(57)【要約】【課題】陽極酸化膜中のトラップサイトを低減する方法により、残像が低減し、高信頼性かつ長寿命の画像表示装置を提供する【解決手段】電子加速層となる絶縁層を形成する陽極酸化処理の前又は後あるいは前後で、オゾン雰囲気中でのアニール処理する。この方法で製造された画像表示装置の薄膜電子源は、その電子加速層の欠陥順位が１.５ｅＶ以下の欠陥を、１.５×１０１８個以下有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に第１電極と、第１電極の上層を陽極酸化処理して形成された絶縁層からなる電子加速層と、電子加速層上に成膜された第２電極との積層構造を有する薄膜電子源を備えた画像表示装置の製造方法であって、
前記電子加速層を形成する陽極酸化処理の前にオゾン雰囲気中でアニール処理することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記アニール処理の直前に、前記第１電極の前記アニール処理される領域を制限すると共に、前記第１電極への電界集中を防止する第１保護絶縁層を成膜することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記アニール処理の後に、前記第１の保護絶縁層の上に第２保護絶縁層を成膜し、前記アニール処理で形成された電子加速層と前記第２保護絶縁層を覆って前記第２電極を形成することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項４】
絶縁基板上に第１電極と、第１電極の上層を陽極酸化処理して形成された絶縁層からなる電子加速層と、電子加速層上に成膜された第２電極との積層構造を有する薄膜電子源を備えた画像表示装置の製造方法であって、
前記電子加速層を形成する陽極酸化処理の後にオゾン雰囲気中でアニール処理することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記アニール処理の後に、前記第１保護絶縁層の上に第２保護絶縁層を成膜し、前記アニール処理で形成された電子加速層と前記第２保護絶縁層を覆って前記第２電極を形成することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項６】
絶縁基板上に第１電極と、第１電極の上層を陽極酸化処理して形成された絶縁層からなる電子加速層と、電子加速層上に成膜された第２電極との積層構造を有する薄膜電子源を備えた画像表示装置の製造方法であって、
前記電子加速層を形成する陽極酸化処理の前にオゾン雰囲気中でアニール処理し、前記陽極酸化処理の後に再度オゾン雰囲気中でアニール処理することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記アニール処理の直前に、前記第１電極の前記アニール処理される領域を制限すると共に、前記第１電極への電界集中を防止する第１保護絶縁層を成膜することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記アニール処理の後に、前記第１保護絶縁層の上に第２保護絶縁層を成膜し、前記アニール処理で形成された電子加速層と前記第２保護絶縁層を覆って前記第２電極を形成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】
絶縁基板上に第１電極と、第１電極の上層を陽極酸化処理して形成された絶縁層からなる電子加速層と、電子加速層上に成膜された第２電極との積層構造を有する薄膜電子源を備えた画像表示装置であって、
前記電子加速層は、欠陥順位が１.５ｅＶ以下の欠陥を、１.５×１０18個以下有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記第１電極の前記アニール処理される領域を除く当該第１電極の上に、前記第１電極への電界集中を防止する第１保護絶縁層を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記第１保護絶縁層の上に第２保護絶縁層を有し、前記電子加速層と前記第２保護絶縁層を覆って前記第２電極を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１２】
請求項９において、
前記第１の電極を構成する材料が、アルミニウムもしくはアルミニウムとおネオジムの合金であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１３】
請求項９において、
前記第２電極を構成する材料が、イリジウム、白金、金，銀，ニッケル膜もしくはこれらの２種以上の積層膜であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１４】
請求項９において、
前記第１保護絶縁層の厚さが５ｎｍから１５ｎｍであ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、画像表示装置に係り、特に薄膜電子源を備えた画像表示装置の製造方法とこの製造方法で製造した画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜電子源とは、下部電極（第１電極）−電子加速層（絶縁層）−上部電極（第２電極）の３種の薄膜を積層した構造を基本とし、下部電極−上部電極の間に電圧を印加して、上部電極の表面から真空中に電子を放出させるものである。
【０００３】
例えば金属―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−金属型等がある。ＭＩＭ型については例えば特許文献１、金属―絶縁体―半導体型については非特許文献１などに記載のＭＯＳ型、金属―絶縁体―半導体−金属型は非特許文献２などに記載のＨＥＥＤ型、ＥＬ型については非特許文献３など、ポーラスシリコン型については非特許文献４などに報告されている。
【０００４】
薄膜電子源の動作原理をＭＩＭ型を例に図１を用いて説明する。図１は、ＭＩＭ型薄膜電子源の動作原理の説明図である。ＭＩＭ型の薄膜電子源は、ガラス等の絶縁基板上に第１の電極である第１電極（以下、下部電極とも称する）１１を形成し、その上に電子加速層（以下、単に絶縁層とも称する）１２を形成し、絶縁層１２を覆って第２の電極（以下、上部電極とも称する）１３を形成する。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、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１２、上部電極１３の伝導帯へ注入されホットエレクトロンとなる。
【０００５】
これらのホットエレクトロンは電子加速層である絶縁層１２中、上部電極１３中で散乱されてエネルギーを損失するが、上部電極１３の仕事関数φ以上のエネルギーを有する一部のホットエレクトロンは、真空２０中に放出される。
【０００６】
他の薄膜電子源も、電子を加速し、薄い上部電極を通して電子を放出する点で共通している。このような薄膜電子源は複数本の上部電極と、複数本の下部電極を直交させてマトリクスを形成すると、任意の場所から電子線を発生させることができるので、画像表示装置等の電子源に用いることができる。
【０００７】
これまで、Ａｕ−Ａｌ2Ｏ3−Ａl構造のＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）などから電子放出が観測されている。薄膜電子源アレイは、薄い上部電極を用いるため、画像表示装置などに適用するためには、通常給電線となる上部バス電極を付加する。この種の従来技術を開示したものとして、特許文献１―３、非特許文献１−４を挙げることができる。
【特許文献１】特開平７−６５７１０号公報
【特許文献２】特開平１０−２９４４７０号公報
【特許文献３】特開平７−２５８８９３号公報
【非特許文献１】K. Yokoo，et al，"Emission Characteristics of metal-oxide-semiconductor electron tunneling cathode," J. Vac. Sci.Technol.，B11(2)，pp．429−432 (1993)
【非特許文献２】N. Negishi，et al，"High Efficiency Electron-Emission in Pt/SiOx/Si/Al Structure," Jpn. J. Appl. Phys.，vol 36，Part 2，No. 7B，pp. L939-L941 (1997)
【非特許文献３】岡本信治，「EL薄膜からの電子放出−薄膜冷陰極−」，応用物理，第６３巻，第６号，５９２頁乃至５９５頁（１９９４年）
【非特許文献４】越田信義，「ポーラスシリコンの発光 −間接・直接遷移の枠を超えて−」，応用物理，第６６巻，第５号，４３７頁乃至４４３頁（１９９７年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
薄膜電子源の電子加速層である絶縁層は陽極酸化膜が用いられる。薄膜電子源の下部電極（第１の電極）にはアルミニウム或いはアルミニウム合金（アルミニウム―ネオジム等）が用いられ、この下部電極を有機溶剤を主体とする溶液に浸して処理する。そのため、生成された陽極酸化膜中に炭素などの不純物や膜中水分が含まれる。不純物や水分は電子を捕獲するトラップサイト（膜欠陥）の発生原因となる。従来から、陽極酸化処理後にアニール処理で絶縁膜中の不純物や水分を脱離して絶縁膜の安定化を図ることが行われている。しかしながら、従来のアニールでは、依然として絶縁膜中や絶縁膜／基板界面に電荷を捕獲するトラップサイトが多く残存する。このトラップサイトに捕獲された電子は残像と呼ばれる表示不良を引き起こす原因となる。また、トラップサイトの多い絶縁膜（陽極酸化膜）を電子加速層に用いると、絶縁性も損なわれ、電子源の信頼性を損ね、寿命劣化の原因となる。なお、陽極酸化膜中の不純物に関連した従来技術を開示したものとして、特許文献２があるが、この特許文献２で論じられている陽極酸化膜はあくまで絶縁性に関してであり、薄膜電子源の電子加速層としての課題を示唆するものでない。また、特許文献３では陽極化成（陽極酸化処理）の条件による膜中不純物の制御について開示されている。しかし、不純物量、膜欠陥量については考慮されていない。
【０００９】
本発明の目的は、陽極酸化膜中のトラップサイトを低減する方法により、残像が低減し、高信頼性かつ長寿命の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】
【００１０】
本発明の画像表示装置を製造する方法は、電子加速層となる絶縁層を形成する陽極酸化処理の前又は陽極酸化処理の後あるいはその前後で、オゾン雰囲気中でのアニール処理することを特徴とする。この方法で製造された画像表示装置の薄膜電子源は、その電子加速層の欠陥順位が１.５ｅＶ以下の欠陥を、１.５×１０18個以下有する。
【発明の効果】
【００１１】
残像は、浅い準位（低エネルギー）のトラップサイトに捕獲された電子が再放出されることによって起こる現象である。したがって、特定エネルギー範囲（＜１.５ｅＶ以下）のトラップサイトを低減することが必要である。欠陥準位１.５ｅＶ以下の欠陥を１.５×１０18個／ｃｍ3以下とすることによって、残像の少ない画像表示装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態につき、実施例の図面を参照して詳細に説明する。先ず、本発明の画像表示装置を構成する薄膜電子源の製造方法の各実施例に共通する部分と、この製造方法で得られた画像表示装置を説明する。
【００１３】
図２乃至図１０は、本発明の薄膜電子源の製造方法を説明する要部平面図および要部断面図で、図３は、図２に続く図、図４は図３に続く図、・・・図１０は図９に続く図である。始めに、ガラスを好適とする絶縁性基板（以下、絶縁基板とも称する）１０上に下部電極（第１電極）１１用の金属膜を成膜する。下部電極材料としてはアルミニウム（Ａｌ）やＡｌ合金を用いる。ＡｌやＡｌ合金を用いたのは、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、ネオジム（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。その膜厚は３００ｎｍとする（図２）。
【００１４】
Ａｌ−Ｎｄ合金の成膜後は、ホト工程、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（図３）。
【００１５】
次に、陽極酸化（陽極化成）により、電子放出部を制限し下部電極１１のエッジへの電界集中を防止する第１保護絶縁層１４と、電子加速層である絶縁層１２を形成する。まず、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、第１保護絶縁層１４とする（図４）。化成電圧（陽極酸化電圧）を１００Ｖとすれば、厚さ約１４０ｎｍの保護絶縁層１４が形成される。
【００１６】
次に、レジスト膜２５を除去し、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の絶縁層すなわち電子加速層１２が形成される（図５）。次に、保護絶縁層１４、電子加速層（絶縁層１２）中、あるいは電子加速層１２の表面の水分、不純物を昇華脱離させるために加熱処理を行う。
【００１７】
本実施例の画像表示装置を構成する薄膜電子源では、電子加速層１２である絶縁層内にかかる電界強度が１〜１０ＭＶ／ｃｍ程度である。電子加速層の膜厚を薄くした場合、印加電圧を下降させることが必要であるが、印加電圧を下げると、上部電極１３の仕事関数φ以上のエネルギーを持ち、真空２０中に放出されるホットエレクトロンの量が減少することになる。そのため膜厚を過剰に薄くすると、高効率な薄膜電子源としての役割を果たさなくなってしまう。
【００１８】
また、電子加速層１２の膜厚を厚くした場合には、印加電圧を上昇させることによって、必要な電界強度を得ることが可能である。印加電圧の上昇に伴い、第２電極である上部電極１３の仕事関数φ以上のエネルギーを持つホットエレクトロンの量は増大することになるが、膜厚増加に伴い、電子加速層である電子加速層１２中で散乱される量も増大してしまう。そのため膜厚を過剰に厚くした場合についても高効率な薄膜電子源としての役割を果たさなくなってしまう。
【００１９】
従って、電子加速層１２の膜厚には最適な範囲が存在することになり、この膜厚範囲は５ｎｍ〜１５ｎｍであれば、高効率な薄膜電子源としての役割を果たすことが実験的に解って来た。なお、ここでは電子加速層１２の膜厚を１０ｎｍとしているが、この様に膜厚を１０ｎｍとするためには、化成電圧を６Ｖとすればよく、また５ｎｍとする場合には化成電圧を３Ｖとし、また１５ｎｍとする場合には化成電圧を９Ｖとすることにより、所定の膜厚を得ることが可能である。
【００２０】
次に、上部電極（第２の電極）１３への給電線となる上部バス電極膜とその下に形成する第２保護絶縁層１５、第１の金属層(上部バス電極)２６、第２の金属層２７を例えばスパッタリング法等で成膜する。第２保護絶縁層１５としては、Ｓｉ窒化物を用い、膜厚は１００ｎｍとした。この第２保護絶縁層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と上部バス電極間の絶縁を保つ役割を果たす。第１の金属層(上部バス電極)２６の材料としてクロム（Ｃｒ）を、第２の金属層２７の材料としてＡｌ−Ｎｄ合金を用いた。第１の金属層２６としては他にモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）など、第２の金属層２７としては他にＡｌ、銅（Ｃｕ）、ＣｒやＣｒ合金等が適用可能である。膜厚は、第1の金属層２６を数１０ｎｍ、第２の金属層２７を数μｍ成膜する（図６）。
【００２１】
続いて、ホトエッチング工程により第１の金属層２７と第２の金属層(上部バス電極)２７を下部電極１１とは直交するように加工して形成する。エッチャントは、第１の金属層２６のＣｒは硝酸アンモニウムセリウム水溶液等、第２の金属層２７のＡｌ−Ｎｄ合金は、燐酸、酢酸、硝酸の混合水溶液等を用いる（図７、図８）。
【００２２】
次に、第２保護絶縁層１５のＳｉＮをドライエッチングし、電子放出部を開口する(図９)。最後に、上部電極１３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、例えばイリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）の積層膜を用い膜厚は数ｎｍで、ここでは５ｎｍとした。成膜された薄い上部電極１３は、第１の金属層２６のＣｒ膜、および第２の金属層２７のＡｌ−Ｎｄ膜と接触し、給電される構造となる（図１０）。
【００２３】
次に、上記の薄膜電子源をマトリクス配置した薄膜電子源アレイ基板（背面基板）を用いて構成した画像表示装置、すなわち薄膜電子源アレイ基板（図１０）と蛍光面および陽極を形成した蛍光面基板（前面基板）とをスペーサを介し貼りあわせ、本発明の表示装置を形成する方法を説明する。
【００２４】
図１１は、本発明の薄膜型電子源を用いた表示装置の前面基板を示す図である。前面基板の作製は以下のように行う。基板１１０には透光性のガラスなどを用いる。まず、画像表示装置のコントラストを上げる目的でブラックマトリクス１２０を形成する。ブラックマトリクス１２０は、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）と重クロム酸ナトリウムとを混合した溶液を基板１１０に塗布し、ブラックマトリクス１２０を形成したい部分以外に紫外線を照射して感光させた後、未感光部分を除去し、そこに黒鉛粉末を溶かした溶液を塗布し、ＰＶＡをリフトオフすることにより形成する。
【００２５】
次に、赤色蛍光体１１１を形成する。蛍光体粒子にＰＶＡ（ポリビニルアルコール）と重クロム酸アンモニウムとを混合した水溶液を基板１１０上に塗布した後、蛍光体を形成する部分に紫外線を照射して感光させ、未感光部分を流水で除去する。このようにして赤色蛍光体１１１をパターン化する。パターンは図１１に示したようなストライプ状にパターン化する。同様にして、緑色蛍光体１１２と青色蛍光体１１３を形成する。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）を用いればよい。
【００２６】
次いで、ニトロセルロースなどの膜でフィルミングした後、基板１１０全体にＡｌを，膜厚７５ｎｍ程度蒸着してメタルバック１１４とする。このメタルバック１１４が加速電極、すなわち陽極となる。その後、基板１１０を大気中４００℃程度に加熱してフィルミング膜やＰＶＡなどの有機物を加熱分解する。このようにして、表示側基板が完成する。
【００２７】
図１２は、本発明の薄膜電子源を用いた画像表示装置の断面を示す図である。上記ようにして作製した前面基板１１０と背面基板１０とをスペーサ４０を介し、周囲の枠１１６をフリットガラス１１５を用いて封着する。封着は、フリットガラスペースト中に含まれる有機物のバインダを飛ばすため、およびガス置換などの設備、手間を省き低コスト化するため、大気中で行う。
【００２８】
図１２には貼り合わせた表示パネルの図１１のＡ−Ａ'断面、Ｂ−Ｂ'断面に相当する部分を示す。前面基板１１０−背面基板１０間の距離は１〜３ｍｍ程度になるようにスペーサ４０の高さを設定する。図１２では、説明のため、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に発光する蛍光体ドット毎に全てスペーサ４０を立てているが、実際は機械強度が耐える範囲でスペーサ４０の枚数（設置密度）を減らし、大体１ｃｍ程度置きに立てればよい。封着したパネルは１０-7Ｔｏｒｒ程度の真空に排気して封じきる。
【００２９】
真空封じ後、ゲッターを活性化し、パネル内の真空を維持する。例えば、バリウム（Ｂａ）を主成分とするゲッター材の場合、高周波誘導加熱等によりゲッター膜を形成できる。また、ジルコニウム（Ｚｒ）を主成分とする非蒸発型ゲッターを用いてもよい。
【００３０】
このように本実施例では、前面基板１１０と背面基板１０間の距離は１〜３ｍｍ程度と長いので、メタルバック１１４に印加する加速電圧を３〜６ＫＶと高電圧に出来る。したがって、上述のように蛍光体には陰極線管（CRT）用の蛍光体を使用できる。
【実施例１】
【００３１】
図１３Ａは、本発明による画像表示装置の製造方法の実施例１をまとめて説明するプロセス図である。実施例１では、ガラス等の絶縁基板１０の上に下部電極（第１電極）１１を成膜、加工した後、第１保護絶縁層１４を形成する。
【００３２】
第１保護絶縁層１４を形成後、オゾン（Ｏ3）処理をする。このオゾン処理はオゾン雰囲気中でのアニール処理で、保護絶縁層１４の形成直後が望ましい。その後、電子加速層１２を形成する。
【００３３】
以下、第２保護絶縁層１５、第１の金属層２６、第２の金属層２７を成膜し、加工した後、上部電極１３を形成して薄膜トランジスタ基板となる絶縁基板１０側を製作する。
【００３４】
一方で、絶縁基板１１０にブラックマトリクス１２０、ＲＧＢ蛍光体１１１，１１２，１１３を形成し、フィルミング後、メタルバック１１４を形成してカラーフィルタ基板を製作する。
【００３５】
このようにして製作したカラーフィルタ基板と薄膜トランジスタ基板とをスペーサ４０を介して貼り合わせ、周囲を枠（封止枠）１１６とフリットガラス１１５で封着する。封止された内部空間を排気して画像表示装置が完成する。
【００３６】
実施例１によれば、欠陥準位１.５ｅＶ以下の欠陥を１.５×１０18個／ｃｍ3以下として、残像の少ない画像表示装置を得ることができる。
【実施例２】
【００３７】
図１３Ｂは、本発明による画像表示装置の製造方法の実施例２をまとめて説明するプロセス図である。実施例１と同様に、ガラス等の絶縁基板１０の上に下部電極（第１電極）１１を成膜、加工した後、第１保護絶縁層１４を形成する。第１保護絶縁層１４を形成後、電子加速層１２を形成する。電子加速層１２を形成後にオゾン雰囲気中でのアニールでオゾン処理をする。
【００３８】
以下、第２保護絶縁層１５、第１の金属層２６、第２の金属層２７を成膜し、加工した後、上部電極１３を形成して薄膜トランジスタ基板となる絶縁基板１０側を製作する。
【００３９】
一方、絶縁基板１１０にブラックマトリクス１２０、ＲＧＢ蛍光体１１１，１１２，１１３を形成し、フィルミング後、メタルバック１１４を形成してカラーフィルタ基板を製作する。
【００４０】
このようにして製作したカラーフィルタ基板と薄膜トランジスタ基板とをスペーサ４０を介して貼り合わせ、周囲を枠（封止枠）１１６とフリットガラス１１５で封着する。封止された内部空間を排気して画像表示装置が完成する。
【００４１】
実施例１によっても、欠陥準位１.５ｅＶ以下の欠陥を１.５×１０18個／ｃｍ3以下として、残像の少ない画像表示装置を得ることができる。
【実施例３】
【００４２】
実施例３は、実施例１と実施例２を組み合わせたもので、第１保護絶縁層１４を形成後、オゾン（Ｏ3）処理をすると共に、電子加速層１２を形成後にオゾン雰囲気中でのアニールでオゾン処理をする。
【００４３】
実施例３によれば、実施例１、実施例２よりもさらに膜欠陥が低減され、より残像の少ない画像表示装置を得ることができる。
【００４４】
図１４は、本発明で得られた薄膜電子源についてＴＳＣ法を用いて欠陥評価を行った結果を説明する図である。ＴＳＣ法（熱刺激電流測定法）は薄膜電子源の欠陥評価の手法として従来よりよく知られている方法である。ＴＳＣ法では、特定の欠陥準位にトラップされた電子（またはホール）を熱により開放し、開放時に発生する電流を測定することで欠陥評価を行うものである。図１４中、実線は従来の製造方法で製作した薄膜電子源の欠陥評価を示し、点線は本発明の製造方法で製作した薄膜電子源の欠陥評価を示す。図１４から明らかなように、本発明のオゾン処理によって特定欠陥準位の欠陥量が著しく減少していることが判る。
【００４５】
図１５は、本発明で得られた薄膜電子源についてＰＳＣ法を用いて欠陥評価を行った結果を説明する図である。ＰＳＣ法（光刺激電流測定法）も薄膜電子源の欠陥評価の手法として従来からよく知られている方法である。
【００４６】
光刺激電流法は、欠陥にトラップされた電荷を外部からのエネルギーによって、デトラップ（離脱）させるという意味ではＴＳＣ法と同原理である。ＴＳＣが熱エネルギーを使うのに対して、ＰＳＣは光エネルギーを用いる。この測定で用いた光照射エネルギーは１．５ｅＶから４．５ｅＶのエネルギーである。しかし、実際にはそのエネルギー範囲の光を、例えば、０．１ｅＶのステップで刻んで照射する。
【００４７】
ＰＳＣ法は、照射した際の電流変動によって、どのエネルギーでデトラップが多いかを判定する手法である。なお、１．５ｅＶ以下のエネルギーを照射するのは実験的に簡単ではないため、最低照射エネルギーは１．５ｅＶとしている。ちなみに、１．５ｅＶのエネルギーを照射した際には１．５ｅＶ以下の電荷がすべて抜けることになる。また、最大エネルギーは４．５ｅＶとしているが、これも上記した低エネルギー側と同じ理由で、現実的な実験装置から制約されるものである。参考までに、照射エネルギーと光の波長の関係は、「エネルギー（ｅＶ）＝１２４０／光の波長（ｎｍ）」の式で求められる。
【００４８】
図１６は、本発明の製造法で製作した画像表示装置の薄膜電子源と従来の製造方法で製作した画像表示装置の薄膜電子源についてＴＳＣ法を用いて欠陥を測定し、１．５ｅＶ以下の欠陥密度を算出して比較した結果を示す図である。図１６に示されたように、本発明の実施例１である陽極酸化前にオゾン処理したもの、本発明の実施例２である陽極酸化後にオゾン処理したものでは、オゾン処理をしない従来の製造方法で製作したものに比べて、欠陥密度が約半分以下に減少していることが判る。なお、図１６には示してはいないが、本発明の実施例３についての効果は、実施例１の効果と実施例２の効果との相乗効果となり、欠陥密度がさらに大幅に減少したものとなる。
【００４９】
図１７は、比較のために示す従来の製造方法で製作した画像表示装置の薄膜電子源の電流―電圧特性を説明する図である。なお、電流―電圧（Ｉ−Ｖ）特性として縦軸には電流密度（Ａ／ｃｍ2）をとって示す。図１７において、（１）実線は１０００秒電圧印加直後のＩ−Ｖ特性、（２）点線は電圧印加を止め、１秒放置後のＩ−Ｖ特性、（３）一点鎖線は電圧印加を止め、さらに１０秒放置後のＩ−Ｖ特性を示す。
【００５０】
（１）→（３）へと時間が経過するに従い、蓄積した電荷（電子）が放出されるため、Ｉ−Ｖ特性は負の方向（図面では左方向）にシフトする。定性的には、このシフト量が小さい程、蓄積電荷量が少なく、シフトする時間が早ければ早いほど、トラップ量が少なかったり、準位（エネルギー）が低い可能性がある。
【００５１】
図１８は、本発明のオゾン処理を用いて製作した図１７と同様の画像表示装置の薄膜電子源の電流―電圧特性を説明する図である。図１８においても、（１）実線は１０００秒電圧印加直後のＩ−Ｖ特性、（２）点線は電圧印加を止め、１秒放置後のＩ−Ｖ特性、（３）一点鎖線は電圧印加を止め、さらに１０秒放置後のＩ−Ｖ特性を示す。図１８を図１７と比較すると、（２）に示した最初の１秒後のシフト量が大きい、すなわち、速いスピードで欠陥が脱離していることが判る。
【００５２】
図１９は、本発明における画像表示装置の残像評価の検査方法を説明する模式図である。図１９により、残像評価の検査方法を簡単に説明する。
（１）まず、図１９（ａ）に示したように、画像表示装置の画面全面を中間調表示３１の状態にする。ここで、最大輝度の１／４の明るさにしたものを中間調と定義する。符号３２で示した部分は白表示予定範囲である。白表示予定範囲３２は任意である。
（２）次に、図１９（ｂ）に示したように、白表示予定範囲３２を最大輝度で表示させる（図中、白抜きで“ＴＥＳＴ”と表示した白表示３３の部分）。例えば、この状態で１０００秒間保持する。
（３）次に、白表示３３部分を、もとの中間調表示状態に戻す。理想的には背景の部分（中間調表示箇所３１）と文字を表示した部分は同輝度になるはずであるが、最大輝度表示をさせた部分は、閾値Ｖｔｈのシフトが大きいため、同輝度にはならない。最大輝度を印加した状態では、Ｖｔｈは最も正の方向にずれ、時間経過に伴い。負の方向へとシフトする。負方向へのシフトが終了したところ（注入電荷が抜けきったところ）で、背景と文字表示部分の輝度は等価となる。
【００５３】
上記した現象が起こった場合、最大輝度表示した部分は、中間調表示させる電圧を印加しても、Ｖｔｈシフトのため所望の電流が流れず、視覚的には背景よりも暗い画像となる。これが残像となって見えることになる。
【００５４】
図２０は、オゾン処理した本発明の画像表示装置とオゾン処理しない従来の画像表示装置との残像評価を視覚的に比較した図である。図２０において、横軸は最大輝度電圧を中間調輝度電圧に戻した直後からの経過時間（秒）、縦軸は文字表示部／背景輝度の比（％）である。常時縦軸１００％となるのが理想的であるが、視覚的（官能検査的）には１秒後に９５％を超える輝度に復活していれば問題なしと定義する。この定義に従えば、実線で示したオゾン処理しない従来の画像表示装置は高々９５％であるのに対し、点線で示したオゾン処理した本発明の画像表示装置では１秒未満ですでに９８％前後に回復し、１秒後には１００％に極めて近い輝度に回復している。
【００５５】
本発明で作製した薄膜電子源を用いた画像表示装置では、薄膜中の欠陥量が大幅に低減され、残像が極めて少なく、より長寿命の画像表示装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】薄膜電子源の動作原理を示す図である。
【図２】本発明の薄膜電子源の製造方法を示す図である。
【図３】本発明の薄膜電子源の製造方法を示す図２に続く図である。
【図４】本発明の薄膜電子源の製造方法を示す図３に続く図である。
【図５】本発明の薄膜電子源の製造方法を示す図４に続く図である。
【図６】本発明の薄膜電子源の製造方法を示す図５に続く図である。
【図７】本発明の薄膜電子源の製造方法を示す図６に続く図である。
【図８】本発明の薄膜電子源の製造方法を示す図７に続く図である。
【図９】本発明の薄膜電子源の製造方法を示す図８に続く図である。
【図１０】本発明の薄膜電子源の製造方法を示す図９に続く図である。
【図１１】本発明の薄膜電子源を用いた画像表示装置の前面基板を示す図である。
【図１２】本発明の薄膜電子源を用いた表示装置の断面を示す図である。
【図１３Ａ】本発明の画像表示装置の製造プロセスの実施例１の全体をまとめて示す図である。
【図１３Ｂ】本発明の画像表示装置の製造プロセスの実施例２の全体をまとめて示す図である。
【図１４】本発明で得られた薄膜電子源についてＴＳＣ法を用いて欠陥評価を行った結果を説明する図である。
【図１５】本発明で得られた薄膜電子源についてＰＳＣ法を用いて欠陥評価を行った結果を説明する図である。
【図１６】本発明の製造法で製作した画像表示装置の薄膜電子源と従来の製造方法で製作した画像表示装置の薄膜電子源についてＴＳＣ法を用いて欠陥を測定し、１．５ｅＶ以下の欠陥密度を算出して比較した結果を示す図である。
【図１７】比較のために示す従来の製造方法で製作した画像表示装置の薄膜電子源の電流―電圧特性を説明する図である。
【図１８】本発明のオゾン処理を用いて製作した図１７と同様の画像表示装置の薄膜電子源の電流―電圧特性を説明する図である。
【図１９】本発明における画像表示装置の残像評価の検査方法を説明する模式図である。
【図２０】オゾン処理した本発明の画像表示装置とオゾン処理しない従来の画像表示装置との残像評価を視覚的に比較した図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０・・・絶縁基板、１１・・・第１電極（下部電極）、１２・・・絶縁層（電子加速層）、１３・・・第２電極（上部電極）、１４・・・第１保護絶縁層、１５・・・第２保護絶縁層、２０・・・真空、２５・・・レジスト膜、２６・・・第１の金属層（上部バス電極）、２７・・・第２の金属層（上部バス電極）、４０・・・スペーサ、１１０・・・面板、１１１・・・赤色蛍光体、１１２・・・緑色蛍光体、１１３・・・青色蛍光体、１１４・・・メタルバック、１１５・・・フリットガラス、１１６・・・枠。
【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１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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