JP2003178670A

JP2003178670A - 部材パターンの製造方法、電子源の製造方法、並びに画像表示装置の製造方法

Info

Publication number: JP2003178670A
Application number: JP2002278574A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Yanagisawa; 芳浩柳沢; Hiroaki Toshima; 博彰戸島; Kazuya Ishiwatari; 和也石渡
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2003-06-27

Abstract

(57)【要約】【課題】配線などの高精細な部材パターンの形成に適
し、かつ、低コスト化が実現できる、部材パターンの製
造方法を提供する。【解決手段】基板２１上に、パターニングされた第一
の帯状部材２６と、当該第一の帯状部材２６上から当該
基板２１上に跨ってパターニングされた第二の帯状部材
２４の複数とを備える部材パターンの製造方法であっ
て、前記第一の帯状部材２６を、印刷法にて形成する工
程と、前記第二の帯状部材２４を、感光性材料を用い
た、露光と現像とを伴うプロセスにて形成する工程と、
を有することを特徴とする部材パターンの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光性材料を用い
て行われる、部材パターン、電子源、並びに画像表示装
置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、画像表示装置として、ブラウン管
（ＣＲＴ）が広く一般に用いられている。最近では、表
示画面が３０インチを超える様なブラウン管も登場して
いる。しかしながら、ブラウン管ではその表示画面を大
きくするためには、画面に応じて奥行きをより大きくと
る必要があり、また重たくなる。そのため、より大きな
画面で迫力ある画像を見たいという消費者の要望に答え
るには、ブラウン管では、より大きな設置スペースが必
要になり、適しているとは言い難い。そのため、大きく
重いブラウン管（ＣＲＴ）に代わって壁掛けできる様
に、低消費電力で薄く軽く大画面な平板状画像表示装置
の登場が期待されている。

【０００３】平板状画像表示装置としては、例えば、紫
外光を蛍光体に照射することで蛍光体を励起し発光させ
るプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、電界放出型
電子放出素子（ＦＥ）や表面伝導型電子放出素子を電子
源として用い、上記電子放出素子から放出された電子を
蛍光体に照射することで蛍光体を励起し発光させる平板
状画像表示装置などがある。ＰＤＰは４０インチ程度の
大画面のものが市販され始めている。

【０００４】さて、上記のような電子源を使って画像表
示装置を形成するためには、電子放出素子を多数形成
し、更に係る個々の電子放出素子に駆動電力を供給する
ためのマトリクス配線などの構成部材を形成する必要が
ある。

【０００５】表面伝導型電子放出素子を用いた電子源の
マトリクス配線の製造方法としては、特許文献１におい
て、配線全てがフォトリソグラフィー法で作成される例
が開示されている。

【０００６】

【特許文献１】特開平８−１５７１６号公報

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特許文
献１で使われるフォトリソグラフィー法は、高精細な配
線パターンを形成するのに適した方法である反面、工程
が複雑であるために一般的に高価な作成方法となる場合
が多い。よって、特許文献１のように配線の全ての工程
にフォトリソグラフィー法を用いると、ディスプレイ製
造コストが問題となる場合があった。

【０００８】本発明の目的は、配線などの高精細な部材
パターンの形成に適し、かつ、低コスト化が実現でき
る、部材パターンの製造方法を提供することにある。

【０００９】また、本発明の目的は、複数の電子放出部
材に駆動電力を供給するマトリクス配線の電気的信頼性
を損なうことなく、低コスト化を実現し得る電子源の製
造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に、パ
ターニングされた第一の帯状部材と、当該第一の帯状部
材上から当該基板上に跨ってパターニングされた第二の
帯状部材の複数とを備える部材パターンの製造方法であ
って、前記第一の帯状部材を、印刷法にて形成する工程
と、前記第二の帯状部材を、感光性材料を用いた、露光
と現像とを伴うプロセスにて形成する工程と、を有する
ことを特徴とする部材パターンの製造方法である。

【００１１】ここで部材パターンとは、回路基板などの
ように、基板上に形成された導電体のパターンや絶縁体
のパターン、あるいは、プラズマディスプレイなどのよ
うに、基板上に形成された隔壁のパターン、あるいは、
電子源などのように、導電体からなる配線パターンや、
複数の導電体と該複数の導電体間に配置される絶縁体と
を有する配線パターンなどを包含する。

【００１２】また上記の本発明の部材パターンの製造方
法は、「前記印刷法が、スクリーン印刷法であるこ
と」、「前記印刷法が、前記第一の帯状部材の構成成分
を含有する、非感光性のペーストを前記基板上に付与
し、当該第一の帯状部材の前駆体パターンを形成する工
程と、前記前駆体を焼成する工程とを有すること」、
「前記非感光性のペーストの基板上への付与が、スクリ
ーン印刷法による付与であること」、「前記第一及び第
二の帯状部材が、導電性部材であって、当該第一の帯状
部材と第二の帯状部材との間には絶縁部材が配置されて
いること」、あるいは、「前記感光性材料を用いた、露
光と現像とを伴うプロセスは、前記第二の帯状部材の構
成成分を含有する、感光性のペーストを前記基板上に付
与する工程と、当該感光性ペーストを露光し、現像し
て、前記第二の帯状部材の前駆体パターンを形成する工
程と、前記前駆体を焼成する工程とを有すること」、以
上のことをより好ましい形態として含むものである。

【００１３】以上の本発明の部材パターンの製造方法に
よれば、第二の帯状部材と、基板及び第一の帯状部材と
の良好な密着性が得られる。また、第一及び第二の帯状
部材が導電性部材であって、当該第一の帯状部材と第二
の帯状部材との間に絶縁部材が配置されている構成にお
いては、第一の帯状部材と第二の帯状部材の電気的絶縁
の信頼性が向上する。

【００１４】感光性材料を用いた、露光と現像とを伴う
プロセスは、複数の帯状部材を高精細に基板２１上に形
成し得るものであるが、かかるプロセスを経て形成され
た帯状部材２６の断面形状は多くの場合、図１４（ａ）
に示される矩形状、図１４（ｂ）に示される逆テーパー
状のごとき形状を伴う。一方、通常の印刷法は印刷版を
用い、露光と現像とを伴わずして、部材のパターニング
を行うものであり、かかる印刷法を経て形成された帯状
部材２６の断面形状は図１４（ｃ）に示されるごとき曲
面を有するものである。

【００１５】ここで、第二の帯状部材は、第一の帯状部
材上から基板上に跨ってパターニングされるものである
から、第一の帯状部材２６を印刷法にて形成し、第二の
帯状部材２４を感光性材料を用いた露光と現像を伴うプ
ロセスにて形成するならば、上述の通り第一の帯状部材
２６の断面形状は曲面を有するものであることから、図
１４（ａ）に示されるごとき矩形形状、あるいは、図１
４（ｂ）に示されるごとき逆テーパー形状である場合と
比べて、図１４（ｄ）に示すように、第二の帯状部材２
４と、基板２１及び第一の帯状部材２６との密着性が向
上し、しかも、高精細なピッチの複数の第二の帯状部材
２６を形成することができる。

【００１６】また、上記絶縁部材を形成する場合には、
第一の帯状部材２６の断面が、図１４（ａ）に示される
矩形状、図１４（ｂ）に示される逆テーパー状のごとき
形状を有すると、絶縁部材が第一の帯状部材の側面部分
にて切断されやすくなる。このような切断は特に、絶縁
部材の構成成分を含有するペーストの付与と、かかるペ
ーストの焼成により当該絶縁部材を形成する場合に起こ
りやすい。このような切断は第一の帯状部材と第二の帯
状部材との電気的リークパスを形成してしまう。従っ
て、この場合も、第一の帯状部材２６を印刷法にて形成
し、第二の帯状部材２４を感光性材料を用いた露光と現
像を伴うプロセスにて形成するならば、上述の通り第一
の帯状部材２６の断面形状は曲面を有するものであるこ
とから、図１４（ａ）に示されるごとき矩形形状、ある
いは、図１４（ｂ）に示されるごとき逆テーパー形状で
ある場合と比べて、図１４（ｅ）に示すように、絶縁部
材２５によって第一の帯状部材２６と第二の帯状部材２
４の電気的絶縁の信頼性が向上するとともに、高精細な
ピッチの複数の第二の帯状部材２４を形成することがで
きる。

【００１７】また、本発明は、基板上に、複数の第一の
配線と、前記複数の第一の配線上で絶縁部材を介して交
差した第二の配線の複数と、前記複数の第一及び複数の
第二の配線にてマトリクス状に配線された複数の電子放
出部材とを備える電子源の製造方法であって、前記複数
の第一の配線を、印刷法にて形成する工程と、前記複数
の第二の配線を、感光性材料を用いた、露光と現像とを
伴うプロセスにて形成する工程と、を有することを特徴
とする電子源の製造方法である。

【００１８】また上記の本発明の電子源の製造方法は、
「前記印刷法が、スクリーン印刷法であること」、「前
記印刷法は、前記第一の配線の構成成分を含有する、非
感光性のペーストを前記基板上に付与し、当該第一の配
線の前駆体パターンを形成する工程と、前記前駆体を焼
成する工程とを有すること」、「前記非感光性のペース
トの基板上への付与は、スクリーン印刷法による付与で
あること」、「前記感光性材料を用いた、露光と現像と
を伴うプロセスは、前記第二の配線の構成成分を含有す
る、感光性のペーストを前記基板上に付与する工程と、
当該感光性ペーストを露光し、現像して、前記第二の配
線の前駆体パターンを形成する工程と、前記前駆体を焼
成する工程とを有すること」、あるいは、「前記複数の
第一の配線は、走査信号が印加される配線であって、前
記複数の第二の配線は、変調信号が印加される配線であ
ること」、以上のことをより好ましい形態として含むも
のである。

【００１９】また、本発明は、電子源と、前記電子源に
対向して配置され、当該電子源からの電子の照射により
発光する部材とを備える画像表示装置の製造方法であっ
て、前記電子源が、上記方法にて製造されることを特徴
とする画像表示装置の製造方法である。

【００２０】以上の本発明の電子源、画像表示装置の製
造方法によれば、上述した同様の理由により、第二の配
線と基板との良好な密着性が得られるとともに、高精細
なピッチの複数の第二の配線が形成できる。また、やは
り上述した同様の理由により、第一の配線と第二の配線
の電気的絶縁の信頼性が向上するとともに、高精細なピ
ッチの複数の第二の配線が形成できる。

【００２１】また、本発明の電子源、画像表示装置の製
造方法によれば、線幅を相対的に太く設計可能な走査信
号用配線については、一般的に安価なスクリーン印刷等
の印刷法で作成し、線幅を相対的に細く設計する必要の
ある変調信号用配線については、最小線幅への対応を考
え、一般的に高価となるもののより高精細化が可能なフ
ォトプロセス、即ち、感光性材料を用いた、露光と現像
とを伴うプロセスで作成することにより、高価なフォト
プロセスをマトリクス配線作成において最小限に抑えた
ものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、本発明の
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、本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。

【００２３】本実施形態の電子源に形成される電子放出
素子としては、図１５に例示した構成が挙げられる。

【００２４】基板１はガラス等からなり、その大きさお
よびその厚みは、その上に設置される電子放出素子の個
数、および個々の素子の設計形状、および電子源の使用
時に容器の一部を構成する場合には、その容器を真空に
保持するための耐大気圧構造等の力学的条件等に依存し
て適宜設定される。

【００２５】ガラスの材質としては、廉価な青板ガラス
を使うことが一般的であるが、この上にナトリウムブロ
ック層として、例えば厚さ０．５μｍ程度のシリコン酸
化膜をスパッタ法で形成した基板等を用いる必要があ
る。この他にナトリウムが少ないガラスや、石英基板で
も作成可能である。

【００２６】また素子電極２、３の材料としては、一般
的な導体材料が用いられ、例えばＮｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍ
ｏ、Ｐｔ、Ｔｉ等の金属やＰｄ−Ａｇ等の金属が好適で
あり、あるいは金属酸化物とガラス等から構成される印
刷導体や、ＩＴＯ等の透明導電体等から適宜選択され、
その膜厚は、好ましくは数百Åから数μｍの範囲が適当
である。

【００２７】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、素子電
極２、３の形状等は、実素子が応用される形態等に応じ
て適宜設計されるが、間隔Ｌは好ましくは数千Åから１
ｍｍであり、より好ましくは素子電極間に印加する電圧
等を考慮して１μｍから１００μｍの範囲である。ま
た、素子電極長さＷは、好ましくは電極の抵抗値、電子
放出特性を考慮して、数μｍから数百μｍの範囲であ
る。

【００２８】電子源となる導電性膜（素子膜）４は、素
子電極２、３を跨ぐ形で形成される。

【００２９】導電性膜４としては、良好な電子放出特性
を得るために、微粒子で構成された微粒子膜が特に好ま
しい。またその膜厚は、素子電極２、３へのステップカ
バレージ、素子電極間の抵抗値、および後述するフォー
ミング処理条件等を考慮して適宜設定されるが、好まし
くは数Åから数千Åであり、特に好ましくは１０Åから
５００Åの範囲とするのが良い。そのシート抵抗値は、
好ましくは１０³〜１０⁷Ω／□である。

【００３０】なお、ここで述べる微粒子膜とは、複数の
微粒子が集合した膜であり、その微細構造として、微粒
子が個々に分散配置した状態のみならず、微粒子が互い
に隣接あるいは重なり合った状態（島状も含む）の膜を
指しており、微粒子の粒径は、数Å〜数千Å、好ましく
は１０Å〜２００Åである。

【００３１】導電性膜材料には、一般にはパラジウムＰ
ｄが適しているが、これに限ったものではない。また成
膜方法も、スパッタ法、溶液塗布後に焼成する方法など
が適宜用いられる。

【００３２】電子放出部５は、例えば以下に説明するよ
うな通電処理によって形成することができる。尚、図示
の便宜から、電子放出部５は導電性膜４の中央に矩形の
形状で示したが、これは模式的なものであり、実際の電
子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけではな
い。

【００３３】所定の真空度のもとで素子電極２，３間に
不図示の電源より通電すると、導電性膜４の部位に、構
造の変化した間隙（亀裂）が形成される。この間隙領域
が電子放出部５を構成する。尚、このフォーミングによ
り形成した間隙付近からも、所定の電圧下では電子放出
が起こるが、この状態ではまだ電子放出効率が非常に低
いものである。

【００３４】通電フォーミングの電圧波形の例を図８に
示す。電圧波形は、特にパルス波形が好ましい。これに
はパルス波高値を定電圧としたパルスを連続的に印加す
る図８（ａ）に示した手法と、パルス波高値を増加させ
ながらパルスを印加する図８（ｂ）に示した手法があ
る。

【００３５】まず、パルス波高値を定電圧とした場合に
ついて図８（ａ）で説明する。図８（ａ）におけるＴ１
及びＴ２は電圧波形のパルス幅とパルス間隔である。通
常、Ｔ１は１μ秒〜１０ｍ秒、Ｔ２は１０μ秒〜１００
ｍ秒の範囲で設定される。三角波の波高値（通電フォー
ミング時のピーク電圧）は、電子放出素子の形態に応じ
て適宜選択される。このような条件のもと、例えば、数
秒から数十分間電圧を印加する。パルス波形は、三角波
に限定されるものではなく、矩形波等の所望の波形を採
用することができる。

【００３６】次に、パルス波高値を増加させながら電圧
パルスを印加する場合について図８（ｂ）で説明する。
図８（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は、図８（ａ）に示し
たのと同様とすることができる。三角波の波高値（通電
フォーミング時のピーク電圧）は、例えば０．１Ｖステ
ップ程度づつ、増加させることができる。

【００３７】通電フォーミング処理の終了は、パルス電
圧印加中の素子に流れる電流を測定して抵抗値を求め
て、例えば１ＭΩ以上の抵抗を示した時に通電フォーミ
ングを終了させることができる。

【００３８】このフォーミング処理後の状態では電子発
生効率は非常に低いものである。よって電子放出効率を
上げるために、上記素子に活性化と呼ばれる処理を行う
ことが望ましい。

【００３９】この活性化処理は、有機化合物が存在する
適当な真空度のもとで、パルス電圧を素子電極２，３間
に繰り返し印加することによって行うことができる。そ
して炭素原子を含むガスを導入し、それに由来する炭素
あるいは炭素化合物を、前記間隙（亀裂）近傍にカーボ
ン膜として堆積させる。

【００４０】本工程の一例を説明すると、例えばカーボ
ン源としてトルニトリルを用い、スローリークバルブを
通して真空空間内に導入し、１．３×１０^-4Ｐａ程度を
維持する。導入するトルニトリルの圧力は、真空装置の
形状や真空装置に使用している部材等によって若干影響
されるが、１×１０^-5Ｐａ〜１×１０^-2Ｐａ程度が好適
である。

【００４１】図１１に、活性化工程で用いられる電圧印
加の好ましい一例を示した。印加する最大電圧値は、１
０〜２０Ｖの範囲で適宜選択される。

【００４２】図１１（ａ）に於いて、Ｔ１は電圧波形の
正と負のパルス幅、Ｔ２はパルス間隔であり、電圧値は
正負の絶対値が等しく設定されている。また、図１１
（ｂ）に於いて、Ｔ１およびＴ１’はそれぞれ電圧波形
の正と負のパルス幅、Ｔ２はパルス間隔であり、Ｔ１＞
Ｔ１’、電圧値は正負の絶対値が等しく設定されてい
る。

【００４３】このとき、約６０分後に放出電流Ｉｅがほ
ぼ飽和に達した時点で通電を停止し、スローリークバル
ブを閉め、活性化処理を終了する。

【００４４】以上の工程により図１５に示したような電
子放出素子を作製することができる。

【００４５】上述のような素子構成と製造方法によって
作製された電子放出素子の基本特性について図９、図１
０を用いて説明する。

【００４６】図９は、前述した構成を有する電子放出素
子の電子放出特性を測定するための測定評価装置の概略
図である。図９において、５１は素子に素子電圧Ｖｆを
印加するための電源、５０は素子の電極部を流れる素子
電流Ｉｆを測定するための電流計、５４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、５３はアノード電極５４に電圧を印加するた
めの高圧電源、５２は素子の電子放出部より放出される
放出電流Ｉｅを測定するための電流計である。

【００４７】電子放出素子の素子電極２，３間を流れる
素子電流Ｉｆ、及びアノードへの放出電流Ｉｅの測定に
あたっては、素子電極２，３に電源５１と電流計５０と
を接続し、該電子放出素子の上方に電源５３と電流計５
２とを接続したアノード電極５４を配置している。

【００４８】また、本電子放出素子およびアノード電極
５４は真空装置５５内に設置され、その真空装置には排
気ポンプ５６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、所望の真空下で本素子の測定評価を行
えるようになっている。なお、アノード電極５４の電圧
は１ｋＶ〜１０ｋＶ、アノード電極と電子放出素子との
距離Ｈは２ｍｍ〜８ｍｍの範囲で測定した。

【００４９】図９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１０に示す。なお、放出電流Ｉｅと
素子電流Ｉｆは大きさが著しく異なるが、図１０ではＩ
ｆ、Ｉｅの変化の定性的な比較検討のために、リニアス
ケールで縦軸を任意単位で表記した。

【００５０】本電子放出素子は放出電流Ｉｅに対する三
つの特徴を有する。

【００５１】まず第一に、図１０からも明らかなよう
に、本素子はある電圧（しきい値電圧と呼ぶ、図１０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、一方しきい値電圧Ｖｔｈ以下では放出電
流Ｉｅがほとんど検出されない。すなわち、放出電流Ｉ
ｅに対する明確なしきい値電圧Ｖｔｈを持った非線形素
子としての特性を示しているのが判る。

【００５２】第二に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに依
存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御でき
る。

【００５３】第三に、アノード電極５４に捕捉される放
出電荷は、素子電圧Ｖｆを印加する時間に依存する。す
なわち、アノード電極５４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。

【００５４】次に、本実施形態に係る電子源及び画像表
示装置について説明する。

【００５５】本実施形態の電子源の基本構成としては、
図１に例示したような構成が挙げられる。

【００５６】この電子源は、基板２１上に、複数のＸ方
向配線（走査信号用配線）２６と、このＸ方向配線２６
の上に層間絶縁層２５を介して複数のＹ方向配線（変調
信号用配線）２４が形成され、該両方向配線の交差部近
傍にそれぞれ電子放出素子が配設されているものであ
る。

【００５７】Ｘ方向配線２６は画像表示装置としてパネ
ル化した後は走査電極として作用し、変調信号電極とし
て作用するＹ方向配線２４よりも低い配線抵抗を要求さ
れるため、線幅を太くするか膜厚を厚くする設計がなさ
れる。つまり、Ｘ方向配線（走査信号用配線）２６は、
Ｙ方向配線（変調信号用配線）２４に比べて線幅を太く
設計することができる。

【００５８】本実施形態の最大の特徴は、線幅を相対的
に太く設計可能な走査信号用配線（Ｘ方向配線）２６に
ついては、一般的に安価なスクリーン印刷で作成し、線
幅を相対的に細く設計する必要のある変調信号用配線
（Ｙ方向配線）２４については、最小線幅への対応を考
え、一般的に高価となるもののより高精細化が可能なフ
ォトプロセスで作成する点にある。このように、マトリ
クス配線の形成方法をその線幅を考慮して選定し、一般
的に高価なフォトプロセスをマトリクス配線作成におい
て最小限に抑えることにより、より低コストな電子源さ
らには画像表示装置を実現することができる。

【００５９】尚、層間絶縁層２５については、フォトプ
ロセスまたはスクリーン印刷またはフォトプロセスとス
クリーン印刷を組み合わせて作成することができる。

【００６０】次に、上記のような単純マトリクス配置の
電子源を用いた本実施の形態の画像表示装置の一例につ
いて、図１２を用いて説明する。

【００６１】図１２において、２１は上記の電子源、８
２はガラス基板８３の内面に蛍光膜８４とメタルバック
８５等が形成されたフェースプレート、８６は支持枠で
ある。電子源２１、支持枠８６及びフェースプレート８
２をフリットガラスによって接着し、４００〜５００℃
で、１０分以上焼成することで、封着して、外囲器９０
を構成する。

【００６２】尚、フェースプレート８２と電子源２１と
の間に、スペーサーと呼ばれる不図示の支持体を設置す
ることにより、大面積パネルの場合にも大気圧に対して
十分な強度を持つ外囲器９０を構成することもできる。

【００６３】図１３はフェースプレート８２上に設ける
蛍光膜８４の説明図である。蛍光膜８４は、モノクロー
ムの場合は蛍光体のみから成るが、カラーの蛍光膜の場
合は、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などと呼ばれる黒色導電体９１と蛍
光体９２とで構成される。ブラックストライプ、ブラッ
クマトリクスが設けられる目的は、カラー表示の場合必
要となる三原色蛍光体の、各蛍光体９２間の塗り分け部
を黒くすることで混色等を目立たなくすることと、蛍光
膜８４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。

【００６４】また、蛍光膜８４の内面側には通常メタル
バック８５が設けられる。メタルバックの目的は、蛍光
体の発光のうち内面側への光をフェースプレート８２側
へ鏡面反射すること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ためのアノード電極として作用
すること等である。メタルバックは、蛍光膜作製後、蛍
光膜の内面側表面の平滑化処理（通常フィルミングと呼
ばれる）を行い、その後Ａｌを真空蒸着等で堆積するこ
とで作製できる。

【００６５】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体と電子放出素子とを対応させなくてはいけないた
め、上下基板の突き当て法などで十分な位置合わせを行
う必要がある。

【００６６】封着時の真空度は１０^-5Ｐａ程度の真空度
が要求される他、外囲器９０の封止後の真空度を維持す
るために、ゲッター処理を行なう場合もある。これは、
外囲器９０の封止を行なう直前あるいは封止後に、抵抗
加熱あるいは高周波加熱等の加熱法により、外囲器内の
所定の位置（不図示）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。

【００６７】前述した表面伝導型電子放出素子の基本的
特性によれば、電子放出部からの放出電子は、しきい値
電圧以上では対向する電極間に印加するパルス状電圧の
波高値と巾によって制御され、その中間値によっても電
流量が制御され、もって中間調表示が可能になる。

【００６８】また多数の電子放出素子を配置した場合に
おいては、各ラインの走査線信号によって選択ラインを
決め、各情報信号ラインを通じて個々の素子に上記パル
ス状電圧を適宜印加すれば、任意の素子に適宜電圧を印
加する事が可能となり、各素子をＯＮすることができ
る。

【００６９】また中間調を有する入力信号に応じて電子
放出素子を変調する方式としては、電圧変調方式、パル
ス幅変調方式が挙げられる。

【００７０】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
はこれらの実施例に限定されるものではない。

【００７１】［実施例１］本実施例は、図１に示したよ
うな多数の表面伝導型電子放出素子をマトリクス配線接
続してなる電子源を製造した例である。図１中、２１は
基板、２と３は素子電極、４は導電性膜（素子膜）、５
は電子放出部、２４はＹ方向配線（変調信号用配線）、
２５は層間絶縁層、２６はＸ方向配線（走査信号用配
線）である。

【００７２】以下、本実施例の電子源の製造方法を、図
２乃至図７等を参照しつつ説明する。

【００７３】（素子電極の形成）ガラス基板２１上に、
スパッタ法によってまず下引き層としてチタニウムＴｉ
（厚さ５ｎｍ）、その上に白金Ｐｔ（厚さ４０ｎｍ）を
成膜した後、ホトレジストを塗布し、露光、現像、エッ
チングという一連のフォトリソグラフィー法によってパ
ターニングして素子電極２，３を形成した（図２参
照）。なお、本実施例では素子電極の間隔Ｌは１０μ
ｍ、対向する長さＷは１００μｍとした。

【００７４】（Ｘ方向配線の形成）Ｘ方向配線２６とＹ
方向配線２４の配線材料に関しては、多数の表面伝導型
電子放出素子にほぼ均等な電圧が供給されるように低抵
抗である事が望まれ、材料、膜厚、配線巾等が適宜設定
される。

【００７５】Ｘ方向配線（走査信号用配線）２６は、銀
（Ａｇ）ぺーストインキをスクリーン印刷した後乾燥さ
せてから、４２０℃前後の温度で焼成して形成した（図
３参照）。係るＸ方向配線２６は、Ｘ方向に配列された
各素子電極対の一方（本例では素子電極２）と接続され
ており、パネル化した後は走査電極として作用する。こ
のＸ方向配線２６の厚さは約１５μｍ、線幅は約１００
μｍである。尚、図示していないが、外部駆動回路への
引出し配線もこれと同様の方法で形成した。

【００７６】（層間絶縁層の形成）Ｘ及びＹ方向配線を
絶縁するために、層間絶縁層２５を形成する。後述のＹ
方向配線（変調信号配線）と先に形成したＸ方向配線
（走査信号配線）２６との交差部を覆うように、かつＹ
方向配線と他方の素子電極（本例では素子電極３）との
電気的接続が可能なように、島状のパターンで層間絶縁
層２５を形成した（図４参照）。

【００７７】具体的には、フォトガラスペーストを基板
全面にスクリーン印刷した後、所定のパターンを有する
フォトマスクを使った露光に引き続き、現像し、焼成を
した。本実施例では印刷−露光−現像−焼成の工程を４
回繰り返して積層した。なお、焼成は４８０℃前後の温
度で行った。この層間絶縁層２５の厚みは、全体で約３
０μｍであり、幅は１５０μｍである。

【００７８】（Ｙ方向配線の形成）共通配線としてのＹ
方向配線（変調信号用配線）２４は、Ｙ方向に配列され
た各素子電極対の他方（本例では素子電極３）に接し
て、それらを連結するようにライン状のパターンで形成
した（図５参照）。材料には銀（Ａｇ）フォトぺースト
インキを用い、スクリーン印刷した後、乾燥させてか
ら、所定のパターンのフォトマスクを使って露光した
後、現像した。この後４８０℃前後の温度で焼成して配
線を形成した。尚、Ｙ方向配線２４の厚さは約１０μ
ｍ、線幅は約５０μｍである。なお終端部は配線取り出
し電極として使うために、線幅をより大きくした。

【００７９】このようにしてＸＹマトリクス配線を有す
る基板が形成された。

【００８０】（導電性膜の形成）次に、上記基板を十分
にクリーニングした後、撥水剤を含む溶液で表面を処理
し、表面が疎水性になるようにした。これはこの後塗布
する導電性膜形成用の水溶液が、素子電極上に適度な広
がりをもって配置されるようにするためである。

【００８１】その後、素子電極２，３間に導電性膜４を
形成した。本工程を図７の模式図を用いて説明する。
尚、基板２１上における個々の素子電極の平面的ばらつ
きを補償するために、基板上の数箇所に於いてパターン
の配置ずれを観測し、観測点間のポイントのずれ量は直
線近似して位置補完し、導電性膜形成材料を塗付する事
によって、全画素の位置ずれをなくして、対応した位置
に的確に塗付するようにした。

【００８２】本実施例では、導電性膜４としてパラジウ
ム膜を得る目的で、先ず水８５：イソプロピルアルコー
ル（ＩＰＡ）１５からなる水溶液に、パラジウム−プロ
リン錯体０．１５重量％を溶解し、有機パラジウム含有
溶液を得た。この他若干の添加剤を加えた。この溶液の
液滴を、液滴付与手段７１として、ピエゾ素子を用いた
インクジェット噴射装置を用い、ドット径が６０μｍと
なるように調整して素子電極間に付与した（図７
（ａ））。

【００８３】その後、この基板を空気中にて、３５０℃
で１０分間の加熱焼成処理をして酸化パラジウム（Ｐｄ
Ｏ）からなる導電性膜４’が形成された（図７
（ｂ））。ドットの直径は約６０μｍ、厚みは最大で１
０ｎｍの膜が得られた。

【００８４】（フォーミング工程）次に、フォーミング
と呼ばれる本工程に於いて、上記導電性膜４’を通電処
理して内部に亀裂を生じさせ、電子放出部５を形成する
（図７（ｃ））。

【００８５】具体的な方法は、上記基板２１の周囲の引
出し配線部を残して、基板全体を覆うようにフード状の
蓋をかぶせて基板２１との間で内部に真空空間を作り、
外部電源よりこの引出し配線の端子部から両方向配線２
４、２６間に電圧を印加し、素子電極２、３間に通電す
ることによって、導電性膜４’を局所的に破壊、変形も
しくは変質させることにより、電気的に高抵抗な状態の
電子放出部５を形成する。

【００８６】この時若干の水素ガスを含む真空雰囲気下
で通電加熱すると、水素によって還元が促進され酸化パ
ラジウムＰｄＯからなる導電性膜４’がパラジウムＰｄ
からなる導電性膜４に変化する。

【００８７】この変化時に膜の還元収縮によって、一部
に亀裂（間隙）が生じるが、この亀裂発生位置、及びそ
の形状は元の膜の均一性に大きく影響される。多数の素
子の特性ばらつきを抑えるには、上記亀裂は導電性膜４
の中央部に起こり、かつなるべく直線状になることがな
によりも望ましい。

【００８８】なおこのフォーミングにより形成した亀裂
付近からも、所定の電圧下では電子放出が起こるが、現
状の条件ではまだ発生効率が非常に低いものである。

【００８９】また得られた導電性膜４の抵抗値Ｒｓは、
１０²から１０⁷Ωの値である。

【００９０】本実施例ではフォーミング処理に図８
（ｂ）に示した様なパルス波形を用い、Ｔ１を０．１ｍ
ｓｅｃ、Ｔ２を５０ｍｓｅｃとした。印加した電圧は
０．１Ｖから始めて５秒ごとに０．１Ｖステップ程度ず
つ増加させた。通電フォーミング処理の終了は、パルス
電圧印加時に素子に流れる電流を測定して抵抗値を求
め、フォーミング処理前の抵抗に対して１０００倍以上
の抵抗を示した時点でフォーミングを終了した。

【００９１】（活性化工程）前記のフォーミングと同様
にフード状の蓋をかぶせて基板２１との間で内部に真空
空間を作り、外部から両方向配線２４、２６を通じてパ
ルス電圧を素子電極２、３間に繰り返し印加することに
よって行う。そして炭素原子を含むガスを導入し、それ
に由来する炭素あるいは炭素化合物を、前記亀裂近傍に
カーボン膜として堆積させる。

【００９２】本実施例ではカーボン源としてトルニトリ
ルを用い、スローリークバルブを通して真空空間内に導
入し、１．３×１０^-4Ｐａを維持した。

【００９３】図１１に、活性化工程で用いられる電圧印
加の好ましい一例を示した。印加する最大電圧値は、１
０〜２０Ｖの範囲で適宜選択される。

【００９４】図１１（ａ）に於いて、Ｔ１は電圧波形の
正と負のパルス幅、Ｔ２はパルス間隔であり、電圧値は
正負の絶対値が等しく設定されている。また、図１１
（ｂ）に於いて、Ｔ１およびＴ１’はそれぞれ電圧波形
の正と負のパルス幅、Ｔ２はパルス間隔であり、Ｔ１＞
Ｔ１’、電圧値は正負の絶対値が等しく設定されてい
る。

【００９５】このとき、素子電極３に与える電圧を正と
しており、素子電流Ｉｆは、素子電極３から素子電極２
へ流れる方向が正である。約６０分後に放出電流Ｉｅが
ほぼ飽和に達した時点で通電を停止し、スローリークバ
ルブを閉め、活性化処理を終了した。

【００９６】以上の工程で、基板上に多数の電子放出素
子をマトリクス配線接続してなる電子源を作製すること
ができた。

【００９７】（電子源の特性評価）上述のような素子構
成と製造方法によって作製された電子源の電子放出特性
を、図９に示したような装置を用いて測定した。その結
果、素子電極間に印加する電圧１２Ｖにおける放出電流
Ｉｅを測定したところ平均０．６μＡ、電子放出効率は
平均０．１５％を得た。また素子間の均一性もよく、各
素子間でのＩｅのばらつきは５％と良好であった。

【００９８】次に、以上のようにして製造した単純マト
リクス配置の電子源を用いて図１２に示したような画像
表示装置（表示パネル）を製造した。尚、図１２は内部
を表現するために部分的に切り欠いて表している。

【００９９】本実施例では、電子源２１、支持枠８６及
びフェースプレート８２をフリットガラスによって接着
し、４８０℃で、３０分焼成することで、封着して、外
囲器９０を得た。

【０１００】尚、この一連の工程を全て真空チャンバー
中で行うことで、同時に外囲器９０内部を最初から真空
にすることが可能となり、かつ工程もシンプルにするこ
とができた。

【０１０１】このようにして図１２に示されるような表
示パネルを製造し、走査回路、制御回路、変調回路と直
流電圧源などからなる駆動回路をこの表示パネルに接続
し、パネル状の画像表示装置を製造した。

【０１０２】以上のようにして製造した画像表示装置に
おいて、Ｘ方向端子とＹ方向端子を通じて、各電子放出
素子に電圧を印加することにより電子放出させ、高圧端
子Ｈｖを通じ、アノード電極であるメタルバック８５に
高圧を印加し、発生した電子ビームを加速し、蛍光膜８
４に衝突させることによって、画像を表示した。

【０１０３】本実施例における画像表示装置は、Ｘ及び
Ｙ方向配線の電気的信頼性が高く、そのため画像品位も
良好であった。

【０１０４】［実施例２］層間絶縁層のパターンをライ
ン状にした以外は実施例１と同様の工程で画像形成装置
を形成した。このマトリックスパターンを図６に示し
た。

【０１０５】本実施例における画像表示装置は、Ｘ及び
Ｙ方向配線の電気的信頼性が高く、そのため画像品位も
良好であった。

【０１０６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
配線などの高精細な部材パターンの形成に適し、かつ、
低コスト化が実現できる、部材パターンの製造方法を提
供することができる。また、本発明は、複数の電子放出
部材に駆動電力を供給するマトリクス配線の電気的信頼
性を損なうことなく、低コスト化を実現し得る電子源の
製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子源の一構成例を模式的に示す平面
図である。

【図２】図１の電子源の製造工程を説明するための図で
ある。

【図３】図１の電子源の製造工程を説明するための図で
ある。

【図４】図１の電子源の製造工程を説明するための図で
ある。

【図５】図１の電子源の製造工程を説明するための図で
ある。

【図６】本発明の電子源の別の構成例を模式的に示す平
面図である。

【図７】図１の電子源の製造工程を説明するための図で
ある。

【図８】フォーミング電圧の例を示す図である。

【図９】本発明に係る電子放出素子の特性を測定するた
めの装置を模式的に示す図である。

【図１０】本発明に係る表面伝導型電子放出素子の素子
電流及び放出電流と素子電圧との関係を示す図である。

【図１１】活性化電圧の例を示す図である。

【図１２】本発明に係る画像表示装置の一構成例を模式
的に示す斜視図である。

【図１３】本発明に係る画像表示装置における蛍光膜の
例を模式的に示す図である。

【図１４】帯状部材及び配線の断面形状を説明するため
の断面図である。

【図１５】表面伝導型電子放出素子の一構成例を示す模
式図である。

【符号の説明】

１基板２素子電極３素子電極４導電性膜（素子膜）５電子放出部２１基板（電子源の基板）２４変調信号用配線（Ｙ方向配線）２５層間絶縁層２６走査信号用配線（Ｘ方向配線）５０素子電流Ｉｆを測定するための電流計５１素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電源５２放出電流Ｉｅを測定するための電流計５３アノード電極に電圧を印加するための高圧電源５４放出電流Ｉｅを捕捉するためのアノード電極５５真空装置５６排気ポンプ７１液滴付与手段８２フェースプレート８３ガラス基板８４蛍光膜８５メタルバック８６支持枠９０外囲器（表示パネル）９１黒色導電体９２蛍光体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石渡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） 5C127 CC11 CC51 DD13 DD18 DD19 DD38 DD42 DD43 DD52 DD57 EE15 EE17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、パターニングされた第一の帯
状部材と、当該第一の帯状部材上から当該基板上に跨っ
てパターニングされた第二の帯状部材の複数とを備える
部材パターンの製造方法であって、前記第一の帯状部材
を、印刷法にて形成する工程と、前記第二の帯状部材
を、感光性材料を用いた、露光と現像とを伴うプロセス
にて形成する工程と、を有することを特徴とする部材パ
ターンの製造方法。
【請求項２】前記印刷法は、スクリーン印刷法である
ことを特徴とする請求項１に記載の部材パターンの製造
方法。
【請求項３】前記第一及び第二の帯状部材は、導電性
部材であって、当該第一の帯状部材と第二の帯状部材と
の間には絶縁部材が配置されていることを特徴とする請
求項１または２に記載の部材パターンの製造方法。
【請求項４】基板上に、複数の第一の配線と、前記複
数の第一の配線上で絶縁部材を介して交差した第二の配
線の複数と、前記複数の第一及び複数の第二の配線にて
マトリクス状に配線された複数の電子放出部材とを備え
る電子源の製造方法であって、前記複数の第一の配線
を、印刷法にて形成する工程と、前記複数の第二の配線
を、感光性材料を用いた、露光と現像とを伴うプロセス
にて形成する工程と、を有することを特徴とする電子源
の製造方法。
【請求項５】前記印刷法は、スクリーン印刷法である
ことを特徴とする請求項４に記載の電子源の製造方法。
【請求項６】前記複数の第一の配線は、走査信号が印
加される配線であって、前記複数の第二の配線は、変調
信号が印加される配線であることを特徴とする請求項４
または５に記載の電子源の製造方法。
【請求項７】電子源と、前記電子源に対向して配置さ
れ、当該電子源からの電子の照射により発光する部材と
を備える画像表示装置の製造方法であって、前記電子源
が、請求項４〜６のいずれかに記載の方法にて製造され
ることを特徴とする画像表示装置の製造方法。