JPH11312462A

JPH11312462A - 電子源基板及び画像表示装置並びに電子源基板の製造方法

Info

Publication number: JPH11312462A
Application number: JP11856998A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Toshima; 博彰戸島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 1999-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】画素密度の高い電子源基板を提供する。【解決手段】絶縁性基板上に、左右非等長である複数
の一対の対向電極を形成する工程と、同一行の複数の一
対の対向電極の短い側の電極と接触させて複数の第１の
導体層を形成する工程と、複数の第１の導体層上の少な
くとも複数の第２の導体層との交差部に層間絶縁層を形
成する工程と、同一列の複数の一対の対向電極の長い側
の電極と接触させて且つ複数の第１の導体層と交差させ
て複数の第２の導体層を形成する工程と、対向電極間に
電子放出部を形成する工程とを有する。

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、ＦＥ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】ＦＥ型の例としては、W.P.Dyke&W.W.Dola
n,“Fieldemission",Advance in Electron Physics,8,8
9,(1956)等が知られている。

【０００４】ＭＩＭ型の例としては、C.A.Mead,“The T
unnel-emissionamplifier,J.Appl.Phys,32,646(1961)や
等が知られている。

【０００５】表面伝導型電子放出素子の例としては、M.
I.Elinson,Radio Eng.Electron Phys.,10,(1965)等があ
る。

【０００６】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事によ
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、Ｅｌｉｎｓｏ
ｎ等によるＳｎＯ₂ 薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜による
もの[G.Dittmer:“Thin Solid Films",9,317(1972)],Ｉ
ｎ₂ Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［M.Hartwell and
C.G.Fonstad:"IEEE Trans.ED Conf.",519,(1975)］、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１２に示す。この図において９０１は、絶縁性
基板である。９０２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薄膜９
０２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薄膜９０２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９０５を形成する事である。なお、電子
放出部９０５は電子放出部形成用薄膜２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。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来、表面伝導型電子
放出素子を多数配置させ、電子源基板を製造する方法と
しては、フォトリソグラフィーを用いていた（特開平６
−１２９９７号公報）。

【００１０】図１３において、１は電子放出部、２は第
１の配線層、３は層間絶縁層、４は第２の配線層、５は
電子放出部形成用の膜である。従来法の場合、電子放出
部近傍電極１は左右等長であり、配線層４との接続部Ｓ
を必要とし、画素ピッチを小さくすることには限界があ
る。

【００１１】本発明は、画素密度の高い表面伝導型電子
放出素子を用いた電子源基板を提供することを目的とす
る。

【００１２】また、本発明は、表面伝導型電子放出素子
を用いた電子源基板を安価に製造する方法を提供する事
にある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明による電子源基板
の製造方法は、絶縁性基板上に、複数の第１の配線層
と、該複数の第１の配線層と交差する複数の第２の配線
層と、各々が前記複数の第１の配線層の各々と前記第２
の配線層の各々とが交差する位置に配設され両配線層に
接続された複数の冷陰極電子放出素子とを備える単純マ
トリクス方式配線された電子源基板の製造方法に於い
て、前記絶縁性基板上に、左右非等長である複数の一対
の対向電極を形成する工程と、同一行の前記複数の一対
の対向電極の短い側の電極と接触させて前記複数の第１
の導体層を形成する工程と、前記複数の第１の導体層上
の少なくとも前記複数の第２の導体層との交差部に層間
絶縁層を形成する工程と、同一列の前記複数の一対の対
向電極の長い側の電極と接触させて且つ前記複数の第１
の導体層と交差させて前記複数の第２の導体層を形成す
る工程と、前記対向電極間に電子放出部を形成する工程
と、を有することを特徴とする。

【００１４】また、本発明による電子源基板の製造方法
は、絶縁性基板上に、複数の第１の配線層と、該複数の
第１の配線層と交差する複数の第２の配線層と、各々が
前記複数の第１の配線層の各々と前記第２の配線層の各
々とが交差する位置に配設され両配線層に接続された複
数の冷陰極電子放出素子とを備える単純マトリクス配線
された電子源基板の製造方法に於いて、前記絶縁性基板
上に、左右非等長である複数の一対の対向電極を形成す
る工程と、同一行の前記複数の一対の対向電極の短い側
の電極と接触させて前記複数の第１の導体層を形成する
工程と、前記複数の第２の導体層上が形成されるべき位
置に少なくとも前記複数の一対の対向電極の長い側と前
記複数の第２の導体層との交差部の一部を除いて層間絶
縁層を形成する工程と、同一列の前記複数の一対の対向
電極の長い側の電極と接触させて且つ前記複数の第１の
導体層と交差させて前記複数の第２の導体層を形成する
工程と、前記対向電極間に電子放出部を形成する工程
と、を有することを特徴とする。

【００１５】更に、本発明による電子源基板の製造方法
は、上記の電子源基板の製造方法において、前記複数の
一対の対向電極を形成する工程で同時に外部回路との接
続部分の導体部分を形成することを特徴とする。

【００１６】更に、本発明による電子源基板の製造方法
は、上記の電子源基板の製造方法において、前記各層の
形成方法に厚膜印刷法をもちいること特徴とする。

【００１７】更に、本発明による電子源基板の製造方法
は、上記の電子源基板の製造方法において、前記電子放
出部を形成する工程は、電子放出部形成用薄膜を形成す
る工程と、該電子放出部形成用薄膜に通電処理を施す工
程を有することを特徴とする。

【００１８】本発明による電子源基板は、上記の製造方
法により製造されることを特徴とする。

【００１９】本発明による画像表示装置は、上記の電子
源基板と、該電子源基板の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。

【００２０】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、従来の構成と比べ
て配線及び電極部分の構成が簡略化される事により、
電極と配線の接続部分の信頼性が向上する、配線に支
配される面積が低減され、従来と比べてより高密度な配
線が可能となる為、画素密度を増やす事が可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を説
明する。

【００２２】図１に、本発明の実施形態による画像表示
装置で用いられる電子源基板の冷陰極電子ビーム源であ
る表面伝導型電子放出素子の斜視図を示す。

【００２３】図２に、本発明による電子源基板の製造方
法の工程フロー図を示す。図中、１は電子放出部近傍の
電極部分、２は第１の配線層、３は第１層の配線と第２
層の配線との間の層間絶縁層、４は第２の配線層、５は
電子放出部形成用の膜である。

【００２４】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。

【００２５】まず、あらかじめ洗浄された基板に、本実
施形態の第１の特徴である左右非等長構造をもった電子
放出部近傍電極１を形成する（図２（ａ））。電子放出
部近傍電極１は、電子放出部薄膜５と配線層２、４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５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。配線用
の導体層（配線層）２、４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、電子放出部近傍電極
１を必ずしも設ける必要はなく、配線導体（配線層）
２、４と同時に形成する事が可能である。電子放出部近
傍電極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、焼成する事により形成する厚膜印刷法がある。

【００２６】本実施形態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
のがもっとも工程の短縮がはかられる。しかしながら電
子放出部近傍の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事が好ましい。もちろん、これ以外
の成膜方法をもちいてもさしつかえなく、また、構成材
料としては、電気伝導性のある材料であれば、特に限定
されるものではない。

【００２７】さらに、本実施形態の内、もっとも簡単な
工程を構成する場合には、既述の電子放出部近傍電極
１、さらには外部回路との接続用電極（不図示）との部
分を同時に形成する事が可能である。この場合も、厚膜
印刷法を用いる事が簡便であるが、もちろんスパッタリ
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、一向にかまわない。

【００２８】次に、第１の配線層２を形成する（図２
（ｂ））。配線層２の形成方法には、電子放出部近傍電
極１の形成方法と同様の形成方法が適用可能であるが、
配線層２の場合には、電子放出部近傍電極１の部分と異
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、厚膜印刷法をもちいるのが有利である。もちろ
ん、薄膜配線の適用も可能であるが、膜厚を厚くするに
は時間が必要である。

【００２９】次に、層間絶縁層３を形成する（図２
（ｃ））。

【００３０】ここで、図１及び図２においては第１の配
線層２と第２の配線層４の交差部分近傍のみに層間絶縁
層３を形成してある。この理由は、図より明らかなよう
に、本実施形態の特徴である左右非等長な電子放出部近
傍電極１と第２の配線層４との接続を確保する為のもの
である。本構成により、配線部分の信頼性の向上がはか
られる。層間絶縁層３の構成材料としては、絶縁性を保
てるものであればよい。たとえば、ＳｉＯ₂ 薄膜、金属
成分を含まない厚膜ペーストによる膜等である。

【００３１】次に、第２の配線層４を形成する（図２
（ｄ））。形成方法は第１の配線層２と同様の方法が適
用可能である。

【００３２】最後に、電子放出部形成用の膜５を形成し
て、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））。電子放出部形成用の膜５の成膜方法
及び電子放出部分５１（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事が可能であ
る（後述）。

【００３３】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事で、単純マ
トリクス構成の電子源基板の構成が完成する。

【００３４】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２−５６８
２２号公報に開示されている。

【００３５】以下に、本実施形態にかかわる表面伝導型
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、本発明にかかわる典型的な電子放
出素子の構成を示す図面である。図において、３１は絶
縁性基板、３５と３６は素子電極、３４は電子放出部形
成用薄膜、３３は電子放出部である。

【００３６】本実施形態における、電子放出部３３を含
む電子放出部形成用薄膜３４のうち電子放出部３３とし
ては、粒径が数ｎｍの電気伝導性粒子からなり、電子放
出部３３を含む電子放出部形成用薄膜３４のうち電子放
出部３３以外の部分は、微粒子膜よりなる。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あった
状態（島状をも含む）の膜をさす。電子放出部を含む電
子放出部形成用薄膜３４の構成原子又は分子の具体例と
しては、Ｐｄ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，
Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ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、さらに
はカーボン、ＡｇＭｇ，ＮｉＣｕ，ＰｂＳｎ等である。

【００３７】また、電子放出部形成用薄膜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。

【００３８】電子放出部３３を有する電子放出素子の形
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。３４は電子放出部形成用薄膜である。

【００３９】以下、図３、図４及び図５を参照しつつ、
素子の形成方法を説明する。

【００４０】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。

【００４１】１）絶縁性基板１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１の面上に素子電極３
５，３６を形成する（図４（ａ））。素子電極３５，３
６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構わないが、例えばニッケル金属
が挙げられる。素子電極３５，３６の寸法については、
例えば、素子電極間隔Ｌは２μｍ、素子電極長さＷは３
００μｍ、素子電極３５，３６の膜厚ｄは１００ｎｍで
ある。素子電極（電子放出部近傍電極）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。

【００４２】２）絶縁性基板３１上に設けられた素子電
極３５と３６との間に、素子電極３５と３６を形成した
絶縁性基板３１上に有機金属溶液を塗布して放置する事
により、有機金属薄膜を形成する。なお、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、電子放出部形成用薄膜３４を形
成する（図４（ｂ））。

【００４３】３）続いて、フォーミングと呼ばれる通電
処理により素子電極３５，３６間に電圧を印加する事に
より、電子放出部形成用薄膜３４の部分に、構造の変化
した電子放出部３３が形成される（図４（ｃ））。この
通電処理により電子放出部形成用薄膜３４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３３と呼ぶ。先に説明したように電子放出部３
３は金属微粒子で構成されている事が観察された。

【００４４】フォーミング処理中の電圧波形を図５に示
す。

【００４５】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、
三角波の波高値（フォーミング時のピーク電圧）は４Ｖ
〜１０Ｖ程度とし、フォーミング処理は真空雰囲気下で
数１０秒間で適宜設定した。

【００４６】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
三角波に限定する事はなく、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
好に形成されれば所望の値を選択する事ができる。

【００４７】上記の素子構成を持ち上記の製造方法によ
って作成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。

【００４８】図６は、図３で示した構成を有する素子の
電子放出特性を測定する為の測定評価装置の概略構成図
である。図６において、３１は絶縁性基板、３５，３６
は素子電極、３４は電子放出部形成用薄膜、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
する為の電源、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薄膜３４を流れる素子電
流Ｉｆを測定する為の電流計、６４は素子の電子放出部
より放出される放出電流Ｉｅを捕捉する為のアノード電
極、６３はアノード電極６４に電圧を印加する為の高圧
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を測定する為の電流計である。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
子放出素子及びアノード電極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えるようになっている。な
お、アノード電極６４の電圧は１〜１０ｋＶ、アノード
電極６４と電子放出素子との距離Ｈは３〜８ｍｍの範囲
で測定した。

【００４９】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。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１０
００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。

【００５０】第一に、本素子はある電圧（閾値電圧と呼
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。

【００５１】第二に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに依
存する為、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御できる。

【００５２】第三に、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。

【００５３】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。
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つの特性を有する。なお、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、前記本実施形態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できる。

【００５４】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に示すように上記特開平２−５６８２２号公報
に開示された製造方法により作成される電子放出素子を
複数個、基板１０１上に形成する。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１０３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
る事で封着した。また、リアプレート１０２への基板１
０１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方向及
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為、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。

【００５５】メタルバック１０９を設置する目的は、蛍
光体の発光のうち内面側への光をフェースプレート１１
０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。

【００５６】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呼ばれ
る）を行い、その後Ａｌを真空蒸着する事で作成する。
更に、フェースプレート１１０の蛍光体膜１０８の電気
伝導性を高める為、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合わせを十分に行う必要
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〜Ｄ
０ｘｍとＤ０ｙ１〜Ｄ０ｙｎを通じ素子電極１０５，１
０６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３３を形成し電子放出素子を作成する。
最後に、１０^-6Ｔｏｒｒ程度の真空度にて、排気管を熱
して溶着して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為に、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。

【００５７】以上のような製造方法により構成される画
像表示装置に於いて、各電子放出素子には容器外端子Ｄ
０ｘ１〜Ｄ０ｘｍ乃至Ｄ０ｙ１〜Ｄ０ｙｎを通じて電圧
を印加する事により電子放出させる。

【００５８】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１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Ｄ
０ｘｉ（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Ｄ
０ｘ１〜Ｄ０ｘｍと容器外端子Ｄ０ｙ１〜Ｄｙｙｎとは
逆であっても良い。

【００５９】また高圧端子Ｈｖを通じメタルバック１０
９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
・発光させる事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。

【００６０】蛍光体膜１０８は、モノクローム表示の場
合には蛍光体のみからなるが、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１２
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必要となる三原色蛍光体の、
各蛍光体１３の塗りわけ部分を黒くする事で混色等を目
立たなくする事、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事である。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。

【００６１】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
ラーにて印刷法を用いる事も可能である。

【００６２】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。

【００６３】

【実施例】［実施例１］第１の実施例を、図１及び図２
を参照して説明する。図１は斜視図、図２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である。

【００６４】まず、洗浄されたガラス基板（ここでは、
ソーダライムガラス基板を使用）に、電子放出部近傍電
極１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。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。印刷の方法はスクリーン印刷法である。印刷の
後、７０℃で１０分乾燥し、次に本焼成を実施する。焼
成温度は５５０℃で、ピーク保持時間は約８分である。
印刷、焼成後の膜厚は、〜０．３μｍであった。電子放
出部近傍電極１のパターンは、左右非等長なパターンで
ある。また、電子放出部近傍電極１の形成時に、同時
に、外部駆動回路との接続用引出電極（不図示）を形成
する。この事により工程が１工程短縮される。

【００６５】次に、第１の配線層２を形成する。形成方
法は厚膜スクリーン印刷法を用いた。

【００６６】次に、層間絶縁層３を形成する。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Ｐ
ｂＯ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℃、ピーク保持時間は約１
５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の配管層
２と第２の配管層４の交差部分近傍のみとした。この構
成で左右非対称な電極１と第２の配線層４との電気的接
続をとる事が可能となる。また、通常、層間絶縁層３は
上下層間の絶縁性を確保するために、印刷、焼成を２回
ずつ実施する。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。この為、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こむように
して２回目の膜を印刷、焼成する。これにより絶縁性が
確保される事になる。本実施例もこれに従った。

【００６７】最後に、第２の配線層４を形成する。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
刷方法等はここに記したものに限るものではない。

【００６８】配線完成後、電子放出部５１を形成する。
まず、上記印刷方法で形成された、電子放出部への通電
用電極１の上層に有機パラジウム（ＣＣＰ４２３０、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分間の加熱処理を行いＰｄからなる電子
放出部形成用薄膜５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５は、Ｐｄを主元素とする微
粒子から構成され、その膜厚は１０ｎｍ、シート抵抗値
は５×１０⁴Ω／□であった。シート抵抗値は長さと幅
が等しい導体の単位厚さ（mm単位）換算の抵抗値として
定義される。なお、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した状態のみならず、微粒子が互
いに隣接、或は、重なりあった状態（島状も含む）の膜
をもさし、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。

【００６９】このパラジウム膜をフォトリソグラフィー
法をもちいて、パターニングする事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。

【００７０】フォーミング方法は、従来の方法を導入す
る事ができ、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１×１
０^-6Ｔｏｒｒの真空雰囲気下で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配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。

【００７１】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、１×１０^-6Ｔｏｒｒ程度の真空
度で排気管（不図示）をガスバーナーで熱して溶着し外
囲器の封止を行った。

【００７２】最後に、封止後の真空度を維持するため
に、ゲッター処理を行った。これは、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（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。

【００７３】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、
それぞれ印加する事により、電子放出させ、高圧端子Ｈ
ｖ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
事で画像を表示させる。

【００７４】［実施例２］第２の実施例を、図１０及び
図１１を参照しつつ説明する。図１０は斜視図、図１１
は工程図である。本実施例では、第２の配線層４と電子
放出部近傍電極１との電気的接続方法として、層間絶縁
層３にスルーホール６を形成する方法を採用した。

【００７５】まず、実施例１と同様にして、洗浄された
ガラス基板（ここでは、ソーダライムガラス基板を使
用）に、電子放出部近傍電極１を形成する。本実施例で
は、膜の成膜方法としては、厚膜印刷法を使用した。こ
こで使用した厚膜ペースト材料は、ＭＯＤペーストで、
本実施例では金属成分としてＰｔを用いた。印刷の方法
はスクリーン印刷法である。印刷の後、７０℃で１０分
乾燥し、次に本焼成を実施する。焼成温度は５５０℃
で、ピーク保持時間は約８分である。印刷、焼成後の膜
厚は、〜０．２５μｍであった。

【００７６】電子放出部近傍電極１のパターンは、左右
非対称なパターンである。また、このとき同時に、外部
駆動回路との接続用引出電極（不図示）を形成する。こ
の事により工程が１工程短縮される。

【００７７】次に、第１の配線層２を形成する。形成方
法は厚膜スクリーン印刷法を用いた。

【００７８】次に、層間絶縁層３を形成する。本実施例
では厚膜印刷法を用いた。ペースト材料はＰｂＯを主成
分としてガラスバインダー及び樹脂を混合したペースト
である。焼成温度は５５０℃、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。
形成方法は実施例１と同様に２回印刷、２回焼成であ
る。本実施例ではスルーホール６を形成する。形成する
といっても、スクリーン印刷法をもちいる場合、スクリ
ーン版の所望の位置にスルーホール用のパターンを設定
しておく事で形成可能である。厚膜印刷でこのようなホ
ールを形成する際の限界寸法はスクリーン版の作製性能
により支配される。現状では約５０μｍφの大きさが限
界である。本実施例では余裕をもたせて７０μｍφとし
た。

【００７９】最後に、第２の配線層４を形成する。形成
方法は厚膜印刷法を用いた。

【００８０】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、印刷方法等はここに記し
たものに限るものではない。

【００８１】図中では層間絶縁層３に段差がある様に見
えるが、実際は層間絶縁層３をスクリーン印刷法を用
い、ガラスペーストを材料として採用する事で、平坦化
される。この為、第２の配線層４の段差は軽減される
（スルーホール部には段差はある）。これ以降の工程は
実施例１と同様にして作製した。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画像表示装置を構成する１画素において、配線部分の占
有面積を従来に比べて少なくする事が可能となる為、画
素のピッチを小さくする事が可能である。即ち、画素密
度を高くすることができ、同一面積でも高解像度に対応
した画素を形成する事が可能となる。従って、高解像度
を有する画像表示装置の提供が可能となる。

【００８３】この事は、従来法の場合と比較すれば明ら
かである。図１３に示す従来法の場合、電子放出部近傍
電極１は左右等長であり、配線層４との接続部Ｓを必要
とする。しかるに本発明では、図１又は図２に示すよう
に、接続部Ｓは配線層４の下部に重なっている。即ち本
発明では、従来法に比べＳ部の面積を節約でき、この
分、画素ピッチを小さくすることができる。

【００８４】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もちいた
製造方法に於いて、優れた効果をもたらすものである。

【００８５】更に、本発明によれば、従来の構成と比べ
て配線および電極部分の構成が簡略化される事により、
電極と配線の接続部分の信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態及び実施例１による電子源基
板の表面伝導型電子放出素子部分の斜視図である。

【図２】本発明の実施形態及び実施例１による電子源基
板の製造方法の工程フローを示す工程図である。

【図３】表面伝導型電子放出素子の典型的な構成を示す
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
工程を示す図である。

【図５】本発明によるフォーミングの典型的な波形を示
す図である。

【図６】素子の駆動回路構成例を示す図である。

【図７】本発明による表面伝導型電子放出素子の典型的
な特性を示す図である。

【図８】本発明による画像表示装置の斜視図である。

【図９】図８の蛍光体膜１０８のパターン図である。

【図１０】本発明の実施例２による電子源基板の表面伝
導型電子放出素子部分の斜視図である。

【図１１】本発明の実施形態及び実施例２による電子源
基板の製造方法の工程フローを示す工程図である。

【図１２】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１３】従来例による電子源基板上の冷陰極電子ビー
ム源用の素子の平面図である。

【符号の説明】

１電子放出部近傍の電極部分２第１の配線層３層間絶縁層４第２の配線層５電子放出部形成用膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性基板上に、複数の第１の配線層
と、該複数の第１の配線層と交差する複数の第２の配線
層と、各々が前記複数の第１の配線層の各々と前記第２
の配線層の各々とが交差する位置に配設され両配線層に
接続された複数の冷陰極電子放出素子とを備える単純マ
トリクス方式配線された電子源基板の製造方法に於い
て、前記絶縁性基板上に、左右非等長である複数の一対の対
向電極を形成する工程と、同一行の前記複数の一対の対向電極の短い側の電極と接
触させて前記複数の第１の導体層を形成する工程と、前記複数の第１の導体層上の少なくとも前記複数の第２
の導体層との交差部に層間絶縁層を形成する工程と、同一列の前記複数の一対の対向電極の長い側の電極と接
触させて且つ前記複数の第１の導体層と交差させて前記
複数の第２の導体層を形成する工程と、前記対向電極間に電子放出部を形成する工程と、を有することを特徴とする電子源基板の製造方法。
【請求項２】絶縁性基板上に、複数の第１の配線層
と、該複数の第１の配線層と交差する複数の第２の配線
層と、各々が前記複数の第１の配線層の各々と前記第２
の配線層の各々とが交差する位置に配設され両配線層に
接続された複数の冷陰極電子放出素子とを備える単純マ
トリクス配線された電子源基板の製造方法に於いて、前記絶縁性基板上に、左右非等長である複数の一対の対
向電極を形成する工程と、同一行の前記複数の一対の対向電極の短い側の電極と接
触させて前記複数の第１の導体層を形成する工程と、前記複数の第２の導体層上が形成されるべき位置に少な
くとも前記複数の一対の対向電極の長い側と前記複数の
第２の導体層との交差部の一部を除いて層間絶縁層を形
成する工程と、同一列の前記複数の一対の対向電極の長い側の電極と接
触させて且つ前記複数の第１の導体層と交差させて前記
複数の第２の導体層を形成する工程と、前記対向電極間に電子放出部を形成する工程と、を有することを特徴とする電子源基板の製造方法。
【請求項３】請求項１又は２に記載の電子源基板の製
造方法において、前記複数の一対の対向電極を形成する
工程で同時に外部回路との接続部分の導体部分を形成す
ることを特徴とする電子源基板の製造方法。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
電子源基板の製造方法において、前記各層の形成方法に
厚膜印刷法をもちいること特徴とする電子源基板の製造
方法。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
電子源基板の製造方法において、前記電子放出部を形成
する工程は、電子放出部形成用薄膜を形成する工程と、
該電子放出部形成用薄膜に通電処理を施す工程を有する
ことを特徴とする電子源基板の製造方法。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
製造方法により製造される電子源基板。
【請求項７】請求項６に記載の電子源基板と、該電子
源基板の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。