(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極と導電性膜とを有する電子放出素子が複数配置された第１の基板と、画像形成部材が配置された第２の基板とを有する画像形成装置の製造方法であって、
第１の基板を用意する工程と、
前記第１の基板上に一対の電極からなる電極対を複数形成する工程と
前記電極対の各々の電極間を接続する、高分子膜を配置する工程と、
前記高分子膜の少なくとも一部にイオンビームを照射することで、前記高分子膜を炭素を主成分とする膜として低抵抗化させ、前記高分子膜を導電性膜とせしめる工程と、
前記電極間に電流を流すことで、前記導電性膜の一部に間隙を形成する工程と、
前記高分子膜あるいは前記導電性膜が配置された第１の基板と、画像形成部材が配置された第２の基板とを減圧雰囲気中にて接合部材を介して接合する工程と、
を有することを特徴とする画像形成装置の製造方法。
【請求項２】
前記高分子膜を配置する工程は、インクジェット法を用いて行われることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置の製造方法。
【請求項３】
前記高分子膜が、芳香族ポリイミド、ポリフェニレンオキサジアゾールまたはポリフェニレンビニレンのいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置の製造方法。
【請求項４】
前記接合工程の前に、減圧雰囲気中にて、ゲッターを前記第２の基板表面に付与する工程を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子放出素子を多数配置してなる電子源を用いて構成した表示装置などの画像形成装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子放出素子として表面伝導型電子放出素子が知られている。
【０００３】
表面伝導型電子放出素子の構成、製造方法などは、例えば特開平８−３２１２５４号公報などに開示されている。
【０００４】
上記公報などに開示されている一般的な表面伝導型電子放出素子の構成を図１３に模式的に示す。図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）はそれぞれ、上記公報などに開示されている上記電子放出素子の平面図および断面図である。
【０００５】
図１３において、１は基体であり、２，３は対向する一対の電極、４は導電性膜、５は第２の間隙、６はカーボン膜、７は第１の間隙である。
【０００６】
図１３に示した構造の電子放出素子の作成工程の一例を図１４に模式的に示す。
【０００７】
先ず、基板１上に一対の電極２，３を形成する（図１４（Ａ））。
【０００８】
続いて、電極２、３間を接続する導電性膜４を形成する（図１４（Ｂ））。
【０００９】
そして、電極２，３間に電流を流し、導電性膜４の一部に第２の間隙５を形成する“フォーミング工程”を行う（図１４（Ｃ））。
【００１０】
さらに、炭素化合物雰囲気中にて、前記電極２，３間に電圧を印加して、第２の間隙５内の基板１上、およびその近傍の導電性膜４上にカーボン膜６を形成する“活性化工程”を行い、電子放出素子が形成される（図１４（Ｄ））。
【００１１】
一方、特開平９−２３７５７１号公報には、表面伝導型電子放出素子の別の製造方法が開示されている。
【００１２】
以上のような製造方法で作成された複数の電子放出素子からなる電子源と、蛍光体などからなる画像形成部材とを組み合わせることで、フラットディスプレイパネルなどの画像形成装置を構成できる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の素子においては、“フォーミング工程”に加えて、“活性化工程”などを行うことで、“フォーミング工程”によって形成した第２の間隙５の内部に、さらに狭い第１の間隙７をもつ炭素あるいは炭素化合物からなるカーボン膜６を配置させ、良好な電子放出特性を得る工夫が為されている。
【００１４】
このような、従来の電子放出素子を用いた画像形成装置の製造においては、以下の課題を有している。
【００１５】
“フォーミング工程”や“活性化工程”における度重なる通電工程や、各工程における好適な雰囲気を形成する工程など、付加的な工程が多く、各工程管理が煩雑化していた。
【００１６】
また、上記電子放出素子をディスプレイなどの画像形成装置に用いる場合には、装置としての消費電力の低減のためにも電子放出特性の一層の向上が望まれている。
【００１７】
さらには、上記電子放出素子を用いた画像形成装置をより安価にそしてより簡易に製造することが望まれている。
【００１８】
そこで、本発明は、上記課題を解決するものであって、特に電子放出素子の製造工程を簡略化でき、かつ、電子放出特性の改善をも行うことのできる画像形成装置の製造方法を提供するものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述する課題を解決するために鋭意検討を行ってなされたものであり、下述する構成のものである。
【００２０】
即ち、本発明は、一対の電極と導電性膜とを有する電子放出素子が複数配置された第１の基板と、画像形成部材が配置された第２の基板とを有する画像形成装置の製造方法であって、第１の基板を用意する工程と、前記第１の基板上に一対の電極からなる電極対を複数形成する工程と前記電極対の各々の電極間を接続する、高分子膜を配置する工程と、前記高分子膜の少なくとも一部にイオンビームを照射することで、前記高分子膜を炭素を主成分とする膜として低抵抗化させ、前記高分子膜を導電性膜とせしめる工程と、前記電極間に電流を流すことで、前記導電性膜の一部に間隙を形成する工程と、前記高分子膜あるいは前記導電性膜が配置された第１の基板と、画像形成部材が配置された第２の基板とを減圧雰囲気中にて接合部材を介して接合する工程と、を有することを特徴とする画像形成装置の製造方法を提供するものである。
【００２１】
上記本発明の画像形成装置の製造方法は、好ましい態様として、「前記高分子膜を配置する工程は、インクジェット法を用いて行われること」、「前記高分子膜が、芳香族ポリイミド、ポリフェニレンオキサジアゾールまたはポリフェニレンビニレンのいずれかであること」、「前記接合工程の前に、減圧雰囲気中にて、ゲッターを前記第２の基板表面に付与する工程を有すること」、を包含するものである。
【００２２】
本発明によれば、従来の、導電性膜を形成する工程、フォーミング工程、有機化合物を含む雰囲気を形成する工程（あるいは、導電性膜上に高分子膜を形成する工程）、通電して炭素あるいは炭素化合物の間隙を形成する工程、を必要とした画像形成装置の製造方法に比べて、その工程を大幅に簡素化することができる。また、電子放出素子自体も、耐熱性も良好であるため、従来、導電性膜の性能によって制限されていた電子放出特性の向上も図ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例を説明するが、本発明はこれらの形態例に限定されるものではない。
【００２４】
図１６は、本発明の製造方法により製造される画像形成装置の一例を示す模式図である。尚、図１６では画像形成装置（気密容器１００）内を説明するために、後述する支持枠７２およびフェースプレート７１の一部を取り除いた図である。
【００２５】
図１６において、１は電子放出素子１０２が多数配置されたリアプレートである。７１は、画像形成部材７５が配置されたフェースプレートである。７２は、フェースプレート７１とリアプレート１間を減圧状態に保持するための支持枠である。１０１はフェースプレート７１とリアプレート１間の間隔を保持するために、配置されたスペーサである。
【００２６】
画像形成装置１００がディスプレイの場合には、画像形成部材７５は蛍光体膜７４と導電性膜（メタルバック）７３から構成される。６２および６３はそれぞれ電子放出素子１０２に電圧を印加するために接続された配線である。Ｄｏｙ１〜ＤｏｙｎおよびＤｏｘ１〜Ｄｏｘｍは、画像形成装置１００の外部に配置される駆動回路などと、画像形成装置の減圧空間（フェースプレートとリアプレートと支持枠とで囲まれる空間）から外部に導出された配線６２および６３の端部とを接続するための取り出し配線である。
【００２７】
上記電子放出素子１０２を模式的に示したのが図１である。尚、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は断面図である。
【００２８】
図１において、１は基体（リアプレート）、２と３は電極、６’は炭素を主成分とする導電性膜、５’は間隙である。また、炭素を主成分とする導電性膜６’は、電極２、３間の基体１上に配置されている。そして、炭素を主成分とする導電性膜６’は電極２、３の一部を覆うことにより、各々の電極との確実な接続が可能となっている。
【００２９】
なお、図１では、炭素を主成分とする導電性膜６’は基板１の表面に対して実質的に平行な方向において対向し、間隙５’を境にして完全に分離されて模式的に示されているが、一部でつながっている場合もある。つまり、一対の電極間を電気的に繋ぐ炭素を主成分とする導電性膜の一部に間隙が形成されている形態ということもできる。あるいは、間隙５’を有する炭素を主成分とする導電性膜ということもできる。あるいは、また、一対の炭素を主成分とする導電性膜ということもできる。
【００３０】
上記のように構成される電子放出素子では、間隙５’に十分な電界が印加されたときに電子が間隙５’をトンネルして、電極２、３間に電流が流れる。このトンネル電子の一部が散乱により放出電子となる。
【００３１】
従って、炭素を主成分とする導電性膜６’は、全体が導電性を有していることが電子放出特性の安定性から考えると、最も好ましい。しかし、少なくとも、その一部が導電性を有していればよい。これは、炭素を主成分とする導電性膜６’が絶縁体であると、電極２，３間に電位差を与えても、間隙５’に電界が印加されず、電子を放出せしめることができないためである。炭素を主成分とする導電性膜６’は、好ましくは、少なくとも電極（電極２および電極３）と間隙５’との間の領域が、導電性を有しており、この様な構成とすることで間隙５’に十分な電界を与えることができる。
【００３２】
図２は、上記電子放出素子の製造方法の一例を示した模式図である。以下に、図１及び図２を用いて、上述の電子放出素子の製造方法の一例を説明する。
【００３３】
（１）ガラスなどからなる基板（基体）１を洗剤、純水および有機溶剤等を用いて十分に洗浄し、真空蒸着法、スパッタ法等により電極材料を堆積後、例えばフォトリソグラフィー技術を用いて基体１上に電極２、３を形成する（図２（ａ））。ここで、電極材料としては、後述のようにレーザー照射プロセスを行う場合など、必要に応じて、透明導体である酸化物導電体、すなわち、酸化スズ、酸化インジウム（ＩＴＯ）等の膜を用いることができる。
【００３４】
（２）電極２、３を設けた基体１上に、電極２，３間を繋ぐ高分子膜６”を形成する（図２（ｂ））。高分子膜６”としてはポリイミドが好ましい。
【００３５】
高分子膜６”の形成方法は、公知の種々の方法、すなわち、回転塗布法、印刷法、ディッピング法等を用いることができる。特に、印刷法によれば、所望の高分子膜６”の形状をパターニング手段を用いずに形成できるため、好ましい手法である。中でも、インクジェット方式の印刷法を用いれば、直接、数百μｍ以下のパターンの形成も可能であるため、フラットディスプレイパネルに適用されるような、高密度に電子放出素子を配置した電子源の製造に対しても有効である。
【００３６】
高分子膜６”を形成するには、高分子材料の溶液（高分子材料を含む液体）を所望の領域に付与し、乾燥させればよい。また、必要に応じて、高分子材料の前駆体溶液（高分子材料の前駆体を含む液体）を所望の領域に付与し、加熱等により高分子化させる手法も用いることができる。
【００３７】
インクジェット方式によって高分子膜６”を形成する場合、高分子材料の溶液をインクジェット装置の吐出口から液滴状態で所望の領域に付与し、乾燥させればよい。また、必要に応じて、所望の高分子の前駆体溶液をインクジェット装置の吐出口から液滴状態で所望の領域に付与し、加熱等により高分子化させることもできる。
【００３８】
本発明における「高分子」とは、少なくとも炭素原子同士の結合を有するものを意味する。そして、好ましくは、本発明の高分子の分子量は５０００以上であり、さらに好ましくは１０００以上である。
【００３９】
炭素原子間の結合を有する高分子に熱を加えると、炭素原子間の結合の解離、再結合が生じて導電性が上昇する場合があり、この様に熱を加えた結果、導電性が上昇した高分子を「熱分解高分子（Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ  Ｐｏｌｙｍｅｒ）」と呼ぶ。
【００４０】
本発明においては、熱以外の要因、例えば電子線による分解再結合、光子による分解再結合が、熱による分解再結合に加味されて、炭素原子間の結合の解離、再結合が生じて導電性を増す場合も熱分解高分子と表記する。
【００４１】
ただし、本発明においては、熱、及び熱以外の要因による高分子の構造的変化及び導電特性の変化を総称して「改質」と表記する。
【００４２】
熱分解高分子では、高分子中の炭素原子間の共役二重結合が増加することで導電性が増すと解釈することができ、改質の進行の度合いにより導電性が異なる。
【００４３】
炭素原子間の結合の解離・再結合によって導電性が発現しやすい高分子、すなわち炭素原子間の二重結合が生成しやすい高分子としては、芳香族系高分子が挙げられる。
【００４４】
そのため、本発明の高分子としては、芳香族系高分子を用いることが好ましい。また、その中でも、特に芳香族ポリイミドは、比較的低温で高い導電性を有する熱分解高分子が得られるので本発明においてより好ましい高分子材料である。
【００４５】
一般に芳香族ポリイミドは、それ自身ほぼ絶縁体であるが、ポリフェニレンオキサジアゾール、ポリフェニレンビニレンなど、熱分解を行う前から導電性を有する高分子もある。これらの高分子も、熱分解により更なる導電性が発現するため、本発明において好ましく用いることができる高分子である。あるいはまた、高分子としてフォトレジストを用いることもできる。
【００４６】
本発明においては、上記高分子材料としては、芳香族系高分子が好ましく用いられるが、これらの多くは溶媒に溶けにくい。そのため、芳香族系高分子の前駆体溶液を塗布する手法が有効である。一例を挙げれば、芳香族ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸溶液を塗布（液滴付与）して、加熱等によりポリイミド膜を形成することができる。
【００４７】
なお、高分子の前駆体を溶かす溶媒としては、例えば、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドなどが使用でき、また、ｎ−ブチルセロソルブ、トリエタノールアミンなどと併用することもできるが、本発明が適用できれば特に制限は無く、これらの溶媒に限定されるわけではない。
【００４８】
（３）次に、高分子膜６”を低抵抗化せしめる「低抵抗化処理」を行う。「低抵抗化処理」は、高分子膜６”に導電性を発現せしめ、高分子膜６”を導電性膜６’（低抵抗化した高分子膜）とする処理である。この工程では、後述の間隙形成工程の観点から、高分子膜６”のシート抵抗が、１０３Ω／□以上１０７Ω／□以下の範囲に下がるまで低抵抗化処理を行う。あるいはまた、電極２，３間の抵抗値で言うと、１０−３Ω以上１０Ω以下の範囲に下がるまで低抵抗化処理を行うことが好ましい。
【００４９】
この「低抵抗化処理」の一例としては、高分子膜６”を加熱する事により高分子膜６”を低抵抗化することができる。加熱により高分子膜６”が低抵抗化する（導電化する）理由としては、高分子膜６”内の炭素原子間の結合の解離、再結合を行うことで導電性を発現する。
【００５０】
加熱による「低抵抗化処理」は、前記高分子膜６”を構成する高分子を、その分解温度以上の温度で加熱することで達成することができる。また、上記高分子膜６”の加熱は不活性ガス雰囲気中や真空中といった酸化抑制雰囲気下において行うことが特に好ましい。
【００５１】
前述した芳香族高分子、特に芳香族ポリイミドは、高い熱分解温度を有するが、その熱分解温度を超えた温度、典型的には、７００℃から８００℃以上で加熱することにより、高い導電性を発現せしめることができる。
【００５２】
しかしながら、本発明のように、電子放出素子を構成する部材である高分子膜６”が熱分解するまでの加熱を行う場合、オーブンやホットプレートなどによって全体を加熱する方法では、電子放出素子を構成する他の部材の耐熱性の観点から、制約を受ける場合がある。特に、基体１においては、石英ガラスやセラミックス基板など、特に高い耐熱性を有するものに限定され、大面積のディスプレイパネル等への適用を考えると、非常に高価なものになってしまう。
【００５３】
そこで、本発明では、図２（ｃ）に示す様に、より好適な低抵抗化処理の方法として、電子ビームやイオンビームなどの粒子ビーム照射手段１０、またはハロゲン光やレーザービームなどの光照射手段１０から、粒子ビームまたは光（レーザービーム）を高分子膜６”に照射することにより、該高分子膜６”を低抵抗化することが好ましい。このようにすれば、特別な基板を用いることなく、高分子膜６”を低抵抗化することが可能となる。
【００５４】
「低抵抗化処理」の例を以下に説明する。
【００５５】
（粒子ビーム照射を行う場合）
粒子ビームの一例として電子ビームを照射する場合は、電極２，３、高分子膜６”を形成した基体１を、電子銃が装着されている減圧雰囲気下（真空容器内）にセットする。容器内に設置された電子銃から高分子膜６”に対して電子ビームを照射する。この時の電子ビームの照射条件としては、加速電圧Ｖａｃ＝０．５ｋＶ以上が好ましく、そして１０ｋＶ以下であることが好ましい。また、電流密度（Ｉｄ）としては、Ｉｄ＝０．０１ｍＡ／ｍｍ２以上が好ましく、そして１ｍＡ／ｍｍ２以下の範囲で行なうことが好ましい。また、この電子線を照射している間、電極２、３間の抵抗値をモニターし、所望の抵抗値が得られた時点で電子線照射を終了することが好ましい。
【００５６】
（レーザービーム照射を行う場合）
レーザービームを照射する場合は、電極２，３、高分子膜６”を形成した基体１を、ステージ上に配置し、高分子膜６”に対してレーザービームを照射する。このとき、レーザーを照射する環境は、高分子膜６”の酸化（燃焼）を抑制するため、不活性ガス中や真空中で行うのが好ましい。しかし、レーザーの照射条件によっては、大気中で行うことも可能である。
【００５７】
レーザービームの照射条件としては、例えば、パルスＹＡＧレーザの第二高調波（波長６３２ｎｍ）を用いて照射することが好ましい。また、このレーザーを照射している間、電極２、３間の抵抗値をモニターし、所望の抵抗値が得られた時点でレーザービーム照射を終了することが好ましい。
【００５８】
なお、照射するレーザ光に対して、高分子膜６”を構成する材料の方が、電極２，３を構成する材料よりも光の吸収性が高い材料を選択することで、実質的に高分子膜６”のみを加熱することが、より好ましい。
【００５９】
（レーザー以外の光照射を行う場合）
レーザー以外の光照射を行う場合は、まず、素子電極２，３、高分子膜６”を形成した基体１を、ステージ上に配置する。そして、高分子膜６”に対して光を照射する。このとき、光を照射する環境は、高分子膜６”の酸化（燃焼）を抑制するため、不活性ガス中や減圧雰囲気中で行うのが好ましい。しかし、光の照射条件によっては、大気中で行うことも可能である。
【００６０】
具体的な光源としては、キセノンランプやハロゲンランプを用いることができる。そして、この光源からの光を集光手段によって集光し、高分子膜６”に照射することによって、高分子膜を低抵抗化することが可能である。
【００６１】
ただし、キセノンランプから放出される光は、可視光から赤外光をほぼ連続的に含み、特に波長１μｍ付近の近赤外域の波長域に複数の急峻なピーク強度を持つ。一方、ハロゲンランプから放出される光は、主に可視光からなる。従って、高分子膜、或いは、電極材料など、光吸収特性に応じて、光源の種類を選択することが好ましい。
【００６２】
なお、基板材料によっては、加熱によって変形等を生じる恐れがある。そこで、光をパルス照射（間欠的に照射）することによって、基板の過度の加熱を抑えることができる。尚、上記パルス照射は、前記レーザービーム照射する場合および前記粒子ビーム照射する場合においても同様の理由のため好ましく用いられる。
【００６３】
さらに、照射する光に対して、高分子膜６”を構成する材料の方が、素子電極２，３を構成する材料よりも光吸収性が高い材料を選択することで、実質的に高分子膜６”のみを加熱することが、より好ましい。
【００６４】
また、光を照射している間、素子電極２、３間の抵抗値をモニターし、所望の抵抗値が得られた時点で光照射を終了することが好ましい。
【００６５】
光照射の場合は、集光領域を広くすることで、一度に多くの領域に光照射することが比較的容易に行える。そのため、多数の電子放出素子を大面積の基板に配置する場合においても好ましく適用できる。
【００６６】
また前記粒子ビームあるいは光照射は、高分子膜６”全体に渡って行うことが好ましいが、必ずしも高分子膜６”全面に行う必要はない。高分子膜６”の一部分を低抵抗化しておくことによっても、以後の工程を行うことができる。
【００６７】
しかし、本発明の電子放出素子が真空雰囲気中で駆動されることを考慮すると、導電性が低い領域が真空雰囲気中に露出することは好ましくない。そこで、前記「低抵抗化処理」は、実質的に高分子膜６”の全体に対して行われることが好ましい。
【００６８】
また、上記「低抵抗化処理」により形成される導電性膜６’は、「炭素を主成分とする導電性膜」、あるいは単に「カーボン膜」とも呼ばれる。
【００６９】
以上のように、光照射、あるいは粒子ビーム照射によって、高分子膜６”は低抵抗化される。
【００７０】
尚、上記した例においては、図２（ｃ）に示す様に、基板１の高分子膜６”が形成された側から光あるいは粒子ビームを照射する場合を示した。しかし、本発明においては、上記光照射の場合には、光を基板１の裏面側（高分子膜６”が配置されていない側）から、基板１を透過させて高分子膜６”に照射することで「低抵抗化処理」を行うこともできる。この場合は、当然基板１としてガラス基板などの透明な基板を用いる。
【００７１】
（４）次に、前記工程により得られた導電性膜６’（低抵抗化された高分子膜）に、間隙５’を形成するための「電圧印加工程」を行う（図２（ｄ））。
【００７２】
この間隙５’の形成は、電極２、３間に電圧を印加する（電流を流す）ことによって行なわれる。尚、印加する電圧としてはパルス電圧であることが好ましい。この「電圧印加工程」により、導電性膜６’（低抵抗化された高分子膜）の一部に間隙５’が形成される。
【００７３】
なお、この「電圧印加工程」は、前述の「低抵抗化処理」と同時に、すなわち、粒子ビームあるいは光の照射を行っている最中に、電極２、３間に電圧パルスを連続的に印加することによっても行うことができる。いずれの場合においても、「電圧印加工程」は、減圧雰囲気下、好ましくは１．３×１０−３Ｐａ以下の圧力の雰囲気中で行うのが望ましい。
【００７４】
「電圧印加工程」においては、導電性膜６’（低抵抗化された高分子膜）の抵抗値に応じた電流が流れる。従って、導電性膜６’の抵抗が極端に低い状態、すなわち、低抵抗化が過剰に進んだ状態であると、間隙５’の形成に多大な電力が必要となる。比較的小さいエネルギーで間隙５’の形成を行うためには、低抵抗化の進行度合を調整することで可能である。そのため、低抵抗化処理は、高分子膜６”の全領域に渡って均一に行われることが最も好ましいが、高分子膜６”の一部にのみ低抵抗化処理を施すことでも対処しうる。
【００７５】
図３は、前記「低抵抗化処理」により、高分子膜６”の表面の一部を低抵抗化した場合の間隙５’の形成過程を示す模式図（断面図）である。図３（ａ）は電圧印加工程前（「低抵抗化処理」後）、図３（ｂ）は電圧印加工程終了時を示している。
【００７６】
図３（ａ）において、１は基板、６’−１は「低抵抗化処理」により低抵抗化された領域であり、６’−２は低抵抗化されていない領域である。図３（ｂ）において５’は間隙である。
【００７７】
まず、低抵抗化処理された表面領域６’−１に、電圧印加工程により電流が主に流れ、表面領域６’−１の一部に間隙５’の起点が形成される。そして、電圧印加工程を続けることで、形成された間隙５’の起点を電子がトンネリングし、そのトンネリングに伴って生じる熱によって、熱分解を起こしていなかった下層の高分子領域６’−２も徐々に熱分解される。そして、間隙５’の起点となった部位から導電性膜６’の厚み方向に間隙が成長し、間隙５’が形成される（図３（ｂ））。
【００７８】
なお、低抵抗化した領域６’−１が、基板１側であったり、膜厚の中間の位置であっても、最終的に、導電性膜６’の厚み方向に渡って、間隙５’を形成することができる。
【００７９】
図４は、高分子膜６”の基板表面に平行な方向で、その一部を低抵抗化した場合の模式図（平面図）を示しており、図４（ａ）は電圧印加工程前、図４（ｂ）は電圧印加工程開始直後、図４（ｃ）は電圧印加工程終了時である。
【００８０】
まず、低抵抗化された領域６’に、電圧印加工程により電流が流れ、間隙５’の起点となる狭い間隙５”が形成される（図４（ｂ））。形成された狭い間隙５”を介して電子がトンネルし散乱して電子放出する過程で、熱分解を起こしていなかった領域も徐々に熱分解され、最終的に、基板表面と実質的に平行な方向における、高分子膜６”の全体に渡り、間隙５’が形成される（図４（ｃ））。
【００８１】
尚、前述の「低抵抗化処理」を経て得られた導電性膜６’は、上記した「電圧印加工程」において更に抵抗を下げる場合がある。そのため、「低抵抗化処理」を行うことで得られた導電性膜６’と、上記「電圧印加工程」を経て間隙５’が形成された後の導電性膜６’とでは、その電気的特性や、膜質などに若干の差が生じている場合がある。しかし、本発明においては、特に断りがない限り、高分子膜６’に「低抵抗化処理」を行った結果として得られたカーボン膜（導電性膜）６’と、上記「電圧印加工程」を経て間隙５’が形成された後のカーボン膜（導電性膜）６’との区別をしない。
【００８２】
以上のような工程を経て得られた電子放出素子を図５に示した測定装置によってその電圧−電流特性を計測したところ、その特性は、図１５に示したようなものである。図５において、図１などで用いた符合と同じ符号を用いた部材は、同じ部材を指す。５４はアノードであり、５３は高圧電源、５２は電子放出素子から放出された放出電流Ｉｅを測定するための電流計、５１は電子放出素子に駆動電圧Ｖｆを印加するための電源、５０は電極２，３間を流れる素子電流を測定するための電流計である。上記電子放出素子は、しきい値電圧Ｖｔｈを持っており、この電圧より低い電圧を電極２，３間に印加しても、電子は実質的に放出されないが、この電圧より高い電圧を印加することによって、素子からの放出電流（Ｉｅ）、電極２，３間を流れる素子電流（Ｉｆ）が生じはじめる。
【００８３】
この特性のため、同一基板上にマトリックス状に上記電子放出素子を複数配した電子源を構成し、所望の素子を選択して駆動する単純マトリックス駆動が可能である。
【００８４】
次に、図１６に示した、上記電子放出素子を用いた本発明の画像形成装置の製造方法の一例を図６乃至図１２などを用いて以下に示す。電子放出素子の製造工程については、基本的に既に記載した工程（１）〜（４）と同じである。
【００８５】
（Ａ）まず、リアプレート１を用意する。リアプレート１としては、絶縁性材料からなるものを用い、特には、ガラスが好ましく用いられる。
【００８６】
（Ｂ）次に、リアプレート１上に、図１で説明した一対の電極２，３を複数組み形成する（図６）。電極材料は、導電性材料であれば良い。また、電極２，３の形成方法は、スパッタ法、ＣＶＤ法、印刷法など種々の製造方法を用いることができる。なお、図６では、説明を簡略化するために、Ｘ方向に３組、Ｙ方向に３組、合計９組の電極対を形成した例を用いているが、この電極対の数は、画像形成装置の解像度に応じて適宜設定される。
【００８７】
（Ｃ）次に、電極３の一部を覆うように、下配線６２を形成する（図７）。下配線６２の形成方法は、様々な手法を用いることができるが、好ましくは印刷法を用いる。印刷法のなかでもスクリーン印刷法が大面積の基板に安価に形成できるので好ましい。
【００８８】
（Ｄ）下配線６２と、次工程で形成する上配線６３との交差部に絶縁層６４を形成する（図８）。絶縁層６４の形成方法も様々な手法を用いることができるが、好ましくは印刷法を用いる。印刷法のなかでもスクリーン印刷法が大面積の基板に安価に形成できるので好ましい。
【００８９】
（Ｅ）下配線６２と実質的に直交する上配線６３を形成する（図９）。上配線６３の形成方法も様々な手法を用いることができるが、下配線６２と同様、好ましくは印刷法を用いる。印刷法のなかでもスクリーン印刷法が大面積の基板に安価に形成できるので好ましい。
【００９０】
（Ｆ）次に、各電極対２、３間を接続するように、高分子膜６”を形成する（図１０）。高分子膜６”は、前述のように様々な方法で作成することができるが、大面積に簡易に形成するには、インクジェット法を用いることが好ましい。
【００９１】
（Ｇ）続いて、前述した様に、各高分子膜６”を低抵抗化する「低抵抗処理」を行う。「低抵抗化処理」については、前記した粒子ビームまたは光を照射することにより行われる。この「低抵抗化処理」は好ましくは減圧雰囲気中で行われる。この工程により、高分子膜６”の導電性が上昇し、導電性膜６’に変化する（図１１）。具体的には、導電性膜６’のシート抵抗値としては、１０３Ω／□以上１０７Ω／□以下の範囲となる。
【００９２】
（Ｈ）つぎに、前記工程（Ｇ）により得られた導電性膜６’（低抵抗化された高分子膜）に、間隙５’の形成を行う。この間隙５’の形成は、各配線６２および／あるいは配線６３に電圧を印加することによって行う。これにより、各電極２、３間に電圧が印加される。尚、印加する電圧としてはパルス電圧であることが好ましい。この「電圧印加工程」により、導電性膜６’（低抵抗化した高分子膜）の一部に間隙５’が形成される（図１２）。
【００９３】
なお、この「電圧印加工程」は、前述の「低抵抗化処理」と同時に、電極２、３間に電圧パルスを連続的に印加することによっても行うことができる。いずれの場合においても、「電圧印加工程」は、減圧雰囲気下で行うのが望ましい。
【００９４】
（Ｉ）次に、予め用意しておいた、導電性膜（具体的にはアルミニウム膜などの金属膜）からなるメタルバック７３と蛍光体膜７４とを有するフェースプレート７１と、上記工程（Ａ）〜（Ｈ）を経たリアプレート１とを、メタルバックと電子放出素子が対向するように、位置合わせする（図１７（ａ））。支持枠７２とフェースプレート７１との当接面（当接領域）には接合部材が配置される。同様に、リアプレート１と支持枠７２との当接面（当接領域）にも接合部材が配置される。上記接合部材には、真空を保持する機能と接着機能とを有するものが用いられ、具体的にはフリットガラスやインジウム、インジウム合金などが用いられる。
【００９５】
図１７においては、支持枠７２が、予め、上記工程（Ａ）〜（Ｈ）を経たリアプレート１上に接合部材によって固定（接着）された例を図示しているが、フェースプレート上に接合部材によって固定（接着）されていてもよい。また、同様に、図１７においてはスペーサ１０１がリアプレート１上に固定された例を示しているが、スペーサ１０１も、フェースプレート上に接合部材によって固定（接着）されていてもよい。
【００９６】
また、図１７では、便宜上、リアプレート１を下方に配置し、フェースプレート７１をリアプレート１の上方に配置した例を示したが、どちらが上であっても構わない。
【００９７】
さらには、図１７では、支持枠７２およびスペーサ１０１は、予め、リアプレート１上に固定（接着）しておいた例を示したが、次の「封着工程」時に固定（接着）されるよう、本工程においては、リアプレート上またはフェースプレート上に載置するだけでもよい。
【００９８】
（Ｊ）次に、「封着工程」を行う。上記工程（Ｉ）で対向して配置されたフェースプレート７１とリアプレート１とを、その対向方向に加圧しながら、少なくとも前記接合部材を加熱する。上記加熱は、熱的な歪を低減するために、フェースプレートおよびリアプレートの全面を加熱することが好ましい。尚、本発明においては、「封着工程」は、減圧（真空）雰囲気中にて行われる。具体的な圧力としては、１０−５Ｐａ以下、好ましくは１０−６Ｐａ以下の圧力で行われる。
【００９９】
この封着工程により、フェースプレート７１と支持枠７２とリアプレート１との当接部が気密に接合され、同時に、内部が高真空に維持された、図１６に示した画像形成装置（気密容器）１００が得られる。
【０１００】
また、画像形成装置１００が大面積の場合には、画像形成装置１００内部を高真空に維持するために、上記工程（Ｉ）と工程（Ｊ）との間に、前記メタルバック７３上（メタルバックのリアプレート１と対向する面上）にゲッター材を被覆する工程を設けることが好ましい。この時、用いるゲッター材としては、被覆を簡易にする理由から蒸発型のゲッターであることが好ましい。したがって、バリウムをゲッター膜としてメタルバック７３上に被覆することが好ましい。また、このゲッターの被覆工程は、上記工程（Ｊ）と同様に、減圧（真空）雰囲気中で行われる。
【０１０１】
また、ここで説明した画像形成装置の例では、フェースプレート７１とリアプレート１との間には、スペーサ１０１を配置した。しかしながら、画像形成装置の大きさが小さい場合には、スペーサ１０１は必ずしも必要としない。また、リアプレート１とフェースプレート７１との間隔が数百μｍ程度であれば支持枠７２を用いずに、接合部材によって直接リアプレート１とフェースプレート７１とを接合することも可能である。そのような場合には、接合部材が支持枠７２の代替部材を兼ねる。
【０１０２】
また、本発明においては、電子放出素子１０２の間隙５’を形成する工程（工程（Ｈ））の後に、位置合わせ工程（工程（Ｉ））および封着工程（工程（Ｊ））を行った。しかしながら、工程（Ｈ）を、封着工程（工程Ｊ）の後に行うこともできる。
【０１０３】
また、本発明においては、前述したように、「低抵抗化処理」を光照射によって行うことができる。そのため、上記工程（Ｇ）および（Ｈ）を、工程（Ｊ）の後に行うことができる。この場合には、リアプレート１としてはガラスなどの透明な基板を用いる。即ち、この場合には、工程（Ｊ）の「封着」工程により気密容器（パネル）を形成した後に、リアプレート１を通して前述した、光を高分子膜６”に照射することによる「低抵抗化処理」を行う（工程（Ｇ））。そして、工程（Ｈ）の「電圧印加工程」を行い、各導電性膜６’に間隙５’を形成する。
【０１０４】
【実施例】
以下に、参考例を挙げて本発明をより詳細に説明する。
【０１０５】
［参考例１］
本参考例では図１６に模式的に示した画像形成装置１００を作成した。電子放出素子１０２としては、図１および図２を用いてその製造方法を既に記した電子放出素子を用いた。図６乃至図１２、図１６、図１７を用いて、本参考例の画像形成装置の作製方法を述べる。
【０１０６】
図１２は、リアプレートと、その上に形成された複数の電子放出素子と、および複数の電子放出素子に信号を印加するための配線とから構成される電子源の一部を拡大して模式的に示している。１はリアプレート、２、３は電極、５’は間隙、６’は炭素を主成分とする導電性膜、６２はＸ方向配線、６３はＹ方向配線、６４は層間絶縁層である。
【０１０７】
図１６において、図１２と同じ符号のものは、同じ部材を示している。７１はガラス基板上に、蛍光体膜７４とＡｌからなるメタルバック７３とが積層されたフェースプレートである。７２は支持枠であり、リアプレート１、フェースプレート７１、支持枠７２で真空密閉容器が形成される。
【０１０８】
以下、図６乃至図１２、図１６、図１７を用いて、本参考例を説明する。
【０１０９】
（工程１）
ガラス基板１上に、スパッタリング法により、厚さ１００ｎｍのＰｔ膜を堆積し、フォトリソグラフィ技術を用いてＰｔ膜からなる電極２，３を形成した（図６）。なお、電極２、３の電極間距離は１０μｍとした。
【０１１０】
（工程２）
次に、スクリーン印刷法によりＡｇペーストを印刷し、加熱焼成することにより、Ｘ方向配線６２を形成した（図７）。
【０１１１】
（工程３）
続いて、Ｘ方向配線６２とＹ方向配線６３の交差部になる位置に、スクリーン印刷法により絶縁性ペーストを印刷し、加熱焼成して絶縁層６４を形成した（図８）。
【０１１２】
（工程４）
さらに、スクリーン印刷法によりＡｇペーストを印刷し、加熱焼成することにより、Ｙ方向配線６３を形成し、基体１上にマトリックス配線を形成した（図９）。
【０１１３】
（工程５）
以上のようにしてマトリックス配線を形成した基体１の電極２、３間に跨る位置に、インクジェット法により、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸の３％Ｎ−メチルピロリドン／トリエタノールアミン溶液を電極間の中央を中心として塗布した。これを、真空下にて、３５０℃でベークし、直径約１００μｍ、膜厚３００ｎｍの円形のポリイミド膜からなる高分子膜６”を得た（図１０）。
【０１１４】
（工程６）
次に、Ｐｔからなる電極２、３、マトリックス配線６２、６３、ポリイミド膜からなる高分子膜６”を形成したリアプレート１をステージ上（大気中）にセットし、各々の高分子膜６”に対して、ＱスイッチパルスＮｄ：ＹＡＧレーザ（パルス幅１００ｎｍ、繰り返し周波数１０ｋＨｚ、パルスあたりのエネルギー０．５ｍＪ、ビーム径１０μｍ）の第二高調波（ＳＨＧ）を照射した。このとき、ステージを移動させ、各々の電極２から３の方向に高分子膜６に１０μｍの幅で照射し、各々の高分子膜６”の一部に熱分解の進んだ導電性の領域を形成した。
【０１１５】
（工程７）
以上のようにして作製したリアプレート１上に、支持枠７２とスペーサ１０１とをフリットガラスにより接着した。そしてスペーサと支持枠が接着されたリアプレート１と、フェースプレート７１とを対向させて（蛍光体膜７４とメタルバック７３が形成された面と、配線６２，６３が形成された面とを対向させて）、配置した（図１７（ａ））。フェースプレートとリアプレートとは十分に位置合わせを行って配置した。尚、フェースプレート７１上の支持枠７２との当接部には、予めフリットガラスを塗付しておいた。
【０１１６】
（工程８）
次に、対向させたフェースプレート７１とリアプレート１とを、１０−６Ｐａの真空雰囲気に維持されたチャンバー中で、４００℃に加熱すると同時にフェースプレートとリアプレートとが対向する方向に加圧して封着を行った（図１７（ｂ））。この工程により内部が高真空に維持された気密容器が得られた。なお、蛍光体膜７４には３原色（ＲＧＢ）の各色蛍光体がストライプ形状に配置されたものを用いた。
【０１１７】
最後に、Ｘ方向配線６２、Ｙ方向配線６３を通じて、各々の電極２，３間に２５Ｖ、パルス幅１ｍｓｅｃ、パルス間隔１０ｍｓｅｃの両極性の矩形パルスを印加することにより導電性膜６'に間隙５'を形成し（図１２参照）、本参考例の画像形成装置１００を作製した。
【０１１８】
以上のようにして完成した画像形成装置において、Ｘ方向配線、Ｙ方向配線を通じて、所望の電子放出素子を選択して２２Ｖの電圧を印加し、高圧端子Ｈｖを通じてメタルバック７３に８ｋＶの電圧を印加したところ、長時間にわたって明るい良好な画像を形成することができた。
【０１１９】
尚、本参考例により作成した電子放出素子の導電性膜６'をオージェ電子分光法によりその成分を調べたところ、カーボンを主成分とする膜であることが分かった。
【０１２０】
また、本参考例で作成した方法と同様の方法で作成した電子放出素子の電子放出特性を以下のように測定した。具体的には、図５に示した真空装置内で、アノード電極５４に１ｋＶを印加しながら、本参考例の電子放出素子の素子電極２、３間に２２Ｖの駆動電圧を印加し、その時に流れる素子電流Ｉｆ及び放出電流Ｉｅを測定したところ、Ｉｆ＝０．６ｍＡ、Ｉｅ＝４．２μＡであり、長時間駆動しても安定に電子放出特性を維持することができた。
【０１２１】
［参考例２］
本参考例では、参考例１と同様に図１６に示す画像形成装置を作成した。但し、本参考例においては、参考例１の工程６を、下記工程６'に置き換えた以外の工程は参考例１と同様に行った。
【０１２２】
以下に、本参考例の低抵抗化処理（工程６'）について説明する。
【０１２３】
（工程６’）
次に、Ｐｔからなる電極２、３、マトリックス配線６２、６３、ポリイミド膜からなる高分子膜６”を形成したリアプレート１を電子銃の装着された真空容器中にセットし、十分に排気を行った後、加速電圧Ｖａｃ＝１０ｋＶ、電流密度Ｉｄ＝０．１ｍＡ／ｍｍ２なる電子ビームを高分子膜６”の全面に照射した。この時、電極２，３間の抵抗を測定し、１ｋΩまで抵抗が減少したところで電子ビーム照射を止めた。
【０１２４】
本参考例の製造方法によって作成した画像形成装置においても、参考例１と同様良好な画像を長期に渡って得ることができた。
【０１２５】
尚、本参考例により作成した電子放出素子の導電性膜６'をオージェ電子分光法によりその成分を調べたところ、参考例１と同様にカーボンを主成分とする膜であることがわかった。
【０１２６】
また、本参考例で作成した電子放出素子と同様の方法で作成した電子放出素子の特性を実施例１と同様にして測定したところ、良好な特性を得られることが分かった。
【０１２７】
［参考例３］
本参考例では、参考例１の工程７と工程８とを、以下の工程７、８、９に変更した事以外は参考例１と同様の工程により画像形成装置を作成した。
【０１２８】
（工程７）
以上のようにして作製したリアプレート１上に、支持枠７２とスペーサ１０１とをフリットガラスにより接着した。そしてスペーサと支持枠が接着されたリアプレート１と、フェースプレート７１とを対向させて（蛍光体膜７４とメタルバック７３が形成された面と、配線６２，６３が形成された面とを対向させて）、位置合わせを行った（図１７（ａ））。尚、フェースプレート７１上の支持枠７２との当接部には、予めインジウム合金を塗付しておいた。
【０１２９】
（工程８）
次に、工程７で位置合わせしたフェースプレート７１と、支持枠７２とスペーサ１０１とが固定されたリアプレート１とを１０−６Ｐａの真空雰囲気中に配置した。尚、この時点においては、図１７（ａ）に示す様に、フェースプレート７１と支持枠７２との間隔を十分に空けておいた。そして、Ｂａゲッターを、フェースプレート７１と支持枠７２との間から、フェースプレートのメタルバック７３上にＢａゲッターの膜が被覆できるように挿入し、ゲッターフラッシュを行った。この工程によりＢａ膜がメタルバックを全面に覆うように形成された。
【０１３０】
（工程９）
工程８における真空雰囲気を維持した状態で、続けて、対向させたフェースプレート７１とリアプレート１とを、１８０℃で加熱すると同時に加圧して封着を行った（図１７（ｂ））。その後、時間をかけて除冷を行った。この工程により内部が高真空に維持された気密容器が得られた。なお、蛍光体膜７４には３原色（ＲＧＢ）の各色蛍光体がストライプ形状に配置されたものを用いた。
【０１３１】
本参考例で作成した画像形成装置を参考例１と同様に駆動したところ、参考例１の画像形成装置よりも長期に渡りより安定な画像を得ることができた。
【０１３２】
尚、本参考例により作成した電子放出素子の導電性膜６'をオージェ電子分光法によりその成分を調べたところ、参考例１と同様にカーボンを主成分とする膜であることがわかった。
【０１３３】
また、本参考例で作成した電子放出素子と同様の方法で作成した電子放出素子の特性を参考例１と同様にして測定したところ、良好な特性を得られることが分かった。
【０１３４】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、電子放出素子の作成プロセスを簡易化ができるとともに、長期に渡り表示品位に優れた画像形成装置を安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子放出素子を示す模式的平面図及び断面図である。
【図２】本発明の電子放出素子の作製方法の一例を示す模式的断面図である。
【図３】本発明の電子放出素子の作製方法の別の例を示す模式的断面図である。
【図４】本発明の電子放出素子の作製方法のさらに別の例を示す模式的断面図である。
【図５】測定評価機能を備えた真空装置の一例を示す模式図である。
【図６】本発明の単純マトリクス配置の電子源の製造工程の一例を示す模式図である。
【図７】本発明の単純マトリクス配置の電子源の製造工程の一例を示す模式図である。
【図８】本発明の単純マトリクス配置の電子源の製造工程の一例を示す模式図である。
【図９】本発明の単純マトリクス配置の電子源の製造工程の一例を示す模式図である。
【図１０】本発明の単純マトリクス配置の電子源の製造工程の一例を示す模式図である。
【図１１】本発明の単純マトリクス配置の電子源の製造工程の一例を示す模式図である。
【図１２】本発明の単純マトリクス配置の電子源の製造工程の一例を示す模式図である。
【図１３】従来の電子放出素子の模式図である。
【図１４】従来の電子放出素子の製造工程の模式図である。
【図１５】本発明による電子放出素子の電子放出特性を示す模式図である。
【図１６】本発明の画像形成装置の斜視模式図である。
【図１７】本発明の画像形成装置の製造工程の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１  基体
２、３  電極
４  導電性膜
５  第２の間隙
５’  間隙
６  カーボン膜
６’  炭素を主成分とする導電性膜
６”  高分子膜
７  第１の間隙
５０  電極２，３間を流れる素子電流を測定するための電流計
５１  電子放出素子に駆動電圧Ｖｆを印加するための電源
５２  電子放出素子から放出された放出電流Ｉｅを測定するための電流計
５３  高圧電源
５４  アノード
６２  下配線
６３  上配線
６４  絶縁層
７１  フェースプレート
７２  支持枠
７３  メタルバック
７４  蛍光体膜
１００  画像形成装置
１０１  スペーサ
１０２  電子放出素子
【図１】
0003634805.tif 000002
【図２】
0003634805.tif 000003
【図３】
0003634805.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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