JP2001312957A - 電子源基板、画像表示装置及び電子源基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面伝導型電子放出素子を用いた電子源基板
を歩留まり良く製造することが可能な電子源基板、画像
表示装置及び電子源基板の製造方法を提供する。 【解決手段】 基板上の第１導体層３と、第１導体層３
と交差する第２導体層５と、第１導体層３と第２導体層
５との交差部に配置され、第１導体層３と第２導体層５
とを絶縁する層間絶縁層４と、両配線層が交差する各位
置に配設され両配線各々に接続された薄膜電極１，７を
有する電子放出素子とを備える電子源基板において、第
１導体層３と基板との間にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉ
ｎ Ｏｘｙｉｄｅ）からなる下部導体層２が配置されて
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面伝導型電子放
出素子を２次元平面上に複数個配設した電子源基板及び
それを用いた画像表示装置並びに電子源基板の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子としては、熱電子源
と冷陰極電子源の２種類が知られている。冷陰極電子源
には、電界放出型（以下、ＥＦと記す）、金属／絶縁層
／金属（以下、ＭＩＭと記す）や表面伝導型電子放出素
子等がある。

【０００３】ＥＦ型の例としては、Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋｅ＆
Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，”Ｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏ
ｎ”，Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ，８，８９，（１９５６）等が知られてい
る。

【０００４】ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ．Ｍｅａ
ｄ，”Ｔｕｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎａｍｐｌｉｆｉ
ｅｒ，Ｊ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ，３２，６４６（１９６
１）等が知られている。表面伝導型電子放出素子の例と
しては、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，Ｒａｄｉｏ Ｅｎ
ｇ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．，１０，（１９６
５）等がある。

【０００５】表面伝導型電子放出素子は基板上に形成さ
れた小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことによ
り、電子放出が生ずる現象を利用するものである。

【０００６】この表面伝導型電子放出素子としては、Ｅ
ｌｉｎｓｏｎ等によるＳｎＯ₂薄膜を用いたもの、Ａｕ
薄膜によるもの［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：”Ｔｈｉｎ Ｓ
ｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］，
Ｉｎ₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅ
ｌｌ ａｎｄ Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥＴ
ｒａｎｓ ．ＥＤ．Ｃｏｎｆ．”，５１９，（１９７
５）］、カーボン薄膜によるもの［荒木 久 他：真
空、第２６巻、第１号、２２ページ（１９８３）］等が
報告されている。

【０００７】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な素子構成として、前述のＭ．Ｈａｒｔｗｅｌｌの素子
構成を図１０に示す。図１０は、従来例による表面伝導
型電子放出素子の平面図である。図１０において９０１
は、絶縁性基板である。９０２は、電子放出部形成用膜
で、スパッタリングで形成されたＨ型形状の金属酸化物
等からなり、後述のフォーミングと呼ばれる通電処理に
より電子放出部９０５が形成される。

【０００８】従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、電子放出を行う前に電子放出部形成用膜９０
２を予めフォーミングと呼ばれる通電処理によって電子
放出部９０５を形成するのが一般的であった。即ち、フ
ォーミングとは、前記電子放出部形成用膜９０２の両端
に電圧を印加し電子放出部形成用膜を局所的に破壊、変
形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態にした電
子放出部９０５を形成することである。

【０００９】なお、電子放出部９０５は電子放出部形成
用膜９０２の一部に亀裂が発生し、その亀裂付近から電
子放出が行われる場合もある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術の場合には、下記のような問題が生じて
いた。まず、図１１に従来例による電子源基板の製造方
法の工程フローを示す。

【００１１】図１１において、１００は第１の電極、３
００は第１導体層、４００は層間絶縁層、５００は第２
導体層、６００は導電性膜、７００は第２の電極であ
る。

【００１２】ここで、第１導体層３００の構成材料に
は、印刷性能、抵抗値、等から最適なものを選択する
と、一般的にＡｇが用いられるが、電極１００，７００
の材料として、例えば、Ｐｔを用いた場合、第１導体層
３００の材料のＡｇが、熱工程を経過することにより、
ガラス基板に熱拡散し、隣り合う導体層間で少なからず
電気的に接続してしまう場合があった。

【００１３】さらに、Ｐｔを用いた場合、複数の一対の
電極１００，７００にまで、第１導体層３００の材料が
熱拡散し、電極間に後工程にて形成される導電性膜６０
０へも影響を及ぼす場合があった。

【００１４】本発明は、上記問題を解決し、電子放出素
子を用いた電子源基板を歩留まり良く製造することが可
能な電子源基板、画像表示装置及び電子源基板の製造方
法を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る電子源基板は、基板上の複数の第１の
配線と、該複数の第１の配線上に配置され、該複数の第
１の配線と交差する複数の第２の配線と、前記第１の配
線と第２の配線との交差部に配置され、該第１の配線と
第２の配線とを絶縁する絶縁層と、該第１の配線と第２
の配線とが交差する各位置近傍に配設され、該第１の配
線に接続された第１の電極と、該第２の配線に接続され
た第２の電極とを有する電子放出素子とを備える電子源
基板において、前記第１の配線と前記基板との間にＩＴ
Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｙｉｄｅ）からなる導
体層が配置されてなることを特徴とする。

【００１６】また、基板上に、複数のストライプ状に配
置された第１の導体配線層と、該第１の導体配線層の一
部を覆う様にして設けられた導体層間絶縁膜と、該第１
の導体配線層と交差するストライプ状に配置された複数
の第２の導体配線層と、該両導体配線層が交差する各位
置に配設され両配線各々に接続された一対の電極を有す
る電子放出素子とを備える電子源基板において、該第１
の導体配線層及び第２の導体配線層が、基板上及び／ま
たは電極上に接して形成される相当位置に導体層が形成
されており、該導体層の構成材料がＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕ
ｍ Ｔｉｎ Ｏｘｙｉｄｅ）であることを特徴とする。

【００１７】また、前記一対の電極が、前記導体層と同
じくＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ ＴｉｎＯｘｙｉｄｅ）から
なることを特徴とする。

【００１８】また、基板上に形成された第１の配線と、
該第１の配線と交差する第２の配線と、前記第１の配線
と第２の配線とを絶縁する絶縁層と、前記基板と前記第
１の配線との間に形成され、該第１の配線と電気的に接
続されたＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｙｉｄ
ｅ）からなる導体層と、前記第１の配線と第２の配線と
が交差する各位置毎に設けられた、前記第１の配線と電
気的に接続された第１の電極と、前記第１の配線と第２
の配線とが交差する各位置毎に設けられ、前記第２の配
線と電気的に接続され、前記第１の電極と間隙を有して
形成された第２の電極とを備える。

【００１９】また、前記第１の電極及び前記第２の電極
がＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ ＴｉｎＯｘｙｉｄｅ）からな
る。

【００２０】さらに、本発明に係る画像表示装置は、請
求項１から５のいずれか１項に記載の電子源基板と、該
電子源基板の電子放出素子からなる冷陰極電子ビーム源
に対向する位置に配設され電子の照射により可視光を発
する蛍光体とを備えることを特徴とする。

【００２１】さらに、本発明に係る電子源基板の製造方
法は、基板上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｙ
ｉｄｅ）からなる導体層を形成する工程と、前記導体層
と電気的に接続された第１の電極を形成する工程と、該
第１の電極と間隙を有した第２の電極を形成する工程
と、前記導体層上に、該導体層及び前記第１の電極と電
気的に接続された第１の配線を形成する工程と、前記第
１の配線上に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層上
に、該絶縁層を介して前記第１の配線と電気的に絶縁さ
れると共に、前記第２の電極と電気的に接続された第２
の配線を形成する工程とを備える。

【００２２】このように、本発明によれば、単純マトリ
クス構成の配線構造（マトリクス配線）において、従来
の製造方法および構成と比べて、第１の配線及び第２の
配線の少なくとも一方と電極との間および／あるいは、
第１の配線及び第２の配線と基板との間に形成される導
体層（下部導体層）にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ ＴｉｎＯ
ｘｙｉｄｅ）を用いることにより、あるいはさらに複数
の一対の電極にＩＴＯを用いる事により、（１）第１の
配線（第１導体配線層）材料の熱拡散により、隣り合う
導体層間で少なからず電気的に接続してしまう現象を防
止できる、（２）複数の一対の電極内に熱拡散する第１
の配線材料の割合を著しく減少させることが可能とな
り、電極間に後工程にて形成される導電性膜への影響を
低減することが可能となる、という特徴を有する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
旨のものではない。

【００２４】また、以下の図面において、既述の図面に
記載された部材と同様の部材には同じ番号を付す。

【００２５】（電子源基板の実施形態）以下、図面を参
照して本発明に係る電子源基板の一実施形態を説明す
る。ただし、以下に説明する本発明に係る電子源基板の
一実施形態の説明は、本発明に係る画像表示装置の一実
施形態及び本発明に係る電子源基板の製造方法の一実施
形態の説明も兼ねるものである。

【００２６】図１は、本発明の実施形態による画像表示
装置で用いられる、冷陰極電子ビーム源である表面伝導
型電子放出素子を用いた電子源基板の上面図である。ま
た、図２に、図１に示される電子源基板の製造方法の工
程図を示す。

【００２７】図１及び図２において、１は電子放出素子
を構成する第１の電極であり、８は電子放出素子を構成
する第２の電極、２は本発明の構成要素たる導体層とし
ての下部導体層、３は本発明の構成要素たる第１の配線
若しくは第１の導体配線層としての第１導体層、４は本
発明の構成要素たる絶縁層若しくは導体層間絶縁膜とし
ての層間絶縁層、５は本発明の構成要素たる第２の配線
若しくは第２の導体配線層としての第２導体層、６は導
電性膜、７は電子放出部である。

【００２８】以下、図２の工程フロー図を参照して本実
施形態による電子源基板の製造方法を詳細に説明する。

【００２９】まず基板に、本発明の特徴である下部導体
層２及び第１及び第２の電極１，８を形成する（図２
（ａ））。尚、第２の電極の一部は導体層２によりその
一部が覆われており、これによって第２の電極と導体層
２が接続している。

【００３０】下部導体層２には、第１導体層材料の熱拡
散防止の為に、構成材料としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ
Ｔｉｎ Ｏｘｙｉｄｅ）を用いる。

【００３１】電極１，８は、導電性膜６と第１導体層
３、及び第２導体層５とのオーム性接触を良好にするた
めに設けられるものである。

【００３２】通常、導電性膜６は、配線用の導体層と比
べて著しく薄い膜であるために「ヌレ性」、「膜厚保持
性」等の問題を回避するために設けているものである。

【００３３】配線用の導体層３、５を、たとえばスパッ
タリング法により薄膜にて構成する場合は、電極１，８
を必ずしも設ける必要はなく、配線導体（配線層）と同
時に形成することが可能である。

【００３４】電極１，８の形成方法としては、真空蒸着
法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法等の真空系を
用いる方法や、溶媒にＩＴＯ成分及びガラス成分を混合
した厚膜ペーストを印刷、焼成することにより形成する
厚膜印刷法、さらには、ＩＴＯペーストを用いたオフセ
ット印刷法、等がある。尚、電極１，８及び下部導体層
２は、同時に形成する事も可能であり、これが最も簡便
な方法である。

【００３５】次に、第１導体層３を形成する（図２
（ｂ））。第１導体層３の形成方法には、電極１，８の
形成方法と同様の形成方法が適用可能ではあるが、第１
導体層３の場合には、電極１，８とは異なり、膜厚は厚
い方が電気抵抗を低減でき有利である。そこで、厚膜印
刷法を用いるのが有利である。

【００３６】近年、厚膜ペースト印刷にフォトリソグラ
フィー技術を導入した、フォトペースト法による膜形成
技術も開発されており、フォトペースト法による形成
も、もちろん可能であり、配線（第１導体層）の幅が狭
くなる場合などは、フォトペースト法が有利である。

【００３７】もちろん、薄膜配線の適用も可能である
が、配線抵抗値を下げる為に膜厚を厚くするには成膜に
多大な時間が必要であり、膜の内部応力の問題で、配線
抵抗を低く抑えたい場合など、膜を厚くできないのが現
状である。

【００３８】次に、層間絶縁層４を形成する（図２
（ｃ））。層間絶縁層４は、第１導体層３の一部を覆う
ようにして、形成することが重要である。

【００３９】また、電極１，８との接続を確保するため
に、凹型やコンタクトホール形式の開口部を設けるよう
にパターンを設計する事が必要である。

【００４０】層間絶縁層４の構成材料は絶縁性を保てる
ものであればよく、たとえば、金属成分を含有しない厚
膜ペーストである。

【００４１】次に、第２導体層５を形成する（図２
（ｄ））。形成方法は第１導体層３と同様の方法が適用
可能である。この第２導体層５は、電極１と電気的に接
続している。

【００４２】最後に、導電性膜６を形成してその後、従
来公知のフォーミング工程、活性化工程を行い電子放出
部７を形成し、冷陰極電子ビーム源用の素子（１素子
分）が完成する（図２（ｅ））。導電性膜６の成膜方法
および電子放出部分へ（表面伝導型電子放出素子）の形
成方法は、従来の方法をそのまま適用することが可能で
ある（後述）。

【００４３】本図では、１素子部分のみを図示したが、
これを複数個、同時に形成するようにすることで、単純
マトリクス構成の電子源基板の構成が完成する。

【００４４】表面伝導型電子放出素子の代表的な構成、
製造方法および特性については、たとえば特開平８−３
２１２５４号公報に開示されている。

【００４５】以下に、図１に示される本実施形態にかか
わる電子源基板としての表面伝導型電子放出素子の基本
的な構成と特性について概説する。図３は、本発明にか
かわる典型的な電子源基板の電子放出素子の構成を示す
図面であり、図１に示される表面伝導型電子放出素子と
しての電子源基板と同じ動作を行う表面伝導型電子放出
素子の構成を示す概略図である。

【００４６】図３において、３１は絶縁性基板、３５と
３６は素子電極（本発明の構成要素たる電極、第１の電
極若しくは第２の電極）、３４は導電性膜、３３は電子
放出部である。

【００４７】導電性膜３４としては、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａ
ｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓ
ｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ、ＳｎＯ₂、Ｉｎ₃
Ｏ₃、ＰｂＯ、Ｓｂ₂Ｏ₃等の酸化物、ＨｆＢ₂、ＺｒＢ
２、ＬａＢ₆、ＣｅＢ₆、ＹＢ₄、ＧｄＢ₄等のホウ化物、
ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ等の炭
化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ、Ｇｅ
等の半導体、さらにはカーボン、ＡｇＭｇ、ＮｉＣｕ、
ＰｂＳｎ等を用いることができる。

【００４８】また、導電性膜３４の形成方法としては、
真空蒸着法、スパッタリング法、化学的気相成長法、分
散塗布法、ディッピング法、スピナー法等がある。

【００４９】電子放出素子の形成方法としては様々な方
法が考えられるが、その一例を図４に示す。図４におい
て、３４は導電性膜である。

【００５０】以下、図３、図４および図５を参照しつ
つ、素子の形成方法を説明する。以下の説明は、単一の
素子の形成方法を説明したものであるが、既述の本発明
の実施形態による新規な電子源基板の製造方法にも適用
されるものである。図４は、図３に示される表面伝導型
電子放出素子の作製方法のプロセス工程を示す工程図で
あり、図５は、導電性膜に間隙を形成する際に導電性膜
に印加されるパルス電圧の典型的な波形を示す波形図で
ある。

【００５１】図３及び図４に示されるように、絶縁性基
板３１を洗剤、純水および有機溶剤により十分に洗浄
後、真空蒸着技術、フォトリソグラフィー技術により該
絶縁性基板３１の面上に素子電極３５、３６を形成する
（図４（ａ））。

【００５２】素子電極３５、３６の材料としては電気伝
導性を有するものであれば、どのようなものであっても
かまわないが、たとえばニッケル金属があげられる。

【００５３】素子電極３５、３６の形成方法として、厚
膜印刷法をもちいても一向にさしつかえない。印刷法の
場合の材料としては有機金属ペースト（ＭＯＤ）等があ
る。

【００５４】絶縁性基板３１上に設けられた素子電極３
５と３６との間に、有機金属溶液を塗布して放置するこ
とにより、有機金属薄膜を形成する。尚、有機金属溶液
とは、前記Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃ
ｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属
を主元素とする有機化合物の溶液である。この後、有機
金属薄膜を加熱焼成処理してリフトオフ、エッチング等
によりパターニングし、導電性膜３４を形成する（図４
（ｂ））。

【００５５】続いて、フォーミングとよばれる通電処理
においては素子電極３５、３６間に電圧を印加すること
により、導電性膜３４の一部に間隙が形成される（図４
（ｃ））。

【００５６】フォーミング処理中の電圧波形を図５に示
す。図５中、Ｔ１およびＴ２はそれぞれ電圧波形のパル
ス幅とパルス間隔であり、Ｔ１を１マイクロ秒〜１０ミ
リ秒、Ｔ２を１０マイクロ秒〜１００ミリ秒、三角波の
（フォーミングジのピーク電圧）は４Ｖから１０Ｖ程度
とし、フォーミング処理は真空雰囲気下で数十秒間で適
宜設定した。

【００５７】以上、説明した工程では、電極間に三角波
パルスを印加してフォーミング処理を行っているが、電
極間に印加する波形は三角波に限定することはなく、矩
形波など所望の波形を用いてもよく、その波高値および
パルス幅、パルス間隔等についても上述の値に限るもの
ではなく、電子放出部が良好に形成されれば所望の値を
選択することができる。

【００５８】この後、炭素化合物が存在する雰囲気中
で、素子電極３５，３６間に電圧を印加し、フォーミン
グで形成した間隙近傍に炭素膜を形成する活性化工程を
行う。

【００５９】上記の素子構成をもち上記の製造方法によ
って作製された本実施形態にかかわる電子放出素子の基
本特性について図６と図７を参照して説明する。図７
は、図３に示される表面伝導型電子放出素子の典型的な
特性を示すグラフである。

【００６０】図６において、３１は絶縁性基板、３５、
３６は素子電極、３４は導電性膜、３３は電子放出部を
示す。また、６１は素子に素子電圧Ｖｆを印加するため
の電源、６０は素子電極３５、３６間の電子放出部３３
を含む電子放出部形成用膜３４を流れる素子電流Ｉｆを
測定するための電流計、６４は素子の電子放出部より放
出される放出電流Ｉｅを捕捉するためのアノード電極、
６３はアノード電極６４に電圧を印加するための高圧電
源、６２は素子の電子放出部３３より放出される放出電
流Ｉｅを測定するための電流計である。

【００６１】電子放出素子の上記素子電流Ｉｆ、放出電
流Ｉｅの測定にあたっては、素子電極３５、３６に電源
６１と電流計６０とを接続し、該電子放出素子の上方に
電源６３と電流計６２を接続したアノード電極６４を配
置している。また、本電子放出素子およびアノード電極
６４は真空装置６５内に設置され、その真空装置には排
気ポンプ６６および真空計等の真空装置に必要な機器が
具備されており、所望の真空下にて本素子の測定評価を
行えるようになっている。

【００６２】なお、アノード電極６４の電圧は１ｋＶ、
アノード電極６４と電子放出素子との距離Ｈは１ｍｍで
測定した。

【００６３】図６に示した測定評価装置により測定され
た放出電流Ｉｅおよび素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの関
係の典型的な例を図７に示す。

【００６４】なお、図７は任意単位で示されており、放
出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆのおよそ１０００分の１程度
である。図７からも明らかなように、本電子放出素子は
放出電流Ｉｅに対して３つの特性を有する。

【００６５】第一に、本素子はある電圧（閾値電圧とよ
ぶ、図７中のＶｔｈ）以上の素子電圧を印加すると、急
激に放出電流Ｉｅが増加し、一方、閾値電圧以下では放
出電流Ｉｅがほとんど検出されない。即ち、放出電流Ｉ
ｅに対する明確な閾値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子で
ある。

【００６６】第２に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに依
存する為、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆで制御できる。

【００６７】第３に、アノード電極６４に捕捉される電
荷量は、素子電圧Ｖｆを印加する時間により制御でき
る。

【００６８】以上のような特性を有する為、本発明にか
かわる電子放出素子は、多方面への応用が期待される。

【００６９】また、本実施形態による電子源基板が適用
されるカラー画像表示装置の代表的な構成としては、ま
ず、図８に示すように上記製造方法により作製される電
子放出素子を複数個、基板１０１上に形成する。図８
は、図１に示される電子源基板を用いた本発明に係る画
像表示装置の一実施形態の斜視図である。

【００７０】該基板１０１をリアプレート１０２上に固
定した後、基板１０１の５ｍｍ上方にフェースプレート
１１０（ガラス基板１０７の内面に蛍光体膜１０８とメ
タルバック１０９が形成されて構成される）を支持枠１
０３を介して配置し、フェースプレート１１０、支持枠
１０３、リアプレート１０２の接合部にフリットガラス
を塗布し、大気中もしくは窒素雰囲気中にて４００℃乃
至５００℃で１０分間以上焼成することで封着した。

【００７１】また、リアプレート１０２への基板１０１
０の固定もフリットガラスにて行った。図８において、
３３は電子放出部、１０５、１０６は夫々Ｘ方向および
Ｙ方向の素子電極である。なお、ここではフェースプレ
ート１１０、支持枠１０３、リアプレート１０２で外囲
器１１１を構成したが、リアプレート１０２は主に基板
１０１の強度を補強する目的で設けられるため、基板１
０１自体で十分な強度をもつ場合には、別体のリアプレ
ート１０２は不要であり、基板１０１に直接、支持枠１
０３を封着し、フェースプレート１１０、支持枠１０
３、基板１０１にて外囲器１１１を構成する。また、蛍
光体膜１０８の内面側には通常メタルバック１０９が設
けられる。

【００７２】メタルバック１０９を設置する目的は、蛍
光体のうち内面側への光をフェースプレート１１０側へ
鏡面反射する事により輝度を向上すること、電子ビーム
加速電圧を印加する為の電極として作用させること、外
囲器内で発生した負イオンの衝突によるダメージからの
蛍光体を保護することなどである。

【００７３】メタルバック１０９は、蛍光体膜作成後、
蛍光体膜の内面の平滑処理（通常フィルミングとよばれ
る）を行い、その後Ａｌを真空蒸着することで作成す
る。更に、フェースプレート１１０の蛍光体膜１０８の
電気電導性を高めるため、蛍光体膜１０８の外面側に透
明電極（図示せず）が設けられる場合もある。前述の封
着を行う際、カラー画像表示装置の場合には、各色に対
応する蛍光体と電子放出素子との位置袷を十分に行う必
要がある。

【００７４】このようにして作成されるガラス容器内の
雰囲気を十分に行う必要がある。このようにして作成さ
れるガラス容器内の雰囲気を排気管（図示せず）を通じ
て真空ポンプにて排気し、十分な真空度に達した後、容
器外端子Ｄ０ｘ１〜Ｄ０ｘｍとＤ０ｙ１からＤｏｙｎを
通じ素子電極１０５、１０６間に電圧を印加し前述のフ
ォーミング処理を実施して、電子放出部３３を形成し電
子放出素子を作成する。

【００７５】最後に、１．３３３２２×１０^-4［Ｐａ］
程度の真空度にて、排気管を熱して溶着し外囲器の封止
を行い完成する。さらに、封止後に真空度を維持するた
めに、ゲッター処理なる工程を実施する。これは、封止
を行う直前あるいは封止後に、抵抗加熱あるいは高周波
加熱とにより、画像表示装置の所定の位置（図示せず）
に配設されたゲッターを加熱してゲッター蒸着膜を形成
する処理である。ゲッターとしては、通常、Ｂａ等が主
成分であり、該蒸着膜の吸着作用により真空度を維持す
るものである。

【００７６】以上のような製造方法により構成される画
像表示装置於いて、各電子放出素子には容器外端子Ｄ０
ｘ１〜Ｄ０ｘｍ乃至Ｄ０ｙ１〜Ｄ０ｙｎを通じて電圧を
印加することにより電子放出させる。

【００７７】すなわち、走査線に対応する容器外端子Ｄ
０ｘ１〜Ｄ０ｘｍには画像信号の１水平期間づつ順次電
圧が印加され、容器外端子Ｄ０ｙ１〜Ｄ０ｙｎには水平
期間に選択された走査線の画像信号の強度に応じた信号
電圧が印加される。従って、選択された容器外端子Ｄ０
ｘｉ（１≦ｉ≦ｍ）に接続される各電子放出素子の両端
に画像信号の強度に応じた電圧が印加され、画像信号の
強度に応じた電子が放出される。なお、容器外端子Ｄ０
ｘ１〜Ｄ０ｘｍと容器外端子Ｄ０ｙ１〜Ｄ０ｙｎとは逆
であってもよい。

【００７８】また、高圧端子Ｈｖを通じメタルバック１
０９または透明電極に数ｋＶ以上の高圧を印加し電子ビ
ームを加速して蛍光体膜１０８に衝突させて蛍光体を励
起・発光させることにより画像が形成される。もちろ
ん、これらの構成は画像表示装置を作成する上で必要な
構成の概略であり、各部材の材料等は上述の内容に限る
ものではない。

【００７９】蛍光体膜１０８は、モノクローム表示の場
合には蛍光体にのみからなるが、カラー表示の場合は、
図９に示すように、蛍光体の配列によりブラックストラ
イプあるいはブラックマトリクスと呼ばれる黒色部材１
２と蛍光体１３とで構成される。黒色部材１２を設ける
目的は、カラー表示の場合に煮強うとなる３原色蛍光体
の、各蛍光体１３の塗り分け部分を黒くすることで混色
等を目立たなくすること、蛍光体膜１０８における外光
反射によるコントラストの低下を抑制することである。
図９は、図８に示される画像表示装置の蛍光体膜１０８
のパターン図である。

【００８０】該黒色材料としては、通常、黒鉛を主成分
とするものが多いが、電気伝導性があり、光の透過およ
び反射が少ない材料であれば、これに限るものではな
い。ガラス基板１０７に蛍光体を塗布する方法として
は、モノクロームの場合には沈殿法、印刷法等がある。
カラーでは、スラリー法等がある。もちろん、カラーに
おいて印刷法を用いることも可能である。

【００８１】次に、実施例を示して、電子源基板、特に
表面伝導型電子放出素子を用いた画像表示装置における
電子源基板の本発明による製造方法について説明する。

【００８２】

【実施例】（実施例１）まず、本発明に係る電子源基板
の製造方法の第１の実施例を、図１及び図２を参照して
説明する。

【００８３】図１及び図２に示されるように、まず、電
極１，８及び下部導体層２を形成する。本実施例では、
膜の成膜方法としては、スパッタリング法を用いた。Ｉ
ＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｙｉｄｅ）のターゲ
ットに、Ｏ₂を微量導入しながら、反応性スパッタリン
グ法により膜を真空形成した。膜厚は、〜０．０８μｍ
であった。スパッタリング法により基板全面に膜を形成
後、フォトリソグラフィーにより、所望のパターンを形
成した。電極１，８のパターンは、左右非等長なパター
ンである。（図２（ａ））。

【００８４】次に、第１導体層３を形成する（図２
（ｂ））。形成方法は、スクリーン印刷法を用いた。印
刷に使用した材料は、導体成分としてＡｇ粒子を含有し
たスクリーン印刷用ペーストである。なお、図２（ｂ）
などにおいて、第１導体層３と平行に形成されている左
側の線は、隣の第１導体層である。

【００８５】次に、層間絶縁層４を形成する（図２
（ｃ））。ペースト材料はＰｂＯを主成分としてガラス
バインダーと樹脂を混合したペーストである。

【００８６】また、通常、層間絶縁層４は上下層間の絶
縁性を十分確保するために、印刷、焼成を総計で最低３
回実施する。

【００８７】次に、第２導体層５を形成する（図２
（ｄ））。形成方法は厚膜スクリーン印刷法を用いた。
以上で、マトリクス配線の部分が完成する。もちろん、
ペースト材料、印刷方法等は、この記したものに限るも
のではない。

【００８８】配線完成後、電子放出部（不図示）を形成
する（図２（ｅ））。まず、上記印刷方法で形成された
電極１，８をつなぐように有機パラジウム（ＣＣＰ４２
３０、奥野製薬工業（株）製）をスピンナーにより回転
塗布後、３００℃で１０分間の加熱処理を実施しＰｄか
らなる導電性膜６を形成する。

【００８９】このようにして形成された導電性膜６は、
Ｐｄを主元素とし、その膜厚は１０ｎｍであった。

【００９０】このパラジウム膜をフォトリソグラフィー
法を用いて、パターニングすることによりフォーミング
前までの素子の製造工程が完了する。

【００９１】フォーミング方法は、従来の方法を導入す
る事が可能であり、本実施例では、以下の条件とした
（図５参照）。図５中、Ｔ１およびＴ２は電圧波形のパ
ルス幅とパルス間隔であり、本実施例ではＴ１を１ミリ
秒、Ｔ２を１０ミリ秒とし、三角波の波高値（フォーミ
ング時のピーク電圧）は１４Ｖとしフォーミング処理は
約１．３３３２２×１０^-4［Ｐａ］の真空雰囲気下で６
０秒間実施した。

【００９２】次に、すべての表面伝導型電子放出素子の
フォーミングが終了後、前記活性化工程を行い、そし
て、１．３３３２２×１０^-4［Ｐａ］程度の真空度で排
気管（図示せず）をガスバーナーで熱して溶着し外囲器
の封止を行った。

【００９３】最後に、封止後の真空度を維持するため
に、ゲッター処理を実施する。これはｍ、封止を行う直
前に高周波加熱等の加熱法により、画像表示装置内の所
定の位置（図示せず）に配置されたゲッターを加熱し、
蒸着膜を形成する処理である。ゲッターはＢａ等を主成
分とするものである。

【００９４】以上のようにして完成した本発明の画像表
示装置において、各電子放出素子には、容器外端子Ｄ０
ｘ１乃至Ｄ０ｘｍ、Ｄ０ｙ１乃至Ｄ０ｙｎを通じて、走
査信号および偏重信号を信号発生手段（図示せず）によ
り、それぞれ印加することにより、電子放出させ、高圧
端子Ｈｖを通じて、メタルバック膜に数ｋＶの高圧を印
加し、電子ビームを加速して蛍光体膜に衝突、励起、発
光させることで画像を表示させる。

【００９５】（実施例２）次に、本発明に係る電子源基
板の製造方法の第２の実施例を、図１及び図２を参照し
て説明する。第２の実施例では、膜の成膜方法のみが前
述の実施例と異なる。

【００９６】まず、電極１，８及び下部導体層２を形成
する。本実施例では、膜の成膜方法としては、スクリー
ン印刷法を使用した。

【００９７】ここで使用した厚膜ペースト材料の成分は
ＩＴＯである。印刷の方法はスクリーン印刷法である。
印刷の後、焼成した。印刷、焼成後の膜厚は、〜０．１
μｍであった。電極１，８のパターンは、左右非等長な
パターンである。（図２（ａ））。以下の工程は、実施
例１と同様の工程で実施した。

【００９８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
導体層（下部導体層）の構成材料として、ＩＴＯ（Ｉｎ
ｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｙｉｄｅ）を用いることによ
り、従来の製造方法および構成と比べて、第１の配線
（第１導体配線層）材料の熱拡散により、隣り合う導体
層間で少なからず電気的に接続してしまう現象を防止で
きる。

【００９９】また、例えば複数の一対の対向電極内に熱
拡散する第１の配線又は第１の導体配線層材料の割合を
著しく減少させることが可能となり、対向電極上に後工
程にて形成される電子放出部形成用の電極への影響を低
減することが可能という効果を有し、高歩留まりで信頼
性の高い、電子源基板の作製が可能となる。

【０１００】また、本発明は、画像表示装置の中でも、
表面伝導型電子放出素子を用いた単純マトリクス方式の
画像表示装置において、また特に厚膜印刷法を用いた製
造方法に於いて、優れた効果をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子源基板の一実施形態である表
面伝導型電子放出素子部分の上面図である。

【図２】図１に示される電子源基板の製造方法の工程図
である。

【図３】図１に示される表面伝導型電子放出素子として
の電子源基板と同じ動作を行う表面伝導型電子放出素子
の構成を示す概略図である。

【図４】図３に示される表面伝導型電子放出素子の作製
方法のプロセス工程を示す工程図である。

【図５】導電性膜に間隙を形成する際に導電性膜に印加
されるパルス電圧の典型的な波形を示す波形図である。

【図６】図３に示される電子源基板に適用される駆動回
路の構成例を示す概略図である。

【図７】図３に示される表面伝導型電子放出素子の典型
的な特性を示すグラフである。

【図８】本発明に係る画像表示装置の一実施形態の斜視
図である。

【図９】図８に示される画像表示装置の蛍光体膜１０８
のパターン図である。

【図１０】従来例による表面伝導型電子放出素子の平面
図である。

【図１１】従来例による電子源基板の製造方法の工程図
である。

【符号の説明】

１ 第１の電極 ２ 下部導体層 ３ 第１導体層 ４ 層間絶縁層 ５ 第２導体層 ６ 導電性膜 ７ 電子放出部 ８ 第２の電極 １００ 電極 ２００ 下部導体層 ３００ 第１導体層 ４００ 層間絶縁層 ５００ 第２導体層 ６００ 導電性膜 ７００ 電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 和也 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 5C031 DD17 5C036 EE14 EG12 EG33 EH01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上の複数の第１の配線と、 該複数の第１の配線上に配置され、該複数の第１の配線
   と交差する複数の第２の配線と、 前記第１の配線と第２の配線との交差部に配置され、該
   第１の配線と第２の配線とを絶縁する絶縁層と、 該第１の配線と第２の配線とが交差する各位置近傍に配
   設され、該第１の配線に接続された第１の電極と、該第
   ２の配線に接続された第２の電極とを有する電子放出素
   子とを備える電子源基板において、 前記第１の配線と前記基板との間にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕ
   ｍ Ｔｉｎ Ｏｘｙｉｄｅ）からなる導体層が配置され
   てなることを特徴とする電子源基板。
2. 【請求項２】 基板上に、複数のストライプ状に配置さ
   れた第１の導体配線層と、該第１の導体配線層の一部を
   覆う様にして設けられた導体層間絶縁膜と、該第１の導
   体配線層と交差するストライプ状に配置された複数の第
   ２の導体配線層と、該両導体配線層が交差する各位置に
   配設され両配線各々に接続された一対の電極を有する電
   子放出素子とを備える電子源基板において、 該第１の導体配線層及び第２の導体配線層が、基板上及
   び／または電極上に接して形成される相当位置に導体層
   が形成されており、該導体層の構成材料がＩＴＯ（Ｉｎ
   ｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｙｉｄｅ）であることを特徴と
   する電子源基板。
3. 【請求項３】 前記一対の電極が、前記導体層と同じく
   ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｙｉｄｅ）からな
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子源基
   板。
4. 【請求項４】 基板上に形成された第１の配線と、 該第１の配線と交差する第２の配線と、 前記第１の配線と第２の配線とを絶縁する絶縁層と、 前記基板と前記第１の配線との間に形成され、該第１の
   配線と電気的に接続されたＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉ
   ｎ Ｏｘｙｉｄｅ）からなる導体層と、 前記第１の配線と第２の配線とが交差する各位置毎に設
   けられた、前記第１の配線と電気的に接続された第１の
   電極と、 前記第１の配線と第２の配線とが交差する各位置毎に設
   けられ、前記第２の配線と電気的に接続され、前記第１
   の電極と間隙を有して形成された第２の電極とを備える
   電子源基板。
5. 【請求項５】 前記第１の電極及び前記第２の電極がＩ
   ＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎ Ｏｘｙｉｄｅ）からなる請
   求項４に記載の電子源基板。
6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれか１項に記載の
   電子源基板と、該電子源基板の電子放出素子からなる冷
   陰極電子ビーム源に対向する位置に配設され電子の照射
   により可視光を発する蛍光体とを備えることを特徴とす
   る画像表示装置。
7. 【請求項７】 基板上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ
   Ｏｘｙｉｄｅ）からなる導体層を形成する工程と、 前記導体層と電気的に接続された第１の電極を形成する
   工程と、 該第１の電極と間隙を有した第２の電極を形成する工程
   と、 前記導体層上に、該導体層及び前記第１の電極と電気的
   に接続された第１の配線を形成する工程と、 前記第１の配線上に絶縁層を形成する工程と、 前記絶縁層上に、該絶縁層を介して前記第１の配線と電
   気的に絶縁されると共に、前記第２の電極と電気的に接
   続された第２の配線を形成する工程とを備える電子源基
   板の製造方法。