專利名稱：電子源及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含配線和與之連接的電子發(fā)射部分的電子源的制造方法。
背景技術(shù)：
以往，作為電子發(fā)射元件，已知有熱電子源和冷陰極電子源這2種。在冷陰極電子源中，有場(chǎng)致發(fā)射型(以下，成為EF)、金屬/絕緣層/金屬(以下，稱為MIM)和表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件等。
作為EF型的例子，已知有W.P.Dyke & W.W.Dolan，“Fieldemission”，Advance in Electron Physics，8，89，(1956)等。
作為MIM型的例子，已知有C.A.Mead，“Tunnel-emissionamplifier”，J，Appl.Phys，32，646(1961)等。
作為表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的例子，有M.I.Elinson，RadioEng.Electron Phys.，10，(1956)等。
表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件，是在被形成在基板上的小面積的薄膜上，通過使電流與膜面平行地流過，利用產(chǎn)生電子發(fā)射的現(xiàn)象的元件。作為該表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件，有上述使用Elinson等的SnO2薄膜的元件，有采用Au薄膜的元件[G.Dittmer“Thin Solid Films”，9，317(1972)]，有采用In2O3/SnO2薄膜的元件[M.Hartwell andC.G.Fonstad“IEEE Trans.ED.Conf.”，519，(1975)]，有采用碳薄膜的元件[荒木久他真空，第26卷，第1號(hào)，22頁(1983)]等。
作為這些表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的典型的元件構(gòu)成，圖14展示上述M.Hartwell的元件構(gòu)成。在該圖中，901是絕緣性基板，902是電子發(fā)射部分形成用薄膜，由以陰極濺鍍形成的H型形狀的金屬氧化物等組成，用后述的被稱為成形法的通電處理形成電子發(fā)射部分905。
以往，在這些表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件中，在進(jìn)行電子發(fā)射前一般是預(yù)先用被稱為成形法的通電處理把電子發(fā)射形成用薄膜902形成電子發(fā)射部分905。即，所謂成形，是在上述電子發(fā)射部分形成用薄膜902的兩端施加電壓，局部破壞電子發(fā)射部分形成用薄膜，使其變形或者變質(zhì)，形成設(shè)置成電阻高的狀態(tài)的電子發(fā)射部分905。進(jìn)而，也有電子發(fā)射部分905在電子發(fā)射部分形成用薄膜902的一部分上發(fā)生龜裂，從該龜裂附近進(jìn)行電子發(fā)射的情況。
上述冷陰極電子源，特別是表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件，因?yàn)闃?gòu)造單純制造也容易，所以具有可以在大面積上排列形成許多元件的優(yōu)點(diǎn)。因而，正在研究利用其特征的各種應(yīng)用。例如，可以列舉排列形成多個(gè)電子發(fā)射元件的電子源基板(電荷束源)，使用該電子源基板的顯示裝置等的圖形形成裝置。
作為排列形成有多個(gè)電子發(fā)射元件的電子基板的構(gòu)成，有包含多個(gè)第一導(dǎo)電層、與之交叉的多個(gè)第二導(dǎo)電層、與被配置在這些導(dǎo)體層交叉的各個(gè)位置上的兩導(dǎo)體層連接的多個(gè)電子發(fā)射元件的單純矩陣方式配線的電子源基板。
圖12展示把作為冷陰極電子發(fā)射元件的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件布局成單純矩陣方式的以往的電子源基板的構(gòu)成圖(切開第二導(dǎo)體層的一部分展示)。此外，圖13A～13E展示該電子源基板的制造方法的工序流程。進(jìn)而，在圖12以及圖13A～13E中只展示兩導(dǎo)體層的交叉部分附近。
在圖12以及圖13A～13E中，101是表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件，102以及103是元件電極，104是電子發(fā)射部分形成用薄膜，105是第一導(dǎo)體，106是層間絕緣膜，107是被設(shè)置在層間絕緣層上的穿通圖案(導(dǎo)電孔)，108是第二導(dǎo)體層。
在此，在元件102和第二導(dǎo)體層108連接的部分中，為了通過被設(shè)置在層間絕緣層106上的穿通圖案107以第二導(dǎo)體層108落入的構(gòu)成形成，大多是增加第二導(dǎo)體層108的膜厚度。進(jìn)而，即使在實(shí)現(xiàn)低電阻矩陣配線時(shí)，也存在各導(dǎo)體層的膜厚度變厚的傾向。
一般認(rèn)為，因?yàn)榈?導(dǎo)體層108用厚膜材料制作，所以熱應(yīng)力增大，根據(jù)不同情況，在和第二導(dǎo)體層108連接的左右非等長(zhǎng)的配置中長(zhǎng)的元件電極102，因上述厚膜保持的熱應(yīng)力，產(chǎn)生被撕開的現(xiàn)象，存在顯著阻礙在上述部分上的電氣連接性的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提高電子發(fā)射部件和配線的電氣連接的可靠性。
此外，本發(fā)明的目的在于提供可以提高使用了電子發(fā)射元件的電子源，以及使用了該電子源的圖像顯示裝置的可靠性的制造方法。
本發(fā)明的電子源，是包含被配置在基板上的相互交叉的第一導(dǎo)體以及第二導(dǎo)體；被配置在上述第一以及第二導(dǎo)體的下部上的絕緣上述交叉的第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體的絕緣體；電氣連接上述第一導(dǎo)體和上述第二導(dǎo)體的電子發(fā)射部件的電子源，其特征在于上述第一或者第二導(dǎo)體和上述電子發(fā)射部件的連接，通過被設(shè)置在上述絕緣體上的開口部分用第三導(dǎo)體連接，該開口部分，在進(jìn)行上述第一或者第二導(dǎo)體和上述電子發(fā)射部件的連接的該第三導(dǎo)體的一端的區(qū)域中其寬度具有從該端向另一端變窄的區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的電子源的制造方法，在包含被配置在絕緣性基板上的多個(gè)第一導(dǎo)體；與該多個(gè)第一導(dǎo)體交叉的多個(gè)第二導(dǎo)體；分別被配置在上述第一導(dǎo)體的各個(gè)和該第二導(dǎo)體的各個(gè)交叉的位置上的、與該第一以及第二導(dǎo)體連接的多個(gè)冷陰極電子發(fā)射元件的被矩陣配線的電子源的制造方法中，其特征在于包含，在絕緣性基板上，形成多個(gè)電極對(duì)的工序；形成與上述電極對(duì)的一方連接的多個(gè)第一導(dǎo)體的工序；形成覆蓋上述第一導(dǎo)體的一部分的絕緣體的工序；在上述絕緣體上，與上述多個(gè)第一導(dǎo)體交叉形成多個(gè)第二導(dǎo)體的工序；在上述電極對(duì)之間形成電子發(fā)射部分的工序，在形成上述絕緣體的工序中，把用于電氣連接上述電極對(duì)的另一方和上述第二導(dǎo)體的開口部分，以不是直線橫切上述電極對(duì)的另一方的形狀形成。
本發(fā)明的電子源，是包含被配置在基板上的相互交叉的第一導(dǎo)體以及第二導(dǎo)體；被配置在上述第一以及第二導(dǎo)體的下部上的，絕緣上述交叉的第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體的絕緣體；電氣連接上述第一導(dǎo)體和上述第二導(dǎo)體的電子發(fā)射部分的電子源，其特征在于上述第一或者第二導(dǎo)體和上述電子發(fā)射部件的連接，通過被設(shè)置在上述絕緣體上的開口部分用第三導(dǎo)體連接，該開口部分，在進(jìn)行上述第一或者第二導(dǎo)體和上述電子發(fā)射部件的連接的、該第三導(dǎo)體的一端的區(qū)域中其寬度具有從該端向另一端變窄的區(qū)域。
此外，本發(fā)明的電子源，作為更理想的方式包含以下的方式上述電子發(fā)射部件，被配置在上述基板上的上述第一或者第二導(dǎo)體的占有區(qū)域以外的區(qū)域上；或者，上述電子發(fā)射部件，在上述基板上配置有多個(gè)，用上述第一導(dǎo)體的多個(gè)和上述第二導(dǎo)體的多個(gè)配置成矩陣；或者，上述第三導(dǎo)體的一端，在上述開口部分的下部，用被填充在該開口部分內(nèi)的另外的導(dǎo)體，與上述第一或者第二導(dǎo)體和上述電子發(fā)射部件進(jìn)行電氣連接；或者，上述另外的導(dǎo)體，在上述開口部分內(nèi)，具有厚度的分布；或者，上述厚度的分布，是從上述第三導(dǎo)體的一端向另一端變薄的分布；或者，上述另外的導(dǎo)體，是被填充在上述開口部分內(nèi)的上述第一或者第二導(dǎo)體。
此外，本發(fā)明的電子源的制造方法，在包含被配置在基板上的多個(gè)第一導(dǎo)體；與該多個(gè)第一導(dǎo)體交叉的多個(gè)第二導(dǎo)體；分別被配置在上述第一導(dǎo)體的各個(gè)和該第二導(dǎo)體的各個(gè)交叉的位置上的、與該第一以及第二導(dǎo)體連接多個(gè)冷陰極電子發(fā)射元件的、被矩陣配線的電子源的制造方法中，其特征在于包含，在絕緣性基板上，形成多個(gè)電極對(duì)的工序；
形成與上述電極對(duì)的一方連接的多個(gè)第一導(dǎo)體的工序；形成覆蓋上述第一導(dǎo)體的一部分的絕緣體的工序；在上述絕緣體上，與上述多個(gè)第一導(dǎo)體交叉形成多個(gè)第二導(dǎo)體的工序；在上述電極對(duì)之間形成電子發(fā)射部分的工序，在形成上述絕緣體的工序中，把用于電氣連接上述電極對(duì)的另一方和上述第二的導(dǎo)體的開口部分，以不是直線橫切上述電極對(duì)的另一方的形狀形成。
本發(fā)明的電子源的制造方法，在更理想的方式中，進(jìn)一步的特征在于包含上述電極對(duì)的另一方和上述第二導(dǎo)體的電氣連接，用被填充在上述開口部分中的上述第二導(dǎo)體進(jìn)行；或者，在上述絕緣體的開口部分內(nèi)，被填充的上述第二導(dǎo)體層的膜厚度分階段變化，其最厚的部分在30μm以下；或者形成上述電子發(fā)射部分的工序，包含形成電子發(fā)射部分形成用薄膜的工序，和對(duì)該電子發(fā)射部分形成用薄膜實(shí)施通電處理的工序。
此外，本發(fā)明的圖像顯示裝置，是具備電子源、被配置在與其相對(duì)的位置上的、通過電子照射發(fā)出可見光的熒光體的圖像顯示裝置，其特征在于該電子源是上述的電子源。
此外，本發(fā)明的圖像顯示裝置的制造方法，是具備電子源、被配置在與其相對(duì)的位置上的通過電子照射發(fā)出可見光的熒光體的圖像顯示裝置的制造方法，其特征在于上述電子源用上述方法制造。
如果采用本發(fā)明的電子源，或者其制造方法，則可以緩和施加在上述開口部分中的在上述第一或者第二導(dǎo)體和上述電子發(fā)射部件進(jìn)行電氣連接的部件上的應(yīng)力，因而，可以提高電子發(fā)射部件和配線的電氣連接的可靠性。
此外，如果采用本發(fā)明的電子源，或者電子源的制造方法，則特別是在矩陣配線中，可以使和上述電極對(duì)的另一方(一般被形成的長(zhǎng))連接的開口部分內(nèi)的導(dǎo)體的膜厚度分階段變化，加在與之連接的電極上的應(yīng)力也同樣可以分階段變化。因此，可以防止由于開口部分內(nèi)的導(dǎo)體應(yīng)力，與之連接的電極撕裂，與以往構(gòu)成相比可以顯著提高這部分的電氣連接的可靠性。
此外，上述第二導(dǎo)體，如果設(shè)置成未完全覆蓋被設(shè)置在絕緣體上的上述開口部分上的構(gòu)成，則還可以避免由被填充在開口部分內(nèi)的導(dǎo)體(例如第二導(dǎo)體)和位于該開口部分的下部的導(dǎo)體(例如電極對(duì)的另一方)之間的漂移現(xiàn)象引起的通電不良。


圖1是模式地展示本發(fā)明的一實(shí)施方式的電子源的一部分的圖。
圖2A、2B、2C、2D以及2E是本發(fā)明的一實(shí)施方式的電子源基板的制造方法的工序流程圖。
圖3A以及3B是展示表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件典型的構(gòu)成的圖。
圖4A、4B以及4C是展示表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的制造方法的工藝工序的圖。
圖5A以及5B是展示用于形成處理的典型的波形的圖。
圖6是展示本發(fā)明理想的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的特性評(píng)價(jià)裝置的圖。
圖7是展示本發(fā)明理想的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的典型的特性的圖。
圖8是切開本發(fā)明的一實(shí)施方式的圖形顯示裝置的一部分展示的斜視圖。
圖9A以及9B是熒光體膜的圖案圖。
圖10是模式化地展示本發(fā)明的實(shí)施例2的電子源基板的一部分的圖。
圖11A、11B、11C、11D以及11E是本發(fā)明的實(shí)施例2的電子源基板的制造方法的工序流程圖。
圖12是模式化展示以往例子的電子源基板的一部分的圖。
圖13A、13B、13C、13D以及13E是以往例子的電子源基板的制造方法的工序流程圖。
圖14是展示以往例子的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明。
圖1展示在涉及本發(fā)明的實(shí)施方式的圖像顯示裝置中使用的，以單純矩陣方式配線作為冷陰極電子發(fā)射元件的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的電子源基板的構(gòu)成圖(切開第二導(dǎo)體的一部分展示)。進(jìn)而，在圖1中只展示兩導(dǎo)體層的交叉部分附近。此外，在圖2A～2E中，展示圖1的電子源基板的制造方法的工序流程圖。
在這些圖中，1是電子發(fā)射元件，2以及3是元件電極(電極對(duì))，4是電子發(fā)射部分形成用薄膜，5是第一導(dǎo)體，6是絕緣體，7是設(shè)在絕緣體上的開口部分，8是第二導(dǎo)體。
以下，參照?qǐng)D2A～2E的工序流程圖詳細(xì)說明涉及本實(shí)施方式的電子源基板的制造方法。
首先在基板(未圖示)上，形成元件電極2、3(圖2A)。元件電極2、3，是為了使電子發(fā)射部分形成用薄膜4和第一導(dǎo)體5以及第二導(dǎo)體8良好的歐姆性接觸而設(shè)置。通常，電子發(fā)射部分形成用薄膜4，與配線用的各導(dǎo)體層5以及8相比，因?yàn)槭欠浅１〉哪?，所以為了回避“性”、“膜厚度保持性”等問題，設(shè)置元件電極2、3。
作為元件電極2、3的形成方法，有使用真空蒸鍍法、陰極濺鍍法、等離子CVD法等的真空系列的方法，和通過印刷、燒制在溶劑中混合了Ag成分以及玻璃成分的厚膜膏形成的厚膜印刷法，還有，使用Pt膏的偏置印刷法等。進(jìn)而，在用例如陰極濺鍍法以薄膜形成配線用的各導(dǎo)體層5以及8的情況下，不一定需要設(shè)置元件電極2、3，可以和配線用的第一導(dǎo)體5一同形成。
以下，形成和元件電極對(duì)的一方(在例子中是元件電極3)連接的第一導(dǎo)體5(圖2B)。在第一導(dǎo)體5的形成方法中，可以使用和元件電極2、3的形成方法一樣的形成方法，但在第一導(dǎo)體5的情況下，元件電極2、3不同，可以降低膜厚度厚的一方的電阻。因此，使用厚膜印刷法有利。
近年，還開發(fā)出在厚膜膏印刷中導(dǎo)入光刻法技術(shù)的光敏膏法的膜形成技術(shù)，采用光敏膏法的形成當(dāng)然也可以，在配線(第一導(dǎo)體5)的寬度變窄的情況下，與大型基板對(duì)應(yīng)地要求位置精度的情況下等，使用光敏膏法有利。
當(dāng)然，也可以適用薄膜配線，但因?yàn)闉榱耸咕€路電阻值下降而增加膜厚度，所以在成膜中需要很多時(shí)間，在膜的內(nèi)部應(yīng)力的問題中，在想把線路電阻抑制在低電阻的情況下等，現(xiàn)實(shí)是不能增加膜厚度。
以下，形成絕緣體6(圖2C)，重要的是絕緣體6的形成，要覆蓋和第一導(dǎo)體5的一部分，具體地說是覆蓋第一導(dǎo)體5的和第二導(dǎo)體8的交叉部分。
本發(fā)明的最大特征是，為了確保元件電極對(duì)的另一方(在本例子中是元件電極2)和第二導(dǎo)體8的連接，被設(shè)置在該絕緣體6上的開口部分7的形狀，設(shè)置成不以直線橫切元件電極2的圖案形狀。
如圖12以及圖13A～13E所示的以往的方法所示，用矩形圖案形成開口部分107，如果配置成和元件電極102的形狀平行，則開口部分107變?yōu)橐灾本€橫切元件電極102的形狀。
所謂不以直線橫切元件電極2的圖案形狀，除了例如圖1所示的型以外，還可以列舉菱形、圓形、橢圓形等。
在不以直線橫切元件電極2的圖案中的重點(diǎn)是，例如在把開口部分7設(shè)置成型的情況下，如果形成第二導(dǎo)體8，則隨著從的頂點(diǎn)部分到底邊自然形成第二導(dǎo)體8的膜厚度變厚。通過這樣形成，可以沒有一般被形成長(zhǎng)的元件電極2的撕裂地形成第二導(dǎo)體8。進(jìn)而，并不是只把開口部分設(shè)置成三角形即可，如果不是圖1所示的配置，而是配置成如△，則以直線橫切元件電極2，有由于第二導(dǎo)體8的熱應(yīng)力，元件電極2撕裂的情況。
絕緣體6的構(gòu)成材料只要是保持絕緣性的材料即可，例如是不含有金屬成分的厚膜膏。當(dāng)然，也可以適用含有金屬成分的光敏膏。
以下，形成第二導(dǎo)體8(圖2D)。形成方法可以適用和第一導(dǎo)體5的方法同樣的方法。
以下，形成電子發(fā)射部分形成用薄膜4，冷陰極電子束源用的元件1完成(圖2E)。電子發(fā)射部分形成用薄膜4的成膜方法以及電子發(fā)射部分的形成方法，可以直接適用以往的方法。
在圖1以及圖2A～2E中，只圖示了1個(gè)元件部分，而通過同時(shí)形成多個(gè)該元件，完成單純矩陣構(gòu)造的電子源基板的構(gòu)成。
對(duì)于表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的代表性構(gòu)成、制造方法以及特性，例如被揭示在特開平2-56822號(hào)公報(bào)上。
以下，概要說明涉及本實(shí)施方式的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的基本的構(gòu)成和制造方法以及特性。
圖3A以及3B，是展示涉及本發(fā)明的典型的電子發(fā)射元件的構(gòu)成的圖。在圖中，31是絕緣性基板，32和33是元件電極，34是電子發(fā)射部分形成用薄膜，35是電子發(fā)射部分。
在本實(shí)施方式中的，包含電子發(fā)射部分35的電子發(fā)射部分形成用薄膜34中，作為電子發(fā)射部分35，由粒子直徑為數(shù)nm的電子傳導(dǎo)性粒子組成，在包含電子發(fā)射部分35的電子發(fā)射部分形成用薄膜34中的電子發(fā)射部分35以外的部分，由微粒子膜組成。進(jìn)而，在此所述的微粒子膜，是多個(gè)微粒子集合的膜，作為其微細(xì)構(gòu)造，不僅是微粒子各自分散的狀態(tài)，而且是微粒子相互鄰接或者重合的狀態(tài)(還包含島形狀)的膜。
作為包含電子發(fā)射部分的電子發(fā)射部分形成用薄膜34的構(gòu)成原子或者分子的具體例子，是Pd、Ru、Ag、Au、Ti、In、Cu、Cr、Fe、Zn、Sn、Ta、W、Pb等金屬，PdO、SnO2、In2O3、PbO、Sb2O3等的氧化物，HfB2、ZrB2、LaB6、CeB6、YB4、GdB4等的硼化物，TiC、ZrC、HfC、TaC、SiC、WC等的碳化物，TiN、ZrN、HfN等的氮化物，Si、Ge等的半導(dǎo)體，進(jìn)而還有碳、AgMg、NiCu、PbSn等。
此外，作為電子發(fā)射部分形成用薄膜34的形成方法，有真空蒸鍍法、陰極濺鍍法、化學(xué)氣相生長(zhǎng)法、分散涂抹法、浸漬法、旋轉(zhuǎn)法等。
作為圖3A以及3B所示那樣的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的形成方法，有各種各樣的方法，但在圖4A～4C中展示其一例。
以下，說明元件的形成方法。進(jìn)而，以下的說明，是說明單一的元件的形成方法，但也可以適用采用上述本發(fā)明的實(shí)施方式的電子源基板的制造方法。
(1)在用洗劑、純水以及有機(jī)溶劑充分洗凈絕緣性基板31后，用真空蒸鍍技術(shù)、光刻法技術(shù)在該絕緣性基板31的面上形成元件電極32、33(圖4A)。作為元件電極32、33的材料，只要具有導(dǎo)電性，什么材料都可以，例如可以列舉鎳金屬。對(duì)于元件電極32、33的尺寸，例如元件電極間隔L是10μm，元件電極長(zhǎng)度W是300μm，膜厚度d是100nm。作為元件電極32、33的形成方法，即使使用厚膜印刷法也完全沒有影響。作為印刷法的情況下的材料有有機(jī)金屬膏(MOD)等。
(2)在被設(shè)置在絕緣性基板31上的元件電極32和33之間，通過涂抹有機(jī)金屬溶液放置，形成有機(jī)金屬膜。進(jìn)而，所謂有機(jī)金屬溶液，是以上述Pd、Ru、Ag、Au、Ti、In、Cu、Cr、Fe、Zn、Sn、Ta、W、Pb等金屬為主要元素的有機(jī)化合物溶液。其后，加熱燒制處理有機(jī)金屬薄膜，用剝離、蝕刻等形成圖案，形成電子發(fā)射部分形成用薄膜34(圖4B)。
(3)接著，用被稱為形成法的通電處理在元件電極32、33之間施加電壓，形成在電子發(fā)射部分形成用薄膜34的部分上構(gòu)造變化的電子發(fā)射部分35(圖4C)。通過該通電處理使電子發(fā)射部分形成用薄膜34局部破壞、變形或者變質(zhì)，把構(gòu)造變化的部分稱為電子發(fā)射部分33。如上所述觀察到電子發(fā)射部分33由金屬微粒子構(gòu)成。
圖5A以及5B展示成形法處理中的電壓波形。在圖5A以及5B中，T1以及T2分別是電壓波形的脈沖寬度和脈沖間隔，設(shè)T1為1微秒～10毫秒，T2為10微秒～100毫秒，三角波的波峰值(成形時(shí)的峰值電壓)從4V至10V，成形處理適宜設(shè)定為在真空狀態(tài)下數(shù)十秒。
以上，在形成已說明的電子發(fā)射部分時(shí)，施加元件電極間的三角波脈沖進(jìn)行成形處理，但施加在元件電極間的波形并不限于三角波，也可以使用矩形波等所希望的波形，其波峰值以及脈沖寬度、脈沖間隔等也不限于上述的值，可以為了形成良好的電子發(fā)射部分而選擇所希望的值。
參照?qǐng)D6和圖7說明具有上述元件構(gòu)成，用上述制造方法制造的涉及本實(shí)施方式的電子發(fā)射元件的基本特性。
圖6，是用于測(cè)定具有圖3A以及圖3B所示的構(gòu)成的元件的電子發(fā)射特性的測(cè)定評(píng)價(jià)裝置的概略構(gòu)成圖。在圖6中，31是絕緣性基板，32、33是元件電極，34是電子發(fā)射部分形成用薄膜，35是電子發(fā)射部分。此外，61是向元件施加元件電壓Vf的電源，60是用于測(cè)定流過包含元件電極32、33之間的電子發(fā)射部分35的電子發(fā)射部分形成用薄膜34的元件電流If的電流計(jì)，64是用于捕捉由元件的電子發(fā)射部分35發(fā)射出的發(fā)射電流Ie的陽極電極，63是用于向陽極電極64施加電壓的高壓電源，62是用于測(cè)定由元件的電子發(fā)射部分35發(fā)射出的發(fā)射電流Ie的電流計(jì)。
在電子發(fā)射元件的上述元件電流If、發(fā)射電流Ie的測(cè)定時(shí)，在元件電極32、33上連接電源61和電流計(jì)60，在該電子發(fā)射元件的上方配置連接電源63和電流計(jì)62的陽極電極64。此外，本電子發(fā)射元件以及陽極電極64被設(shè)置在真空裝置65內(nèi)，在該真空裝置中包含在排氣泵66以及真空計(jì)等的真空裝置中需要的設(shè)備，可以在所希望的真空下進(jìn)行本元件的測(cè)定評(píng)價(jià)。進(jìn)而，陽極電極64的電壓是1～10kV，陽極電極64和電子發(fā)射元件的距離H在3～8mm的范圍下測(cè)定。
圖7展示用圖6所示的測(cè)定評(píng)價(jià)裝置測(cè)定的發(fā)射電流Ie以及元件電流If和元件電壓Vf的關(guān)系的典型的例子。進(jìn)而，圖7以任意單位展示，發(fā)射電流Ie是元件電流If的大致1000分之1左右。從圖7可知，本電子發(fā)射元件對(duì)于發(fā)射電流Ie具有3個(gè)特性。
第一，本元件如果施加某一電壓(稱為閾值電壓，圖7中的Vth)以上的元件電壓，則發(fā)射電流Ie急劇增加，另一方面，在閾值電壓以下幾乎檢測(cè)不到發(fā)射電流Ie。即，是對(duì)發(fā)射電流Ie具有明確的閾值電壓Vth的非線性元件。
第二，因?yàn)榘l(fā)射電流Ie依賴于元件電壓Vf，所以可以用元件電壓Vf控制發(fā)射電流Ie。
第三，被陽極64捕捉到的電荷量，可以用施加元件電壓Vf的時(shí)間控制。
因?yàn)榫哂幸陨夏菢拥奶匦裕陨婕氨景l(fā)明的電子發(fā)射元件，期待應(yīng)用到多方面。此外，雖然展示了元件電流If相對(duì)元件電壓Vf單調(diào)增加(MI)的特性的例子，但除此以外，還有元件電流If相對(duì)元件電壓Vf顯示電壓控制型負(fù)性電阻(VCNR)特性的情況。這種情況下，電子發(fā)射元件具有上述3個(gè)特性。進(jìn)而，在預(yù)先分散導(dǎo)電性粒子構(gòu)成的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件中，即使改變上述實(shí)施方式的基本的元件構(gòu)成的，基本的制造方法的一部分也可以構(gòu)成。
此外，作為適用采用本實(shí)施方式的電子源基板的彩色圖像顯示裝置的代表性構(gòu)成，首先，如圖8所示在基板81上形成用在上述特開平2-56822號(hào)公報(bào)中揭示的制造方法制造的電子發(fā)射元件。在把該基板81固定在后面板82上后，在基板81的5mm上方經(jīng)過支撐架83配置上面板90(在玻璃基板87的內(nèi)面上形成熒光體膜88和金屬殼構(gòu)成)，在上面板90、支撐架83、后面板82的接合部分上涂抹接合玻璃，在大氣或者氮?dú)庵性?00℃至500℃下燒制10分鐘以上密封。此外，基板81對(duì)后面板82的固定也用接合玻璃進(jìn)行。在圖8中，35是電子發(fā)射部分，85、86分別是X方向配線(第一導(dǎo)體)以及Y方向配線(第二導(dǎo)體)。
進(jìn)而，在此用上面板90、支撐架83、后面板82構(gòu)成外圍容器91，但因?yàn)樵O(shè)置后面板82的目的是增強(qiáng)基板81的強(qiáng)度，所以在基板81自身具有充分的強(qiáng)度的情況下，不需要另一后面板82，在基板81上直接密封支撐架83，用上面板90、支撐架83、基板81構(gòu)成外圍容器91。此外，在熒光體膜88的內(nèi)面?zhèn)韧ǔＴO(shè)置金屬殼89。
設(shè)置金屬殼89的目的是，通過在熒光體中把射向內(nèi)面?zhèn)鹊墓忡R面反射到上面?zhèn)忍岣吡炼?；作為用于施加電子束加速電壓的電極作用；保護(hù)熒光體因在外圍容器內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)離子的沖擊引起的損傷等。
金屬殼89，在熒光體膜制成后，進(jìn)行熒光體膜的內(nèi)面的平滑處理(通常被稱為形成法)，其后通過真空蒸鍍Al制成。進(jìn)而，為了提高上面板90的熒光體膜88的電氣傳導(dǎo)性，也有在熒光體膜88的外側(cè)面上設(shè)置透明電極(未圖示)的情況。
在進(jìn)行上述密封時(shí)，在是彩色圖像顯示裝置的情況下，需要充分進(jìn)行與各顏色對(duì)應(yīng)的熒光體和電子發(fā)射元件的對(duì)位。通過排氣管(未圖示)用真空泵排出這樣制成的玻璃容器內(nèi)的氣體，在達(dá)到足夠的真空度后，通過容器外端子Dox1～Doxm和Doy1至Doyn向元件電極間施加電壓實(shí)施上述的成形處理，形成電子發(fā)射部分35制作電子發(fā)射元件。最后，在10-4Pa左右的真空度下，熱焊接排氣管進(jìn)行外圍容器的密封。進(jìn)而，為了在密封后維持真空度，實(shí)施吸氣處理的工序。這是在進(jìn)行密封之前或者密封后，用電阻加熱或者高頻加熱等，加熱被設(shè)置在圖像顯示裝置的規(guī)定的位置(未圖示)上的吸氣劑形成吸氣蒸鍍膜的處理。作為吸氣劑，Ba等是主要成分，用該蒸鍍膜的吸附作用維持真空度。
在用以上那樣的制造方法構(gòu)成的圖像顯示裝置中，由于在各電子發(fā)射元件中通過容器外端子Dox1～Doxm和Doy1～Doyn施加電壓使其發(fā)射電子。
即，在與掃描線對(duì)應(yīng)的容器外端子Dox1～Doxm上在圖像信號(hào)的1水平期間順序施加電壓，在容器外端子Doy1～Doyn上施加與在水平期間被選擇的掃描線的圖像信號(hào)的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的信號(hào)電壓。因而，在被連接在被選擇的容器外端子Doxi(1≤i≤m)上的各電子發(fā)射元件的兩端上施加與圖像信號(hào)的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電壓，發(fā)射與圖像信號(hào)的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電子。進(jìn)而，容器外端子Dox1～Doxm和容器外端子Doy1～Doyn也可以相反。
此外，通過高壓端子Hv向金屬殼89或者透明電極施加數(shù)kV以上的高壓，使電子束加速與熒光體膜88沖撞，通過使熒光體激勵(lì)發(fā)光形成圖像。當(dāng)然，這些構(gòu)成是在制成圖像顯示裝置上需要的構(gòu)成的概略，各部件的材料等并不限于上述內(nèi)容。
熒光體膜88，在單色顯示的情況下只由熒光體組成，但在彩色顯示的情況下，如圖9A以及9B所示，根據(jù)熒光體的排列用被稱為黑色帶狀或者黑底的黑色部件92和熒光體93構(gòu)成。設(shè)置黑色部件92的目的有，通過涂黑在彩色顯示的情況下所需要的3原色熒光體的，各熒光體93的分界部分，使混色等不顯著；抑制在熒光體膜88中因外光反射引起的對(duì)比度下降。作為該黑色部件，通常，多以黑鉛作為主要成分，但如果是具有導(dǎo)電性，光的透過以及反射少的材料，則對(duì)此沒有限制。
作為在玻璃基板87上涂抹熒光體93的方法，在單色的情況下有沉淀法、印刷法等。在彩色中，有湖膏法等。當(dāng)然，在彩色中也可以使用印刷法。
實(shí)施例以下，展示實(shí)施例，說明電子源基板、特別是在使用了表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的圖像顯示裝置中的電子源基板的采用本發(fā)明的制造方法。
實(shí)施例1現(xiàn)在參照?qǐng)D1及圖2A至2E說明第1實(shí)施例。
本實(shí)施例，把絕緣體6的開口部分(導(dǎo)電孔)7設(shè)置成型，設(shè)置成使第二導(dǎo)體8的膜厚度分階段變化的形態(tài)。
首先，形成元件2、3。在本實(shí)施例中，用Pt的中間電極用陰極濺鍍法真空形成膜。膜厚度是～0.08μm。在用陰極濺鍍法在基板整個(gè)面上形成膜后，用光刻法，形成規(guī)定的圖案。元件電極2、3的圖案，是左右非等長(zhǎng)圖案(圖2A)。
然后，形成第一導(dǎo)體5(圖2B)。形成方法，使用網(wǎng)板印刷法。在印刷中使用的材料，作為導(dǎo)體成分是含有Ag的網(wǎng)板印刷膏。
然后，形成把作為本發(fā)明的特征的導(dǎo)電孔部分7的形狀設(shè)置成型的層間絕緣層6(圖2C)。膏材料是以PbO為主要成分混合玻璃糊膏和樹脂以及感光成分的感光性絕緣膏。燒制溫度是480℃，峰值保持時(shí)間是10分鐘。此外，通常，絕緣體6為了充分保持上下層間的絕緣性，重復(fù)全面印刷、圖案曝光、顯影、干燥、燒制。圖像形成方法是各種各樣的，但在本實(shí)施例中，按照(1)全面印刷，(2)重復(fù)實(shí)施2次IR干燥，(3)圖案曝光，(4)顯影，(5)燒制的順序?qū)嵤┕ば?。進(jìn)而，膜層數(shù)考慮絕緣性而增加。
然后，形成第二導(dǎo)體8(圖2D)。形成方法使用厚膜網(wǎng)板印刷法。以上，矩陣配線的部分完成。當(dāng)然，膏材料、印刷方法等，并不限于此處所述。
配線完成后，形成電子發(fā)射部分形成用薄膜4(圖2E)。具體地說，通過旋轉(zhuǎn)在上述配線基板上旋轉(zhuǎn)涂抹有機(jī)鈀(CCP4230，奧野制藥工業(yè)(株)制)后，實(shí)施在300℃下10分鐘的加熱處理，形成由Pd形成的薄膜。這樣形成的Pd薄膜，由以Pd為主元素的微粒子構(gòu)成，其膜厚是10nm，薄膜電阻值是5×10-4Ω/□。薄膜電阻值被定義為長(zhǎng)度和寬度相等的導(dǎo)體的單位長(zhǎng)度換算的電阻值。通過用光刻法圖案形成該P(yáng)d薄膜，通過形成圖案形成電子發(fā)射部分形成用薄膜4。
然后，實(shí)施形成處理。形成方法，可以導(dǎo)入以往的方法，在本實(shí)施例中，設(shè)置成以下的條件(參照?qǐng)D5A)。在圖5A中，T1以及T2是電壓波形的脈沖寬度和脈沖間隔，在本實(shí)施例中把T1設(shè)置成1毫秒，把T2設(shè)置成10毫秒，三角波的波峰值(形成時(shí)的峰值電壓)設(shè)置成14V，形成處理在約1.3×10-4Pa的真空氛圍下實(shí)施60分鐘。這樣制成的電子發(fā)射部分，變?yōu)榉稚⑴渲靡遭Z元素為主要成分的微粒子的狀態(tài)，其微粒子的平均粒子直徑是3nm。
然后，在結(jié)束全部的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的形成后，用該電子源基板組裝圖8所示那樣的圖像顯示裝置的外圍容器91。而后，在1.3×10-4Pa左右的真空度下用煤氣燃燒器加熱焊接進(jìn)行外圍容器的密封。
進(jìn)而，為了維持密封后的真空度，實(shí)施吸氣處理。這是在進(jìn)行密封前用高頻加熱等的加熱法，加熱被配置在圖像顯示裝置內(nèi)的規(guī)定的位置上的吸氣劑，形成蒸鍍膜的處理。吸氣劑以Ba等為主要成分。
在這樣完成的本實(shí)施例的圖像顯示裝置中，在各電子發(fā)射元件中，通過容器外端子Dox1至Doxm，Doy1至Doyn，用信號(hào)發(fā)生裝置(未圖示)分別施加掃描信號(hào)以及調(diào)制信號(hào)，使其發(fā)射電子，通過高壓端子Hv，向金屬殼89施加數(shù)kV的高壓，使電子束加速轟擊熒光體膜，激勵(lì)使其發(fā)光顯示圖像。
實(shí)施例2現(xiàn)在參照?qǐng)D10以及圖11A～11E說明第2實(shí)施例。圖10是在本實(shí)施例的圖像顯示裝置中使用的，以單純矩陣方式排列表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件構(gòu)成的電子源基板的構(gòu)成圖(切開第二導(dǎo)體的一部分展示)，只展示兩導(dǎo)體的交叉部分附近。此外，圖11A～11E是電子源基板的制造方法的工序流程圖。
本實(shí)施例，把絕緣體6的開口部分(導(dǎo)電孔)7設(shè)置成菱形，設(shè)置成使第二導(dǎo)體8的膜厚度分階段變化的形態(tài)。
首先，形成元件電極2、3。在本實(shí)施例中，用Pt的中間電極以陰極濺鍍法真空形成膜。膜厚度是，～0.08μm。在用陰極濺鍍法在整個(gè)基板面上形成膜后，用光蝕刻，形成所要求的圖案。元件電極2、3的圖案，是左右非等長(zhǎng)圖案(圖11A)。
然后，形成第一導(dǎo)體5(圖11B)。形成方法，使用全面印刷付與感光性的膏，用光蝕刻法形成圖案的方法。在全面印刷中使用的材料，是包含Ag作為導(dǎo)體成分的光敏膏。
然后，形成把作為本發(fā)明的特征的導(dǎo)電孔部分7的形狀設(shè)置成菱形的層間絕緣膜6(圖11C)。膏材料是以PbO為主要成分混合了玻璃糊膏的感光性絕緣膏。燒制溫度是480℃，峰值保持時(shí)間是10分鐘。在本實(shí)施例中，按照(1)全面印刷、(2)重復(fù)實(shí)施2次IR干燥、(3)圖案曝光、(4)顯影，(5)燒制的順序?qū)嵤?br> 然后，形成第二導(dǎo)體8(圖11D)。形成方法使用厚膜網(wǎng)板印刷法。以上，矩陣配線的部分完成。
配線完成后，和實(shí)施例1一樣形成電子發(fā)射部分形成用薄膜4(圖1E)。
進(jìn)而，和實(shí)施例1一樣，在實(shí)施成形處理后，用該電子源基板制作如圖8所示的圖像顯示裝置。
在如上述那樣完成的本實(shí)施例的圖像顯示裝置中，在各電子發(fā)射元件中，通過容器外端子Dox1至Doxm，Doy1至Doyn，用信號(hào)發(fā)生裝置(未圖示)分別施加掃描信號(hào)以及調(diào)制信號(hào)，使其發(fā)射電子，通過高壓端子Hv，向金屬殼89施加數(shù)kV的高壓，使電子束加速，通過撞擊熒光體膜，激勵(lì)使其發(fā)光形成圖像。
如果采用以上說明，則可以謀求在電子發(fā)射部件和配線的電氣連接中的可靠性的提高。
此外，可以提供可以提高使用了電子發(fā)射元件的電子源，以及使用了該電子源的圖像顯示裝置的可靠性。
權(quán)利要求
1.一種電子源，具有，配置在基板上，相互交叉的第一導(dǎo)體及第二導(dǎo)體；配置在上述第一或者第二導(dǎo)體的下部，絕緣上述交叉的第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體的絕緣體；電氣連接上述第一導(dǎo)體和上述第二導(dǎo)體的電子發(fā)射部件，其特征在于上述第一或者第二導(dǎo)體和上述電子發(fā)射部件的連接，通過被設(shè)置在上述絕緣體上的開口部分由第三導(dǎo)體完成，該開口部分，在完成上述第一或者第二導(dǎo)體和上述電子發(fā)射部件的連接的該第三導(dǎo)體的一端的區(qū)域上，其寬度具有從該端向另一端變窄的區(qū)域。
2.一種電子源制造方法，該電子源被進(jìn)行矩陣配置，并且具有，在絕緣性基板上，分別設(shè)置的多個(gè)第一導(dǎo)體；與該多個(gè)第一導(dǎo)體交叉的多個(gè)第二導(dǎo)體；分別被配置在各該第一導(dǎo)體和各該第二導(dǎo)體交叉的位置上，與該第一以及第二導(dǎo)體連接的多個(gè)冷陰極電子發(fā)射元件，其特征在于該方法包括，在絕緣性基板上形成多個(gè)電極對(duì)的工序；形成與上述電極對(duì)的一方連接的多個(gè)第一導(dǎo)體的工序；形成覆蓋上述第一導(dǎo)體的一部分的絕緣體的工序；在上述絕緣體上，和上述多個(gè)第一導(dǎo)體交叉地形成多個(gè)第二導(dǎo)體的工序；在上述電極對(duì)間形成電子發(fā)射部分的工序，在形成絕緣體的工序中，以不是直線橫切上述電極對(duì)的另一方的形狀，形成用于完成上述電極對(duì)的另一方和上述第二導(dǎo)體的電氣連接的開口部分。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電子源及其制造方法。在包含電子發(fā)射部件的電子源中，用通過被形成在絕緣體上的開口部分對(duì)第一或者第二導(dǎo)體進(jìn)行連接的第三導(dǎo)體，使電子發(fā)射部件與第一或者第二導(dǎo)體連接，其開口部分形成為從第三導(dǎo)體的一端向另一端變窄的形狀。本發(fā)明避免了第三導(dǎo)體在和第一或者第二導(dǎo)體的連接部分中因第一或者第二導(dǎo)體的熱應(yīng)力受到損傷的現(xiàn)象。
文檔編號(hào)H01J9/02GK1402292SQ0212740
公開日2003年3月12日 申請(qǐng)日期2002年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月2日
發(fā)明者戶島博彰, 石渡和也, 宇田芳己 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社