(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板と、該絶縁性基板上に設けられた、複数の第１導体層及び前記複数の第１導体層と交差する複数の第２導体層と、各々が前記複数の第１導体層のうちの一つと前記複数の第２導体層のうちの一つとに接続された複数の電子放出素子と、を備える電子源基板の製造方法であって、
（Ａ）複数の溝を備える絶縁性基板上に、各々の電極対を構成する一方の電極の一部が前記複数の溝のうちの何れか一つの溝内に配置されるように、複数の電極対を設ける工程と、
（Ｂ）前記溝内に配置された前記一方の電極の一部と接続するように、前記複数の溝の各々の内部に第１導体層を少なくとも１層形成する工程と、
（Ｃ）前記第１導体層を覆うように、前記溝内に層間絶縁層を少なくとも１層形成する工程と、
（Ｄ）前記層間絶縁層上に、前記複数の第１導体層と交差し、且つ、前記電極対を構成する他方の電極の一部と接続するように、第２導体層を複数形成する工程と、
（Ｅ）前記複数の電極対の各々を構成する一方の電極と他方の電極との間に電子放出部を設ける工程と、
を順次行うことを特徴とする電子源基板の製造方法。
【請求項２】
前記溝を、機械的切削工法を用いて形成することを特徴とする請求項１に記載の電子源基板の製造方法。
【請求項３】
前記溝を、砥粒を用いたサンドブラスト工法を用いて形成することを特徴とする請求項１に記載の電子源基板の製造方法。
【請求項４】
前記電子放出部を設ける工程は、電子放出部形成用薄膜を設ける工程と、該電子放出部形成用薄膜に通電処理を施す工程とを有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電子源基板の製造方法。
【請求項５】
（Ａ）絶縁性基板の所定の位置に設けられた溝と、
（Ｂ）前記溝の近傍に設けられており、一方の電極と他方の電極とから構成され、該一方の電極の一部が前記溝内に配置されている電極対と、
（Ｃ）前記溝内に配置されている前記一方の電極の前記一部に接続し、前記溝内に設けられた第１導体層と、
（Ｄ）前記第１導体層を覆い前記溝内に少なくとも１層設けられた層間絶縁層と、
（Ｅ）前記層間絶縁層上に配置され、前記第１導体層と交差し、前記電極対を構成する他方の電極の一部と接続する第２導体層と、
（Ｆ）前記電極対の間に設けられた電子放出部と、
を具備することを特徴とする電子源基板。
【請求項６】
電子源基板と、該電子源基板から放出された電子の照射により発光する蛍光体とを備える画像表示装置であって、
前記電子源基板が請求項５に記載の電子源基板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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子源基板、画像表示装置及び電子源基板の製造方法に関し、特に、表面伝導型電子放出素子を２次元平面上に複数個配設した電子源基板及びそれを用いた画像表示装置並びに電子源基板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は、熱電子源と冷陰極電子源の２種類が知られている。上記冷陰極電子源には、電界放出型（以下、ＥＦと記す）、金属／絶縁層／金属（以下、ＭＩＭと記す）や、表面伝導型電子放出素子等がある。
【０００３】
ＥＦ型の例としては、W.P.Dyke&W.W.Dolan,"Fieldemission",Advance in Electron Physics,8,89,(1956)等が知られている。
ＭＩＭ型の例としては、C.A.Mead,"Tunnel-emissionamplifier,J,Appl.Phys,32,646(1961)等が知られている。
【０００４】
表面伝導型電子放出素子の例としては、M.I.Elinson,Radio Eng.Electron Phys.,10,(1965)等がある。上記表面伝導型電子放出素子は、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を利用するものである。
【０００５】
上記表面伝導型電子放出素子としては、上記、Elinson等によるＳｎＯ2 薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によるもの[G.Dittmer:"Thin Solid Films",9,317(1972)],Ｉｎ2 Ｏ3 ／ＳｎＯ2 薄膜によるもの[M.Hartwell and C.G.Fonstad:"IEEE Trans .ED.Conf.",519,(1975)]、カーボン薄膜によるもの[荒木  久  他：真空、第２６巻、第１号、２２ページ（１９８３）]等が報告されている。
【０００６】
これらの表面伝導型電子放出素子の典型的な素子構成として、上述のM.Hartwellの素子構成を図１４に示す。図１４において、９０１は絶縁性基板である。９０２は、電子放出部形成用薄膜で、スパッタリングで形成されたＨ型形状の金属酸化物等からなり、後述のフォーミングと呼ばれる通電処理により電子放出部９０５が形成される。
【０００７】
従来、これらの表面伝導型電子放出素子においては、電子放出を行う前に電子放出部形成用薄膜９０２を予めフォーミングと呼ばれる通電処理によって電子放出部９０５を形成するのが一般的であった。
【０００８】
すなわち、フォーミングとは、上記電子放出部形成用薄膜９０２の両端に電圧を印加し電子放出部形成用薄膜を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態にした電子放出部９０５を形成することである。なお、電子放出部９０５は電子放出部形成用薄膜９０２の一部に亀裂が発生し、その亀裂付近から電子放出が行われる場合もある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図１５に従来法による電子源基板の製造方法の工程フローを示す。図１５において、５１は電子放出部、５２は第１導体層、５３は層間絶縁層、５４は第２導体層、５５は電子放出部形成用の膜である。
【００１０】
従来法の場合、層間絶縁層５３の形成は、連続した凹型部分をもつパターンを第１導体層５２の上に直接印刷する方法を実施している。この方法でも、電子源基板の製造は可能であるが、スクリーン印刷は、基板とスクリーンの間隔をある一定距離に保ち、ペーストがスクリーンメッシュを通過して基板に塗布するようにする印刷方法である。
【００１１】
このため、印刷時に基板とスクリーンとが密着していない場合、印刷回数を重ねると、必然的にスクリーンメッシュの裏側にペーストがある程度回り込み、ペーストの残りがスクリーンメッシュの裏に付着してしまう問題があった。
【００１２】
また、連続印刷を実施していると、上記ペーストの残りが次の基板に加算されて印刷されてしまい、ダレ等のパターン乱れの原因となっていた。上記ダレが大きくなってくると、層間絶縁層パターンのコンタクト部分がつぶれる傾向になり、歩留まりが低下してしまう問題があった。
【００１３】
本発明は上述の問題点にかんがみ、表面伝導型電子放出素子を用いた電子源基板、及びそれを用いた画像表示装置を歩留まり良く製造できるようにすることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子源基板の製造方法は、絶縁性基板と、該絶縁性基板上に設けられた、複数の第１導体層及び前記複数の第１導体層と交差する複数の第２導体層と、各々が前記複数の第１導体層のうちの一つと前記複数の第２導体層のうちの一つとに接続された複数の電子放出素子と、を備える電子源基板の製造方法であって、（Ａ）複数の溝を備える絶縁性基板上に、各々の電極対を構成する一方の電極の一部が前記複数の溝のうちの何れか一つの溝内に配置されるように、複数の電極対を設ける工程と、（Ｂ）前記溝内に配置された前記一方の電極の一部と接続するように、前記複数の溝の各々の内部に第１導体層を少なくとも１層形成する工程と、（Ｃ）前記第１導体層を覆うように、前記溝内に層間絶縁層を少なくとも１層形成する工程と、（Ｄ）前記層間絶縁層上に、前記複数の第１導体層と交差し、且つ、前記電極対を構成する他方の電極の一部と接続するように、第２導体層を複数形成する工程と、（Ｅ）前記複数の電極対の各々を構成する一方の電極と他方の電極との間に電子放出部を設ける工程とを順次行うことを特徴とする。
また、本発明の電子源基板の製造方法の他の特徴とするところは、前記溝を、機械的切削工法を用いて形成することを特徴とする。
また、本発明の電子源基板の製造方法のその他の特徴とするところは、前記溝を、砥粒を用いたサンドブラスト工法を用いて形成することを特徴とする。
また、本発明の電子源基板の製造方法その他の特徴とするところは、前記電子放出部を設ける工程は、電子放出部形成用薄膜を設ける工程と、該電子放出部形成用薄膜に通電処理を施す工程とを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の電子源基板は、（Ａ）絶縁性基板の所定の位置に設けられた溝と、（Ｂ）前記溝の近傍に設けられており、一方の電極と他方の電極とから構成され、該一方の電極の一部が前記溝内に配置されている電極対と、（Ｃ）前記溝内に配置されている前記一方の電極の前記一部に接続し、前記溝内に設けられた第１導体層と、（Ｄ）前記第１導体層を覆い前記溝内に少なくとも１層設けられた層間絶縁層と、（Ｅ）前記層間絶縁層上に配置され、前記第１導体層と交差し、前記電極対を構成する他方の電極の一部と接続する第２導体層と、（Ｆ）前記電極対の間に設けられた電子放出部とを具備することを特徴とする。
【００１６】
本発明の画像表示装置は、電子源基板と、該電子源基板から放出された電子の照射により発光する蛍光体とを備える画像表示装置であって、前記電子源基板が（Ａ）絶縁性基板の所定の位置に設けられた溝と、（Ｂ）前記溝の近傍に設けられており、一方の電極と他方の電極とから構成され、該一方の電極の一部が前記溝内に配置されている電極対と、（Ｃ）前記溝内に配置されている前記一方の電極の前記一部に接続し、前記溝内に設けられた第１導体層と、（Ｄ）前記第１導体層を覆い前記溝内に少なくとも１層設けられた層間絶縁層と、（Ｅ）前記層間絶縁層上に配置され、前記第１導体層と交差し、前記電極対を構成する他方の電極の一部と接続する第２導体層と、（Ｆ）前記電極対の間に設けられた電子放出部とを具備することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を説明する。
図１に、本発明の実施形態による画像表示装置で用いられる、冷陰極電子ビーム源である表面伝導型電子放出素子を用いた電子源基板の構成図（上面図及び断面図）を示し、図２に、本発明による電子源基板の製造方法の工程フロー図を示す。
【００１８】
図１（ａ）及び（ｂ）において、１は絶縁性基板１０に形成される溝、２は電子放出部近傍の薄膜電極、３は第１導体層、４は層間絶縁層、５は第２導体層、６は電子放出部形成用薄膜である。
【００１９】
以下、図２の工程フローの説明図を参照して本実施形態による電子源基板の製造方法を詳細に説明する。
まず、本実施の形態の特徴である溝１を、予め洗浄された絶縁性基板１０に形成する（図２（ａ））。溝１の形成方法は、機械的切削方法、砥粒によるサンドブラスト方法、もしくはエッチング法等がある。もちろん、これらの方法に限定されるものではない。溝１の位置は、第１導体層３が形成される位置に合わせて形成する必要がある。
【００２０】
次に、溝１が形成された絶縁性基板１０に、左右の長さが異なる構造をもった電子放出部近傍電極２を形成する（図２（ｂ））。上記電子放出部近傍電極２は、電子放出部形成用薄膜６と第１導体層３、及び第２導体層５とのオーム性接触を良好にするために設けられるものである。
【００２１】
さらに詳しくは、上記電子放出部形成用薄膜６は、配線用の導体層と比べて著しく薄い膜であるために「ヌレ性」、「膜厚保持性」等の問題を回避するために設けているものである。
【００２２】
したがって、配線用の第１導体層３、第２導体層５を、たとえばスパッタリング法により薄膜にて構成する場合は、電子放出部近傍電極２を必ずしも設ける必要はなく、配線導体（配線層）と同時に形成することが可能である。
【００２３】
電子放出部近傍電極２の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法等の真空系を用いる方法や、溶媒に金属成分及びガラス成分を混合した厚膜ペーストを印刷し、その後で焼成することにより形成する厚膜印刷法がある。
【００２４】
次に、本発明の第２の特徴である、埋めこみ形状の第１導体層３を形成する（図２（ｃ））。第１導体層３を形成する方法としては、電子放出部近傍電極２の形成方法と同様の形成方法が適用可能ではあるが、第１導体層３の場合には、電子放出部近傍電極２とは異なり、膜厚は厚い方が電気抵抗を低減できるので有利である。
【００２５】
そこで、厚膜印刷法を用いるのが有利である。もちろん、薄膜配線の適用も可能であるが、膜厚を厚くするには成膜に多大な時間が必要である。又、本実施の形態のように埋めこみ形状を実現するのは、実質的には、薄膜での形成は、可能ではあるが、高度な技術を必要とする問題がある。
【００２６】
次に、本実施の形態の第３の特徴である、埋めこみ形状の層間絶縁層４を形成する（図２（ｄ））。層間絶縁層４は、第１導体層３を完全に覆うようにして、形成することが重要である。
【００２７】
上記層間絶縁層４の構成材料は、絶縁性を保てるものであればよく、たとえば、金属成分を含有しない厚膜ペーストであってよい。本実施の形態では、第１導体層３が、溝１の中に埋めこむように形成されるため、層間絶縁層形成時に段差が発生しない。
【００２８】
したがって、上記層間絶縁層４のダレ、等のパターン乱れが軽減され、良好な、絶縁層パターンの形成が可能となり、層間絶縁層を介した、第２導体層５と、電子放出部近傍電極２との接続信頼性を向上させることができる。
【００２９】
次に、第２導体層５を形成する（図２（ｅ））。この第２導体層５を形成する方法は、第１導体層２を形成する方法と同様の方法が適用可能である。ここでも、本実施の形態の特徴が生かされる。すなわち、層間絶縁層４についても、絶縁性基板１０に形成された溝１内に埋めこむようにして形成されるため、第２導体層形成時においても、絶縁性基板１０に段差を可及的に小さくすることができ、良好な印刷配線パターンの実現が可能となる。
【００３０】
最後に、電子放出部形成用薄膜６を形成して冷陰極電子ビーム源用の素子（１素子分）が完成する。電子放出部形成用薄膜６の成膜方法および電子放出部分（表面伝導型電子放出素子）の形成方法は、従来の方法をそのまま適用することが可能である（後述）。
【００３１】
なお、図１及び図２では、１素子部分のみを図示したが、これを複数個、同時に形成することで、単純マトリクス構成の電子源基板の構成が完成する。表面伝導型電子放出素子の代表的な構成、製造方法および特性については、たとえば特開平２−５６８２２号公報に開示されている。
【００３２】
以下に、本実施形態に係わる表面伝導型電子放出素子の基本的な構成と製造方法および特性について概説する。図３は、本実施の形態にかかわる典型的な電子放出素子の構成を示す図面である。
【００３３】
図３において、３１は絶縁性基板、３５と３６は素子電極、３４は電子放出部形成用薄膜、３３は電子放出部である。本実施形態における、電子放出部３３を含む電子放出部形成用薄膜３４のうち電子放出部３３としては、粒径が数ｎｍの電気伝導性粒子からなり、電子放出部３３を含む電子放出部形成用薄膜用薄膜３４のうち電子放出部３３以外の部分は、微粒子膜よりなる。
【００３４】
なお、ここで述べる微粒子膜とは、複数の微粒子が集合した膜であり、その微細構造として、微粒子が個々に分散した状態のみならず、微粒子が互いに隣接あるいは重なり合った状態（島状も含む）の膜をさす。
【００３５】
電子放出部を含む電子放出部形成用薄膜３４の構成原紙又は分子の具体例としては、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ、ＳｎＯ2 、Ｉｎ3 Ｏ3 、ＰｂＯ、Ｓｂ2 Ｏ3 等の酸化物、ＨｆＢ2 、ＺｒＢ2 、ＬａＢ6 、ＣｅＢ6 、ＹＢ4 、ＧｄＢ4 等のホウ化物、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、さらにはカーボン、ＡｇＭｇ、ＮｉＣｕ、ＰｂＳｎ等である。
【００３６】
また、電子放出部形成用薄膜３４の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、化学的気相成長法、分散塗布法、ディッピング法、スピナー法等がある。
【００３７】
電子放出部形成用薄膜放出部３３を有する電子放出部形成用薄膜放出素子の形成方法としては様々な方法が考えられるが、その一例を図４に示す。３４は電子放出部形成用薄膜である。
【００３８】
以下、図３、図４および図５を参照しつつ、素子の形成方法を説明する。
以下の説明は、単一の素子の形成方法を説明したものであるが、既述の本実施の形態の実施形態による新規な電子源基板の製造方法にも適用されるものである。
【００３９】
（１）絶縁性基板１を洗剤、純水および有機溶剤により十分に洗浄後、真空蒸着技術、フォトリソグラフィー技術により上記絶縁性基板１の面上に素子電極３５、３６を形成する（図４（ａ））。素子電極３５、３６の材料としては電気伝導性を有するものであれば、どのようなものであってもかまわないが、たとえばニッケル金属があげられる。
【００４０】
素子電極３５、３６の寸法については、例えば、素子電極間隔Ｌは２μｍ、素子電極長さＷは３００μｍ、素子電極３５、３６の膜厚ｄは１００ｎｍである。素子電極（電子放出部近傍電極）３５、３６の形成方法として、厚膜印刷法をもちいても一向にさしつかえない。印刷法の場合の材料としては有機金属ペースト（ＭＯＤ）等がある。
【００４１】
（２）絶縁性基板３１上に設けられた素子電極３５と３６との間に、素子電極３５と３６を形成した絶縁性基板３１上に有機金属溶液を塗布して放置することにより、有機金属薄膜を形成する。
【００４２】
尚、有機金属溶液とは、上記Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属を主元素とする有機化合物の溶液である。この後、有機金属薄膜を加熱焼成処理してリフトオフ、エッチング等によりパターニングし、電子放出部形成用薄膜３４を形成する（図４（ｂ））。
【００４３】
（３）続いて、フォーミングとよばれる通電処理により素子電極３５、３６間に電圧を印加することにより、電子放出部形成用薄膜３４の部分に構造の変化した電子放出部３３が形成される（図４（ｃ））。
【００４４】
この通電処理により電子放出部形成用薄膜３４を局所的に破壊、変形もしくは変質でしめ、構造の変化した部位を電子放出部３３と呼ぶ。先に説明したように電子放出部３３は金属微粒子で構成されている事が観察された。
【００４５】
フォーミング処理中の電圧波形を図５に示す。図５中、Ｔ１およびＴ２はそれぞれ電圧波形のパルス幅とパルス間隔であり、Ｔ１を１マイクロ秒〜１０ミリ秒、Ｔ２を１０マイクロ秒〜１００ミリ秒、三角波の（フォーミングジのピーク電圧）は４Ｖから１０Ｖ程度とし、フォーミング処理は真空雰囲気下で数十秒間で適宜設定した。
【００４６】
以上、説明した電子放出部を形成する際に、素子の電極間の三角波パルスを印加してフォーミング処理を行っているが、素子の電極間に印加する波形は三角波に限定することはなく、矩形波など所望の波形を用いてもよく、その波高値およびパルス幅、パルス間隔等についても上述の値に限るものではなく、電子放出部が良好に形成されれば所望の値を選択することができる。
【００４７】
上記の素子構成をもち上記の製造方法によって作製された本実施形態にかかわる電子放出素子の基本特性について、図６及び図７を参照して説明する。
図６は、図３で示した構成を有する素子の電子放出特性を測定するための測定評価装置の概略構成図である。
【００４８】
図６において、３１は絶縁性基板、３５、３６は素子電極、３４は電子放出部形成用薄膜、３３は電子放出部を示す。また、６１は素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電源、６０は素子電極３５、３６間の電子放出部３３を含む電子放出部形成用薄膜３４を流れる素子電流Ｉｆをを測定するための電流計、６４は素子の電子放出部より放出される放出電流Ｉｅを捕捉するためのアノード電極、６３はアノード電極６４に電圧を印加するための高圧電源、６２は素子の電子放出部３３より放出される放出電流Ｉｅを測定するための電流計である。
【００４９】
電子放出素子の上記素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅの測定にあたっては、素子電極３５、３６に電源６１と電流計６０とを接続し、上記電子放出素子の上方に電源６３と電流計６２を接続したアノード電極６４を配置している。
【００５０】
また、本電子放出素子およびアノード電極６４は真空装置６５内に設置され、その真空装置には排気ポンプ６６および真空計等の真空装置に必要な機器が具備されており、所望の真空下にて本素子の測定評価を行えるようになっている。なお、アノード電極６４の電圧は１〜１０ｋＶ、アノード電極６４と電子放出素子との距離Ｈは３〜８ｍｍの範囲で測定した。
【００５１】
図６に示した測定評価装置により測定された放出電流Ｉｅおよび素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの関係の典型的な例を図７に示す。なお、図７は任意単位で示されており、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆのおよそ1000分の１程度である。図７からも明らかなように、本電子放出素子は放出電流Ｉｅに対して３つの特性を有する。
【００５２】
第１に、本素子はある電圧（閾値電圧とよぶ、図７中のＶｔｈ）以上の素子電圧を印加すると、急激に放出電流Ｉｅが増加し、一方、閾値電圧以下では放出電流Ｉｅがほとんど検出されない。すなわち、放出電流Ｉｅに対する明確な閾値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子である。
【００５３】
第２に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに依存するため、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆで制御できる。
第３に、アノード電極６４に捕捉される電荷量は、素子電圧Ｖｆを印加する時間により制御できる。
【００５４】
以上のような特性を有するため、本実施の形態にかかわる電子放出素子は、多方面への応用が期待される。また、素子電流Ｉｆは素子電圧Ｖｆに対して単調増加する（ＭＩ）特性の例を示したが、ｋのほかにも、素子電流Ｉｆが素子電圧Ｖｆに対して電圧制御型負性抵抗（ＶＣＮＲ）特性を示す場合もある。
【００５５】
この場合も電子放出素子は上述した３つの特性を有する。なお、予め電導性微粒子を分散して構成した表面伝導型電子放出素子においては、上記本実施形態の基本的な素子構成の、基本的な製造方法の一部を変更しても構成できる。
【００５６】
また、本実施形態による電子源基板が適用されるカラー画像表示装置の代表的な構成としては、まず、図８に示すように上記特開平２−５６８２２号公報に開示された製造方法により作製される電子放出素子を複数個、基板１０１上に形成する。
【００５７】
上記基板１０１をリアプレート１０２上に固定した後、基板１０１の５ｍｍ上方にフェースプレート１１０（ガラス基板１０７の内面に蛍光体膜１０８とメタルバック１０９が形成されて構成される）を支持枠１０３を介して配置し、フェースプレート１１０、支持枠１０３、リアプレート１０２の接合部にフリットガラスを塗布し、大気中もしくは窒素雰囲気中にて400℃乃至500℃で１０分間以上焼成することで封着した。
【００５８】
また、リアプレート１０２への基板１０１０の固定もフリットガラスにて行った。図８において、３３は電子放出部、１０５、１０６は夫々Ｘ方向およびＹ方向の素子電極である。
【００５９】
なお、ここではフェースプレート１１０、支持枠１０３、リアプレート１０２で外囲器１１１を構成したが、リアプレート１０２は主に基板１０１の強度を補強する目的で設けられるため、基板１０１自体で十分な強度をもつ場合には、別体のリアプレート１０２は不要であり、基板１０１に直接、支持枠１０３を封着し、フェースプレート１１０、支持枠１０３、基板１０１にて外囲器１１１を構成する。また、蛍光体膜１０８の内面側には通常メタルバック１０９が設けられる。
【００６０】
メタルバック１０９を設置する目的は、蛍光体のうち内面側への光をフェースプレート１１０側へ鏡面反射する事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電極として作用させること、外囲器内で発生した負イオンの衝突によるダメージからの蛍光体を保護することなどである。
【００６１】
メタルバック１０９は、蛍光体膜作成後、蛍光体膜の内面の平滑処理（通常フィルミングとよばれる）を来ない、その後Alを真空蒸着することで作成する。更に、フェースプレート１１０の蛍光体膜１０８の電気電導性を高めるため、蛍光体膜１０８の外面側に透明電極（図示せず）が設けられる場合もある。
【００６２】
上述の封着を行う際、カラー画像表示装置の場合には、各色に対応する蛍光体と電子放出素子との位置合わせを十分に行う必要がある。このようにして作成されるガラス容器内の雰囲気を十分に行う必要がある。
【００６３】
このようにして作成されるガラス容器内の雰囲気を排気管（図示せず）を通じて真空ポンプにて排気し、十分な真空度に達した後、容器外端子Ｄ０ｘ１〜Ｄ０ｘｍとＤ０ｙ１からＤｏｙｎを通じ素子電極１０５、１０６間に電圧を印加し上述のフォーミング処理を実施して、電子放出部３３を形成し電子放出素子を作成する。
【００６４】
最後に、１０−６Ｔｏｒｒ程度の真空度にて、排気管を熱して溶着し外囲器の封止を行い完成する。さらに、封止後に真空度を維持するために、ゲッター処理なる工程を実施する。これは、封止を行う直前あるいは封止後に、抵抗加熱あるいは高周波加熱とにより、画像表示装置の所定の位置（図示せず）に配設されたゲッターを加熱してゲッター蒸着膜を形成する処理である。ゲッターとしては、通常、Ｂａ等が主成分であり、上記蒸着膜の吸着作用により真空度を維持するものである。
【００６５】
以上のような製造方法により構成される画像表示装置において、各電子放出素子には容器外端子Ｄ０ｘ１〜Ｄ０ｘｍ乃至Ｄ０ｙ１〜Ｄ０ｙｎを通じて電圧を印加することにより電子放出させる。
【００６６】
すなわち、走査線に対応する容器外端子Ｄ０ｘ１〜Ｄ０ｘｍには画像信号の１水平期間づつ順次電圧が印加され、容器外端子Ｄ０ｙ１〜Ｄ０ｙｎには水平期間に選択された走査線の画像信号の強度に応じた信号電圧が印加される。
【００６７】
したがって、選択された容器外端子Ｄ０ｘｉ（１≦ｉ≦ｍ）に接続される各電子放出素子の両端に画像信号の強度に応じた電圧が印加され、画像信号の強度に応じた電子が放出される。なお、容器外端子Ｄ０ｘ１〜Ｄ０ｘｍと容器外端子Ｄ０ｙ１〜Ｄ０ｙｎとは逆であってもよい。
【００６８】
また、高圧端子Ｈｖを通じメタルバック１０９または透明電極に数ｋＶ以上の高圧を印加し電子ビームを加速して蛍光体膜１０８に衝突させて蛍光体を励起・発光させることにより画像が形成される。もちろん、これらの構成は画像表示装置を作成する上で必要な構成の概略であり、各部材の材料等は上述の内容に限るものではない。
【００６９】
蛍光体膜１０８は、モノクローム表示の場合には蛍光体にのみからなるが、カラー表示の場合は、図９に示すように、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と呼ばれる黒色部材１２と蛍光体１３とで構成される。黒色部材１２を設ける目的は、カラー表示の場合に必要となる３原色蛍光体の、各蛍光体１３の塗り分け部分を黒くすることで混色等を目立たなくすること、蛍光体膜１０８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。上記黒色材料としては、通常、黒鉛を主成分とするものが多いが、電気伝導性があり、光の透過および反射が少ない材料であれば、これに限るものではない。
【００７０】
ガラス基板１０７に蛍光体を塗布する方法としては、モノクロームの場合には沈殿法、印刷法等がある。カラーでは、スラリー法等がある。もちろん、カラーにおいて印刷法を用いることも可能である。次に、実施例を示して、電子源基板、特に表面伝導型電子放出素子を用いた画像表示装置における電子源基板を本発明により製造する方法について説明する。
【００７１】
（第１の実施例）
以下、本発明の第１の実施例を、図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は構成図、図１１は作製プロセスを説明する工程図である。
【００７２】
まず、洗浄されたガラス基板（ここでは、ソーダライムガラス基板を使用）に、第１導体層及び層間絶縁層を埋めこみ形成するための、溝５０１を形成する。ここでは、溝５０１の形成方法として、砥粒を用いたサンドブラスト法を適用した。
【００７３】
まず、絶縁性基板に、ドライフィルムを吸着させ、所望のフォトマスクを介して、露光することにより、第１導体層５０３を形成する位置に相当する部分にパターンを形成する。そして、このパターンを現像した後で、細かい砥粒をパターン上に塗布し、サンドブラスト装置のノズルよより噴射される高圧空気によって、ガラス基板に溝５０１を形成する（図１１（ａ））。
【００７４】
次に、電子放出部近傍電極５０２を形成する。本実施例では、膜の成膜方法としては、スクリーン印刷法を使用した。ここで使用した厚膜ペースト材料は、ＭＯＤペーストで、金属成分はＰｔである。印刷の方法はスクリーン印刷法である。
【００７５】
スクリーン印刷を行った後、７０℃で１０分乾燥し、次に本焼を実施する。この時の焼成温度は550℃であり、ピーク保持時間は８分である。このようにして印刷、焼成を行った後の膜厚は、〜０．３μｍであった。電子放出部近傍電極５０２のパターンは、左右の長さが異なるなパターンである。（図１１（ｂ））。
【００７６】
次に、本発明の第２の特徴である、第１導体層５０３を、溝５０１に埋めこむようにして形成する（図１１（ｃ））。第１導体層５０３の形成方法は、スクリーン印刷法を用いた。印刷に使用した材料は、導体成分としてＡｇを含有したスクリーン印刷用ペーストである。
【００７７】
この第１導体層５０３は、溝５０１に埋め込むようにして形成することから、溝５０１に沿って流れ込むようにして膜が形成される。これにより、印刷位置マージンが従来よりも増大するという二次的な効果もある。
【００７８】
次に、層間絶縁層５０４を形成する（図１１（ｄ））。層間絶縁層５０４を形成するためのペースト材料は、ＰｂＯを主成分としてガラスバインダーと樹脂を混合したペーストである。焼成温度は480℃であり、ピーク保持時間は１０分である。また、通常、層間絶縁層５０４は上下層間の絶縁性を十分確保するために、印刷、焼成を総計で最低３回実施する。厚膜ペーストにより形成される膜は通常ポーラスな膜である。
【００７９】
このため、１回印刷、焼成後、再度印刷を実施し、１回目の膜のポーラス状態を埋めこむようにして２回目、３回目の膜を印刷、焼成するようにした。このようにすると、絶縁性が十分確保されることになるので、本実施例もこれに従った。したがって、印刷する層の数は、絶縁性を考慮して増減される。
【００８０】
また、層間絶縁層５０４は、第１導体層５０３を覆うようにして、かつ、溝５０１に埋めこむようにして形成する。これにより、層間絶縁層５０４を形成した後の基板は、従来の方法と比べて、段差が少なくなり、後で形成される第２導体層５０５の形成が容易となる。
【００８１】
最後に、第２導体層５０５を形成する（図１１（ｅ））。第２導体層５０５の形成方法は、厚膜スクリーン印刷法を用いた。以上で、マトリクス配線の部分が完成する。もちろん、ペースト材料、印刷方法等は、この実施例に記したものに限るものではない。
【００８２】
配線完成後、電子放出部（不図示）を形成する。上記電子放出部の形成は、まず、上記印刷方法で形成された電子放出部への電子放出部近傍電極５０２の上層に有機パラジウム（ＣＣＰ４２３０、奥野製薬工業（株）製）をスピンナーにより回転塗布後、300℃で１０分間の加熱処理を実施しＰｄからなる電子放出部形成用薄膜５０６を形成する。
【００８３】
このようにして形成された電子放出部形成用薄膜５０６は、Ｐｄを主元素とする微粒子から構成され、その膜厚は１０ｎｍ、シート抵抗値は５×１０の４乗Ω／□であった。シート抵抗値は長さと幅が等しい導体の単位長さ換算の抵抗値として定義される。
【００８４】
なお、ここで述べる微粒子膜としては複数の微粒子が集合した膜であり、その微細構造としては微粒子が個々に分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに隣接、あるいは、重なり合った状態（島状も含む）の膜をもさし、その粒径とは、上記状態で粒子形状が認識可能な微粒子についての径をいう。
【００８５】
このパラジウム膜をフォトリソグラフィー法を用いて、パターニングすることによりフォーミング前までの素子の製造工程が完了する。フォーミング方法は、従来の方法を導入する事が可能であり、本実施例では、以下の条件とした（図５参照）。
【００８６】
図５中、Ｔ１およびＴ２は電圧波形のパルス幅とパルス間隔であり、本実施例ではＴ１を１ミリ秒、Ｔ２を１０ミリ秒とし、三角波の波高値（フォーミング時のピーク電圧）は１４Ｖとしフォーミング処理は約１×１０−６乗Ｔｏｒｒの真空雰囲気下で６０秒間実施した。このようにして作製された電子放出部は、パラジウム元素を主成分とする微粒子が分散配置された状態となり、その微粒子の平均粒径は３ｎｍであった。
【００８７】
次に、すべての表面伝導型電子放出素子のフォーミングが終了後、１×１０−６Ｔｏｒｒ程度の真空度で排気管（図示せず）をガスバーナーで熱して溶着して外囲器の封止を行った。
【００８８】
最後に、封止後の真空度を維持するために、ゲッター処理を実施する。これはｍ、封止を行う直前に高周波加熱等の加熱法により、画像表示装置内の所定の位置（図示せず）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Ｂａ等を主成分とするものである。
【００８９】
以上のようにして完成した本発明の画像表示装置において、各電子放出素子には、容器外端子Ｄ０ｘ１乃至Ｄ０ｘｍ、Ｄ０ｙ１乃至Ｄ０ｙｎを通じて、走査信号および偏重信号を信号発生手段（図示せず）により、それぞれ印加することにより、電子放出させ、高圧端子Ｈｖを通じて、メタルバック膜に数ｋＶの高圧を印加し、電子ビームを加速して蛍光体膜に衝突、励起、発光させることで画像を表示させる。
【００９０】
（第２の実施例）
以下同様に、図１２及び図１３を参照しつつ第２の実施例を説明する。。
まず、洗浄されたガラス基板（ここでは、ソーダライムガラス基板を使用）に、第１導体層６０３及び層間絶縁層６０４を埋めこみ形成するための、溝６０１を形成する。ここでは、溝６０１の形成方法として、フォトリソ＋エッチング法を適用した。
【００９１】
上記フォトリソ＋エッチング法は、まず、絶縁性ガラス基板に、ドライフィルムを吸着させ、所望のフォトマスクを介して、露光することにより、第１導体層６０３を形成する位置に相当する部分にパターンを形成する。パターンを現像後、フッ酸により一定時間エッチングすることにより、ガラス基板に溝６０１を形成する（図１３（ａ））。
【００９２】
次に、電子放出部近傍電極６０２を形成する。本実施例では、膜の成膜方法としては、スパッタリング法を用いた。膜の構成材料は、Ｔｉ／Ｐｔである。さらに、電子放出部近傍電極６０２のパターンは、左右の長さが異なるパターンである。（図１３（ｂ））。
【００９３】
本実施例では、電子放出部近傍電極６０２の形成方法として薄膜形成法を用いるため、溝６０１の段差部分をうまくカバーしつつ膜を形成する必要がある。すなわち、第１の実施例のように印刷法を適用する場合は、段差カバーは容易であるが、薄膜形成の場合には、細心の注意が必要である。
【００９４】
具体的には、ガラス基板を傾けてスパッタリングすることにより、溝６０１の壁面にも膜が形成されるので、段差カバーが可能となる。この後の工程は、第１の実施例と同様であり、配線完成後に上記電子放出部近傍電極６０２の上層に電子放出部形成用薄膜６０６を形成する。
【００９５】
このようにして形成された電子放出部形成用薄膜６０６は、Ｐｄを主元素とする微粒子から構成され、その膜厚は１０ｎｍ、シート抵抗値は５ｘ１０の４乗Ω／□であった。シート抵抗値は長さと幅が等しい導体の単位長さ換算の抵抗値として定義される。
【００９６】
（第３の実施例）
次に、本発明の第３の実施例を、図１２及び図１３を参照しつつ、同様に説明する。
まず、洗浄されたガラス基板（ここでは、ソーダライムガラス基板を使用）に、第１導体層６０３及び層間絶縁層６０４を埋めこみ形成するための、溝６０１を形成する。ここでは、溝６０１の形成方法として、フォトリソ＋エッチング法を適用した。
【００９７】
フォトリソ＋エッチング法の場合、まず、絶縁性基板にドライフィルムを吸着させ、所望のフォトマスクを介して、露光することにより、第１導体層６０３を形成する位置に相当する部分にパターンを形成する。そして、上記パターンを現像した後、フッ酸により一定時間エッチングすることにより、ガラス基板に溝６０１を形成する（図１３（ａ））。
【００９８】
次に、電子放出部近傍電極６０２を形成する。本実施例では、膜の成膜方法としては、スクリーン印刷法を使用した。ここで使用した厚膜ペースト材料は、ＭＯＤペーストで、金属成分はＰｔである。印刷の方法はスクリーン印刷法である。印刷の後、７０℃で１０分乾燥し、次に本焼を実施する。
【００９９】
本焼の焼成温度は550℃で、ピーク保持時間は８分である。印刷、焼成後の膜厚は、〜０．３μｍであった。電子放出部近傍電極６０２のパターンは、左右の長さが異なるパターンである。（図１３（ｂ））。
【０１００】
次に、第１導体層６０３を形成する。本実施例では、第１の実施例のパターンを拡張し、電子放出部近傍電極６０２の短い側に接触させるように、第１導体層６０３のパターンに突起パターン６０６を設けた（図１３（ｃ））。
【０１０１】
上記突起パターン６０６を設けることにより、電子放出部近傍電極６０２の形成法において、実施例２のような細工を施さずに成膜しても、電子放出部近傍電極６０２と第１導体層６０３との接触が確実になる。この後の工程は、第１の実施例と同様であり、配線完成後に上記電子放出部近傍電極５０２の上層に電子放出部形成用薄膜６０７を形成する（図１３（ｅ））。
【０１０２】
（本発明の他の実施形態）
本発明は複数の機器（例えば、ホストコンピュータ、インタフェース機器、リーダ、プリンタ等）から構成されるシステムに適用しても１つの機器からなる装置に適用しても良い。
【０１０３】
また、上述した実施形態の機能を実現するように各種のデバイスを動作させるように、上記各種デバイスと接続された装置あるいはシステム内のコンピュータに対し、上記実施形態の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードを供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（ＣＰＵあるいはＭＰＵ）に格納されたプログラムに従って上記各種デバイスを動作させることによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。
【０１０４】
また、この場合、上記ソフトウェアのプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、およびそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムコードを格納した記憶媒体は本発明を構成する。かかるプログラムコードを記憶する記憶媒体としては、例えばフロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【０１０５】
また、コンピュータが供給されたプログラムコードを実行することにより、上述の実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）あるいは他のアプリケーションソフト等の共同して上述の実施形態の機能が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明の実施形態に含まれることは言うまでもない。
【０１０６】
さらに、供給されたプログラムコードがコンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれることは言うまでもない。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、単純マトリクス構成の配線構造（マトリクス配線）において、絶縁性基板に溝を設け、ここに第１導体層及び層間絶縁層を埋めこむようにして形成したので、層間絶縁層形成時に問題となった第１導体層による段差に起因した層間絶縁層パターンの形成不良を著しく軽減することができた。
【０１０８】
また、本発明の他の特徴によれば、第１導体層を覆うようにして層間絶縁層を埋めこみ形成するようにしたので、層間絶縁層のパターンを凹字形状にしなくて、単純なストライプパターンで済ますことができ、これにより、形成可能となって作製が容易となる。
【０１０９】
また、本発明のその他の特徴によれば、層間絶縁層をも埋めこんで形成するようのしたので、第２導体層を形成する時に、絶縁性基板の段差を十分に低くすることができ、配線ダレによる不良、印刷不良によるカスレ等を大幅に軽減することができる。
【０１１０】
また、本発明のその他の特徴によれば、絶縁性基板とスクリーン版との間の空隙をせばめることができるので、版裏へのペーストの回り込みを軽減することができ、連続印刷性を向上することができる。これにより、高歩留まりで信頼性の高い電子源基板の作製が可能となる。
【０１１１】
また、本発明のその他の特徴によれば、本発明によれば、画像表示装置の中でも、表面伝導型電子放出素子を用いた単純マトリクス方式の画像表示装置において、また特に厚膜印刷法を用いた製造方法において、優れた効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による電子源基板の表面伝導型電子放出素子部分の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態による電子源基板の製造方法の工程フローを示す工程図である。
【図３】表面伝導型電子放出素子の典型的な構成を示す図である。
【図４】表面伝導型電子放出素子の作製方法のプロセス工程を示す図である。
【図５】本発明によるフォーミングの典型的な波形を示す図である。
【図６】素子の駆動回路構成例を示す図である。
【図７】本発明による表面伝導型電子放出素子の典型的な特性を示す図である。
【図８】本発明による画像表示装置の斜視図である。
【図９】図８の蛍光体膜１０８のパターン図である。
【図１０】本発明の実施例１による電子源基板の表面伝導型電子放出素子部分の構成図である。
【図１１】本発明の実施例１による電子源基板の製造方法の工程フローを示す工程図である。
【図１２】本発明の実施例２による電子源基板の表面伝導型電子放出素子部分の構成図である。
【図１３】本発明の実施例２による電子源基板の製造方法の工程フローを示す工程図である。
【図１４】従来例による表面伝導型電子放出素子の平面図である。
【図１５】従来例による電子源基板上の冷陰極電子ビーム源用の素子の平面図である。
【符号の説明】
１  溝
２  電子放出部近傍の薄膜電極
３  第１導体層
４  層間絶縁層
５  第２導体層
６  電子放出部形成用薄膜
【図１】
0004058187.tif 000002
【図２】
0004058187.tif 000003
【図３】
0004058187.tif 000004
【図４】
0004058187.tif 000005
【図５】
0004058187.tif 000006
【図６】
0004058187.tif 000007
【図７】
0004058187.tif 000008
【図８】
0004058187.tif 000009
【図９】
0004058187.tif 000010
【図１０】
0004058187.tif 000011
【図１１】
0004058187.tif 000012
【図１２】
0004058187.tif 000013
【図１３】
0004058187.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0004058187.tif 000016