JP2004342546A

JP2004342546A - Manufacturing method of electron source, and manufacturing method of image display apparatus

Info

Publication number: JP2004342546A
Application number: JP2003140188A
Authority: JP
Inventors: Mitsutoshi Hasegawa; 光利長谷川; Hiroaki Toshima; 博彰戸島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2004-12-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of an electron source in which improvement of durability is made, and furthermore in which an image display apparatus with little brightness variation can be formed. <P>SOLUTION: This manufacturing method of the electron source has a step to form a first conductive member 27, a second conductive member 28 which is electrically connected to the first conductive member 27 and which is lower in resistance than the first conductive member, a step to turn on electricity to the first conductive member 27 through the second conductive member 28 and to form an electron ejecting part in the first conductive member, and a step to make resistance Rsm of the first conductive member 28 and resistance Rc of the second conductive member 28 be Rsm<Rc after turning on the electricity. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マトリクス配線された複数の電子放出素子を有する電子源及びそれを用いた画像表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子源としては、電界放出型素子（ＦＥ型素子）、金属／絶縁層／金属型素子（ＭＩＭ素子）、表面伝導型電子放出素子等を用いた電子源がある。
【０００３】
中でも前記表面伝導型電子放出素子を用いた電子源に関しては、例えば特許文献１に詳述されている。
【０００４】
上述の表面伝導型電子放出素子を用いた電子源は、図１９に示す通り、ナトリウムを含有するガラス基体と、該ガラス基体上に、ナトリウム拡散防止層を介して形成された、金属よりなる一対の素子電極と電子放出部を有する導電性薄膜からなる電子放出素子と、該電子放出素子に電気的に接続されるもので、該素子電極と互いに分離して配置される金属配線と、該金属配線と該素子電極に電気的に接続する接続配線とを有することを特徴とする電子源である。
【０００５】
また、以上の電子源は以下の方法により製造される。
【０００６】
ナトリウムを含有するガラス基体上にナトリウム拡散防止層を形成し、つづいて、ナトリウム拡散防止層上に素子電極２，３及び、下配線６を形成する。つづいて、下配線６上に形成された層間絶縁層８上で交差するように、上配線７を形成すると同時に、下配線６と素子電極２を接続する接続配線１０を形成する。
【０００７】
次に、素子電極２と素子電極３との間に、導電性薄膜４を形成し、かかる導電性薄膜４に対し、フォーミングと呼ばれる通電処理と、活性化と呼ばれる通電処理がなされる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２４３２３０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、耐久性の向上がなされた電子源及びこれを用いた画像表示装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、
第１の導電部材と、前記第１の導電部材に電気的に接続された、当該第１の導電部材よりも低抵抗な第２の導電部材とを形成する工程と、
前記第１の導電部材に、前記第２の導電部材を介して通電し、当該第１の導電部材に電子放出部を形成する工程と、
前記通電後に前記第１の導電部材の抵抗Ｒｓｍと前記第２の導電部材の抵抗ＲｃとをＲｓｍ＜Ｒｃとする工程と、
を有することを特徴とする電子源の製造方法である。
【００１１】
また本発明は、複数の第１の導電部材と、前記第１の導電部材のそれぞれに当該第１の導電部材よりも低抵抗な第２の導電部材を介して電気的に接続され、当該第１の導電部材をマトリクス状に配線する複数の行方向配線及び複数の列方向配線とを形成する工程と、
前記第１の導電部材に、前記第２の導電部材を介して通電し、複数の前記第１の導電部材に電子放出部を形成する工程と、
前記通電後に複数の前記第１の導電部材の抵抗Ｒｓｍと複数の前記第２の導電部材の抵抗ＲｃとをＲｓｍ＜Ｒｃとする工程と、
を有することを特徴とする電子源の製造方法である。
【００１２】
これら本発明の電子源の製造方法は、さらなる特徴として、
「前記Ｒｓｍ＜Ｒｃとする工程は、前記第１の導電部材の抵抗Ｒｓｍを前記第２の導電部材の抵抗Ｒｃよりも低くする工程であること」、
「前記第１の導電部材の抵抗Ｒｓｍを前記第２の導電部材の抵抗Ｒｃよりも低くする工程は、前記第２の導電部材が２ｋΩ〜３ｋΩの抵抗を有し、前記第１の導電部材の抵抗を７ｋΩ〜１０ｋΩから２００Ω〜３００Ωとする工程であること」、
「前記第１の導電部材は金属酸化物材料からなり、前記Ｒｓｍ＜Ｒｃとする工程は、当該第１の導電部材を還元処理する工程を含むこと」、
を含む。
【００１３】
また、本発明は、電子源と、当該電子源からの放出電子の照射により画像を表示する画像表示部材とを備える画像表示装置の製造方法であって、前記電子源が前記本発明の電子源の製造方法により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。
【００１４】
尚、上記通電後とは、通電終了後に限らず以下の実施例で述べる通り通電開始後をも含む。
【００１５】
本発明によれば、電子放出部形成のための第１導電部材への通電が容易でありしかも、製造された電子源の耐久性が向上する。
【００１６】
即ち、第１の導電部材が高抵抗であるため、電子放出部形成のための通電によるジュール熱が第１の導電部材に効果的に生じるので良好な電子放出部が形成されるとともに、製造された電子源の駆動時に放電が起こった場合であっても、電子放出部が形成されている第１の導電部材へ放電電流が流れ込むのを高抵抗な第２の導電部材が抑制してくれる。
【００１７】
また、本発明によれば、容易に配線材料の電子放出部が形成された導電部材への拡散が抑制され、輝度ばらつきの少ない画像表示装置が提供できる。
【００１８】
【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。
【００１９】
本発明の電子源に形成される電子放出素子としては、表面伝導型電子放出素子や横型の電界放出型電子放出素子が好適であり、図１８に例示した構成が挙げられる。
【００２０】
基板１としては、例えば石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、ＳｉＯ_２を表面に形成したガラス基板およびアルミナ等のセラミックス基板等が挙げられる。
【００２１】
基板１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。
【００２２】
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、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｔｉ等の金属やＰｄ−Ａｇ等の金属が好適であり、基板上にスパッタリング等により成膜された後、フォトリソグラフィー・エッチング技術により形成される。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。
【００２３】
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１ｍｍ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。
【００２４】
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。
【００２５】
導電性膜材料には、一般にはパラジウムＰｄ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。
【００２６】
電子放出部５は、例えば以下に説明するような通電処理（フォーミング処理によって形成することができる。
【００２７】
所定の真空度のもとで素子電極２，３間に通電すると、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。
【００２８】
通電フォーミングの電圧波形の例を図１１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１１（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１１（ｂ）に示した手法がある。
【００２９】
まず、パルス波高値を定電圧とした場合について図１１（ａ）で説明する。図１１（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〜１００ｍ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。
【００３０】
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１１（ｂ）で説明する。図１１（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は、図１１（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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
本工程の一例を説明すると、例えばカーボン源としてトリニトリルを用い、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。導入するトリニトリルの圧力は、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。
【００３４】
図１２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、１０〜２０Ｖの範囲で適宜選択される。
【００３５】
図１２（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１２（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。
【００３６】
このとき、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。
【００３７】
以上の工程により図１８に示したような電子放出素子を作製することができる。
【００３８】
次に、本発明に係る電子源及び画像形成装置について説明する。
【００３９】
本発明の電子源の一構成例を図１に示す。図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＡ−Ａ’における断面図である。
【００４０】
図１において、２１は電子源の基板、２２、２３は素子電極、２４は列方向配線（下配線）、２５は絶縁層、２６は行方向配線（上配線）、２８は一方の素子電極（素子電極２３）と列方向配線２４とを接続するコンタクト電極、２７は導電性膜であり、電子放出部を形成している。
【００４１】
本発明の電子源では、電子放出素子の一対の素子電極の少なくとも一方が、素子電極と異なるコンタクト電極２８を介して配線と電気的に接続される。
【００４２】
コンタクト電極２８は、両方向配線２４，２６及び絶縁層２５を形成した後、導電性膜２７を形成する工程の前もしくは後に形成するのが良い。これにより、絶縁層及び配線の形成に伴う熱工程によって、配線材料が素子電極中に拡散するのを効果的に防止することができる。
【００４３】
また、コンタクト電極２８は、導電性膜２７とは直接接することなく、導電性膜２７とは分離した位置に配設するのが好ましい。これにより、配線材料がコンタクト電極２８を介して直接導電性膜２７に拡散するのを防ぐことができる。
【００４４】
配線材料が素子電極中に拡散する問題は、素子電極材料としてＰｔや配線材料としてＡｇ以外の金属、或は、合金材料を用いる場合も同じように大きな問題となりうる。よって、後述の実施例では、素子電極の代表的な材料としてＰｔ、配線の代表的な材料としてＡｇを用いているが、他の金属、或は、合金の材料でも同じように本発明が実現される。
【００４５】
また、詳しくは実施例にて説明するが、導電性膜２７を還元工程を経て形成する場合、この還元前の膜抵抗をＲｓｍ（還元前）、還元後の膜抵抗をＲｓｍ（還元後）、コンタクト電極２８の抵抗をＲｃ、コンタクト電極２８に接続する素子電極の抵抗をＲｓｄとすると、
Ｒｓｄ＜Ｒｃ＜Ｒｓｍ（還元前）
Ｒｓｄ≦Ｒｓｍ（還元後）＜Ｒｃ
の関係が成り立つことが好ましい。そして、コンタクト電極２８の抵抗Ｒｃは５００Ω〜５０００Ωであることが好ましい。
【００４６】
尚、本発明において、導電性膜の還元後の膜抵抗Ｒｓｍ（還元後）とは、電子放出部以外の導電性膜の抵抗を言う。
【００４７】
次に、上記のような本発明の単純マトリクス配置の電子源を用いた画像形成装置の一例について、図１５を用いて説明する。
【００４８】
図１５において、２１は上記の電子源、８２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８２をフリットガラス等によって接着し、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。
【００４９】
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。
【００５０】
図１６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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
【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。
【００５５】
［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用いて、図１５に示したような画像形成装置を製造した例である。
【００５６】
図１において、２１は基板、２２、２３は素子電極、２４は列方向配線（下配線）、２５は絶縁層、２６は行方向配線（上配線）、２７は導電性膜、２８はコンタクト電極である。
【００５７】
以下、本実施例の電子源の製造方法を、図１乃至図９等を用いて説明する。
【００５８】
（素子電極の形成）
本実施例では基板２１としてプラズマディスプレイ用電気ガラスであるアルカリ成分が少ないＰＤ−２００（旭硝子（株）製）を用いた。
【００５９】
このガラス基板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、フォ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２２，２３を形成した（図２）。本実施例では、素子電極の抵抗値Ｒｓｄは１００〜１５０Ω、素子電極の間隔Ｌ＝１０μｍ、対向する長さＷ＝１００μｍとした。
【００６０】
（下配線の形成）
共通配線としての列方向配線（下配線）２４は、素子電極に接しないようにし、ライン状のパターンで形成した（図３）。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、所定のパターンに露光し現像した。この後４８０℃前後の温度で焼成して下配線２４を形成した。この下配線２４の厚さは約１０μｍ、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。
【００６１】
（絶縁層の形成）
後述の行方向配線（上配線）下に、先に形成した列方向配線（下配線）２４との交差部を覆うように、かつ行方向配線（上配線）と素子電極２２との電気的接続が可能なように、接続部にコンタクトホールを開けて層間絶縁層２５を配置した（図４）。
【００６２】
具体的には、ＰｂＯを主成分とする感光性のガラスペーストをスクリーン印刷した後、露光−現像した。これを４回繰り返し、最後に４８０℃前後の温度で焼成した。この層間絶縁層２５の厚みは、全体で約３０μｍであり、幅は１５０μｍである。
【００６３】
（上配線の形成）
先に形成した絶縁層２５の上に、Ａｇぺーストインキをスクリーン印刷した後乾燥させ、この上に再度同様なことを行い２度塗りしてから、４８０℃前後の温度で焼成して行方向配線（上配線）２６を形成した（図５）。
【００６４】
行方向配線２６は、絶縁層２５を挟んで列方向配線（下配線）２４と交差しており、絶縁層２５に設けたコンタクトホール部分で素子電極２２と接続されている。
【００６５】
この行方向配線２６は電気駆動時は走査電極として作用する。尚、行方向配線２６の厚さは約１５μｍである。図示していないが、外部駆動回路との引出し配線もこれと同様の方法で形成した。
【００６６】
（コンタクト電極の形成）
上記基板を十分にクリーニングした後、インクジェット塗布方法により、素子電極２３と列方向配線２４とを接続するコンタクト電極２８を形成した（図６）。
【００６７】
本実施例では、コンタクト電極２８の抵抗Ｒｃと前記素子電極の抵抗Ｒｓｄと、後に還元工程を経て形成される導電性膜の還元前の膜抵抗Ｒｓｍ（還元前）、還元後の膜抵抗Ｒｓｍ（還元後）が、
Ｒｓｄ＜Ｒｃ＜Ｒｓｍ（還元前）
Ｒｓｄ≦Ｒｓｍ（還元後）＜Ｒｃ
の関係が成り立つよう、コンタクト電極の材料、膜厚、配線巾等を設定した。
【００６８】
本工程を図８の模式図を用いて説明する。尚、実際の工程では、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、コンタクト電極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。
【００６９】
本実施例では、コンタクト電極膜としてＰｔ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、酢酸Ｐｔ錯体０．１５重量％を溶解し、有機白金含有溶液を得た。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６１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５０μｍとなるように調整して所定の位置に付与した（図８（ａ））。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Ｐｔからなるコンタクト電極２８を形成した（図８（ｂ））。
【００７０】
このコンタクト電極２８の直径は約５０μｍ、厚みは最大で１０ｎｍ、抵抗値Ｒｃは２ｋ〜３ｋΩである。
【００７１】
以上のようにしてマトリクス配線を有する基板が形成された。
【００７２】
（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。用いた撥水剤は、ＤＤＳ（ジメチルジエトキシシラン）溶液をスプレー法にて基板上に散布し、１２０℃にて温風乾燥した。
【００７３】
その後、素子電極２２，２３間にインクジェット塗布方法により、導電性膜２７を形成した。本工程を図９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。
【００７４】
本実施例では、導電性膜２７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９（ａ））。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（ＰｄＯ）からなる導電性膜２７’を形成した（図９（ｂ））。
【００７５】
この導電性膜２７’の直径は約６０μｍ、厚みは最大で１０ｎｍ、抵抗値Ｒｓｍ（還元前）は７ｋ〜１０ｋΩである。。
【００７６】
（還元フォーミング工程）
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２７’を通電処理して内部に亀裂を生じさせ、電子放出部２９を形成する（図９（ｃ））。
【００７７】
具体的な方法は、上記基板２１の周囲の取り出し電極部を残して、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、外部電源より電極端子部から両方向配線２４，２６間に電圧を印加し、素子電極２２，２３間に通電することによって、導電性膜２７’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２９を形成する。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２７’がパラジウムＰｄからなる導電性膜２７に変化する。
【００７８】
フォーミング処理に用いた電圧波形は図１１（ｂ）の様なパルス波形を用い、Ｔ１を０．１ｍｓｅｃ、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。
【００７９】
フォーミング処理の終了は、フォーミング用パルスの間に、導電性膜を局所的に破壊、変形しない程度の電圧（０．１Ｖ程度）のパルス電圧を挿入して素子電流を測定し、電子放出部２９を含む抵抗値を求め、還元フォーミング処理前の抵抗値Ｒｓｍ（還元前）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とした。
【００８０】
この還元フォーミング処理後の導電性膜（パラジウム膜）２７の抵抗値Ｒｓｍ（還元後）は２００〜３００Ωであった。
【００８１】
（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。
【００８２】
本工程ではカーボン源としてトリニトリルを用い、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。
【００８３】
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、１０〜２０Ｖの範囲で適宜選択される。
【００８４】
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成することができた。
【００８５】
本実施例の電子源に形成した各電子放出素子について、図１３に示した測定評価装置を用いて素子電極間に印加する電圧１２Ｖにおける放出電流Ｉｅを測定した結果、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％と良好な値が得られた。
【００８６】
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１５に示したような画像形成装置（表示パネル）を製造した。尚、図１５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。
【００８７】
（封着工程）
図１４を用いて、本実施例による表示パネルの封着方法を説明する。先ず、リアプレート２１と支持枠８６をフリットガラスによって接着し、予め接合させておく。次に、下引き層９４として銀ペースト膜を所定の位置に設ける。次に、パネル接合材料としてＩｎ膜９３を半田付けにて、支持枠８６とフェースプレート８２に設ける。このＩｎ膜の膜厚は、フェースプレート８２とリアプレート２１それぞれに形成したＩｎ膜の膜厚合計が、接合後のＩｎ膜の厚みと比較して、充分に多くなるように調節してある。本実施例では、封着後のＩｎ膜の厚みを３００μｍに設定し、フェースプレート８２、リアプレート２１それぞれに同じく３００μｍの膜厚で形成してある。
【００８８】
次に、図１４のように対向させたフェースプレート８２とリアプレート２１の間に一定の間隔を設けた状態で、両基板を保持し真空加熱する。パネル内部が充分な真空度となるよう、３００℃以上の高温で基板真空ベークを行う。この時点で、Ｉｎ膜９３は融けた状態であり、融けたＩｎが流れ出さないよう両基板とも充分な水準出しを行っている。真空ベークの後、Ｉｎの融点以上の温度で位置決め装置２００により、フェースプレート８２とリアプレート２１との間隔を徐々に縮めていき、両基板の接合、すなわち封着を行う。
【００８９】
尚、フェースプレート８２にはリアプレート２１と同じくプラズマディスプレイ用電気ガラスであるアルカリ成分が少ないＰＤ−２００（旭硝子（株）製）の材料を用いている。このガラス材料の場合、ガラスの着色現象は起きないし、板厚を３ｍｍ程度にすれば、１０ｋＶ以上の加速電圧で駆動した場合でも、２次的に発生する軟Ｘ線の漏れを抑える遮蔽効果も充分である。
【００９０】
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った。
【００９１】
封着時の真空度は１０^−５Ｐａ程度の真空度が要求される。また、外囲器９０の封止後の真空度を維持するために、Ｂａを主成分とするゲッター処理を行なった。
【００９２】
このようにして図１５に示されるような表示パネルを製造し、図１７の走査回路・制御回路・変調回路・直流電圧源などからなる駆動回路を接続し、パネル状の画像形成装置を製造した。
【００９３】
［実施例２］
本実施例では、図６のコンタクト電極を図７の導電性膜形成後に行った以外は実施例１と同様に電子源を製造し、さらに実施例１と同様に画像形成装置を作成した。
【００９４】
［実施例３］
本実施例では、ディスペンサーでコンタクト電極を形成した以外は実施例１と同様に電子源を製造し、さらに実施例１と同様に画像形成装置を作成した。
【００９５】
［実施例４］
本実施例は、図１０に示すように、素子電極を列方向配線２４だけでなく行方向配線２６にもコンタクト電極２８を介して接続した以外は実施例１と同様に電子源を製造し、さらに実施例１と同様に画像形成装置を作成した。尚、図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）中のＡ−Ａ’における断面図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）中のＢ−Ｂ’における断面図である。
【００９６】
［実施例５］
本実施例は、無アルカリガラスであるＯＡ２（日本電気硝子（株）製）に厚さ０．１μｍのシリコン酸化膜をスパッタ法で形成した基板を用い、列方向配線２４の焼成温度と絶縁層２５の焼成温度を５６０℃に変更した以外は実施例１と同様に電子源を製造し、さらに実施例１と同様に画像形成装置を作成した。
【００９７】
［比較例１］
素子電極の一方（素子電極２３）と列方向配線２４を列方向配線印刷時に接続させ、コンタクト電極２８を形成しない以外は実施例１と同様に電子源を製造し、さらに実施例１と同様に画像形成装置を作成した。
【００９８】
［比較例２］
素子電極の一方（素子電極２３）と列方向配線２４を列方向配線印刷時に接続させ、コンタクト電極２８を形成しない以外は実施例５と同様に電子源を製造し、さらに実施例１と同様に画像形成装置を作成した。
【００９９】
以上のようにして作成した実施例及び比較例の画像形成装置について、行方向端子と列方向端子を通じて、各電子放出素子に時分割で所定電圧を印加し、高電圧端子Ｈｖを通じてメタルバック８５に高電圧を印加することによって、任意のマトリクス画像パターンを表示させた。その結果、本発明による実施例１乃至５の画像形成装置のほうが比較例１，２より輝度ばらつきの少なく、表示品位が優れていた。
【０１００】
また、比較例１，２で作成した電子源では素子電極中にＡｇが拡散しており、特に比較例２のものは拡散量が多く、素子電極表面に凹凸ができるほど荒れていた。これに対し、本発明の実施例１乃至５で作成した電子源では、素子電極の表面は非常にきれいであった。
【０１０１】
また、高電圧端子Ｈｖを通じてメタルバック８５に印加する高電圧を徐々に大きくしていった場合、ある高電圧値において比較例１，２では表示画像に一部画素欠陥が確認されたが本実施例では相変わらず良好な表示画像を呈していた。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の方法に従い電子源及びそれを用いた画像表示装置を作製するならば、耐久性の向上がなされた電子源及びこれを用いた画像表示装置を提供することができる。また、輝度ばらつきの少ない画像表示装置を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子源の一構成例を示す模式図である。
【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】図１の電子源の製造工程を説明するための図である。
【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】図１の電子源の製造工程を説明するための図である。
【図９】図１の電子源の製造工程を説明するための図である。
【図１０】本発明による電子源の別の構成例を示す模式図である。
【図１１】フォーミング電圧の例を示す図である。
【図１２】活性化電圧の例を示す図である。
【図１３】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１４】画像形成装置の封着工程を説明するための図である。
【図１５】本発明に係る画像形成装置の一構成例を模式的に示す斜視図である。
【図１６】蛍光膜の例を模式的に示す図である。
【図１７】画像形成装置の駆動回路図である。
【図１８】本発明に好適に用いられる表面伝導型電子放出素子を示す図である。
【図１９】従来の電子源を示す模式図である。
【符号の説明】
１基板
２、３素子電極
４導電性膜（素子膜）
５電子放出部
６下配線
７上配線
８層間絶縁層
１０接続配線
２１電子源の基板
２２、２３素子電極
２４列方向配線（下配線）
２５絶縁層
２６行方向配線（上配線）
２７導電性膜（素子膜、第１の導電部材）
２８コンタクト電極（第２の導電部材）
２９電子放出部
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
６１、７１液滴付与手段
８３ガラス基板
８４蛍光膜
８５メタルバック
８６フェースプレート
９０、１０１外囲器（表示パネル）
９１黒色導電体
９２蛍光体
１０２走査回路
１０３制御回路
１０４シフトレジスタ
１０５ラインメモリ
１０６同期信号分離回路
１０７情報信号発生器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electron source having a plurality of electron-emitting devices wired in a matrix and a method for manufacturing an image display device using the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as an electron source, there is an electron source using a field emission element (FE element), a metal / insulating layer / metal element (MIM element), a surface conduction electron emission element, or the like.
[0003]
Among them, an electron source using the surface conduction electron-emitting device is described in detail in, for example, Patent Document 1.
[0004]
As shown in FIG. 19, an electron source using the above-described surface conduction electron-emitting device includes a glass substrate containing sodium and a pair of metals formed on the glass substrate with a sodium diffusion preventing layer interposed therebetween. An electron-emitting device comprising a conductive thin film having an element electrode and an electron-emitting portion; a metal wiring electrically connected to the electron-emitting device and separated from the element electrode; An electron source comprising a wiring and a connection wiring electrically connected to the element electrode.
[0005]
The above-mentioned electron source is manufactured by the following method.
[0006]
A sodium diffusion preventing layer is formed on a sodium-containing glass substrate, and subsequently, device electrodes 2 and 3 and a lower wiring 6 are formed on the sodium diffusion preventing layer. Subsequently, the upper wiring 7 is formed so as to intersect on the interlayer insulating layer 8 formed on the lower wiring 6, and at the same time, the connection wiring 10 for connecting the lower wiring 6 and the element electrode 2 is formed.
[0007]
Next, a conductive thin film 4 is formed between the device electrode 2 and the device electrode 3, and an energization process called forming and an energization process called activation are performed on the conductive thin film 4.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2000-243230 A
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an electron source with improved durability and an image display device using the same.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention for solving the above problems,
Forming a first conductive member and a second conductive member electrically connected to the first conductive member and having a lower resistance than the first conductive member;
Energizing the first conductive member via the second conductive member to form an electron emission portion on the first conductive member;
A step of setting the resistance Rsm of the first conductive member and the resistance Rc of the second conductive member to Rsm <Rc after the energization;
A method for manufacturing an electron source.
[0011]
Further, according to the present invention, a plurality of first conductive members and each of the first conductive members are electrically connected to each of the first conductive members via a second conductive member having a lower resistance than the first conductive member. Forming a plurality of row-direction wirings and a plurality of column-direction wirings for wiring one conductive member in a matrix;
Energizing the first conductive member via the second conductive member to form an electron emission portion on the plurality of first conductive members;
Setting the resistance Rsm of the plurality of first conductive members and the resistance Rc of the plurality of second conductive members to Rsm <Rc after the energization;
A method for manufacturing an electron source.
[0012]
The method for producing the electron source of the present invention has, as a further feature,
"The step of satisfying Rsm <Rc is a step of lowering the resistance Rsm of the first conductive member than the resistance Rc of the second conductive member."
"In the step of making the resistance Rsm of the first conductive member lower than the resistance Rc of the second conductive member, the second conductive member has a resistance of 2 kΩ to 3 kΩ; A process of changing the resistance from 7 kΩ to 10 kΩ to 200 Ω to 300 Ω ”,
"The first conductive member is made of a metal oxide material, and the step of satisfying Rsm <Rc includes a step of reducing the first conductive member."
including.
[0013]
Further, the present invention is a method for manufacturing an image display device comprising an electron source and an image display member for displaying an image by irradiating emitted electrons from the electron source, wherein the electron source is the electron source of the present invention. A method of manufacturing an image display device characterized by being manufactured by the method of (1).
[0014]
The term "after the energization" includes not only after the end of the energization but also after the start of the energization as described in the following embodiments.
[0015]
According to the present invention, it is easy to energize the first conductive member for forming the electron emitting portion, and the durability of the manufactured electron source is improved.
[0016]
That is, since the first conductive member has a high resistance, Joule heat is effectively generated in the first conductive member due to energization for forming the electron emitting portion, so that a good electron emitting portion is formed and manufactured. Even if a discharge occurs when the electron source is driven, the high-resistance second conductive member suppresses the flow of the discharge current into the first conductive member in which the electron-emitting portion is formed.
[0017]
Further, according to the present invention, it is possible to provide an image display device in which the diffusion of the wiring material to the conductive member on which the electron emission portions are formed is easily suppressed, and the variation in luminance is small.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be illustratively described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention thereto.
[0019]
As the electron-emitting device formed in the electron source of the present invention, a surface conduction electron-emitting device or a horizontal field-emission electron-emitting device is preferable, and examples thereof include a configuration illustrated in FIG.
[0020]
As the substrate 1, for example, quartz glass, glass having a reduced impurity content such as Na, blue plate glass, SiO ₂ And a ceramic substrate made of alumina or the like.
[0021]
The size of the substrate 1 and the thickness thereof are determined by the number of electron-emitting devices provided thereon, the design shape of each device, and the container when forming a part of the container when the electron source is used. It is set appropriately depending on mechanical conditions such as an anti-atmospheric pressure structure for maintaining a vacuum.
[0022]
As the material of the device electrodes 2 and 3, a general conductor material is used, for example, a metal such as Ni, Cr, Au, Mo, Pt, Ti, or a metal such as Pd-Ag is preferable. After the film is formed by, for example, a photolithography / etching technique. Alternatively, it is appropriately selected from a printed conductor composed of a metal oxide and glass, a transparent conductor such as ITO, or the like, and the film thickness is preferably in the range of several hundreds of μm to several μm.
[0023]
The element electrode interval L, the element electrode length W, the shape of the element electrodes 2, 3 and the like are appropriately designed depending on the form to which the actual element is applied, but the interval L is preferably several thousand to 1 mm. It is more preferably in the range of 1 μm to 100 μm in consideration of the voltage applied between the device electrodes. The element electrode length W is preferably in the range of several μm to several hundred μm in consideration of the resistance value of the electrode and the electron emission characteristics.
[0024]
As the conductive film 4, a fine particle film composed of fine particles is particularly preferable in order to obtain good electron emission characteristics. Further, the film thickness is appropriately set in consideration of the step coverage to the device electrodes 2 and 3, the resistance value between the device electrodes, the forming processing conditions described later, and the like, but is preferably several to several thousand. It is particularly preferable that the angle be in the range of 10 ° to 500 °.
[0025]
Palladium Pd is generally suitable for the conductive film material, but is not limited thereto. As a film forming method, a sputtering method, a method of baking after applying a solution, or the like is appropriately used.
[0026]
The electron-emitting portion 5 can be formed by, for example, an energizing process (forming process) as described below.
[0027]
When a current is applied between the device electrodes 2 and 3 under a predetermined degree of vacuum, a gap (a crack) having a changed structure is formed in the conductive film 4. This gap region constitutes the electron emission section 5. Electron emission also occurs under a predetermined voltage from the vicinity of the gap formed by this forming, but in this state, the electron emission efficiency is still very low.
[0028]
FIG. 11 shows an example of the voltage waveform of the energization forming. The voltage waveform is particularly preferably a pulse waveform. For this purpose, there are a method shown in FIG. 11A in which a pulse with a constant pulse peak value is applied continuously and a method shown in FIG. 11B in which a pulse is applied while increasing the pulse peak value. is there.
[0029]
First, the case where the pulse peak value is a constant voltage will be described with reference to FIG. T1 and T2 in FIG. 11A are the pulse width and pulse interval of the voltage waveform. Usually, T1 is set in the range of 1 μsec to 10 msec, and T2 is set in the range of 10 μsec to 100 msec. The peak value of the triangular wave (peak voltage at the time of energization forming) is appropriately selected according to the form of the electron-emitting device. Under such conditions, for example, a voltage is applied for several seconds to several tens minutes. The pulse waveform is not limited to a triangular wave, and a desired waveform such as a rectangular wave can be adopted.
[0030]
Next, a case where a voltage pulse is applied while increasing the pulse peak value will be described with reference to FIG. T1 and T2 in FIG. 11B can be the same as those shown in FIG. 11A. The peak value of the triangular wave (peak voltage during energization forming) can be increased, for example, in steps of about 0.1 V.
[0031]
In the state after the forming process, the electron generation efficiency is very low. Therefore, in order to increase the electron emission efficiency, it is desirable to perform a process called activation on the device.
[0032]
This activation treatment can be performed by repeatedly applying a pulse voltage between the device electrodes 2 and 3 under an appropriate degree of vacuum in which an organic compound is present. Then, a gas containing carbon atoms is introduced, and carbon or a carbon compound derived therefrom is deposited as a carbon film near the gap (crack).
[0033]
An example of this step will be described. For example, using trinitrile as a carbon source and introducing it into a vacuum space through a slow leak valve, ^-4 Maintain about Pa. The pressure of the trinitrile to be introduced is slightly affected by the shape of the vacuum device, the members used in the vacuum device, and the like. ^-5 Pa-1 × 10 ^-2 Pa is preferably about Pa.
[0034]
FIG. 12 shows a preferred example of the voltage application used in the activation step. The maximum voltage value to be applied is appropriately selected in the range of 10 to 20 V.
[0035]
In FIG. 12A, T1 is the positive and negative pulse widths of the voltage waveform, T2 is the pulse interval, and the positive and negative absolute values of the voltage value are set equal. In FIG. 12 (b), T1 and T1 'are the positive and negative pulse widths of the voltage waveform, T2 is the pulse interval, T1>T1', and the voltage values are set to have the same positive and negative absolute values. ing.
[0036]
At this time, when the emission current Ie has almost reached saturation, the energization is stopped, the slow leak valve is closed, and the activation process ends.
[0037]
Through the above steps, an electron-emitting device as shown in FIG. 18 can be manufactured.
[0038]
Next, an electron source and an image forming apparatus according to the present invention will be described.
[0039]
FIG. 1 shows a configuration example of the electron source of the present invention. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 1A.
[0040]
In FIG. 1, 21 is a substrate of an electron source, 22 and 23 are device electrodes, 24 is a column direction wiring (lower wiring), 25 is an insulating layer, 26 is a row direction wiring (upper wiring), and 28 is one element electrode ( A contact electrode 27 for connecting the element electrode 23) and the column wiring 24 is a conductive film, and forms an electron emitting portion.
[0041]
In the electron source of the present invention, at least one of the pair of device electrodes of the electron-emitting device is electrically connected to the wiring via the contact electrode 28 different from the device electrode.
[0042]
The contact electrode 28 is preferably formed after forming the bidirectional wirings 24 and 26 and the insulating layer 25 and before or after the step of forming the conductive film 27. Accordingly, it is possible to effectively prevent the wiring material from diffusing into the device electrode due to the heat process accompanying the formation of the insulating layer and the wiring.
[0043]
In addition, it is preferable that the contact electrode 28 be disposed at a position separated from the conductive film 27 without directly contacting the conductive film 27. Thus, it is possible to prevent the wiring material from directly diffusing into the conductive film 27 via the contact electrode 28.
[0044]
The problem that the wiring material diffuses into the device electrode can be a serious problem similarly when Pt is used as the device electrode material or a metal other than Ag or an alloy material is used as the wiring material. Therefore, in the embodiments described later, Pt is used as a typical material of the device electrode, and Ag is used as a typical material of the wiring. However, the present invention is similarly realized with other metal or alloy materials. Is done.
[0045]
Further, as will be described in detail in Examples, when the conductive film 27 is formed through a reduction step, the film resistance before reduction is Rsm (before reduction), the film resistance after reduction is Rsm (after reduction), If the resistance of the contact electrode 28 is Rc and the resistance of the device electrode connected to the contact electrode 28 is Rsd,
Rsd <Rc <Rsm (before reduction)
Rsd ≦ Rsm (after reduction) <Rc
Is preferably established. Then, the resistance Rc of the contact electrode 28 is preferably in the range of 500Ω to 5000Ω.
[0046]
In the present invention, the film resistance Rsm (after reduction) of the conductive film after reduction refers to the resistance of the conductive film other than the electron-emitting portion.
[0047]
Next, an example of an image forming apparatus using the above-described electron source having a simple matrix arrangement according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0048]
In FIG. 15, reference numeral 21 denotes the above-mentioned electron source; 82, a face plate in which a fluorescent film 84 and a metal back 85 are formed on the inner surface of a glass substrate 83; 86, a support frame. The envelope 90 is formed by bonding the electron source 21, the support frame 86, and the face plate 82 with frit glass or the like, and baking at 400 to 500 ° C. for 10 minutes or more.
[0049]
By installing a support (not shown) called a spacer between the face plate 82 and the electron source 21, the envelope 90 having sufficient strength against the atmospheric pressure even in the case of a large-area panel is provided. It can also be configured.
[0050]
FIG. 16 is an explanatory diagram of the fluorescent film 84 provided on the face plate 82. The fluorescent film 84 is composed of only a phosphor in the case of a monochrome, but is composed of a black conductor 91 and a phosphor 92 called a black stripe or a black matrix depending on the arrangement of the phosphor in the case of a color fluorescent film. . The purpose of providing the black stripes and the black matrix is to make the three primary color phosphors necessary for color display black by separating the coating portions between the phosphors 92 so that color mixing and the like become inconspicuous. The purpose is to suppress a decrease in contrast due to external light reflection.
[0051]
A metal back 85 is usually provided on the inner surface side of the fluorescent film 84. The purpose of the metal back is to improve the brightness by mirror-reflecting the light emitted from the phosphor toward the inner surface side to the face plate 82 side, to act as an anode electrode for applying an electron beam acceleration voltage, and the like. It is. The metal back can be produced by performing a smoothing process (usually called filming) on the inner surface of the phosphor film after producing the phosphor film, and then depositing Al by vacuum deposition or the like.
[0052]
When performing the above-described sealing, in the case of color, since the phosphors of each color must correspond to the electron-emitting devices, it is necessary to perform sufficient alignment by a method of abutting the upper and lower substrates.
[0053]
The degree of vacuum at the time of sealing is 10 ^-5 In addition to the requirement of a degree of vacuum of about Pa, a getter process may be performed to maintain the degree of vacuum after the envelope 90 is sealed. This is to heat the getter disposed at a predetermined position (not shown) in the envelope by a heating method such as resistance heating or high-frequency heating immediately before or after sealing the envelope 90, This is a process for forming a deposition film. The getter usually contains Ba or the like as a main component, and maintains the degree of vacuum by the adsorption action of the deposited film.
[0054]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these examples.
[0055]
[Example 1]
This embodiment is an example in which an image forming apparatus as shown in FIG. 15 is manufactured using an electron source formed by connecting a large number of surface conduction electron-emitting devices as shown in FIG.
[0056]
In FIG. 1, 21 is a substrate, 22 and 23 are element electrodes, 24 is a column wiring (lower wiring), 25 is an insulating layer, 26 is a row wiring (upper wiring), 27 is a conductive film, and 28 is a contact electrode. It is.
[0057]
Hereinafter, a method of manufacturing the electron source according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0058]
(Formation of device electrodes)
In this embodiment, as the substrate 21, PD-200 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), which is an electric glass for a plasma display and has a small alkali component, is used.
[0059]
First, titanium Ti (thickness: 5 nm) is formed as an undercoat layer on the glass substrate 21 by sputtering, and platinum Pt (thickness: 40 nm) is formed thereon, and then a photoresist is applied, and exposure, development, and etching are performed. The device electrodes 22 and 23 were formed by patterning by a series of photolithography methods (FIG. 2). In this embodiment, the resistance value Rsd of the device electrode is 100 to 150Ω, the interval L between the device electrodes is 10 μm, and the opposing length W is 100 μm.
[0060]
(Formation of lower wiring)
The column direction wiring (lower wiring) 24 as a common wiring was formed in a linear pattern so as not to be in contact with the device electrode (FIG. 3). A silver (Ag) photopaste ink was used as a material, and after screen printing, dried and then exposed to a predetermined pattern and developed. Thereafter, firing was performed at a temperature of about 480 ° C. to form the lower wiring 24. The lower wiring 24 has a thickness of about 10 μm and a line width of about 50 μm. In addition, the line width of the terminal portion was further increased in order to use it as a wiring extraction electrode.
[0061]
(Formation of insulating layer)
Electrical connection between the row wiring (upper wiring) and the element electrode 22 so as to cover the intersection with the column wiring (lower wiring) 24 formed below the row wiring (upper wiring) described later. A contact hole was opened in the connection part so that the interlayer insulating layer 25 was disposed (FIG. 4).
[0062]
Specifically, a photosensitive glass paste containing PbO as a main component was screen-printed and then exposed and developed. This was repeated four times, and finally baked at a temperature around 480 ° C. The thickness of the interlayer insulating layer 25 is about 30 μm as a whole, and the width is 150 μm.
[0063]
(Formation of upper wiring)
Ag paste ink is screen-printed on the previously formed insulating layer 25, dried and then applied again by applying the same procedure, and then fired at a temperature of about 480 ° C. in the line direction. The wiring (upper wiring) 26 was formed (FIG. 5).
[0064]
The row direction wiring 26 intersects the column direction wiring (lower wiring) 24 with the insulating layer 25 interposed therebetween, and is connected to the element electrode 22 at a contact hole portion provided in the insulating layer 25.
[0065]
The row wirings 26 function as scanning electrodes during electric driving. The thickness of the row wiring 26 is about 15 μm. Although not shown, the lead wiring to the external drive circuit was formed by the same method.
[0066]
(Formation of contact electrode)
After the substrate was sufficiently cleaned, a contact electrode 28 connecting the element electrode 23 and the column wiring 24 was formed by an inkjet coating method (FIG. 6).
[0067]
In the present embodiment, the resistance Rc of the contact electrode 28, the resistance Rsd of the element electrode, the film resistance Rsm of the conductive film formed after the reduction step before reduction (before reduction), and the film resistance Rsm after reduction ( After reduction),
Rsd <Rc <Rsm (before reduction)
Rsd ≦ Rsm (after reduction) <Rc
The material, thickness, wiring width, and the like of the contact electrode were set so that the following relationship was satisfied.
[0068]
This step will be described with reference to the schematic diagram of FIG. In the actual process, in order to compensate for the planar variation of the individual device electrodes on the substrate 21, pattern displacements are observed at several places on the substrate, and the amount of point displacement between observation points is The position is complemented by linear approximation, and the material for forming the contact electrode is applied, thereby eliminating the displacement of all the pixels and applying the material to the corresponding position accurately.
[0069]
In this example, in order to obtain a Pt film as a contact electrode film, first, 0.15% by weight of a Pt acetate complex was dissolved in an aqueous solution composed of water 85: isopropyl alcohol (IPA) 15 to obtain an organic platinum-containing solution. . In addition, some additives were added. A droplet of this solution was applied to a predetermined position by adjusting the dot diameter to 50 μm using an ink jet ejecting device using a piezo element as the droplet applying means 61 (FIG. 8A). Thereafter, the substrate was heated and baked at 350 ° C. for 10 minutes in air to form a contact electrode 28 made of Pt (FIG. 8B).
[0070]
The diameter of the contact electrode 28 is about 50 μm, the thickness is 10 nm at the maximum, and the resistance value Rc is 2 k to 3 kΩ.
[0071]
The substrate having the matrix wiring was formed as described above.
[0072]
(Formation of conductive film)
Next, after sufficiently cleaning the substrate, the surface was treated with a solution containing a water repellent so that the surface became hydrophobic. This is to ensure that the aqueous solution for forming a conductive film to be applied thereafter is appropriately spread on the device electrodes. As the water repellent used, a DDS (dimethyldiethoxysilane) solution was sprayed on the substrate by a spray method, and dried with hot air at 120 ° C.
[0073]
Thereafter, a conductive film 27 was formed between the device electrodes 22 and 23 by an inkjet coating method. This step will be described with reference to the schematic diagram of FIG. In order to compensate for the planar variation of the individual element electrodes on the substrate 21, pattern displacements are observed at several points on the substrate, and the point displacement between the observation points is approximated by a straight line. In addition, by applying a conductive film forming material, the positional shift of all the pixels is eliminated, and the coating is appropriately applied to the corresponding position.
[0074]
In this embodiment, in order to obtain a palladium film as the conductive film 27, first, 0.15% by weight of a palladium-proline complex is dissolved in an aqueous solution consisting of water 85: isopropyl alcohol (IPA) 15 and an organic palladium-containing solution is dissolved. Obtained. In addition, some additives were added. Droplets of this solution were applied between element electrodes by adjusting the dot diameter to 60 μm using an ink jet ejecting device using a piezo element as the droplet applying means 71 (FIG. 9A). Thereafter, the substrate was heated and baked at 350 ° C. for 10 minutes in air to form a conductive film 27 ′ made of palladium oxide (PdO) (FIG. 9B).
[0075]
This conductive film 27 'has a diameter of about 60 μm, a thickness of 10 nm at the maximum, and a resistance value Rsm (before reduction) of 7 k to 10 kΩ. .
[0076]
(Reduction forming process)
Next, in this step called forming, the conductive film 27 'is subjected to an electric current treatment to generate a crack therein, thereby forming an electron emitting portion 29 (FIG. 9C).
[0077]
A specific method is to cover the entire substrate with a hood-shaped lid and leave a take-out electrode portion around the substrate 21 to create a vacuum space between the substrate 21 and an external power supply. By applying a voltage between the bidirectional wirings 24 and 26 from the portion and supplying a current between the device electrodes 22 and 23, the conductive film 27 'is locally broken, deformed or deteriorated, thereby providing an electrically high resistance. An electron emitting portion 29 in a state is formed. At this time, when electricity is heated in a vacuum atmosphere containing a slight amount of hydrogen gas, reduction is promoted by hydrogen, and the conductive film 27 ′ made of palladium oxide PdO is changed to the conductive film 27 made of palladium Pd.
[0078]
The voltage waveform used in the forming process was a pulse waveform as shown in FIG. 11B, T1 was set to 0.1 msec, and T2 was set to 50 msec. The applied voltage was started from 0.1 V and increased in steps of about 0.1 V every 5 seconds.
[0079]
When the forming process is completed, a device voltage is measured by inserting a pulse voltage (approximately 0.1 V) at which the conductive film is not locally destroyed or deformed between the forming pulses, and the electron emission portion 29 is measured. Was determined, and when the resistance value was 1000 times or more the resistance value Rsm (before reduction) before the reduction forming treatment, the forming was terminated.
[0080]
The resistance value Rsm (after reduction) of the conductive film (palladium film) 27 after this reduction forming treatment was 200 to 300Ω.
[0081]
(Activation process)
As in the case of the above-described forming, a vacuum space is formed inside the substrate 21 by covering it with a hood-shaped lid, and a pulse voltage is repeatedly applied to the device electrodes 2 and 3 from outside through the bidirectional wirings 24 and 26. Then, a gas containing carbon atoms is introduced, and carbon or a carbon compound derived therefrom is deposited as a carbon film near the crack.
[0082]
In this step, trinitrile was used as a carbon source, introduced into a vacuum space through a slow leak valve, and 1.3 × 10 3 ^-4 Pa was maintained.
[0083]
FIG. 11 shows a preferred example of the voltage application used in the activation step. The maximum voltage value to be applied is appropriately selected in the range of 10 to 20 V.
[0084]
Through the above steps, an electron source formed by connecting a large number of electron-emitting devices on a substrate by matrix wiring was able to be produced.
[0085]
With respect to each electron-emitting device formed in the electron source of this example, the emission current Ie at a voltage of 12 V applied between the device electrodes was measured using the measurement and evaluation apparatus shown in FIG. The efficiency averaged 0.15%. The uniformity between the elements was also good, and the variation in Ie between the elements was as good as 5%.
[0086]
Next, an image forming apparatus (display panel) as shown in FIG. 15 was manufactured using the electron sources of the simple matrix arrangement manufactured as described above. FIG. 15 is partially cut away to represent the inside.
[0087]
(Sealing process)
The method of sealing the display panel according to the present embodiment will be described with reference to FIG. First, the rear plate 21 and the support frame 86 are adhered with frit glass and joined in advance. Next, a silver paste film is provided at a predetermined position as the undercoat layer 94. Next, an In film 93 is provided on the support frame 86 and the face plate 82 by soldering as a panel bonding material. The thickness of the In film is adjusted such that the total thickness of the In films formed on the face plate 82 and the rear plate 21 is sufficiently larger than the thickness of the In film after bonding. In the present embodiment, the thickness of the In film after sealing is set to 300 μm, and the In-film is formed to have a thickness of 300 μm on each of the face plate 82 and the rear plate 21.
[0088]
Next, both substrates are held and vacuum-heated with a certain interval provided between the face plate 82 and the rear plate 21 facing each other as shown in FIG. The substrate is baked at a high temperature of 300 ° C. or more so that the inside of the panel has a sufficient degree of vacuum. At this point, the In film 93 is in a molten state, and both substrates are sufficiently leveled so that the melted In does not flow out. After the vacuum baking, the distance between the face plate 82 and the rear plate 21 is gradually reduced by the positioning device 200 at a temperature equal to or higher than the melting point of In, and the two substrates are joined, that is, sealed.
[0089]
The face plate 82 is made of the same material as the rear plate 21, namely, an electric glass for plasma display, which is made of PD-200 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), which has a low alkali component. In the case of this glass material, the coloring phenomenon of the glass does not occur, and when the plate thickness is set to about 3 mm, the shielding effect of suppressing the leakage of the soft X-ray which occurs secondarily even when driven at an acceleration voltage of 10 kV or more is also obtained. Is enough.
[0090]
When performing the above-mentioned sealing, in the case of color, since the phosphors of each color must correspond to the electron-emitting devices, sufficient alignment was performed by a method of abutting the upper and lower substrates.
[0091]
The degree of vacuum at the time of sealing is 10 ^-5 A degree of vacuum of about Pa is required. Further, in order to maintain the degree of vacuum after sealing the envelope 90, a getter process containing Ba as a main component was performed.
[0092]
In this way, a display panel as shown in FIG. 15 was manufactured, and a driving circuit including a scanning circuit, a control circuit, a modulation circuit, a DC voltage source, and the like in FIG. 17 were connected to manufacture a panel-shaped image forming apparatus. .
[0093]
[Example 2]
In this example, an electron source was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the contact electrode in FIG. 6 was formed after the formation of the conductive film in FIG. 7, and an image forming apparatus was formed in the same manner as in Example 1.
[0094]
[Example 3]
In this embodiment, an electron source was manufactured in the same manner as in the first embodiment except that a contact electrode was formed with a dispenser, and an image forming apparatus was formed in the same manner as in the first embodiment.
[0095]
[Example 4]
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, an electron source is manufactured in the same manner as in the first embodiment except that the element electrodes are connected not only to the column wirings 24 but also to the row wirings 26 via the contact electrodes 28. Further, an image forming apparatus was prepared in the same manner as in Example 1. 10A is a plan view, FIG. 10B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 10A, and FIG. 10C is a sectional view taken along the line BB ′ in FIG. It is sectional drawing.
[0096]
[Example 5]
The present embodiment uses a substrate in which a 0.1 μm-thick silicon oxide film is formed on a non-alkali glass OA2 (manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.) by a sputtering method. An electron source was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the baking temperature of No. 25 was changed to 560 ° C., and an image forming apparatus was formed in the same manner as in Example 1.
[0097]
[Comparative Example 1]
One of the device electrodes (device electrode 23) is connected to the column wiring 24 when printing the column wiring. Continued Then, an electron source was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the contact electrode 28 was not formed, and an image forming apparatus was manufactured in the same manner as in Example 1.
[0098]
[Comparative Example 2]
One of the device electrodes (device electrode 23) is connected to the column wiring 24 when printing the column wiring. Continued Then, an electron source was manufactured in the same manner as in Example 5, except that the contact electrode 28 was not formed. Further, an image forming apparatus was manufactured in the same manner as in Example 1.
[0099]
With respect to the image forming apparatuses of the examples and the comparative examples created as described above, a predetermined voltage is applied to each electron-emitting device in a time-division manner through the row direction terminal and the column direction terminal, and is applied to the metal back 85 through the high voltage terminal Hv. An arbitrary matrix image pattern was displayed by applying a high voltage. As a result, the image forming apparatuses of Examples 1 to 5 according to the present invention had less luminance variation and superior display quality than Comparative Examples 1 and 2.
[0100]
Further, in the electron sources prepared in Comparative Examples 1 and 2, Ag diffused into the device electrode, and particularly in Comparative Example 2, the diffusion amount was large, and the surface of the device electrode was rough enough to have irregularities. In contrast, the surface of the device electrode was very clean in the electron sources prepared in Examples 1 to 5 of the present invention.
[0101]
Further, when the high voltage applied to the metal back 85 through the high voltage terminal Hv was gradually increased, in Comparative Examples 1 and 2, some pixel defects were confirmed in the display image at a certain high voltage value. In the example, a good display image was still displayed.
[0102]
【The invention's effect】
As described above, if an electron source and an image display device using the same are manufactured according to the method of the present invention, an electron source with improved durability and an image display device using the same can be provided. . Further, an image display device with less luminance variation can be formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing one configuration example of an electron source according to the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining a manufacturing process of the electron source of FIG. 1;
FIG. 3 is a view for explaining a manufacturing process of the electron source in FIG. 1;
FIG. 4 is a view for explaining a manufacturing process of the electron source of FIG. 1;
FIG. 5 is a view for explaining a manufacturing process of the electron source of FIG. 1;
FIG. 6 is a view for explaining a manufacturing process of the electron source of FIG. 1;
FIG. 7 is a view for explaining a manufacturing process of the electron source of FIG. 1;
FIG. 8 is a view for explaining a manufacturing process of the electron source of FIG. 1;
FIG. 9 is a view for explaining a manufacturing process of the electron source in FIG. 1;
FIG. 10 is a schematic diagram showing another configuration example of the electron source according to the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a forming voltage.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an activation voltage.
FIG. 13 is a diagram schematically showing an apparatus for measuring characteristics of an electron-emitting device according to the present invention.
FIG. 14 is a diagram illustrating a sealing step of the image forming apparatus.
FIG. 15 is a perspective view schematically illustrating a configuration example of an image forming apparatus according to the invention.
FIG. 16 is a diagram schematically showing an example of a fluorescent film.
FIG. 17 is a drive circuit diagram of the image forming apparatus.
FIG. 18 is a view showing a surface conduction electron-emitting device suitably used in the present invention.
FIG. 19 is a schematic view showing a conventional electron source.
[Explanation of symbols]
1 substrate
2, 3 element electrode
4 Conductive film (element film)
5 Electron emission section
6 Bottom wiring
7 Top wiring
8 Interlayer insulation layer
10 Connection wiring
21 Substrate of electron source
22, 23 element electrode
24 Column direction wiring (lower wiring)
25 Insulation layer
26 Row direction wiring (upper wiring)
27 conductive film (element film, first conductive member)
28 contact electrode (second conductive member)
29 Electron emission unit
50 Ammeter for measuring element current If
51 Power supply for applying element voltage Vf to element
52 Ammeter for measuring emission current Ie
53 High voltage power supply for applying voltage to anode electrode
54 Anode electrode for capturing emission current Ie
55 vacuum equipment
56 Exhaust pump
61, 71 droplet applying means
83 glass substrate
84 fluorescent film
85 metal back
86 face plate
90, 101 envelope (display panel)
91 black conductor
92 phosphor
102 scanning circuit
103 control circuit
104 shift register
105 line memory
106 Synchronous signal separation circuit
107 Information signal generator

Claims

第１の導電部材と、前記第１の導電部材に電気的に接続された、当該第１の導電部材よりも低抵抗な第２の導電部材とを形成する工程と、
前記第１の導電部材に、前記第２の導電部材を介して通電し、当該第１の導電部材に電子放出部を形成する工程と、
前記通電後に前記第１の導電部材の抵抗Ｒｓｍと前記第２の導電部材の抵抗ＲｃとをＲｓｍ＜Ｒｃとする工程と、
を有することを特徴とする電子源の製造方法。Forming a first conductive member and a second conductive member electrically connected to the first conductive member and having a lower resistance than the first conductive member;
Energizing the first conductive member via the second conductive member to form an electron emission portion on the first conductive member;
A step of setting the resistance Rsm of the first conductive member and the resistance Rc of the second conductive member to Rsm <Rc after the energization;
A method for manufacturing an electron source, comprising:

複数の第１の導電部材と、前記第１の導電部材のそれぞれに当該第１の導電部材よりも低抵抗な第２の導電部材を介して電気的に接続され、当該第１の導電部材をマトリクス状に配線する複数の行方向配線及び複数の列方向配線とを形成する工程と、
前記第１の導電部材に、前記第２の導電部材を介して通電し、複数の前記第１の導電部材に電子放出部を形成する工程と、
前記通電後に複数の前記第１の導電部材の抵抗Ｒｓｍと複数の前記第２の導電部材の抵抗ＲｃとをＲｓｍ＜Ｒｃとする工程と、
を有することを特徴とする電子源の製造方法。A plurality of first conductive members, each of which is electrically connected to each of the first conductive members via a second conductive member having a lower resistance than the first conductive member; Forming a plurality of row-directional wirings and a plurality of column-directional wirings arranged in a matrix,
Energizing the first conductive member via the second conductive member to form an electron emission portion on the plurality of first conductive members;
Setting the resistance Rsm of the plurality of first conductive members and the resistance Rc of the plurality of second conductive members to Rsm <Rc after the energization;
A method for manufacturing an electron source, comprising:

前記Ｒｓｍ＜Ｒｃとする工程は、前記第１の導電部材の抵抗Ｒｓｍを前記第２の導電部材の抵抗Ｒｃよりも低くする工程であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子源の製造方法。3. The electron source according to claim 1, wherein the step of setting Rsm <Rc is a step of setting the resistance Rsm of the first conductive member to be lower than the resistance Rc of the second conductive member. 4. Manufacturing method.

前記第１の導電部材の抵抗Ｒｓｍを前記第２の導電部材の抵抗Ｒｃよりも低くする工程は、前記第２の導電部材が２ｋΩ〜３ｋΩの抵抗を有し、前記第１の導電部材の抵抗を７ｋΩ〜１０ｋΩから２００Ω〜３００Ωとする工程であることを特徴とする請求項３に記載の電子源の製造方法。The step of making the resistance Rsm of the first conductive member lower than the resistance Rc of the second conductive member includes the step of: setting the second conductive member to have a resistance of 2 kΩ to 3 kΩ; 4. The method for manufacturing an electron source according to claim 3, wherein the temperature is set to 7 kΩ to 10 kΩ to 200 Ω to 300 Ω.

前記第１の導電部材は金属酸化物材料からなり、前記Ｒｓｍ＜Ｒｃとする工程は、当該第１の導電部材を還元処理する工程を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の電子源の製造方法。The electron according to claim 3, wherein the first conductive member is made of a metal oxide material, and the step of setting Rsm <Rc includes a step of reducing the first conductive member. Source manufacturing method.

電子源と、当該電子源からの放出電子の照射により画像を表示する画像表示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１〜５のいずれかに記載の方法により製造されることを特徴とする画像表示装置の製造方法。A method for manufacturing an image display device comprising an electron source and an image display member for displaying an image by irradiating emitted electrons from the electron source, wherein the electron source is a method according to claim 1. A method for manufacturing an image display device, characterized by being manufactured by: