(57)【要約】【課題】この発明は、簡単な方法により特性劣化の要因となる不純物を確実に除去できる電子放出素子の製造方法、この電子放出素子を備えた表示装置の製造方法、およびこの電子放出素子のクリーニング機能を備えた表示装置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、ベーキング処理を経て、真空雰囲気中で通常動作時と逆極性の電圧を素子電極３１、３２に与え、電子放出部３６に吸着した不純物を除去する。【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、
上記一対の電極に電圧を与えて上記電子放出部から電子を放出させ、且つ上記一対の電極に逆極性の電圧を与えて上記電子放出部から電子を放出させ、上記電子放出部表面の不純物を除去する不純物除去工程と、
を有することを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項２】
上記電子放出部を形成する工程の後で上記不純物除去工程の前に少なくとも上記電子放出部を炭化する活性化工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の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有することを特徴とする請求項２に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項４】
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、
上記一対の電極に電圧を与えて上記電子放出部から電子を放出させる前駆動工程と、
この前駆動工程と逆極性の電圧を上記一対の電極に与えて上記電子放出部から電子を放出させる不純物除去工程と、
を有することを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項５】
上記電子放出部を形成する工程の後で上記前駆動工程の前に少なくとも上記電子放出部を炭化する活性化工程をさらに有することを特徴とする請求項４に記載の電子放出部の製造方法。
【請求項６】
上記活性化工程の後で上記前駆動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有することを特徴とする請求項５に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項７】
上記一対の電極に与える電圧は、方形波パルス、正弦波パルス、三角波パルスのうちいずれかのパルス電圧であることを特徴とする請求項１または４に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項８】
上記パルス電圧は、正極性の電圧パルスおよび負極性の電圧パルスのうち少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項７に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項９】
上記不純物除去工程は、
上記電子放出部から放出された電子を検出する検出工程と、
この検出工程における検出結果に基づいて、上記一対の電極に与える電圧の大きさ、パルス幅、周波数、および極性のうち少なくとも１つを調整する調整工程と、
を有することを特徴とする請求項７に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項１０】
背面基板上に複数対の電極を形成する工程と、
上記複数対の電極を夫々つなぐように複数の導電膜を形成する工程と、
上記複数の導電膜夫々に電子放出部を形成する工程と、
少なくとも上記複数の電子放出部を炭化する活性化工程と、
真空雰囲気中で上記背面基板を熱処理するベーキング工程と、
上記複数対の電極に電圧を与えて上記複数の電子放出部から電子を放出させ、且つ上記複数対の電極に逆極性の電圧を与えて上記複数の電子放出部から電子を放出させ、上記複数の電子放出部表面の不純物を除去する不純物除去工程と、
蛍光体層を有する前面基板を上記背面基板と真空雰囲気中で組み合わせて周縁部同士を封着する封着工程と、
を有することを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項１１】
上記不純物除去工程は、上記ベーキング工程中或いはベーキング工程の前に行われることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１２】
上記不純物除去工程は、上記活性化処理の後に行われることを特徴とする請求項１１に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１３】
上記不純物除去工程は、上記封着工程の後に行われることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１４】
上記不純物除去工程で上記複数対の電極に与える電圧は、方形波パルス、正弦波パルス、三角波パルスのうちいずれかのパルス電圧であることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の表示装置の製造方法。
【請求項１５】
上記パルス電圧は、正極性の電圧パルスおよび負極性の電圧パルスのうち少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１４に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１６】
上記不純物除去工程は、
上記複数の電子放出部から放出された電子を検出する検出工程と、
この検出工程における検出結果に基づいて、上記複数対の電極に与える電圧の大きさ、パルス幅、周波数、および極性のうち少なくとも１つを調整する調整工程と、
を有することを特徴とする請求項１４に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１７】
所定の隙間を介して対向した背面基板および前面基板と、上記背面基板の対向面上に設けられ複数対の電極に画像信号に応じた電圧を与えることにより電子を選択的に放出する複数の電子放出素子と、上記前面基板の対向面上に設けられ電子の衝突により画像を表示する画像表示部と、を備えた表示装置であって、
上記複数対の電極に画像を表示するときと同じ極性の電圧を与えて上記複数の電子放出素子から電子を放出させ、且つ上記複数対の電極に逆極性の電圧を与えて上記複数の電子放出素子から電子を放出させることにより、上記複数の電子放出素子近傍の不純物を除去するクリーニング機能を備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項１８】
画像を表示しているときに上記複数の電子放出素子から放出される電子をモニタする検出部をさらに備え、
この検出部にてモニタした電子の量が一定値を超えて変化したとき、上記複数対の電極に正逆両極性の電圧を交互に与えて不純物を除去する上記クリーニング機能を働かせることを特徴とする請求項１７に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一対の電極に電圧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、この電子放出素子を備えた表示装置の製造方法、およびこの電子放出素子のクリーニング機能を備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、電子放出素子を有するリアプレートおよび蛍光体スクリーンを有するフェースプレートの少なくとも一方を処理容器内に配置して、処理容器に設置された電子源からリアプレートやフェースプレートに対して真空雰囲気中で電子を照射し、表面吸着ガスを放出させる不純物除去方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２０００−３１５４５８号公報（要約書、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上述した従来の不純物除去方法では、電子源を有する処理容器内にリアプレートやフェースプレートを配置し、処理容器を真空雰囲気にして電子をプレート表面に照射する必要があるため、装置が大掛りになるとともに作業が煩雑になり、表示装置の製造コストが増大する問題があった。
【００１２】
また、上述した不純物除去方法を採用した場合、各プレート表面の不純物を除去した後、別の処理容器内にリアプレートとフェースプレートを配置して、真空雰囲気中で２枚のプレートを組み合わせて周縁部を封止して表示装置を製造するため、プレート表面の不純物を完全に除去することはできない。このため、このように製造した表示装置を長時間駆動した際、残留した不純物が経時的に拡散や吸着、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経時的に不安定になる問題があった。
【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、簡単な方法により特性劣化の要因となる不純物を確実に除去できる電子放出素子の製造方法、この電子放出素子を備えた表示装置の製造方法、およびこの電子放出素子のクリーニング機能を備えた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】
【００１４】
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、上記一対の電極に電圧を与えて上記電子放出部から電子を放出させ、且つ上記一対の電極に逆極性の電圧を与えて上記電子放出部から電子を放出させ、上記電子放出部表面の不純物を除去する不純物除去工程と、を有する。
【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、上記一対の電極に電圧を与えて上記電子放出部から電子を放出させる前駆動工程と、この前駆動工程と逆極性の電圧を上記一対の電極に与えて上記電子放出部から電子を放出させる不純物除去工程と、を有する。
【００１６】
また、本発明の表示装置の製造方法は、背面基板上に複数対の電極を形成する工程と、上記複数対の電極を夫々つなぐように複数の導電膜を形成する工程と、上記複数の導電膜夫々に電子放出部を形成する工程と、少なくとも上記複数の電子放出部を炭化する活性化工程と、真空雰囲気中で上記背面基板を熱処理するベーキング工程と、上記複数対の電極に電圧を与えて上記複数の電子放出部から電子を放出させ、且つ上記複数対の電極に逆極性の電圧を与えて上記複数の電子放出部から電子を放出させ、上記複数の電子放出部表面の不純物を除去する不純物除去工程と、蛍光体層を有する前面基板を上記背面基板と真空雰囲気中で組み合わせて周縁部同士を封着する封着工程と、を有する。
【００１７】
さらに、本発明の表示装置は、所定の隙間を介して対向した背面基板および前面基板と、上記背面基板の対向面上に設けられ複数対の電極に画像信号に応じた電圧を与えることにより電子を選択的に放出する複数の電子放出素子と、上記前面基板の対向面上に設けられ電子の衝突により画像を表示する画像表示部と、を備えた表示装置であって、上記複数対の電極に画像を表示するときと同じ極性の電圧を与えて上記複数の電子放出素子から電子を放出させ、且つ上記複数対の電極に逆極性の電圧を与えて上記複数の電子放出素子から電子を放出させることにより、上記複数の電子放出素子近傍の不純物を除去するクリーニング機能を備えている。
【００１８】
上述した発明によると、専用の処理装置を必要とせず、電子放出素子の電極に通常動作時と逆極性の電圧を与えることにより、電子放出部表面の不純物を確実に除去できる。また、不純物除去のタイミングはいかなるタイミングであっても良く、表示装置の背面基板と前面基板を封着した後でも良い。これにより、電子放出素子の製造時に不純物を確実に除去でき、さらに表示装置を製造した後に不純物を除去でき、長時間に亘って電子放出素子の特性劣化を防止でき、良質な画像を表示できる安定した動作特性を有する表示装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、この発明によると、簡単な方法により電子放出素子の特性劣化の要因となる不純物を確実に除去できる。また、表示装置を製造した後、所望するタイミングで電子放出素子をクリーニングでき、経時的な不純物の付着による特性劣化を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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（基板、背面基板）およびフェースプレート１２（前面基板）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。
【００２３】
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（対向面）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。
【００２４】
リアプレート１０の内面（対向面）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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
次に、上記構造の電子放出素子１８の製造方法について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。
【００５３】
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（ステップ１）。
【００５４】
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（ステップ２）。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。
【００５５】
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（ステップ３）。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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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（ステップ４）。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、素子電流Ｉfおよび放出電流Ｉeが著しく増加する。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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（ステップ５）。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。
【００６３】
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（ステップ６）。この際、真空装置内に配置されたリアプレート１０上の各電子放出素子１８の素子電極３１、３２に対し、真空雰囲気中で通常の駆動時と同じ極性（本実施の形態では正極性）の電圧を与え、適時前駆動を行なう。この前駆動では、通常動作時と同じ方向で通常動作時より高い電圧を各素子電極３１、３２に一定時間与え、素子特性を安定化させる。そして、この後、通常動作時と逆極性（本実施の形態では負極性）の電圧を各素子電極３１、３２に一定時間与える。
【００６４】
つまり、この不純物除去処理では、全ての素子電極３１、３２に対して通常動作時と同極性の電圧を一定時間与え、且つ全ての素子電極３１、３２に対して逆極性の電圧を一定時間与えることにより、電子放出部３６の不純物を除去する。より具体的には、全ての素子電極３１、３２に正極性方向の電圧を与えて電子放出部３６から電子を放出させることにより＋極側の電子放出部表面に吸着している不純物を除去するとともに、全ての素子電極３１、３２に負極性方向の電圧を与えて電子放出部３６から電子を放出させることにより−極側の電子放出部表面に吸着している不純物を除去する。
【００６５】
本実施の形態では、１０-7［Ｐａ］以下の真空雰囲気中で全ての素子電極３１、３２に対して正方向および逆方向のパルス電圧を交互に与え、電子放出部３６の表面に吸着した不純物を除去するようにした。また、このとき、各電子放出素子１８から放出される電子を図示しない検出部を介して検出してエミッション電流をモニタし、この電流値が理想の値になるまで各素子電極３１、３２に対する通電処理を続け、各素子電極３１、３２に与えるパルス電圧の大きさ、パルス幅、周波数、および極性を適宜調整した。
【００６６】
パルス電圧の波形は、方形波、正弦波、三角波等、種々の波形を採用することができ、パルス電圧の極性は、正極性のみのパルス、負極性のみのパルス、或いは両極のパルスを交互に有するものを採用することができる。つまり、パルス電圧の大きさ、パルス幅、周波数、極性、波形などは、適宜調整すれば良く、全ての電子放出素子１８の電子放出部３６に吸着した不純物を確実に除去するまで通電処理を続ければ良い。
【００６７】
以上のように、本実施の形態によると、不純物を除去するための専用の処理装置を必要としないで、各電子放出素子の素子電極に通常動作時と逆極性の電圧を印加するだけの簡単な方法により、電子放出素子１８の電子放出部３６に吸着した不純物を確実に除去でき、電子放出素子の特性を長時間に亘って安定させることができる。
【実施例】
【００６８】
ここで、本発明の効果を検証するため、３つの電子放出素子Ａ、Ｂ、Ｃに対して異なる条件で上述した不純物除去処理を実施した。このときの３つの電子放出素子Ａ、Ｂ、Ｃに対する処理条件を図７に図示してあり、図８には処理後の電子放出素子Ａ、Ｂ、Ｃを長時間（本実施の形態では１４００時間）駆動した際のエミッション電流の変化をグラフにして示してある。尚、比較のため、図８には、図７のエレクトロンクリーニング工程を実施していない電子放出素子を長時間駆動した場合のエミッション電流の変化を図示してある。また、このとき素子電極３１、３２に与える電圧は方形波パルスとした。
【００６９】
電子放出素子Ａに対しては、パルス電圧＝＋１７．５［Ｖ］、パルス幅＝１［ｍｓ］、パルス割合＝６［％］、印加時間＝１［ｍｉｎ］で素子電極３１、３２にパルス電圧を与えて前駆動した後、パルス電圧＝−１７．５［Ｖ］、パルス幅＝１［ｍｓ］、パルス割合＝６［％］、印加時間＝１［ｍｉｎ］で素子電極３１、３２にパルス電圧を与えた。また、電子放出素子Ｂに対しては、電子放出素子Ａに対する前駆動と同条件で前駆動した後、パルス電圧の印加時間を０．５［ｍｉｎ］に変えて素子電極３１、３２にパルス電圧を与えた。さらに、電子放出素子Ｃに対しては、電子放出素子ＡおよびＢに対する前駆動と同条件で前駆動した後、パルス電圧の印加時間を１０［ｍｉｎ］に変えて素子電極３１、３２にパルス電圧を与えた。つまり、３つの電子放出素子Ａ、Ｂ、Ｃに対するガス被毒の程度が異なるため、処理条件として、エレクトロンクリーニング工程におけるパルス電圧の印加時間だけを異ならせた。
【００７０】
図８に示すように、上述した３つの電子放出素子Ａ、Ｂ、Ｃを夫々有するＳＥＤを長時間駆動したところ、１４００時間を経過してもエミッション電流が殆ど変化せず安定していることがわかる。これに対し、エレクトロンクリーニング工程を実施していない比較例に関しては、時間の経過とともにエミッション電流が上昇しているのがわかる。つまり、比較例の電子放出素子は、製造工程中にガス被毒を受けて付着した不純物が完全に除去されておらず、駆動により発生した熱により電子放出素子表面に付着したガスが放出され、エミッション電流が上昇しているものと考えられる。
【００７１】
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。
【００７２】
例えば、上述した実施の形態では、ベーキング処理の後で封着処理の前に不純物除去処理を実施した場合について説明したが、これに限らず、ベーキング処理中やベーキング処理の前に不純物除去処理を実施しても良く、特に、活性化処理の後に不純物除去処理を実施しても良い。
【００７３】
また、上述した実施の形態では、ＳＥＤの製造工程中に不純物除去処理を実施する場合について説明したが、これに限らず、上述した不純物除去処理は、リアプレート１０とフェースプレート１２を対向させて周縁部を封着してＳＥＤを製造した後に実施することもできる。この場合、ＳＥＤの駆動中に、図示しない検出部を介して各電子放出素子１８から放出されるエミッション電流をモニタし、エミッション電流の値（放出される電子の量）が予め設定した一定値を超えて変化したことを条件に、上述したクリーニング機能を働かせて不純物を除去する。つまり、本発明によると、上述した不純物除去処理をＳＥＤの製造工程中或いは製造後の任意のタイミングで実施することができる。これにより、ＳＥＤの各電子放出素子１８のエミッション電流値の経時的な変化を無くすことができ、長期間に亘って安定した駆動特性を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【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】図５の電子放出素子の製造方法を説明するためのフローチャート。
【図７】３つの電子放出素子に対する不純物除去処理を実施した場合における処理条件を示す表。
【図８】図７の処理条件に基づいて製造した電子放出素子を長時間駆動した場合のエミッション電流の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
【００７５】
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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【図８】
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