JPH08180800A

JPH08180800A - 電子源及び画像表示装置の製造方法

Info

Publication number: JPH08180800A
Application number: JP31999094A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Toshima; 博彰戸島; Tetsuya Kaneko; 哲也金子
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-12-22
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 1996-07-12

Abstract

(57)【要約】【目的】安価で工程数の少ない、配線部分の信頼性の
よい、高密度な画素配列が可能な電子源、これを用いる
画像表示装置、それらの製造方法の提供。【構成】走査側と信号側の各配線の直交位置に配設さ
れ、配線の一組以上を順次選択し、通電されるようにし
た電子源を２次元平面上に複数個配設して構成される単
純マトリクス方式による電子源の製造方法で、電子ビー
ム源に通電する作用を有する信号側配線と走査側配線と
の交差部分近傍に導体層を形成するＡ、素子電極部分を
形成するＢ、外部回路との接続部分の導体部分を形成す
るＣ、信号側配線と走査側配線との間を絶縁する層間絶
縁膜を形成するＤ、走査側及び信号側の配線となる導体
層を形成するＥ、電子放出部を形成するＦの各工程を含
む電子源の製造方法の、工程ＡとＢ及び／又はＣを同時
に実施する方法、該方法による電子源、該電子源より成
る画像表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子源を２次元平面上
に複数個配設した電子源により構成される画像表示装置
用電子源の製造方法、該方法により得られる電子源、並
びに該電子源より成る画像表示装置に関し、特に製造工
程の短縮を実現し、また電極と配線の接続部分の信頼性
を向上させる、配線構造を用いた電子源とその製造方
法、及び該電子源を用いる画像表示装置に関する。

【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、ＦＥと略記する）、金属／絶
縁層／金属（以下、ＭＩＭと略記する）や表面伝導型電
子放出素子等がある。ＦＥ型の例としては、Ｗ．Ｐ．Ｄ
ｙｋｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，”Ｆｉｅｌｄｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒ
ｏｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９，（１９５６）等が知
られている。ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ．Ｍｅａ
ｄ，”ＴｈｅＴｕｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎａｍ
ｐｌｉｆｉｅｒ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３２，
６４６（１９６１）やＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，”Ｐｈｙ
ｓｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−
ｆｉｌｍｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏ
ｄｅｓｗｉｔｈｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍｃｏｎｅ
ｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４７，５２４８，
（１９７６）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
Ｅｎｇ．ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，（１９
６５）等がある。

【０００３】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。こ
の表面伝導型電子放出素子としては、前記、Ｅｌｉｎｓ
ｏｎ等によるＳｎＯ₂薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によ
るもの［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：”ＴｈｉｎＳｏｌｉｄ
Ｆｉｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂ Ｏ
₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ
ａｎｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥＴｒａ
ｎｓ．ＥＤＣｏｎｆ．”，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。

【０００４】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１２に示す。この図において１０は、絶縁性基
板である。６は、電子放出部形成用薄膜で、スパッタリ
ングで形成されたＨ型形状の金属酸化物薄膜等から成
り、後述のフォーミングと称される通電処理により電子
放出部８が形成される。３６は、電子放出部を含む薄膜
と称する。

【０００５】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薄膜６
を予めフォーミングによる通電処理を施すことによって
電子放出部８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薄膜６の両端に
電圧を印加し電子放出部形成用薄膜を局所的に破壊、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８を形成することを意味する。尚、電子放出部
８は電子放出部形成用薄膜６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。以下、
フォーミングにより発生した電子放出部を含む電子放出
部形成用薄膜を電子放出部を含む薄膜３６と称する。

【０００６】前記フォーミング処理を施した表面伝導型
電子放出素子は、上述の電子放出部を含む薄膜３６に電
圧を印加し、素子表面に電流を流すことにより、上述の
電子放出部８より電子を放出せしめるものである。更
に、通常はフォーミング工程の終了後に、「活性化」と
称される工程が導入されている。この目的は、フォーミ
ングにより高抵抗化された表面伝導型電子放出素子に一
定の電圧を一定時間通電し続けることによって、電子放
出量を増加せしめることにある。

【０００７】以上のような電子放出素子を多数配置さ
せ、例えばＮＴＳＣ信号に応じて、任意の電子放出素子
から電子を放出させ、蛍光体に照射して発光させること
によって画像を形成させることができる。このように表
面伝導型電子放出素子を任意に走査駆動させるために層
間絶縁膜を介して信号側配線、走査側配線を行列状に形
成させ、電子放出素子をその交差部に形成し、画像表示
装置とすることが考えられる。

【０００８】その作製方法として考えられるものは、例
えば、素子電極を形成後、下配線（信号側もしくは走査
側）を形成し、その後、層間絶縁膜、上配線（走査側も
しくは信号側）、外部回路との接続用電極を順次形成す
ると、合計５工程となる。各層の形成方法としては、薄
膜（真空、フォトリソ）技術、厚膜スクリーン印刷技術
等が考えられる。勿論これらに限定されるものではな
く、例えばこれらを混成して形成することも可能であ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のような原理による電子源の製造方法において、安価で
工程数の少ない、また、配線部分の信頼性向上が図ら
れ、更には、より高密度な画素配列が実現可能な電子源
及び該電子源を用いる画像表示装置、並びにそれらの製
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】上記の目的は、以下に示
す本発明によって達成される。即ち本発明は、電子源
が、走査側配線と信号側配線の直交する位置に配設さ
れ、且つ該配線の一組又は複数組を順次選択することに
より、前記電子源に通電されるようにした電子源を２次
元平面上に複数個配設することによって構成される単純
マトリクス方式による電子源の製造方法であって、
（１）電子ビーム源に通電する作用を有する信号側配線
と走査側配線との交差部分近傍に、予め導体層を形成し
ておく工程、（２）素子電極部分を形成する工程、
（３）外部回路との接続部分の導体部分を形成する工
程、（４）信号側配線と走査側配線との間を絶縁するた
めの層間絶縁膜を形成する工程、（５）走査側及び信号
側の配線となる導体層を形成する工程、（６）電子放出
部を形成する工程、の（１）〜（６）の各工程を含む電
子源の製造方法において、前記工程（１）と（２）又は
（３）を同時に実施することを特徴とする電子源の製造
方法を開示するものである。

【００１１】また、本発明は、２次元平面上に複数個配
設された電子源より構成されて成る画像表示装置におい
て、該電子源が、前記の製造方法により得られ、且つ該
電子源を構成するそれぞれの電子源と対向する位置に電
子ビームを照射して可視光を発する蛍光体を配設するこ
とにより画素を形成して成ることを特徴とする、画像表
示装置を開示するものである。

【００１２】更に、本発明は、２次元平面上に複数個配
設された電子源より構成されて成る画像表示装置用の電
子源において、該電子源が、前記の製造方法により得ら
れ、且つ電子放出部形成用薄膜にフォーミングによる通
電処理を施すことによって電子放出部が形成されて成る
表面伝導型電子放出素子であることを特徴とする、画像
表示装置用電子源を開示するものである。

【００１３】本発明によれば、単純マトリクス構成の配
線構造を、外部回路との接続用電極部分をも含めて、最
大３回の成膜工程により形成することが可能となり、工
程数の大幅な削減が可能となる。

【００１４】以下、図面を参照して本発明を説明する。
図１に、本発明の電子源により構成される画像表示装置
の代表的な電子源基板の模式的な構成図（ａ）及び部分
鳥瞰図（ｂ）を示す。図２に、本発明による製造方法を
表す工程フローの模式的説明図を示す。図中、１０は絶
縁性基板、１は信号側配線と走査側配線との交差部分に
予め形成される導体層、２は素子電極、３は各配線間の
層間絶縁層、４及び５は配線層、６は電子放出部形成用
膜、７は外部回路との接続用電極である。

【００１５】以下、図１（構成図、鳥瞰図）及び図２
（工程フロー説明図）に基いて本発明による電子源の製
造方法を詳細に説明する。先ず、予め洗浄された基板
に、本発明の特徴である走査側と信号側の配線の交差部
分に導体層１を形成する（図２（ａ）参照）。導体層１
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、溶媒に金
属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がある。本発明
の効果を最大限に引き出すには、フォトリソ工程を必要
としない厚膜印刷法を用いると最も工程の短縮が図られ
る。勿論これら以外の成膜方法を用いても差支えない。
構成材料としては、電気伝導性を有する材料であれば、
特に限定されるものではない。

【００１６】次に、電子放出部に通電するための、素子
電極２を形成する（図２（ｂ）参照）。本電極は、電子
放出部薄膜と配線とのオーム接触を良好にするために設
けられるものである。通常、電子放出部薄膜は、配線用
の導体層と比べて薄い膜であるために「ヌレ性」、「段
差保持性」等の問題を回避するために設けているもので
ある。配線用の導体層を、例えば、スパッタリング法等
により薄膜にて構成する場合は、必ずしも設ける必要は
なく、配線導体と同時に形成することが可能である。導
体層１と同様に、電極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、溶媒に金属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
膜印刷法がある。本発明の効果を最大限に引き出すに
は、フォトリソ工程を必要としない厚膜印刷法を用いる
と最も工程の短縮が図られる。

【００１７】然しながら素子電極は膜厚が薄いのが望ま
しい。そこで、厚膜印刷法を用いる場合はその際に使用
するペーストとしては、有機金属化合物により構成され
た所謂ＭＯＤペーストを使用することが好ましい。勿
論、これ以外の成膜方法を用いても差支えなく、また、
構成材料としては、電気伝導性を有する材料であれば、
特に限定されるものではない。更に、外部回路との接続
用電極７を形成する。形成方法としては導体層１、素子
電極２と同様の方法が適用可能である。

【００１８】本発明において、最も簡単な工程を構成す
る場合には、既述の、導体層１、素子電極２、更には外
部回路との接続用電極７（図１）との部分を同時に形成
することが可能である。この場合も、厚膜印刷法を用い
ることが簡便であるが、勿論スパッタリング法等により
成膜しフォトリソ法によりパターンを形成しても、一向
に支障はない。

【００１９】次に、走査側及び信号側の配線層４，５と
の間の層間絶縁層３を形成する（図２（ｃ）参照）。成
膜方法としては、既述の真空系を用いる方法、スクリー
ン印刷法等、何れの方法をも適用可能である。図２にお
いては、各配線の交差部分近傍のみに層間絶縁層３が形
成されている。この理由は、配線部分の信頼性向上のた
めである。即ち、配線層５の突起部５１は、素子電極２
との電気的接続を確保するために形成されるが、この
際、絶縁層３が配線層５の下部に形成され（図２（ｄ）
参照）ていると、段差部分での配線の断線等、信頼性が
低下することが懸念される。このことは、配線層５と突
起部５１との線幅の比にもよるが、図２のように突起部
分が細い場合には、大いに効果を発揮するものである。
また、層間絶縁膜３の膜厚が厚い場合（例えば厚膜印刷
法を用いた場合）には配線層５と突起部５１の比によら
ず効果を発揮するものである。構成材料としては、絶縁
性を保持できるものであればよく、例えば、ＳｉＯ₂ 薄
膜、金属成分を含まない厚膜ペーストによる膜である。

【００２０】次に、走査側及び信号側の配線層４及び５
を同時に形成する（図２（ｄ）参照）。勿論、別々に形
成しても支障はない。成膜方法としては、既述の各層と
同様の方法が適用可能である。

【００２１】最後に、電子放出部形成用膜６を形成し
て、電子放出素子（１素子分）が完成する（図２（ｅ）
参照）。成膜方法及び電子放出部分８（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）。図２では１素子分のみを示
したが、これを複数個、同時に形成するように実施する
と、単純マトリクス構成の電子源の構成が完成する。

【００２２】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ックス方式の画像
表示装置において、また特にスクリーン印刷法を用いた
製造方法において、優れた効果をもたらすものである。
表面伝導型電子放出素子の代表的な構成、製造方法及び
特性については、例えば特開平２−５６８２２号公報に
開示されている。

【００２３】以下、本願出願人による本発明に係わる表
面伝導型電子放出素子の基本的な構成と製造方法及び特
性について概説する。図３は、本発明に係わる模範的な
電子放出素子の構成を示す模式的な平面図（ａ）及び断
面図（ｂ）である。図３において、１０は絶縁性基板、
２は素子電極、３６は電子放出部を含む薄膜、８は電子
放出部である。

【００２４】本発明における、電子放出部８を含む薄膜
３６のうち電子放出部８としては、粒径が数ｎｍの電気
伝導性粒子から成り、８以外の電子放出部を含む薄膜３
６は微粒子膜より成る。尚、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した状態のみならず、微粒子
が相互に隣接或いは重なり合った状態（島状をも含む）
の膜を意味する。電子放出部を含む薄膜３６の具体例と
しては、Ｐｄ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，
Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐ等の金属、Ｐ
ｄＯ，ＳｎＯ₂ ，Ｉｎ₂ Ｏ₃ ，ＰｂＯ，Ｓｂ₂ Ｏ₃ 等の
酸化物、ＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂ ，ＬａＢ₆ ，ＣｅＢ₆ ，Ｙ
Ｂ₄ ，ＧｄＢ₄ 等のホウ化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，Ｈｆ
Ｃ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，Ｚｒ
Ｎ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、更には
カーボン、ＡｇＭｇ，ＮｉＣｕ，ＰｂＳｎ等がある。ま
た、該薄膜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。電子放出部８を有する電子
放出素子の形成方法としては種々の方法が考えられる
が、その一例を図４に示す。６は電子放出部形成用薄膜
で、例えば微粒子膜が挙げられる。

【００２５】以下、図４及び５を参照して素子の形成方
法を説明する。以下の説明は、単一の素子の形成方法を
示したものであるが、既述の本発明による新規な電子源
の製造方法にも適用されるものである。（１）絶縁性基板１０を洗剤、純水及び有機溶剤により
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１０の面上に素子電極２を形成
する（図４（ａ）参照）。素子電極２の材料としては、
電気伝導性を有するものであれば何れをも用いることが
できるが、例えばニッケル金属が挙げられ、素子電極間
隔Ｌ１は２μｍ、素子電極長さＷ１は３００μｍ、素子
電極２の膜厚は１００ｎｍである。素子電極２の形成方
法として、厚膜印刷法を用いても一向に差支えない。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。（２）絶縁性基板１０上に設けられた素子電極２の間
に、素子電極２を形成した絶縁性基板１０上に有機金属
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（図４（ｂ）参照）。尚、有機金属溶液とは、前
記のＰｄ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃ
ｒ，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。その後、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、電子放出部形成用薄膜６を形成する。（３）続いて、フォーミングと称される通電処理を素子
電極２の間に電圧を印加することにより、電子放出部形
成用薄膜６の部分に、構造の変化した電子放出部８が形
成される（図４（ｃ）参照）。この通電処理により電子
放出部形成用薄膜６を局所的に破壊、変形もしくは変質
せしめ、構造の変化した部位を、電子放出部８と称す
る。上述のように電子放出部８は、金属微粒子で構成さ
れているが、この事実は本願出願人らによって観察され
ている。

【００２６】フォーミング処理中の電圧波形の一例を図
５に示す。図５においては、Ｔ１及び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ミリ秒とし、Ｔ２を１０マイクロ秒〜１０
０ミリ秒とし、また三角波の波高値（フォーミング時の
ピーク電圧）を４Ｖ〜１０Ｖ程度として、フォーミング
処理は、真空雰囲気下で数１０秒間に適宜設定されてい
る。

【００２７】以上、説明した電子放出部を形成する際
に、素子の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、素子の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、その波高値及びパルス幅、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
良好に形成されるのであれば所望の値を選択することが
できる。

【００２８】上述のような素子構成と前記の製造方法に
よって作成された本発明に係わる電子放出素子の基本特
性について図６及び７を用いて説明する。図６は、図３
にて示す構成を有する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構成図である。図６において、
１０は絶縁性基板、２は素子電極、３６は電子放出部を
含む薄膜、８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２
の間の電子放出部を含む薄膜３６を流れる素子電流Ｉｆ
を捕捉するための電流計、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８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。電子放出素子
の上記素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅの測定に当っては、
素子電極２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とを接続したア
ノード電極６４を配置している。また、本電子放出素子
８及びアノード電極６４は真空装置内に設置され、その
真空装置には真空容器６５、排気ポンプ６６及び真空計
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ない得るようになってい
る。尚、アノード電極６４の電圧は１〜１０ｋＶ、アノ
ード電極６４と電子放出素子８との距離Ｈは３〜８ｍｍ
の範囲で測定された。

【００２９】図６に示す測定評価装置により測定された
放出電流Ｉｅ、及び素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの関係
の典型的な例を図７に示す。尚、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１００
０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８は、放出電流Ｉｅに対して以下に示す３種
の特性を有する。（１）第１に、本素子はある電圧（閾値電圧と称する：
図７中のＶｔｈ）以上の素子電圧Ｖｆを印加すると、急
激に放出電流Ｉｅが増加し、一方、閾値電圧Ｖｔｈ以下
では放出電流Ｉｅが殆ど検出されない。即ち、放出電流
Ｉｅに対する明確な閾値電圧Ｖｔｈを有する非線形素子
である。（２）第２に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに依存する
ために、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆにより制御するこ
とができる。（３）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することが
できる。

【００３０】以上のような特性を有するので、本発明に
係わる電子放出素子は、多方面への応用が期待される。
また、素子電流Ｉｆは素子電圧Ｖｆに対して単調増加す
る（ＭＩ）特性の例を図７に示したが、この他にも、素
子電流Ｉｆが素子電圧Ｖｆに対して電圧制御型負性抵抗
（ＶＣＮＲ）特性を示す場合もある。この場合も電子放
出素子は上述した３種の特性を有する。尚、予め導電性
微粒子を分散して構成した表面伝導型電子放出素子にお
いては、前記本発明の基本的な素子構成の、基本的な製
造方法の一部を変更しても構成することかできる。

【００３１】また、本発明が適用されるカラー画像表示
装置の代表的な構成例としては、先ず、上記の特開平２
−５６８２２号公報の示すような製造方法により作成さ
れる電子放出素子を複数個、基板８０１上に形成する
（図８参照）。該基板８０１をリアプレート８０２上に
固定した後、基板８０１の５ｍｍ上方にフェースプレー
ト８１０（ガラス基板８０７の内面に蛍光体膜８０８と
メタルバック８０９が形成されて構成される）を支持枠
８０３を介して配置し、フェースプレート８１０、支持
枠８０３、リアプレート８０２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〜
５００℃にて１０分間以上焼成することにより封着し
た。

【００３２】また、リアプレート８０２への基板８０１
の固定もフリットガラスにて行なった。図８において、
８０４は電子放出部、８０５，８０６は夫々Ｘ方向及び
Ｙ方向の素子電極である。尚、この例ではフェースプレ
ート８１０、支持枠８０３、リアプレート８０２を用い
て外囲器８１１を構成したが、リアプレート８０２は主
に基板８０１の強度を補強する目的で設けられるため、
基板８０１自体で十分な強度を有する場合には、別体の
リアプレート８０２は不要であり、基板８０１に直接、
支持枠８０３を封着し、フェースプレート８１０、支持
枠８０３、基板８０１にて外囲器８１１、また、蛍光体
膜８０８の内面側には通常メタルバック８０９が設けら
れる。メタルバック８０９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８１０側へ鏡面反射
することにより輝度を向上させることにより、電子ビー
ム加速電圧を印加するための電極として作用すること、
外囲器８１１内で発生した負イオンの衝突によるダメー
ジから蛍光体を保護すること等である。

【００３３】メタルバック８０９は、蛍光体膜８０８作
成後、該蛍光体膜の内面の平滑処理（通常フィルミング
と称する）を行い、その後Ａｌを真空蒸着することによ
り作成する。フェースプレート８１０には、更に蛍光体
膜８０８の電気伝導性を高めるため、蛍光体膜８０８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合わ
せを十分に行う必要がある。

【００３４】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Ｄｘ１〜Ｄ
ｘｍとＤｙ１〜Ｄｙｎを通じ素子電極８０５，８０６間
に電圧を印加し、前述のフォーミングを実施して、電子
放出部８０４を形成し電子放出素子を作成する。最後
に、１０のマイナス６乗トール程度の真空度にて、排気
管を熱して溶着して外囲器８１１の封止を行い完成す
る。

【００３５】更に、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
直前或いは封止後に、抵抗加熱或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、前記蒸
着膜の吸着作用により真空度を維持するものである。

【００３６】以上のような製造方法により作製・構成さ
れる画像表示装置において、各電子放出素子には容器外
端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ乃至はＤｙ１〜Ｄｙｎを通じて電圧
を印加することにより電子放出させ、また高圧端子Ｈｖ
（図８）を通じメタルバック８０９又は透明電極に数ｋ
Ｖ以上の高圧を印加し電子ビームを加速して蛍光体膜８
０８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。勿論、これらの構成は画像表示装置
を作製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。

【００３７】蛍光体膜８０８は、モノクローム表示の場
合には蛍光体のみから成るが、カラー表示の場合は蛍光
体の配列によりブラックストライプ（ａ）或いはブラッ
クマトリクス（ｂ）と称される黒色材９１と蛍光体９２
とにより構成される（図９参照）。この黒色材９１が設
けられる目的は、カラー表示の場合に必要となる三原色
蛍光体の、各蛍光体９２の塗り分け部分を黒くすること
により混色等を目立たなくすること、及び蛍光体膜８０
８における外光反射によるコントラストの低下を抑制す
ることにある。該黒色材としては、通常、黒鉛を主成分
とするものが多いが、光の透過及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８０７に
蛍光体９２を塗布する方法としては、モノクロームの場
合には沈澱法、印刷法等がある。カラーでは、スラリー
法等がある。勿論、カラーにて印刷法を用いることも可
能である。

【００３８】

【実施例】以下、図面に基き実施例により、電子源、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、本発明の新規な製造方法の詳細について説明する
が、本発明がこれらによって何ら限定されるものではな
い。

【００３９】実施例１第１の実施例を、図１０及び図１（ａ）を参照して説明
する。図１０は作製プロセスを説明する工程図である。
本実施例は、本発明における最も工程数の短い製造方法
の例である。先ず、洗浄されたガラス基板１０（ここで
は、ソーダライムガラス基板を使用）に、導体層１を形
成する。本実施例では、膜の成膜方法としては、厚膜ス
クリーン印刷法を使用した。ここで使用した厚膜ペース
ト材料は、ＭＯＤペーストで、金属成分はＡｕである。
印刷の後、７０℃にて１０分乾燥し、次に本焼成を実施
する。焼成温度は５８０℃であり、ピーク保持時間は約
５分である。印刷、焼成後の膜厚は、〜０．３μｍであ
った。

【００４０】パターンは、各配線層の交差部分にのみ形
成する。また、このとき同時に素子電極２、及び、外部
回路との接続用電極７を形成する（図１０（ａ）参
照）。次に、層間絶縁層３を形成する（図１０（ｂ）参
照）。本実施例では厚膜スクリーン印刷法を用いた。ペ
ースト材料はＰｂＯを主成分としてガラスバインダーを
混合したペーストである。焼成温度は５５０℃であり、
ピーク保持時間は約１５分である。印刷、焼成後の膜厚
は〜３０μｍであった。本実施例では、絶縁層のパター
ンを、第１及び第２の配線層の交差部分近傍のみとし
た。また、通常、絶縁層は上下層間の絶縁性を確保する
ために、印刷、焼成を各々２回実施する。厚膜ペースト
により形成される膜は通常ポーラスな膜である。このた
め、１回印刷、焼成後、再度印刷を行い１回目の膜のポ
ーラス状態を埋め込むようにして２回目の膜を印刷、焼
成する。これにより絶縁性が確保されることになる。本
実施例もこれに従った。最後に、走査側及び信号側の各
配線層４，５を形成する（図１０（ｃ）参照）。形成方
法は厚膜スクリーン印刷法を用いた。ペースト材料は、
Ａｇを導体フィラーとして使用した材料である。以上に
より、マトリクス配線の部分が完成する。勿論、ペース
ト材料、印刷方法等はここに記したものに限るものでは
ない。

【００４１】配線完成後、電子放出部形成用薄膜６を形
成する。先ず、上記スクリーン印刷法で形成された、電
子放出部への通電用電極２の上層に有機パラジウム（Ｃ
ＣＰ４２３０、奥野製薬工業（株）製）をスピンナーに
より回転塗布後、３００℃にて１０分間の加熱処理を行
いＰｄから成る電子放出部形成用薄膜６を形成する。こ
のようにして形成された電子放出部形成用薄膜６は、Ｐ
ｄを主元素とする微粒子から構成され、その膜厚は１０
ｎｍ、シート抵抗値は５×１０Ｅ４Ω／□であった。
尚、ここで述べる微粒子膜として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は微粒子が個々に分
散配置された状態のみならず、微粒子が互いに隣接、或
いは、重なり合った状態（島状も含む）の膜をも意味
し、その粒径とは、前記状態で粒子形状が認識可能な微
粒子についての径をいう。

【００４２】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（図１０（ｄ）参
照）。フォーミング方法は、従来の方法を導入すること
ができ、本実施例では、以下の条件とした（図５参
照）。図５中、Ｔ１及び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）を１４Ｖとして、フォーミング処理は約１×
１０Ｅ−６Ｔｏｒｒの真空雰囲気下にて６０秒間実施し
た。このようにして作製された電子放出部は、パラジウ
ム元素を主成分とする微粒子が分散配置された状態とな
り、その微粒子の平均粒径は３ｎｍであった。

【００４３】次に、全ての表面伝導型電子放出素子のフ
ォーミングが終了後、１×１０Ｅ−６Ｔｏｒｒ程度の真
空度にて排気管（不図示）をガスバーナーにより熱して
溶着し外囲器の封止を行なった。

【００４４】最後に、封止後の真空度を維持するため、
ゲッター処理を行なった。これは、封止を行なう直前に
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（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Ｂａ等を主成分とす
るものである。

【００４５】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ＤＸ
１〜ＤＸｍ、並びにＤＹ１〜ＤＹｎを通じて、走査信号
及び変調信号を信号発生手段（不図示）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膜に衝突、励起、発光させること
により画像を表示させた。

【００４６】実施例２第２の実施例を、図１１及び図１（ａ）を参照して説明
する。本実施例では、先ず電子放出部形成用薄膜６への
通電電極２を形成した。次に、配線層４，５を同時に形
成した。次に、層間絶縁層３を配線の交差部近傍のみに
形成した。最後に、交差部の導体層１を形成した。この
際に、外部回路との接続用電極７を同時に形成した。

【００４７】本実施例では、交差部の導体層１を最後に
形成し、且つ素子電極２とは別工程にて形成することが
できるので、交差部分の膜厚を実施例１と比べて厚く形
成することが可能であり、配線部分の電気的信頼性が向
上する。但し、工程数は実施例１よりも１工程増える。
交差部導体層の材料としては、外部回路との接続性を良
好にするため、Ａｕペーストを使用して、スクリーン印
刷で形成した。他の材料、印刷機、及び電子放出部の形
成方法は実施例１と同様である。

【００４８】

【発明の効果】上記のように、電子源を用いた画像表示
装置において、本発明の構成の実現により、単純マトリ
クス構成の配線構造において、従来の製造方法に比較し
て、工程数の短縮が可能となる。最大３回の成膜工程に
て、構成の形成をすることができ、厚膜スクリーン印刷
法を用いることにより、より安価に電子源を製造するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子源基板及び素子部分を示す模式
図。（但し、（ａ）は電子源基板の構成図、（ｂ）は素
子部分の鳥瞰図である。）

【図２】本発明の電子源の製造方法の工程フローを示す
模式説明図。

【図３】表面伝導型電子放出素子の典型的な構成を示す
模式図。（但し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図であ
る。）

【図４】表面伝導型電子放出素子の作製方法のプロセス
工程を示す模式説明図。

【図５】フォーミングの典型的な波形の一例を示すグラ
フ図。

【図６】素子の駆動回路構成例を示す模式図。

【図７】表面伝導型電子放出素子の典型的な特性の一例
を示すグラフ図。

【図８】単純マトリクスの例を示す模式的概念図。

【図９】蛍光体の構成例を示す模式図。

【図１０】実施例１を示す模式的説明図。

【図１１】実施例２を示す模式的説明図。

【図１２】従来の素子構成の例を示す模式図。

【符号の説明】

１交差部分に形成される導体層２素子電極３層間絶縁層４，５配線層６電子放出部形成用膜７外部回路との接続用電極８，８０４電子放出部１０，８０１（絶縁性）基板３６電子放出部を含む薄膜５１突起部６０，６２電流計６１電源６３高圧電源６４アノード電極６５真空容器６６真空ポンプ９１黒色材９２蛍光体８０２リアプレート８０３支持枠８０５，８０６素子電極（Ｘ方向、Ｙ方向）８０７ガラス基板８０８蛍光体膜８０９メタルバック８１０フェースプレート８１１外囲器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子源が、走査側配線と信号側配線の直
交する位置に配設され、且つ該配線の一組又は複数組を
順次選択することにより、前記電子源に通電されるよう
にした電子源を２次元平面上に複数個配設することによ
って構成される単純マトリクス方式による電子源の製造
方法であって、（１）電子ビーム源に通電する作用を有
する信号側配線と走査側配線との交差部分近傍に、予め
導体層を形成しておく工程、（２）素子電極部分を形成
する工程、（３）外部回路との接続部分の導体部分を形
成する工程、（４）信号側配線と走査側配線との間を絶
縁するための層間絶縁膜を形成する工程、（５）走査側
及び信号側の配線となる導体層を形成する工程、（６）
電子放出部を形成する工程、の（１）〜（６）の各工程
を含む電子源の製造方法において、前記工程（１）と
（２）又は（３）を同時に実施することを特徴とする電
子源の製造方法。
【請求項２】前記工程（１）と（２）及び（３）が、
同時に実施されることを特徴とする、請求項１記載の電
子源の製造方法。
【請求項３】前記各層の形成方法が、スクリーン印刷
法を用いるものであることを特徴とする請求項１又は２
記載の電子源の製造方法。
【請求項４】２次元平面上に複数個配設された電子源
より構成されて成る画像表示装置において、該電子源
が、請求項１乃至３の何れかに記載の製造方法により得
られ、且つ該電子源を構成するそれぞれの電子源と対向
する位置に電子ビームを照射して可視光を発する蛍光体
を配設することにより画素を形成して成ることを特徴と
する、画像表示装置。
【請求項５】２次元平面上に複数個配設された電子源
より構成されて成る画像表示装置用の電子源において、
該電子源が、請求項１乃至３の何れかに記載の製造方法
により得られ、且つ電子放出部形成用薄膜にフォーミン
グによる通電処理を施すことによって電子放出部が形成
されて成る表面伝導型電子放出素子であることを特徴と
する、画像表示装置用電子源。
【請求項６】前記電子源が、電子放出部形成用薄膜に
フォーミングによる通電処理を施すことによって電子放
出部が形成されて成る表面伝導型電子放出素子であるこ
とを特徴とする、請求項４記載の画像表示装置。