专利名称：电子源基板和图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及有一个或多个电子发射元件的电子源基板、以及使用将多个电子发射元件排列成矩阵状且用布线连接起来得到的电子源基板的图像形成装置。
背景技术：
迄今，关于在绝缘性的基板上，设置了由一对元件电极、以及跨越该元件电极之间形成的具有电子发射部的导电性薄膜构成的电子发射元件的电子源基板，已知如果使基板的表面带电，则电子发射元件的电子发射特性变得不稳定，还会发生电子发射元件的放电劣化，所以在设置了上述电极和导电性薄膜的基板上，喷涂包含防静电膜的构成材料的涂敷液，进行烧制，形成防静电膜(例如，参照日本专利申请特开平8-180801号公报及特开2002-358874号公报)。
可是，在形成防静电膜的基板面上，设置有构成电子发射元件的元件电极和导电性薄膜，而且在图像显示装置中使用的对多个电子发射元件进行矩阵驱动的电子源基板上，设置有X方向布线及Y方向布线。因此，元件电极、导电性薄膜、X方向及Y方向布线的厚度等的微妙的平衡，使得电子发射元件附近的防静电膜的厚度变厚，容易发生薄膜电阻(或称表面电阻)变得过低的现象。特别是在喷涂防静电膜的情况下，除了上述的条件以外，由于涂敷液的表面张力和作为基底的基板表面接触角等条件的不同，容易产生防静电膜厚度的分布。这样如果防静电膜的厚度增厚、薄膜电阻过低，则即使在非驱动时呈低电压时(例如，加在非选择元件上的不致发射电子的低电压)，由于虽然微弱但有电流流过，所以存在功耗增大的问题。另外，在图像显示装置中使用这样的电子源基板的情况下，必须使用比本来需要的容量大相当于该泄漏电流部分的大小的大容量的驱动用的驱动IC，成为成本增大的原因。
特别是判明了电子发射部附近的防静电膜，对上述的泄漏电流的增大的影响大。用图22来说明这个问题。
另外，在图22中，1是绝缘性的基板，2、3是一对元件电极，4是跨越元件电极2、3之间设置的导电性薄膜，5是成为电子发射部的间隙，6是防静电膜。
根据本发明者的研究，即使将防静电膜6做成高电阻膜，如图22中用箭头表示的路径(电流路径)所示，在与导电性薄膜4相邻的防静电膜6的区域上流过的电流存在一定量，该电流量对泄漏电流的值有很大影响。详细的现象虽然尚有不明确的地方，但在本发明人的考察中，认为导电性薄膜4的间隙5的部分的电阻极高，所以把导电性薄膜4夹在中间的元件电极2、3之间的电压集中在间隙5上(以间隙5为界，左侧的导电性薄膜4与元件电极2大致等电位，右侧的导电性薄膜4与元件电极3大致等电位，间隙5成为实际的电压施加部分)，与间隙5附近的导电性薄膜4接触的区域的防静电膜6成为比其他部分电阻低的通路(电流路径)，泄漏电流集中。
另外，与电子发射部附近相比程度低一些的同样的电流通路也存在于一对元件电极之间，所以在一对元件电极2、3之间也有必要采取泄漏电流对策。
发明内容
本发明就是鉴于上述现有的问题而完成的，其目的在于提供一种非驱动时的低电压时能抑制流过元件电极之间的泄漏电流的电子源基板，同时由此降低在图像形成装置中使用时的驱动IC的负荷，能使用容量小的驱动IC，能降低图像形成装置的成本。
为了达到上述目的，本发明提供一种电子源基板，它有基板；具有位于该基板上的一对元件电极、以及设置在该元件电极之间、有成为电子发射部的间隙的导电性薄膜的电子发射元件；以及至少与上述一对元件电极接触，覆盖在上述基板的露出面上的防静电膜，该电子源基板的特征在于在上述防静电膜上，形成阻碍在上述一对元件电极之间通过该防静电膜产生的电流的高阻抗部。
另外，本发明提供一种图像形成装置，其特征在于有多个上述电子发射元件、以及连接在各电子发射元件上沿互相交叉的方向形成的X方向布线及Y方向布线的电子源基板，与有通过来自该电子源基板的电子射线的照射来显示图像的图像形成部件的基板相对配置。
图1是展示本发明的电子源基板上的一个电子发射元件周围的基本结构的示意剖面图。
图2是展示本发明的电子源基板上的一个电子发射元件周围的基本结构的示意平面图。
图3A、3B是展示电形成(forming)中使用的施加电压波形的例子的图。
图4A、4B是展示激活用的施加电压波形的例图。
图5是具有多个电子发射元件的电子源基板的示意平面图(其中省略了防静电膜)。
图6是使用图5所示的电子源基板的图像形成装置的一部分被切除了的示意斜视图。
图7是展示具有多个电子发射元件的电子源基板的制造工序中导电性薄膜形成前的状态的示意平面图。
图8是展示具有多个电子发射元件的电子源基板的制造工序中电形成前的状态的示意平面图。
图9是实施例1的电子源基板上的高阻抗部的形成顺序的说明图，是展示经过了从元件电极的形成到导电性薄膜的形成的图8所示的基板上的一对元件电极周围的基本结构的示意平面图。
图10是实施例1的电子源基板上的高阻抗部的形成顺序的说明图，是展示在图9中的基板上形成了保护膜的状态的示意平面图。
图11是实施例1的电子源基板上的高阻抗部的形成顺序的说明图，是展示在图10中的基板上形成了防静电膜的状态的示意平面图。
图12是实施例1的电子源基板上的高阻抗部的形成顺序的说明图，是展示从图11中的基板上将保护膜剥离了的状态的示意平面图。
图13是实施例1的电子源基板上的高阻抗部的形成顺序的说明图，是展示在图12中的基板上再形成了保护膜的状态的示意平面图。
图14是实施例1的电子源基板上的高阻抗部的形成顺序的说明图，是展示在图13中的基板上再形成了防静电膜的状态的示意平面图。
图15是实施例1的电子源基板上的高阻抗部的形成顺序的说明图，是展示从图14中的基板上将保护膜剥离了的状态的示意平面图。
图16是电子源基板的特性的测定评价装置的说明图。
图17是展示通过激光照射形成了高阻抗部的实施例2的电子源基板上的一个电子发射元件周围的基本结构的示意平面图。
图18是实施例3的电子源基板上的高阻抗部的形成顺序的说明图，是展示在经过了X方向布线的形成的图7所示的基板上形成了基底图形的状态的一对元件电极周围的基本结构的示意平面图。
图19是实施例3的电子源基板上的高阻抗部的形成顺序的说明图，是展示在图18中的基板上的元件电极之间形成了导电性薄膜的状态的示意平面图。
图20是实施例3的电子源基板上的高阻抗部的形成顺序的说明图，是在图19中的基板上形成了防静电膜的状态的示意平面图。
图21是实施例3的电子源基板上的高阻抗部的形成顺序的说明图，是展示从图20中的基板上将基底图形剥离了的状态的示意平面图。
图22是现有的电子源基板的说明图。
图23是展示实施例4的电子源基板的基本结构的示意平面图。
具体实施例方式
以下，进一步说明本发明。
图1及图2是展示本发明的电子源基板上的一个电子发射元件周围的基本结构的示意图，图1是剖面图，图2是平面图，图中，1是基板，2、3是一对元件电极，4是导电性薄膜，5是电子发射部，6是防静电膜，7是在防静电膜6上形成的高阻抗部(参照图2)。
基板1由例如玻璃等绝缘性材料构成。该基板1优选为，对具有一对元件电极2、3和电子发射部5的由导电性薄膜构成的电子发射元件的电子发射特性不会产生不良影响的、在碱石灰玻璃等钠少的玻璃上作为钠阻挡层形成了厚度为0.5μm左右的氧化硅膜的材料，或石英板。
作为元件电极2、3的材料，能使用一般的导电材料。例如能从Ni、Cr、Au、Mo、Pt、Ti等金属、Pd-Ag等合金、由金属和玻璃等构成的印刷导电体、ITO等透明导电体等中适当地选择。其厚度最好在数百μm至数μm的范围内。
元件电极2、3之间的间隔、元件电极2、3的长度、元件电极2、3的形状等可以根据电子源基板的用途等适当地设计，但一般地，元件电极2、3之间的间隔为1μm～100μm，元件电极2、3的长度为数μm～数百μm。
作为元件电极2、3的形成方法，能采用一般的溅射等成膜方法、以及通过光刻进行的构图、或胶版印刷(offset printing)等印刷法等。
导电性薄膜4最好是由微粒子构成的微粒子膜，以便获得良好的电子源特性，其厚度能根据元件电极2、3之间的台阶覆盖性、电阻值、后面所述的电形成条件等适当地选择，但最好为1nm～50nm。
另外，导电性薄膜4的电阻值在后面所述的电形成前的状态(电子发射部5形成前的状态)下，由于容易进行电形成工序，所以最好是某种程度的大小，具体地说最好是103Ω/□～107Ω/□。另一方面，电形成后(形成了电子发射部5后)的导电性薄膜4最好呈能通过元件电极2、3将充分的电压加在电子发射部5上的低电阻，所以导电性薄膜4作为具有103Ω/□～107Ω/□以下的薄膜电阻值的金属氧化物薄膜形成，电形成处理后进行还原，最好成为电阻更低的金属薄膜。因此，最终状态下的导电性薄膜4的电阻值的下限不特别限定。另外，这里所说的导电性薄膜4的电阻值，意味着在不包括电子发射部5的区域中测定的薄膜电阻值。
作为导电性薄膜4，能举出Pd、Pt、Ru、Ag、Au等金属、PdO、SnO2、In2O3等氧化物、HfB2等硼化物、TiC、SiC等碳化物、TiN等氮化物、Si、Ge等半导体、碳等。作为形成方法，适合采用喷墨涂敷法、旋涂法、浸渍法、真空蒸镀法、溅射法等各种方法。
作为防静电膜6的构成材料，适合使用碳材料，氧化锡、氧化铬、氧化锑、ITO等金属氧化物，或者导电性材料被分散在氧化硅等中得到的材料。为了防止放电，防静电膜6的电阻值为≤约1012Ω/□的薄膜电阻值，另外从抑制泄漏电流的观点看，最好为抑制在≥1×109Ω/□的电阻值。防静电膜6的厚度根据所希望的电阻值决定，但一般说来最好为1nm～100nm。作为防静电膜6的形成方法，能举出溅射法、真空蒸镀法、浸渍法、喷涂法、旋涂法、由碳系气体产生的电子束进行的聚合法、或等离子体聚合法、CVD法等。
图示的防静电膜6虽然在元件电极2、3及导电性薄膜4上形成，但至少在与元件电极2、3和导电性薄膜4接触的状态下，有选择地覆盖基板1的露出面进行构图设置。
高阻抗部7防止通过防静电膜6在上述一对元件电极2、3之间产生电流，设置在将防静电膜6区分成与元件电极2连接的区域、以及与元件电极3连接的区域的位置上。另外，高阻抗部7最好具有能防止上述电流的、与高阻抗部7相邻的防静电膜6的薄膜电阻值的100倍以上的薄膜电阻值，具体地说最好有比1012Ω/□大的薄膜电阻值。
高阻抗部7能作为防静电膜6的薄膜化部或不连续部来形成，例如，不在基板1的露出面的全部表面上进行防静电膜6的形成，而是形成得留有间隙(不连续部)，使元件电极2侧的防静电膜6和元件电极3侧的防静电膜6局部分离地形成，或者至少在基板1的露出面的全部表面上形成了防静电膜6后，例如能通过激光照射等，在元件电极2侧的防静电膜6和元件电极3侧的防静电膜6之间形成薄膜化部或不连续部等来设置。在实施例中将详细说明该高阻抗部7的形成方法。
下面，说明在导电性薄膜4上形成电子发射部5用的电形成工序。
在电形成工序中，在真空气氛中由外部电源施加电压，通过在元件电极2、3之间通电，使导电性薄膜4局部破坏、变形或变质，形成电气上呈高阻抗状态的间隙状的电子发射部5。施加的电压一般采用脉冲波形，如图3A所示，在施加脉冲峰值为恒定电压的脉冲的情况下，如图3B所示，有时一边增加脉冲峰值一边施加电压。图3A中的脉宽T1通常为1μsec～10μsec左右，脉冲间隔T2通常为10μsec～100μsec左右，峰值(电形成时的峰值电压)可以根据导电性薄膜4的材质等适当地选择。另外，图3B中的脉宽T1和脉冲间隔T2与上述图3A相同，峰值及峰值的增量可以根据导电性薄膜4的材质等适当地选择。
在使用金属氧化物作为导电性薄膜4的情况下，如果在包含若干氢等有还原性的气体的气氛中进行通电加热，则能一边使导电性薄膜4还原，一边形成电子发射部5。原先以金属氧化物为主要成分的导电性薄膜4在电形成结束后，变成以金属为主要成分的导电性薄膜4，能降低驱动电子发射元件时的电阻。另外，也能再附加使导电性薄膜4完全还原用的工序。
电形成处理能在下述时刻结束，即，在电形成用脉冲之间，插入不致使导电性薄膜4局部破坏、变形程度的电压，例如0.1V左右的脉冲电压，测定元件电流，求出电阻值，例如在电阻达到电形成处理前的电阻的≥1000倍的时刻即可结束。
另外，如后面所述，在进行使防静电膜形成龟裂用的追加电形成的情况下，如上所述，意味着在电阻值达到了电形成处理前的导电性薄膜4电阻值的≥1000倍后，再进行比该电形成工序能量更高的电形成。
接着，说明在由电形成工序形成的电子发射部5内及其周边的导电性薄膜4上，配置图1及图2中未示出的以碳及/或碳化合物为主要成分的膜用的激活工序。
例如，将适当的碳化合物的气体导入真空中，通过将脉冲电压加在元件电极2、3之间，进行激活工序。通过进行激活工序，能大幅度地增加从电子发射部5附近发射的电流。
由于电子源基板的用途、碳化合物的种类等的不同，可以根据情况适当地设定激活工序中的优选的碳化合物的气压。
作为适当的碳化合物，能举出烷烃、烯烃、炔烃的脂肪族烃类，芳香族烃类，醇类，醛类，酮类，胺类，苯酚，香芹酮、砜酸等有机酸类。导入的碳化合物的压力，虽然随着真空装置的形状和真空装置中使用的部件、碳化合物的种类等的不同，有若干影响，但例如在三腈(trinitrile)的情况下，最好为1×10-5Pa～1×10-2Pa大小。
在存在上述碳化合物的情况下，通过将脉冲电压加在元件电极2、3之间的处理，在由上述电形成工序形成的电子发射部5内及其周围的导电性薄膜4上，形成由气氛中存在的碳化合物、由碳及/或碳化合物构成的膜。
图4A、4B是表示激活工序中用的施加电压波形的优选例的图，通常可以在10～20V的范围内适当地选择施加的最大电压值。图4A中，T1是电压波形的正和负的脉宽，T2是脉冲间隔，电压值设定成正负绝对值相等。另外，图4B中，T1及T1’分别是电压波形的正和负的脉宽，T2是脉冲间隔，T1＞T1’，电压值设定成正负绝对值相等。
一边测定元件电流或发射电流，一边执行激活工序，能在元件电流或发射电流达到所希望的值时结束激活工序。另外，也可以根据碳化合物的种类或其气压等，适当地设定施加的脉冲电压的脉宽、脉冲间隔、脉冲峰值等。
其次，用图5及图6说明作为上述的电子源基板的具有多个电子发射元件的电子源基板、以及用它进行图像显示的图像形成装置的结构例。
图5是具有多个电子发射元件的电子源基板的示意平面图(其中省略了防静电膜6)，图6是使用它的图像形成装置的一部分被切掉后的斜视图，与图1及图2相同的附图标记表示同样的部件。
如图5所示，本电子源基板成为在基板1上设有多对元件电极2、3，同时跨越各对元件电极2、3之间设置了有电子发射部5的导电性薄膜4的基板。另外，在防静电膜6上，且在能抑制通过该防静电膜流过各对元件电极2、3之间的泄漏电流的位置形成了高阻抗部7。
在基板1上，设有连接在一个元件电极3上的Y方向布线(下布线)8，另外隔着绝缘层9，沿着与Y方向布线8交叉的方向，设有连接在另一个元件电极2上的X方向布线(上布线)10。关于这些Y方向布线8及X方向布线10，为了能将大致均等的电压供给电子发射元件，最好呈低电阻，适当地设定材料、厚度、布线宽度等。另外，作为Y方向布线8及X方向布线10、绝缘层9的形成方法的例子，能采用印刷法、或溅射法和光刻技术的组合等。通过Y方向布线8及X方向布线10将电压加在元件电极2、3之间，能有选择地驱动各电子发射元件。
在图6所示的图像形成装置中，配置上述图5所示的电子源基板作为背面板60。与该背面板60相对地设有在玻璃等透明的绝缘性的基板61的内表面上形成了荧光膜62和金属背63等的前面板64。65是支撑框，背面板60、支撑框65及前面板64用玻璃料等进行封装，构成面板状的密闭容器。
由上述背面板60、支撑框65及前面板64包围的空间内是真空气氛。在背面板60或前面板64上设置排气管，对内部进行真空排气后，将排气管封闭，也能形成该真空气氛，但在真空室中通过支撑框65进行背面板60和前面板64的封装，能更容易地形成真空气氛。
能如下进行图像显示，即，将驱动电子发射元件用的驱动电路连接在上述的图像形成装置上，通过Y方向布线8及X方向布线10，将电压加在所希望的元件电极2、3之间，从电子发射部5(参照图1～图3)发生电子，同时从高压端子66将高电压加在作为正电极的金属背63上，将电子束加速，碰撞在荧光膜62上，进行图像显示。
通过在前面板64和背面板60之间设置称为隔板的图中未示出的支撑体，能构成对大气具有充分的强度的大面积的面板状密闭容器。
横跨一对元件电极2、3设置了具有电子发射部5(参照图3)的导电性薄膜4的电子发射元件，也称为表面传导型电子发射元件，根据该表面传导型电子发射元件的基本特征，来自电子发射部(电子发射部5)的发射电子，由于在大于等于阈值电压时，由加在元件电极2、3之间的脉冲状电压的峰值和宽度控制电流量，且利用其中间值也能控制电流量，所以能进行中间色调显示。另外，如本例所示，在配置了多个电子发射元件的情况下，根据各线路的扫描线信号，确定选择线路，如果通过各信息信号线路将上述脉冲状电压适当地加在各个电子发射元件上，则能将适当的电压加在任意的电子发射元件上，能将任意的电子发射元件接通。
另外，这里所说的图像形成装置的结构是本发明的图像形成装置的一例，根据本发明的技术思想能进行各种变形。
首先，根据图7及图8，说明从元件电极2、3的形成至导电性薄膜4的形成。图7是表示具有多个电子发射元件的电子源基板的制造工序中的形成导电性薄膜4之前的状态的示意平面图，图8是表示具有多个电子发射元件的电子源基板的制造工序中的电形成前的状态的示意平面图。
作为图7中的基板1，使用碱成分少的“PD200”(旭玻璃(株)社制)的2.8mm厚的玻璃，再在它上面作为钠阻挡层涂敷100nm厚的SiO2膜后进行烧制。
与X方向布线(上布线)10接触的元件电极2、以及与Y方向布线8(下布线)接触的元件电极3是这样形成的在基板1上用溅射法，首先作为底层形成了5nm厚的钛(Ti)，在它上面形成了40nm厚的白金(Pt)后，涂敷光刻胶，采用曝光、显影、刻蚀等的一系列的光刻法进行构图。
作为材料使用Noritake公司制的银(Ag)浆料，用丝网印刷法在与元件电极3接触的状态下进行印刷，此后在580℃下烧制8分钟，形成了作为公用布线使用的Y方向布线8。为了连接多个元件电极3，以线状图形形成了Y方向布线8的形状。Y方向布线8的厚度约为10μm，线的宽度为50μm。
然后，形成了使Y方向布线8和沿着与其交叉的方向设置的X方向布线10之间绝缘用的绝缘层9。作为构成材料，使用以PdO为主要成分、混合了玻璃粘合剂的浆料，用丝网印刷法进行印刷，在580℃下烧制8分钟，反复进行两次，形成了绝缘层9。绝缘层9的厚度约为30μm，线的宽度为150μm。另外，为了能进行元件电极2与X方向布线10的导电性连接，在作为两者的连接部的位置上的绝缘层9上形成了接触孔。
绝缘层9形成后，形成了X方向布线10。在原先形成的绝缘层9上，用丝网印刷法印刷银(Ag)浆料，在480℃下烧制10分钟，形成了X方向布线10。另外，在绝缘层9的接触孔部分与元件电极2进行了连接。X方向布线10沿着与Y方向布线8交叉的方向设置成线状，厚度约为15μm。
图中虽然未示出，但采用与其同样的方法，还形成了至外部驱动电路的引出端子。
在各元件电极2、3之间，用喷墨涂敷法形成导电性膜4，如图8所示，获得了由电形成形成电子发射部5(参照图1、图2、图5)前的基板1。
进行喷墨涂敷时，为了补偿基板1上的各个元件电极2、3的平面性离散，在基板1上的若干地方观测图形的配置偏移，对观测点之间的点的偏移量进行直线近似，通过位置补偿，消除全部像素的位置偏移，确实涂敷在对应的位置上。
作为涂敷材料，为了获得钯膜构成的导电性薄膜4，首先在由水和异丙醇(IPA)构成的溶剂中，加入若干其他添加剂，使钯络合物溶解，获得了含有钯的溶液。作为供给液滴的手段，使用利用了压电元件的喷墨装置，将点直径调整为60μm，将该溶液的液滴供给基板1上的元件电极2、3之间。然后在空气中对该基板1在350℃下加热烧制10分钟，形成了氧化钯(PdO)薄膜。PdO薄膜的直径约为60μm，厚度最大为10nm。
<实施例1>
对经过了从上述的元件电极2、3的形成至导电性薄膜4的形成的图8所示的基板1，在进行了以下所述的防静电膜6的形成、电形成、以及激活后，进行了特性评价。
图9是表示经过了上述的元件电极2、3的形成至导电性薄膜4的形成的图8所示的基板1上的一对元件电极2、3周围的基本结构的示意平面图。将感光性光刻胶涂敷在该图9状态下的基板1的全部表面上，如图10所示，将导电性薄膜4大致一分为二，进行了构图，以便只在一个元件电极2或3侧(图10中，在元件电极3侧)保留光刻胶膜100。能用通常采用的旋转法、浸渍法、或喷涂法等进行光刻胶液的涂敷。
其次，在基板1的全部表面上，从上述光刻胶膜100上涂敷了包含防静电膜6(参照图1、图2)的构成材料的涂敷液。作为涂敷液，使用分散了氧化锡微粒子的分散液，将它均匀地喷涂在全部表面上，呈现出用涂膜110覆盖了基板1的表面的图11所示的状态。
用剥离液将光刻胶膜100(参照图10)剥离，将光刻胶膜100上的涂膜110除去，在大气烧制炉中在350～400℃下烧制10分钟～30分钟，如图12所示，将导电性薄膜4大致一分为二，只在一个元件电极2或3侧(图12中，在元件电极2侧)形成了防静电膜6。
其次，再次将感光性光刻胶液涂敷在基板1的表面上，如图13所示，在原先形成的防静电膜6侧进行了构图，以便保留光刻胶膜130。该光刻胶膜130构图成覆盖防静电膜6，且元件电极3侧比防静电膜6大d。
上述光刻胶膜130形成后，与上述相同的涂敷液再次涂敷在基板的全部表面上，呈现出用涂膜140覆盖了基板1的表面的图14所示的状态。
用剥离液将光刻胶膜130(参照图13)剥离，将光刻胶膜130上的涂膜140除去，在大气烧制炉中在350℃～400℃下烧制10分钟～30分钟，如图15所示，形成了被通过导电性薄膜4的大致中央部的间隔d作为不连续部的高阻抗部7分成了元件电极2侧和元件电极3侧的防静电膜6、6。
考虑到掩模图形精度，这时的间隔为d的不连续部为2～3μm左右。夹在该被分开的防静电膜6、6之间的高阻抗部(不连续部)7的薄膜电阻，在此后的测定中被确认为比1×1012Ω/□大。
接着，实施了电形成工序。
在图7所示的基板1的周围，在将Y方向布线8和X方向布线10的端部取出作为电极露出的状态下，将盖(hood)状的盖子覆盖在整个基板1上，用真空泵排气，与基板1之间将内部抽成真空空间，一直排气到内部的压力达到2×10-3Pa为止。另外，导入混合了2％的氢的氮气，由外部电源从取出电极部将电压加在X方向布线10和Y方向布线8之间，通过在元件电极2、3之间通电，在导电性薄膜4上形成了电气上呈高电阻状态的间隙5。电形成的电压波形为图3A所示的波形，在本实施例中，脉宽T1为0.1msec，脉冲间隔T2为10msec，峰值为10V。
其次，进行了称为激活的处理。
与上述的电形成同样形成真空空间，从外部通过X方向布线10和Y方向布线8，将脉冲电压反复加在元件电极2、3上。
在本工序中，作为碳源使用三腈，通过缓泄阀导入上述盖状的盖和基板1之间的真空空间内，维持1.3×10-4Pa。
所施加的电压波形如图4A所示，脉宽T1为1msec，脉冲间隔T2为10msec，峰值为16V。
在大约60分钟后元件电流几乎达到了饱和的时刻停止通电，关闭缓泄阀，结束了激活处理。
在以上的工序中，能制成具有多个电子发射元件的图8所示的电子源基板。另外，在图8中，省略了电子发射部5、防静电膜6、高阻抗部7，关于它们，如上所述，请参照图1、2、5。
首先，用图16说明特性的测定评价装置。
图16是用来测定电子源基板的特性的测定评价装置的说明图。
为了测定流过电子发射元件的元件电极2、3之间的元件电流If、以及流向阳极164的发射电流Ie，图16所示的测定评价装置变成配置了将电源161和电流计160连接在元件电极2、3上、将电源163和电流计162连接在该电子发射元件的上方的阳极164的结构。
在图16中，1是基板，2、3是元件电极，4是导电性薄膜，5是电子发射部。另外，161是将元件电压Vf加在电子发射元件上用的电源，160是测定流过包括元件电极2、3之间的电子发射部5的导电性薄膜4的元件电流If用的电流计，164是捕捉由电子发射元件的电子发射部5发射的发射电流Ie用的阳极，163是将电压加在阳极164上的用的高压电源，162是测定由电子发射元件的电子发射部5发射的发射电流Ie用的电流计。另外，本电子发射元件及阳极164设置在真空装置165内，该真空装置中具有排气泵166及真空计等真空装置所必要的装置，在所希望的真空下进行电子发射元件的测定评价。另外，在阳极164的电压为1kV～10kV、阳极164和电子发射元件的距离H为2mm～8mm的范围内进行了测定。
用上述测定评价装置测定评价了根据本实施例1制作的电子源基板的特性。
以17V作为标准电压，测定了加在元件电极2、3之间的电压。这时的X方向布线10侧的扫描线电压为-11V，Y方向布线8侧的信号线电压为+6V。加在阳极164和电子源基板之间的电压为1kV，测定的结果获得了If＝1mA，Ie＝1.2μA，效率＝0.12％的值。
作为非选择电压将6V加在在上述的条件下不能选择的电子发射元件上，在驱动IC中，该非选择电流虽然只流过非选择元件数的元件，但在本实施例的电子源基板中，施加了非选择时的6V时的泄漏电流为0.1μA以下，非常微弱。
<实施例2>
与实施例1相同，对经过了从元件电极2、3的形成至导电性薄膜4的形成的图8所示的基板1，采用与实施例1同样的喷涂法，将与实施例1同样的防静电膜的涂敷液涂敷在形成了元件电极2、3等的面的全部表面上(但不设置光刻胶膜100、130)，在大气烧制炉中在350℃～400℃下烧制10分钟～30分钟，形成了防静电膜6(参照图1及图2)。
然后，用激光加工机，如图17所示以2～3μm的宽度，将防静电膜6分断，通过作为分断部的高阻抗部7区分成与元件电极2相连的第一防静电膜6的区域、以及与元件电极3联系的第二防静电膜区域6。分断了的防静电膜6、6之间的薄膜电阻在此后的测定中确认了比1×1012Ω/□大。
与实施例1同样进行了电形成和激活，用与实施例1同样的测定评价装置，对获得的电子源基板的特性进行了测定和评价。
加在图5所示的元件电极2、3之间的电压以17V作为标准电压，这时的X方向布线10侧的扫描线电压为-11V，Y方向布线8侧的信号线电压为+6V。加在阳极164和电子源基板之间的电压为1kV，测定的结果获得了If＝1.2mA，Ie＝1.2μA，效率＝0.10％的值。作为非选择电压虽然将6V加在这时不能选择的电子发射元件上，但测定的结果，非选择时的泄漏电流与实施例1大致相同，为0.1μA以下。
<实施例3>
对经过了从元件电极2、3的形成至X方向布线10的形成的图7所示的基板1，通过铝溅射，形成了500nm左右的铝膜。然后用喷涂法涂敷感光性光刻胶液，进行构图、显影，利用铝的刻蚀剂在它上面形成了基底图形180。然后，如上述的[导电性薄膜的形成]中所述，用喷墨法将含有有机钯的溶液涂敷在元件电极2和元件电极3之间，在350℃下烧制30分钟，形成了图19所示的导电性薄膜4。
将与实施例2同样的涂敷液同样地涂敷在它的全部表面上，在大气中在200℃下烧制20分钟，如图20所示，形成了防静电膜6。
然后，用剥离液将原先形成的基底图形180完全除去，为了分断元件电极2侧的区域和元件电极3侧的区域，将防静电膜6与设置在铝膜180上的导电性薄膜4的一部分同时除去，形成了图21所示的高阻抗部7。确认了该高阻抗部7的薄膜电阻比1×1012Ω/□大。
然后用与实施例1同样的方法，进行了电形成和激活。
用按照本实施例3制成的电子源基板，且用实施例1所示的特性评价装置，进行了特性评价，结果能确认，与实施例1和2同样地，非选择时的泄漏电流为0.1μA以下，只有非常微弱的泄漏电流流过驱动用驱动IC。
<比较例>
作为比较例，除了不在防静电膜6上形成高阻抗部7这一点以外，对与实施例1同样构成的电子源基板，用实施例1中所示的特性评价装置，进行了特性的测定评价时，非选择时流过的泄漏电流达到1mA，产生了在驱动时泄漏电流还要上升的现象。
<实施例4>
本实施例是通过改进电形成工艺，在防静电膜6上形成作为高阻抗部的龟裂的形态。以下依次说明实施例4的电子源基板的制作方法。
(基板1和元件电极2、3的形成)作为图5所示的电子源基板，作为基板1使用在碱成分少的“PD200”(旭硝子(株)社制)的2.8mm厚的玻璃上作为钠阻挡层形成了100nm厚的SiO2膜的基板。在玻璃基板1上作为底层，用溅射法形成了5nm厚的Ti，在它上面形成了40nm厚的Pt膜后，用光刻法形成了元件电极2、3。元件电极2、3的间隔为10μm。
(Y方向布线8的形成)与元件电极2、3中的一者相接且把它们连接地、以线状的图形形成了Y方向布线(下布线)8。材料中使用银Ag光敏浆料墨，印刷后进行干燥，曝光、显影成规定的图形。此后在480℃的温度下进行烧制，形成了Y方向布线8。Y方向布线8的厚度约为10μm，宽度为60μm。
(绝缘层9的形成)然后，覆盖着原先形成的Y方向布线8和X方向布线10的交叉部，配置了绝缘层9。这时，在连接部的绝缘层9上形成了接触孔，以便一个元件电极2能与X方向布线10进行导电性连接。工序是这样进行的用丝网印刷法印刷了以PdO为主要成分的感光性的玻璃浆料后，进行了曝光-显影。反复进行四次，最后在480℃的温度下进行烧制。该绝缘层9的总厚度约为30μm，宽度为150μm。
(X方向布线10的形成)在原先形成的绝缘层9上，用丝网印刷法印刷了银Ag浆料墨后进行干燥，在它上面再进行同样的两次涂敷后，在480℃的温度下进行烧制，形成了X方向布线(上布线)10。用绝缘层9的接触孔部分与元件电极2进行了连接。该X方向布线10的厚度约为15μm。图中虽然未示出，但采用与其同样的方法，还形成了至外部驱动电路的引出端子。
这样做，形成了具有XY矩阵布线的带有印刷图形的基板1。
(导电性薄膜4的形成)将上述的基板1洗净后，用疏水剂处理表面，使表面呈疏水性。此后，在元件电极2、3之间，用喷墨涂敷法形成了导电性薄膜4。
在本实施例中，目的在于用钯膜形成导电性薄膜4，首先在由水和异丙醇(IPA)构成的溶剂中，加入若干其他添加剂，使钯络合物溶解，获得了含有有机钯的溶液。作为供给液滴的方法，使用采用了压电元件的喷墨装置，将点直径调整为60μm，将该溶液的液滴供给基板1上的元件电极2、3之间。然后在空气中对该基板1在350℃下进行10分钟的加热烧制处理，形成了氧化钯(PdO)薄膜。PdO薄膜的直径约为60μm，厚度最大为10nm。
通过以上工序，横跨各元件电极2、3之间，形成了氧化钯膜(PdO膜)作为导电性薄膜4。
(防静电膜6的形成)接着，用喷雾装置将把以氧化锡为主要成分的超微粒子分散在有机溶剂(异丙醇和乙醇的混合液)中得到的溶液喷射在基板1的全部表面上，此后在380℃进行10分钟的热处理，形成了防静电膜6(参照图23)。防静电膜6的厚度平均为30nm，薄膜电阻被调整为1×1010Ω/□。另外，图23示出了作为高阻抗部的龟裂7，但它是在后面所述的工序中形成的。
(电形成工序)接着，实施了电形成工序。
在上述基板1的周围，在将Y方向布线8和X方向布线10的端部取出作为电极露出的状态下，将盖状的盖子覆盖在整个基板1上，用真空泵排气，与基板1之间将内部抽成真空空间，一直排气到内部的压力达到2×10-3Pa为止。另外，导入混合了2％的氢的氮气，由外部电源从取出电极部将电压加在X方向布线10和Y方向布线8之间，通过在元件电极2、3之间通电，在导电性薄膜4上形成了电气上呈高电阻状态的间隙5。电形成的电压波形为图3A所示的波形，在本实施例中，脉宽T1为0.1msec，脉冲间隔T2为10msec，峰值为10V，约处理了20分钟。
在本实施例中，一旦进行了上述的工序后，用更高电压条件下的峰值12V进行了追加电形成。通过该追加电形成处理，使前面的电形成结束时刻的导电性薄膜4的间隙5到达了防静电膜6的区域。另外，这时的导电性薄膜端部的间隙大小约为50nm左右。
作为追加电形成的条件，决定更高功率的条件是重要的，除了决定更高电压以外，进一步扩大脉宽。用进一步缩短脉冲间隔等方法也是可能的。另外，抽取追加电形成结束时刻的试样，如果用扫描电子显微镜观察导电性薄膜4的间隙5，则间隙5到达了导电性薄膜4的端部(与防静电膜6的接触部分)。
对上述电子发射元件进行了称为激活的处理。
与上述的电形成同样地形成真空空间，从外部通过X方向布线10和Y方向布线8，将脉冲电压反复加在元件电极2、3上。
在本工序中，作为碳源使用三腈，通过缓泄阀导入上述盖状的盖和基板1之间的真空空间内，维持1.3×10-4Pa。导入的三腈的压力随着真空装置的形状或真空装置中使用的部件等的不同而产生若干影响，但最好为1×10-5Pa～1×10-2Pa左右。
所施加的电压波形如图4A所示，脉宽T1为1msec，脉冲间隔T2为10msec，峰值为16V。
在大约60分钟后元件电流If几乎达到了饱和的时刻停止通电，关闭缓泄阀，结束了激活处理。观察激活结束时刻的导电性薄膜4的间隙5，也能确认间隙5到达了与导电性薄膜4相邻的防静电膜6(参照图23)的区域，形成了龟裂7。
用以上的工序能制作具有多个电子发射元件的电子源基板。
在本实施例中，由于电形成工序时实施追加电形成工序，所以能直至导电性薄膜4的区域的端部形成间隙5，因此激活时，能在与导电性薄膜4的区域的外侧相邻的防静电膜6(参照图23)上可靠地形成龟裂7。另外，在防静电膜6上形成的龟裂7的长度约为250nm。
关于用上述的制造方法制作的电子发射元件，用图16所示的测定评价装置进行了发射电流Ie及元件电流If的测定。关于本实施例中制作的电子发射元件，测定了元件电极2、3之间的施加电压Vf＝12V时的发射电流Ie的结果平均为0.6μA，电子发射功率平均为0.15％，相当于非选择时(非驱动时)流过元件电极2、3之间的电流，元件电极2、3之间的施加电压Vf为5V时的元件电流If为0.01μA。
另一方面，测定了现有的只在导电性薄膜4中形成间隙5，不到达与导电性薄膜4相邻的防静电膜6(参照图22)的区域的电子发射元件。元件电极2、3之间的施加电压Vf为5V时的元件电流If相当于非选择时流过元件电极2、3之间的电流，为0.02μA。
本实施形态的电子源基板，通过将电压加在元件电极2、3之间，从间隙5附近发射电子，但由于间隙5不仅在导电性薄膜4中，而且作为龟裂7还到达与导电性薄膜4相邻的防静电膜6的区域，所以如图23中的箭头所示，流过与导电性薄膜4相邻的防静电膜6的电流通路必须绕过龟裂7，其距离比图22所示的现有的电子源基板上的通路路径长。而且，防静电膜6的电阻值比导电性薄膜4的电阻值高几个数量级以上，所以流过与导电性薄膜4相邻的防静电膜6的泄漏电流，与现有的电子源基板相比，显著地减少。
另外，在以上的说明中，虽然说明了间隙5到达防静电膜6形成龟裂的情况，但龟裂7作为间隙5的延伸，即使不按照与间隙5大致相同的宽度及深度形成也可以。龟裂7例如可以只在防静电膜6的表面上、换句话说，在不到达基板1的表面的深度形成，或者也可以用比间隙5窄或宽的幅度形成。本实施形态的特征在于在防静电膜6上，形成伴随导电性薄膜4的间隙5的高阻抗部分，达到降低与间隙5相邻的部分的防静电膜6上的泄漏电流的状态，不一定必须作为间隙5的延伸。
另外，上述龟裂7的长度最好是上述间隙5的端部的间隔的5倍以上。因此，与没有龟裂7的情况相比，能使流过防静电膜6的电流值降低到1/10以下。
以下，与上述的其他实施例同样地制成的本发明的图像形成装置，通过Y方向布线8和X方向布线10将电压加在电子发射元件上而发射电子，从高压端子66将高压加在作为阳极的金属背63上，使发生的电子束加速，碰撞荧光膜62，能显示图像。
上述的图像形成装置具有良好的显示品位。
本发明的电子源基板在防静电膜上设有高阻抗部，因此，施加非选择电压时能防止在元件电极之间发生泄漏电流，能抑制功耗。另外，由于能防止泄漏电流，所以能获得电子发射功率(发射电子(发射的电流)相对于流过元件电极之间的电流的比率)高的电子源，因而在使用该电子源基板的图像形成装置中，作为驱动IC不需要使用考虑了泄漏电流的容量大的驱动IC，而使用容量小的驱动IC，能谋求降低成本。特别是与成为电子发射部的导电性薄膜的间隙相关，在与导电性薄膜相邻的防静电膜上形成了作为高阻抗部的龟裂的形态中，在电流流过与导电性薄膜相邻的防静电膜的情况下，迂回地流过该龟裂，与不存在作为高阻抗部的龟裂的情况相比，电流路径变长，结果能大幅度降低流过与导电性薄膜相邻的防静电膜的泄漏电流。
权利要求
1.一种电子源基板，具有基板；具有位于该基板上的一对元件电极、和设置在该元件电极之间的、具有作为电子发射部的间隙的导电性薄膜的电子发射元件；以及至少与上述一对元件电极接触，覆盖在上述基板的露出面上的防静电膜，该电子源基板的特征在于在上述防静电膜上，形成有阻碍在上述一对元件电极之间通过该防静电膜产生的电流的高阻抗部。
2.根据权利要求1所述的电子源基板，其特征在于上述防静电膜的高阻抗部的薄膜电阻值是与高阻抗部相邻的防静电膜的薄膜电阻值的≥100倍。
3.根据权利要求2所述的电子源基板，其特征在于上述防静电膜与上述导电性薄膜的外缘接触，上述高阻抗部是和上述导电性薄膜具有的间隙相连的龟裂。
4.根据权利要求2所述的电子源基板，其特征在于上述防静电膜的高阻抗部具有比1012Ω/□大的薄膜电阻值。
5.根据权利要求2所述的电子源基板，其特征在于上述防静电膜的高阻抗部作为防静电膜的薄膜化部或不连续部形成。
6.根据权利要求2所述的电子源基板，其特征在于还具有多个上述电子发射元件；以及与各电子发射元件连接且沿互相交叉的方向形成的X方向布线及Y方向布线。
7.一种图像形成装置，其特征在于相对置地配置有权利要求6所述的电子源基板、和具有通过照射来自该电子源基板的电子射线来显示图像的图像形成部件的基板。
全文摘要
提供一种电子源基板和图像形成装置。该电子源基板具有基板(1)；具有位于该基板(1)上的一对元件电极(2、3)、和设置在该元件电极(2、3)之间的具有电子发射部(5)的导电性薄膜(4)的电子发射元件；以及至少与一对元件电极(2、3)接触，覆盖在基板(1)的露出面上的防静电膜(6)，在非驱动时的低电压时，抑制流过元件电极(2、3)之间的泄漏电流。为此，在防静电膜(6)上，设置阻碍在一对元件电极(2、3)之间通过该防静电膜(6)产生的电流的高阻抗部(7)。
文档编号H01J31/12GK1667780SQ20051005272
公开日2005年9月14日 申请日期2005年3月9日 优先权日2004年3月10日
发明者三道和宏, 高田国夫 申请人:佳能株式会社