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JP2009009779A - Image display device - Google Patents

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JP2009009779A
JP2009009779A JP2007168787A JP2007168787A JP2009009779A JP 2009009779 A JP2009009779 A JP 2009009779A JP 2007168787 A JP2007168787 A JP 2007168787A JP 2007168787 A JP2007168787 A JP 2007168787A JP 2009009779 A JP2009009779 A JP 2009009779A
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JP
Japan
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image display
film
electron
thin film
electron source
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Pending
Application number
JP2007168787A
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Japanese (ja)
Inventor
Takuo Tamura
太久夫 田村
Masakazu Sagawa
雅一 佐川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2007168787A priority Critical patent/JP2009009779A/en
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Abstract

【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
An image display apparatus is provided that is highly reliable and has little afterimage by suppressing fluctuations in device characteristics of an anodized film constituting a thin film electron source.
A signal wiring is a lower electrode, an electron acceleration layer made of an anodic oxide film formed by anodizing the surface of the signal wiring, and an electron emission electrode are formed by laminating the electron acceleration layer. In the thin-film electron source comprising the upper electrode 13, the anodic oxide film constituting the electron acceleration layer is a capacitive element in which charge injection and emission occur before and after voltage application, and the emission temperature activation energy at the time of charge emission is reduced to 0. .5 eV or less.
[Selection] Figure 1

Description

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。   The present invention relates to an image display device, and is particularly suitable for an image display device also called a self-luminous flat panel display using a thin film electron source array.

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。   A thin-film electron source is basically a structure in which three types of thin films, an upper electrode, an electron acceleration layer, and a lower electrode, are stacked. By applying a voltage between the upper electrode and the lower electrode, a vacuum is applied from the surface of the upper electrode. To emit electrons. Thin-film electron sources include metal-insulator-metal (MIM), metal-insulator-metal (MIS), metal-insulator-semiconductor (MIS), metal-insulator- There are thin-film electron sources such as semiconductor-metal type.

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。
特開平7−65710号公報 j.Vac.Sci.Techonol.B11(2)p.429−432(1993) high−efficiency−electro−emission device、Jpn、j、Appl、Phys、vol.36、pp.939 応用物理 第63巻、第6号、592頁 応用物理 第66巻、第5号、437頁
Regarding the MIM type, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3 and the like, for the metal-insulator-semiconductor type, the MOS type is described in Non-Patent Document 1, and for the metal-insulator-semiconductor-metal type, the HEED type. Are described in Non-Patent Document 2 and the like, EL type is described in Non-Patent Document 3 and the like, and porous silicon type is described in Non-Patent Document 4 and the like.
JP-A-7-65710 j.Vac.Sci.Technol.B11 (2) p.429-432 (1993) high-efficiency-electro-emission device, Jpn, j, Appl, Phys, vol. 36, pp. 939 Applied Physics Vol.63, No.6, 592 Applied Physics Vol. 66, No. 5, p. 437

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。   Such electron sources are arranged in a plurality of rows (for example, in the horizontal direction) and a plurality of columns (for example, in the vertical direction) to form a matrix, and a large number of phosphors arranged corresponding to each electron source are arranged in a vacuum to display an image. A device can be configured. The MIM type electron source uses a film (anodized film: AO film) formed by an anodic oxidation method in which aluminum constituting the lower electrode serving as a signal wiring is treated in an electrolytic solution as a thin film used for the electron acceleration layer.

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。   Generally, impurity ions from the electrolytic solution are taken into the anodic oxide film. When a voltage is applied to the MIM type electron source and charge injection occurs, the impurities in the anodic oxide film cause trapping of charges and cause fluctuations in device characteristics. Since fluctuations in device characteristics reduce the reliability of the image display device, it is required to reduce impurities in the anodized film as much as possible.

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。   In addition, in the image display device, when a specific part of the screen is displayed at an arbitrary luminance, the luminance information becomes a history, and after that, even if the luminance signal of the screen changes, a phenomenon called so-called afterimage occurs. There are things to do. As described above, when the charge trapped in the defect by the charge injection is released, the device characteristics fluctuate, but the afterimage phenomenon also occurs by the release of the same trapped charge.

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。   An object of the present invention is to provide a highly reliable image display apparatus with little afterimage by controlling variations in device characteristics of an anodized film constituting a thin film electron source.

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。   In order to achieve the above object, the present invention re-emits the charge once injected into the anodic oxide film in the anodic oxide film constituting the electron acceleration layer of the thin film type electron source represented by the MIM type electron source. Control the speed appropriately.

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。   Impurities in the anodic oxide film are reduced, and an image display device realizing high reliability can be provided.

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。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings of the examples. Here, an image display apparatus using an MIM type electron source will be described as an example. However, the present invention is not limited to the MIM type electron source, and can be similarly applied to an image display apparatus using a thin film type electron source having an anodized film. In particular, the present invention is effective for a hot electron type using a thin electron emission electrode and emitting only a part of the device current in a vacuum, or a surface conduction electron source.

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−Al23−Al構造が知られている。 FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of an MIM type electron source. The operation of the MIM type electron source is as follows. In other words, the electron acceleration layer (tunnel insulating layer) 12 is interposed between the upper electrode 13 and the lower electrode 11. A drive voltage Vd is applied between the upper electrode 13 and the lower electrode 11 so that the electric field in the tunnel insulating layer 12 is about 1 M to 10 MV / cm. As a result, electrons near the Fermi level in the lower electrode 11 pass through the barrier due to a tunnel phenomenon, and are injected into the conduction band of the insulating layer 12 that is the electron acceleration layer to become hot electrons and flow into the conduction band of the upper electrode 13. . Among these hot electrons, those that reach the surface of the upper electrode 13 with energy equal to or higher than the work function φ of the upper electrode 13 are released into the vacuum. An Au—Al 2 O 3 —Al structure is typically known as an MIM type electron source.

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。   Next, details of the rear substrate constituting the image display device of the present invention will be described with reference to the manufacturing process of FIGS. Further, FIG. 13 shows a flow from manufacturing the image display device shown in FIG. 12 by bonding the front substrate described in FIG. 11 to the rear substrate obtained by the manufacturing process described in FIGS. 2 to 10 are plan views of one full-color pixel (1 pixel: red, green, and blue sub-pixels: composed of sub-pixels) and along the line AA ′ in this plan view. The cross section and the cross section along the BB 'line are shown.

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。   First, as shown in FIG. 2, a metal film 11P for a lower electrode (signal wiring) 11 is formed on an insulating back substrate 10 such as glass. Aluminum (Al) or an aluminum alloy (for example, an alloy of aluminum and neodymium (Nd): Al—Nd) is used as the material of the metal film 11P. The reason for using Al is that a good quality insulating film can be formed by anodic oxidation. Here, an Al—Nd alloy doped with 2% by weight of Nd was used. For film formation, for example, a sputtering method is used. The film thickness was 300 nm.

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。   After the formation of the metal film 11P, a stripe-shaped lower electrode 11 is formed by a patterning process and an etching process (FIG. 3... P-1). The electrode width of the lower electrode 11 varies depending on the size and resolution of the image display device, but is approximately the pitch of the subpixel, approximately 100 to 200 μm. For the etching, for example, wet etching with a mixed aqueous solution of phosphoric acid, acetic acid, and nitric acid is used. Since this electrode has a wide and simple stripe structure, resist patterning can be performed by inexpensive proximity exposure or printing.

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)。   Next, a protective insulating layer (field insulating layer) 14 and a tunnel insulating layer 12 are formed to limit the electron emission portion and prevent electric field concentration on the edge of the lower electrode 11. First, a portion to be an electron emission portion on the lower electrode 11 shown in FIG. 4 is masked with a resist film 25, and the other portion is selectively thickly anodized (chemical conversion treatment) to form the protective insulating layer. When the formation voltage is 100 V, the protective insulating layer 14 having a thickness of about 136 nm is formed. Thereafter, the resist film 25 is removed and the surface of the remaining lower electrode 11 is anodized. For example, if the formation voltage is 6 V, an insulating layer (electron acceleration layer) 12 having a thickness of about 10 nm is formed on the lower electrode 11 (FIG. 5... P-2 in FIG. 13).

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Al23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 In general, oxide film growth in the case of using an anodic oxidation method is performed by conduction of metal ions and oxygen ions with a high electric field applied to a thin film. When Al metal is used for the base substrate, Al 3+ and O 2− ions (or OH ions) move in opposite directions in the film by this electric field. O 2− ions that reach the base substrate / film interface react with Al to form a new oxide, and Al 3+ ions that reach the solution / film interface react with H 2 O to form a new oxide. The Al 2 O 3 film formed by this anodic oxidation method has a two-layer structure consisting of an outer layer containing electrolyte anions and a pure metal oxide. It also contains a hydrating oxide called pseudoboehmite

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。   The ratio of the electrolyte anion layer to the metal oxide, the anion content in the electrolyte anion layer, and the amount of hydratable oxide are the type and composition of the electrolyte during anodization (in this example, an aqueous ammonium tartrate solution), anodization It is known that the temperature changes depending on the temperature at the time, the oxidation current density at the time of anodic oxidation (the growth rate is proportional to the current density according to the Faraday law when the oxide film growth is almost ionic current), and the like.

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。 Therefore, in the process according to this example, in order to reduce the amount of anions in the outer anion layer as much as possible, the anodization current density at the time of anodization is controlled by lowering the current density. In this embodiment, anodization current density 2 .mu.A / cm 2 during the anodization, 10 .mu.A / cm 2, to form three types of anodic oxide film is changed from 50 .mu.A / cm 2.

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。   Next, heat treatment is performed in order to desorb moisture taken in from the electrolytic solution during the chemical conversion treatment. In this embodiment, heat treatment (annealing) is performed in each atmosphere of air, vacuum, and nitrogen.

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。   Next, an upper bus electrode film serving as a power supply line to the upper electrode 13, an interlayer insulating film (second protective insulating film) 15 formed thereunder, a first metal layer (upper bus electrode) 26, a second The metal film 27 is formed by, for example, a sputtering method (FIG. 6... P-3 in FIG. 13). As the interlayer insulating film 15, for example, a silicon nitride film is used, and the film thickness is 100 nm. When there is a pinhole in the protective insulating layer 14 formed by anodic oxidation, the interlayer insulating film 15 fills the defect and plays a role of maintaining insulation between the lower electrode 11 and the upper bus electrode 26.

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。   Chromium (Cr) was used as the material of the upper bus electrode 26, and aluminum-neodymium (Al—Nd) alloy was used as the material of the second metal film 27. In addition to this, molybdenum (Mo), tungsten (W), titanium (Ti), niobium (Nb), or the like can be used as the material of the upper bus electrode 26. As a material for the second metal film 27, aluminum (Al), copper (Cu), chromium, a chromium alloy, or the like can be used in addition to an aluminum-neodymium (Al—Nd) alloy. Here, the film thickness of the upper bus electrode 26 is 10 nm, and the film thickness of the second metal film 27 is several nm.

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)。   Subsequently, the upper bus electrode 26 and the second metal film 27 are processed and formed so as to be orthogonal to the lower electrode 11 by a photoetching process. The wet etching etchant (etching agent) is phosphoric acid, acetic acid, etc., when aluminum-neodymium (Al-Nd) is used, such as ammonium cerium nitrate aqueous solution when chromium is used for the upper bus electrode 26. A mixed aqueous solution of nitric acid is used (FIGS. 7 and 8).

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)。 Subsequently, the interlayer insulating film 15 made of SiN in the opening portion of the scanning electrode 21 is processed to open the electron emission portion where the electron acceleration layer 12 is exposed. This electron emission portion is formed at a part of the intersection of a space sandwiched between one lower electrode 11 in the pixel and two scanning electrodes orthogonal to the lower electrode 11. This etching can be performed, for example, by dry etching using an etchant mainly composed of CF 4 or SF 6 (FIG. 9).

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)。   Next, a conductive thin film 13P for the upper electrode is formed. As this film formation method, for example, sputtering film formation is used. As the conductive thin film 13P, for example, a laminated film of iridium (Ir), platinum (Pt), and gold (Au) is used, and the film thickness is several nm, for example, 5 nm. The conductive thin film 13 </ b> P is separated in a self-aligned manner by the second metal film 27 formed by etching back on the adjacent scanning line side of the upper bus electrode 26 to become the upper electrode 13. The separated portion is indicated by an arrow C in the B-B ′ cross section of FIG. 10. The upper electrode 13 is supplied with power in contact with the chromium film of the upper bus electrode 26 and the Al—Nd film of the second metal film 27 (P-4 in FIG. 13).

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。   An image display device (display panel) is configured by bonding the front substrate to the rear substrate thus manufactured through a spacer. Hereinafter, an example of the structure of the image display device in which the front substrate is manufactured and the manufactured front substrate and back substrate are bonded together will be described.

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。   FIG. 11 is a diagram for explaining a method of manufacturing the front substrate. A black matrix 120 for increasing the contrast of a display image is formed on an insulating substrate 110 preferably made of glass (P-5 in FIG. 13). The black matrix 120 applies a solution obtained by mixing polyvinyl alcohol (PVA) and sodium dichromate to the insulating substrate 110. Then, using a mask, the portion other than the portion left as a black matrix is irradiated with ultraviolet rays to be exposed. Unexposed PVA is removed, and a black matrix solution in which graphite powder is dissolved is applied and dried to form a film. It is formed by lifting off the PVA with a black matrix coating on the PVA.

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。   Next, phosphors of three colors are formed (P-6 in FIG. 13). First, an aqueous solution in which PVA and sodium dichromate are mixed with red phosphor particles is applied to the insulating substrate 110 and dried. After irradiating the part forming the red phosphor with ultraviolet rays to expose it, the unexposed part is removed with running water. In this way, the red phosphor 111 is patterned. Similarly, a green phosphor 112 and a blue phosphor 113 are formed. Here, the phosphor pattern has a stripe shape as shown in FIG. For example, Y2O2S: Eu (P22-R) for red, ZnS: Cu, Al (P22-G) for green, and ZnS: Ag, Cl (P22-B) for blue can be used as the phosphor.

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。   Next, after filming with a film of nitrocellulose or the like, aluminum is vapor-deposited to a film thickness of, for example, 75 nm as a metal back 114 (P-7 in FIG. 13). The metal back 114 functions as an acceleration electrode. Thereafter, the insulating substrate 110 is heated to about 400 ° C. in the atmosphere to thermally decompose organic substances such as a filming film and PVA. In this way, the front substrate is completed.

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。   12A is a cross-sectional view corresponding to the line A-A ′ of FIG. 11 in a state where the back substrate is bonded to the front substrate. FIG. 12B is a cross-sectional view corresponding to the line B-B ′ in FIG. 11 in a state where the rear substrate is bonded to the front substrate. A spacer 40 is interposed between the front substrate 110 and the rear substrate 10, and a sealing frame 116 is sealed with a frit glass 115 around the periphery (P-8 in FIG. 13) and sealed (P-9 in FIG. 13). . This sealing is preferably performed in the atmosphere in order to remove the organic binder contained in the frit glass 115 and to reduce the cost by eliminating equipment and troubles such as gas replacement.

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。 The height of the spacer 40 is set so that the distance between the front substrate 110 and the rear substrate 10 is 1 to 5 mm, preferably about 1 to 3 mm. In FIG. 12B, for the sake of explanation, each scanning line (second metal film 27) is planted. However, in practice, the number of spacers 40 is reduced as long as the mechanical strength can withstand, for example, every 1 cm. Provide. Note that the degree of vacuum inside the sealed interior is about 10 −5 Pa. The above manufacturing process is summarized in FIG.

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。   The degree of vacuum is maintained by activating the sealed getter material in the sealed interior. In the case of an evaporation type getter material mainly composed of barium (Ba), a method of forming a getter material film by high frequency induction heating can be employed. Further, a non-evaporable getter material containing zirconium (Zr) as a main component can also be used.

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。   In this embodiment, the distance between the front substrate 110 and the rear substrate 10 is 1 to 3 mm, and the acceleration voltage applied to the metal back 114 can be 3 to 6 kV. Thereby, the fluorescent substance for cathode ray tubes can be used for a fluorescent substance.

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。 FIG. 14 is a diagram for explaining the result of confirming the effect of reducing the electrolyte anion by performing SIMS (secondary ion mass spectrometry) well-known in the depth direction analysis on the anodized film manufactured in the example of the present invention. is there. In FIG. 14, the anion reduction effect is shown by comparison of carbon element content for convenience. The horizontal axis indicates the depth (nm) from the surface of the anodic oxide film in the oxide film cross-sectional direction, and the vertical axis indicates the carbon content (atm / cm 3 ) calculated from SIMS analysis. In this embodiment, an example of an anodic oxide film thickness of 10 nm is shown.

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。   Curve A shows the case where the current density is 50 μA / cm 2 and curve B shows the case where the current density is 10 μA / cm 2. From FIG. 14, it can be seen that the carbon content on the side close to the surface, that is, the anion layer existing region is decreased by the reduction in current density. Further, the peak of 8 to 12 nm from the surface corresponds to the vicinity of the interface between the underlying Al electrode and the anodic oxide film, and is considered to be a false peak peculiar to SIMS depth analysis, and is excluded from the evaluation this time.

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。   Here, the afterimage phenomenon and the inspection method will be briefly described using examples. FIG. 15 is a diagram for explaining the afterimage phenomenon of a display (image display device) using the thin film electron source of the present invention. First, as shown in FIG. 15A, the entire screen of the image display device is set to a halftone display 31 state. Here, half the maximum brightness is defined as halftone. A portion indicated by reference numeral 32 is a white display scheduled range. The white display scheduled range 32 is arbitrary.

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。   Next, as shown in FIG. 15B, the white display scheduled range 32 is displayed with the maximum luminance. (The portion of the white display 33 in which “TEST” is displayed in white in the drawing) For example, the state is held for 1000 seconds in this state.

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。   Next, the white display 33 portion is returned to the original halftone display state. Ideally, the background portion (halftone display location 31) and the portion displaying the character should have the same luminance, but the portion displaying the maximum luminance may not have the same luminance. This behavior is mainly caused by fluctuations in diode characteristics during operation. FIG. 16 shows a typical current-voltage (IV) characteristic of the thin film electron source in the present invention. In the image display apparatus using the thin film electron source of the present invention, a region where the current and the emission current change exponentially with respect to the applied voltage is used.

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。   When charge injection by voltage application occurs, the IV curve apparently gradually shifts to the positive voltage side (FIG. 16 (a)). The variation depends on the total injected charge. That is, the larger the charge injection amount, the greater the fluctuation amount. For example, in an element to which a higher voltage corresponding to the maximum luminance is applied, the variation proceeds more than an element to which a lower voltage corresponding to the halftone luminance is applied. When the same voltage is applied to elements with different degrees of fluctuation, the diode current of the element with more advanced fluctuation becomes smaller. As a result, when the image display device is turned on, a luminance difference is generated between the two.

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。   This voltage shift gradually returns to the original state of the IV characteristics before the charge injection by stopping the charge injection (FIG. 16B). This is a phenomenon that occurs when charges once injected into a thin film are re-emitted from defects in the film. Note that the more the charge injection is, that is, the higher the voltage is applied and the higher luminance is maintained at a higher current, the larger the voltage shift amount is.

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。   Even if only a certain part on the screen is in the maximum luminance state, that is, when more charges are injected, if this charge discharge phenomenon occurs at high speed, even if it is changed to the halftone luminance state, The halftone brightness can be displayed immediately. However, when the charge emission decrease is slow, the luminance on the screen does not instantaneously become the intermediate luminance even when the maximum luminance state is changed to the halftone luminance state. When this delay time is long, the time for sensing as an afterimage becomes long.

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。
FIG. 17 shows the result of the charge emission characteristic evaluation after charge injection into the thin film for the thin film electron source obtained in the present invention. The measurement of charge emission characteristics is based on voltage-current measurement, which is a well-known method for measuring the electrical characteristics of a thin film. First, the current-voltage characteristics are measured with the charge injected into the thin film. After the arbitrary time has elapsed, measure the current-voltage characteristics again. Here, the current-voltage characteristic is shifted by discharging the charge from the thin film. For example, if the charge trapped in the film is an electron, in the negative direction (left direction in the figure)
When the trapped charge is a hole, it shifts in the positive direction (right direction in the figure). FIG. 17 shows voltage-current characteristics immediately after charge injection and after being left for 1024 seconds without applying a voltage thereafter.

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。
As shown in FIG. 17, the voltage is shifted in the left direction due to re-emission of electrons. The amount of charge and the amount of voltage shift generally have the following relationship.
(Equation 1)
Q = ε 0 εS / d | ΔV |
Here, ε 0 is the dielectric constant of vacuum, ε is the relative dielectric constant of the insulating film, S is the area of the insulating film, d is the insulating film thickness, and ΔV is the voltage shift amount. In calculation, the amount of emitted charges is obtained by dividing the amount of emitted charges: Q by the amount of elementary charges (1.602e -19 C).

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。
The release rate of charge in the thin film is determined by the activation energy of charge release. For example, the activation energy can be obtained by evaluating the temperature dependence of the amount of emitted charges. The smaller the activation energy, the easier the charge in the thin film is released.
The activation energy of charge release was derived based on the following Arrhenius equation.
(Equation 2)
k = A x exp (−Ea / RT)
Here, k: reaction rate, A: frequency factor (a constant independent of temperature), Ea: activation energy,
R: Boltzmann constant, T: absolute temperature (K).

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。 FIG. 18 is a diagram illustrating the charge discharge characteristics when the current density during anodic oxidation is set to a high current density. FIG. 19 is a diagram for explaining charge discharge characteristics when the current density during anodic oxidation is set to a low current density. FIG. 18 shows the dependence of the charge discharge amount on the device fabricated with the current density during anodization of 50 μA / cm 2 , and FIG. 19 shows the charge of the device fabricated with the current density during anodization of 10 μA / cm 2. The dependence of the release amount on the standing time is shown. The charge discharge amount is indicated by using the voltage shift amount as described above. In the charge release measurement, the measurement temperature is changed to 30 ° C., 60 ° C., and 90 ° C., and the temperature dependence of the charge release amount is simultaneously shown.

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。 The time for the voltage shift amount to reach 50 mV is calculated as the reaction speed (k) of the Arrhenius equation. FIG. 20 is a diagram for explaining an Arrhenius plot for obtaining the activation energy of charge emission. FIG. 20A shows an Arrhenius plot when the current density during anodization is 50 μA / cm 2, and FIG. 20B shows the Arrhenius plot when the current density during anodization is 10 μA / cm 2. .

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。 In this embodiment, 2 .mu.A / cm 2 current density during the anodization, 10μA / cm 2, is varied with 50 .mu.A / cm 2. The activation energies obtained from the temperature characteristic evaluation were 0.22 eV, 0.50 eV, and 0.66 eV, respectively, and it was found that the device manufactured at a low current density showed lower activation energy. FIG. 21 shows a summary of the current density during anodic oxidation and the activation energy thereof.

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。   FIG. 22 is a diagram for explaining the panel afterimage characteristics of a panel in which the current density during anodization is changed in the image display device of the present invention. FIG. 22 is a visual evaluation of the afterimage evaluation when the current density during anodic oxidation is changed. In this evaluation method, first, the background screen is set to an intermediate luminance tone, and a video signal (for example, a character) having the maximum luminance is given to an arbitrary portion. After 100 seconds have passed in this state, a video signal having an intermediate luminance tone is applied to the portion that has been given the maximum luminance. Observe the time dependence of the luminance change for that part. The horizontal axis represents the elapsed time (seconds) immediately after returning from the maximum luminance to the intermediate luminance, and the vertical axis represents the ratio (%) of the luminance of the character display portion / background portion.

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。 Ideally, the ratio of the luminance of the character display portion / background portion is 100% immediately after switching, but the character display portion has a lower luminance than the background portion due to variations in element characteristics. However, it is confirmed visually that if the difference from the background is within 5% after 1 second, the difference from the background cannot be recognized. Judging by this criterion, each of 95% arrival time in the image display apparatus fabricated changed current density of the anodic oxide film, 2 .mu.A / in cm 2 0.15 seconds, 10 .mu.A / cm 2 at 0.9 seconds, 50 .mu.A / Cm 2 is 5 seconds.

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。 Accordingly, there is no problem with an image display device in which an anodized film is formed at an anodic oxidation current density of 10 μA / cm 2 or less, but an image display device in which an anodized film is formed at an anodic oxidation current density higher than that has a slow recovery time. The afterimage will be clearly recognized.

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。   By reducing the current density during anodization, it is estimated that the activation energy of charge emission is reduced and the emission rate is increased, but at least the activation energy of emitted charge is 0.5 eV or less. Therefore, it is possible to manufacture an image display device with good afterimage characteristics.

MIM型電子源の原理説明図である。It is a principle explanatory view of a MIM type electron source. 本発明の薄膜型電子源の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the thin film type electron source of this invention. 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。It is a figure following FIG. 3 which shows the manufacturing process of the thin film type electron source of this invention. 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。It is a figure following FIG. 4 which shows the manufacturing process of the thin film type electron source of this invention. 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。It is a figure following FIG. 5 which shows the manufacturing process of the thin film type electron source of this invention. 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。It is a figure following FIG. 6 which shows the manufacturing process of the thin film type electron source of this invention. 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。It is a figure following FIG. 7 which shows the manufacturing process of the thin film type electron source of this invention. 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。It is a figure following FIG. 8 which shows the manufacturing process of the thin film type electron source of this invention. 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。It is a figure following FIG. 9 which shows the manufacturing process of the thin film type electron source of this invention. 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。It is a figure following FIG. 10 which shows the manufacturing process of the thin film type electron source of this invention. 前面基板の製作方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of a front substrate. 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。It is sectional drawing along the A-A 'line | wire state of the state which bonded the back substrate to the front substrate. 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。It is sectional drawing along the B-B 'line | wire state of the state which bonded the back substrate to the front substrate. 本発明の画像表示装置の製造工程を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing process of the image display apparatus of this invention. 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。It is a figure explaining the temperature dependence of the moisture desorption amount in a film | membrane by performing SIMS (secondary ion mass spectrometry) about the anodic oxide film manufactured in the Example of this invention. 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。It is a figure explaining the afterimage phenomenon of the display using the thin film electron source of this invention. 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。It is a figure explaining the relationship between the current-voltage characteristic fluctuation | variation and the afterimage of the thin film electron source of this invention. 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。It is a figure explaining the principle of the electric current-voltage characteristic fluctuation | variation of the thin film electron source of this invention, and charge emission measurement. 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。It is a figure explaining the charge discharge characteristic at the time of making the current density at the time of anodizing high current density. 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。It is a figure explaining the charge discharge characteristic at the time of making the current density at the time of anodizing low current density. 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。It is a figure explaining the Arrhenius plot for calculating | requiring the activation energy of electric charge discharge | release. 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。It is a figure explaining the relationship between the current density at the time of anodization, and the activation energy of charge discharge | release. 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。It is a figure explaining the panel afterimage characteristic of the panel which changed the current density at the time of anodization.

符号の説明Explanation of symbols

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。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Back substrate (cathode substrate), 11 ... Lower electrode, 12 ... Insulating layer (electron acceleration layer, tunnel insulating layer), 13 ... Upper electrode, 14 ... Protective insulating layer (field Insulating layer), 15 ... Interlayer insulating layer, 25 ... Resist film, 27 ... Scan electrode, 30 ... Spacer, 50 ... Signal line drive circuit, 60 ... Scan line drive circuit, DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... Front substrate (color filter substrate), 111 ... Red phosphor, 112 ... Green phosphor, 113 ... Blue phosphor, 120 ... Black matrix.

Claims (8)

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。
A large number of signal wirings made of aluminum formed in parallel to each other on the inner surface, and a large number of scanning wirings formed on the signal wirings so as to cross the signal wirings through an interlayer insulating layer and in parallel with each other; One substrate including a thin film electron source array formed in the vicinity of the intersection of the signal wiring and the scanning wiring and including a plurality of electron emission portions arranged in a two-dimensional matrix in an image display area; ,
The other substrate provided with a phosphor screen composed of a plurality of phosphors that are installed opposite to the inner surface of the one substrate, and emit light by excitation by electrons emitted from the thin film electron source array on the inner surface;
The thin-film electron source includes an electron acceleration layer formed of an anodized film formed by anodizing the surface of the signal wiring with the signal wiring as a lower electrode, and an electron emission electrode laminated to cover the electron acceleration layer Consisting of the upper electrode comprising
The anodic oxide film constituting the electron acceleration layer is a capacitive element that generates charge injection and emission before and after voltage application,
An image display device characterized in that an emission temperature activation energy at the time of releasing the injected charge is 0.5 eV or less.
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。
In claim 1,
The upper electrode constituting the electron emission electrode of the thin film electron source is a conductive thin film electrically connected to the scanning wiring formed so as to cover the entire surface of the image display region on the scanning wiring, An image display device characterized in that it is electrically separated between adjacent scanning lines.
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。
In claim 1,
The image display apparatus according to claim 1, wherein the thin film electron source is disposed at a portion of the scanning wiring that is closer to one side in the width direction.
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。
In claim 2 or 3,
The thin film electron source has the conductive thin film as the electron emission electrode on the anodic oxide film constituting the electron acceleration layer disposed in the opening of an interlayer insulating layer that insulates the signal wiring and the scanning wiring. An image display device characterized by being configured.
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。
In claim 1,
An image display device, wherein a spacer for regulating a distance between the one substrate and the other substrate is disposed at a portion of the scanning wiring in the width direction that is opposite to the electron emission portion. .
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。
In claim 1,
The scanning wiring is pure aluminum or an aluminum alloy, and the upper electrode is a single noble metal or a laminate of two or more noble metals.
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。
In claim 6,
An image display device, wherein the aluminum alloy is an alloy of aluminum and neodymium.
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。
In claim 6 or 7,
The image display device, wherein the noble metal is iridium, platinum, or gold.
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