(57)【要約】【課題】  上部バス電極配線を耐熱性で耐酸化性の高い金属で挟み込んだ低抵抗金属からなる積層配線を用いて上部電極を自己整合的に分離する構造とした場合の該低抵抗金属の側面の酸化によるアンダーカット部の変形を抑制して上部電極の自己整合分離特性を向上する。【解決手段】  金属膜下層１６と金属膜中間層１７および金属膜上層１８の積層配線とした上部バス電極配線を構成する金属膜中間層１７に低抵抗材料として電極電位の卑なＡｌを用い、上層と下層に配置する金属膜下層１６と金属膜上層１８に耐熱性、耐酸化性の高い、かつＡｌより電極電位の貴なＣｒを用いる。ＡｌとＣｒを選択的にエッチング処理して、金属膜下層１６の片方が張り出し、他の片方は金属膜中間層１７に対しアンダーカットを形成させる。【選択図】    図１６
2006107741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放出する電子源アレイと、蛍光面を有する画像表示装置において、電子放出電極へ給電するバス電極はアルミまたはアルミ合金を、アルミまたはアルミ合金より標準電極電位が貴な材料で挟んだ３層膜で形成されていることを特徴とする電子源アレイを用いた画像表示装置。
【請求項２】
請求項１記載のバス電極は、アルミまたはアルミ合金より標準電極電位が貴な上層材料がアルミまたはアルミ合金配線より幅狭であり、アルミまたはアルミ合金より標準電極電位が貴な下層材料がバス電極側面の片側側面ではアルミまたはアルミ合金より張り出して電子放出電極と接続され、反対側の側面では、アルミまたはアルミ合金に対しアンダーカットを形成しており、電子放出電極をバス電極毎に分離していることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項１乃至２記載のアルミまたはアルミ合金より標準電極電位が貴な上層材料は、下層材料より膜厚が厚いことを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至２記載のアルミまたはアルミ合金より標準電極電位が貴な材料は、クロムまたはクロム合金であることを特徴とする電子源アレイを用いた画像表示装置。
【請求項５】
請求項４記載のクロム合金はクロム含有量が１０ｗｔ％以上であることを特徴とする電子源アレイを用いた画像表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至５記載の電子源アレイは、下部電極と上部電極、その間に挟持される電子加速層を有し、該下部電極と該上部電極間に電圧を印加することで該上部電極側より電子を放出する薄膜材料を積層した電子源アレイを用いることを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至５記載の電子源アレイは、隣接する電極間に電界を印加して電子を放出する電子源アレイを用いることを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
電子を放出する電子源アレイと、蛍光面を有する画像表示装置の製造方法であって、電子放出電極に給電するバス電極を電極電位が卑な金属膜中間層を電極電位の貴な金属膜上層と金属膜下層で挟んだ３層構造で形成し、
前記電極電位が卑な金属膜中間層をマスクに、前記電極電位の貴な金属膜下層をウェットエッチングすることにより、局部電池作用により前記金属膜下層のサイドエッチを途中で停止させることで必要なサイドエッチ量を確保することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記金属膜上層に被覆されない前記金属膜中間層の露出幅を規定することにより、必要なサイドエッチ量を確保することを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記金属膜中間層の露出幅は、前記金属膜中間層が金属膜上層から露出する幅と当該金属膜中間層の側面における厚みの合計値であることを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項１１】
電子を放出する電子源アレイと、蛍光面を有する画像表示装置において、電子放出電極へ給電するバス電極はアルミまたはアルミ合金を、アルミまたはアルミ合金より標準電極電位が貴な材料で挟んだ３層膜の上に導電性酸化物を積層し、さらにスクリーン印刷等形成された厚膜電極が積層されていることを特徴とする電子源アレイを用いた画像表示装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の厚膜電極はスペーサを固定する電極を兼ねていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１３】
請求項１１記載の厚膜電極は銀、または金を主材料として印刷電極であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３記載のバス電極は、マトリクス駆動する際の走査線として用いられることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置とその製造方法にかかり、特に電子源アレイを用いた自発光型のフラット・パネル・ディスプレイとも称する画像表示装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
微少で集積可能な電子源を利用する画像表示装置（フィールド・エミッション・ディスプレイ:ＦＥＤ）が開発されている。この種の画像表示装置の電子源は、電界放出型電子源とホットエレクトロン型電子源とに分類される。前者には、スピント型電子源、表面伝導型電子源、カーボンナノチューブ型電子源等が属し、後者には金属―絶縁体―金属を積層したＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）型、金属―絶縁体―半導体を積層したＭＩＳ（Metal-Insulator-Semiconductor）型、金属―絶縁体―半導体−金属型等の薄膜型電子源がある。
【０００３】
ＭＩＭ型について、例えば特許文献１、金属―絶縁体―半導体型についてはＭＯＳ型（非特許文献１）、金属―絶縁体―半導体−金属型ではＨＥＥＤ型(非特許文献２などに記載)、ＥＬ型（非特許文献３などに記載）、ポーラスシリコン型（非特許文献４などに記載）などが報告されている。
【０００４】
ＭＩＭ型電子源については、例えば特許文献２に開示されている。ＭＩＭ型電子源の構造と動作は以下のとおりである。すなわち、上部電極と下部電極との間に絶縁層を介在させた構造を有し、上部電極と下部電極との間に電圧を印加することで、下部電極中のフェルミ準位近傍の電子がトンネル現象により障壁を透過し、電子加速層である絶縁層の伝導帯へ注入されホットエレクトロンとなり、上部電極の伝導帯へ流入する。これらのホットエレクトロンのうち、上部電極の仕事関数φ以上のエネルギーをもって上部電極表面に達したものが真空中に放出される。
【特許文献１】特開平７−６５７１０号公報
【特許文献２】特開平１０−１５３９７９号公報
【特許文献３】特願２００３−１３５２６８号公報
【非特許文献１】ｊ.Ｖａｃ.Ｓｃｉ.Ｔｅｃｈｏｎｏｌ.Ｂ１１(２)ｐ.４２９−４３２(１９９３)
【非特許文献２】ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ−ｅｌｅｃｔｒｏ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ、Ｊｐｎ、ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、ｖｏｌ．３６、ｐｐ.９３９
【非特許文献３】Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、応用物理 第６３巻、第６号、５９２頁
【非特許文献４】応用物理  第６６巻、第５号、４３７頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような電子源を複数の行（例えば水平方向）と複数の列（例えば垂直方向）に並べてマトリクスを形成し、各電子源対応に配列した多数の蛍光体を真空中に配置して画像表示装置を構成することができる。この様な構成とした画像表示装置において画像表示を行う場合、線順次駆動方式と呼ばれる駆動方法が標準的に採用されている。これは、毎秒６０枚（６０フレーム）の静止画を表示する際、各フレームにおける表示を走査線（水平方向）毎に行う方式である。従って、同一走査線上にある、信号線の数に対応する電子源は全て同時に動作することになる。動作時走査線には、サブピクセル（フルカラー表示のためのカラー１画素（ピクセル）を構成する副画素）に含まれる電子源が消費する電流に、全信号線数をかけた電流が流れる。この走査線電流は、配線抵抗により走査線に沿った電圧降下をもたらすため、電子源の均一な動作を妨げることになる。特に大型の表示装置を実現する上で走査線の配線抵抗による電圧降下は大きな問題である。
【０００６】
この問題を解決するには、走査線の配線抵抗を低減する必要がある。薄膜型電子源の場合、下部電極、または上部電極に給電する上部バス電極配線（走査線）を低抵抗化することが考えられる。しかしながら、下部電極を低抵抗化するため厚膜化すると配線の凹凸が激しくなり、電子加速層の品質が低下したり、上部バス電極などが断線しやすくなるなど、信頼性に問題が生じる。そこで上部バス電極配線を低抵抗化して走査線にする方法が好ましい。
【０００７】
上部バス電極配線の配線抵抗を下げるには、比抵抗が小さい厚膜材料を用いるのが有効である。銅Ｃｕは比抵抗が銀Ａｇに次いで小さく、また安価であり、スパッタ成膜速度も速いため厚膜化しやすい。また、Ｃｕはめっき法によっても厚膜を形成できるので上部バス電極配線に適した材料である。しかし、Ｃｕは酸化しやすく、例えばＦＥＤパネルに適用した場合、その高温封着工程での容易に酸化してしまう。そこで、Ｃｕの上下を耐熱性で耐酸化性の高い金属で挟み込み酸化防止することが発明者により検討されているが（特許文献３）、Ｃｕの上下を耐酸化性の高い金属でサンドイッチすることでＣｕの大部分は酸化されずに済むものの、配線側面の酸化は防止できない。上部バス電極配線には、上部電極を自己整合的に分離する機構も併せ持つことが望ましいが、特許文献３では配線側面の酸化により、Ｃｕと下層膜で形成したアンダーカット部が変形し、画素分離特性が劣化する場合がある。
【０００８】
本発明の第1の目的は、上部バス電極配線を耐熱性で耐酸化性の高い金属で構成し、低抵抗金属からなる積層配線を用いて上部電極を自己整合的に分離する構造とした場合の該低抵抗金属の側面の酸化によるアンダーカット部の変形を抑制して上部電極の自己整合分離特性を向上した画像表示装置を提供することにある。
【０００９】
上部バス電極配線の配線抵抗を下げるには、例えば、スクリーン印刷によって形成する銀Ａｇや金Ａｕ電極なども有効である。さらに、上部バス電極配線には上部電極を自己整合的に分離する構造、スペーサを設置し、スペーサの帯電を防止すると共にスペーサにかかる大気圧による下層配線等への機械的損傷を防止できるスペーサ電極の機能（スペーサを上部バス電極配線に電気的に接続する機能）を付加することが求められる。しかし、スクリーン印刷では、上部電極を自己整合的に分離する画素分離特性実現のための複雑な構造を作成することは困難である。
【００１０】
真空成膜等による薄膜配線上にＡｇ等のスクリーン印刷等による厚膜配線を積層することに関しては特許文献３に記載がある。ＡｇやＡｕ等のペーストを用いたスクリーン印刷配線の場合は、ペーストを焼結する際、バインダを焼失させるために、大気雰囲気など酸素が存在する状態で高温熱処理を行うため、薄膜の表面が酸化し、薄膜と厚膜配線間の接触抵抗が大きくなり、実質的に低抵抗化できない。
【００１１】
本発明の第２目的は、上部バス電極配線を薄膜配線とこの薄膜配線上に印刷により積層した厚膜配線からなる積層構造とする際の薄膜配線の酸化による厚膜配線との接触抵抗の増大を抑制した低抵抗の上部バス電極配線を備えた画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記第1の目的を達成するため、低抵抗材料として耐酸化性の高いＡｌまたはＡｌ合金材料を使用し、上下の電極は耐酸化性の高く、Ａｌより標準電極電位の貴なＣｒまたはＣｒ合金等で形成する。ＡｌまたはＡｌ合金に対し、ＣｒまたはＣｒ合金等を選択的にエッチング処理して、片方は下層のＣｒまたはＣｒ合金等の電極が張り出し、片方は下層のＣｒまたはＣｒ合金等の電極がＡｌまたはＡｌ合金電極に対しアンダーカットを形成する。電極電位の卑なＡｌまたはＡｌ合金より、電極電位の貴なＣｒまたはＣｒ合金等の金属材料を選択エッチしてアンダーカットをウェットエッチングで入れるために、下層より上層のＣｒまたはＣｒ合金等の膜厚を厚くし、また上層ＣｒまたはＣｒ合金等で被覆されないAlまたはＡｌ合金の露出量を制限して、ＡｌまたはＡｌ合金とＣｒまたはＣｒ合金等の間の局部電池作用を制御し、適切なアンダーカット量を確保する製造方法を用いる。
【００１３】
上記第２の目的を達成するため、本発明は、上部バス電極配線を構成する薄膜配線の表面を導電性酸化物で被覆する。
【発明の効果】
【００１４】
上記第1の目的を達成する手段では、アンダーカット部の変形が抑制されて上部電極の自己整合分離特性を向上した画像表示装置を提供できる。
【００１５】
また、上記第２の目的を達成する手段では、画像表示装置の封着工程などの酸素含有雰囲気中での高温熱処理を経ても画素分離特性を劣化させることなく、低抵抗の上部バス電極配線（走査電極）を作成できる。これにより、表示領域内で均一な輝度の画像が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の最良の実施形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。先ず、本発明による画像表示装置を、ＭＩＭ型電子源を用いた画像表示装置を例として説明する。しかし、本発明は、ＭＩＭ型電子源に限るものではなく、背景技術の欄で説明した各種の電子放出素子を用いた画像表示装置にも同様に適用できる。とりわけ薄い電子放出電極を用い、素子電流の一部のみ真空中に放出するため低抵抗のバス電極が必要なホットエレクトロン型や、表面伝導型電子源に特に有効である。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の実施例１の説明図であり、ＭＩＭ型薄膜電子源を用いた画像表示装置を例とした模式平面図である。なお、図１では、主として電子源を有する一方の基板（陰極基板）１０の平面を示すが、一部に蛍光体を形成した他方の基板（蛍光体基板、表示側基板、カラーフィルタ基板）は、その内面に有するブラックマトリクス１２０と蛍光体１１１，１１２，１１３のみを部分的に示してある。
【００１８】
陰極基板１０には、信号線駆動回路５０に接続する信号線（データ線）を構成する下部電極１１、走査線駆動回路６０に接続して信号線と直交配置された走査線２１を構成する金属膜下層１６、金属膜中間層１７、金属膜上層１８、保護絶縁膜（フィールド絶縁膜）１４、その他の後述する機能膜等が形成されている。なお、陰極（電子放出部）は、上部バス電極に接続し、絶縁層を介して下部電極１１に積層する上部電極（図示せず）で形成され、絶縁層の薄層部分で形成される絶縁層（トンネル絶縁層）１２の部分から電子が放出される。
【００１９】
図２は、ＭＩＭ型電子源の原理説明図である。この電子源は、上部電極１３と下部電極１１との間に駆動電圧Ｖｄを印加して、トンネル絶縁層１２内の電界を１〜１０ＭＶ／ｃｍ程度にすると、下部電極１１中のフェルミ準位近傍の電子はトンネル現象により障壁を透過し、電子加速層である絶縁層１２の伝導帯へ注入されホットエレクトロンとなり、上部電極１３の伝導帯へ流入する。これらのホットエレクトロンのうち、上部電極１３の仕事関数φ以上のエネルギーをもって上部電極１３表面に達したものが真空中に放出される。
【００２０】
図１に戻り、表示側基板１０の内面には、表示画像のコントラストを上げるための遮光層すなわちブラックマトリクス１２０、赤色蛍光体１１１、緑色蛍光体１１２と青色蛍光体１１３とからなる。蛍光体としては、例えば、赤色にＹ2Ｏ2Ｓ:Ｅｕ(ｐ２２−Ｒ)、緑色にＺｎＳ:Ｃｕ、Ａｌ(ｐ２２−ｇ)、青色にＺｎＳ:Ａｇ、Ｃｌ(ｐ２２−Ｂ)を用いることができる。陰極基板１０と表示側基板とはスペーサ３０で所定の間隔で保持され、表示領域の外周に封止枠（図示せず）を介在させて内部が真空封止される。
【００２１】
スペーサ３０は、陰極基板１０の上部バス電極配線で構成する走査電極２１上に配置し、蛍光面基板のブラックマトリクス１２０の下に隠れるように配置する。下部電極１１は信号線駆動回路５０へ接続し、上部バス電極配線である走査電極２１は走査線駆動回路６０に接続する。
【００２２】
実施例１の陰極構造では、耐熱性、耐酸化性があり低抵抗のＡｌまたはＡｌ合金の配線を耐熱性と耐酸化性のあるＣｒまたはＣｒ合金などにより挟んで積層構造としたことにより、封着工程を通しても劣化しない上部バス電極を作成することができ、表示装置の配線抵抗による電圧降下を抑制することができる。
【００２３】
図１に示したＭＩＭ電子源は、ガラス基板１０上にデータ電極となる下部電極１１、トンネル絶縁層１２、上部電極１３が積層されて電子放出部を形成し、トンネル絶縁層１２以外の部分はフィールド絶縁膜１４、層間絶縁膜１５で走査電極と電気的に分離されている。上部電極１３は、走査電極２１と配線の片側で接続されており、反対側で下層ＣｒまたはＣｒ合金１６のアンダーカットにより断切れして各走査線毎に分離されている。これにより、各走査電極を電気的に分離する（走査方向の隣接画素の分離）ことが可能である。
【００２４】
上部バス電極配線である走査電極２１の材料は耐酸化性の高いＡｌまたはＡｌ合金の上下を、やはり耐酸化性の高いＣｒまたはＣｒ合金で挟んだ３層の積層膜で構成している。ＣｒまたはＣｒ合金は耐熱性、耐酸化性を有するため、画像表示装置のパネルの高温での封着工程等での配線のダメージを避けることができる。また、比抵抗が低いＡｌまたはＡｌ合金層を用いて配線を厚膜化することで低抵抗配線の要求も満足することが可能である。Ａｌ合金としては、例えばＮｄを２ａｔ％添加したＡｌ−Ｎｄ合金、Ｃｒ合金としては図３に示すようにＦＥＤのパネル封着工程で用いる４００℃以上の大気雰囲気中加熱処理を行っても、表面に形成されるＣｒ2Ｏ3バリア皮膜が酸素の拡散を防止して電極内部まで酸化が進行しないＣｒの添加量が１０ｗｔ％以上のものを用いる。ここでは、ＡｌはＡｌ合金も含み、ＣｒはＣｒ合金も含むものとして説明する。
【００２５】
次に、本発明の画像表示装置の製造方法の実施例について、実施例１の走査電極の製造プロセスを図４〜図１２を参照して説明する。先ず、図４に示したように、ガラス等の絶縁性の基板１０上に下部電極１１用の金属膜を成膜する。下部電極１１の材料としてＡｌを用いる。Ａｌを用いるのは、陽極酸化により良質の絶縁膜を形成できるからである。ここでは、Ｎｄを２原子量％ドープしたＡｌ−Ｎｄ合金を用いた。成膜には、例えば、スパッタリング法を用いる。膜厚は３００ｎｍとした。
【００２６】
成膜後はパターニング工程、エッチング工程によりストライプ形状の下部電極１１を形成した(図５)。下部電極１１の電極幅は画像表示装置のサイズや解像度により異なるが、そのサブピクセルのピッチ程度、大体１００〜２００ミクロン（μｍ）程度とする。エッチングは例えば燐酸、酢酸、硝酸の混合水溶液でのウェットエッチングを用いる。この電極は幅の広い簡易なストライプ構造のため、レジストのパターニングは安価なプロキシミティ露光や、印刷法などで行うことができる。
【００２７】
次に、電子放出部を制限し、下部電極１１エッジへの電界集中を防止する保護絶縁層１４と、絶縁層１２を形成する。まず、図６に示した下部電極１１上の電子放出部となる部分をレジスト膜２５でマスクし、その他の部分を選択的に厚く陽極酸化して保護絶縁層１４とする。化成電圧を１００Ｖとすれば、厚さ約１３６ｎｍの保護絶縁層１４が形成される。その後、レジスト膜２５を除去して残りの下部電極１１の表面を陽極酸化する。例えば、化成電圧を６Ｖとすれば、下部電極１１上に厚さ約１０ｎｍの絶縁層（トンネル絶縁層）１２が形成される（図７）。
【００２８】
次に、層間膜（層間絶縁膜）１５と、上部電極１３への給電線となる上部バス電極とスペーサ３０を配置するためのスペーサ電極となる金属膜を例えばスパッタリング法等で成膜する（図８）。層間膜１５としては、例えばシリコン酸化物やシリコン窒化膜、シリコンなどを用いることができる。ここでは、シリコン窒化膜を用い膜厚は１００ｎｍとした。この層間膜１５は、陽極酸化で形成する保護絶縁層１４にピンホールがあった場合、その欠陥を埋め、下部電極11と上部バス電極配線間の絶縁を保つ役割を果たす。金属膜は金属膜中間層１７としてＡｌをＣｒの金属膜下層１６、金属膜上層１８間に挟んだ３層膜とする。
【００２９】
ここでは、金属膜中間層１７に純Ａｌ、金属膜下層１６、金属膜上層１８にＣｒを用いた。純Ａｌの膜厚は配線抵抗を低減するため、できるだけ厚くしておく。また金属膜上層の膜厚を金属膜下層以上としておく。ここでは、金属膜下層１６を１００ｎｍ、金属膜中間層１７を４．５μｍ、金属膜上層１８を２００ｎｍの膜厚とした。
【００３０】
続いて、２段階のパターニングとエッチング工程により金属膜上層１８と、金属膜中間層１７を、下部電極１１とは直交するストライプ形状に加工する。金属膜上層１８のＣｒのエッチングは例えば硝酸アンモニウムセリウム水溶液でのウェットエッチング、金属膜中間層１７の純Ａｌのエッチングは例えば燐酸、酢酸、硝酸の混合水溶液でのウェットエッチングを用いる（図９）。金属膜上層１８の電極幅は金属膜中間層の電極幅より狭くし、金属膜上層１８が庇状にならないようにする。
【００３１】
続いて、パターニングとエッチング工程により金属膜下層１６を、下部電極１１とは直交するストライプ形状に加工する（図１０）。エッチングは例えば硝酸アンモニウムセリウム水溶液でのウェットエッチングで行う。その際、金属膜下層１６の片側は金属膜中間層１７より張り出させて、後の工程で上部電極との接続を確保するコンタクト部とし、金属膜下層１６の反対側では金属膜上層１８と金属膜中間層１７の一部をマスクとしてアンダーカットを形成し、後の工程で上部電極１３を分離する庇を形成する。金属膜下層１６、金属膜中間層１７、金属膜上層１８で形成する走査電極２１の電極幅は画像表示装置のサイズや解像度により異なるが、低抵抗化のためできるだけ幅広とし、走査線ピッチの半分以上、大体３００〜４００ミクロン程度とする。
【００３２】
図１１、図１２及び図１３は、上記の上部バス電極配線の形成方法をさらに詳しくを説明する模式図である。図１１は加工前、図１３は加工後を示す断面模式図である。上記したように、金属膜上層１８および金属膜中間層（Ａｌ層）１７をそれぞれエッチングする。この際、図１１に示した金属膜上層１８のＣｒは金属膜中間層１７のＡｌ層の配線幅より狭く庇を持たないように加工する。庇を持たないようにすることで、アノードの高電圧をかけた際の庇からのストレエミッションを防止することができる。次に、ホトレジストを金属膜上層１８および金属膜中間層１７の積層配線から片側にオフセットをかけてパターニングし、金属膜下層１６のＣｒをウェットエッチングすることにより、金属膜下層１６が片側では金属膜中間層１７より外側に張り出し、上部電極１３とのコンタクト部を形成し、反対側では金属膜中間層１７をマスクにして金属膜下層１６がエッチングされてアンダーカットを形成することができる（図１２）。このアンダーカットを利用することにより上部電極を、成膜段階で各走査線（上部バス電極配線）毎に、すなわち、走査方向に隣接する画素間で分離することができる。
【００３３】
図１３は、図１２に示した金属膜下層１６のアンダーカットを形成する側の寸法関係を拡大した断面模式図である。図１１と図１２で説明したように、本発明は電極電位が卑なＡｌ層１７をマスクに、電極電位の貴な下層Ｃｒ１６をウェットエッチングするため、局部電池作用によりＣｒのサイドエッチが途中で停止する。このため過剰なサイドエッチを抑制し、Ａｌ庇の崩落を防止することができる。しかしながら下層Ｃｒのエッチング停止が早すぎると、サイドエッチが十分入らず、上部電極を画素毎に分離することが困難になる。そこで本発明では上層Ｃｒに被覆されないＡｌ露出幅を規定することにより、必要なサイドエッチ量を確保できることを見出した。
【００３４】
図１４は金属膜下層Ｃｒ１６の膜厚ｃが０．１μｍのときの、金属膜上層１８のＣｒで被覆されていない金属膜中間層１７のＡｌ層の露出幅ａ＋ｂと金属膜下層Ｃｒ１６のサイドエッチ量の関係を実験的に求めたものである。金属膜中間層１７のＡｌ層露出幅を縮小することによりサイドエッチ量を増やすことができ、より安定に画素分離を行うことができる。実用的には下層Ｃｒ１６の膜厚の３倍のサイドエッチ量があれば、上部電極１３を廻り込みやすいスパッタ法で成膜しても安定して分離することができる。すなわちＡｌ層１６の露出量としては図１４より１５μｍまで許容される。従って上層Ｃｒに被覆されていないアンダーカット形成側のＡｌ層１７の露出幅は下層Ｃｒ膜厚の１５０倍以下とするとよい。また、上層Ｃｒの膜厚を下層Ｃｒの膜厚より厚くしておくと、下層Ｃｒのサイドエッチを促進するための電池反応の電極として機能する時間が長くなるのでよい。
【００３５】
続いて、層間膜１５を加工し、電子放出部を開口する。電子放出部はピクセル内の１本の下部電極１１と、下部電極１１と直交する２本の上部バス電極に挟まれた空間の直交部の一部に形成する。エッチングは、例えばＣＦ4やＳＦ6を主成分とするエッチング剤を用いたドライエッチングによって行うことができる（図１５）。
【００３６】
最後に、上部電極１３膜の成膜を行う。この成膜法は、例えばスパッタ成膜を用いる。上部電極１３としては、例えばＩｒ、Ｐｔ、Ａｕの積層膜を用い、膜厚は例えば６ｎｍとした。この時、上部電極１３は、電子放出部を挟む２本の上部バス電極の一方で、庇構造により切断される一方、もう一方の上部バス電極とは金属膜下層１６のコンタクト部により断線を起こさずに接続され給電される構造となる（図１６）。
【００３７】
実施例１により、上部電極を自己整合的に分離できるとともに、金属膜中間層のＡｌ層を耐熱性かつ耐酸化性のＣｒを用いた金属膜上層と金属膜下層で挟んだ積層構造としたことで、大サイズの表示装置においても電圧降下による輝度の不均一を抑制することができる。
【実施例２】
【００３８】
本発明は、上記の走査電極を構成する上部バス電極配線に、スクリーン印刷などの印刷法で形成した厚膜配線を積層して用いるものである。上部バス電極配線での配線抵抗を下げるために、実施例１で説明したＣｒ―Ａｌ―Ｃｒの多層構造の上部バス電極配線で自己整合的に隣接画素を分離するものに加え、該多層構造の金属膜上層の上に厚膜配線を印刷する。印刷した後にこの厚膜を酸素含有雰囲気中で４００℃〜４５０℃で焼成してバインダなどを焼失させる工程が必要となる。このとき、金属膜上層のＣｒ層の表面が酸化されてしまい、その上の厚膜との間に大きな接触抵抗をもたらす。
【００３９】
上部バス電極配線の配線抵抗を下げるには、比抵抗が小さい厚膜材料を用いるのが有効である。例えば、ＡｇペーストやＡｕペーストのスクリーン印刷によって形成する電極などが有効である。さらに、上部バス電極配線には、上部電極を自己整合的に分離する構造、スペーサを設置し、スペーサの帯電を防止し、かつスペーサにかかる大気圧による陰極への機械的損傷を防止できるスペーサ電極の機能を付加することが求められる。しかし、スクリーン印刷では、上部電極を自己整合的に分離するための複雑な構造を作成することは困難であった。
【００４０】
また、薄膜配線上にＡｇ等の印刷厚膜配線を積層することが特許文献３で検討されているが、ＡｇやＡｕ等のスクリーン印刷配線を用いる場合は、当該ペーストを焼結する際、バインダ等を焼失させるため大気雰囲気など酸素が存在する状態で高温熱処理を行うため、薄膜表面が酸化し、薄膜とスクリーン印刷配線間の接触抵抗が大きくなり、実質的に低抵抗化できない問題が生じる場合がある。
【００４１】
図１７は、本発明の実施例２を説明する図である。実施例２では、前記した実施例１を説明する図１２における上部バス電極配線を構成する金属膜上層１８上にスパッタリング法等の真空成膜で導電性酸化物１９を形成し、その上にＡｇペーストのスクリーン印刷で厚膜電極２０を印刷した。導電性酸化物としてＩＴＯを用いたが、ＩＺＯやその他の同様な導電性酸化物を用いることができる。
【００４２】
ここで、実施例２の陰極基板の製造プロセスを説明する。上部バス電極配線の金属膜上層１８までは実施例１と同様である。すなわち、金属膜下層１６はＣｒを用い、金属膜中間層１７はＡｌ、金属膜上層１８にはＣｒを用いた。この金属膜上層１８のＣｒの上にスパッタリングでＩＴＯを成膜した。
【００４３】
続いて、パターニングとエッチング工程により導電性酸化物１９、金属膜上層１８、金属膜中間層１７を、下部電極１１と直交するストライプ電極に加工する。導電性酸化物１９のＩＴＯは、シュウ酸水溶液を用いてエッチングした。金属膜上層１８、金属膜中間層１７は実施例１と同様にしてエッチングする。
【００４４】
続いて、金属膜下層１６をパターニングとエッチングし、下部電極１１とは直交するストライプ電極を１ピクセル中で１本形成する。その際、実施例１と同様に、ストライプ電極の片側では金属膜中間層１７より張り出させて、後の工程で上部電極１３との接続を確保するコンタクト部とし、ストライプ電極の反対側では金属膜中間層１７をマスクとしてアンダーカットを形成し、後の工程で上部電極１３を分離する庇を形成する。これにより上部電極１３への給電を行う上部バス電極配線を形成することができる。
【００４５】
続いて、層間膜１５を加工して電子放出部を開口する。電子放出部はサブピクセル内の１本の下部電極１１と、この下部電極１１と直交する２本のストライプ電極に挟まれた空間の直交部の一部に形成する。層間膜１５を加工するエッチングは、例えばＣＦ4やＳＦ6を主成分とするエッチング剤を用いたドライエッチングによって行うことは実施例１と同様である。
【００４６】
次に、上部電極１３の成膜を行う。成膜法は、例えばスパッタリングを用いる。上部電極１３としてはＩｒ、Ｐｔ,Ａｕの積層膜を用い、膜厚は例えば６ｎｍとした。この時、上部電極１３は、隣接するストライプ形状の走査電極の片側でアンダーカットにより切断される。一方、ストライプ形状の走査電極の反対側では金属膜下層１６のコンタクト部により断線を起こさずに接続され、層間膜１５上を経て、絶縁層１２を覆って給電される構造となる。
【００４７】
最後に、上部電極１３上にスクリーン印刷法によりＡｇペーストを印刷し、厚膜電極２０を形成する。Ａｇペーストは１０〜２０μｍ程度と厚膜化できるため、配線抵抗の低減とスペーサからの圧力を吸収し、さらに導電性のためスペーサの帯電を防止することもできる。厚膜電極２０は乾燥後、画像表示装置を構成する二枚の基板（陰極基盤と蛍光体基板）を封着する際の４００〜４５０℃の高温プロセスにより焼成される。その際、薄膜である上部バス電極の表面が導電性酸化物１９のＩＴＯであることで、大気中などの酸化雰囲気中での高温熱処理を経ても、表面酸化などによる薄膜の上部バス電極配線と、厚膜電極であるＡｇやＡｕ電極との接触不良を防止することができ、低抵抗の走査線を実現することができる。
【００４８】
図１におけるスペーサ３０は、陰極基板１０の厚膜電極２０上に配置し、蛍光面基板のブラックマトリクス１２０の下に隠れるように配置する。下部電極１１は信号線駆動回路５０へ接続し、厚膜電極２０は走査線駆動回路６０に接続する。このような薄膜型電子源では走査線に印加させる電圧は数Ｖ〜数１０Ｖと、数ＫＶを印加する蛍光面に対し十分低く、スペーサの陰極側に対しほぼ接地電位に近い電位を与えることができる。なお、厚膜電極はこの厚膜電極上にスペーサを立てる場合に、当該スペーサを上部バス電極配線に電気的に接続する機能も有する。
【００４９】
実施例２の構成により、上部バス電極配線を、上部電極を自己整合的に分離する構造を持つ導電性酸化物の薄膜電極と、配線抵抗を下げてスペーサの圧力を吸収してスペーサを電気的に接続してその帯電を防止する機能も有する厚膜電極との積層膜で形成することにより、走査配線での電圧降下が小さく、かつスペーサの機械的損傷から下層配線を保護でき、かつスペーサの帯電を防止できる薄膜型電子源を有する画像表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例１を説明するＭＩＭ型薄膜電子源を用いた画像表示装置を例とした模式平面図である。
【図２】薄膜型電子源の動作原理を示す図である。
【図３】Ｃｒ合金の耐酸化性を示す図である。
【図４】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図５】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図４に続く図である。
【図６】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図５に続く図である。
【図７】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図６に続く図である。
【図８】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図７に続く図である。
【図９】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図８に続く図である。
【図１０】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図９に続く図である。
【図１１】上部バス電極配線の形成方法をさらに詳しくを説明する加工前の模式図である。
【図１２】上部バス電極配線の形成方法をさらに詳しくを説明する図１１に続く図である。
【図１３】上部バス電極配線の形成方法をさらに詳しくを説明する加工後の模式図である。
【図１４】金属膜下層の膜厚ｃが０．１μｍのときの、金属膜上層のＣｒで被覆されていない金属膜中間層のＡｌ層の露出幅ａ＋ｂと金属膜下層Ｃｒ１６のサイドエッチ量の関係を実験的に求めた結果を示す図である。
【図１５】層間膜を加工し、電子放出部を開口した状態を示す図である。
【図１６】上部電極膜を成膜した状態を示す図である。
【図１７】本発明の実施例２を説明する図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０・・・陰極基板、１１・・・下部電極、１２・・・絶縁層（トンネル絶縁層）、１３・・・上部電極、１４・・・保護絶縁層、１５・・・層間膜、１６・・・金属膜下層、１７・・・金属膜中間層、１８・・・金属膜上層、１９・・・導電性酸化物、２０・・・厚膜電極、２１・・・走査電極（上部バス電極配線）、２５・・・レジスト膜、３０・・・スペーサ、５０・・・信号線駆動回路、６０・・・走査線駆動回路、１１１・・・赤色蛍光、１１２・・・緑色蛍光体、１１３・・・青色蛍光体、１２０・・・ブラックマトリクス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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