KR20050072058A - 전자방출소자, 전자원 및 화상표시장치의 제조방법 - Google Patents

전자방출소자, 전자원 및 화상표시장치의 제조방법 Download PDF

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KR20050072058A
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Abstract

전자방출소자의 제조방법에 있어서, 기판상에 형성된 도전성 막에 대해서, 해당 도전성 막으로부터 이물을 제거하는 세정처리를 실시한 후, 해당 도전성 막에 통전을 행하여 전자방출영역을 형성한다. 따라서, 이물의 존재에 의한 전자방출영역의 형성결함을 방지하여 변동없는 양호한 특성을 지닌 전자방출소자를 제공하게 된다.

Description

전자방출소자, 전자원 및 화상표시장치의 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING ELECTRON-EMITTING DEVICE, ELECTRON SOURCE, AND IMAGE DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 전자방출소자의 제조방법에 관한 것이다. 또, 본 발명은, 해당 소자를 복수개 포함하는 전자원의 제조방법 및 해당 복수개의 소자를 포함하는 전자원과 화상형성부재를 이용해서 구성된 화상표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
근년, 자체 발광형의 전자방출소자를 리어플레이트상에 매트릭스 형상으로 배치한 화상표시장치가 제안되어 있다. 종래, 전자방출소자는 크게 열전자방출소자를 이용하는 것과, 냉음극 전자방출소자를 이용한 것의 2종류가 알려져 있다. 냉음극 전자방출소자의 예에는, 전계 효과형 전자방출소자(이하, "FE형"이라고 칭함), 금속 / 절연층 / 금속형 전자방출소자(이하, "MIM형"이라고 칭함) 및 표면 전도형 전자방출소자가 포함된다.
지금까지, 이러한 표면 전도형 전자방출소자에 있어서는, 전자 방출 전에 도전성 박막에 미리 "포밍"(forming)으로 불리는 통전 조작을 수행함으로써 전자 방출영역을 형성하는 것이 일반적이었다. 즉, 포밍이란, 도전성 박막의 양 단부에 직류(DC) 전압 혹은 매우 천천히 승압하는 전압을 인가해서, 도전성 박막을 국소적으로 파괴, 변형 혹은 변질시킴으로써, 전기적으로 고저항인 상태로 되는 전자방출영역을 형성하는 것을 의미한다. 상기 통전 포밍 조작을 실시한 표면 전도형 전자방출소자에 있어서는, 상기 도전성 박막에 전압을 인가해서 통전하여, 소자에 전류를 흐를 수 있게 한 경우, 상기 전자방출영역으로부터 전자가 방출된다. 또 이러한 표면 전도형 전자방출소자를 이용한 화상표시장치가, 예를 들면 일본국 공개특허 제 2002-216616호 공보에 개시되어 있다.
또, 일본국 공개특허 평 09-274847호 공보(EP A1 789383호에 대응함)에는, 전도성 박막의 전구체 막상에 이물이 존재하는 지의 여부를 확인하는 공정을 포함하는 전자방출소자의 제조방법과, 또한, 도전성 박막상에 이물이 부착되었을 경우, 해당 이물이 부착된 도전성 박막을 기판으로부터 제거하는 공정과, 기판상에 다시 한번 도전성 박막을 형성하는 공정을 포함하는 전자방출소자의 제조방법이 개시되어 있다.
한편, 화상표시장치에 있어서는, 전자방출소자로부터 방출된 전자를 가속해서, 형광체 등으로 이루어진 화상 형성 부재에 입사시킴으로써, 휘도를 얻는다. 이 화상표시장치는, 입력 신호에 응해서 응답하고 있으므로, 각 전자방출소자를 서로 전기적으로 분리할 필요가 있다. 이 때문에, 절연성 기판이 일반적으로 화상표시장치에 이용된다. 하지만, 전자방출영역 근방에 절연성 기판의 표면이 노출되어 있으면, 그 표면에서 발생된 전위가 불안정해져, 전자방출의 불안정 상태를 초래하게 된다.
화상 형성 부재의 형광체에 고전압을 인가하면, 대향하는 전자방출소자의 근방의 절연성 표면에는, 자유 공간의 유전율과 절연체의 유전율에 의거해서 결정되는 용량 분할에 의해 전위가 발생한다. 이 전위는, 절연성이 양호하면 할수록, 그의 시정수가 길어진다. 따라서, 표면의 대전 상태가 유지된다. 또, 이 상태에서 전자방출소자로부터 전자를 방출하면, 전자는 대전한 절연성 표면에도 충돌한다. 이 경우에, 전자가 가속되고, 또한, 절연성 표면에 전자나 이온 등의 대전 입자가 주입되면, 2차 전자가 발생한다. 특히, 고전계하에서는, 이상 정전 방전을 일으키므로, 소자의 전자방출특성이 현저하게 저하해서, 최악의 경우, 전자방출소자가 파괴되게 된다.
이 절연성 표면의 대전에 의해 일어나는 영향은, 전자방출점에 대한 거리가 작을 수록 현저하게 된다. 따라서, 특히 전자방출소자 근방의 대전을 억제할 필요가 있다. 이것에 대처하기 위한 수단으로서, 일본국 공개특허 제 2002-358874호 공보에, 도전성 미립자를 유기용매에 분산시켜 제조한 용액을 분사해서 도포함으로써 전자방출소자의 주변에 대전 방지막을 형성하는 방법이 개시되어 있다.
본 발명은 이상의 점을 감안해서 이루어진 것이며, 따라서, 본 발명의 목적은, 이물의 존재에 의한 전자방출영역의 형성결함을 방지하여 전자방출특성이 양호한 전자방출소자를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
또, 본 발명의 다른 목적은, 이물의 존재에 의한 전자방출특성의 변동과, 표시화질의 저하를 방지하여 신뢰성이 높은, 전자방출소자를 복수개 포함하는 전자원 및 해당 전자원을 이용해서 구성된 화상표시장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은, 기판상에 도전성 막을 형성하는 공정과; 형성된 도전성 막으로부터 이물을 제거하는 공정과; 이물의 제거후, 이물이 제거된 도전성 막에 통전을 행하여 해당 도전성 막상에 전자방출영역을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법에 관한 것이다.
또, 본 발명은, 기판상에 도전성 막을 형성하는 공정과; 형성된 도전성 막에 세정액을 분사함으로써, 해당 도전성 막을 세정하는 공정과; 상기 도전성 막의 세정후, 해당 세정된 도전성 막에 통전을 행하여, 해당 도전성 막상에 전자방출영역을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 기판상에 전자방출소자를 복수개 포함하는 전자원을 제조하는 방법에 있어서, 상기에 기재된 방법을 이용해서 상기 전자방출소자를 제조하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 전자원의 제조방법에 관한 것이다.
또, 본 발명은, 기판상에 전자방출소자를 복수개 포함하는 전자원과; 상기 전자원과 대면하도록 배치되어 해당 전자원으로부터의 전자조사시 광을 방출하는 발광부재를 이용해서 구성된 화상표시장치를 제조하는 방법에 있어서, 상기에 기재된 방법을 이용해서 상기 전자방출소자를 제조하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 화상표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명한다.
본 발명은, 기판상에 도전성 막을 형성하는 공정과; 형성된 도전성 막으로부터 이물을 제거하는 공정과; 이물이 제거된 도전성 막에 통전을 행하여 해당 도전성 막상에 전자방출영역을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법을 제공한다.
또, 본 발명은, 기판상에 도전성 막을 형성하는 공정과; 형성된 도전성 막상에 세정액을 분사함으로써, 해당 도전성 막을 세정하는 공정과; 상기 세정된 도전성 막에 통전을 행하여, 해당 도전성 막상에 전자방출영역을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법을 제공한다.
상기 설명한 본 발명에 의한 전자방출소자의 제조방법은, 바람직한 형태로서 이하의 구성을 포함한다.
상기 도전성 막에 세정액을 분사함으로써, 해당 도전성 막으로부터 이물을 제거한다.
또, 상기 세정액을 5㎫이상의 액압하에 분사한다.
또한, 상기 세정액을 5㎫이상 30㎫이하의 액압하에 분사한다.
또, 상기 기판상 및 상기 도전성 막상에 저항막을 형성한 후 상기 도전성 막으로부터 이물을 제거한다.
또한, 상기 기판상 및 상기 도전성 막상에 도전성 입자가 분산되어 있는 액체를 도포함으로써 상기 저항막을 형성한다.
상기 도전성 입자는 주성분으로서 SnOx를 함유한다.
또, 본 발명은, 기판상에 전자방출소자를 복수개 포함하는 전자원을 제조하는 방법에 있어서, 상기에 기재된 방법을 이용해서 상기 전자방출소자를 제조하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 전자원의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 기판상에 전자방출소자를 복수개 포함하는 전자원과; 상기 전자원과 대면하도록 배치되어 해당 전자원으로부터의 전자조사시 광을 방출하는 발광부재를 이용해서 구성된 화상표시장치를 제조하는 방법에 있어서, 상기에 기재된 방법을 이용해서 상기 전자방출소자를 제조하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 화상표시장치의 제조방법을 제공한다.
상기 설명한 본 발명은, 후술하는 이하의 발견에 의거해서 이루어진 것이다.
통전대상으로 되는 도전성 막상에 이물이 존재하면, 해당 도전성 막은, 상기 통전에 적합한 소망의 전기저항을 지니지 못할 수 있다.
다른 예에 있어서, 복수의 도전성 막이 동시에 통전되게 될 경우, 이물이 존재하는 도전성 막에는 전자방출영역을 형성하는데 시간이 너무 많이 걸리게 된다. 따라서, 소정 시간동안 전자방출영역의 형성을 완성하지 못하게 될 염려가 있다. 이 경우, 전자방출영역이 형성되어 있지 않은 전자방출소자 영역이 비트결함으로 되는 문제가 있다.
이어서, 다른 예에 있어서는, 도전성 막상의 이물의 존재에 의한 영향으로 인해, 이와 같이 해서 형성된 전자방출소자의 전자방출특성에 변동을 일으킬 수도 있다. 또, 전자방출특성의 변동은, 화상표시장치 전체에 걸쳐 균일한 성능을 유지할 수 없다고 하는 점에서 문제를 유발하게 된다.
본 발명의 발명자들은, 특히 전자방출소자가 형성되는 기판 표면상에 저항막이 형성될 경우, 즉, 기판 표면의 대전을 방지하기 위한 저항막을 제조할 경우, 이물이 도전성 막상에 부착함으로써, 상기 문제점을 특히 일으키기 쉽다고 하는 것을 알게 되었다.
본 발명에 의하면, 이물의 존재에 의한 도전성 막에 있어서의 전자방출영역의 형성결함을 방지하여, 전자방출특성이 양호한 전자방출소자를 제조하는 방법을 제공하는 것이 가능해진다.
또, 본 발명에 의하면, 이물의 존재에 의한 전자방출특성의 변동과, 표시화질의 저하를 방지하여 신뢰성이 높은, 상기 전자방출소자를 복수개 포함하는 전자원 및 해당 전자원을 이용해서 구성된 화상표시장치를 제공하는 것도 가능해진다
실시형태
이하, 첨부 도면을 참조해서, 본 발명의 실시 형태를 예시적 목적으로 자세하게 설명한다. 다만, 본 실시 형태에 기재되어 있는 구성부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대 배치 등은, 특별히 언급이 없는 한, 본 발명의 범위를 주어진 예로 한정하는 취지의 것은 아니다.
도 1A 내지 도 1D는, 본 발명의 실시형태에 의한 전자방출소자의 제조 방법에 있어서의 공정들을 예시한 개략도이다. 이들 도면중, (1)은 기판, (2) 및 (3)은 전극, (5)는 저항막(대전 방지막), (6)은 전자방출영역, (4)는 전자방출영역(6)을 형성하기 전에 형성된 도전성 막이다.
다음에, 도 2A 및 도 2B는, 도 1A 내지 도 1D의 공정을 통해 제조된 전자방출소자의 구성을 예시한 개략도이다. 도 2A는 평면도, 도 2B는 도 2A의 B-B선을 따라 취한 단면도이다. 도면중, (4')는 전자방출영역(6)이 형성된 후에 형성된 소자 막이며, 도 1A 내지 도 1D에 있어서와 같은 구성 부재에는 동일한 참조 부호를 표기했다. 이하, 각 제조공정 및 소자의 구성을 상세하게 설명한다.
(공정 1)
절연성 기판(1)을 세정 재료, 순수 및 유기용제 등을 이용해서 충분히 세정한다. 상기 기판상에, 진공 증착법, 스퍼터링법 등을 통해, 전극 재료를 퇴적한다. 이 퇴적된 전극재료상에, 포토리소그라피 등에 의해 패터닝을 행함으로써, 전극(2), (3)을 형성한다(도 1A).
기판(1)으로서는, 예를 들면, 석영 유리 기판, Na 등의 불순물 함유량을 감소시킨 유리로 이루어진 기판, 소다 석회 유리 기판, 소다 석회 유리에 스퍼터링법 등을 통해 형성한 SiO2를 적층한 유리 기판, 알루미나 등의 세라믹으로 이루어진 기판 또는 Si기판 등을 이용할 수가 있다.
대향 전극(2), (3)으로서는, 일반적인 도전성 재료를 이용할 수가 있다. 이것은, 예를 들면, Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu 또는 Pd 등의 금속 혹은 그의 합금; Pd, Ag, Au, RuO2 또는 Pd-Ag 등의 금속 혹은 금속 산화물과, 유리 등으로 이루어진 인쇄 도체; In2O3-SnO2 등의 투명 도전성 재료; 및 폴리 실리콘 등의 반도체 재료 등으로부터 1종의 재료를 임의로 선택하는 것이 가능하다.
전극(2), (3)간의 갭 간격(L), 전극(2), (3)의 길이(W) 등은, 응용되는 형태 등을 고려해서, 적절하게 설계된다. 전극(2), (3)간의 갭 간격(L)은, 바람직하게는, 수백 ㎚내지 수백 ㎛의 범위, 보다 바람직하게는, 수 ㎛내지 수십 ㎛의 범위로 설정할 수 있다.
또, 전극(2), (3)의 길이(W)는, 바람직하게는 수 ㎛내지 수백 ㎛의 범위로 설정할 수 있고, 그의 막두께는, 바람직하게는, 수십 ㎚내지 수 ㎛의 범위로 설정할 수 있다.
(공정 2)
전극(2), (3)을 서로 전기적으로 접속하기 위한 도전성 막(4)을 형성한다(도 1B).
도전성 막(4)의 두께는, 전극(2), (3)의 스텝 커버리지(step coverage), 전극(2), (3)간의 저항 및 후술하는 포밍 조작의 조건 등을 고려하면서 적당하게 설정된다. 통상의 경우, 수백 pm내지 수백 ㎚의 범위가 바람직하고, 1㎚내지 50㎚의 범위가 보다 바람직하다. 또, 도전성 막(4)의 시트저항값은, 107Ω/□이하로 설정하는 것이 바람직하다. 도전성 막(4)의 시트 저항값은, 전자방출영역(6)을 형성하는 공정, 즉 포밍 조작에 있어서, 양호한 전자방출영역을 형성할 수 있는 저항값으로 제한된다. 단, 도전성 막(4)의 폭을 W', 대향 전극(2), (3)의 갭 간격을 L, 도전성 막(4)의 저항값을 R로 지정했을 경우에, 시트저항값은 식 R = Rs (L/W')를 만족하는 Rs로 표현된다. 양호하게 전자방출영역(6)을 형성하려면, 도전성 막(4)의 시트 저항값은 103Ω/□ 내지 1O7Ω/□의 범위인 것이 바람직하다.
그렇지만, 전자방출영역(6)을 형성한 후에는, 전극(2), (3)을 통해서 인가되는 전압이 충분히 전자방출영역(6)에 인가되는 것이 바람직하므로, 전자방출영역(6)을 포함하는 소자 막(4')의 저항값은 보다 낮은 편이 바람직하다. 이 때문에, 도전성 막(4)은 103Ω/□이상 107Ω/□이하의 시트 저항값을 가지는 금속 산화물 반도체 막으로 구성한다. 이어서, 포밍 조작후에 도전성 막(4)을 환원함으로써, 얻어진 막을 보다 저저항값을 지닌 금속 박막으로서 이용하는 것이 가능하다. 따라서, 최종적인 상태에서의 전자방출영역(6)을 포함하는 소자 막(4')의 저항값의 하한은 특히 한정되지 않는다. 단, 여기서 말하는 전자방출영역(6)을 포함하는 소자 막(4')의 저항값이란, 전자방출영역(6)을 포함하지 않는 영역에서 측정된 저항값을 의미하고 있다.
도전성 막(4)의 재료는, Pd, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W 또는 Pb 등의 금속; PdO, SnO2, In2O3, PbO 또는 Sb2O 3 등의 산화물; HfB2, ZrB2, LaB6, CeB6, YB4 또는 GdB4 등의 붕화물; TiC, ZrC, HfC, TaC, SiC 또는 WC 등의 탄화물; TiN, ZrN 또는 HfN 등의 질화물; Si 또는 Ge 등의 반도체; 및 카본으로부터 적절하게 선택된다.
도전성 막(4)의 형성방법에 대해서는, 잉크젯 방식의 장치를 이용할 수가 있다. 구체적으로는, 압전 소자 등을 이용한 잉크젯 분사장치, 열에너지를 이용한 소위 버블 젯(Bubble Jet)(등록상표) 방식의 잉크젯 분사장치 등을 이용한다. 도전성 막(4)의 구성 재료를 물이나 용제에 용해시킴으로써 조제된 용액, 또는 유기 금속 용액 등의 용액을 기판(1)상에 잉크방울의 형태로 부여하고, 가열 등의 소망의 처리를 행함으로써, 도전성 막(4)을 얻는다.
(공정 3)
기판(1)의 표면이 대전되는 것을 방지할 필요가 있으면, 도전성 막(4) 근방에, 저항막(대전 방지막)(5)을 형성한다(도 1C).
대전 방지막(5)의 시트저항값은, 대전에 의해 생기는 정전 방전을 방지하기 위한 관점에서 1O10Ω/□ 내지 1012Ω/□정도로 설정되는 것이 바람직하다. 또, 전자원을 제작하는데 대전 방지막(5)을 이용할 경우에는, 그의 시트저항값은, XY배선간의 누설 전류의 허용치를 고려해서 1O8Ω/□이상이 되도록 할 것이 요구된다.
대전 방지막(5)은, 도전성 미립자를 분산시킨 유기용매를 스프레이하고, 해당 유기용매를 건조·제거함으로써 얻어진다. 도전성 미립자로서는, 탄소 재료, SnOx, 산화 크롬 등을 주성분으로 하는 미립자가 바람직하게 이용되고, 보다 바람직하게는, 안티몬 등으로 도핑한 SnOx이다. 유기용매로서는, 알코올류가 바람직하게 이용되고, 예를 들면, 이소프로필 알코올(IPA)과 에틸 알코올과의 혼합액이 바람직하게 이용된다.
다음에, 후술하는 통전 조작을 행하기 전에, 도전성 막(4)상의 이물의 제거 공정을 실시한다. 구체적으로는, 적절한 세정액을 이용해서, 도전성 막(4)의 표면을 세정한다. 본 발명에서 이용되는 세정액으로서는, 순수나 일반적으로 이용되고 있는 세정액이 바람직하게 이용된다. 또, 기판 표면의 세정시에는, 소정의 액압으로 상기 세정액을 분출시키는 것이 바람직하고, 특히, 액압을 5㎫이상으로 함으로써, 효율적으로 이물을 제거하는 것이 가능하다. 또, 액압의 상한은, 분출에 의해 다른 구조성분을 손상시키지 않는 한 최대값으로 설정되고, 산업용 세정 장치의 성능상, 통상의 경우, 상한은 30㎫정도로 설정된다. 게다가, 본 발명에 의하면, 초음파 세정 처리 등도 바람직하게 적용된다. 세정 후에는, 순수 이외의 세정액을 이용했을 경우에는, 필요에 따라서, 순수에 의한 세정액의 제거를 실시하고 나서, 건조시킨다.
(공정 4)
도전성 막(4)에 통전 조작을 행하여, 전자방출영역(6)을 형성한다(도 1D). 전자방출영역(6)은, 소자 막(4')의 일부에 형성된 고저항의 균열로 구성되어 도전성 막(4)의 두께, 품질, 재료, 통전 조작 조건 등에 의존해서 형성된다.
전자방출영역(6)의 균열 내부에는, 수백 pm 내지 수십 ㎚의 범위의 크기를 지닌 도전성 미립자가 존재하는 경우도 있다. 이 도전성 미립자는, 각각 도전성 막(4)을 구성하는 재료의 원소의 일부 혹은 모두를 함유한다. 또, 균열을 포함하는 전자방출영역(6) 및 해당 전자방출영역(6) 근방에 존재하는 소자 막(4')에는, 탄소 및 탄소화합물을 함유하는 일도 있다.
도전성 막(4)에 인가하는 전압 파형은, 펄스 파형이 바람직하고, 이것에는 펄스 파고치를 정전압으로서 이용하는 펄스를 연속적으로 인가하는 방법과, 펄스 파고치를 증가시키면서, 전압 펄스를 인가하는 방법이 있다. 전자의 방법에 있어서는, 전압 파형의 펄스폭을 1μs 내지 1Oms의 범위로 설정하고, 펄스 간격을 1Oμs 내지 1Oms의 범위로 설정한다. 펄스 파형은, 전자방출소자의 형태에 따라서, 삼각파, 직사각형파 등으로부터 적절하게 선택해도 된다. 이러한 조건하에, 예를 들면, 몇 초 내지 수십 분간 전압을 인가한다. 또, 후자의 방법에 있어서는, 예를 들면, 펄스폭과 펄스 간격은 상기 설명한 바와 마찬가지 방식으로 설정되고, 파고치(통전시의 피크 전압)를 예를 들면 0.1V정도씩 단계적으로 증가시킬 수가 있다.
통전 조작의 종료시에는, 펄스 간격중에, 도전성 막(4)을 국소적으로 파괴 또는 변형시키지 않을 정도의 전압을 인가해서, 전류를 측정해서 검지할 수가 있다. 예를 들면, 0.1V정도의 전압인가를 행한 경우 흐르는 소자 전류를 측정해서, 저항값을 구한다. 저항값이 1MΩ을 보이면, 통전 조작을 종료시킨다.
이상, 본 실시형태에서는, 대전 방지막(5)이 형성되어 있었지만, 이것에 의해서, 전자방출소자의 기본적인 특성이 영향을 받는 일은 없다. 이것은, 대전 방지막(5)의 저항값이 충분히 높기 때문에(1O8Ω/□이상), 전자방출을 수행하고 있을 때 관측된 소자 전류에 비해서, 소자 막(4')을 통해 흐르는 누설 전류가 충분히 작기 때문이다.
또, 본 실시 형태에서는, 도전성 막(4)을 형성한 후에, 해당 도전성 막(4)의 근방에 대전 방지막(5)을 형성한다. 그러나, 본 발명은 상기 설명한 형태로 한정되는 것은 아니고, 일본국 공개특허 제 2002-313217호 공보에 개시된, 도전성 막(4)의 형성전에 기판 전체에 걸쳐 대전 방지막을 형성하는 형태나, 일본국 공개특허 제 2003-68192호 공보에 개시된, 도전성 막(4) 위쪽의 영역을 포함하는 기판 전체면상에 대전 방지막을 형성하는 형태 등도 적용가능하다.
본 실시 형태의 설명에 의하면, 전극(2), (3)을 형성한 후, 도전성 막(4)을 형성하였으나, 본 발명에 의하면, 도전성 막(4)을 형성한 후, 전극(2), (3)을 형성하는 구성도 적용가능하다. 또, 대전 방지막(5)의 설치가 불필요한 경우에는, 해당 제조 공정을 생략하고, 도전성 막(4)을 형성한 후에, 이물의 제거 공정을 실시해도 된다.
상기와 같은 방법으로 제조한 전자방출소자를, 도 3에 표시한 측정 평가장치에 장착해서, 전자방출특성을 평가한다.
도 3에 표시한 장치에 있어서, (12)는 진공 장치이며, 배기 펌프(도시 생략)를 포함하고 있다. 또, (8)은 전자방출소자에 소자 전압(Vf)을 인가하기 위한 전원, (7)은 전극(2), (3)사이의 소자 막(4')을 통해 흐르는 소자 전류(If)를 측정하기 위한 전류계, (11)은 소자의 전자방출영역(6)으로부터 방출된 방출 전류(Ie)를 포착하기 위한 애노드 전극이다. 또, (1O)은 애노드 전극(11)에 전압을 인가하기 위한 고압 전원, (9)는 소자의 전자방출영역(6)으로부터 방출된 방출 전류(Ie)를 측정하기 위한 전류계이다.
예를 들면, 애노드 전극(11)의 전압을 1㎸ 내지 1O㎸의 범위로 설정하고, 애노드 전극(11)과 전자방출소자와의 거리(H)를 2㎜ 내지 8㎜의 범위로 설정해서 측정을 행한다. 진공 용기(12)내에는, 진공계(도시 생략) 등의 진공 분위기하에서의 측정에 필요한 기기가 설치되어 있어, 소망의 진공 분위기하에서의 측정 평가를 행하도록 채용되고 있다.
도 4는, 본 발명에 의한 전자방출소자의 전자방출특성을, 도 5에 표시한 측정 평가장치를 이용해서 측정한 결과에 의거한 방출 전류(Ie)와 소자 전압(Vf)과의 관계를 예시한 개략도이다.
다음에, 본 발명에 의한 전자원의 제조방법에 대해 설명한다. 도 5는, 도 2A 및 도 2B에 표시한 전자방출소자를 복수개 포함하는 전자원의 구성 예의 개략도이다. 도 5에 있어서, (51)은 전자원 기판, (52)는 X방향 배선, (53)은 Y방향 배선, (54)는 본 발명에 의한 전자방출소자이다. 단, 도 5에 있어서는, 도 2A 및 도 2B에 표시한 대전 방지막(5)은 단순화를 위해 생략되어 있다.
X방향 배선(52)은, m본의 배선(Dx1, Dx2,···, Dxm)을 포함하고, 각각 진공 증착법, 인쇄법, 스퍼터링법 등을 통해서 형성된 도전성 금속 등으로 형성된다. 배선의 재료, 두께 및 폭은 적절하게 설계되어도 된다. Y방향 배선(53)은, n본의 배선(Dy1, Dy2,···, Dyn)을 포함하고, 각각 X방향 배선(52)과 마찬가지로 작성된다. 이들 m본의 X방향 배선(42)과 n본의 Y방향 배선(53)과의 사이에는, 층간 절연층(도시 생략)이 설치되어 있어, 배선들을 서로 전기적으로 분리하고 있다. 여기서, m 및 n는 각각 양의 정수이다. 층간 절연층(도시 생략)은, 진공 증착법, 인쇄법, 스퍼터링법 등을 통해서 형성된 SiO2 등으로 이루어진다. X방향 배선(52)과 Y방향 배선(43)은, 각각 외부 단자(후술하는 도 6에 표시한 (Dox1) 내지 (Doxm) 및 (Doy1) 내지 (Doyn))로서 인출될 수가 있다.
전자방출소자(54)를 구성하는 전극(2), (3)은, 각각, m본의 X방향 배선(52) 중 1개 및 n본의 Y방향 배선(53)중 1개에 전기적으로 접속된다.
X방향 배선(52), Y방향 배선(53) 및 전극(2), (3)을 구성하는 재료는, 그 구성 원소의 일부 혹은 전부가 동일해도, 또는 서로 상이해도 된다. 전극(2), (3)의 재료가 배선의 재료와 동일한 경우에는, X방향 배선(52) 및 Y방향 배선(53)은, 각각 전극(2) 및 전극(3)으로서 간주할 수도 있다.
X방향 배선(52)에는, X방향으로 배열된 전자방출소자(54)의 행중의 하나를 선택하기 위한 주사 신호를 인가하는 주사 신호 인가 수단(도시생략)이 접속된다. 한편, Y방향 배선(53)에는, Y방향으로 배열된 전자방출소자(54)의 열들을 입력 신호에 응해 변조하기 위한 변조 신호 발생 수단(도시 생략)이 접속된다. 각 전자방출소자에 인가되는 구동 전압은, 해당 전자방출소자에 인가되는 주사 신호와 변조 신호와의 차 전압의 형태로 공급된다.
본 발명에 의한 전자원의 제조방법은, 동일 기판(1)상에 복수개의 소자를 형성하는 이외에는, 상기 설명한 전자방출소자의 제조방법과 동일하다.
도 5에 표시한 구성에 의하면, 개별적으로 전자방출소자를 선택해서, 독립적으로 소자를 구동가능하게 할 수가 있다. 도 6을 참조하면서, 상기 매트릭스 배치를 지닌 전자원을 이용함으로써 구성된 화상표시장치에 대해서 설명한다. 도 6은, 화상표시장치의 표시 패널의 일례의 개략도이다.
도 6에 있어서, (51)은 전자방출소자(54)를 복수 배치한 전자원 기판, (61)은 전자원 기판(51)을 고정한 리어플레이트, (66)은 유리 기판(63)의 내면에 형광체 등의 발광체로 이루어진 형광재료 막(64)과 애노드 전극으로서 기능하는 메탈 백(65)이 형성된 페이스 플레이트(화상 형성 부재)이다. (62)는 지지프레임이며, 지지프레임(62)에는, 리어플레이트(61) 및 페이스 플레이트(66)가 프릿 유리 등을 이용해서 접속되어 있다. (67)은 외위기이며, 예를 들면, 대기중 혹은 질소분위기 중에서, 400 내지 500℃의 온도 범위에서 10분 이상 소성에 의한 접착을 통해서 구성된다.
외위기(67)는, 상술한 대로, 페이스 플레이트(66), 지지프레임(62) 및 리어플레이트(61)로 구성된다. 리어플레이트(61)는 주로 기판(51)의 강도를 보강할 목적으로 설치되기 때문에, 기판(51) 자체로 충분한 강도를 가지는 경우에는, 리어플레이트(61)를 별도로 설치하는 것은 불필요하다. 즉, 기판(51)에 직접 지지프레임(62)을 접착해서, 페이스 플레이트(66), 지지프레임(62) 및 기판(51)을 이용하는 것만으로 외위기(67)를 구성해도 된다. 동시에, 페이스 플레이트(66)와 리어플레이트(61)사이에, 스페이서(도시 생략)라고 불리는 지지부재를 배치함으로써, 대기압에 대해서 충분한 강도를 가지도록 외위기(67)를 구성할 수도 있다.
본 발명에 의한 화상표시장치는, 텔레비전 방송의 표시장치, 텔레비전 회의나 컴퓨터 등의 표시장치이외에, 감광성 드럼 등을 이용함으로써 구성된 광프린터용의 화상표시장치로서 이용해도 된다.
실시예
(실시예 1)
기판으로는, 플라즈마 표시 소자에도 사용되고 있는 PD200(유리 기판)을 이용하였다. 이어서, Pt를 스퍼터링 막형성법 또는 포토리소그래피 에칭법에 의해 두께 0.5㎛정도로 퇴적해서, 전극쌍을 복수개 형성했다. 그 다음에, Ag계의 포토 페이스트를 이용한 스크린 인쇄에 의한 막형성 공정과 100℃정도의 온도에서의 건조공정과, 패턴 마스크를 이용한 노광 및 습식의 현상 공정을 실시한 후, 500℃미만의 온도에서 소성함으로써, 두께 8㎛정도의 열배선을 제작했다. 또한, PbO(납유리)계 포토 페이스트를 이용하는 한편, 상기 열배선의 형성공정과 같은 수법으로 막형성공정 / 건조공정 / 노광공정 / 현상공정 / 소성공정을 3회 실시해서, 최종 두께 30㎛정도의 절연층을 형성했다. 또, Ag계의 스크린 인쇄법과 430℃정도의 온도에서의 소성을 행하여 절연층상에 행 배선을 제작했다. 그 다음에, 각 전극쌍을 서로 전기적으로 접속하기 위해, 잉크 젯법을 통해 Pd계의 유기용매를 토출시켜 두께가 0.01㎛인 섬 형상의 패턴을 형성해서, Pd로 이루어진 도전성 막을 형성했다.
상기 기판에 대해서, 세정액으로서 순수를 이용해서 그의 분사 압력을 바꾸면서 세정을 행하였다. 그 후, 패턴 검사장치에 의해서 1O㎛정도 이상의 크기를 지닌 이물을 계수할 수 있는 방법에 의한 비교결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 5㎫이상의 분사 압력에서 세정을 실시했을 경우에, 이물 제거 효과가 높았다.
(실시예 2)
실시예 1과 마찬가지로, 유리 기판상에 복수개의 전극쌍, 배선 및 도전성 막을 형성한 후, 도전성 막을 노출시킨 채로 기판 전체에 대해서 대전 방지막을 형성하였다. 대전 방지막은, SnOx에 안티몬을 도핑한 미립자를, IPA와 에틸 알코올과의 혼합액에 분산시킴으로써 제조한 용액을 분사해서 도포하고 나서, 250℃에서 건조 및 소성을 행함으로써 형성하였다.
그 다음에, 실시예 1과 마찬가지로, 액압을 바꾸면서 세정 공정을 실시해서, 이물의 제거 효과를 시험하였다. 제거효과는, 전자현미경을 통해서 대략 1㎛이상의 크기의 이물의 계수치를 비교함으로써 평가하였다. 그 결과를 도 7에 표시한다. 도 7에 있어서의 세로축은 단위면적당의 이물의 수를 나타낸다. 도전성 막에 대해서 세정 공정으로 처리하지 않았던 경우에 비해서, 세정 공정을 실시했을 경우에는, 우수한 효과가 얻어졌다. 또, 세정액의 액압이 높을 수록, 미세한 이물을 효과적으로 제거할 수 있게 된다. 단, 도 7에 표시한 경우 이외에도, 액압을 10㎫로 설정했을 경우 및 순수에 해당 기판을 침지해서 초음파 세정을 5분간 실시했을 경우에는, 평가한계 크기이상의 이물(즉, 거의 이물이 없음)은 검출되지 않았다.
이상, 본 발명에 의하면, 이물의 존재에 의한 전자방출영역의 형성결함을 방지하여 전자방출특성이 양호한 전자방출소자를 제조하는 방법을 제공하는 것이 가능해진다.
또, 본 발명에 의하면, 상기 전자방출소자의 제조방법을 이용함으로써, 이물의 존재에 의한 전자방출특성의 변동과, 표시화질의 저하를 방지하여 신뢰성이 높은, 상기 전자방출소자를 복수개 포함하는 전자원 및 해당 전자원을 이용해서 구성된 화상표시장치를 제공하는 것도 가능해진다.
도 1A, 도 1B, 도 1C 및 도 1D는 본 발명의 일실시형태에 의한 전자방출소자의 제조방법에 있어서의 공정들을 예시한 개략도
도 2A 및 도 2B는 도 1A, 도 1B, 도 1C 및 도 1D에 표시된 제조방법을 통해 얻어진 전자방출소자의 구성을 예시한 개략도
도 3은 본 발명에 의한 전자방출소자의 전자방출특성의 평가장치를 예시한 개략도
도 4는 본 발명에 의한 전자방출소자의 전자방출특성을 예시한 개략도
도 5는 도 2A 및 도 2B에 표시한 전자방출소자를 포함하는 전자원을 예시한 개략도
도 6은 도 5에 표시한 전자원을 이용해서 구성된 화상표시장치의 표시 패널의 구성을 예시한 개략도
도 7은 본 발명의 일실시형태에 의한 결과를 표시한 도면
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
1: 기판 2, 3: 전극
4: 도전성 막 4': 소자 막
5: 도전성 막 6: 전자방출영역
7, 9: 전류계 8: 전원
10: 고압 전원 11: 애노드 전극
12: 진공 장치 51: 전자원 기판
52: X방향 배선 53: Y방향 배선
54: 전자방출소자 61: 리어플레이트
62: 지지프레임 63: 유리 기판
64: 형광재료 막 65: 메탈 백(metal back)
67: 외위기

Claims (8)

  1. 기판상에 도전성 막을 형성하는 공정과;
    형성된 도전성 막으로부터 이물을 제거하는 공정과;
    이물의 제거후, 상기 도전성 막에 통전을 행하여, 해당 도전성 막상에 전자방출영역을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 도전성 막상에 세정액을 분사함으로써, 해당 도전성 막으로부터 이물을 제거하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 세정액을 5㎫이상의 액압하에 분사하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 세정액을 30㎫이하의 액압하에 분사하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 기판상 및 상기 도전성 막상에 저항막을 형성한 후 상기 도전성 막으로부터 이물을 제거하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 기판상 및 상기 도전성 막상에 도전성 입자가 분산되어 있는 액체를 도포함으로써 상기 저항막을 형성하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자의 제조방법.
  7. 기판상에 전자방출소자를 복수개 구비한 전자원을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 기재된 방법을 이용해서 상기 전자방출소자를 제조하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 전자원의 제조방법.
  8. 기판상에 전자방출소자를 복수개 구비한 전자원과; 상기 전자원과 대면하도록 배치되어 해당 전자원으로부터의 전자조사시 광을 방출하는 발광부재를 이용해서 구성된 화상표시장치를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 기재된 방법을 이용해서 상기 전자방출소자를 제조하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 화상표시장치의 제조방법.
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