JP2007173070A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走査線と信号線は電圧降下を小さくするために低抵抗の焼結配線が好ましいが、電子源を構成する電極との電気的接続に問題があった。
【解決手段】基板１０上に電子放出部１６を有する電子源は、下部電極１１と上部電極１３とこれらの電極に挟まれた保護絶縁膜１４とから構成され、下部電極１１は信号線となり、走査線となる焼結配線１８と上部電極１３とを補助電極１７で接続する。補助電極１７は、焼結配線１８に含まれる金属と上部電極１３に含まれる金属とを含んでいる。
【選択図】図１

Description

本発明は、能動素子を備えた画像表示装置に係り、特に、自発光型の薄膜型電子源アレイを用いた画像表示装置に関する。

微少で集積可能な冷陰極を利用するディスプレイは、ＦＥＤ（Field Emission Display）と呼称される。冷陰極には、電界放出型電子源とホットエレクトロン型電子源に分類され、前者には、スピント型電子源、表面伝導型電子源、カーボンナノチューブ型電子源等が属し、後者には、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がある。

ＦＥＤにおいて画像表示を行う場合、線順次駆動方式と呼ばれる駆動方法が標準的に採用されている。これは、毎秒６０枚（フレーム）の静止画を表示する際、各フレームにおける表示を走査線（水平方向）毎に行う方式である。したがって、同一走査線上にある、信号線の数に対応する電子源は全て同時に動作することになる。

動作時、走査線には、サブピクセルに含まれる電子源が消費する電流に、全信号線数をかけた電流が流れる。この走査線電流は、配線抵抗により、走査線に沿った電圧降下をもたらすため、電子源の均一な動作を妨げることになる。特に、大型の表示装置を実現する上で走査線の配線抵抗による電圧降下は大きな問題である。

信号線の場合においても、配線抵抗による電圧降下は、同一信号線上にある電子源の信号線方向の動作遅延を引き起こすため、望ましくない。

この問題を解決するには、走査線及び信号線の配線抵抗を低減する必要があり、薄膜型電子源の場合、電子源を構成する一対の素子電極（一例として、ＭＩＭ型電子源であれば、ＭＩＭ素子の下部電極及び上部電極に相当する。）に給電するためのバス電極を低抵抗化することが考えられる。ＭＩＭ型電子源については、例えば、下記特許文献１に開示されている。

バス電極の配線抵抗を下げるには、比抵抗が小さく、厚膜化しやすい材料を用いるのが有効である。Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ等の低抵抗金属からなる焼結配線は、比抵抗が小さく、厚膜化しやすい。また、金属ペーストを用いたスクリーン印刷法、金属インクを用いたインクジェット法、感光性金属ペーストを用いたホトリソグラフィー法等により、任意の配線パターンを直接形成できるため、コスト低減の観点からも有利である。また、通常のウエットエッチングやドライエッチングによる加工が困難な金属でもパターン形成が可能である点でも望ましい。

なお、下記特許文献２には、基板に形成した溝に、第１導電体層と層間絶縁膜とを埋め込み、この上に、第１導電体層と交差する第２導電体層を形成し、第１導電体層は、基板に形成された電子放出部近傍電極に、溝との段差を介して接続され、段差部に接触を確実とするための突起パターンが設けられた画像表示装置が記載されている。
特開平１０−１５３９７９号公報 特開２０００−２５１６８０号公報

電子源の素子電極とバス電極とは電気的な接続を歩留まりよく確保する必要がある。しかし、焼結配線は、金属ペーストや金属インクを塗布後、金属ペーストや金属インクに含まれる金属粒を焼結により融着して配線を形成するため、配線表面やパターン端部の凹凸が顕著になりやすく、パターン端部の形状も、電極接続に有利な順テーパー形状を得にくい。そのため、接続抵抗の増加や、断線しやすい等、接続信頼性に乏しいという問題があり、低抵抗化のために焼結配線を厚膜化すると、さらに顕在化する傾向にある。

このような焼結配線を形成するためには、焼結のための熱工程が必要となるが、熱処理により接続相手の素子電極に表面酸化を生じやすく、さらに接続特性が低下する問題がある。また、焼結配線は密着性にも課題があり、電極の剥離を生じやすい。したがって、配線材料として焼結配線を用いる場合には、このような課題の解決が必要となる。

そこで、本発明の目的は、厚膜による低抵抗が容易な焼結配線を用いても、電子源の電極との接続を確保でき、電圧降下の影響の少ない画像表示装置を提供することにある。

また、本発明の目的は、上記に留まらず、基板上に複数の配線と能動素子が形成された画像表示装置において、配線の低抵抗化を図る技術を提供することにある。

本発明は、基板上に形成された複数本の第一の平行配線と、前記第一の平行配線に交差する複数本の第二の平行配線と、前記第一の平行配線と第二の平行配線との交差部に接続された複数個の能動素子とを備え、前記第一の平行配線と第二の平行配線の一方又は両方は焼結配線からなり、前記焼結配線と能動素子の電極との接続界面に、前記焼結配線を構成する金属を少なくとも含む補助層を形成したことを特徴とする。

前記焼結配線は、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ等の低抵抗金属からなり、直径数ｎｍ〜数μｍの金属微粒子を含む金属ペースト又は金属インクを用いて、平行配線のパターンを直接形成後、熱処理により微粒子同士を融着、焼結して形成する。前記焼結配線と能動素子の電極（素子電極）との接続界面に、焼結配線を構成する金属を含む補助層を形成する。

焼結配線を形成するための熱工程において、焼結配線を構成する金属を含む補助層と焼結配線の元となる金属微粒子との間で、焼結配線を構成する金属の相互拡散が生じる。相互拡散した金属は界面で融着、結晶化が促進し、焼結配線と素子電極との間を緻密に接合する。これにより、焼結配線と素子電極との電気的な接続が確保でき、焼結配線自身の密着性も確保できる。

一方で、焼結配線を構成するＡｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ等の金属は自身が酸化しにくい金属である。したがって、素子電極との接続界面に、焼結配線を構成する金属を含む補助層を形成することにより、素子電極表面が酸化しにくい金属を含む補助層で被覆されるため、素子電極自身の表面酸化も抑制できる。また、表面酸化膜越しに焼結配線を構成する金属が相互拡散することにより、素子電極の表面酸化膜の影響自体を低減できる。

前記焼結配線と素子電極との接続に、焼結配線を構成する金属又は焼結配線を構成する金属を含む金属からなる補助電極を設けることによっても、上記と同様の作用を得ることができる。

前記補助電極を構成する金属の母材の一例として、素子電極との接合性、加工性等のプロセス整合性確保の点からは、素子電極を構成する金属、例えばＡｌ又はＡｌ合金が望ましい。高温での熱処理等、さらなる耐熱酸化性確保が必要な場合は、高耐熱酸化性金属、例えばＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｏ又はそれらを含む合金が望ましい。

また、本発明は、基板上に設けられた複数の電子源と、前記電子源の電極へ給電するための信号線と走査線とからなる給電配線と、前記給電配線と電子源の電極とを接続するための補助電極が設けられた画像表示装置において、前記給電配線の少なくとも一方は焼結配線からなり、前記焼結配線と補助電極との接続界面を、焼結配線を構成する金属を少なくとも含む金属膜とすることで、上記と同様の作用を得ることができる。

前記補助電極を、焼結配線を構成する金属又はその金属を含む金属からなる金属膜とすることによっても、上記と同様の作用を得ることができる。または、前記給電配線と接続する電子源の電極を、焼結配線を構成する金属又はその金属を含む金属からなる金属膜とすることによっても、上記と同様の作用を得ることができる。

以上、本発明によると、厚膜で低抵抗が容易な焼結配線を用いても、電子源の電極との電気的な接続性、密着性を確保でき、電圧降下の影響の少ない画像表示装置を提供できる。

以下、本発明の各実施例について、図面を用いて説明する。

本発明の実施例１を、ＭＩＭ電子源を例に、図１〜１０を用いて説明する。これらの図において、平面図を（ａ）とし、平面図（ａ）中のＡ−Ａ’断面図を（ｂ）、Ｂ−Ｂ’断面図を（ｃ）として示した。本実施例では、補助電極１７上に、焼結配線１８を積層した走査線１９を形成している。

はじめに、ガラス等の絶縁性の基板１０上に、ＭＩＭ素子の素子電極である下部電極１１用の金属膜を成膜する（図２）。下部電極１１の材料としてはＡｌやＡｌ合金を用いる。ＡｌやＡｌ合金を用いたのは、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。本実施例では、下部電極１１をそのまま信号線として兼用している。膜厚は３００ｎｍとした。

成膜後は、ホトレジストパターニング工程、エッチング工程によりストライプ形状の下部電極１１を形成した（図３）。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、そのサブピクセルピッチ程度、大体１００〜２００ミクロン程度とする。エッチングは、例えば燐酸、酢酸、硝酸の混合水溶液でのウエ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。

次に、電子放出部１６を制限し、素子の下部電極１１のエッジへの電界集中を防止する保護絶縁層１４と、絶縁層１２を形成する。まず、下部電極１１上の電子放出部１６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し，保護絶縁層１４とする（図４）。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。

次いで、レジスト膜２５を除去し、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の電子加速層である絶縁層１２が形成される（図５）。

次に、層間絶縁膜１５として、例えば、シリコン酸化物やシリコン窒化膜、シリコン等を成膜する（図６）。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と補助電極１７間の絶縁を保つ役割を果たす。ここでは、スパッタリング法で形成したシリコン窒化膜を用い、膜厚は１００ｎｍとした。続いて、ＭＩＭ素子の素子電極である上部電極１３と走査線１９となる焼結配線１８とを接続するための、金属膜からなる補助電極１７を成膜する（図６）。

本発明では、補助電極１７用の金属膜として、焼結配線１８を構成する金属、または、この金属を含む金属膜を用いる。焼結配線１８は、具体的にはＡｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ等の低抵抗金属で構成される。したがって、補助電極１７用の金属膜は、これらの金属、または、これらの金属を含む金属膜で構成される。補助電極材料の合金の一例としては、素子電極との接合性、加工性等のプロセス整合性確保の点からは、素子電極を構成する金属、例えばＡｌまたはＡｌ合金が望ましい。

なお、高温での熱処理等、さらなる耐熱酸化性確保が必要な場合は、高耐熱酸化性金属、例えばＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｏまたはそれらを含む合金が望ましい。また、補助電極１７に添加する金属は、焼結配線１８を構成する金属の０．１原子量％以上であれば電気的な接続特性の改善が認められることを確認した。

ここでは、補助電極１７用の金属膜として、ウエット加工の容易性に着目して、Ａｌ−Ａｇ合金を用いた。Ａｌ−Ａｇ合金ターゲットを用いたスパッタリング法により、膜厚２００ｎｍを形成した。Ａｌに対するＡｇの比率は、例えば５原子量％とした。補助電極１７の膜厚は、１００〜１０００ｎｍの範囲が望ましい。補助電極１７は、走査線１９となる焼結配線１８と、ＭＩＭ素子電極である上部電極１３との接続特性を確保することが目的であり、自身の低抵抗化は特に不要である。

上部電極１３との接続部分を形成する領域Ｄ（図１）では、上部電極１３の付き回りを確保するために、補助電極１７のパターン端部を順テーパー形状に加工する必要がある。通常のウエットエッチングでは、ホトレジスト端部を基点として、パターン（水平）方向及び膜厚（垂直）方向に等方的にエッチングされるため、順テーパー形状確保は容易であるが、不必要な厚膜化は、加工形状に不具合を生じるため、望ましくない。

次に、ホトレジストパターニングとエッチング工程により、補助電極１７用の金属膜を、保護絶縁膜１４及び層間絶縁膜１５を介して下部電極１１と交差するように、ストライプ形状に加工する（図７）。エッチングには、例えば燐酸、酢酸、硝酸の混合水溶液等を用いる。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、大体２００〜４００ミクロン程度とする。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、印刷法等で行うことができる。

次に、補助電極１７のパターン上に、走査線１９を構成する焼結配線１８のパターンを形成する（図９）。焼結配線１８は、具体的にはＡｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ等の低抵抗金属で構成される。ここでは、Ａｇペーストを用いたスクリーン印刷法により、焼結配線１８のパターンを形成した。焼結配線１８のパターン膜厚は、通常５〜３０μｍの範囲となるように形成する。また、線幅は、通常１００〜３００μｍの範囲となるように形成するが、いずれの場合も目安であって、所望の低抵抗配線が得られるように、膜厚、線幅を調整することが可能である。例えば、複数回スクリーン印刷を行うことで、厚膜低抵抗化を図ることも可能である。

また、ここでは、金属ペーストを用いたスクリーン印刷法でパターンを形成したが、金属インクを用いたインクジェット法、または感光性金属ペーストを用いたホトリソグラフィー法により、パターンを形成することも可能である。いずれの方法によっても任意の低抵抗、厚膜配線パターンを直接形成できるため、コスト低減の観点からも有利である。また、通常のウエットエッチングやドライエッチングによる加工が困難なＰｔ、Ａｕを用いた場合においてもパターン形成が可能である点でも望ましい。

パターン形成後には、焼結配線１８を焼結するための熱処理を行う。焼結のための熱処理は、能動素子の耐熱温度以下で行うことが望ましい。ここでは、能動素子としてＭＩＭ電子源を設けているため、例えば４００℃で焼成した。

本発明では、この熱処理工程において、接続領域Ｃにおいて、補助電極１７と焼結配線１８とは、焼結配線１８を構成する金属を含む補助電極１７と焼結配線１８の元となる金属微粒子との間で、焼結配線１８を構成する金属の相互拡散を生じる。相互拡散した金属は界面で融着、結晶成長が促進され、焼結配線１８と補助電極１７間とを緻密に接合する。これにより、補助電極１７の表面酸化の問題を回避しつつ、焼結配線１８と素子電極との電気的な接続が確保でき、補助電極１７上に形成された焼結配線１８自身の密着性も確保できる。

続いて、ホトレジストパターニング、エッチングにより層間絶縁膜１５を加工し、電子放出部１６を開口する（図９）。電子放出部１６はピクセル内の１本の下部電極１１と、下部電極１１と交差する２本の走査線１９に挟まれた空間の交差部の一部に形成する。エッチングは、例えばＣＦ₄やＳＦ₆を主成分とするドライエッチングによって行うことができる。

ＭＩＭ素子の上部電極１３には、次段の画素と接続する次段の走査線と電気的に分離する構造が要求される。本実施例では、上部電極１３の分離にリフトオフ法を用いた。まず、上部電極１３分離用のホトレジスト２６を、電子放出部１６と、自段の走査線１９に接続した補助電極１７の接続部分とを除いた部分にパターニング形成し、続いて上部電極１３を成膜する（図１０）。成膜法は、例えばスパッタ成膜を用いる。上部電極１３としては、例えばＩｒ、Ｐｔ、Ａｕの積層膜を用い、膜厚は例えば６ｎｍとした。

次に、ホトレジスト２６上に成膜した上部電極１３ごとレジストを除去することで、電子放出部１６、補助電極１７との接続部分のみに選択的に上部電極１３を形成する（図１）。これにより、上部電極１３を、補助電極１７を介して自段の走査線１９に選択的に接続し（図１中領域Ｄ）、次段の走査線とは電気的に分離することができる。

上記の構造とすることにより、厚膜で低抵抗が容易な焼結配線１８からなる走査線１９を用いても、ＭＩＭ素子電極である上部電極１３との電気的な接続性、密着性を確保でき、配線抵抗による電圧降下の影響の少ない画像表示装置を提供することができる。

本実施例では、焼結配線１８としてＡｇ配線を、補助電極１７としてＡｌ−Ａｇ合金電極を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、焼結配線１８としてはＰｄ、Ｐｔ、Ａｕ等の低抵抗材料を、補助電極１７の母材金属としては、例えばＣｒ、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｏ等の耐熱酸化性の高い金属、または、それらを含む合金を用いることが可能である。母材となるこれらの金属材料は、エッチング液組成を適切に調整することでウエットエッチングによる加工が可能である。

本実施例では、補助電極１７の金属膜として、焼結配線１８を構成する金属、または、その金属を含む金属膜を用いたが、上記と同様の効果は、焼結配線１８と補助電極１７との接続界面Ｃに、少なくとも焼結配線１８を構成する金属を含む補助層を用いることで達成することができる。

具体的には、補助電極１７を、異なる組成の金属の積層構造で構成し、接続界面Ｃに相当する焼結配線１８側の層を、本発明の組成の金属層で形成してもよい。例えば、２層目以上は純金属に、より近い組成とすることで低抵抗化を図る、または、２層目以上は、より順テーパー加工がしやすい組成とすることで、端部形状の改善を図る、等の応用も可能である。その際も、接続領域Ｃにおいて、補助電極１７と接する界面は、本発明の金属組成で構成されているため、電気的な接続特性が確保できることは言うまでもない。また、接続界面Ｃを構成する補助電極１７の表面に、イオン打ち込みや、選択メッキ等の方法で焼結配線１８を構成する金属を含む補助層を選択的に形成することも可能である。

なお、本実施例では上部電極の分離にリフトオフ法を用いたが、リフトオフ法に替わって、例えば、上部電極成膜時にマスクを用いて、必要な箇所にのみ上部電極膜を選択形成することも可能である。また、例えば、全面に形成した上部電極膜に対して、分離が必要な箇所にのみ選択的にレーザ照射を行い、上部電極をアブレーションにより断線、分離してもよい。

図１１は、本発明の電子源を用いた画像表示装置の一部を示したものである。表示側基板はコントラストを上げる目的のブラックマトリクス１２０、赤色蛍光体１１１、緑色蛍光体１１２、青色蛍光体１１３とを有する。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。ブラックマトリクス１２０は図面の都合上、画像表示領域の一部のみに図示している。

スペーサ３０は、陰極基板の走査線１９上に配置し、表示側蛍光面基板のブラックマトリクス１２０の下に隠れるように配置する。下部電極１１は、信号線駆動回路５０へ結線し、走査線１９は走査線駆動回路６０に結線する。薄膜型電子源アレイでは、走査線に印加させる電圧は数Ｖ〜数１０Ｖで、数ＫＶを印加する蛍光面に対し十分低く、スペーサ３０の陽極側に対しほぼ接地電位に近い電位を与えることができる。

図１２は、実施例１において、焼結配線１８に沿ってストライプ状に形成していた補助電極１７を、上部電極１３と焼結配線１８との接続領域Ｃにのみに選択的に形成した実施例２を示す。図１２中には、平面図（ａ）の他に、平面図中のＡ−Ａ’断面図（ｂ）とＢ−Ｂ’断面図（ｃ）を示す。このような電極パターン配置とすることにより、補助電極１７を介して接続する個々のＭＩＭ素子に不良が発生した場合においても、補助電極１７の部分での切断、修正が容易となる。本実施例においても、補助電極１７は、焼結配線１８を構成する金属、または、これを含む金属膜で構成されており、実施例１で説明したのと同様の効果が得られる。

図１３は、実施例１において、補助電極１７と焼結配線１８の層順序を入れ替えて、焼結配線１８のストライプパターンの表面及び側面を被覆保護するように補助電極１７を設けた実施例３を示す。図１３中には、平面図（ａ）の他に、平面図中のＡ−Ａ’断面図（ｂ）とＢ−Ｂ’断面図（ｃ）を示す。本実施例においても、補助電極１７は、焼結配線１８を構成する金属、またはこれを含む金属膜で構成されており、実施例１で説明したのと同様の効果が得られる。

接続領域Ｃにおいて、本実施例のように補助電極１７と焼結配線１８の層順序が入れ替わった場合においても、補助電極１７と焼結配線１８とは、焼結配線１８を構成する金属を含む補助電極１７と焼結配線１８の元となる金属微粒子との間で、層順序に依存せずに金属の相互拡散を生じる。したがって、実施例１で説明したのと同様の効果が得ることができる。

また、本実施例においては、焼結配線１８の表面及び側面が、補助電極１７の材料で全面被覆されるため、以降のプロセスにおいて、断線や腐食から焼結配線１８を保護することができ、走査線１９の歩留まりを向上することができる。

実施例１，２，３では、信号線となる下部電極１１に対して走査線１９が上層となる配線構造において、走査線１９を構成する焼結配線１８と上部電極１３との接続に補助電極１７を用いた実施例を示した。これらの構造では、ＭＩＭ電子源を設けた後に焼結配線１８を焼結するための熱処理を行う構造となるため、ＭＩＭ素子の耐熱温度以下で焼結を行わなければならない制約があった。

図１４〜２０は、信号線となる下部電極１１と走査線１９の層順序を入れ替えて、ＭＩＭ素子の耐熱温度の制限とは独立して、焼結のための熱処理を行うことができるようにした実施例４を示す。図１４〜２０中には、平面図（ａ）の他に、平面図中のＡ−Ａ’断面図（ｂ）とＢ−Ｂ’断面図（ｃ）を示した。

はじめに、ガラス等の絶縁性の基板１０上に、補助電極１７のパターンを形成する（図１５）。当然ながら、補助電極１７は、焼結配線１８を構成する金属、または、これを含む金属膜で構成されている。

実施例１と異なる点は、図１８で後述する工程で、ＭＩＭの素子電極である下部電極１１を兼ねる信号線を、補助電極１７のパターン上で選択的に加工する必要が生じる点である。したがって、補助電極１７の母材金属としては、下部電極１１の構成材料であるＡｌ合金を避ける必要がある。

ここでは、補助電極１７用の金属膜として、ウエットによる選択加工の容易性に着目して、Ｃｒを用いた。Ａｕを含むＣｒターゲットを用いたスパッタリング法により、膜厚１００ｎｍを形成した。Ｃｒに対するＡｕの比率は、例えば０．１原子量％とした。ホトレジストパターニングとエッチング工程により、補助電極１７用の金属膜を、層間絶縁膜２０を介して下部電極１１と交差するように、ストライプ形状に加工する。エッチングには、例えば、硝酸第二セリウムアンモニウムの水溶液を用いた（図１５）。

次に、先に形成した補助電極１７と上部電極１３との接続予定部分Ｄ（図１４）を避けて、補助電極１７のパターン上に、走査線１９を構成する焼結配線１８のパターンを、Ａｕを含むＡｇペーストを用いたスクリーン印刷法により形成する（図１６）。焼結配線パターン１８の膜厚は１０μｍとした。

本実施例では、１回の印刷により焼結配線１８のパターンを形成したが、例えば、複数回スクリーン印刷を行うことで、厚膜低抵抗化を図ることも可能である。また、焼結配線１８を異なる組成の金属の積層構造とし、２層目以上は純金属により近い組成とすることにより、更なる低抵抗化を図ることも可能である。その際も、接続領域Ｃにおいて、補助電極１７と接する界面は、良好な電気的接続特性を確保できることは言うまでもない。

パターン形成後に、焼結配線１８を焼結するための熱処理を行うが、本実施例では、能動素子であるＭＩＭ素子を設ける前であるため、ＭＩＭ素子の耐熱温度以上の高温での焼成が可能となる。ここでは、焼結配線１８の焼結を促進でき、配線の低抵抗化が容易となる５５０℃で焼成した。

本実施例においても、補助電極１７と走査線１９を構成する焼結配線１８との接続領域Ｃにおいて、補助電極１７と焼結配線１８とは、焼結配線１８を構成する金属を含む補助電極１７と焼結配線１８の元となる金属微粒子との間で、この熱処理過程において金属の相互拡散を生じる。したがって、実施例１で説明したように、補助電極１７と焼結配線１８との間は、良好な電気的接続を得ることができる。

続いて、信号線となる下部電極１１と交差する走査線１９を層間分離する層間絶縁膜２０のパターンを形成する（図１７）。ここでは、層間絶縁膜２０として、誘電体ガラスペーストを用いた。スクリーン印刷法により、先に形成した補助電極１７と上部電極１３との接続予定部分Ｄ（図１４）を避けて、焼結配線１８を覆うように誘電体ガラスペーストを選択形成し、５５０℃で焼成した。

層間絶縁膜２０のパターンとしては、誘電体ガラスペーストの替わりに、実施例１と同様に、シリコン酸化物やシリコン窒化膜、シリコン等を成膜後、ホトレジストパターニング、エッチングにより不要部分を選択的に除去して形成してもよい。

次に、ＭＩＭ素子の素子電極である下部電極１１のパターンを、走査線１９と交差するようにストライプ形状に形成し、そのまま信号線として兼用する（図１８）。ここでは、下部電極１１のパターンとして、Ｎｄを２原子量％ドープしたＡｌ−Ｎｄ合金をターゲットに用いたスパッタリング法で、膜厚３００ｎｍを形成後、ホトレジストパターニング工程、エッチング工程によりストライプ形状に加工した。前述したように、先に形成した補助電極１７に対して選択加工する必要があるが、例えば燐酸、酢酸、硝酸の混合水溶液等を用いてエッチングすることにより、Ｃｒを母材とする補助電極１７のパターンを損傷することなく、下部電極１１のパターンのみを選択的に加工することができる。

次に、電子放出部１６を制限し、素子の下部電極１１のエッジへの電界集中を防止する保護絶縁層１４を形成する。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陽極酸化し、例えば膜厚２００ｎｍの保護絶縁層１４とする（図１９）。

次いで、レジスト膜２５を除去後、残りの下部電極１１の表面を陽極酸化し、下部電極１１上に厚さ約１０ｎｍの電子加速層である絶縁層１２が形成される（図２０）。

最後に、リフトオフ法を用いて、ＭＩＭ素子の上部電極１３のパターンを、電子放出部１６及び補助電極１７との接続部分である領域Ｄのみに選択形成する（図１４）。上部電極１３としては、例えばＩｒ、Ｐｔ、Ａｕの積層膜を用い、膜厚は、例えば６ｎｍとした。

図２１及び図２２は、実施例４において、補助電極１７の接続部分Ｄを覆うように保護電極２３を設けた実施例５を示す。図２１及び図２２中には、平面図（ａ）の他に、平面図中のＡ−Ａ’断面図（ｂ）とＢ−Ｂ’断面図（ｃ）を示す。

実施例４と異なる点は、実施例４の図１８に示した、信号線と兼用する下部電極１１の形成工程において、下部電極１１のパターン形成と同時に、上部電極１３との接続部分を形成する領域Ｄにおいても、補助電極１７のパターン露出部分を覆うように、下部電極１１のパターンと同一の構成材料からなる保護電極２３を形成した点である（図２３）。

このような構造にすることにより、実施例４で必須事項であった補助電極１７と下部電極１１の選択加工が不要となる。これにより、補助電極１７の合金母材としてＡｌを用いることも可能となる。例えば、実施例１で用いた焼結配線１８として、Ａｇ配線を、補助電極１７として、Ａｌ−Ａｇ合金電極の組み合わせを用いることができる。

実施例１〜５では、走査線１９を構成する焼結配線１８と上部電極１３との接続に補助電極１７を用いた実施例を示した。図２３〜３０は、信号線２２と走査線１９とに焼結配線を適用した実施例６を示す。図２３〜３０中には、平面図（ａ）の他に、平面図中のＡ−Ａ’断面図（ｂ）とＢ−Ｂ’断面図（ｃ）を示す。

はじめに、ガラス等の絶縁性の基板１０上に、下部電極１１と信号線２２とを接続するための補助電極１７ａのパターン、及び、上部電極１３と走査線１９となる焼結配線１８とを接続するための補助電極パターン１７ｂを、それぞれ形成する（図２４）。当然ながら、補助電極１７ａ、１７ｂは、焼結配線１８と信号線２２を構成する金属、または、これを含む金属膜で構成されている。例えば、実施例４で用いたＡｕを含むＣｒ電極を用いて形成する。

次に、補助電極１７ａのパターン上に、補助電極１７ａのパターンに一部重畳するように、焼結配線となる信号線２２を形成する（図２５）。この重畳部分が、補助電極１７ａと焼結配線となる信号線２２との接続領域Ｅとなる。例えば、Ａｕを含むＡｇペーストを用いたスクリーン印刷法により、焼結配線となる信号線２２を５μｍ形成し、次いで焼結のための熱処理を行う。

次に、走査線１９と信号線２２とを層間分離する層間絶縁膜２０のパターンを形成する（図２６）。スクリーン印刷法により、先に形成した補助電極１７ａと後述する下部電極１１との接続予定部分を避けて、信号線２２を覆うように、誘電体ガラスペーストからなる層間絶縁膜２０のパターンを選択形成し、５５０℃で焼成した。

次に、補助電極１７ｂのパターン上に、補助電極１７ｂのパターンに一部重畳するように、走査線１９となる焼結配線１８を形成する（図２７）。この重畳部分が、補助電極１７ｂと焼結配線１８との接続領域Ｃとなる。例えば、Ａｕを含むＡｇペーストを用いたスクリーン印刷法により、焼結配線１８を１０μｍ形成し、次いで焼結のための熱処理を行う。

次に、ＭＩＭ素子の素子電極である下部電極１１のパターンを、補助電極１７ａの表面露出がないように完全被覆して接続領域Ｆを形成する（図２８）。ここでは、下部電極１１のパターンとして、Ｎｄを２原子量％ドープしたＡｌ−Ｎｄ合金をターゲットに用いたスパッタリング法で、膜厚３００ｎｍを形成後、ホトレジストパターニング工程、エッチング工程によりストライプ形状に加工した。実施例４において前述したように、先に形成した補助電極１７ｂの露出部分に対して選択加工する必要があるが、例えば燐酸、酢酸、硝酸の混合水溶液等を用いてエッチングすることにより、Ｃｒを母材とする補助電極１７ｂのパターンを損傷することなく、下部電極１１のパターンのみを選択的に加工することができる。

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１４を形成する。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陽極酸化し、例えば膜厚２００ｎｍの保護絶縁層１４とする（図２９）。

次いでレジスト膜２５を除去後、残りの下部電極１１の表面を陽極酸化し、下部電極１１上に厚さ約１０ｎｍの電子加速層である絶縁層１２が形成される（図３０）。

最後に、リフトオフ法を用いて、ＭＩＭ素子の上部電極１３のパターンを、電子放出部１６と、下部電極１１と補助電極１７ｂとの接続部分である領域Ｄとを含む領域に選択形成する（図２３）。上部電極１３としては例えばＩｒ、Ｐｔ、Ａｕの積層膜を用い、膜厚は例えば６ｎｍとした。

本実施例においても、接続領域Ｅにおいては、焼結配線からなる信号線２２と補助電極１７ａとの電気的接続を、接続領域Ｃにおいては、走査線となる焼結配線１８と補助電極１７ｂとの電気的接続を、それぞれ確保する必要があるが、補助電極１７ａ、１７ｂ共に、接続相手である信号線２２と焼結配線１８とを構成する金属、または、これを含む金属膜で構成されている。したがって、焼結のための熱処理の過程で、補助電極１７ａ、１７ｂと焼結配線の元となる金属微粒子との間で、焼結配線を構成する金属の相互拡散を生じ、相互拡散した金属は界面で融着、結晶成長が促進されるため、焼結配線である信号線２２と補助電極１７ａ間、及び、焼結配線１８と補助電極１７ｂ間とを緻密に接合することができる。これにより、補助電極１７ａ、１７ｂの表面酸化の問題を回避しつつ、焼結配線と素子電極との電気的な接続が確保できる。

本実施例では、焼結配線からなる信号線２２とＭＩＭ素子の下部電極１１とを、補助電極１７ａを介して接続しているが、下部電極１１として、焼結配線を構成する金属、または、その金属を含む金属膜を用い、焼結配線からなる信号線２２と下部電極１１を直接接続することでも、上記と同様の効果を達成することができる。

一方で、補助電極１７ａは、接続領域Ｆにおいて、信号線２２と下部電極１１との接続特性を、補助電極１７ｂは、接続領域Ｄにおいて、焼結配線１８と上部電極１３との接続特性を、それぞれ確保する必要がある。具体的には、下部電極１１と上部電極１３の付き回りを確保するために、補助電極１７ａ、１７ｂのパターン端部を順テーパー形状に加工する必要がある。補助電極１７ａ、１７ｂのパターン端部は、ホトレジストパターニングとウエットエッチング工程を経て形成されるため、順テーパー形状の確保が容易となり、したがって、信号配線２２と下部電極１１、焼結配線１８と上部電極１３を直接接続する場合に較べて、良好な接続特性を歩留まり良く確保できることは言うまでもない。

図３１及び図３２は、実施例６において、走査線１９を構成する焼結配線１８のストライプパターンの表面及び側面を被覆保護するように、保護電極２４を形成した実施例７を示す。図３２及び図３３中には、平面図（ａ）の他に、平面図中のＡ−Ａ’断面図（ｂ）とＢ−Ｂ’断面図（ｃ）を示す。

実施例６と異なる点は、実施例６の図２８に示した下部電極１１の形成工程において、下部電極１１のパターン形成と同時に、焼結配線１８の露出部分を覆うように、下部電極１１のパターンと同一の構成材料からなる保護電極２４を形成した点である（図３２）。

本実施例においては、焼結配線１８の表面及び側面が、保護電極２４で全面被覆されるため、以降のプロセスにおいて、断線や腐食から焼結配線１８を保護することができ、走査線１９の歩留まりを向上することができる。

図３３及び図３４は、実施例７において、走査線１９を構成する焼結配線１８上のみならず、補助電極１７ｂのパターン露出部分をも覆うように保護電極２４を設けた実施例８を示す。図３３及び図３４中には、平面図（ａ）の他に、平面図中のＡ−Ａ’断面図（ｂ）とＢ−Ｂ’断面図（ｃ）を示す。

実施例７と異なる点は、実施例７の図３２に示した下部電極１１の形成工程において、下部電極１１のパターン形成と同時に、上部電極１３との接続部分を形成する領域Ｄにおいても、補助電極１７ｂのパターン全面を覆って露出しないように、下部電極１１のパターンと同一の構成材料からなる保護電極２４を形成した点である（図３４）。

このような構造にすることにより、実施例７で必須事項であった補助電極１７ｂと下部電極１１の選択加工が不要となる。これにより、補助電極１７ｂの合金母材としてＡｌを用いることも可能となる。例えば、実施例１で用いた、焼結配線１８としてＡｇ配線を、補助電極１７ｂとして、Ａｌ−Ａｇ合金電極の組み合わせを用いることができる。

上記の一連の実施例においては、ＭＩＭ電子源を例に説明してきたが、本発明は、ＭＩＭ電子源に限定されるものではない。配線の低抵抗化はＦＥＤ共通の課題であり、本発明の電極配線構造の電子源を、スピント型電子源、表面伝導型電子源、カーボンナノチューブ型電子源、ＭＩＳ型、金属−絶縁体−半導体−金属型等の薄膜型電子源にも同様に適用することができる。

また、本発明は上記に留まらず、基板上に複数の配線と能動素子が形成された画像表示装置において、配線の低抵抗化を図る場合には、同様に適用可能であり、例えば、能動素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備えた液晶ディスプレイや、表示電極を備えたプラズマディスプレイのマトリックス配線構造にも、同様に適用することができる。

本発明に係る薄膜型電子源の実施例１を示す図 図１に示す薄膜型電子源の製法を示す図 図１に示す薄膜型電子源の製法を示す図 図１に示す薄膜型電子源の製法を示す図 図１に示す薄膜型電子源の製法を示す図 図１に示す薄膜型電子源の製法を示す図 図１に示す薄膜型電子源の製法を示す図 図１に示す薄膜型電子源の製法を示す図 図１に示す薄膜型電子源の製法を示す図 図１に示す薄膜型電子源の製法を示す図 本発明に係る薄膜型電子源を用いた画像表示装置の一実施例を示す図 本発明に係る薄膜型電子源の実施例２を示す図 本発明に係る薄膜型電子源の実施例３を示す図 本発明に係る薄膜型電子源の実施例４を示す図 図１４に示す薄膜型電子源の製法を示す図 図１４に示す薄膜型電子源の製法を示す図 図１４に示す薄膜型電子源の製法を示す図 図１４に示す薄膜型電子源の製法を示す図 図１４に示す薄膜型電子源の製法を示す図 図１４に示す薄膜型電子源の製法を示す図 本発明に係る薄膜型電子源の実施例５を示す図 図２１に示す薄膜型電子源の製法を示す図 本発明に係る薄膜型電子源の実施例６を示す図 図２３に示す薄膜型電子源の製法を示す図 図２３に示す薄膜型電子源の製法を示す図 図２３に示す薄膜型電子源の製法を示す図 図２３に示す薄膜型電子源の製法を示す図 図２３に示す薄膜型電子源の製法を示す図 図２３に示す薄膜型電子源の製法を示す図 図２３に示す薄膜型電子源の製法を示す図 本発明に係る薄膜型電子源の実施例７を示す図 図３１に示す薄膜型電子源の製法を示す図 本発明に係る薄膜型電子源の実施例８を示す図 図３３に示す薄膜型電子源の製法を示す図

符号の説明

１０…基板、１１…下部電極、１２…絶縁層、１３…上部電極、１４…保護絶縁層、１５…層間絶縁膜、１７、１７ａ、１７ｂ…補助電極、１８…焼結配線、１９…走査線（焼結配線）、２０…層間絶縁膜（誘電体）、２２…信号線（焼結配線）、２３…補助電極の保護電極、２４…走査線（焼結配線）の保護電極、２５…レジスト膜、３０…スペーサ、５０…信号線駆動回路、６０…走査線駆動回路、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、Ｃ…補助電極と焼結配線（走査線）との接続領域、Ｄ…補助電極と素子電極（上部電極）との接続領域、Ｅ…補助電極と焼結配線（信号線）との接続部領域、Ｆ…補助電極と素子電極（下部電極）との接続領域

Claims (23)

1. 基板上に形成された複数本の第一の平行配線と、前記第一の平行配線に交差する複数本の第二の平行配線と、前記第一の平行配線と第二の平行配線との交差部に接続された複数個の能動素子とを備えた画像表示装置において、
   前記第一の平行配線と第二の平行配線の一方又は両方は焼結配線からなり、前記焼結配線と能動素子の電極との接続界面に、前記焼結配線を構成する金属を少なくとも含む補助層を形成したことを特徴とする画像表示装置
2. 前記焼結配線と能動素子の電極との接続には、焼結配線を構成する金属又はその金属を含む金属からなる補助電極を設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置
3. 基板上に設けられた複数の電子源と、前記電子源の電極へ給電するための信号線と走査線とからなる給電配線と、前記給電配線と電子源の電極とを接続するための補助電極が設けられた画像表示装置において、
   前記給電配線の少なくとも一方は焼結配線からなり、前記焼結配線と補助電極との接続界面は、焼結配線を構成する金属を少なくとも含む金属膜であることを特徴とする画像表示装置
4. 前記補助電極は、焼結配線を構成する金属又はその金属を含む金属からなることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置
5. 前記補助電極は、焼結配線を構成する金属と電子源の電極を構成する金属とを含む金属からなることを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置
6. 前記補助電極は、焼結配線を構成する金属と高耐熱酸化性金属とを含む金属からなることを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置
7. 前記焼結配線からなる給電配線に対して、前記補助電極が下層に配置されていることを特徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の画像表示装置
8. 前記焼結配線からなる給電配線に対して、前記補助電極が焼結配線を覆うように上層に配置されていることを特徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の画像表示装置
9. 前記焼結配線からなる給電配線は、前記電子源の電極へ給電するための信号線であることを特徴とする請求項３ないし８のいずれかに記載の画像表示装置
10. 前記焼結配線からなる給電配線は、前記電子源の電極へ給電するための走査線であることを特徴とする請求項３ないし８のいずれかに記載の画像表示装置
11. 前記焼結配線は、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ等の低抵抗金属からなることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の画像表示装置
12. 前記電子源の電極の少なくとも一部は、Ａｌ又はＡｌ合金からなることを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置
13. 前記高耐熱酸化性金属は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｏ又はそれらを含む合金であることを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置
14. 前記焼結配線は、金属ペーストを用いたスクリーン印刷法又は金属インクを用いたインクジェット法又は感光性金属ペーストを用いたホトリソグラフィー法により、配線パターンを形成後、熱処理により、焼結した配線で構成され、前記補助電極は、スパッタリング法又は蒸着法等の真空製膜法により形成した金属又は合金膜を、ホトリソグラフィー法により加工してパターン形成した電極で構成されていることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の画像表示装置
15. 基板上に設けられた複数の電子源と、前記電子源の電極へ給電するための信号線と走査線とからなる給電配線とが設けられた画像表示装置において、
    前記給電配線の少なくとも一方は焼結配線からなり、前記給電配線と接続する電子源の電極は、焼結配線を構成する金属又はその金属を含む金属からなることを特徴とする画像表示装置
16. 前記給電配線と接続する電子源の電極は、焼結配線を構成する金属と高耐熱酸化性金属とを含む金属からなることを特徴とする請求項１５に記載の画像表示装置
17. 前記焼結配線からなる給電配線に対して、前記電子源の電極が下層に配置されていることを特徴とすることを特徴とする請求項１５に記載の画像表示装置
18. 前記焼結配線からなる給電配線に対して、前記電子源の電極が焼結配線を覆うように上層に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の画像表示装置
19. 前記焼結配線からなる給電配線は、前記電子源の電極へ給電するための信号線であることを特徴とする請求項１５ないし１８のいずれかに記載の画像表示装置
20. 前記焼結配線からなる給電配線は、前記電子源の電極へ給電するための走査線であることを特徴とする請求項１５ないし１８のいずれかに記載の画像表示装置
21. 前記焼結配線は、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ等の低抵抗金属からなることを特徴とする請求項１５ないし２０のいずれかに記載の画像表示装置
22. 前記高耐熱酸化性金属は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｏ又はそれらを含む合金であることを特徴とする請求項１６に記載の画像表示装置
23. 前記焼結配線は、金属ペーストを用いたスクリーン印刷法又は金属インクを用いたインクジェット法又は感光性金属ペーストを用いたホトリソグラフィー法により、配線パターンを形成後、熱処理により、焼結した配線で構成され、前記補助電極は、スパッタリング法又は蒸着法等の真空製膜法により形成した金属又は合金膜を、ホトリソグラフィー法により加工してパターン形成した電極で構成されていることを特徴とする請求項１５ないし２２のいずれかに記載の画像表示装置
    

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