电子源基板及其制造方法和使用该基板的图像形成装置制造方法及图纸

提供能解决因布线材料扩散引起的电子发射元件特性恶化的电子源基板及其制造方法。特别是提供即使在形成了钠扩散防止层的基板表面上用印刷法等廉价方法形成了布线的情况下也能防止电子发射特性的恶化的电子源基板。本发明专利技术是为了解决因布线金属传播并扩散到元件电极与基板的界面上引起的电子发射元件的特性恶化而进行的。在基板上具有由一对元件电极和具有电子发射部的导电性薄膜构成的电子发射元件和被连接到该元件电极上的、由与该元件电极不同组分构成的金属布线的电子源基板中，该导电性薄膜与该金属布线的沿该元件电极与上述基板的界面的最短距离为５０微米以上。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用了电子发射元件的电子源基板及其制造方法和使用了电子源基板的图像形成装置。
技术介绍
以往，作为利用了电子发射元件的图像形成装置，已知有使形成了多个冷阴极电子发射元件的电子源基板与具备透明电极和荧光体的阳极电极平行地对置并进行了抽真空的平面型电子束显示面板。在这样的图像形成装置中，使用了电场发射型电子发射元件的装置例如有在I.Brodie，”Advanced technologyflat cold-cathode CRTs(先进的技术平板冷阴极CRT)”，Information Display，1/89，17(1989)中公开的装置。此外，在特开昭63-274047号公报、在特开昭63-274048号公报、USP4904895等中，公开了在基板表面上具有一对电极的电场发射型电子发射元件。此外，例如在USP5066883号等中公开了使用表面传导型电子发射元件的装置。平面型的电子束显示面板与现在广泛地使用的阴极射线管(CRT)显示装置相比，可谋求轻量化、大画面化，此外，与利用液晶的平面型显示面板或等离子显示器、电致发光显示器等其它的平面型显示面板相比，可提供更高的亮度、高品质的图像。特别是，表面传导型电子发射元件的结构简单、制造也容易，不象电场发射型的电子发射元件那样经过采用光刻技术的复杂的制造工艺，具有能在大面积上制造排列并形成了多个元件的电子源基板的优点。图10示出了在特开平6-342636号公报中公开的、使用了表面传导型电子发射元件的电子源基板。图10示出了电子源基板的一部分的平面图。在此，在图10中，1是基板，2、3是元件电极，4是具有电子发射部的导电性薄膜，5是电子发射部，元件电极2、3分别连接到下布线6、上布线7上，利用层间绝缘膜8对下布线6和上布线7进行了电绝缘。101是表面传导型电子发射元件。在此，通过分别依次对以矩阵状配置的上布线7和下布线6施加规定的电压作为扫描信号、信息信号，可有选择地驱动位于矩阵的交点的规定的电子发射元件。通过使用比较简单的光刻技术可制造这样的以矩阵方式配置的电子源基板，但在形成更大的基板的情况下，最好使用印刷技术。特别是对于施加扫描信号的上布线，由于连接到一行上的元件数越多、流过布线的电流越增加，产生了因布线电阻引起的电压降，故最好用厚膜来形成布线以尽可能减小电阻。在特开平8-180797号公报等中，公开了利用网板印刷法形成布线和层间绝缘层的制造方法。关于其它的构件，例如在特开平9-17333号公报等中公开了利用偏移印刷法等形成元件电极的制造方法，在导电性薄膜方面，在特开平9-69334号公报等中公开了利用喷墨法来形成的制造方法。通过使用这些印刷技术，可容易地制造大面积的电子源基板。此外，在表面传导型电子发射元件中，除了上述以外，也作了各种各样的报告，例如，报告了使用SnO2薄膜的元件〔M.I.Elinson，RadioEng.Electron Phys.，10，1290(1965)〕、〔G.Dittmer”Thin Solid Films”9，317(1972)〕、使用In2O3/SnO2薄膜的元件〔M.Hartwell and C.G.Fonstad，”IEEE Trans.ED Conf.”，519(1975)〕、使用碳薄膜的元件〔荒木久等真空、第26卷、第1号、22页(1983)〕等，但例如在特开平2-56822号公报中公开了使用氧化钯等的金属微粒子膜的表面传导型电子发射元件。在制造表面传导型电子发射元件中，一般来说，通常利用被称为化成(forming)的通电处理，在导电性薄膜4中形成电子发射部5。所谓化成，是在导电性薄膜4的两端施加和接通直流电压或非常缓慢地上升的电压、例如1V/分钟的电压以使导电性薄膜4局部地破坏、变形或变质来形成龟裂的处理。再有，在进行了化成后，通过对导电性薄膜4施加电压并在元件中流过电流，从龟裂附近使电子发射。此时，将发射电子的部位称为电子发射部5。再者，例如在特开平7-235255号公报中公开的那样，对于结束了化成的元件，进行被称为激活处理的处理，可得到更良好的电子发射。在含有有机物质气体的气氛中，与化成处理相同，通过对元件重复进行脉冲电压的施加，可进行激活工序，利用气氛中存在的有机物质，在元件上淀积碳或碳化合物，使元件电流If、发射电流Ie显著地增加。经过这样处理的表面传导型电子发射元件例如作为可应用于平板显示器等的图像形成装置的电子源，具有充分的电子发射特性。因而，如上所述，通过使用印刷技术来制造由表面传导型电子发射元件构成的大面积的电子源基板，可实现大面积的图像形成装置、例如大画面的平板显示器。但是，在大面积的电子源基板上形成具有充分的电子发射量、寿命和稳定性的电子发射元件的情况下，存在以下所述的问题。在用布线电极连接了在基板表面上设置的一对元件电极间具有电子发射部的电子发射元件(例如表面传导型电子发射元件)的电子源中，根据制造成本、电子发射特性的提高等的要求，存在由不同的组成物来形成元件电极和布线的情况。在此，所谓不同的组成物，意味着①材料互不相同、②由同一元素构成，但其比率不同这两者。例如，①相当于使用银(Ag)作为布线、使用铂(Pt)作为元件电极的情况或使用氧化钌(RuO2)作为布线、使用钌作为元件电极的情况。此外，合金组成不同的情况(使用金和铱的合金(Au-Ir)作为布线、使用金和铟的合金(Au-In)作为元件电极)也相当于不同的组成物。此外，②相当于作为锡(Sn)和铅(Pb)合金、用其比率为Sn∶Pb＝7∶3的焊锡合金构成元件电极、用Sn∶Pb＝6∶4的焊锡合金构成布线的情况。而且，在以这种方式用不同的组成物构成了元件电极和布线的情况下，通过经过高温处理等的工序，存在下述的不良情况布线材料在元件电极与布线的界面上传播并到达电子发射部，引起电子发射部中不可预期的变化，使电子发射特性变化。特别是，本专利技术者确认了，在电子源基板的表面上设置了防止基板材料的扩散的处理膜等的情况下，容易发生该现象。以下，举出具体的结构例来详细地叙述。如果打算廉价地制造大面积的电子源基板，则必须降低所使用构件的成本，作为其基体，最好使用钠钙玻璃。但是，以表面传导型电子发射元件或在上述的USP4904895中公开的横型电场发射元件为代表的在基板表面上具有一对元件电极和在该元件电极间具有电子发射部的电子发射元件，由于其电子发射部与基板表面相接，故驱动电子发射元件时的热或电场也传播到钠钙玻璃的表面，容易发生基板的热变形或钠离子的移动、钠金属或钠化合物的析出等。由于电子发射元件附近基板的变形产生了元件结构的变化、此外钠的析出不仅改变结构、而且改变电性质，故成为电子发射特性的变动或恶化的原因。因此，例如在表面传导型发射元件的情况下，如在特开平1-279538号公报中公开了的那样，希望在钠钙玻璃的表面上用以二氧化硅为主要成分的材料形成覆盖层，在其上形成表面传导型电子发射元件。特别是，如果形成厚度为约500nm以上膜厚的二氧化硅层或掺磷二氧化硅(PSG)层作为该覆盖层，则表面传导型电子发射元件的驱动时的热或电场难以传播到钠钙玻璃基体上，而且可使其具有充分的作为钠扩散防止层的作用。此外，如在特开2000-215789号公报中公开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子源基板，该电子源基板在基板上具有由一对元件电极和具有电子发射部的导电性薄膜构成的电子发射元件和被连接到该元件电极上的、由与该元件电极不同组分构成的金属布线，其特征在于： 该导电性薄膜与该金属布线的沿该元件电极与上述基板的界面的最短距离为５０微米以上。

【技术特征摘要】
JP 2001-8-28 257176/20011.一种电子源基板，该电子源基板在基板上具有由一对元件电极和具有电子发射部的导电性薄膜构成的电子发射元件和被连接到该元件电极上的、由与该元件电极不同组分构成的金属布线，其特征在于该导电性薄膜与该金属布线的沿该元件电极与上述基板的界面的最短距离为50微米以上。2.如权利要求1中所述的电子源基板，其特征在于上述最短距离为100微米以上。3.一种电子源基板，该电子源基板在基板上具有由一对元件电极和具有电子发射部的导电性薄膜构成的电子发射元件和被连接到该元件电极上的、由与该元件电极不同组分构成的金属布线，其特征在于上述导电性薄膜与上述金属布线之间的沿上述元件电极与上述基板的界面的最短路径由多条直线或曲线的组合来构成。4.如权利要求3中所述的电子源基板，其特征在于在上述导电性薄膜与上述金属布线的直线最短路径上有不存在上述元件电极的区域。5.如权利要求3中所述的电子源基板，其特征在于在上述导电性薄膜与上述金属布线的直线最短路径上有存在上述元件电极的区域和不存在上述元件电极的区域。6.如权利要求1或3中所述的电子源基板，其特征在于上述元件电极的材料是至少包含铂材料的金属材料。7.如权利要求1或3中所述的电子源基板，其特征在于上述基板由含有钠的玻璃基体和在该玻璃基体上形成的钠扩散防止层构成。8.如权利要求7中所述的电子源基板，其特征在于上述含有钠的玻璃基体由钠钙玻璃构成。9.如权利要求7中所述的电子源基板，其特征在于上述钠扩散防止层由厚度为500nm以上的二氧化硅覆盖膜构成。10.如权利要求9中所述的电子源基板，其特征在于上述...

【专利技术属性】
技术研发人员：蜂巢高弘，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]