(57)【要約】【課題】この発明は、特性劣化の要因となる不純物を十分に除去できる電子放出素子の製造方法、およびこの電子放出素子を備えた表示装置の製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】電子放出素子１８は、リアプレート１０上に形成した一対の素子電極３１、３２、素子電極３１、３２をつなぐように形成された導電膜３４、および素子電極３１、３２に通電することにより導電膜３４に形成された電子放出部３６を有する。活性化処理により少なくとも電子放出部３６を炭化した後、水素雰囲気中で熱処理し、不純物を除去する。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に互いに離間した一対の電極を形成する工程と、
上記一対の電極をつなぐように導電膜を形成する工程と、
上記導電膜に電子放出部を形成する工程と、
少なくとも上記電子放出部を炭化する活性化工程と、
この活性化工程の後に水素雰囲気中で熱処理して不純物を除去する不純物除去工程と、
を備えていることを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項２】
基板上に互いに離間した一対の電極を形成する工程と、
上記一対の電極をつなぐように導電膜を形成する工程と、
上記導電膜に電子放出部を形成する工程と、
少なくとも上記電子放出部を炭化する活性化工程と、
この活性化工程の後に水素雰囲気中で上記一対の電極に電位差を与えて不純物を除去する不純物除去工程と、
を備えていることを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項３】
上記活性化工程の後で上記不純物除去工程の前に真空雰囲気中で熱処理するベーキング工程をさらに備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項４】
上記ベーキング工程は、真空雰囲気中で熱処理する前に大気中に一旦暴露する工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項５】
上記活性化工程では、上記一対の電極および導電膜を形成した上記基板を真空装置内に配置し、有機物質のガスを含む雰囲気中で上記一対の電極に電位差を与えることにより少なくとも上記電子放出部を炭化し、
上記不純物除去工程では、上記真空装置内に水素ガスを導入して上記水素雰囲気を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項６】
上記活性化工程では、上記一対の電極および導電膜を形成した上記基板を真空装置内に配置し、有機物質のガスを含む雰囲気中で上記一対の電極に電位差を与えることにより少なくとも上記電子放出部を炭化し、
上記ベーキング工程では、上記基板を加熱しつつ上記真空装置内のガスを排気し、
上記不純物除去工程では、上記排気した真空装置内に水素ガスを導入して上記水素雰囲気を形成することを特徴とする請求項３に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の製造方法により上記基板上に複数の電子放出素子を形成し、画像信号に応じて各電子放出素子から選択的に放出される電子の衝突により画像を表示する画像表示部を上記基板に組み合わせることを特徴とする表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一対の電極間に電位差を与えることにより電子を放出する電子放出素子の製造方法、およびこの電子放出素子を備えた表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子放出素子として、例えば、絶縁性の基板上に形成された導電性薄膜に電流を流すことにより電子を放出させる現象を利用した表面伝導型電子放出素子が知られている。
【０００３】
この種の電子放出素子は、例えば、絶縁性の基板上に、一定のギャップを介して対向した一対の電極パターンを形成し、ギャップを介して一対の電極パターンをつなぐように導電性の薄膜を設け、一対の電極パターン間に電位差を与えることによりギャップの略中間位置で導電性の薄膜に亀裂を生じさせることにより形成される。
【０００４】
そして、この電子放出素子を動作させる際、一対の電極パターン間に電位差を与えることにより、導電性の薄膜に形成された亀裂、すなわち電子放出部から電子を放出させる。
【０００５】
このような電子放出素子は、基板上に複数個並べて形成され、さらに、蛍光体スクリーンと組み合わされて表示装置が構成される。
【０００６】
表示装置の動作時には、外部から画像データに基づく駆動信号が与えられ、複数の電子放出素子の電極対に選択的に電位差が与えられて電子が放出される。そして、各電子放出素子に一対一で対応して設けられた蛍光体スクリーンの各画素が選択的に励起発光されて画像が表示される。
【０００７】
ところで、上述した電子放出素子を備えた表示装置により良質な画像を表示するためには、個々の電子放出素子の特性にバラツキがなく、安定した寿命特性を有すること、および表示を行うための十分な電子を放出すること、が必要とされている。
【０００８】
個々の電子放出素子の特性にバラツキを生じる要因として、製造工程中に電子放出素子の近傍に不純物が付着することが考えられる。すなわち、電子放出素子の近傍に不純物が付着すると、表示装置を長時間駆動したとき、この不純物が拡散や吸着、脱離などにより、電子放出部に付着或いは脱離し、電子放出部の動作が不安定になる。
【０００９】
不純物は、例えば、上述した電子放出素子の製造工程において、電子放出素子の電子放出性能を向上させるための活性化処理により発生する。活性化処理では、上述した電子放出部を形成した状態の電子放出素子を有機物質のガスを含む雰囲気中に配置して一対の電極に電位差を与え、炭素或いは炭素化合物を素子上に堆積させる。つまり、活性化処理の終了時において残留した、最終生成物（炭素或いはその化合物）に至る中間生成物等が、電子放出素子の特性のバラツキ要因となる不純物となる。
【００１０】
このため、従来、上述した不純物を除去する方法として、真空中で基板のベーキングを行っている。これにより、蒸気圧の低い不純物や表面に付着したガスなどが除去できる。また、基板を加熱しつつ有機ガスを排気するベーキング処理の代わりに、活性化処理の後に酸素などの反応性ガスを導入し、熱処理（ベーキング）する安定化法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この安定化法では、活性化処理における中間生成物と最終生成物との安定化法に対する耐性差を利用し、最終生成物としての炭素或いはその化合物を保持しつつ不所望な中間生成物を除去するようにしている。
【００１１】
【特許文献１】
特開平９−２３７５７１号公報（段落［０１１７］［０１１８］、図４）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の安定化法では、不純物を十分に除去することができなかった。つまり、単純なベーキングでの不純物除去では、蒸気圧の高い、例えば余剰の炭素や炭素化合物などは十分に除去されない。また、酸素中での反応除去処理では、配線に使用される金属の表面酸化などの問題が発生する。
【００１３】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、特性劣化の要因となる不純物を十分に除去できる電子放出素子の製造方法、およびこの電子放出素子を備えた表示装置の製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の電子放出素子の製造方法は、基板上に互いに離間した一対の電極を形成する工程と、上記一対の電極をつなぐように導電膜を形成する工程と、上記導電膜に電子放出部を形成する工程と、少なくとも上記電子放出部を炭化する活性化工程と、この活性化工程の後に水素雰囲気中で熱処理して不純物を除去する不純物除去工程と、を備えている。
【００１５】
また、本発明の電子放出素子の製造方法は、基板上に互いに離間した一対の電極を形成する工程と、上記一対の電極をつなぐように導電膜を形成する工程と、上記導電膜に電子放出部を形成する工程と、少なくとも上記電子放出部を炭化する活性化工程と、この活性化工程の後に水素雰囲気中で上記一対の電極に電位差を与えて不純物を除去する不純物除去工程と、を備えている。
【００１６】
上述した発明によると、少なくとも電子放出部を炭化した後、水素雰囲気中で熱処理或いは通電処理することにより、不純物を除去するようにしている。このため、真空雰囲気中でのベイキング処理や酸素雰囲気中でのベイキング処理と比較して、不純物をより確実に除去できるようになった。特に、少なくとも電子放出部を炭化する活性化処理の後に真空雰囲気中で熱処理するベイキング処理を経て水素雰囲気中で熱処理或いは通電処理をすることにより、より確実に不純物を除去できるようになった。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１には、この発明の実施の形態に係る電子放出素子を備えた表示装置として表面伝導型電子放出表示装置（以下、ＳＥＤと称する）の外観斜視図を示してある。
【００１９】
ＳＥＤは、それぞれ矩形状の石英ガラスからなるリアプレート１０およびフェースプレート１２を有する。これらのプレート１０、１２は、約１．５〜３．０ｍｍの間隔を置いて対向配置されている。そして、リアプレート１０およびフェースプレート１２は、ガラスからなる矩形枠状の側壁１４を介して周縁部同志が接合され、偏平な矩形状の真空外囲器１５を構成している。
【００２０】
図２および図３に示すように、フェースプレート１２の内面には蛍光体スクリーン１６が形成されている。この蛍光体スクリーン１６は、赤、青、緑の複数の蛍光体層１６ａ、および蛍光体層間に位置した黒色着色層１６ｂを並べて構成されている。これらの蛍光体層１６ａはストライプ状あるいはドット状に形成されている。また、蛍光体スクリーン１６上には、アルミニウム等からなるメタルバック１７が形成されている。さらに、フェースプレート１２と蛍光体スクリーン１６との間に、例えばＩＴＯからなる透明導電膜あるいはカラーフィルタ膜を設けてもよい。このように、フェースプレート１２に複数の層を積層した構造が、本発明の画像表示部として機能する。
【００２１】
リアプレート１０（基板）の内面には、蛍光体層１６ａを励起発光させるための電子ビームを放出する多数の電子放出素子１８が設けられている。これらの電子放出素子１８は、画素毎、すなわち蛍光体層１６ａ毎に一対一で対応して設けられ、複数列および複数行に並べて配列されている。各電子放出素子１８の詳細については後に詳述する。
【００２２】
図４に示すように、リアプレート１０上には、多数の電子放出素子１８を接続する多数本の配線がマトリックス状に設けられている。このように、多数の電子放出素子１８をマトリックス状に配線してリアプレート１０上に配置した構造が、本発明の電子放出装置として機能する。電子放出素子１８の配列については、種々のものを採用できるが、ここでは、図４を用いてその一例を説明する。
【００２３】
電子放出装置は、リアプレート１０の内面に、多数の電子放出素子１８を整列配置して構成される。すなわち、図中Ｘ方向（上下方向）にｎ個、Ｙ方向（左右方向）にｍ個の電子放出素子１８が形成されている。
【００２４】
各電子放出素子１８の一方の電極は、それぞれ同じ行にある電子放出素子１８同士で共通の配線により接続されている。これをＹ配線と呼ぶ。Ｙ配線は、Ｙ１からＹｍまでｍ本ある。また、各電子放出素子１８の他方の電極は、それぞれ同じ列にある電子放出素子１８同士で共通の配線により接続されている。これをＸ配線と呼ぶ。Ｘ配線は、Ｘ１からＸｎまでｎ本ある。
【００２５】
Ｘ配線およびＹ配線は、各電子放出素子１８の後述する一対の電極膜と同様な材料で、同様な成膜およびパターニング方法で形成される。また、全てのＸ配線とＹ配線との間には交差点があるが、全ての交差点は図示しない絶縁膜により、電気的に絶縁されているものとする。この絶縁膜として、例えば、真空蒸着法、印刷＜ＢＲ＞法、スパッタ法等を用いて形成されるＳｉＯ２等がある。
【００２６】
例えば、Ｙ配線には、Ｙ方向に配列した電子放出素子１８の行を選択するための信号電圧（走査信号）が印加され、Ｘ配線にはＸ方向に配列した電子放出素子１８の電流を変調するための信号電圧（変調信号）が印加されるようになっている。従って、各電子放出素子１８に印加される駆動電圧は、各電子放出素子１８に印加される走査信号と変調信号の差電圧として供給される。
【００２７】
例えば、特定の電子放出素子１８に着目して、Ｙ配線にマイナスしきい値電圧Ｖｆ［Ｖ］を印加し、Ｘ配線に０［Ｖ］を印加した場合は、素子電極間にはしきい値電圧Ｖｆが印加されることになる。
【００２８】
従って、例えば、配線Ｙ１にマイナスのしきい値電圧Ｖｆ［Ｖ］を印加（走査信号を入力）し、配線Ｘ１に０［Ｖ］、Ｘ２〜Ｘｎには０［Ｖ］以上の任意電圧（変調信号）を印加する事により、配線Ｙ１と配線Ｘ１に配線された電子放出素子１８では、素子電流は放出されず、その他の電子放出素子１８では任意の素子電流が放出されることになる。
【００２９】
この様に、上記構成の電子放出装置においては、単純なマトリクス配線を用いて、特定の電子放出素子１８を選択的に独立して駆動することが可能である。
【００３０】
また、上記のように構成されたフェースプレート１２とリアプレート１０の周縁部同士を接合する側壁１４は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着材２０により、リアプレート１０の周縁部およびフェースプレート１２の周縁部に封着され、フェースプレート１２およびリアプレート１０を接合している。
【００３１】
さらに、ＳＥＤは、リアプレート１０およびフェースプレート１２の間に配設されたスペーサアッセンブリ２２を備えている。このスペーサアッセンブリ２２は、板状のグリッド２４と、グリッドの両面に一体的に立設された複数の柱状のスペーサ３０と、を備えて構成されている。
【００３２】
詳細に述べると、グリッド２４はフェースプレート１２の内面に対向した第１面２４ａおよびリアプレート１０の内面に対向した第２面２４ｂを有し、これらのプレート１０、１２と平行に配置されている。そして、グリッド２４には、エッチング等により多数のビーム通過孔２６および複数のスペーサ開孔２８が形成されている。ビーム通過孔２６は、それぞれ電子放出素子１８に対向して配列されているとともに、スペーサ開孔２８は、それぞれビーム通過孔間に位置し所定のピッチで配列されている。
【００３３】
グリッド２４は、例えば鉄−ニッケル系の金属板により厚さ０．１〜０．２５［ｍｍ］に形成されているとともに、その表面には、金属板を構成する元素からなる酸化膜、例えば、Ｆｅ３Ｏ４、ＮｉＦｅ３Ｏ４からなる酸化膜が形成されている。また、ビーム通過孔２６は、０．１５〜０．２５［ｍｍ］×０．２０〜０．４０［ｍｍ］の矩形状に形成され、スペーサ開孔２８は直径が約０．１〜０．２［ｍｍ］の略円形に形成されている。
【００３４】
グリッド２４の第１面２４ａ上には、各スペーサ開孔２８に重ねて第１スペーサ３０ａが一体的に立設され、その延出端は、メタルバック１７および蛍光体スクリーン１６の黒色着色層１６ｂを介してフェースプレート１２の内面に当接している。また、グリッド２４の第２面２４ｂ上には、各スペーサ開孔２８に重ねて第２スペーサ３０ｂが一体的に立設され、その延出端は、リアプレート１０の内面に当接している。そして、各スペーサ開孔２８、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは互いに整列して位置し、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂはこのスペーサ開孔２８を介して互いに一体的に連結されている。
【００３５】
第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂの各々は、グリッド２４側からその延出端に向かって徐々に径が小さくなるテーパ形状、すなわち、より詳細には略円錐台形状に形成されている。
【００３６】
例えば、各第１スペーサ３０ａは、グリッド２４側の端部の径が約４００［μｍ］、延出端側の端部の径が約２８０［μｍ］、高さが約０．３〜０．５［ｍｍ］に形成され、アスペクト比（高さ／グリッド側端の径）は０．７５〜１．２５となっている。
【００３７】
また、各第２スペーサ３０ｂは、グリッド２４側の端部の径が約４００［μｍ］、延出端側の径が約１５０［μｍ］、高さが約１〜１．２［ｍｍ］に形成され、アスペクト比は、２．５〜３となっている。
【００３８】
前述したように、グリッド２４に形成された各スペーサ開孔２８の径は約０．１〜０．２［ｍｍ］であり、第１スペーサ３０ａのグリッド側端の径、及び第２スペーサ３０ｂのグリッド側端の径よりも十分に小さく、設定されている。そして、第１スペーサ３０ａおよび第２スペーサ３０ｂをスペーサ開孔２８と同軸的に整列して一体的に設けることにより、第１および第２スペーサはスペーサ開孔２８を通して互いに一体的に連結され、グリッド２４と一体に形成されている。
【００３９】
そして、上記のように構成されたスペーサアッセンブリ２２のグリッド２４は、図示しない電源から所定の電圧が印加され、クロストークを防止するとともに各ビーム通過孔２６により対応する電子放出素子１８から放出された電子ビームを所望の蛍光体層上に収束する。また、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは、フェースプレート１２およびリアプレート１０の内面に当接することにより、真空外囲器１５の外側からプレート１０、１２に作用する大気圧荷重を支持し、プレート間の間隔を所定値に維持している。
【００４０】
さらに、上記のように製造されたスペーサアッセンブリ２２を組み込んでＳＥＤを製造する。この場合、予め、電子放出素子１８が設けられているとともに側壁１４が接合されたリアプレート１０と、蛍光体スクリーン１６およびメタルバック１７の設けられたフェースプレート１２とを用意しておく。そして、上記のように製造されたスペーサアッセンブリ２２をリアプレート１０上に位置決めした状態で、このリアプレート１０およびフェースプレート１２を図示しない真空チャンバ内に配置する。そして、真空チャンバ内を真空排気した状態で、側壁１４を介してフェースプレート１２をリアプレート１０に接合する。これにより、スペーサアッセンブリ２２を備えたＳＥＤが製造される。
【００４１】
次に、上述した電子放出素子１８について、図５を参照してより詳細に説明する。図５には、１つの電子放出素子１８をリアプレート１０の内面側から見た平面図を示してある。
【００４２】
電子放出素子１８は、リアプレート１０の内面に、互いに離間した２つの素子電極３１、３２（電極膜）と、素子電極３１、３２間のギャップを繋ぐ導電膜３４と、各導電膜３４を２分割したようなライン状の電子放出部３６と、から構成されている。
【００４３】
リアプレート１０の材料として、本実施の形態で採用した石英ガラスの他に、Ｎａ等の不純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、青板ガラスにスパッタ法等によりＳｉＯ２を積層した積層体、アルミナ等のセラミックス及びＳｉ基板等を用いることができる。
【００４４】
また、素子電極３１、３２の材料としては、一般的な導体材料を用いることができ、例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属、或は合金印刷導体、半導体材料等から適宜選択される。本実施の形態では、Ｐｔにより素子電極３１、３２を形成した。
【００４５】
各素子電極３１、３２は、それぞれ１辺が５５μｍの正方形状に形成され、対向する端辺同士が２０μｍの均一なギャップを形成する位置に対向配置されている。
【００４６】
導電膜３４の材料としては、例えば、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＰｂＯ、Ｓｂ２Ｏ３等の酸化物導電体、ＨｆＢ２、ＺｒＢ２、ＬａＢ６、ＣｅＢ６、ＹＢ４、ＧｄＢ４等の硼化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体、カーボン等が挙げられる。本実施の形態では、Ｐｄをスパッタリングにより形成して大気中で加熱して酸化させた後、フォトリソグラフィー或いはドライエッチングにより、幅５０［μｍ］、長さ４０［μｍ］の導電膜３４を形成した。
【００４７】
電子放出部３６は、導電膜３４の一部に形成された高抵抗の亀裂により構成され、導電膜３４の膜厚、膜質、材料及び後述する通電フォーミング等の手法等に依存したものとなる。
【００４８】
電子放出部３６の内部には、直径が数Åから数十ｎｍの範囲の導電性微粒子が存在する場合もある。この導電性微粒子は、導電膜３４を構成する材料の元素の一部、あるいは全ての元素を含有するものとなる。また、少なくとも電子放出部３６及びその近傍の導電膜３４には、炭素及び炭素化合物が堆積される。
【００４９】
次に、上記構造の電子放出素子１８の製造方法について説明する。
【００５０】
まず、リアプレート１０を有機溶剤により十分に洗浄し、真空蒸着法により素子電極３１、３２の材料となるＰｔを成膜する。この後、フォトリソグラフィー技術により、上述した形状の素子電極３１、３２をリアプレート１０上に複数組形成する。
【００５１】
次に、上記のように複数組の素子電極３１、３２を設けたリアプレート１０上に、有機金属溶液を塗布して、有機金属膜を形成する。有機金属溶液には、導電膜３４の材料（本実施の形態ではＰｄ）を主元素とする有機化合物の溶液を用いることができる。そして、この有機金属膜を加熱焼成処理し、リフトオフ、エッチング、レーザ加工等によりパターニングし、複数の導電膜３４を形成する。尚、有機金属溶液の塗布方法としては、真空蒸着法、スパッタ法、化学的気相堆積法、分散塗布法、ディッピング法、スピンナー法等を用いることができる。
【００５２】
さらに、各導電膜３４に電子放出部３６を形成するためのフォーミング処理を行う。フォーミング処理は、通常、一対の素子電極３１、３２に電位差を与えて各導電膜３４に通電することにより行う。
【００５３】
つまり、素子電極３１、３２間に、電圧を印加する事により、導電膜３４内に、ジュール熱が発生し、導電膜３４に亀裂が生じ、電子放出部３６が形成される。フォーミング処理時における電圧は、パルス波形が望ましい。フォーミング処理の終了は、例えば、０．１［Ｖ］程度の電圧印加により流れる電流を測定し、抵抗値を求めて、１［ＭΩ］以上の抵抗を示した時点とすることができる。
【００５４】
本実施の形態では、素子電極３１、３２と導電膜３４を形成した状態のリアプレート１０を図示しない真空装置内に設置し、１０−４［Ｐａ］台の真空中で素子電極３１、３２間に電圧を印加した。電圧波形は矩形波パルスとし、パルス幅を０．１［ｍｓｅｃ］、パルス間隔を１６［ｍｓｅｃ］、波高値を１０［Ｖ］として、６０秒間電圧を印加した。この結果、素子電極３１、３２が対向する端辺と平行に、導電膜３４の略中間位置に電子放出部３６が形成された。
【００５５】
上記のようにフォーミング処理を終えた電子放出素子１８には活性化処理が施される。活性化処理とは、例えば、有機物質のガスを含有する雰囲気下で、フォーミング処理と同様に、素子電極３１、３２間にパルス状の電圧を印加することで実施される。この活性化処理により、後述する素子電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅが著しく増加する。
【００５６】
有機物質のガスを含有する雰囲気は、油拡散ポンプやロータリーポンプなどを用いて真空装置内を排気した場合に雰囲気内に残留する有機ガスを利用して形成することができる他、真空中に適当な有機物質のガスを導入することによっても得られる。適当な有機物質としては、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、アルコール類、アルデヒド類、ケトン類、アミン類、有機酸類等がある。
【００５７】
本実施の形態では、リアプレート１０を収容配置した真空装置内にメタンを１０−３［Ｐａ］台で導入し、活性化処理を実施した。素子電極３１、３２に印加する電圧は、１８［Ｖ］の矩形パルスで、パルス幅を１［ｍｓｅｃ］、パルス間隔を１０［ｍｓｅｃ］とし、３０分間電圧を印加した。
【００５８】
この活性化処理により、雰囲気中に存在する有機物質から、炭素あるいは炭素化合物が電子放出素子１８上に堆積し、少なくとも電子放出部３６が炭化される。これにより、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが著しく変化するようになる。尚、堆積物の膜厚は、５０［ｎｍ］以下の範囲とするのが好ましく、３０［ｎｍ］以下の範囲とすることがより好ましい。
【００５９】
上述したように活性化処理がなされた電子放出素子１８には、真空雰囲気中で熱処理（ベーキング処理）がなされる。言い換えると、真空装置内に配置したリアプレート１０を加熱しつつ真空装置内に残留した有機ガスを排気する。真空装置を排気する真空排気装置は、当該装置から発生するオイルが電子放出素子１８の特性に影響を与えないように、オイルを使用しないものを用いるのが好ましい。真空装置内の有機成分の分圧は、上記炭素あるいは炭素化合物がほぼ新たに堆積しない分圧で１０−６［Ｐａ］以下が好ましく、さらには１０−８［Ｐａ］以下が特に好ましい。さらに、真空装置内を排気するときには、真空装置全体を加熱して、真空装置内壁や、電子放出素子１８に吸着した有機物質分子を排気しやすくする。
【００６０】
そして、上述したベーキング処理の後、電子放出素子１８の特性を劣化させる要因となる不純物をより確実に除去するための不純物除去処理を実施する。以下、複数の実施例を挙げて本発明の不純物除去処理についてその効果とともに説明する。
【００６１】
【実施例１】
実施例１では、上述したベーキング処理の後、不純物除去処理として、リアプレート１０を配置した真空装置内に１気圧の水素を導入して水素雰囲気とし、真空装置内の温度を３５０［℃］にして１時間保持する熱処理を実施した。その後、真空装置内を再度排気し、１０−８［Ｐａ］台の真空雰囲気中で電子放出素子１８の電子放出特性を測定した。その結果を図６に示す。
【００６２】
図中ａは上述した実施例１の不純物除去処理を実施した場合の電子放出素子１８の電子放出特性を示してあり、図中ｂは実施例１の不純物除去処理を実施しなかった場合の電子放出素子１８の電子放出特性を従来例として示してある。尚、図中のＶｆは素子電極３１、３２間に印加した電圧であり、Ｉｆは素子電極間に流れた電流である。このＶｆとＩｆの関係は、理想的（すなわち、不純物を完全に除去した場合）には、Ｆｏｗｌｅｒ−Ｎｏｒｄｈｅｉｍの関係式（１／Ｖｆに対して、Ｉｆ／Ｖｆ＾２が片対数で比例関係）に従うはずである。
【００６３】
この関係に注目して、本実施例と従来例を比較すると、本実施例の特性は、従来例に比較して、明らかに直線性が向上していることが確認できる。特に、本実施例では、低電圧での電流値が低減され、本実施例が従来例に比較して、理想状態に近い特性が得られている事が分かる。
【００６４】
また、低電圧で直線性が損なわれている部分は、リーク電流が生じているものと考えられ、この様な、リーク電流は、電流特性を不安定にさせるだけでなく、多数個の電子放出素子１８を備えたＳＥＤでは、消費電力のアップおよび駆動ドライバーへの負担が大きくなる。
【００６５】
このリーク電流は、リアプレート１０などの表面に付着した不純物を介して発生したものと考えられ、本実施例の製造方法により、リアプレート１０などの表面に付着した不純物がより確実に除去されたことを示している。
【００６６】
また、この電子放出素子１８に関して、長時間の駆動評価を行ったところ、図７に示すような結果が得られた。図中ｃは実施例１の不純物除去処理を実施した場合の電子放出素子１８の電子放出特性を示してあり、図中ｄは実施例１の不純物除去処理を実施しなかった場合の電子放出素子１８の電子放出特性を示してある。この図から明らかなように、本実施例では長時間安定した電流特性を示しており、不純物除去処理を実施していない従来例では駆動時間とともにＩｆ値が増加している事が分かる。
【００６７】
以上のように、実施例１の不純物除去処理を実施することにより、この処理を実施しない従来例と比較して、不純物をより確実に除去でき、リーク電流が低減され、且つ長時間安定した電流特性が得られる電子放出素子を提供できる。
【００６８】
【実施例２】
実施例２では、上述したベーキング処理の後、不純物除去処理として、リアプレート１０を配置した真空装置内に１×１０−３［Ｐａ］の水素を導入して水素雰囲気とし、素子電極３１、３２間に１７．５［Ｖ］のパルス電圧を印加した。このとき、パルス幅は１［ｍｓ］で周波数は６０［Ｈｚ］、印加時間は１［分］とした。
【００６９】
その後、真空装置内を再度排気し、１０−８［Ｐａ］台の真空雰囲気中で電子放出素子１８を長時間駆動し、そのときのＩｆ値を測定した。その結果を図７にｅとして示してある。つまり、本実施例においても、実施例１と同様に長時間安定した電流特性が確認された。この事から、水素雰囲気中で素子電極３１、３２間の通電処理を行うことで、実施例１と同様に、不純物が除去され、結果として、リーク電流が低減し、且つ長時間安定した電流特性が得られる事が確認された。
【００７０】
【実施例３】
実施例３では、上述したベーキング処理の後、電子放出素子１８を形成したリアプレートを一旦大気中に取り出して暴露し、再度、真空装置内にセットして真空引きし、真空雰囲気中で３５０℃の熱処理を１０時間行った。この後、更に、実施例２と同様に、１×１０−３［Ｐａ］の水素雰囲気中で素子電極３１、３２間に１７．５［Ｖ］のパルス電圧を印加し、不純物除去処理を行った。この結果、本実施例においても、実施例２と同様な電子放出素子１８の電子放出特性が得られた。
【００７１】
また、上述したように不純物除去処理を実施した電子放出素子１８に対して、素子電極３１、３２間にＶｆ＝１５［Ｖ］のパルス電圧を与えて５００［時間］駆動したところ、Ｉｆの保持率は１００［％］であった。これに対し、不純物除去処理工程を行わない電子放出素子では、１００［時間］の駆動でＩｆの保持率は１３０［％］となり、その後劣化傾向を示し、５００［時間］駆動した後におけるＩｆ保持率は９５［％］となった。
【００７２】
尚、上述した実施例３において、水素雰囲気中での通電処理の代わりに実施例１と同様に水素１気圧で３５０［℃］の熱処理を行ったところ、同様の結果が得られた。
【００７３】
以上のように、実施例３においても、不純物を十分に除去することができ、長時間安定した電子放出特性が得られる事が確認できた。
【００７４】
なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によると、水素雰囲気中での熱処理或いは通電処理により、電子放出素子の特性劣化の要因となる不純物を十分に除去できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る電子放出素子を備えた表示装置を示す外観斜視図。
【図２】図１の表示装置の内部構造を説明するための断面図。
【図３】図２を部分的に拡大して示す断面図。
【図４】図１の表示装置に組み込まれた電子放出素子を複数個配列した電子放出装置を示す概念図。
【図５】この発明の実施の形態に係る電子放出素子を概略的に示す平面図。
【図６】実施例１の不純物除去処理を実施した場合の電子放出特性を従来例とともに示すグラフ。
【図７】実施例２、３の不純物除去処理を実施した電子放出素子を長時間駆動した場合の素子電極間に流れた電流値を従来例ととともに示すグラフ。
【符号の説明】
１０…リアプレート、
１２…フェースプレート、
１４…側壁、
１５…真空外囲器、
１６…蛍光体スクリーン、
１７…メタルバック、
１８…電子放出素子、
２２…スペーサアッセンブリ、
３１、３２…素子電極、
３４…導電膜、
３６…電子放出部。
【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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