜１．０×１０¹²Ω／□の範囲にあることが
分かる。これに対して、ガス流量比が、０．０５未満、
又は０．９５を越える場合は、薄膜１１の表面抵抗が
１．０×１０⁸未満であることが分かる。

【００６２】また、表１から、抵抗制御膜１１の表面抵
抗が１．０×１０⁸〜１．０×１０^{1 2}Ω／□の場合（実
施例１〜８）は、安定したエミッション電流により基板
表面の電荷を外部に逃がすと共に、基板表面での帯電現
象が発生せず素子寿命の低下を確実に防止することがで
きることが分かる。これに対し、抵抗制御膜１１の表面
抵抗が１．０×１０⁸Ω／□未満の場合は（比較例１〜
２）は、印加電圧に対しエミッション電流が不安定とな
り、画像ムラの原因となる。

【００６３】各試料の総合評価としては、加速試験での
素子劣化又は破壊までの時間、基板表面での帯電現象の
各結果を総合して、実施例１〜８が「優」、比較例１〜
２が不可であった。

【００６４】次いで、上記のように作製された基板１０
の表面上に表２に示される膜構成及び膜厚の抵抗制御膜
１１及び酸化防止膜２１、必要に応じてパッシベーショ
ン膜２０をスパッタ法で成膜した試料（比較例３〜５）
を準備した。

【００６５】

【表２】

【００６６】即ち、表２は、抵抗制御膜１１を酸素−窒
素の混合ガス雰囲気でＴｉターゲットを用いたスパッタ
リングにより成膜した場合を示す。各例において、酸素
のガス流量Ｏ₂のガス流量比Ｏ₂／（Ｏ₂＋Ｎ₂）の０．０
３〜０．５０（即ち、窒素のガス流量Ｎ₂のガス流量比
Ｎ₂／（Ｏ₂＋Ｎ₂）は０．５０〜０．０３）の範囲で変
化させている。

【００６７】また、表２の膜構成の欄中の記号の意味は
表１のものと同様である。

【００６８】以下、スパッタ法による抵抗制御膜１１等
の成膜方法を比較例４の場合を例にとって説明する。

【００６９】作製したＳｉターゲットを予備排気室とス
パッタ室からなるインライン式スパッタリング装置のス
パッタ室にセットし、スパッタ室をロータリーポンプ及
びクライオポンプで５×１０^-4Ｐａ以下まで排気した。
次いで、洗浄した厚さ３ｍｍの基板１０を予備排気室に
入れて０．３Ｐａ以下に排気した。そして、基板１０を
スパッタ室に移し、スパッタ室に窒素ガス５０ＳＣＣＭ
をを導入し、圧力を０．３Ｐａに調節した。Ｓｉターゲ
ットが備えられたカソードに、交流電源より電力を供給
して放電を起こし、ターゲットの上を基板１０を通過さ
せることにより、基板１０の表面に窒化シリコンから成
る膜厚１００ｎｍのパッシベーション膜１１を成膜し
た。

【００７０】次いで、Ｔｉターゲットをスパッタ室にセ
ットし、スパッタ室に酸素ガス１０ＳＣＣＭ、窒素ガス
９０ＳＣＣＭを導入し、圧力を０．３Ｐａに調節し、Ｔ
ｉターゲットが備えられたカソードに直流電源より電力
を供給して放電を起こし、上を基板１０を通過させるこ
とにより、チタンの酸窒化物とニオブの酸窒化物の混合
物から成る膜厚１０ｎｍの抵抗制御膜１１を形成した。

【００７１】さらに、Ｓｉターゲットをスパッタ室にセ
ットし、スパッタ室に酸素ガス４０ＳＣＣＭ、窒素ガス
２０ＳＣＣＭを導入し、圧力を０．３Ｐａに調節し、Ｓ
ｉターゲットが備えられたカソードに交流電源より電力
を供給して放電を起こし、Ｓｉターゲット上を基板１０
を通過させることにより、酸窒化シリコンから成る厚さ
８０ｎｍの酸化防止膜２１を形成した。この膜の表面抵
抗は、１．９４×１０ ¹⁰Ω／□であった。

【００７２】以下、同様にして、表２に示した膜構成、
膜厚、ガス流量比に従い、比較例３及び５について、基
板１０の表面に抵抗制御膜１１及び酸化防止膜２１、必
要に応じてパッシベーション膜２０を成膜し、それぞれ
表面抵抗を測定した。

【００７３】次いで、実施例１〜８の場合と同様に、駆
動試験（加速試験）を行い、素子が劣化又は破壊するま
での時間を測定し、エミッション電流値の安定性を判定
し、基板表面に帯電が発生した否かを判定した。

【００７４】上記測定又は判定結果を表２に示す。ま
た、表２中のガス流量比と表面抵抗との関係を図３に■
印でプロットした。

【００７５】図３によれば、抵抗制御膜１１をＴｉター
ゲットを用いた酸素−窒素の混合雰囲気でスパッタリン
グにより成膜する場合には、ガス流量比（Ｏ₂／（Ｏ₂＋
Ｎ₂））が０．５０以下においてガス流量比の変化に伴
う抵抗制御膜１１の表面抵抗の変動が顕著であり、表面
抵抗を１．０×１０⁸〜１．０×１０¹²Ω／□に収める
ことができるガス流量比の領域が狭い。

【００７６】また、表２から、抵抗制御膜１１の表面抵
抗が１．０×１０⁸〜１．０×１０^{1 2}Ω／□の範囲外の
場合（比較例３，５）は、印加電圧に対しエミッション
電流が不安定となるか又は低下し、画像ムラの原因とな
り、また、抵抗制御膜１１の表面抵抗が１．０×１０⁸
〜１．０×１０¹²Ω／□の範囲に収まったとしても、素
子特性は低下していることが分かった。

【００７７】各試料の総合評価としては、加速試験での
素子劣化又は破壊までの時間、基板表面での帯電現象の
各結果を総合して、比較例３〜５の場合は不可であっ
た。

【００７８】上述のように、チタン酸窒化物からなる抵
抗制御膜１１では、ガス流量比の変化に伴う表面抵抗の
変動が顕著であり、所望の表面抵抗が得られるガス流量
比の領域が狭い。そこで、このガス流用比で得られる抵
抗制御膜１１の表面抵抗の再現性を確かめるために、同
条件での成膜を１０回にわたって行った。その結果を表
３に示す。

【００７９】

【表３】

【００８０】表３は、実施例３について、Ｎｂ₂Ｏ₅−Ｔ
ｉＯ₂ターゲットを用いてガス流量比（Ａｒ／Ａｒ＋
Ｎ₂）を０．５０としたアルゴン−窒素の混合ガス雰囲
気でスパッタリングを行うことにより厚さ１０ｎｍの抵
抗制御膜１１を１０回成膜した場合、比較例４につい
て、Ｔｉターゲットを用いてガス流量比（Ｏ₂／（Ｏ₂＋
Ｎ₂））を０．１０とした酸素−窒素の混合ガス雰囲気
でスパッタリングを行うことにより厚さ１０ｎｍの抵抗
制御膜１１を１０回成膜した場合における抵抗制御膜１
１の表面抵抗の測定結果を示す。

【００８１】表３から、実施例３については、抵抗制御
膜１１の表面抵抗がほとんど一定であるのに対し、比較
例４では、窒素ガス雰囲気中にわずか１０体積％の酸素
ガスが含まれるだけで、所望の表面抵抗が得られる場合
があるものの、その再現性は乏しく、ばらつきが大きい
ことがわかる。

【００８２】このうち所望の抵抗が得られたものについ
て、上記した方法と同様の方法で加速試験を行った結
果、素子特性は低下していた。

【００８３】次に、実施例９としてＮｂ₂Ｏ₅（含有量
０．５重量％）−ＴｉＯ₂（含有量９９．５重量％）タ
ーゲット、実施例１０としてＮｂ₂Ｏ₅（含有量３０重量
％）−ＴｉＯ₂ターゲット（含有量７０重量％）、実施
例１１としてＷＯ₃（含有量１０重量％）−ＺｒＯ₂ター
ゲット（含有量は９０重量％）、実施例１２としてＶ₂
Ｏ ₅（含有量２．５重量％）−ＴｉＯ₂ターゲット（含有
量９７．５重量％）の各ターゲットにガス流量比を０．
００〜１．００間で変化させたアルゴン−窒素の混合ガ
ス雰囲気中でスパッタリングを行うことにより基板１０
の表面に抵抗制御膜１１を成膜し、それぞれ抵抗制御膜
１１の表面抵抗を測定した。測定結果を表４に示す。

【００８４】

【表４】

【００８５】表４から、実施例９〜１２のいずれも、ガ
ス流量比（Ａｒ／Ａｒ＋Ｎ₂）が０．０５〜０．９５の
ときに、抵抗制御膜１１の表面抵抗が安定的に１．０×
１０ ⁸〜１．０×１０¹²Ω／□の範囲内にあるが、ガス
流量比が、５体積％未満、且つ９５体積％を越える場合
は、表面抵抗が１．０×１０⁸Ω／□未満である。

【００８６】表４の実施例９〜１２では、ターゲットの
主成分以外を構成する金属酸化物（Ｎｂ₂Ｏ₅、Ｖ₂Ｏ₅、
ＷＯ₃ ）が０．５〜３０重量％とき、換言すれば、ター
ゲットの主成分を構成する金属酸化物（ＴｉＯ₂）が７
０〜９９．５重量％のときに、抵抗制御膜１１の表面抵
抗の値が１．０×１０⁸〜１．０×１０¹²Ω／□の範囲
内に制御されている。

【００８７】表４から、ニオブ酸化物を０．５〜３０重
量％含むチタン酸化物ターゲットをアルゴンと窒素の混
合ガス雰囲気で成膜したとき（実施例９及び１０）に、
より安定な所望の抵抗値が得られることが分かる。この
とき、ニオブ酸化物の量が、０．５重量％より低くなる
とスパッタリング時に安定して放電がなされず、また、
３０重量％を越えてもターゲットの導電性はさほど変わ
らない。

【００８８】表５は、Ｎｂ₂Ｏ₅−ＴｉＯ₂ターゲットを
用いてアルゴン−窒素の混合ガス雰囲気でスパッタリン
グを行った場合（実施例１に対応）で、膜厚を１０，３
０，５０，１００ｎｍと変えた場合の抵抗制御膜１１の
表面抵抗の測定結果である。表５の測定結果をグラフで
表したものを図４に示す。

【００８９】

【表５】

【００９０】図４から、抵抗制御膜１１の膜厚が厚くな
っても表面抵抗はそれほど変わらないこと、表面抵抗が
低いものは、抵抗制御膜１１の膜厚を減らせば表面抵抗
が増加することが分かる。また、抵抗制御膜１１の膜厚
は、特に制限はないが、基本的に薄い方が製造コストの
観点から好ましく、所望の膜厚に調整するために適宜調
整すればよい。

【００９１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１記
載のディスプレイ基板によれば、基板表面に形成された
抵抗制御膜が２種類の金属酸窒化物を含有するので、基
板表面の電荷を外部に逃がし、基板表面の帯電による素
子の寿命の低下を確実に防止して実用上十分に耐え得る
ディスプレイ用基板を提供することができる。

【００９２】請求項２記載のディスプレイ基板によれ
ば、抵抗制御膜の表面抵抗が１．０×１０⁸〜１．０×
１０¹²Ω／□であるので、基板表面の電荷をより確実に
外部に逃がし、請求項１の効果をより確実に発揮させる
ことができる。

【００９３】請求項３記載のディスプレイ基板によれ
ば、２種類の金属酸窒化物は、主成分として、チタニウ
ム及びジルコニウムの群から選択された少なくとも１つ
の金属の酸窒化物を含むと共に、副成分として、ニオ
ブ、バナジウム及びタングステンの群から選択された少
なくとも１つの金属の酸窒化物を含むので、表面抵抗が
所望の値に制御されたディスプレイ用基板を提供するこ
とができる。

【００９４】請求項７記載のディスプレイ基板によれ
ば、抵抗制御膜は主成分を７０重量％以上含有するの
で、抵抗制御膜の表面抵抗の制御をより安定的に行うこ
とができる。

【００９５】請求項８記載のディスプレイ基板によれ
ば、抵抗制御膜と基板との間に基板中の可動イオンの表
面への拡散を防止する可動イオン拡散防止膜を介在させ
たので、基板中の可動イオンの表面への拡散による素子
の動作異常が防止されるディスプレイ用基板を提供する
ことができる。

【００９６】請求項１０記載のディスプレイ基板によれ
ば、抵抗制御膜の表面に酸化防止膜が形成されているの
で、基板上にデバイスを形成する際の熱処理による酸化
の抑制や、デバイス形成の安定性を確保することができ
る。

【００９７】請求項１２記載のディスプレイ基板の製造
方法によれば、ターゲットが、酸化チタニウム及び酸化
ジルコニウムの群から選択された少なくとも１つの化合
物を主成分とし、酸化ニオブ、酸化バナジウム、及び酸
化タングステンの群から選択された少なくとも１つの化
合物を副成分とする混合体から成るので、基板の表面に
形成される抵抗制御膜の表面抵抗を所望の値に制御する
ことができる。

【００９８】請求項１３記載のディスプレイ基板の製造
方法によれば、ガスがアルゴンと窒素の混合ガスから成
るので、基板表面に形成される抵抗制御膜の表面抵抗を
容易に所望の値に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るディスプレイ用基板
を備える平面型の表面伝導型放出素子の断面図である。

【図２】抵抗制御膜１１、パッシベーション層２０及び
酸化防止膜２１の説明図である。

【図３】ガス流量比と抵抗制御膜１１の表面抵抗との関
係を示すグラフである。

【図４】抵抗制御膜１１の膜厚と表面抵抗との関係を示
すグラフである。

【符号の説明】

１０ 基板 １１ 抵抗制御膜 １２，１３ 素子電極 １４ 導電性薄膜 １５ 電子放出部 １６ 薄膜 ２０ パッシベーション膜（可動イオン拡散防止膜） ２１ 酸化防止膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｂ 13/00 ５０３ Ｈ０１Ｂ 13/00 ５０３Ａ Ｈ０１Ｊ 1/316 Ｈ０１Ｊ 9/02 Ｅ 9/02 1/30 Ｅ (72)発明者 荻野 悦男 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 安崎 利明 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 神作 克也 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号 日本板硝子株式会社内 Ｆターム(参考） 4K029 AA09 BA41 BA46 BA58 BC05 CA06 DC05 EA05 5C094 AA31 AA37 AA43 AA54 BA04 BA32 BA34 CA19 DA13 EA10 EB02 FB02 FB03 FB14 GA10 GB10 JA01 JA05 5G301 CA02 CA03 CA18 CA25 CA28 CA30 CD02 CD10 CE01 5G307 GA08 GC02

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板表面に抵抗制御膜が形成されたディ
   スプレイ用基板において、前記抵抗制御膜は２種類の金
   属酸窒化物を含有することを特徴とするディスプレイ基
   板。
2. 【請求項２】 前記抵抗制御膜の表面抵抗が１．０×１
   ０⁸〜１．０×１０^{1 2}Ω／□であることを特徴とする請
   求項１記載のディスプレイ基板。
3. 【請求項３】 前記２種類の金属酸窒化物は、主成分と
   して、チタニウム及びジルコニウムの群から選択された
   少なくとも１つの金属の酸窒化物を含むと共に、副成分
   として、ニオブ、バナジウム及びタングステンの群から
   選択された少なくとも１つの金属の酸窒化物を含むこと
   を特徴とする請求項１又は２記載のディスプレイ基板。
4. 【請求項４】 前記主成分がチタニウムの酸窒化物から
   成り、前記副成分がニオブの酸窒化物から成ることを特
   徴とする請求項３記載のディスプレイ基板。
5. 【請求項５】 前記主成分がチタニウムの酸窒化物から
   成り、前記副成分がバナジウムの酸窒化物から成ること
   を特徴とする請求項３記載のディスプレイ基板。
6. 【請求項６】 前記主成分がジルコニウムの酸窒化物か
   ら成り、前記副成分がタングステンの酸窒化物から成る
   ことを特徴とする請求項３記載のディスプレイ基板。
7. 【請求項７】 前記抵抗制御膜は前記主成分を７０重量
   ％以上含有することを特徴とする請求項３乃至６のいず
   れか１項に記載のディスプレイ基板。
8. 【請求項８】 前記抵抗制御膜と前記基板との間に前記
   基板中の可動イオンの表面への拡散を防止する可動イオ
   ン拡散防止膜を介在させたことを特徴とする請求項１乃
   至７項のいずれか１項に記載のディスプレイ基板。
9. 【請求項９】 前記可動イオン拡散防止膜は、シリコン
   の酸化物、シリコンの酸窒化物及びシリコンの窒化物の
   群から選択された少なくとも１つの化合物を含むことを
   特徴とする請求項８記載のディスプレイ基板。
10. 【請求項１０】 前記抵抗制御膜の表面に酸化防止膜が
    形成されたことを特徴とする請求項１乃至９項のいずれ
    か１項に記載のディスプレイ基板。
11. 【請求項１１】 前記酸化防止膜は、シリコンの酸化物
    及びシリコンの酸窒化物の群から選択された１つの化合
    物から成ることを特徴とする請求項１０記載のディスプ
    レイ基板。
12. 【請求項１２】 窒素を含むガスの雰囲気でターゲット
    を用いてスパッタリングを行うことにより、基板表面に
    所望の表面抵抗を有する金属酸窒化物の抵抗制御膜を形
    成するディスプレイ用基板の製造方法において、前記タ
    ーゲットとして、酸化チタニウム及び酸化ジルコニウム
    の群から選択された少なくとも１つの化合物を主成分と
    し、酸化ニオブ、酸化バナジウム、及び酸化タングステ
    ンの群から選択された少なくとも１つの化合物を副成分
    とする混合体から成るターゲットを用い、該ターゲット
    を窒素を含むガスの雰囲気でスパッタリングを行うこと
    により前記抵抗制御膜を形成することを特徴とするディ
    スプレイ基板の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記ガスがアルゴンと窒素の混合ガス
    から成ることを特徴とする請求項１２記載のディスプレ
    イ基板の製造方法。