JP2004247296A - 通電処理方法、電子源基板の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 通電領域（発熱領域）とその周辺領域とで生ずる基板の温度差によって基板割れが起きるのを効果的に防止することができ、電子源基板および画像形成装置の製造プロセスに好適な通電処理方法を提供する。
【解決手段】 基板１０上に配置された複数の導電体６への通電処理方法であって、基板１０上の、複数の導電体が配置された領域Ｓ０と当該領域Ｓ０の周辺領域Ｓ１との通電処理時の平均温度差が１５℃以上であり、基板１０は、前記領域Ｓ０の幅Ｌ０［ｍ］と前記領域Ｓ１の幅Ｌ１［ｍ］とが以下の関係式を満足することを特徴とする。
Ｌ１／Ｌ０ ＞ ＥαΔＴ／σｔｈ − １
（ここで、ΔＴ［Ｋ］は前記平均温度差、Ｅ［Ｐａ］は基板のヤング率、α［／Ｋ］は基板の線膨張係数、σｔｈ［Ｐａ］は基板の材料定数である。）
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板上に配置された複数の導電体への通電処理方法に関し、特に通電処理時の基板の温度差によって基板割れが起きるのを防止しうる通電処理方法、更にはかかる通電処理方法を応用した複数の電子放出素子を配設した電子源基板の製造方法および製造装置に関する。

従来、電子放出素子としては、大別して熱電子放出素子と冷陰極電子放出素子を用いた二種類の素子が知られている。冷陰極電子放出素子には、電界放出型、金属／絶縁層／金属型や表面伝導型電子放出素子等が知られている。

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導電性膜に、膜面に平行に電流を流すことにより、電子放出が生じる現象を利用するものである。本出願人は、新規な構成を有する表面伝導型電子放出素子とその応用に関し、多数の提案を行っている。その基本的な構成、製造方法は、例えば特許文献１、特許文献２などに開示されている。

上記特許文献に記載の表面伝導型電子放出素子は、基板上に対向する一対の素子電極と、その素子電極に接続されその一部に電子放出部を有する導電性膜とを有してなることを特徴とするものである。また、上記導電性膜の一部に亀裂が形成されている。また、上記亀裂の端部には、炭素または炭素化合物の少なくとも一方を主成分とする堆積膜が形成されている。

このような電子放出素子を基板上に複数個配置し、各電子放出素子を配線で電気的に接続することにより、複数個の表面伝導型電子放出素子を備える電子源基板を作成することができる。

また、上記電子源基板と蛍光体とを組み合わせることにより、画像形成装置の表示パネルを形成することができる。

従来、このような電子源基板の製造は以下のように行われていた。
まず、基板上に、導電性膜及び該導電性膜に接続された一対の素子電極からなる複数の素子と、該素子を複数個接続した配線を形成する。次に、作成した電子源基板の一部（少なくとも前記導電性膜の形成領域を含む）を真空チャンバー内に設置する。次に、真空チャンバーを排気した後、プローブ等と配線を通して該素子に電圧を印加し、各素子の導電性膜に亀裂を形成（以下：フォーミング）する。しかる後に、該真空チャンバーに有機物質を含むガスを導入し、所望の有機物質のガス分圧下で該各素子に再び電圧を印加し、該亀裂端に炭素、あるいは炭素化合物を堆積させる（以下：活性化）。

また、特許文献３には、図１０に示すとおり、基板とこれを覆う容器とで気密雰囲気を形成し、基板表面に配置された導電性膜に通電（フォーミング、活性化）処理を行うことが記載されている。

図１０において、１０１０は基板、１０１１は支持体、１０１２は真空容器、１０１５は気体の導入口、１０１６は排気口、１０１８はシール部材、１０１９は拡散板、１０２０はヒーター、１０２１は水素または有機物質ガス、１０２２はキャリアガス、１０２３は水分除去フィルター、１０２４はガス流量制御装置、１０２５ａ〜１０２５ｆはバルブ、１０２６は真空ポンプ、１０２７は真空計、１０２８は配管、１０３２は電源及び電流制御系からなる駆動ドライバー、１０３１は基板の取り出し配線と駆動ドライバーとを接続する配線、１０３３は拡散板１０１９の開口部、１０４１は熱伝導部材である。

支持体１０１１は、基板１０１０を保持して固定するもので、真空チャッキング機構、静電チャッキング機構若しくは固定冶具などにより、機械的に基板１０１０を固定する機構を有する。

真空容器１０１２には、容器内部を排気するための真空ポンプ１０２６と有機物質をガスとして容器内部に導入するためのガス導入装置が接続されている。

支持体１０１１上に基板１０１０を配置し、基板上に形成された複数の素子を含む一部の領域を排気するための真空容器１０１２で基板面上を覆う。これにより、基板上に形成された複数の素子を有する領域面を真空に排気したり、有機物質が、所望の圧力、分圧となる雰囲気に暴露させることができる。さらに、基板上に形成された複数の素子に接続されるように形成された夫々の配線の一部が露出されるため、駆動ドライバー１０３２から所望の電気信号（電位）を、各素子を構成する一対の電極にプローブユニット（不図示）を介して供給することができる。

活性化工程終了後、基板面から容器１０１２を取り除き、さらに支持体１０１１上から剥離して得られた基板１０１０は電子源基板となる。

特開平７−２３５２５５号公報 特開平８−１７１８４９号公報 特開２０００−３１１５９４号公報

以上の製造方法を採用していたが、電子源基板製造のタクトタイム短縮と、電子源特性の向上のために、前記活性化工程において有機物質を含むガス中で該各素子に印加する電圧波形を高デューティーとすることが必要不可欠となっている。

一方、最近の液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどへのユーザーのニーズから狭額縁構造が要求されている。

従来の活性化工程における有機ガス中での通電方法により、狭額縁電子源基板を高デューティー通電を行うと、主として電子源基板上の電子放出素子形成領域（基板中央部）が発熱により温度上昇し、電子源基板の周辺部との温度差による熱応力により、電子源基板端に割れが生じることが大きな問題となった。

電子源基板の電子放出素子形成領域の裏面を冷却し、周辺部を加熱することにより応力緩和を図る手法もあるが、熱回収を基板厚方向で行うため、高デューティーになるほど、基板裏表面での温度差が大きくなり、応力緩和効果にも限界があった。

そこで本発明は、通電領域（発熱領域）とその周辺領域とで生ずる基板の温度差によって基板割れが起きるのを防止し得る通電処理方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、電子源基板の電子放出素子の特性向上と、量産性向上と、歩留り向上と、を達成する電子源基板の製造方法と製造装置を提供するものである。

上記の目的を達成すべく成された本発明の構成は、以下の通りである。

すなわち本発明は、
基板上に配置された複数の導電体への通電処理方法であって、
前記基板上の、複数の導電体が配置された領域Ｓ０と当該領域Ｓ０の周辺領域Ｓ１との通電処理時の平均温度差が、１５℃以上であり、
前記基板は、前記領域Ｓ０の幅Ｌ０［ｍ］と前記領域Ｓ１の幅Ｌ１［ｍ］とが以下の関係式を満足するものであることを特徴とするものである。
Ｌ１／Ｌ０ ＞ ＥαΔＴ／σｔｈ − １
（ここで、ΔＴ［Ｋ］は前記平均温度差、Ｅ［Ｐａ］は基板のヤング率、α［／Ｋ］は基板の線膨張係数、σｔｈ［Ｐａ］は基板の材料定数である。）

また、本発明は、基板上に配置された複数の導電体に、気密雰囲気下で通電を行い、当該導電体の一部に電子放出機能を付与する電子源基板の製造方法において、
前記基板上の、複数の導電体が配置された領域Ｓ０と当該領域Ｓ０の周辺領域Ｓ１との通電処理時の平均温度差が、１５℃以上であり、
前記基板は、前記領域Ｓ０の幅Ｌ０［ｍ］と前記領域Ｓ１の幅Ｌ１［ｍ］とが以下の関係式を満足するものであることを特徴とするものである。
Ｌ１／Ｌ０ ＞ ＥαΔＴ／σｔｈ − １
（ここで、ΔＴ［Ｋ］は前記平均温度差、Ｅ［Ｐａ］は基板のヤング率、α［／Ｋ］は基板の線膨張係数、σｔｈ［Ｐａ］は基板の材料定数である。）

上記本発明の電子源基板の製造方法は、好ましい実施形態として、
「前記通電処理をした後に、前記基板を所望の大きさに切断する切断工程を有すること」、
「前記切断工程は、前記導電体の領域を覆う防塵工程と、ホイールカッター切断工程、もしくはダイシング切断工程、もしくはサンドブラスト切断工程のいずれかの切断工程を有すること」、さらに「切断後の基板の周辺部の面取り工程と研磨工程と洗浄工程と、を有すること」、
「前記気密雰囲気下で通電を行う工程が、前記基板上の前記導電体の領域を容器で覆う被覆工程と、該被覆工程後にはガスの排気工程と導入工程を有すること」、
「前記導電体は一対の電極と当該電極間に形成された導電性膜からなり、該電極は配線と電気的に接続されており、前記通電処理の後に該導電性膜が表面伝導型電子放出素子となること」、
を含むものである。

また、本発明は、基板上に配置された複数の導電体に、気密雰囲気下で通電を行い、当該導電体の一部に電子放出機能を付与する電子源基板の製造装置であって、前記基板を固定支持する固定手段と、該基板の雰囲気を制御する雰囲気制御手段と、通電処理した後に該基板を所望の大きさに切断する切断手段と、を備えることを特徴とするものである。

上記本発明の電子源基板の製造装置は、好ましい実施形態として、
「前記基板上の、複数の導電体が配置された領域Ｓ０と当該領域Ｓ０の周辺領域Ｓ１との通電処理時の平均温度差が、１５℃以上であり、
前記基板は、前記領域Ｓ０の幅Ｌ０［ｍ］と前記領域Ｓ１の幅Ｌ１［ｍ］とが以下の関係式を満足するものであること。
Ｌ１／Ｌ０ ＞ ＥαΔＴ／σｔｈ − １
（ここで、ΔＴ［Ｋ］は前記平均温度差、Ｅ［Ｐａ］は基板のヤング率、α［／Ｋ］は基板の線膨張係数、σｔｈ［Ｐａ］は基板の材料定数である。）」、
「前記材料定数σｔｈが２０×１０⁶［Ｐａ］である電子源基板を処理できること」、
「前記切断手段はホイールカッター、もしくはダイシング、もしくはサンドブラストのいずれかの切断手段と、前記導電体の領域を覆う防塵手段を有すること」、さらに「切断後の基板の周辺部の面取り手段と研磨手段と洗浄手段とを有すること」、
「前記雰囲気制御手段が前記基板上の前記導電体の領域を覆う容器からなり、該容器にはガスの排気手段と導入手段を備えていること」、
「前記固定手段は当該固定手段上に前記基板を真空吸着させる手段を備えていること」、
「前記固定手段は当該固定手段上に前記基板を静電吸着させる手段を備えていること」、
「前記固定手段は当該固定手段上に前記基板の温度を制御する加熱手段と冷却手段からなる制御手段を備えていること」。

本発明の通電処理方法によれば、通電領域（発熱領域）とその周辺領域とで生ずる基板の温度差によって基板割れが起きるのを効果的に防止することができ、例えば電子源基板および画像形成装置の製造プロセスに応用することにより、画像品位向上（高デューティー活性化）、製品付加価値向上（狭額縁構造）、コストダウン（歩留り、量産性）を図ることができる。

本発明の通電処理方法は、基板上に配置された複数の導電体への通電処理方法に関するものであり、通電領域（即ち、導電体が配置された領域）とその周辺領域とで生じる基板の温度差によって、基板割れが起きるのを防止しようとするものである。本発明の通電処理方法は、具体的には、例えば、表面伝導型電子放出素子製造プロセスにおける活性化などの通電処理工程に好適に用いることができる。以下ではこの表面伝導型電子放出素子を有する電子源基板の製造を例に挙げて本発明の実施の形態を具体的に説明する。

図１、図２は、本発明の好ましい第１の実施の形態に係る電子源基板の製造装置を示す断面図である。図１は、基板上に配置された複数の導電体に、気密雰囲気下で通電を行うための装置部分を示し、図２は、通電処理後の基板を所望の大きさに切断するための装置部分を示している。

図１と図２において、１０は基板、１１は支持体、１２は真空容器、１５は気体の導入口、１６は排気口、１８はシール部材、１９は拡散板、２０ａ,２０ｂはヒーター、２１は水素または有機物質ガス、２２はキャリアガス、２３は水分除去フィルター、２４はガス流量制御装置、２５ａ〜２５ｆはバルブ、２６は真空ポンプ、２７は真空計、２８は配管、３１は基板１０上に形成された取り出し配線（不図示）と駆動ドライバーとを接続する配線、３２は電源及び電流制御系からなる駆動ドライバー、３３は拡散板１９の開口部、４１は熱伝導部材である。６は基板１０上の導電体が配置された領域（以下、「導電体形成領域」と記す。）であり、７０は切断手段、７１は防塵手段、７２は切断時固定台、７３は基板切断部を示す中心線、７４は切断時の固定台逃げ部である。

支持体１１は、基板１０を保持して固定するもので、真空チャッキング機構、静電チャッキング機構、若しくは機械的固定治具などにより基板１０を固定する機構を有する。支持体１１の内部には、ヒーター２０ａ,２０ｂが設けられ、必要に応じて熱伝導部材４１を介して基板１０を加熱することが出来る。

熱伝導部材４１は、支持体１１上に設置され、基板１０を保持して固定する機構の障害にならないように、支持体１１と基板１０の間で狭持されるか、あるいは支持体１１に埋め込まれるように設置されていてもよい。

熱伝導部材４１は基板の反り、うねりを吸収し、基板への電気的処理工程における発熱を確実に支持体１１へ伝え、放熱することができる。

熱伝導部材４１としては、シリコーングリスや、オイルシリコーン、ジェル状物質等の粘性液状物質を使用することができる。粘性液状物質である熱伝導部材４１が支持体１１上を移動する弊害がある場合には、支持体１１上に粘性液状物質が所定の位置及び領域、すなわち、少なくとも基板１０の導電体形成領域下で停留するように、支持体１１に停留機構を設置してあっても良い。これは例えば、Ｏリングや、耐熱性の袋に液状粘性物質を入れ、密封した熱伝導部材とした構成とすることができる。

一方、熱伝導部材４１として弾性部材を使用することも可能である。弾性部材としては、テフロン（登録商標）樹脂などの合成樹脂材料、シリコーンゴムなどのゴム材料、アルミナなどのセラミック材料、銅やアルミの金属材料などを使用することができる。

ヒーター２０ａ，２０ｂは温度制御用熱電対を併設したヒーターとクーラーである。両者ともに密封された管状であり、この中に温調媒体が封入されている。

真空容器１２は、ガラスやステンレス製の容器であり、容器内壁からの放出ガスが少ない材料からなるものが好ましい。真空容器１２は、基板１０の取り出し配線部を除き、導電体形成領域６を覆い、かつ少なくとも大気圧の圧力に耐えられる構造のものである。

シール部材１８は、基板１０と真空容器１２との気密性を保持するためのものであり、Ｏリングやゴム製のシートなどが用いられる。

有機物質ガス２１には、後述する電子放出素子の活性化に用いられる有機物質、または有機物質を窒素、ヘリウム、アルゴンなどで希釈した混合気体が用いられる。また、後述するフォーミングの通電処理を行う際には、導電性膜への亀裂形成を促進するための気体、例えば還元性を有する水素ガス等を真空容器１２内に導入することもある。このように、他の工程で気体を導入する際には、導入配管、バルブ２５ｅを用いて、所望の系統を真空容器１２への導入配管２８に接続すれば、使用することができる。

上記電子放出素子の活性化に用いられる有機物質としては、アルカン、アルケン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、アルコール類、アルデヒド類、ケトン類、アミン類、ニトリル類、フェノール、カルボン、スルホン酸等の有機酸類などを挙げる事ができる。より具体的には、メタン、エタン、プロパンなどのＣ_nＨ_2n+2で表される飽和炭化水素、エチレン、プロピレンなどのＣ_nＨ_2n等の組成式で表される不飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、メタノール、エタノール、アセトアルデヒド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミン、エチルアミン、フェノール、ベンゾニトリル、トルニトリル、アセトニトリルなどが使用できる。

活性化に用いる有機物質の種類にもよるが、本実施態様において上記有機物質ガスの分圧は１０^-4〜１０^-1Ｐａ程度が好ましい。

有機ガス２１は、有機物質が常温で気体である場合にはそのまま使用でき、常温下で液体、または固体の場合は容器内で蒸発または昇華させて用いる。或いはこれを希釈ガスと混合するなどの方法で用いることができる。キャリアガス２２には、窒素、またはアルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスを用いる。

有機物質ガス２１とキャリアガス２２は一定の割合で混合されて、真空容器１２内に導入される。両者の流量及び混合比はガス流量制御装置２４によって制御される。ガス流量制御装置２４はマスフローコントローラー及び電磁弁等から構成される。これらの混合ガスは、必要に応じて配管２８の周囲に設けられたヒーター（不図示）によって所望の温度に加熱された後、導入口１５より、真空容器１２内に導入される。混合ガスの加熱温度は基板１０の温度と同等にすることが望ましい。

なお、配管２８の途中に水分除去フィルター２３を設けて、導入ガス中の水分を除去することが好ましい。水分除去フィルター２３には、シリカゲル、モレキュラーシーブ、水酸化マグネシウム等の吸湿材を用いることが出来る。

真空容器１２に導入された混合ガスは、排気口１６を通じて、真空ポンプ２６により一定の排気速度で排気され、真空容器１２内の混合ガスの圧力は一定に保持される。真空ポンプ２６は、ドライポンプ、ダイアフラムポンプ、スクロールポンプ等、低真空用ポンプであり、オイルフリーポンプが好ましい。

また、真空容器１２の気体導入口１５と基板１０との間に拡散板１９を設けると、混合気体の流れが制御され、基板全面に均一に有機物質が供給されるため、電子放出素子の均一性が向上し好ましい。拡散板１９としては、図１に示したように、開口部３３を有する金属板などが用いられる。

基板１０の取り出し電極（不図示）は、真空容器１２の外側にあり、ＴＡＢ配線やプローブなどを用いて配線３１から駆動ドライバー３２に接続される。

本実施態様において、真空容器１２は基板１０上の導電体形成領域６のみを覆えばよいため、装置の小型化が可能である。また、基板１０の取り出し電極部が真空容器外にあるため、基板１０と電気的処理を行うための駆動ドライバー３２との電気的接続を容易に行うことができる。

以上のようにして真空容器１２内に有機物質を含む混合ガスを流した状態で駆動ドライバー３２を用い、配線３１を通じて基板１０上の各素子にパルス電圧を印加することにより、素子の活性化を行うことができる。

表面伝導型電子放出素子を有する電子源基板の製造にあたっては、素子特性の向上と、プロセス時間短縮の要求から、活性化時に印加する電圧パルスを高デューティー化することが不可欠となっている。

しかしながら、高デューティー化に伴い、基板１０上の発熱領域（導電体形成領域６に相当する。）とその周辺部、発熱領域（導電体形成領域６に相当する。）とその裏面、の温度差ΔＴ１、ΔＴ２が拡大してしまう。その様子を図３に示す。その結果、基板１０の周辺端部に大きな引張り応力が作用し、基板の破損確率が激増してしまう。

このような基板の破損を防止するために、基板裏面から、基板１０上の発熱領域（導電体形成領域６）からの熱を効率良く逃がす構成が公知となっているが、発熱量の増加に伴い温度差ΔＴ２が増加するのは避けようがない。さらに、近年では液晶ディスプレイやプラズマディスプレイのトレンドとして狭額縁構造が強くユーザーに支持されており、画像形成領域（導電体形成領域６）と電子源基板のサイズを近づけ、周辺部を極力狭くすることが望まれている。

導電体形成領域６での発熱によって基板の周辺部に作用する応力σは近似的に、導電体形成領域６と周辺部の平均温度差ΔＴ（ΔＴ１＋ΔＴ２／２）と幅比Ｌ１／Ｌ０、基板１０の線膨張係数αと弾性係数（ヤング率）Ｅにより式（１）の通りに表すことが出来る。
σ＝ＥαΔＴ／（Ｌ１／Ｌ０＋１） …式（１）

この式の意味するところは、高デューティー化により温度差ΔＴが増加し、狭額縁化により幅比Ｌ１／Ｌ０が減少するため、応力増加が生じることを当然の如く表している。

本発明者は、多くの困難を克服しつつ、甚大なる努力と鋭意検討を行った結果、高デューティー化と狭額縁化を両立させ得る本発明に至ったものである。すなわち、温度差ΔＴは受け入れざるを得ないため、活性化プロセス時には幅比Ｌ１／Ｌ０が大きな基板を用い、プロセス後、適当なタイミングで切断し、所望の狭額縁基板とするというものである。

一般に基板１０としてガラス基板を用いる上で、歩留り良く安定にプロセスを進めるためには、基板の材料定数σｔｈ＝２０×１０⁶［Ｐａ］とすることが好ましい。式（１）を幅比Ｌ１／Ｌ０について変形すると式（２）の通りとなる。
Ｌ１／Ｌ０＞ＥαΔＴ／σｔｈ−１ …式（２）

つまり、平均的温度差ΔＴ、基板１０の弾性係数Ｅと線膨張係数αが求められると、最低限必要な幅比Ｌ１／Ｌ０が求められる。本発明者の研究によれば、前記温度差ΔＴが１５℃より大きくなると基板割れの頻度が増すが、式（２）の関係を満足するようにＬ１およびＬ０を設計することにより（即ち、糊代を大きくとることにより）、基板割れの頻度を大きく低減することができる。

本実施態様の通りの製造装置と製造方法によれば、高デューティー活性化と狭額縁基板を歩留り良く、すなわち量産性良く生産することが可能となり、一方、電子源特性向上により明るく低消費電力の狭額縁表示パネルが得られる。

以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳しく説明するが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される範囲内での各要素の置換や設計変更がなされたものも包含する。

［実施例１］
本実施例１は、本発明に係る製造装置を用いて図６、図７に示す表面伝導型電子放出素子を複数個備える図８に示される電子源基板を製造するものである。尚、図６乃至図８において１０は基板、２、３は素子電極、４は導電性膜、２９は炭素膜、５は炭素膜２９の間隙、Ｇは導電性膜４の間隙である。

ＳｉＯ₂層を形成したガラス基板１０（サイズ３５０ｍｍ×３００ｍｍ、厚さ２．８ｍｍ）上にオフセット印刷法によりＰｔペーストを印刷し、加熱焼成して、図９に示される厚み５０ｎｍの素子電極２、３を形成した。また、スクリーン印刷法により、Ａｇペーストを印刷し、加熱焼成することにより、図９に示されるＸ方向配線７（２４０本）及びＹ方向配線８（７２０本）を形成し、Ｘ方向配線７とＹ方向配線８の交差部にはスクリーン印刷法により、絶縁ペーストを印刷し、加熱焼成して絶縁層９を形成した。

次に、素子電極２、３間にバブルジェット（登録商標）方式の噴射装置を用いて、パラジウム錯体溶液を滴下し、３５０℃で３０分間加熱して酸化パラジウム（ＰｄＯ）の微粒子からなる図９に示される導電性膜４を形成した。導電性膜４の膜厚は２０ｎｍであった。

以上のようにして、一対の素子電極２、３及び導電性膜４からなる導電体の複数がＸ方向配線７及びＹ方向配線８にてマトリクス配線された基板１０を作成した。なお、画像形成領域（導電体形成領域６）のサイズは１６５．６ｍｍ×１６５．６ｍｍである。

基板の反り、うねりについて観察したところ、基板そのものが持っていた反り、うねり及び上記までの加熱工程によって生じたと思われる基板の反り、うねりによって、基板中央部に対して、０．５ｍｍほど周辺が反った状態であった。

以上のようにして導電体を形成した基板１０を、図１に示した製造装置の支持体１１上に固定した。支持体１１と基板１０との間には、厚さ１．５ｍｍの熱伝導性ゴムシート４１が狭持される。

次に、シリコーンゴム製のシール部材１８を介してステンレス製真空容器１２を基板１０上の取り出し配線が該真空容器１２の真空外部になるよう設置した。基板１０上には、図１に示すような開口部３３を形成した金属板を拡散板１９として設置した。

次に、排気口１６側のバルブ２５ｆを開け、真空容器１２内を真空ポンプ２６（スクロールポンプ）で１．３３×１０^-1Ｐａ程度に排気した後、排気装置の配管や、基板１０に付着している水分を除去するため、配管用ヒーター（不図示）と基板１０用の加熱ヒーター２０ａ，２０ｂを用いて、１２０℃まで昇温させ、２時間保持後、室温まで徐冷した。

基板１０の温度が室温に戻った後、図１に示す配線３１を介して取り出し配線（不図示）に接続された駆動ドライバー３２を用いて、Ｘ方向配線７及びＹ方向配線８を通じて、各素子の素子電極２、３間に電圧を印加し、導電性膜４をフォームミング処理し、図７に示す間隙Ｇを各導電性膜４に形成した。

続いて、同装置を用いて活性化処理を行った。図１に示す気体供給用のバルブ２５ａ乃至２５ｄ及び気体導入口１５側のバルブ２５ｅを開け、有機物質ガス２１とキャリアガス２２との混合気体を真空容器１２内に導入した。有機ガス２１には、１％エチレン混合窒素ガスを用い、キャリアガス２２には窒素ガスを用いた。両者の流量は、それぞれ４０ｓｃｃｍ及び４００ｓｃｃｍとした。排気口１６側の真空計２７の圧力を見ながら、バルブ２５ｆの開閉度を調整し、真空容器１２内の圧力が１３３×１０²Ｐａとなるようにした。

有機物質ガス導入開始から約３０分後、駆動ドライバー３２を用いて、Ｘ方向配線７及びＹ方向配線８を通じて各素子の電極２、３間に電圧を印加して活性化処理を行った。電圧は１０Ｖから１７Ｖまで２５分で上昇するように制御し、パルス幅は１ｍｓ、周波数は１００Ｈｚとし、活性化時間は３０分とした。なお、活性化はＹ方向配線８全部及びＸ方向配線７の非選択ラインを共通としてＧＮＤ（接地電位）に接続し、Ｘ方向配線７の２４ラインを選択し、２４ラインの選択ラインに１ｍｓのパルス電圧を順次印加する方法で行い、上記方法を１０回を繰り返すことにより、Ｘ方向の全ラインについて活性化を行った。上記方法で行ったため、全ラインの活性化は５時間で終了した。

従来は、１０ラインを選択して、上記活性化を２４回繰り返していたため、全ラインの活性化には１２時間を要していた（例えば特許文献３）。さらに、高デューティー活性化により、素子特性の向上も確認されている。

本実施例のように高デューティー活性化を行った場合、図３に示す電子源基板１０の導電体形成領域６と周辺部での平均的な温度差ΔＴが５３．５℃となってしまう。導電体形成領域６の幅をＬ０、周辺部の幅をＬ１として、幅比Ｌ１／Ｌ０を前述の式（２）から考えると、
Ｌ１／Ｌ０ ＞ ０．６４
が得られる。但し、本実施例で使用した基板はＰＤ２００ガラスであり、弾性係数Ｅ＝７７．５×１０⁹［Ｐａ］、線膨張係数α＝７９×１０^-7［／℃］、σｔｈ＝２０×１０⁶［Ｐａ］である。

上記の条件から、Ｌ０＝１６５．６ｍｍ、Ｌ１＞１０５ｍｍが得られ、本実施例での条件下での基板サイズは２７０．６ｍｍ以上が必要となるため、図４に示す通り、３５０ｍｍ×３００ｍｍ（導電体形成領域サイズ１６５．６ｍｍ×１６５．６ｍｍ）を採用した。切断後のサイズは２６５．６ｍｍ×２６５．６ｍｍである。本実施例の製造装置及び製造方法を採用することにより、基板割れを生ずることなく、安定に活性化処理を行うことが可能となった。

活性化終了時の素子電流Ｉｆ（電子放出素子の素子電極間に流れる電流）を各Ｘ方向配線毎に測定し、素子電流Ｉｆ値を比較したところ、その値は、約１．３５Ａ乃至１．５６Ａ、平均で１．４５Ａ（１素子当たり約２ｍＡに相当）であり、その配線毎のばらつきは約８％であり、良好な活性化処理を行うことができた。

上記活性化処理が終了した電子放出素子には、図６、図７に示すように間隙５を隔てて炭素膜２９が形成された。

また、上記活性化処理時に、差動排気付きのマススペクトラム測定装置を用いて、排気口１６側のガス分析を行ったところ、上記混合ガス導入と同時に、窒素及びエチレンのマスナンバー２８とエチレンのフラグメントのマスナンバー２６が瞬間的に増加して飽和し、両者の値は活性化処理中ほぼ一定であった。

次に、上述のとおり作成した電子源基板１０を狭額縁基板とするために、図２に示す通り、電子源基板１０を切断時固定台７２に載せ変え、防塵手段であるカバー７１で導電体形成領域６を覆う。続いて、切断手段であるホイールカッター７０にて基板端部を切断し、その後不図示の面取り手段と研磨手段と洗浄手段を用いて面取り・研磨・洗浄を行った。

なお、切断はＸ方向配線７、Ｙ方向配線８を残して行う。切断方法は、本実施例に限定されること無く、ホイールカッターの他、ダイシング法、サンドブラスト法など、一般的な手法の適用が可能である。

このようにして作成した電子源基板１０を用いて図５に示すような画像形成装置（表示パネル）を製造した。図５において、６９は電子放出素子、６２は支持枠、６６はガラス基板６３、メタルバック６４及び蛍光体６５からなるフェースプレート、６８は表示パネルである。

先ず、電子源基板１０から２ｍｍ上方に支持枠６２とスペーサ（不図示）を介してフェースプレート６６を設置した。なお、パネル内部を真空とするための排気管（不図示）とゲッター（不図示）もパネルに設けてある。パネルの封着はアルゴン雰囲気中で４２０℃にて行った。

その後、図５に示すパネルに不図示のＸ方向、Ｙ方向配線ドライバーと、高圧電源を接続し、フェースプレート６６のメタルバック６４への高圧を８ｋＶとして、画像表示を行った。比較例として、従来手法の低デューティー活性化でのパネルを上述の手法にて作成したが、明らかに輝度、コントラストの点で、本発明に基づくパネルのほうが勝っていた。また、本発明では熱応力による基板割れが抑制されたため、歩留り、量産性の向上が達成された。

本発明に係る電子源基板の製造装置における気密雰囲気下で通電を行うための部分を模式的に示す断面図である。 本発明に係る電子源基板の製造装置における通電処理後の基板を所望の大きさに切断するための部分を模式的に示す断面図である。 通電領域とその周辺領域との温度差によって基板に生ずる力を説明するための図である。 本発明の実施例に係る電子源基板の構成を模式的に示す平面図である。 画像形成装置の構成を一部を破断して示す斜視図である。 本発明に係る電子放出素子の構成を示す平面図である。 本発明に係る電子放出素子の構成を示す断面図である。 本発明に係る電子源基板を示す平面図である。 本発明に係る電子源基板の作成方法を説明するための平面図である。 従来の電子源基板の製造装置を模式的に示す断面図である。

符号の説明

２，３ 素子電極
４ 導電性膜
５ 電子放出部
６ 導電体領域（発熱領域）
７ Ｘ方向配線
８ Ｙ方向配線
９ 絶縁層
１０ 電子源基板
１１ 支持体
１２ 真空容器
１５ 気体の導入口
１６ 排気口
１８ シール部材
１９ 拡散板
２０ａ、２０ｂ ヒーター
２１ 水素または有機物質ガス
２２ キャリアガス
２３ 水分除去フィルター
２４ ガス流量制御装置
２５ａ〜２５ｆ バルブ
２６ 真空ポンプ
２７ 真空計
２８ 配管
２９ 炭素膜
３１ 取り出し配線と駆動ドライバーとを接続する配線
３２ 電源、電流測定装置及び電流―電圧制御装置からなる駆動ドライバー
３３ 拡散板の開口部
６２ 支持枠
６３ ガラス基板
６４ メタルバック
６５ 蛍光体
６６ フェースプレート
６８ 画像形成装置（表示パネル）
７０ 切断手段
７１ 防塵手段
７２ 切断時固定台
７３ 基板切断部を示す中心線
７４ 切断時の固定台逃げ部
１０１０ 基板
１０１１ 支持体
１０１２ 真空容器
１０１５ 気体の導入口
１０１６ 排気口
１０１８ シール部材
１０１９ 拡散板
１０２０ ヒーター
１０２１ 水素または有機物質ガス
１０２２ キャリアガス
１０２３ 水分除去フィルター
１０２４ ガス流量制御装置
１０２５ａ〜１０２５ｆ バルブ
１０２６ 真空ポンプ
１０２７ 真空計
１０２８ 配管
１０３１ 配線
１０３２ 駆動ドライバー
１０３３ 拡散板の開口部
１０４１ 熱伝導部材

Claims (16)

1. 基板上に配置された複数の導電体への通電処理方法であって、
   前記基板上の、複数の導電体が配置された領域Ｓ０と当該領域Ｓ０の周辺領域Ｓ１との通電処理時の平均温度差が、１５℃以上であり、
   前記基板は、前記領域Ｓ０の幅Ｌ０［ｍ］と前記領域Ｓ１の幅Ｌ１［ｍ］とが以下の関係式を満足するものであることを特徴とする通電処理方法。
   Ｌ１／Ｌ０ ＞ ＥαΔＴ／σｔｈ − １
   （ここで、ΔＴ［Ｋ］は前記平均温度差、Ｅ［Ｐａ］は基板のヤング率、α［／Ｋ］は基板の線膨張係数、σｔｈ［Ｐａ］は基板の材料定数である。）
2. 基板上に配置された複数の導電体に、気密雰囲気下で通電を行い、当該導電体の一部に電子放出機能を付与する電子源基板の製造方法において、
   前記基板上の、複数の導電体が配置された領域Ｓ０と当該領域Ｓ０の周辺領域Ｓ１との通電処理時の平均温度差が、１５℃以上であり、
   前記基板は、前記領域Ｓ０の幅Ｌ０［ｍ］と前記領域Ｓ１の幅Ｌ１［ｍ］とが以下の関係式を満足するものであることを特徴とする電子源基板の製造方法。
   Ｌ１／Ｌ０ ＞ ＥαΔＴ／σｔｈ − １
   （ここで、ΔＴ［Ｋ］は前記平均温度差、Ｅ［Ｐａ］は基板のヤング率、α［／Ｋ］は基板の線膨張係数、σｔｈ［Ｐａ］は基板の材料定数である。）
3. 前記通電処理をした後に、前記基板を所望の大きさに切断する切断工程を有する請求項２に記載の電子源基板の製造方法。
4. 前記切断工程は、前記導電体の領域を覆う防塵工程と、ホイールカッター切断工程、もしくはダイシング切断工程、もしくはサンドブラスト切断工程のいずれかの切断工程を有する請求項３に記載の電子源基板の製造方法。
5. 切断後の基板の周辺部の面取り工程と研磨工程と洗浄工程と、を有する請求項３または４に記載の電子源基板の製造方法。
6. 前記気密雰囲気下で通電を行う工程が、前記基板上の前記導電体の領域を容器で覆う被覆工程と、該被覆工程後にはガスの排気工程と導入工程を有する請求項２乃至５のいずれかに記載の電子源基板の製造方法。
7. 前記導電体は一対の電極と当該電極間に形成された導電性膜からなり、該電極は配線と電気的に接続されており、前記通電処理の後に該導電性膜が表面伝導型電子放出素子となる請求項２乃至６のいずれかに記載の電子源基板の製造方法。
8. 基板上に配置された複数の導電体に、気密雰囲気下で通電を行い、当該導電体の一部に電子放出機能を付与する電子源基板の製造装置であって、前記基板を固定支持する固定手段と、該基板の雰囲気を制御する雰囲気制御手段と、通電処理した後に該基板を所望の大きさに切断する切断手段と、を備えることを特徴とする電子源基板の製造装置。
9. 前記基板上の、複数の導電体が配置された領域Ｓ０と当該領域Ｓ０の周辺領域Ｓ１との通電処理時の平均温度差が、１５℃以上であり、
   前記基板は、前記領域Ｓ０の幅Ｌ０［ｍ］と前記領域Ｓ１の幅Ｌ１［ｍ］とが以下の関係式を満足するものである請求項８に記載の電子源基板の製造装置。
   Ｌ１／Ｌ０ ＞ ＥαΔＴ／σｔｈ − １
   （ここで、ΔＴ［Ｋ］は前記平均温度差、Ｅ［Ｐａ］は基板のヤング率、α［／Ｋ］は基板の線膨張係数、σｔｈ［Ｐａ］は基板の材料定数である。）
10. 前記材料定数σｔｈが２０×１０⁶［Ｐａ］である電子源基板を処理できる請求項９に記載の電子源基板の製造装置。
11. 前記切断手段はホイールカッター、もしくはダイシング、もしくはサンドブラストのいずれかの切断手段と、前記導電体の領域を覆う防塵手段を有する請求項８乃至１０のいずれかに記載の電子源基板の製造装置。
12. 切断後の基板の周辺部の面取り手段と研磨手段と洗浄手段とを有する請求項８乃至１１のいずれかに記載の電子源基板の製造装置。
13. 前記雰囲気制御手段が前記基板上の前記導電体の領域を覆う容器からなり、該容器にはガスの排気手段と導入手段を備えている請求項８乃至１２のいずれかに記載の電子源基板の製造装置。
14. 前記固定手段は当該固定手段上に前記基板を真空吸着させる手段を備えている請求項８乃至１３のいずれかに記載の電子源基板の製造装置。
15. 前記固定手段は当該固定手段上に前記基板を静電吸着させる手段を備えている求項８乃至１３のいずれかに記載の電子源基板の製造装置。
16. 前記固定手段は当該固定手段上に前記基板の温度を制御する加熱手段と冷却手段からなる制御手段を備えている求項８乃至１５のいずれかに記載の電子源基板の製造装置。

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