(57)【要約】【課題】薄膜電子源を構成する陽極酸化膜のデバイス特性の変動を抑制して高信頼性、および残像の少ない画像表示装置を提供する。【解決手段】信号配線を下部電極１１とし、信号配線の表面を陽極酸化して形成された陽極酸化膜からなる電子加速層１２と、電子加速層を覆って積層されて電子放出電極を構成する上部電極１３とからなる薄膜電子源において、電子加速層を構成する陽極酸化膜は電圧印加前後に電荷注入及び放出が発生する容量性素子であり、電荷の放出時の放出温度活性化エネルギーを０．５ｅＶ以下とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面上に互いに平行に形成されたアルミニウムからなる多数の信号配線と、前記信号配線の上に当該信号配線とは層間絶縁層を介して交差し、かつ互いに平行に形成された多数の走査配線とを有し、前記信号配線と前記走査配線の前記交差部の近傍に形成されて二次元マトリクス状に配置された多数の電子放出部からなる薄膜電子源アレイを画像表示領域に含む一方の基板と、
前記一方の基板の内面に対向して設置され、その対向内面に前記薄膜電子源アレイから放出される電子による励起で発光する複数の蛍光体からなる蛍光面を備えた他方の基板を有し、
前記薄膜電子源は、前記信号配線を下部電極とし、前記信号配線の表面を陽極酸化して形成された陽極酸化膜からなる電子加速層と、前記電子加速層を覆って積層されて電子放出電極を構成する上部電極とからなり、
前記電子加速層を構成する前記陽極酸化膜は電圧印加前後に電荷注入及び放出が発生する容量性素子であり、
前記注入電荷の放出する際の放出温度活性化エネルギーが０．５ｅＶ以下であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記薄膜電子源の前記電子放出電極を構成する上部電極は、前記走査配線の上層に前記画像表示領域の全面を覆うごとく成膜された当該走査配線と電気的に接続された導電性薄膜が、隣接する走査配線の間で電気的に分離されたものであることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記薄膜電子源は、前記走査配線の前記幅方向の片側に寄った部分に配置されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項２又は３において、
前記薄膜電子源は、前記信号配線と前記走査配線を絶縁する層間絶縁層の開口部に配置された前記電子加速層を構成する前記陽極酸化膜の上に前記導電性薄膜を前記電子放出電極として構成されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記走査配線の前記幅方向で前記電子放出部とは反対側に寄った部分に、前記一方の基板と前記他方の基板の間隔を規制するスペーサが配置されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記走査配線は純アルミニウム又はアルミニウム合金であり、前記上部電極が貴金属の単体又は２以上の貴金属の積層であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記アルミニウム合金が、アルミニウムと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８】
請求項６又は７において、
前記貴金属が、イリジウム、白金、金の何れか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、画像表示装置に関し、特に薄膜型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】
薄膜型電子源とは、上部電極―電子加速層―下部電極の３種の薄膜を積層した構造を基本とし、上部電極と下部電極の間に電圧を印加することで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。薄膜型電子源には、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などがある。
【０００３】
ＭＩＭ型については、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３などに、金属―絶縁体―半導体型についてはＭＯＳ型が非特許文献１に、金属―絶縁体―半導体−金属型ではＨＥＥＤ型が非特許文献２などに、ＥＬ型は非特許文献３などに、ポーラスシリコン型については非特許文献４などに記載がある。
【特許文献１】特開平７−６５７１０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】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】
【０００４】
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。ＭＩＭ型電子源では、その電子加速層に用いる薄膜を信号配線である下部電極を構成するアルミニウムを電解液中で処理する陽極酸化法で形成した膜（陽極酸化膜:ＡＯ膜）を用いる。
【０００５】
一般的に、陽極酸化膜には電解液からの不純物イオンが取り込まれる。ＭＩＭ型電子源に電圧を印加し、電荷注入が起こった場合、陽極酸化膜の中の不純物は電荷をトラップする原因となり、デバイス特性の変動要因となる。デバイス特性の変動は画像表示装置の信頼性を低下させるため、陽極酸化膜の中の不純物を可能な限り低減することが要求される。
【０００６】
また、画像表示装置では、画面の特定箇所を任意の輝度で表示した場合、その輝度情報が履歴になり、その後画面の輝度信号が変化しても履歴が残存する、いわゆる残像と呼ばれる現象が発生することがある。前述したように、電荷注入によって欠陥にトラップされた電荷が開放されるとデバイス特性の変動が起こるが、残像現象も同じトラップ電荷の開放によって発生する。
【０００７】
本発明の目的は、薄膜電子源を構成する陽極酸化膜のデバイス特性の変動を制御して高信頼性、および残像の少ない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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明は、ＭＩＭ型電子源に代表される薄膜型電子源の電子加速層を構成する陽極酸化膜中において、一旦陽極酸化膜中に注入された電荷の再放出速度を適正に制御する。
【発明の効果】
【０００９】
陽極酸化膜の中の不純物が低減され、高信頼性を実現した画像表示装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。ここでは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、陽極酸化膜を有する薄膜型電子源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ホットエレクトロン型や、表面伝導型電子源にも有効である。
【実施例１】
【００１１】
図１は、ＭＩＭ型電子源の原理説明図である。ＭＩＭ型電子源の動作は以下のとおりである。すなわち、上部電極１３と下部電極１１との間に電子加速層（トンネル絶縁層）１２を介在させた構造を有する。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、トンネル絶縁層１２内の電界を１Ｍ〜１０ＭＶ／ｃｍ程度にする。これにより、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。ＭＩＭ型電子源として、典型的にはＡｕ−Ａｌ2Ｏ3−Ａｌ構造が知られている。
【００１２】
次に、本発明の画像表示装置を構成する背面基板の詳細を図２〜図１０の製造プロセスを参照して説明する。また、図２〜図１０で説明する製造プロセスで得られる背面基板に図１１で説明する前面基板を貼り合わせて図１２に示す画像表示装置を製造するまでのフローを図１３にまとめた。なお、図２〜図１０には、フルカラー１画素（１ピクセル:赤、緑、青の副画素:サブピクセルで構成される）の平面図と、この平面図のＡ−Ａ’線に沿った断面およびＢ−Ｂ’ 線に沿った断面を示す。
【００１３】
先ず、図２に示したように、ガラス等の絶縁性の背面基板１０上に下部電極（信号配線）１１用の金属膜１１Ｐを成膜する。金属膜１１Ｐの材料としてアルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム合金（例えば、アルミニウムとネオジム（Ｎｄ）の合金:Ａｌ―Ｎｄ）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。
【００１４】
金属膜１１Ｐの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を形成する(図３・・・図１３のＰ‐１)。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１００〜２００μｍ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。
【００１５】
次に、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保護絶縁層（フィールド絶縁層）１４と、トンネル絶縁層１２を形成する。まず、図４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（化成処理）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（電子加速層）１２が形成される（図５・・・図１３のＰ‐２）。
【００１６】
一般に、陽極酸化法を用いた場合の酸化膜成長は、薄膜に印加される高い電場の許での金属イオン、及び酸素イオンの伝導により成長する。下地基板にＡｌ金属を用いた場合、この電場により皮膜中をＡｌ3+、及びＯ2-イオン（あるいはＯＨ-イオン）が、互いに逆向きに移動する。下地基板、皮膜界面に到達したＯ2-イオンはＡｌと反応して新しい酸化物を形成、溶液／皮膜界面に到達したＡｌ3+イオンはＨ2Ｏと反応して新しい酸化物を形成する。この陽極酸化法によって形成したＡｌ2Ｏ3膜は電解質アニオンを含む外層と、純粋な金属酸化物からなる２層構造を示す。また擬似ベーマイトと呼ばれる水和性酸化物を含んでいる
【００１７】
この電解質アニオン層と金属酸化物の割合、電解質アニオン層中のアニオン含有量、水和性酸化物量は、陽極酸化時の電解質の種類・組成（本実施例では酒石酸アンモニウム水溶液を使用）、陽極化成時の温度、陽極酸化時の酸化電流密度（酸化膜成長がほぼイオン電流によると成長速度はファラデー則に従い電流密度に比例）等によって変化することが知られている。
【００１８】
そこで、本実施例にかかるプロセスでは、この外層側アニオン層中のアニオン量を可能な限り低減するために、陽極酸化時の陽極化成電流密度をより低電流密度とすることで制御する。本実施例では、陽極酸化時の陽極化成電流密度を２μＡ／ｃｍ2、１０μＡ／ｃｍ2、５０μＡ／ｃｍ2と変化させた３種類の陽極酸化膜を形成した。
【００１９】
次に、化成処理中に電解液から取り込まれた水分を脱離させるために熱処理を施す。本実施例では、大気中、真空中、窒素中のそれぞれの雰囲気で熱処理（アニール処理）を行なっている。
【００２０】
次に、上部電極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層間絶縁膜（第２保護絶縁膜）１５と、第１の金属層（上部バス電極）２６、第２の金属膜２７を、例えばスパッタリング法等で成膜する（図６・・・図１３のＰ‐３）。層間絶縁膜１５としては、例えばシリコン窒化膜を用い、膜厚は１００ｎｍとした。この層間絶縁膜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２６間の絶縁を保つ役割を果たす。
【００２１】
上部バス電極２６の材料としてはクロム（Ｃｒ）を、第２の金属膜２７の材料としてアルミニウム‐ネオジウム（Ａｌ−Ｎｄ）合金を用いた。上部バス電極２６の材料としては、この他に、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）などを用いることができる。また、第２の金属膜２７の材料としては、アルミニウム‐ネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）合金の他に、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム、クロム合金などを用いることができる。ここでは、上部バス電極２６の膜厚は１０ｎｍ、第２の金属膜２７の膜厚は数ｎｍとする。
【００２２】
続いて、ホトエッチング工程により、上部バス電極２６と第２の金属膜２７を下部電極１１とは直交するように加工して形成する。このウェットエッチングのエッチャント（エッチング剤）は、上部バス電極２６にクロムを用いた場合は硝酸アンモニウムセリウム水溶液など、アルミニウム‐ネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）を用いた場合の第２の金属膜２７は燐酸、酢酸、硝酸の混合水溶液を用いる（図７、図８）。
【００２３】
続いて、走査電極２１の開口部分のＳｉＮからなる層間絶縁膜１５を加工し、電子加速層１２が露出した電子放出部を開口する。この電子放出部は、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本の走査電極に挟まれた空間の交差部の一部に形成する。このエッチングは、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９）。
【００２４】
次に、上部電極用の導電性薄膜１３Ｐ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。導電性薄膜１３Ｐ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であり、例えば５ｎｍとした。導電性薄膜１３Ｐは、上部バス電極２６の隣接走査線側のエッチングバックで形成した第２の金属膜２７の庇で自己整合的に分離されて上部電極１３となる。分離された部分を図１０のＢ−Ｂ’断面に矢印Ｃで示す。上部電極１３は、上部バス電極２６のクロム膜および第２の金属膜２７のＡｌ−Ｎｄ膜と接して給電される（図１３のＰ‐４）。
【００２５】
こうして製作した背面基板にスペーサを介して前面基板を貼り合わせて画像表示装置（表示パネル）を構成する。以下、前面基板の製作と、製作した前面基板と背面基板を貼り合わせた画像表示装置の構造例を説明する。
【００２６】
図１１は、前面基板の製作方法を説明する図である。ガラスを好適とする絶縁性基板１１０に表示画像のコントラストを上げるためのブラックマトリクス１２０を形成する（図１３のＰ‐５）。ブラックマトリクス１２０は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）と重クロム酸ナトリウムとを混合した溶液を絶縁性基板１１０に塗布する。そして、マスクを用いてブラックマトリクスとして残す部分以外に紫外線を照射して感光させる。未感光部分のＰＶＡを除去し、そこに黒鉛粉末を溶かしたブラックマトリクス溶液を塗布・乾燥して皮膜とする。ＰＶＡ上のブラックマトリクスの皮膜と共に該ＰＶＡをリフトオフすることにより形成する。
【００２７】
次に、３色の蛍光体を形成する（図１３のＰ‐６）。先ず、赤色蛍光体粒子にＰＶＡと重クロム酸ナトリウムとを混合した水溶液を絶縁性基板１１０に塗布し、乾燥する。赤色蛍光体を形成する部分に紫外線を照射して感光させた後、未感光部分を流水で除去する。こうして、赤色蛍光体１１１をパターン形成する。同様にして、緑色蛍光体１１２、青色蛍光体１１３を形成する。ここでは、蛍光体のパターンは図１１に示したようなストライプ状とする。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)を用いることができる。
【００２８】
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、全体にアルミニウムを例えば７５ｎｍの膜厚に蒸着してメタルバック１１４とする（図１３のＰ‐７）。このメタルバック１１４は加速電極として働く。その後、この絶縁性基板１１０を大気中で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、前面基板が完成する。
【００２９】
図１２Ａは、前面基板に背面基板を貼り合わせた状態での図１１のＡ−Ａ’線に対応する断面図である。また、図１２Ｂは、前面基板に背面基板を貼り合わせた状態での図１１のＢ−Ｂ’線に対応する断面図である。前面基板１１０と背面基板１０の間にはスペーサ４０を介させ、周囲に封止枠１１６をフリットガラス１１５で封着し（図１３のＰ‐８）、封じ切る（図１３のＰ‐９）。この封着は、フリットガラス１１５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、手間を省いて低コスト化を図るため、大気中で行なうのが望ましい。
【００３０】
前面基板１１０と背面基板１０の間の間隔は１〜５ｍｍ、好ましくは１〜３ｍｍ程度になるように、スペーサ４０の高さを設定する。図１２Ｂでは、説明のため各走査線（第２の金属膜２７）毎に植立させているが、実際には機械的強度が耐える範囲でスペーサ４０の数を減らし、例えば１ｃｍ置き程度毎に設ける。なお、封着した内部の真空度は１０-5Ｐａ程度である。なお、以上の製造工程を図１３にまとめた。
【００３１】
封着した内部を、封入したゲッター材を活性化することにより真空度を維持する。バリウム（Ｂａ）を主成分とする蒸発型のゲッター材の場合、高周波誘導加熱でゲッター材の膜を形成する方法を採用できる。また、ジルコニウム（Ｚｒ）を主成分とする非蒸発型のゲッター材を用いることもできる。
【００３２】
本実施例では、前面基板１１０と背面基板１０の間の間隔は１〜３ｍｍとしており、メタルバック１１４に印加する加速電圧は３〜６ｋＶとすることができる。これにより、蛍光体に陰極線管用の蛍光体を使用することができる。
【００３３】
図１４は、本発明の実施例で製作した陽極酸化膜について深さ方向分析でよく知られたＳＩＭＳ（２次イオン質量分析）を行い、電解質アニオンの低減効果を確認した結果を説明する図である。図１４中、アニオン低減効果は便宜的に炭素元素含有量の比較によって示している。横軸は酸化膜断面方向で陽極酸化膜の表面からの深さ（ｎｍ）を、縦軸はＳＩＭＳ分析から計算した炭素含有量（ａｔｍ／ｃｍ3）を示している。なお本実施例では，陽極酸化膜厚１０ｎｍの例を示している。
【００３４】
曲線Ａは電流密度が５０μＡ／ｃｍ２、曲線Ｂは電流密度が１０μＡ／ｃｍ２の場合を示す。図１４から、表面に近い側、すなわちアニオン層存在領域の炭素含有量は，低電流密度化により減少していることが判る。また、表面から８〜１２ｎｍのピークは下地Ａｌ電極と陽極酸化膜界面付近に相当し、ＳＩＭＳ深さ分析特有の偽ピークと考えられ、今回は評価の対象外としている。
【００３５】
ここで、残像現象および検査方法について、例を用いて簡単に説明する。図１５は、本発明の薄膜電子源を用いたディスプレイ（画像表示装置）の残像現象を説明する図である。まず、図１５（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。なお白表示予定範囲３２は任意である。
【００３６】
次に、図１５（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。（図中の白抜きで“ＴＥＳＴ”と表示した白表示３３の部分）たとえばこの状態で１０００秒間保持する。
【００３７】
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じ輝度になるはずであるが、最大輝度表示をした部分は同じ輝度にならない場合がある。このような挙動をとるのは、動作中のダイオード特性変動が主原因となる。図１６に本発明における薄膜電子源の典型的な電流-電圧（Ｉ−Ｖ）特性を示す。本発明の薄膜電子源を用いた画像表示装置では、印加電圧に対し電流、及びエミッション電流が指数的に変化する領域を用いる。
【００３８】
電圧引加による電荷注入が起こると、Ｉ−Ｖ曲線は見かけ上正電圧側に徐々にシフトする（図１６（ａ））。その変動は注入電荷総量に依存する。すなわち電荷注入量が多いほど変動量は激しくなる。例えば、最大輝度相当の、より高い電圧を引加していた素子では、中間調輝度相当の、より低い電圧を印加していた素子より変動が進行する。変動の程度が異なる素子に同じ電圧を印加した場合、変動がより進行した素子のダイオード電流は小さくなる。その結果として、画像表示装置を点灯させた場合には両者に輝度差が生じる。
【００３９】
この電圧シフトは、電荷注入の停止により、電荷注入前のＩ−Ｖ特性に徐々に元の状態に戻る（図１６（ｂ））。これは、薄膜中に一旦注入された電荷が、膜中欠陥から再放出することにより発生する現象である。なお電荷注入がより多い程、すなわち、より高い電圧を引加し、高い電流で高輝度を維持していた素子程、電圧シフト量は大きい。
【００４０】
画面上のある部分だけを最大輝度の状態にして、すなわちより多い電荷を注入していても、この電荷放出現象が高速で起こる場合には、中間調輝度の状態に変えても、パネル上では即座に中間調輝度を表示することができる。しかしながら、電荷放出減少が遅い場合には、最大輝度の状態から中間調輝度の状態に変化させても、画面上の輝度は瞬間的には中間輝度にはならない。この遅延時間が長いと、残像として感知する時間が長くなる。
【００４１】
図１７は、本発明で得られた薄膜電子源について、薄膜に電荷注入後の電荷放出特性評価を行った結果を示すものである。電荷放出特性の測定には、一般的に良く知られた薄膜の電気特性の測定手法である電圧−電流測定を基本とする。薄膜中に電荷を注入した状態で、まず電流―電圧特性を計測する。任意時間経過後，再度，電流−電圧特性の計測を行う。ここで、薄膜からの電荷放出することによって電流−電圧特性はシフトすることになる。例えば、膜中に捕獲された電荷が電子であった場合には負方向（図では左方向）に、
捕獲された電荷がホールであった場合には正方向（図では右方向）にシフトする。図１７では電荷注入を行った直後と、その後電圧を印加しない状態で１０２４秒放置した後の電圧−電流特性を示している。
【００４２】
図１７に示したように、電子が再放出することによって、電圧は左方向にシフトしている。電荷量と電圧シフト量は概ね以下の関係がある。
（数１）
Ｑ＝ε0εＳ／ｄ｜ΔＶ｜
ここでε0：真空の誘電率、ε：絶縁膜の比誘電率、Ｓ：絶縁膜の面積、ｄ：絶縁膜厚、ΔＶ：電圧シフト量を示す。計算上、放出電荷量：Ｑを素電荷量(１．６０２ｅ-19Ｃ)で除したものが放出電荷数となる。
【００４３】
薄膜中電荷の放出速度は電荷放出の活性化エネルギーによって決定される。例えば、この活性化エネルギーは放出電荷量の温度依存性を評価することによって求めることが可能である。なお活性化エネルギーが小さいほど、薄膜中の電荷は容易に放出する。
電荷放出の活性化エネルギーは、下記のアレニウス式に基づき導出した。
（数２）
ｋ＝Ａ x ｅｘｐ（−Ｅａ／ＲＴ）
ここで、ｋ：反応速度、Ａ：頻度因子（温度依存しない定数）、Ｅａ：活性化エネルギー、
Ｒ：ボルツマン定数 、Ｔ：絶対温度（Ｋ）を示す。
【００４４】
図１８は、陽極酸化時の電流密度を高電流密度とした際の電荷放電特性を説明する図である。また、図１９は、陽極酸化時の電流密度を低電流密度とした際の電荷放電特性を説明する図である。図１８は陽極酸化時の電流密度を５０μＡ／ｃｍ2として製作した素子の電荷放出量の放置時間依存性を、また図１９は陽極酸化時の電流密度を１０μＡ／ｃｍ2として製作した素子の電荷放出量の放置時間依存性を、それぞれ示している。電荷放出量は、前述したように電圧シフト量を用いて示している。また、電荷放出測定の際、測定温度を３０℃、６０℃、９０℃に変え、電荷放出量の温度依存性を同時に示している。
【００４５】
なお、電圧シフト量が５０ｍＶに到達する時間を前記アレニウス式の反応速度（ｋ）として計算を行っている。また、図２０は、電荷放出の活性化エネルギーを求めるためのアレニウスプロットを説明する図である。図２０（ａ）には陽極酸化時の電流密度を５０μＡ／ｃｍ2としたときの、また図２０（ｂ）には陽極酸化時の電流密度を１０μＡ／ｃｍ2とした時のアレニウスプロットを示す。
【００４６】
本実施例では、陽極酸化時の電流密度を２μＡ／ｃｍ2、１０μＡ／ｃｍ2、５０μＡ／ｃｍ2と変化させている。温度特性評価からもとめた活性化エネルギーはそれぞれ、０．２２ｅＶ、０．５０ｅＶ 、０．６６ｅＶとなり、低電流密度で製作した素子の方が、より低い活性化エネルギーを示すことが判った。図２１には陽極酸化時の電流密度とそれぞれの活性化エネルギーについてまとめたものを示す。
【００４７】
図２２は、本発明の画像表示装置において陽極酸化時の電流密度を変更したパネルのパネル残像特性を説明する図である。図２２は、陽極酸化時の電流密度を変え製作したときの、残像評価を視覚的に評価したものである。この評価方法では、まず背景画面を中間輝度調にしておき、任意の部分に最大輝度の映像信号（例えば文字）を与える。その状態で１００秒経過後、最大輝度を与えていた部分に中間輝度調となる映像信号を与える。その部分について輝度変化の時間依存性を観測する。横軸は最大輝度から中間輝度に戻した直後からの経過時間（秒）、縦軸は文字表示部／背景部の輝度の比（％）である。
【００４８】
文字表示部／背景部の輝度の比は、切り替え直後に１００％になるのが理想的であるが、素子特性変動のため、文字表示部は背景部よりも低輝度となっている。しかしながら、視覚的（官能検査的）には１秒後に背景との差が５％以内であれば、背景との差を認識できないことを確認している。この評価基準で判断すると、陽極酸化膜の電流密度を変え製作した画像表示装置におけるそれぞれの９５％到達時間は、２μＡ／ｃｍ2では０．１５秒、１０μＡ／ｃｍ2では０．９秒、５０μＡ／ｃｍ2では５秒となる。
【００４９】
従って、１０μＡ／ｃｍ2以下の陽極酸化電流密度で陽極酸化膜を形成した画像表示装置は問題ないが、それ以上の陽極酸化電流密度で陽極酸化膜を形成した画像表示装置では回復時間が遅いため、残像をはっきりと認識してしまうことになる。
【００５０】
陽極酸化時の電流密度を低下させることによって、電荷放出の活性化エネルギーが小さくなり、放出速度が速くなっていると推定されるが、少なくとも放出電荷の活性化エネルギー０．５ｅＶ以下とすることで、残像特性良好な画像表示装置を製作することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】ＭＩＭ型電子源の原理説明図である。
【図２】本発明の薄膜型電子源の製造工程を示す図である。
【図３】本発明の薄膜型電子源の製造工程を示す図３に続く図である。
【図４】本発明の薄膜型電子源の製造工程を示す図４に続く図である。
【図５】本発明の薄膜型電子源の製造工程を示す図５に続く図である。
【図６】本発明の薄膜型電子源の製造工程を示す図６に続く図である。
【図７】本発明の薄膜型電子源の製造工程を示す図７に続く図である。
【図８】本発明の薄膜型電子源の製造工程を示す図８に続く図である。
【図９】本発明の薄膜型電子源の製造工程を示す図９に続く図である。
【図１０】本発明の薄膜型電子源の製造工程を示す図１０に続く図である。
【図１１】前面基板の製作方法を説明する図である。
【図１２Ａ】前面基板に背面基板を貼り合わせた状態のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図１２Ｂ】前面基板に背面基板を貼り合わせた状態のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【図１３】本発明の画像表示装置の製造工程を説明する図である。
【図１４】本発明の実施例で製作した陽極酸化膜についてＳＩＭＳ(２次イオン質量分析)を行い、膜中水分脱離量の温度依存性を説明する図である。
【図１５】本発明の薄膜電子源を用いたディスプレイの残像現象を説明する図である。
【図１６】本発明の薄膜電子源の電流−電圧特性変動と残像の関係を説明する図である。
【図１７】本発明の薄膜電子源の電流−電圧特性変動と電荷放出測定の原理を説明する図である。
【図１８】陽極酸化時の電流密度を高電流密度とした際の電荷放電特性を説明する図である。
【図１９】陽極酸化時の電流密度を低電流密度とした際の電荷放電特性を説明する図である。
【図２０】電荷放出の活性化エネルギーを求めるためのアレニウスプロットを説明する図である。
【図２１】陽極酸化時の電流密度と電荷放出の活性化エネルギーの関係を説明する図である。
【図２２】陽極酸化時の電流密度を変更したパネルのパネル残像特性を説明する図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０・・・背面基板（陰極基板）、１１・・・下部電極、１２・・・絶縁層（電子加速層、トンネル絶縁層）、１３・・・上部電極、１４・・・保護絶縁層（フィールド絶縁層）、１５・・・層間絶縁層、２５・・・レジスト膜、２７・・・走査電極、３０・・・スペーサ、５０・・・信号線駆動回路、６０・・・走査線駆動回路、１１０・・・前面基板（カラーフィルタ基板）、１１１・・・赤色蛍光体、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１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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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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【図２１】
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【図２２】
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【図１５】
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【図１６】
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