(57)【要約】【課題】  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電子放出素子、電子源及び画像表示装置の製造方法を提供する。【解決手段】  基体上に一対の電極を配置する工程と、高分子膜を前記一対の電極間を接続するように配置する工程と、前記高分子膜に光あるいはエネルギービームを照射することにより、前記高分子膜を低抵抗化する工程と、前記高分子膜を低抵抗化することによって得た低抵抗化膜に電流を流し、該低抵抗化膜に間隙を形成する工程と、を有し、前記高分子膜を低抵抗化する工程は、前記高分子膜に、照射開始からエネルギー値が時間経過に伴い減少していくエネルギービームを、所定期間照射する工程を含むことにより行われることを特徴とする製造方法を提供する。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上に一対の電極を配置する工程と、
高分子膜を前記一対の電極間を接続するように配置する工程と、
前記高分子膜に光あるいはエネルギービームを照射することにより、前記高分子膜を低抵抗化する工程と、
前記高分子膜を低抵抗化することによって得た低抵抗化膜に電流を流し、該低抵抗化膜に間隙を形成する工程と、
を有し、
前記高分子膜を低抵抗化する工程は、前記高分子膜に、照射開始からエネルギー値が時間経過に伴い減少していくエネルギービームを、所定期間照射する工程を含むことを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項２】
前記高分子膜を低抵抗化する工程は、
光あるいは粒子ビームを一部遮蔽する工程と、
光あるいは粒子ビームを走査する工程と、
光あるいは粒子ビームを収束する工程と、
を有し、
前記光あるいは粒子ビームを収束する工程より前に、前記光あるいは粒子ビームを一部遮蔽する工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項３】
前記高分子膜を低抵抗化する工程は、基体を移動する工程を有することを特徴とする請求項２に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項４】
複数の電子放出素子を有する電子源の製造方法において、該電子放出素子が請求項１乃至３のいずれかに記載の方法により製造されることを特徴とする電子源の製造方法。
【請求項５】
複数の電子放出素子を有する電子源と、該電子源から放出される電子の照射により発光する発光部材とを有する画像表示装置の製造方法において、前記電子源が請求項４に記載の方法により製造されることを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出素子の製造方法、電子放出素子を多数配置してなる電子源の製造方法及び電子源を用いて構成した画像表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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。表面伝導型電子放出素子の構成、製造方法等は、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
上記特許文献１等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２４に模式的に示す。図２４（ａ）は上記電子放出素子の平面図であり、図２４（ｂ）は上記電子放出素子の断面図である。
【０００４】
図２４において、２４１は基体、２４２，２４３は基体２４１上に配置されて対向する一対の電極、２４４は一対の電極２４２，２４３に重ねられた導電性膜、２４５は２つの導電性膜２４４間の第２の間隙、２４６は導電性膜２４４に被せられた炭素被膜、２４７は２つの炭素被膜２４６間の第１の間隙である。
【０００５】
図２４に示した構造の電子放出素子作成工程の一例を図２５に模式的に示す。以下に、図２５を参照して電子放出素子作成工程を説明する。
【０００６】
先ず、基体２４１上に一対の電極２４２，２４３を形成する（図２５（ａ））。
【０００７】
続いて、電極２４２，２４３間を接続する導電性膜２４４を形成する（図２５（ｂ））。
【０００８】
そして、電極２４２，２４３間に電流を流し、導電性膜２４４の一部に第２の間隙２４５を形成する“フォーミング工程”を行う（図２５（ｃ））。
【０００９】
さらに、炭素化合物雰囲気中にて、電極２４２，２４３間に電圧を印加して、第２の間隙２４５内の基体２４１上及びその近傍の導電性膜２４４上に炭素被膜２４６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２５（ｄ））。
【００１０】
一方、特許文献２には、表面伝導型電子放出素子の他の製造方法が開示されている。
【００１１】
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、蛍光体等からなる発光部材と、を組み合わせることで、フラットディスプレイパネルのような画像表示装置を構成できる。
【００１２】
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”等を行うことで、“フォーミング工程”によって形成した第２の間隙２４５の内部に、さらに狭い第１の間隙２４７を有する炭素あるいは炭素化合物からなる炭素被膜２４６を配置させ、良好な電子放出特性を得る工夫がなされている。
【００１３】
つまり、従来の電子放出素子を用いた電子源や画像表示装置を作成するためには、“フォーミング工程”や“活性化工程”における度重なる通電を行う工程や、各工程における好適な雰囲気を形成する工程等、付加的な工程が多く、各工程管理が煩雑化していた。
【００１４】
発明者らは、上記問題に対して、素子膜材料に高分子膜を利用し、従来の素子において必要であった工程を一部省略しても、良好な電子放出特性が得られる素子及び素子製造工程を開発してきた。このような改良が加えられた素子としては、特許文献３に開示されたものが挙げられる。
【００１５】
この電子放出素子の構成例を図１に示す。図１（ａ）はその電子放出素子の平面図であり、図１（ｂ）はその電子放出素子の断面図である。
【００１６】
図１において、１は基体、２，３は基体１上に配置されて対向する一対の電極、４’は一対の電極２，３に重ねられたカーボン膜、５は２つのカーボン膜４’間の間隙である。この素子はカーボン膜４’の原料としては、高分子膜を利用することが好ましいものである。
【００１７】
図１に示した構造の電子放出素子作成工程の一例を図２に模式的に示す。以下に、図２を参照して電子放出素子作成工程を説明する。
【００１８】
先ず、基体１上に一対の電極２，３を形成し（図２（ａ））、続いて電極２，３間を接続する高分子膜４を形成する（図２（ｂ））。
【００１９】
次に、高分子膜４にエネルギーを加え、カーボン膜４’を形成するための“低抵抗化処理”を行う。
【００２０】
高分子膜４をカーボン膜４’に処理する工程において、オーブンやホットプレート等で全体を加熱すると、電子放出素子を構成する他部材の耐熱性の観点から、制約を受ける場合がある。そのため、より好適な低抵抗化処理の方法として、粒子ビームや光ビームの照射手段１０を用いて、高分子膜４に選択的にエネルギーを注入してカーボン膜４’を形成する方法が適している（図２（ｃ））。
【００２１】
そして、電極２，３間に電流を流し、カーボン膜４’の一部に間隙５を形成する“フォーミング工程”を行い、電子放出素子を形成する（図２（ｄ））。
【００２２】
高分子膜４を用いたこの電子放出素子は、従来の素子と比較して、活性化工程を行わないため、工程数を削減して簡便に素子を作成することが可能である。
【００２３】
【特許文献１】特開平８−３２１２５４号公報
【特許文献２】特開平９−２３７５７１号公報
【特許文献３】特開２００２−１５０９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
上述した高分子膜を素子膜材料として利用した電子放出素子作成での、高分子膜の低抵抗化処理は、高分子膜に熱エネルギーを加える（加熱）工程であり、高分子膜がカーボン膜に変質する反応過程は、発明者らの詳細な検討によりアレニウス型であることが判っている。
【００２５】
図２６は、高分子膜を低抵抗化処理した場合の、反応速度と反応温度の代表的なグラフである。温度の逆数に対して、反応速度が１次であり、典型的なアレニウス型反応である。
【００２６】
よって、この高分子膜の低抵抗化処理を短時間で行うには、高分子膜を加熱することが
有効である。
【００２７】
しかし、加熱しすぎてしまうと、高分子膜が低抵抗化する前に電極が相転移温度に達し、電極破壊が起こり、電子放出不良となり、最悪の場合、素子が破壊されてしまうことがあった。
【００２８】
本発明は上記の従来技術に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高分子膜を用いた表面伝導型電子放出素子を作成するにあたり、電極の破壊なしに、短時間で高分子膜の低抵抗化処理を行う技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
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。
【００３０】
即ち、本発明の電子放出素子の製造方法は、
基体上に一対の電極を配置する工程と、
高分子膜を前記一対の電極間を接続するように配置する工程と、
前記高分子膜に光あるいはエネルギービームを照射することにより、前記高分子膜を低抵抗化する工程と、
前記高分子膜を低抵抗化することによって得た低抵抗化膜に電流を流し、該低抵抗化膜に間隙を形成する工程と、
を有し、
前記高分子膜を低抵抗化する工程は、前記高分子膜に、照射開始からエネルギー値が時間経過に伴い減少していくエネルギービームを、所定期間照射する工程を含むことを特徴とする。
【００３１】
前記高分子膜を低抵抗化する工程は、
光あるいは粒子ビームを一部遮蔽する工程と、
光あるいは粒子ビームを走査する工程と、
光あるいは粒子ビームを収束する工程と、
を有し、
前記光あるいは粒子ビームを収束する工程より前に、前記光あるいは粒子ビームを一部遮蔽する工程を行うことが好適である。
【００３２】
前記高分子膜を低抵抗化する工程は、基体を移動する工程を有することが好適である。
【００３３】
前記光あるいは粒子ビームは、複数回に分けて照射されることが好適である。
【００３４】
前記粒子ビームは、電子ビームもしくはイオンビームであることが好適であり、前記光は、レーザー光であることが好適であり、前記光は、キセノン光源あるいはハロゲン光源から放出された光であることが好適である。
【００３５】
前記高分子膜の高分子が、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が好適である。
【００３６】
本発明の電子源の製造方法は、複数の電子放出素子を有する電子源の製造方法において、該電子放出素子が上記の方法により製造されることを特徴とする。
【００３７】
本発明の画像表示装置の製造方法は、複数の電子放出素子を有する電子源と、該電子源から放出される電子の照射により発光する発光部材とを有する画像表示装置の製造方法に
おいて、前記電子源が上記の方法により製造されることを特徴とする。
【００３８】
本発明の製造方法によれば、簡易なプロセスで、素子膜や電極の破壊を抑制し、十分かつ安定な電子放出特性を有すると共に良好な耐熱性を有し、優れた電子放出特性を長期に渡って維持することができる電子放出素子、該電子放出素子を用いた電子源及び該電子源を用いた画像表示装置を歩留り良く提供することができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、電子放出素子の作成プロセスを簡易化ができると共に、長期にわたり表示品位に優れた画像表示装置を安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、本発明は以下に述べる形態に限定されるものではない。
【００４１】
本発明の特徴である、低抵抗化処理工程の説明を行うのに先立って、本実施の形態で用いる電子放出素子の構成とその作成方法について説明する。その後、低抵抗化処理工程について、詳細に説明を行う。また、上記電子放出素子を用いた画像表示装置についても説明を行う。
【００４２】
まずは、本実施の形態で用いる電子放出素子の構成とその作成方法の説明を行う。
【００４３】
図１は、本実施の形態に係る電子放出素子の一構成例を示す模式図であり、図１（ａ）は電子放出素子の平面図であり、図１（ｂ）は電子放出素子の電極２，３間を通り、電極２，３が配置された基体１の表面に対して実質的に垂直な断面図である。
【００４４】
図１において、１は基体、２，３は電極、４’はカーボン膜、５は間隙である。６はカーボン膜４’と基体１との間の空隙であり、間隙５の一部を構成する。
【００４５】
上記カーボン膜４’は、「炭素を主成分とする導電性膜」、「一部に間隙を有し、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」、「一対の炭素を主成分とする導電性膜」あるいは「高分子膜を低抵抗化処理することによって得た膜」ということができる。
【００４６】
上記のように構成される本実施の形態の電子放出素子では、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（素子電流：Ｉｆ）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（Ｉｅ）となる。
【００４７】
本実施の形態の電子放出素子においては、間隙５が一方の電極の近傍に偏って近づいて配置される。図１（ａ）に示した例においては、電極２の縁に概略沿って間隙５が配置されている。そして、図１（ｂ）に示す様に、間隙５内の少なくともその一部において、電極２の表面が露出（存在）している。
【００４８】
尚、本発明における上記「露出」とは、電極２の表面が完全に露出している場合を含むのは当然であるが、電極２の表面に、不純物や雰囲気中のガスの吸着物等が存在している状態あるいは付着（吸着）している状態を排除するものではない。
【００４９】
また、間隙５は、後述する「電圧印加工程」時における、電極２，３とカーボン膜４’と基体１との間における、熱変形や熱歪等の相互作用によって形成されると推測されている。そのため、本発明においては、「電圧印加工程」を経た後の間隙５内において、「電
圧印加工程」前に電極２表面に接触していたカーボン膜等の残渣が、電極２の表面にわずかに付着した状態であっても、上記「露出」に相当する。また、少なくとも、断面ＴＥＭ写真や、ＳＥＭ写真において、間隙５内の電極２表面に明らかな被膜の存在が確認されなければ、この状態も本発明における「露出」に相当する。
【００５０】
間隙５が、上記のような構成で形成されると、電子放出素子の電気伝導特性（電子放出特性）が、電極２，３間に印加する印加電圧の極性に対して著しく非対称にすることができる。ある極性（順極性：電極２の電位を電極３の電位よりも高くする）で電圧を印加した場合と、その逆の極性（逆極性）で電圧を印加した場合とを比べると、例えばそれぞれ２０Ｖの電圧で比較した場合、電流値に１０倍以上の差が生じる。この時、本実施の形態の電子放出素子の電圧−電流特性は高電界下でのトンネル伝導型であることを示している。
【００５１】
また、上記実施の形態の電子放出素子では、非常に高い電子放出効率が得られる。この電子放出効率の測定に際しては、素子上にアノード電極を配置し、間隙５に近接する側の電極２が電極３に対して高電位になるように駆動する。このようにすると、非常に高い電子放出効率が得られる。電極２，３間に流れる素子電流Ｉｆと、アノード電極に捕捉される放出電流Ｉｅの比（Ｉｅ／Ｉｆ）を電子放出効率と定義すれば、この値は、従来の「フォーミング処理」及び「活性化処理」を施して形成した表面伝導型電子放出素子の数倍の値である。本発明者らは、このような高い電子放出効率が得られる幾つかの理由の一つとして間隙５内に電極材料が露出していることがなんらかの形で寄与しているのではないかと推測している。
【００５２】
間隙５は、詳しくは後述するように、一対の電極２，３間を繋ぐように高分子膜４を配置し、該高分子膜４を低抵抗化処理し、該低抵抗化処理を施して得られた膜（以下、あるいは「カーボン膜」という。カーボン膜は、「低抵抗化された高分子膜」あるいは単に「導電性膜」ともいえる）に電圧を印加する（電流を流す）「電圧印加工程」を行うことで形成される。
【００５３】
以下に、図１及び図２を用いて、本実施の形態の電子放出素子の製造方法の一例を説明する。
【００５４】
（１）ガラス等からなる基板である基体１を洗剤、純水及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技術を用いて基体１上に電極２，３を形成する（図２（ａ））。
【００５５】
電極２と電極３との間隔は、１μｍ以上１００μｍ以下に設定される。また、コストの観点から、基体１に用いられる部材としては、ソーダライムガラス、低アルカリガラス、無アルカリガラス等の比較的安価なガラスやそれらガラスにＳｉＯ２を成膜したガラスが用いられる。これらのガラスの歪点は、７００℃未満のものがほとんどである。
【００５６】
ここで、電極２，３の材料としては、一般的な導電性材料を用いることができる。好ましくは電極２，３の材料としては、金属あるいは金属を主成分とする材料を用いることが好ましい。
【００５７】
（２）次に、電極２、３を設けた基体１上に、電極２，３間を繋ぐように、高分子膜４を形成する（図２（ｂ））。
【００５８】
高分子膜の膜厚としては、後述する「低抵抗化処理」や、成膜の再現性等の観点から、１ｎｍ以上１μｍ以下が選択される。
【００５９】
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１００００以上である。
【００６０】
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（ＰｙｒｏｌｙｔｉｃＰｏｌｙｍｅｒ）」と呼ぶ。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。そのため、本発明においては、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高分子であるので本発明においてより好ましい材料である。一般に芳香族ポリイミドは、それ自身は絶縁体であるが、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等、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、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。
【００６５】
高分子膜４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、安価に高分子膜４を形成できるため、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、パターニング工程を不要とすることができ、また、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。
【００６６】
高分子膜４を形成する場合、高分子材料の溶液を液滴付与し、乾燥させればよいが、必要に応じて、高分子材料の前駆体溶液を液滴付与し、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。
【００６７】
本実施の形態においては、上記高分子材料としては、前述した様に、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ため、そ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し、加熱等によりポリイミド膜を形成することができる。
【００６８】
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等が使用でき、また、ｎ−ブチルセロソルブ、トリエタノールアミン等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。
【００６９】
尚、図１に示した様に、例えば電極２側に間隙５を配置したい場合には、電極２と高分
子膜４（或いはカーボン膜４’）との接続長と、電極３と高分子膜４（或いはカーボン膜４’）との接続長とを、高分子膜４（或いはカーボン膜４’）の形状によって異なるように形成すればよい。その例としては例えば、図１に示す様に、高分子膜４（或いはカーボン膜４’）と電極２との接続長（Ｗ１）と、高分子膜４（或いはカーボン膜４’）と電極３との接続長（Ｗ２）とが異なるように、高分子膜４を形成する。図１では、Ｗ１＜Ｗ２と設定され、Ｗ１となっている電極２側で間隙５が形成されるようにしている。
【００７０】
尚、本発明における「接続長」（あるいは「交差長」）とは、「電極（２，３）の端部（エッジ）において、高分子膜４（あるいは後述する「低抵抗化処理」を施して得られたカーボン膜４’）と、電極（２，３）とが接している長さ（境界）」を指す。あるいは、また、「接続長」（あるいは「交差長」）とは、「電極（２，３）と、高分子膜４（あるいは後述する「低抵抗化処理」を施して得られたカーボン膜４’）と、基体１とが接することで形成される部分（境界）の長さ」と言う事もできる。
【００７１】
上記接続長を異ならせるためには、高分子膜４を、例えば図１に示した様な台形状にパターニングを行うことによって行う方法を用いることができる。あるいは、インクジェット方式の印刷法を用いて高分子膜４を形成する場合には、一方の電極に液滴の中心位置をずらして液滴を付与することによって行う方法を用いることができる。あるいは、一方の電極の表面エネルギーと他方の電極表面の表面エネルギーを変えた後に、高分子材料の溶液あるいは高分子材料の前駆体溶液を付与し、加熱することで、接続長が異なる高分子膜４を形成することもできる。この様に、接続長を異ならせる手法としては、様々な方法を適宜選択することができる。
【００７２】
本発明において、上記のように間隙５の位置を制御する場合には、上記した接続長を、電極２側と電極３側で異なる様にする方法に限定されるわけではなく、以下にその方法の幾つかを示す。
（ａ）カーボン膜４’と電極２との接続抵抗またはステップカバレージと、カーボン膜４’と電極３との接続抵抗またはステップカバレージとを非対称にする。
（ｂ）カーボン膜４’と電極２とが接続する領域の近傍と、カーボン膜４’と電極３とが接続する領域の近傍とで、熱の拡散の度合いを異ならせる。
（ｃ）電極２，３の形状を非対称にする。
【００７３】
（３）次に、高分子膜４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４に導電性を発現せしめ、高分子膜４をカーボン膜４’とする処理である。
【００７４】
この「低抵抗化処理」の一例としては、高分子膜４を加熱する事により高分子膜４を低抵抗化することができる。加熱により高分子膜４が低抵抗化する（導電化する）理由としては、高分子膜４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。
【００７５】
加熱による「低抵抗化処理」は、前記高分子膜４を構成する高分子を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４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。
【００７６】
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。
【００７７】
しかしながら、本実施の形態のように、電子放出素子を構成する部材である高分子膜４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等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。
【００７８】
そこで、本実施の形態では、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等の粒子ビームまたはレーザービーム等の光の照射手段１０から粒子ビームまたは光を高分子膜４に照射することにより、該高分子膜４を低抵抗化する。このようにすれば、他の部材への熱の悪影響を抑えたまま、高分子膜４を低抵抗化することが可能となる。
【００７９】
ここでの本発明の特徴である低抵抗化処理方法については、詳細を後述する。
【００８０】
（４）次に、カーボン膜４’に、間隙５の形成を行う（図２（ｄ））。
【００８１】
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が好ましい。この電圧印加工程により、低抵抗化されたカーボン膜４’の一部に間隙５が形成される。電子放出素子を低電圧で駆動する上では、上記電圧印加工程で印加する電圧はパルス電圧を用いることが好ましい。
【００８２】
尚、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。また、間隙５を再現性よく形成するためには、電極２，３に印加するパルス電圧を漸増させる昇圧フォーミングを行うことが好ましい。
【００８３】
また、上記電圧印加工程は、減圧雰囲気下で行うことが好ましく、好ましくは１．３×１０-2Ｐａ以下の圧力の雰囲気下で行うのが望ましい。
【００８４】
また、上記電圧印加工程は、前記した「低抵抗化処理」と同時に行うこともできる。
【００８５】
尚、前述の「低抵抗化処理」を経て得られたカーボン膜４’の抵抗値は、上記した「電圧印加工程」において更に抵抗値が下がる場合もある。「低抵抗化処理」を行うことで得られたカーボン膜４’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４’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が、本発明では、それらを特に断りが無い限り区別しない。
【００８６】
さらに、詳しく述べると、「低抵抗化処理」を終えたカーボン膜（「高子膜に低抵抗化処理を施すことによって得たカーボン膜」）と、「電圧印加工程」を終えたカーボン膜（間隙の形成されたカーボン膜）との間に、炭素の結晶性の観点において特に優位差がない場合には、上記「間隙の形成されたカーボン膜」という表現と「高分子膜を低抵抗化処理することによって得たカーボン膜」という表現は、プロセス段階を区別する表現ではあっても、膜質として区別する表現するものではない。
【００８７】
次に、図３に示す測定装置によって、本実施の形態の製造方法により得られた電子放出素子の電圧−電流特性を計測する。尚、図３では、図１等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。
【００８８】
図３において、８４はアノード電極、８３は高圧電源、８２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、８１は電子放出素子に駆動電圧Ｖｆを印加するための電源、８０は電極２，３間を流れる素子電流Ｉｆを測定するための電流計である。
【００８９】
電子放出素子の上記素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅの測定にあたっては、素子電極２，３に電源８１と電流計８０とを接続し、該電子放出素子の上方に高圧電源８３と電流計８２とを接続したアノード電極８４を配置している。
【００９０】
また、本電子放出素子及びアノード電極８４は真空装置内に設置されており、その真空装置には不図示の排気ポンプ及び真空計等の真空装置に必要な機器が具備されており、所望の真空下で本電子放出素子の測定評価を行えるようになっている。
【００９１】
尚、アノード電極８４と電子放出素子間の距離Ｈを２ｍｍとしており、真空装置内の圧力を１×１０-6Ｐａとしている。
【００９２】
図３に示す測定装置によって、本実施の形態の電子放出素子の電圧−電流特性を計測すると、良好に電子放出を示す素子の特性は図４に示したようなものになる。
【００９３】
即ち、図４に示すように、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）が生じ始める。
【００９４】
電子放出素子は、上記図４に示した特性のため、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。
【００９５】
次に、本発明の特徴的な低抵抗化処理について詳細に述べる。
【００９６】
本発明の電子放出素子、電子源及び画像表示装置をユーザーに安価に安定して供給するためには、上記「低抵抗化処理」を、安定して、かつ低コストで行うことが、重要である。
【００９７】
例えば、対角４０インチ程度の電子源や画像表示装置を形成する場合には、解像度にもよるが本発明の電子放出素子が同一基板上に百万個以上配列されることになる。そのため、各素子の低抵抗化処理時間を短縮化することが全素子の低抵抗化処理工程を短縮化するのに重要である。
【００９８】
従来技術で説明したように、高分子膜の低抵抗化処理はアレニウス型反応（図２６）である。そのため、短時間処理するには、高分子膜を短時間で高温に加熱することが必要である。
【００９９】
しかし、従来の加熱方法では、高分子の温度は、基板の熱伝導に依存するため、短時間に温度が上がらない。また、短時間に温度を上げようとすると、素子電極が破壊されてしまうという問題があった。
【０１００】
以下では、まず、低抵抗化処理におけるエネルギービーム照射と高分子膜温度の関係につついて説明する。その後、ビーム照射と低抵抗化処理時間の関係を示し、最後に、本発明の特徴であるビーム照射条件について説明する。
【０１０１】
低抵抗化処理時の照射パワーのプロファイルと高分子膜の温度のプロファイルを図５に示す。ビーム照射を、図５（ａ）に示すように矩形波とした場合、高分子膜の温度は図５（ｂ）に示すようなプロファイルを示す。
【０１０２】
基板（厚さＬ１）上に非常に薄い（厚さＬ２）高分子膜を配置した場合、照射パルス幅ｔｐｕｌｓｅ（＝ｔ２−ｔ１）で照射パワーＩ１を与えると、高分子膜の温度Ｔｐｏｌｙは以下のように見積もることができる。
【０１０３】
即ち、
Ｔｐｏｌｙ∝Ｉ１／λ×ＳＱＲＴ(ｋ×ｔｐｕｌｓｅ／π)…（式１）
ｋ＝λ／（ρ×Ｃ）…（式２）
ｔｐｕｌａｓｅ＝ｔ２−ｔ１…（式３）
λ：基板の熱伝導率
ρ：基板の密度
Ｃ：基板比熱
ｔｐｕｌａｓｅ：パルス照射時間
である。
【０１０４】
ただし、
基板厚さＬ１≫２×ＳＱＲＴ(ｋ×ｔｐｕｌｓｅ)…（式４）
高分子膜厚Ｌ２≦２×ＳＱＲＴ(ｋ×ｔｐｕｌｓｅ)…（式５）
の条件が必要条件である。
【０１０５】
また、素子電極の相転移温度（融点または沸点）をＴ２とすると、
Ｔ２＞Ｔｐｏｌｙ…（式６）
が、素子破壊なしに低抵抗化処理に必要な条件となる。
【０１０６】
図５（ｂ）では、高分子膜の最高温度がＴ１であり、Ｔ２＞Ｔ１という関係が成立するため、素子電極破壊は起こらない。
【０１０７】
図５（ｂ）及び（式１）から判るように、パルス照射初期は、高分子膜の温度が低く、低抵抗化処理（アレニウス型反応）に実質寄与しない時間が現れる。そのため、処理時間は実質的な低抵抗化処理よりも時間を要することになる。当然ながら、処理時間を短時間化するほど、この影響は顕著となる。
【０１０８】
処理時間が十分長い場合について図６に示す。図６（ａ）は照射パワーのプロファイルであり、図６（ｂ）は高分子膜の温度のプロファイルである。
【０１０９】
ビーム照射を矩形波とした場合、高分子膜の温度は図６（ｂ）に示すようなプロファイルを示す。パルス照射時間は、図５の場合に比べて長くした（パルス照射時間：（ｔ３−ｔ１）＞（ｔ２−ｔ１））。
【０１１０】
図６では、十分長い時間、パルス照射を行ったため、高分子膜の温度は一定のＴ３となっている。この場合も、パルス照射初期の温度のプロファイルは、図５と同様、ビーム照射初期は低抵抗化処理に寄与しない時間が現れ、処理時間短縮化に影響を及ぼす。
【０１１１】
次に、図５の場合よりも、照射パワーを上げた場合について図７に示す。図７（ａ）は照射パワーのプロファイルであり、図７（ｂ）は高分子膜の温度のプロファイルである。ここでは、２種類の照射パワープロファイルに対する、高分子膜の温度を示している。
【０１１２】
照射プロファイル［１］の場合、高分子膜の温度プロファイルは図７（ｂ）の［１］であり、照射プロファイル［２］の場合、温度プロファイルは図７（ｂ）の［２］である。
【０１１３】
図５の場合と比較して、照射パワーをＩ１より大きいＩ４，Ｉ３とすることで、ｔ４（
＜ｔ２）の時点で短時間に温度を上げることが可能である。
【０１１４】
しかし、パワーを上げすぎると（照射パワーＩ３，照射プロファイル［１］）、高分子膜の温度は、Ｔ３（＞Ｔ２）の温度となってしまい、素子電極が壊れ、電子放出しない。
【０１１５】
結局のところ、高分子膜の温度と低抵抗化時間、照射パワーを調節することにより最短のパルス幅（ｔ４−ｔ１）で低抵抗化処理を行うことができる。
【０１１６】
以下、照射パルス幅ｔｐｕｌｓｅ（＝ｔ４−ｔ１）と照射パワーＩ４の決定方法について示す。
【０１１７】
（式１）より矩形パルスと基板温度は、
Ｔｐｏｌｙ∝Ｉ４／λ×ＳＱＲＴ(ｋ×ｔｐｕｌｓｅ／π)…（式７）
∝Ｉ４×ＳＱＲＴ(ｔｐｕｌｓｅ)…（式７’）
ただし、（式４）より基板厚さ≫熱拡散距離という条件が必要条件である。
【０１１８】
また、従来技術で示したように、低抵抗化処理はアレニウス型なので、
１／低抵抗化処理時間∝ＥＸＰ（−Ｅａ／Ｔｐｏｌｙ）…（式８）
Ｅａ：低抵抗化処理の活性化エネルギー
となる。
【０１１９】
（式７’）と（式８）より、
１／低抵抗化処理時間∝ＥＸＰ（−Ｅａ／ＳＱＲＴ（ｔｐｕｌｓｅ）／Ｉ４）…（式９）
となる。
【０１２０】
よって、
低抵抗化処理時間∝１／ＥＸＰ（−Ｅａ／ＳＱＲＴ（ｔｐｕｌｓｅ）／Ｉ４）…（式９’）
と表せる。
【０１２１】
パルスの照射時間が長いほど、低抵抗化処理時間が短縮化できることがわかる。
【０１２２】
ただし、高分子膜の最高到達温度と、素子電極の相転移温度Ｔ２の間には、
Ｔｐｏｌｙ＜Ｔ２…（式１０）＝（式６）
という関係が必要である。
【０１２３】
以上、（式９’）と（式１０）より、照射パルス幅ｔｐｕｌｓｅ（＝ｔ４−ｔ１）と照射パワーＩ４の値を決定できる。
【０１２４】
以上まとめると、
（１）エネルギー照射を矩形パルスで行うと、その初期に時間のロスがある。
（２）大きなエネルギーを照射すると、良好な電子放出素子特性が得られず、素子電極破壊が起こる場合がある。
（３）大きなエネルギーを短い矩形パルスで低抵抗化処理を行おうとすると、良好な電子放出素子特性が得られず、素子電極破壊が起こる場合がある。
【０１２５】
そこで、本発明では、図８（ａ）に示すようなエネルギービームの照射パワーのプロファイルや図９（ａ）に示すような照射パワーのプロファイルを用いることを提案する。
【０１２６】
つまるところ、特徴的な点は、エネルギー照射初期の温度上昇の遅れを、照射初期値を大きくすることで補正しようとするものである。しかし、そのままの照射値であると、経時的な温度上昇に伴って過度な照射を行ってしまう。よって、照射初期値は大きいが、照射時間経過に伴って照射値を低減する。
【０１２７】
まず、図８の形態について説明する。図８（ａ）は照射パワーのプロファイルであり、図８（ｂ）は高分子膜の温度のプロファイルである。
【０１２８】
図８において、時刻ｔ０からｔ１１まで、エネルギービームの照射（パワー照射）を行う。ｔ０における照射パワーを初期Ｉ１１とし、時刻ｔ１１の照射パワーをＩ１２として、時刻ｔ１１で照射を終了する。
【０１２９】
ここで、照射パワーＩ１１とＩ１２は、
Ｉ１１＞Ｉ１２
という関係を有している。
【０１３０】
また、高分子膜のピーク温度Ｔ１１を、素子電極の相転移温度Ｔ２より小さな値（Ｔ１１＜Ｔ２）となるように設定する。詳細な条件は、実施例で後述する。
【０１３１】
次に図９の形態について説明する。図９（ａ）は照射パワーのプロファイルであり、図９（ｂ）は高分子膜の温度のプロファイルである。
【０１３２】
図９において、時刻ｔ０からｔ２１まで、パワー照射を行う。ｔ０における照射パワーを初期Ｉ２５とし、徐々にパワーを、Ｉ２４（時刻ｔ２４）、Ｉ２３（時刻ｔ２３）、Ｉ２２（時刻ｔ２２）、Ｉ２１（時刻ｔ２１）というように、漸減的に小さくしていく。そして、時刻ｔ２１で照射を終了する。
【０１３３】
また、高分子膜のピーク温度Ｔ２１を、素子電極の相転移温度Ｔ２２より小さな値（Ｔ２１＜Ｔ２２）となるように設定する。詳細な条件は、実施例で後述する。
【０１３４】
図９では、図８の場合と比較して、照射パワーの制御を詳細に行うため、高分子膜をより高い温度で保持することが可能となる。
【０１３５】
以下に本発明の「低抵抗化処理」に用いることができるエネルギービームについて具体的に説明する。
【０１３６】
（電子ビーム照射を行う場合）
エネルギービームとして電子ビームを照射する場合は、高分子膜４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４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、高分子膜４や基体１への電子ビーム侵入深さを考慮し、加速電圧Ｖａｃ＝０．５ｋＶ以上４０ｋＶ以下であることが好ましい。
【０１３７】
電流密度（ｊｄ）は、（式１）より、選択した基体１の熱伝導率、比熱、比重および、１０秒以下の範囲で任意に選定されるτによって、決定される。通常、ｊｄ＝０．０１ｍＡ／ｍｍ２以上１０ｍＡ／ｍｍ２以下の範囲で多く使用される。
【０１３８】
（レーザービーム照射を行う場合）
エネルギービームとしてレーザービームを照射する場合は、高分子膜４を形成した基体１を、ステージ上に配置し、高分子膜４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４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が、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。
【０１３９】
この時のレーザービームの照射条件としては、例えば、半導体レーザー（７９０〜８３０ｎｍ）を用いて照射することが好ましい。
【０１４０】
レーザー照射エネルギーは、（式１）より、選択した基体１の熱伝導率、比熱、比重および、基体１の融点・歪点より選定されるτによって、決定されるが、照射面積と、高分子膜４及び基体１の波長における吸収率（＝１−［透過率］−［反射率］）を考慮し、レーザー光源の出力が決定される。通常数百ｍＷ／ｍｍ2〜数十Ｗ／ｍｍ2の範囲で多く使用される。
【０１４１】
次に、上記製造方法によって製造された電子放出素子を用いた画像表示装置について説明する。
【０１４２】
図１０は、本発明の製造方法により製造される電子放出素子を用いた画像表示装置の一例を示す模式図である。尚、図１０では画像表示装置（気密容器１００）内を説明するために、後述する支持枠７３及びフェースプレート７２の一部を取り除いた図である。また、駆動回路の図示は省略している。
【０１４３】
図１０において、７１は電子放出素子１０２が多数配置された基体としてのリアプレートである。７２は発光部材７６が配置されたフェースプレートである。７３はフェースプレート７２とリアプレート７１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７２とリアプレート７１間の間隔を保持するために、配置されたスペーサである。
【０１４４】
画像表示装置がディスプレイの場合には、発光部材７６は蛍光体膜７５と導電性のメタルバック７４から構成される。
【０１４５】
６２，６３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及びＤｏｘ１〜Ｄｏｘｍは、気密容器１００の外部に配置される駆動回路等と、気密容器１００の減圧空間（フェースプレート７２とリアプレート７１と支持枠７３とで囲まれる空間）から外部に導出された配線６２，６３の端部と、を接続するための取り出し配線である。
【０１４６】
次に、画像表示装置の製造方法の一例を図１１乃至図１８を用いて以下に示す。
【０１４７】
（Ａ）まず、リアプレート７１を用意する。リアプレート７１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。
【０１４８】
（Ｂ）次に、リアプレート７１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１１）。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、印刷法等種々の製造方法を用いることができる。
【０１４９】
尚、図１１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、画像表示装置の解像度に応じて適宜設定される。
【０１５０】
（Ｃ）次に、電極３の一部を覆うように、配線６２を形成する（図１２）。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。
【０１５１】
（Ｄ）配線６２と、次工程で形成する配線６３との交差部に絶縁層６４を形成する（図１３）。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。
【０１５２】
（Ｅ）配線６２と実質的に直交する配線６３を形成する（図１４）。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、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。
【０１５３】
（Ｆ）次に、各電極２，３間を接続するように、高分子膜４を形成する（図１５）。高分子膜４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（液滴吐出法）を用いることもできるが、前述したようにパターンニングで所望の形状の高分子膜４を形成しても良い。
【０１５４】
（Ｇ）続いて、前述した様に、各高分子膜４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、前記した電子ビームやイオンビーム等の粒子ビームを照射するか、レーザービーム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４に導電性が付与され、導電性膜であるカーボン膜４’に変化する（図１６）。
【０１５５】
（Ｈ）そして、前記工程（Ｇ）により得られたカーボン膜４’に、間隙５の形成を行う。この間隙５の形成は、各配線６２，６３間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、カーボン膜４’の一部に間隙５が形成される（図１７）。間隙５は、電極２近傍に近づいて配置される。
【０１５６】
尚、この電圧印加工程は、前述の低抵抗化処理と同時に、即ち、電子ビームあるいはレーザービーム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、減圧雰囲気下で行うのが望ましい。
【０１５７】
（Ｉ）次に、予め用意しておいた、アルミニウム膜からなるメタルバック７４と蛍光体膜７５とを有するフェースプレート７２と、上記工程（Ａ）〜（Ｈ）を経たリアプレート７１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１８（ａ））。
【０１５８】
支持枠７３とフェースプレート７２との当接面（当接領域）には接合部材７７が配置される。同様に、リアプレート７１と支持枠７３との当接面（当接領域）にも接合部材７７が配置される。上記接合部材７７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、インジウム合金等が用いられる。
【０１５９】
図１８においては、支持枠７３が、予め上記工程（Ａ）〜（Ｈ）を経たリアプレート７１上に接合部材７７によって固定（接着）された例を図示しているが、必ずしも本工程（Ｉ）時に接合されている必要はない。また、同様に、図１８においてはスペーサ１０１がリアプレート７１上に固定された例を示しているが、スペーサ１０１も、本工程（Ｉ）時にリアプレート７１に必ずしも固定されている必要はない。
【０１６０】
また、図１８では、便宜上、リアプレート７１を下方に配置し、フェースプレート７２をリアプレート７１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。
【０１６１】
さらには、図１８では、支持枠７３及びスペーサ１０１は、予め、リアプレート７１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、リアプレート７１上またはフェースプレート７２上に載置するだけでもよい。
【０１６２】
（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７２とリアプレート７１とを、その対向方向に加圧しながら、少なくとも接合部材７７を加熱する（図１８（ｂ））。加熱は、熱的な歪を低減するために、フェースプレート７２及びリアプレート７１の全面を加熱することが好ましい。
【０１６３】
尚、上記「封着工程」は、減圧（真空）雰囲気中あるいは非酸化雰囲気中にて行うことが好ましい。具体的な減圧（真空）雰囲気としては、１０-5Ｐａ以下、好ましくは１０-6Ｐａ以下の圧力が好ましい。
【０１６４】
この封着工程により、フェースプレート７２と支持枠７３とリアプレート７１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１０に示した気密容器（画像表示装置）１００が得られる。
【０１６５】
ここでは、減圧（真空）雰囲気中あるいは非酸化雰囲気中にて「封着工程」を行う例を示した。しかしながら、大気中で上記「封着工程」を行っても良い。この場合は、別途、フェースプレートとリアプレート間の空間を排気するための排気管を、気密容器１００に設けておき、上記「封着工程」後に、気密容器１００内部を１０-5Ｐａ以下に排気する。その後、排気管を封止することで内部が高真空に維持された気密容器（画像表示装置）１００を得ることができる。
【０１６６】
上記「封着工程」を真空中にて行う場合には、気密容器（画像表示装置）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、メタルバック７４上（メタルバック７４のリアプレート７１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７４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。
【０１６７】
また、ここで説明した画像表示装置の例では、フェースプレート７２とリアプレート７１との間には、スペーサ１０１を配置した。しかしながら、画像表示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７１とフェースプレート７２との間隔が数百μｍ程度であれば支持枠７３を用いずに、接合部材７７によって直接リアプレート７１とフェースプレート７２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７７が支持枠７３の代替部材を兼ねる。
【０１６８】
また、本製造方法においては、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））及び封着工程（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。
【０１６９】
また、前述したように、前記「安定化駆動」を行う場合は、上記「封着工程」後であって、且つ、パネル内部の真空度が１．３×１０-3Ｐａ以上である状態で行われる。
【実施例】
【０１７０】
以下に、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。
【０１７１】
［実施例１］
本実施例では、図２で示した製造方法で作製した電子放出素子を用いた。以下に作製工程の詳細を説明する。
【０１７２】
（工程１）
ガラスである基体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２（ａ））。
【０１７３】
尚、電極２，３の電極間距離は１０μｍとした。基体１には、ＳｉＯ２を１ｕｍ成膜した旭硝子製の「ＰＤ２００」を使用した。また、各電極２，３にはそれぞれ、電流を供給する不図示の配線が接続されている。配線は基体１上に配置される。
【０１７４】
（工程２）
基体１に、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、３％のトリエタノールアミンを溶かしたＮ−メチルピロリドン溶媒で希釈したスピンコータによって全面に塗布し、真空条件下で３５０℃まで昇温してベークし、イミド化を行った。その後、フォトレジストを塗布し、露光、現像、エッチングの各工程を施すことによって、ポリイミド膜を素子電極２，３を跨ぐ台形状にパターニングし、高分子膜４を作製した（図２（ｂ））。
【０１７５】
この時の、ポリイミド膜である高分子膜４の膜厚は３０ｎｍであった。ポリイミド膜である高分子膜４の形状について図１を用いて説明すると、短辺Ｗ１を５０ｕｍ、長辺Ｗ２を１００ｕｍとした。
【０１７６】
（工程３）
次に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー（ビーム径１０μｍ）を用いて、高分子膜４へのエネルギービーム照射（低抵抗化処理）を行った。
【０１７７】
図８（ａ）に照射エネルギーのプロファイルを示す。照射するレーザーパワーは、時間に比例して減少させている。
【０１７８】
レーザーパワーの設定値は、時刻ｔ０（０ｓｅｃ）にて１５０Ｗ／ｍｍ２（＝Ｉ１１）を照射開始し、時刻ｔ１１（５０ｍｓｅｃ）にて５０Ｗ／ｍｍ２（＝Ｉ１２）となるようにした。
【０１７９】
ポリイミド膜である高分子膜４に上記「低抵抗化処理」を施した後に得られた導電性を有するカーボン膜４’をオージェ電子分光分析装置（ＡＥＳ）を用いて分析したところ、カーボンを主成分とする膜に変化していることが分かった。
【０１８０】
（工程４）
その後、冷却して各々の電極２，３間に２０Ｖ、パルス幅１ｍｓｅｃの矩形パルスを印加することにより低抵抗化処理を施した膜に間隙５を形成する電圧印加工程と行った。
【０１８１】
上記（工程１）〜（工程４）の各工程を経た素子について電子放出特性を調べたところ、良好であった。
【０１８２】
次に、本実施例の低抵抗化処理とは異なり、矩形パルスエネルギーを照射した場合を比
較例として示す。
【０１８３】
＜比較例１＞
図５（ａ）に照射エネルギーのプロファイルを示す。照射エネルギーの設定値は、時刻ｔ１（０ｓｅｃ）に１５０Ｗ／ｍｍ２を照射開始し、時刻ｔ２（５０ｍｓｅｃ）にて照射を終了した。
【０１８４】
照射後、素子を調べたところ、素子電極の破壊されている場合があった。
【０１８５】
＜比較例２＞
照射エネルギーのプロファイルを変更し、時刻ｔ１（０ｓｅｃ）に１００Ｗ／ｍｍ２を照射開始し、時刻ｔ２（５０ｍｓｅｃ）にて照射を終了した。照射エネルギープロファイルは図５（ａ）である。
【０１８６】
この素子に対して（工程４）を行ったが、間隙５が形成できず、電子放出が観測できなかった。
【０１８７】
＜比較例３＞
照射エネルギーのプロファイルを変更し、時刻ｔ１（０ｓｅｃ）に１００Ｗ／ｍｍ２を照射開始し、時刻ｔ２（２００ｍｓｅｃ）にて照射を終了した。照射エネルギープロファイルは図５（ａ）である。
【０１８８】
この素子に対して（工程４）を行ったところ、間隙５が形成でき、また、電子放出測定を行ったところ、良好な電子放出特性が得られた。しかし、上記したように、照射時間が２００ｍｓｅｃと長くなってしまった。
【０１８９】
以上、比較例と比べて、本実施例の手法を用いれば、短い時間で低抵抗化を行えることが判る。
【０１９０】
［実施例２］
実施例１と異なるのは、低抵抗化処理における照射エネルギーである。ここでは、実施例１と異なる部分について述べる。
【０１９１】
図９（ａ）に照射エネルギーのプロファイルを示す。照射エネルギーの設定値は、時刻ｔ０（０ｓｅｃ）に２００Ｗ／ｍｍ２（＝Ｉ２５）を照射開始し、時刻ｔ２４（１ｍｓｅｃ）に１５０Ｗ／ｍｍ２（＝Ｉ２４）、時刻ｔ２３（５ｍｓｅｃ）に１００Ｗ／ｍｍ２（＝Ｉ２３）、時刻ｔ２２（２０ｍｓｅｃ）に７０Ｗ／ｍｍ２（＝Ｉ２２）、時刻ｔ２１（４０ｍｓｅｃ）に５０Ｗ／ｍｍ２（＝Ｉ２１）をそれぞれ照射できるように設定する。即ち、照射エネルギーは、時刻の経過に伴い漸減していく。
【０１９２】
この素子に対して（工程４）を行ったところ、間隙５が形成でき、電子放出測定を行ったところ、良好な電子放出特性が得られた。
【０１９３】
本実施例の手法を用いることにより、実施例１の場合と比較して、より短時間に低抵抗化処理が行え、かつ、良好な電子放出素子が作成できる。
【０１９４】
［実施例３］
本実施例では図１０に模式的に示した画像表示装置を作成した。１０２は本発明の電子放出素子である。図１０乃至図２３を用いて、本実施例の画像表示装置の作製方法を述べる。
【０１９５】
図１７は、リアプレート７１と、その上に形成された複数の本発明の電子放出素子と、各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。
【０１９６】
７１はリアプレート、２，３は電極、５は間隙、４’はカーボン膜、６２はＸ方向の配線、６３はＹ方向の配線、６４は配線６２，６３の層間の絶縁層である。
【０１９７】
リアプレート７１には、ＳｉＯ２を１ｕｍ成膜した旭硝子製の「ＰＤ２００」を使用した。
【０１９８】
そして、図１０に示すように、７２はガラス基板上に、蛍光体膜７５とＡｌからなるメタルバック７４とが積層されたフェースプレートである。７３は支持枠であり、リアプレート７１、フェースプレート７２、支持枠７３で真空の気密容器１００が形成される。
【０１９９】
以下、図１１乃至図２３を用いて、本実施例を説明する。
【０２００】
（工程１）
ガラスの基体であるリアプレート７１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１１）。尚、電極２，３の電極間距離は１０μｍとした。
【０２０１】
（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方向の配線６２を形成した（図１２）。
【０２０２】
（工程３）
続いて、Ｘ方向の配線６２とＹ方向の配線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１３）。
【０２０３】
（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方向の配線６３を形成し、リアプレート７１上にマトリックス配線を形成した（図１４）。
【０２０４】
（工程５）
マトリックス配線を形成したリアプレート７１に、芳香族ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸（日立化成工業（株）社製：ＰＩＸ−Ｌ１１０）溶液を、３％のトリエタノールアミンを溶かしたＮ−メチルピロリドン溶媒で希釈したスピンコータによって全面に塗布し、真空条件下に３５０℃まで昇温してベークし、イミド化を行った（図１９（ｂ））。その後、フォトレジスト８を塗布し（図１９（ｃ））、露光（図省略）、現像（図１９（ｄ））、エッチング（図１９（ｅ））の各工程を施すことによって、ポリイミド膜を素子電極２，３を跨ぐ台形形状にパターニングし、台形形状の高分子膜４を作製した（図１９（ｆ））。
【０２０５】
この時の、ポリイミド膜からなる高分子膜４の膜厚は３０ｎｍであった。また、電極２と高分子膜４との交差長（実質的に、「基体１（リアプレート７１）表面上における電極と高分子膜との境界線の長さ」に相当する）を１００μｍとし、電極３と高分子膜４との交差長を１５０μｍとした。尚、このリアプレート７１の８００ｎｍ付近の波長の吸収係数を測定したところ、約５％であった。
【０２０６】
（工程６）
次に、Ｐｔからなる電極２，３、マトリックスの配線６２，６３、ポリイミド膜からなる高分子膜４を形成したリアプレート７１をステージ上にセットし、各々の高分子膜４に対して、実施例１で行った、条件下のエネルギーを照射した。
【０２０７】
このとき、各素子に、エネルギー源である半導体レーザーが照射されるよう、ステージを移動させて、即ち、素子の配置された基体１であるリアプレート７１を移動させて各々の高分子膜４を低抵抗化処理した。
【０２０８】
本実施例のレーザー照射系について、図２０から図２３を用いて、より詳細に説明する。
【０２０９】
図２０（ａ）は、低抵抗化処理を行う装置の側面図、図２０（ｂ）は装置の平面図を示している。３０１はパルスレーザー発信装置、３０２はパルスレーザーをチャンバーに導入するファイバー、３１０はパルスレーザーを素子に照射するためのスキャン光学系、３０３はチャンバー外囲器、３０４はチャンバー基台を示している。チャンバー外囲器３０３は不図時の真空排気系に接続されており、内部の真空度を１ｅ−４Ｐａに排気している。
【０２１０】
図２０（ｃ）は、チャンバー外囲器３０３内部を示している。チャンバー外囲器３０３を外した状態を模式的に示している。３０６は基板搬送系、３０５はリアプレートを示している。つまり、チャンバー外囲器３０３内では、ステージである基板搬送系３０６を移動することによって、リアプレート３０５を移動させ、所望の高分子膜４を低抵抗化処理する。
【０２１１】
次に図２１により、スキャン光学系３１０を詳細に説明する。３１７はレーザーをファイバーから導入する入口、３１１は特定の素子部にレーザーを照射するためのマスク（詳細は後述）である。３１２，３１３は光照射位置を決めるガルバノメータであり、３１２はＸ軸用のガルバノメータであり、３１３はＹ軸用のガルバノメータである。３１４は集光レンズ、３１５はダイロックミラー、３１６はチャンバーへの導入口である。
【０２１２】
スキャン光学系３１０では、レーザーを集光レンズ３１４で集光（収束）する前にマスク３１１を通して、特定の素子にのみレーザーが照射できるようになっている。
【０２１３】
マスク３１１は、例えば図２２のように作られている。３２１がマスク部、３２０が透過穴である。
【０２１４】
このようなマスク３１１を用いて、光を基板に照射した場合、例えば図２３のように光が照射される。図２３には、（工程５）で作成したリアプレート７１にて、エリア３２２にのみ光を照射している様子を示している。
【０２１５】
図２３に示すようにマスク３１１を使用することで、選択的に素子部へレーザー照射でき、熱的に弱い部材（絶縁体等）への光照射を避けることが可能となる。
【０２１６】
エリア３２２の低抵抗化処理が終了すれば、基板搬送系３０６を使用し基板を移動し、別のエリアにレーザー照射できるようにセットする。各素子、順次にレーザー照射を行い多数素子の低抵抗化処理を行う。
【０２１７】
図２０から図２３では、３×３のマトリクス配列素子について示したが、これに限定さ
れるものではなく、さらに多数の素子でも同様に実施できる。
【０２１８】
（工程７）
以上のようにして作製したリアプレート７１上に、支持枠７３とスペーサ１０１とを接合部材であるフリットガラスにより接着した。そしてスペーサ１０１と支持枠７３が接着されたリアプレート７１と、フェースプレート７２とを対向させて（蛍光体膜７５とメタルバック７４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１８（ａ））。尚、フェースプレート７２上の支持枠７３との当接部には、予めフリットガラスを塗付しておいた。
【０２１９】
（工程８）
次に、対向させたフェースプレート７２とリアプレート７１とを１０−６Ｐａの真空雰囲気中で、４００℃に加熱及び加圧して封着を行った（図１８（ｂ））。この工程により内部が高真空に維持された気密容器１００が得られた。尚、蛍光体膜７５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。
【０２２０】
最後に、Ｘ方向、Ｙ方向の配線６２，６３を通じて、各々の電極２，３間に２５Ｖの矩形パルスを印加することにより、「低抵抗化処理」を施して得られたカーボン膜（炭素を主成分とする導電性を有する膜）４’に間隙５を形成し（図１７参照）、本実施例の画像表示装置を作製した。
【０２２１】
以上のようにして完成した画像表示装置において、Ｘ方向、Ｙ方向の配線６２，６３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７４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表示することができた。
【０２２２】
以上、実施例１、実施例２、実施例３では、低抵抗化処理のエネルギービームのパワー源として、レーザー光源を使用する場合について述べてきたが、これに限定されるものではなく。電子ビームやイオンビームのような粒子ビームを用いても好適に実施されるものである。また、光学ビームの光源として、キセノンランプやハロゲンランプを用いた場合でも好適に実施される。
【図面の簡単な説明】
【０２２３】
【図１】電子放出素子を示す図である。
【図２】電子放出素子の製造工程を示す図である。
【図３】電子放出素子の製造工程を示す図である。
【図４】電子放出素子の特性を示す図である。
【図５】電子放出素子の低抵抗化処理時の照射パワーと高分子膜の温度を示す図である。
【図６】電子放出素子の低抵抗化処理時の照射パワーと高分子膜の温度を示す図である。
【図７】電子放出素子の低抵抗化処理時の照射パワーと高分子膜の温度を示す図である。
【図８】本発明に係る電子放出素子の低抵抗化処理時の照射パワーと高分子膜の温度を示す図である。
【図９】本発明に係る電子放出素子の低抵抗化処理時の照射パワーと高分子膜の温度を示す図である。
【図１０】画像表示装置の気密容器を示す図である。
【図１１】画像表示装置の製造工程を示す図である。
【図１２】画像表示装置の製造工程を示す図である。
【図１３】画像表示装置の製造工程を示す図である。
【図１４】画像表示装置の製造工程を示す図である。
【図１５】画像表示装置の製造工程を示す図である。
【図１６】画像表示装置の製造工程を示す図である。
【図１７】画像表示装置の製造工程を示す図である。
【図１８】画像表示装置の製造工程を示す図である。
【図１９】電子放出素子の製造工程を示す図である。
【図２０】低抵抗化処理を行う装置を示す図である。
【図２１】スキャン光学系を示す図である。
【図２２】マスクを示す図である。
【図２３】リアプレート上のレーザー照射のエリアを示す図である。
【図２４】従来の電子放出素子を示す図である。
【図２５】従来の電子放出素子の製造工程を示す図である。
【図２６】低抵抗化処理時の反応速度と低抵抗化温度を示す図である。
【符号の説明】
【０２２４】
１  基体
２，３  電極
４  高分子膜
４’  カーボン膜
８  フォトレジスト
１０  照射手段
６２，６３  配線
６４  絶縁層
７１  リアプレート
７２  フェースプレート
７３  支持枠
７４  メタルバック
７５  蛍光体膜
７６  発光部材
７７  接合部材
８０  電流計
８１  電源
８２  電流計
８３  高圧電源
８４  アノード電極
１００  気密容器
１０１  スペーサ
１０２  電子放出素子
３０１  パルスレーザー発信装置
３０２  ファイバー
３０３  チャンバー外囲器
３０４  チャンバー基台
３０５  リアプレート
３０６  基板搬送系
３１０  スキャン光学系
３１１  マスク
３１２，３１３  ガルバノメータ
３１４  集光レンズ
３１５  ダイロックミラー
３１６  導入口
３１７  入口
３２０  透過穴
３２１  マスク部
３２２  エリア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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】
2005108507.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2005108507.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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