(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が一対の電極と該一対の電極間を接続するように配置された有機高分子膜を有する複数のユニットが配置された基板を用意する工程と、
前記複数のユニットの各々の有機高分子膜にエネルギーを供給して前記有機高分子膜を低抵抗化する工程と、
前記有機高分子膜が低抵抗化された膜に通電することにより間隙を形成する工程と、
を少なくとも含み、
前記有機高分子膜を低抵抗化する工程は、前記複数のユニットの数よりも少ない数のユニットの各々の有機高分子膜にエネルギービームをスポット照射し、該スポット照射の位置を移動させて前記複数のユニットの各々の有機高分子膜にエネルギービームを照射する工程を含み、該エネルギービームを照射する工程を複数回行うことにより前記複数のユニットの各々の有機高分子膜に対して、前記有機高分子膜を低抵抗化するためのエネルギーを複数回に分けて供給することを特徴とする電子源の製造方法。
【請求項２】
前記複数のユニットを複数のブロックに分け、各ブロック毎に前記エネルギービームを照射する工程を複数回行うことを特徴とする請求項１に記載の電子源の製造方法。
【請求項３】
前記エネルギービームは、レーザー光であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子源の製造方法。
【請求項４】
前記エネルギービームは、キセノン光源又はハロゲン光源から放出された光を収束させたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の電子源の製造方法。
【請求項５】
前記エネルギービームは、電子ビーム又はイオンビ−ムであることを特徴とする請求項１または２に記載の電子源の製造方法。
【請求項６】
前記有機高分子膜は、芳香族ポリイミド、ポリフェニレンオキサジアゾール又はポリフェニレンビニレンのいずれかからなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電子源の製造方法。
【請求項７】
電子源と、該電子源から放出された電子の照射により発光する発光部材とを少なくとも有する画像形成装置の製造方法であって、前記電子源が請求項１乃至６のいずれかに記載の方法にて製造されることを特徴とする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、電子放出素子の製造方法、および電子放出素子を複数配置してなる電子源の製造方法、並びに、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、電子放出素子には電界放出型、金属／絶縁体／金属型や表面伝導型電子放出素子等が知られている。表面伝導型電子放出素子の構成、製造方法などは、例えば特開平８−３２１２５４号公報などに開示されている。
【０００３】
以下に、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２４に模式的に示す。図２４（Ａ）および図２４（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。
【０００４】
図２４において、１は基体であり、２，３は対向する一対の電極、７は導電性膜、５００は第２の間隙、８は炭素被膜、９は第１の間隙である。
【０００５】
図２４に示した構造の電子放出素子の作成工程の一例を図２５に模式的に示す。
【０００６】
先ず、基体１上に一対の電極２，３を形成する（図２５（Ａ））。
【０００７】
続いて、電極２、３間を接続する導電性膜７を形成する（図２５（Ｂ））。
【０００８】
そして、電極２，３間に電流を流し、導電性膜７の一部に第２の間隙５００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、前記電極２，３間に電圧を印加して、第２の間隙５００内の基体１上、およびその近傍の導電性膜７上に炭素被膜８を形成する“活性化工程”を行い、第１の間隙９の形成により電子放出素子が形成される（図２５（Ｄ））。
【００１０】
一方、特開平９−２３７５７１号公報には、上述の“活性化”工程を行う代わりに、導電性膜上に熱硬化性樹脂、電子線ネガレジスト、ポリアクリロニトリル等の有機材料を塗布する工程及び炭素化する工程からなる電子放出素子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。
【００１２】
【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５００の内部に、さらに狭い第１の間隙９をもつ炭素あるいは炭素化合物からなる炭素被膜８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。
【００１３】
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。
【００１４】
まず、“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、各工程管理の簡略化が難しい。
【００１５】
また、上記のような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かつ、大画面で高精細な画像が、高輝度で長時間・均一性高く表示されることが要望されている。
【００１６】
さらには、上記のような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も望まれている。
【００１７】
そこで本発明の目的は、製造プロセスにかかる時間を短縮し、優れた電子放出特性を有すると共に均一性の高い電子放出特性を有する電子源および画像形成装置の製造方法を提供することにある。
【００１８】
【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。
【００１９】
即ち、上記課題を解決するための第１の発明は、
各々が一対の電極と該一対の電極間を接続するように配置された有機高分子膜を有する複数のユニットが配置された基板を用意する工程と、
前記複数のユニットの各々の有機高分子膜にエネルギーを供給して前記有機高分子膜を低抵抗化する工程と、
前記有機高分子膜が低抵抗化された膜に通電することにより間隙を形成する工程と、
を少なくとも含み、
前記有機高分子膜を低抵抗化する工程は、前記複数のユニットの数よりも少ない数のユニットの各々の有機高分子膜にエネルギービームをスポット照射し、該スポット照射の位置を移動させて前記複数のユニットの各々の有機高分子膜にエネルギービームを照射する工程を含み、該エネルギービームを照射する工程を複数回行うことにより前記複数のユニットの各々の有機高分子膜に対して、前記有機高分子膜を低抵抗化するためのエネルギーを複数回に分けて供給することを特徴とする電子源の製造方法である。
【００２１】
上記本発明の電子源の製造方法は、更なる好ましい特徴として、
「前記複数のユニットを複数のブロックに分け、各ブロック毎に前記エネルギービームを照射する工程を複数回行うこと」、
「前記エネルギービームは、レーザー光であること」、
「前記エネルギービームは、キセノン光源又はハロゲン光源から放出された光を収束させたものであること」、
「前記エネルギービームは、電子ビーム又はイオンビ−ムであること」、
「前記有機高分子膜は、芳香族ポリイミド、ポリフェニレンオキサジアゾール又はポリフェニレンビニレンのいずれかからなること」、
を含む。
【００２２】
また、本発明は、電子源と、該電子源から放出された電子の照射により発光する発光部材とを少なくとも有する画像形成装置の製造方法であって、前記電子源が上記本発明の電子源の製造方法にて製造されることを特徴とする画像形成装置の製造方法をも含むものである。
【００２３】
本発明によれば、導電性膜を形成する工程、該導電性膜に間隙を形成する工程、有機化合物を含む雰囲気を形成する工程、導電性膜に通電することで炭素被膜を形成すると同時に、該炭素被膜に間隙を形成する工程、を必要としていた従来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。
【００２４】
また、電子放出素子自体も、耐熱性も良好である等の理由から、従来、導電性膜の性能等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。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の低抵抗化処理を用いて製造される電子源を例を挙げて説明するが、本発明はこれらの形態例に限定されるものではない。
【００２６】
図４は、本発明の方法により製造される電子源を構成する複数の電子放出素子の内の一つの構成例を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。
【００２７】
図４において、１は基体、２と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。
【００２８】
上記カーボン膜４”は、「炭素を主成分とする導電性の膜」、あるいは「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の膜」、あるいは「一対の炭素を主成分とする導電性の膜」ということもできる。また、単に「導電性の膜」ということもできる。また、後述する本発明のプロセス中では、後述の本発明の高分子膜４と上記カーボン膜４”との中間の過程にある状態を「高分子膜が低抵抗化された膜」とし、符号４’にて示すこととする。この高分子膜が低抵抗化された膜４’は、「低抵抗化された高分子膜」、あるいは「導電性を有する高分子膜」、あるいは「導電性高分子膜」とも言える。
【００２９】
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。
【００３０】
本発明の方法により製造される電子源を構成する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配置される。（図４の（ａ）に示したようなＷ１＜Ｗ２では、Ｗ１側に配置される）そして、図４（ｂ）などに示す様に、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。
【００３１】
間隙５が、一方の電極近傍に形成されると、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で比べると、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、本発明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。
【００３２】
また、上記本発明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、従来の表面伝導型電子放出素子の数倍の値である。
【００３３】
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高分子膜が低抵抗化された膜４’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。この時、低抵抗化処理を施して得られた膜と一対の電極２，３との接続形態を非対称とすることにより、間隙５を、一方の電極の端部（エッジ）近傍に選択的に配置することができる。
【００３４】
これは、「電圧印加工程」により間隙５を形成する際に、一方の電極の端部（エッジ）近傍で発生するジュール熱を、他方の電極の端部（エッジ）近傍で発生するジュール熱よりも高くなるように制御することにより成し得る。
【００３５】
「電圧印加工程」において電極２近傍で発生するジュール熱と電極３近傍で発生するジュール熱を、非対称にすることができる理由の幾つかを以下に示す。
【００３６】
（１）高分子膜が低抵抗化された膜４’と電極２との接続抵抗またはステップカバレージと、高分子膜が低抵抗化された膜４’と電極３との接続抵抗またはステップカバレージとが非対称である。
（２）高分子膜が低抵抗化された膜４’と電極２とが接続する領域の近傍と、高分子膜が低抵抗化された膜４’と電極３とが接続する領域の近傍とで、熱の拡散の度合いが異なる。
（３）電極の形状が非対称であるとき、高分子膜４の成膜方法によっては、該高分子膜の形成時に膜厚分布に偏りが生じることがある。このような場合、高分子膜４に低抵抗化処理を行っても、抵抗値が偏った分布を持つ。
（４）電極と高分子膜が低抵抗化された膜４’との接続長が非対称である時には、通電時に接続長の短い方の電流密度が大きくなる。
【００３７】
以下に、主に図４及び図５を用いて、本発明の電子源の製造方法の一例を詳細に説明する。なお、図４、５は、複数の電子放出素子の一つを模式的に示したものである。
【００３８】
（工程１）
ガラスなどからなる基体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５（ａ））。電極２と電極３との間隔Ｌは、１μｍ以上１００μｍ以下に設定される。
【００３９】
基体１としては、石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を減少させたガラス、高歪点ガラス、青板ガラス、青板ガラスまたはＮａ等の不純物含有量を減少させたガラスにＳｉＯ2やＳｉＮ等の絶縁層を積層した積層体、アルミナ等のセラミックス及びＳｉ基体等を用いる。
【００４０】
また、対向する素子電極２，３の材料としては、一般的導体材料が用いられ、例えばＮｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｒｕ等の金属あるいは合金及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ2，Ｐｄ−Ａｇ等の金属あるいは金属酸化物とガラス等から構成される印刷導体、Ｉｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2等の透明導電体及びポリシリコン等の半導体導体材料等から適宜選択する。特には、白金等の貴金属が好ましく用いられるが、後述のように、光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、酸化スズや酸化インジウム（ＩＴＯ）等の膜を用いることもある。
【００４１】
尚、図４（ａ）に示す様に、素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、電極端におけるカーボン膜４”の幅Ｗ１、Ｗ２（Ｗ１＜Ｗ２）などは、応用される形態等を考慮して設計される。素子電極間隔Ｌは、好ましくは数百ｎｍ〜数百μｍであり、より好ましくは数μｍ〜数十μｍの範囲である。素子電極長さＷ１、Ｗ２は、電極の抵抗値や電子放出特性を考慮して、数μｍ〜数百μｍの範囲である。素子電極２，３の膜厚ｄは、数十ｎｍ〜数μｍの範囲である。
【００４２】
（工程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５（ｂ））。
【００４３】
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。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「導電性高分子」と呼ぶ。
【００４４】
本発明においては、熱以外の要因、例えば電子ビームによる分解再結合、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導電性高分子と表記する。
【００４５】
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。
【００４６】
導電性高分子では、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。
【００４７】
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、芳香族系有機高分子が挙げられる。そのため、本発明においては、芳香族系有機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導電性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。
【００４８】
一般に芳香族ポリイミドは、それ自身絶縁体であるが、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有機高分子もある。これらの有機高分子も、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。
【００４９】
前記高分子膜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。
【００５０】
前記高分子膜４を形成する場合、有機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、該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。
【００５１】
本発明においては、上記高分子材料としては、前述した様に、芳香族系有機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。
【００５２】
なお、高分子の前記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。
【００５３】
尚、図４に示した様に、電極２と高分子膜４（あるいはカーボン膜４”）との接続長と、電極３と高分子膜４（あるいはカーボン膜４”）との接続長とを、高分子膜４（あるいはカーボン膜４”）の形状によって異なるようその処理を行う。その例としては例えば、図４に示す様に、カーボン膜４”と電極２との接続長（≒Ｗ１）と、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。
【００５４】
上記接続長を異ならせるためには、高分子膜４のパターニングによって行う方法を用いることができる。あるいは、また、インクジェット方式の印刷法を用いて高分子膜を形成する場合には、一方の電極寄りに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、また、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前記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。
【００５５】
（工程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にエネルギーを供給することにより適当な導電性を発現せしめ、該高分子膜４を高分子膜が低抵抗化された膜４’とする処理である。
【００５６】
この工程では、後述の間隙５形成工程の観点から、前記高分子膜４の比抵抗が、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。前記「適当な導電性」とは、少なくとも前記範囲内の比抵抗値を有する。
【００５７】
この「低抵抗化処理」においては、高分子膜４を加熱する事により該高分子膜４を低抵抗化することが可能である。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、該高分子膜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。
【００５８】
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。
【００５９】
前述した芳香族有機高分子、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。
【００６０】
しかしながら、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は、他の構成部材の耐熱性の観点から、制約を受ける場合が多い。特に、基体１においては、石英ガラスやセラミックス基体など、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。また、絶縁層６４はより耐熱性が低いために溶け出して、配線ショートを起こすことにもつながるため、この方法は実質的に適用が非常に困難である。
【００６１】
また、図５（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、またはレーザービームなどの光ビーム照射手段といったエネルギービーム照射手段１０から粒子ビームまたは光ビームを高分子膜４に照射することにより、該高分子膜４を低抵抗化する方法があるが、この場合においても、長時間の照射を施すと、他の部材への熱の影響を大きく与えることになる。
【００６２】
ところで、他の部材への熱の影響を抑えるために、前記高分子膜４のみに電子ビームやイオンビーム、または光ビームなどのエネルギービームが照射されるように他の部材をマスクして基体１全体に向けてエネルギービームをＤＣ照射した場合、ビームのエネルギー密度が同じであっても、他の部材への水平方向熱の拡散によって、前記高分子膜４に対して熱分解するための十分な温度にならなくなる。
【００６３】
そこで、本発明では、所定の領域内に含まれる一つ又は複数のユニットの高分子膜に選択的にエネルギービームをスポット照射し、該スポット照射の位置を移動させながら前記エネルギービームを複数回走査照射することにより各々の高分子膜に対して複数回に分けてエネルギーを供給することにより、一定の広さを持った領域に平均的に強いエネルギーを短時間加え、これを複数回繰り返すことを主な特徴としている。図６では、複数のユニットのうち３ユニットのみを図示し、走査照射を模式的に示した。
【００６４】
このような本発明の方法によれば、長時間、ＤＣ的に基体全体に向けてエネルギービームを照射する場合に比べ、基体の垂直方向に大きな温度勾配を持たせることができる。即ち、本発明で配置する高分子膜４は、基体や他の配線部材に比べて薄いことから、他の配線部材や基体に熱的なダメージを加えることなく、表層に配置される高分子膜４のみを低抵抗化可能温度に達せしめることが可能となる。また、照射した一定領域の表層部分のみが高温となることから、上述したマスクを使用する時のような平面方向の熱拡散も抑制することができる。さらに、エネルギービームをユニットに対して選択的にスポット照射することにより、基体上に配置された配線その他部材を適宜避けて照射することもでき、この観点からも配線等の部材を保護する効果を有している。
【００６５】
また、通常、実際のエネルギービーム照射手段が放出するエネルギー量は時間変動を有しており、１つの高分子膜に対して１回の照射を行うだけでは各々の高分子膜に対して与えられるエネルギー量にはバラツキが生じてしまうことになる。本発明のように、各々の高分子膜に対してエネルギービームを複数回に分けて照射することにより、このエネルギーのバラツキを平均化させ、各々の高分子膜に与えるエネルギー量を均一にすることができ、結果として電子放出特性が均一な、高性能な電子源の製造が可能となる。
【００６６】
エネルギービームをスポット照射する所定の領域とは、一つのユニットへのエネルギービーム照射量を考慮すると該領域の一つには前記ユニットが２以上１００以下含まれることが好ましい。しかし、一つの領域に対して複数の照射源を用いる場合については、この範疇ではない。また、並行して低抵抗化処理を行う該領域の数については、特に制限しない。
【００６７】
ユニットをマトリクス配置した場合を例にとると、行方向へのスキャン周波数は、０．１Ｈｚ〜１．０ＭＨｚの任意の値を取りうるが、０．１Ｈｚ〜１．０ｋＨｚ程度が好ましい。また、列方向への照射位置の移動スピードは、高分子膜の膜厚や、基体、電極の熱伝導率等によって決定される最適照射時間に依存する。
【００６８】
低抵抗化処理の例を以下に図１５、図１６、図１７及び図５を用いて説明する。
【００６９】
（電子ビーム照射法）
基体１上にマトリクス状に配置された高分子膜４に電子ビームを照射する際の様子を模式的に示した図１５において、２１は電子放出手段である。電子放出手段２１には例えば熱陰極を電子ビーム源として使用し、電極２，３、高分子膜４を形成した基体１（図５）を減圧雰囲気中に配置して、基体１と電子放出手段２１間に電位差を与えることによって、電子放出手段から放出された電子を基体１上の高分子膜４に照射する構成（図１５）を用いれば良い。
【００７０】
マトリクス状に配置された各高分子膜４に電子ビームを照射するには、電子ビームは走査せずに、ＸＹ方向に可動のＸＹテーブル上に基体１を配置して基体１をＸＹ方向に走査する方法、基体１は走査せずに電子ビームをＸＹ方向に走査する方法、あるいは基体１をＸ方向に可動のテーブル上に配置して基体１をＸ方向に走査し、それに同期して電子ビームをＹ方向に走査する方法等でも行うことができる。
【００７１】
電子ビームを走査（スキャン）させる場合は、図１５に示す様に、電界や磁界を利用して電子ビームの収束や偏向を行うための電極等の電子ビーム収束・偏向手段２４を付随することもできる。さらには、また、電子ビームの照射領域を微細に制御するために、電子ビーム遮断手段２３を設けることもある。
【００７２】
電子ビームの照射は、走査するにあたってパルス、あるいはＤＣで照射をさせながらでもよいが、ＤＣで照射させながら偏向電極等の電子ビーム収束・偏向手段２４でデジタル的に走査させる方がより好ましい。
【００７３】
電子ビームの照射条件は、例えば、加速電圧（Ｖａｃ）は、０．５ｋＶ以上４０ｋＶ以下であることが好ましく、電流密度（ρ）は０．０１ｍＡ／ｍｍ2以上１０ｍＡ／ｍｍ2以下であることが好ましい。
【００７４】
また、この電子ビームを照射している間、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ビーム照射の終了を判断しても良い。
【００７５】
（光ビーム照射法）
本発明における「光ビーム」とは、例えば、レーザ−ビームや可視光を集光した光ビームなどが好ましく用いられる。
【００７６】
光源は特に限定しないが、レーザービームでは例えば高出力が得られるＮｄ：ＹＡＧ第２高調波（波長５３２ｎｍ）が好ましく用いられ、また可視光ビームでは例えば高出力が得られるＸｅ光源等が好ましく用いられる。
【００７７】
基体１上にマトリクス状に配置された高分子膜４に光ビームを照射する際の様子を模式的に示した図１６において、３１は光源である。電極２，３、高分子膜４を形成した基体１（図５）は、大気中あるいは不活性ガス中や真空中で照射されてもよいが、好ましくは不活性ガス中や真空中のような非酸化雰囲気中であることが望ましい。
【００７８】
光量を制御する場合は、直接光源のパワーを制御しても良く、図１６に示したＮＤフィルター３２を設置して制御しても良い。
【００７９】
光ビームの走査照射は、高分子膜４以外に反射率の高い部材を採用すればＤＣでの照射も可能だが、パルスで高分子膜４のみを照射することが好ましい。
【００８０】
また、図１６（ａ）に示す様に、ＸＹ方向に可動のＸＹテーブル３３上に基体１を配置し、光ビームに対して基体１をＸＹ方向に走査（スキャン）させることで、基体１と光ビームとの相対位置を動かすことでマトリクス状に配置された各高分子膜４に光ビームを照射することもできる。
【００８１】
また、図１６（ｂ）に示すような装置を用いることもできる。即ち、図１６（ｂ）のように例えば、ポリゴンミラー３４、レンズ３５などからなる光の進行方向を制御する手段を用いて光ビームをＸＹ方向に走査（スキャン）させることによって、基体１と光ビームとの相対位置を動かすことでマトリクス状に配置された各高分子膜４に光ビームを照射することができる。
【００８２】
さらには、基体１をＸ方向に可動の一方向可動テーブル３６上に配置し基体１をＸ方向に走査し、それに同期させて光ビームをＹ方向に走査することで、マトリクス状に配置された各高分子膜４に光ビームを照射することもできる。
【００８３】
また、この光ビームを照射している間、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光ビーム照射を終了しても良い。
【００８４】
しかし、経験的に、好ましい照射時間が分かっていれば、上記のように、抵抗値をモニターする必要は必ずしもない。
【００８５】
（イオンビーム照射法）
基体１上にマトリクス状に配置された高分子膜４にイオンビームを照射する際の様子を模式的に示した図１７において、４１はイオンビーム放出手段である。
【００８６】
イオンビームを照射する場合は、電極２，３、高分子膜４を形成した基体１（図５）を、ステージ上に配置し、高分子膜４に対してイオンビームを照射する。イオンビーム放出手段４１には電子衝撃型等のイオン源があり、不活性ガス（望ましくはＡｒ）が１×１０-2Ｐａ以下で流入される。
【００８７】
イオンビームを正確にスキャンさせる場合は、電界・磁界を利用したイオンビーム収束・偏向手段４４を付随することもできる。また、イオンビームの照射領域を微細に制御するために、イオンビーム遮断手段４３を設けることもある。
【００８８】
イオンビームは、高分子膜４にパルス照射が好ましいが、ＤＣで照射してもよい。また、このイオンビームを照射している間、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イオンビーム照射の終了を判断しても良い。
【００８９】
また上記した「低抵抗化処理」は、高分子膜４全体に渡って行う必要は必ずしもないが、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加味すると、絶縁体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４の全体に対して行われることが好ましい。
【００９０】
なお、本発明における、エネルギービームの走査照射、および全てのユニットを複数のブロックに分け、各ブロック毎に複数回の走査照射を順次行う具体的手法の詳細については後述する。
【００９１】
（工程４）
次に、前記（工程３）により得られた高分子膜が低抵抗化された膜４’に、間隙５の形成を行う（図５（ｄ））。
【００９２】
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、高分子膜が低抵抗化された膜４’の一部に間隙５が形成される。このとき印加する電圧は、ＤＣでもＡＣでもよく、また、矩形パルス等のパルス状の電圧であってもよい。しかし、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。
【００９３】
電子ビームを所定時間照射された、Ｘ（ｋ）行の素子（高分子膜が低抵抗化された膜４’）は、その任意時間（０でもよい）後、間隙を形成するために、電圧が印加される。間隙を形成するために各ユニット（各高分子膜が低抵抗化された膜４’）に印加する電圧は、パルス電圧が好ましい。パルスの形状としては、図１８（ａ）に示したように波高値が一定の三角波パルスや、図１８（ｂ）に示したように波高値の漸増する三角波パルスを用いることもできる。また、三角波パルス以外に、矩形波パルスを用いてもよい。素子電極２，３間に、不図示の電源より行方向配線およびあるいは列方向配線を介して電圧を印加すると、高分子膜が低抵抗化された膜４’に電流が流れ、そのジュール熱によって高分子膜が低抵抗化された膜４’の一部に間隙５が形成される。この工程により、間隙を有するカーボン膜４”を含む電子放出素子が形成される。
【００９４】
高分子膜が低抵抗化された膜４’への電圧印加の終了は、パルスとパルスの間に、該カーボン膜４’の破壊等を引き起こさない程度の小さい電圧パルスを印加し、電極２，３間に流れる電流を測定して検知することによって決定することができる。例えば、０．１Ｖ程度の電圧印加により電極２，３間に流れる電流を測定し、抵抗値を求めて、１ＭΩを越えた時点で高分子膜が低抵抗化された膜４’への電圧印加を終了するのが好ましい。
【００９５】
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。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。
【００９６】
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。
【００９７】
また、上記電圧印加工程は、前記した「低抵抗化処理」と平行して行うこともできる。
【００９８】
尚、前述の「低抵抗化処理」を経て得られた導電性の膜である高分子膜が低抵抗化された膜４’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の膜と、上記電圧印加工程を経て間隙５が形成された後の膜とでは、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、その差は若干であり、本発明においては、高分子膜４に「低抵抗化処理」を行った結果として得られた高分子膜が低抵抗化された膜４’と、上記電圧印加工程を経て間隙５が形成された後の膜とを明確に区別することは難しいため、便宜上、素子として完成した状態をカーボン膜４”と称している。
【００９９】
以上のような工程を経て得られた電子放出素子を図７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２６に示したようなものである。即ち、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。
【０１００】
この特性のため、同一基体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。
【０１０１】
尚、図７において、図４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。８４はアノードであり、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。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。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、所望の真空下で本素子の測定評価を行えるようになっている。なお、アノード電極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とした。
【０１０２】
また、カーボン膜４”の膜厚は、通常は、０．１ｎｍの数倍から数百ｎｍの範囲とするのが好ましく、より好ましくは１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲とするのが良い。
【０１０３】
次に、図１９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基本となる一例を図８〜図１４などを用いて以下に示す。尚、図８〜図１４では説明の簡略化のため、マトリクス状に９つの電子放出素子を配置した例で示したが、この電子放出素子の数は、画像形成装置の解像度に応じて適宜設定される。
【０１０４】
（Ａ）まず、基体１を用意する。基体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。
【０１０５】
（Ｂ）次に、上記（工程１）と同様に、基体１上に、図４で説明した一対の電極２，３を複数組み形成する（図８）。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。
【０１０６】
（Ｃ）次に、電極３の一部を覆うように、列方向配線（下配線）６２を形成する（図９）。列方向配線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体に安価に形成できるので好ましい。また、配線の材料もＡｇなど十分に導電性が高いものであれば特に限定されるものではない。
【０１０７】
（Ｄ）列方向配線６２と、次工程で形成する行方向配線（上配線）６３との交差部に絶縁層６４を形成する（図１０）。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体に安価に形成できるので好ましい。また、絶縁層６４の材料もＳｉＯ2など十分に配線６２、６３間がショートしない程度に絶縁性が高いものであれば特に限定されるものではない。
【０１０８】
（Ｅ）列方向配線６２と実質的に直交する行方向配線６３を形成する（図１１）。行方向配線６３の形成方法も様々な手法を用いることができるが、列方向配線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体に安価に形成できるので好ましい。また、配線の材料も（Ｃ）と同様に、特に限定されるものではない。
【０１０９】
（Ｆ）次に、上記（工程２）と同様に、各電極対２、３間を接続するように、高分子膜４を形成する（図１２）。該高分子膜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。
【０１１０】
（Ｇ）続いて、上記（工程３）と同様に、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などの粒子ビーム、またはレーザービームなどの光ビームのようなエネルギ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、前記高分子膜４に導電性が付与され、高分子膜が低抵抗化された膜４’に変化する（図１３）。具体的には、高分子膜が低抵抗化された膜４’の抵抗値としては、１０3Ω／□以上１０7Ω／□以下の範囲となる。
【０１１１】
以下、本工程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。本発明による高分子膜の低抵抗化処理について、電子ビームを用いた一例を図１、図２、図３、図１２、図１５などを用いて以下に示す。
【０１１２】
まず、高分子膜形成工程までを終えた基体１（図１２参照）と、電子放出手段２１とを内部を減圧状態にした装置内に配置する（図１５参照）。
【０１１３】
次に電子ビームの照射を行う。電子ビームのアドレスは、基準点として蛍光体を基体１上に配置してもよいし、配線からの流れ込み電流を検知してもできる。
【０１１４】
電子ビームの照射は、図１に示すように行方向配線（Ｘ1〜Ｘm）と平行な方向に、電子ビームがＹ1からＹpにかかるまで所定の周波数でスキャンしながら、列方向配線の方向に最適なスピードでＸ1〜Ｘmまで電子ビーム照射領域を順次移動させる。ここでは、１つの高分子膜４に電子ビームを照射する例を示したが、電子ビームのスポット径を調整することで、（Ｘi，Ｙi）〜（Ｘi+j，Ｙi+j）に位置する複数の高分子膜（複数のユニット）を同時に照射することもできる。行方向配線の方向へのスキャン周波数は、０．１Ｈｚ〜１ＭＨｚの任意の値を取りうるが、０．１Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度が好ましい。また、列方向配線方向の電子ビーム照射移動スピードは高分子膜４の膜厚や基体１、電極２，３の熱伝導率等によって決定される最適照射時間に依存する。
【０１１５】
図２は各（Ｘk行とＸk+1行のＹ1〜Ｙpの素子を含む）領域内の各高分子膜４への電子ビーム照射のタイミングの一例を示す図である。図２の斜線で記したパルス形状は、選択した高分子膜４に電子ビームが照射されるタイミングを示すものである。
【０１１６】
図３は、各（Ｘk行とＸk+1行のＹ1〜Ｙpの素子を含む）領域内の高分子膜への電子ビーム照射のタイミングと高分子膜の抵抗変化の様子を模式的に表したものである。Ｘk行のＹ1〜Ｙpのユニットに電子ビームが走査照射されることによって、Ｘk行のライン抵抗が低抵抗化され、ＸkからＸk+1へと順次進められていることを表している。
【０１１７】
高分子膜４を低抵抗化する工程は、エネルギービームをある複数の所定領域に走査照射することにより行われるが、一つの前記ユニットへのビーム照射量を考慮すると該領域の一つには前記ユニットが２以上１００以下含まれることが好ましい。一つの領域に対して複数の照射源を用いる場合については、この範疇ではない。また、並行して低抵抗化処理を行う該領域の数については、特に制限しない。
【０１１８】
（Ｈ）つぎに、上記（工程４）と同様に、前記工程（Ｇ）により得られた導電性の膜（高分子膜が低抵抗化された膜４’）に、間隙５の形成を行う。この間隙５の形成は、各配線６２および配線６３に電圧を印加することによって行う。これにより、各電極対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、高分子膜が低抵抗化された膜４’の一部に間隙５が形成される（図１４）。
【０１１９】
一方、全ての高分子膜４にエネルギービームを照射し、全ての高分子膜４を低抵抗化させた後に各高分子膜が低抵抗化された膜４’に間隙５を形成する場合には、素子数（高分子膜の数）が多いほど時間を要してしまう。
【０１２０】
また、例えば１行の高分子膜４（例えば行方向配線６３の１本に接続する全ての高分子膜４）を全て低抵抗化し、その全ての高分子膜が低抵抗化された膜４’に対して、一度に間隙を形成しようとする場合、各高分子膜が低抵抗化された膜４’をつなぐ行方向配線を流れる電流量が大きくなる。同時に、配線の抵抗による電圧降下が生じ、各高分子膜が低抵抗化された膜４’に流れる電流量にばらつきを生じ、形成される間隙の形態にバラツキを生じる可能性がある。このような形状バラツキは、各電子放出素子の電子放出特性に影響を与えるため好ましくない。
【０１２１】
そこで、工程（Ｇ）と工程（Ｈ）は、分離して行うのではなく、全てのユニットを複数のブロックに分け、各ブロック毎に複数回の走査照射を行う方法が好ましい形態としてあげられる。このようにすれば、多数配置された高分子膜から一部の高分子膜を選択し、この選択した高分子膜を低抵抗化させる工程を繰り返し行う（工程（Ｇ））のと並行して、該低抵抗化された高分子膜に間隙を形成する（工程（Ｈ））、という工程を（繰り返し）行い、最終的に全ての低抵抗化された高分子膜に間隙を形成することができる。これにより、上記の電流量のばらつき発生を防ぐことができるだけでなく、工程にかかる時間の短縮が可能となる。なお、言うまでもなくこの方法は電子源の製造方法においても同様の効果を奏するものである。
【０１２２】
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、エネルギ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。
【０１２３】
（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）を経てリアプレートとなる基体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２０（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。
【０１２４】
図２０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、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２０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、本工程（Ｉ）時にリアプレート１に必ずしも固定されている必要はない。
【０１２５】
また、図２０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。
【０１２６】
さらには、図２０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、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。
【０１２７】
（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。
【０１２８】
尚、本発明においては、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。
【０１２９】
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１９に示した気密容器（外囲器１００）を含む表示パネル２０１が得られる。
【０１３０】
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、外囲器１００に設けておき、上記「封着工程」後に、気密容器内部を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外囲器１００が得られる。
【０１３１】
上記「封着工程」を真空中にて行う場合には、外囲器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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
次に、マトリクス配置の電子源を用いた画像形成装置の一例を、図１９、図２１を用いて説明する。尚、図１９は表示パネル２０１の基本構成図であり、図２１は蛍光体膜７４を示す図である。
【０１３５】
図１９において、１は上述のようにして作成した電子源を有する基体、７５はフェースプレート７１の内面に形成される蛍光体膜７４とメタルバック７３等からなる画像形成部材、７２は支持枠である。６２，６３は表面伝導型電子放出素子１０２の一対の素子電極２，３に接続された行方向配線及び列方向配線で、各々外部端子Ｄx1ないしＤxm、Ｄy1ないしＤynを有している。
【０１３６】
基体１，支持枠７２及びフェースプレート７１（及び７５）は、これらの接合部分にフリットガラス等を塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中で４００℃〜５００℃で１０分間以上焼成することで封着して、外囲器１００を構成している。基体１の強度を補強する目的で補強板を設ける場合もあるが、基体１自体で十分な強度を持つ場合は別体の補強板は不要であり、基体１に直接支持枠７２を封着し、フェースプレート７１、支持枠７２、基体１にて外囲器１００を構成しても良い。また、フェースプレート７１と基体１の間に、スペーサーと呼ばれる支持体１０１を更に設置することで、大気圧に対して十分な強度を有する外囲器１００とすることもできる。
【０１３７】
蛍光体膜７４は、モノクロームの場合は蛍光体１２２のみから成るが、カラーの場合は、蛍光体１２２の配列により、ブラックストライプ（図２１（ａ））あるいはブラックマトリクス（図２１（ｂ））等と呼ばれる黒色導電材１２１と、蛍光体１２２とで構成される。ブラックストライプ、ブラックマトリクスを設ける目的は、カラー表示の場合必要となる三原色の各蛍光体１２２間の塗り分け部を黒くすることで混色等を目立たなくすることと、蛍光体膜７４における外光反射によるコントラストの低下を抑制することである。黒色導電材１２１の材料としては、通常よく用いられている黒鉛を主成分とする材料だけでなく、導電性があり、光の透過及び反射が少ない材料であれば他の材料を用いることもできる。
【０１３８】
フェースプレート７１の材料であるガラス基体に蛍光体１２２を塗布する方法としては、モノクロ−ム、カラ−によらず、沈殿法や印刷法が用いられる。
【０１３９】
また、図１９に示されるように、蛍光体膜７４の内面側には通常メタルバック７３が設けられる。メタルバック７３の目的は、蛍光体１２２（図２１参照）の発光のうち内面側への光をフェースプレート７１側へ鏡面反射することにより輝度を向上すること、高圧端子Ｈｖから電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作用すること、外囲器１００内で発生した負イオンの衝突によるダメージからの蛍光体１２２の保護等である。メタルバック７３は、蛍光体膜７４の作製後、蛍光体膜７４の内面側表面の平滑化処理（通常、フィルミングと呼ばれる）を行い、その後Ａｌを真空蒸着等で堆積することで作製できる。
【０１４０】
外囲器１００内は、不図示の排気管を通じ、１０-4〜１０-8Ｐａ程度の真空度にされ、封止される。
【０１４１】
以上のような表示パネル２０１及び駆動回路を有する本発明の画像形成装置は、外部端子Ｄx1〜Ｄxm及びＤy1〜Ｄynから電圧を印加することにより、任意の電子放出素子１０２から電子を放出させることができ、高圧端子Ｈｖを通じてメタルバック７３あるいは透明電極（不図示）に高電圧を印加して電子ビームを加速し、加速した電子ビームを蛍光体膜７４に衝突させることで生じる励起・発光によって、テレビ信号に応じてテレビジョン表示を行うことができるものである。
【０１４２】
尚、上記した例においては、電子放出素子をマトリクス配列した場合を説明したが、本発明の電子源における電子放出素子の配列方式としては、既に説明したマトリクス配列の他に、図２２に示した様に、電子放出素子１０２を並列に配列し、個々の電子放出素子１０２の両端（両素子電極）を配線３０４にて各々結線した行を多数行配列した、いわゆる梯型配列を用いることもできる。
【０１４３】
梯型配置の電子源及びこれを用いた本発明の画像形成装置の一例について、図２２及び図２３を用いて説明する。
【０１４４】
図２２において、１は基体、１０２は表面伝導型電子放出素子、３０４は表面伝導型電子放出素子１０２を接続する共通配線で１０本設けられており、各々外部端子Ｄ1〜Ｄ10を有している。
【０１４５】
電子放出素子１０２は、基体１上に並列に複数個配置される。これを素子行と呼ぶ。そしてこの素子行が複数行配置されて電子源を構成している。各素子行の共通配線３０４（例えば外部端子Ｄ1とＤ2の共通配線３０４）間に適宜の駆動電圧を印加することで、各素子行を独立に駆動することが可能である。即ち、電子ビームを放出させたい素子行にはしきい値電圧を超える電圧を印加し、電子ビームを放出させたくない素子行にはしきい値電圧以下の電圧を印加するようにすればよい。このような駆動電圧の印加は、各素子行間に位置する共通配線Ｄ2〜Ｄ9について、各々相隣接する共通配線３０４、即ち相隣接する外部端子Ｄ2とＤ3，Ｄ4とＤ5，Ｄ6とＤ7，Ｄ8とＤ9の共通配線３０４を一体の同一配線としても行うことができる。
【０１４６】
図２３は、上記梯型配置の電子源を備えた表示パネル３０１の構造を示す図である。図２３において、３０２はグリッド電極、３０３は電子が通過するための開口、Ｄ1〜Ｄmは各表面伝導型電子放出素子に電圧を印加するための外部端子、Ｇ1〜Ｇnはグリッド電極３０２に接続された端子である。また、各素子行間の共通配線３０４は一体の同一配線として基体１上に形成されている。
【０１４７】
尚、図２３において図１９と同じ符号は同じ部材を示すものであり、図１９に示される単純マトリクス配置の電子源を用いた表示パネル２０１との大きな違いは、基体１とフェースプレート７１の間にグリッド電極３０２を備えている点である。
【０１４８】
基体１とフェースプレート７１の間には、上記のようにグリッド電極３０２が設けられている。このグリッド電極３０２は、表面伝導型電子放出素子１０２から放出された電子ビームを変調することができるもので、梯型配置の素子行と直交して設けられたストライプ状の電極に、電子ビームを通過させるために、各表面伝導型電子放出素子１０２に対応して１個づつ円形の開口３０３を設けたものとなっている。
【０１４９】
グリッド電極３０２の形状や配置位置は、必ずしも図２３に示すようなものでなくともよく、開口３０３をメッシュ状に多数設けることもあり、またグリッド電極３０２を、例えば表面伝導型電子放出素子１０２の周囲や近傍に設けてもよい。
【０１５０】
外部端子Ｄ1〜Ｄm及びＧ1〜Ｇnは不図示の駆動回路に接続されている。そして、素子行を１列づつ順次駆動（走査）していくのと同期して、グリッド電極３０２の列に画像１ライン分の変調信号を印加することにより、各電子ビームの蛍光体膜７４への照射を制御し、画像を１ラインづつ表示することができる。
【０１５１】
【実施例】
以下実施例に基づき、本発明を説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される範囲内で、各要素の置き換えや設計変更のなされたものを包含する。
【０１５２】
［実施例１］
本実施例は、基体上に多数の表面伝導型電子放出素子を配置し、これら電子放出素子をマトリクス配線した電子源の製造方法に関する。
【０１５３】
先ず、本実施例の電子源の製造方法を、図８〜図１４等を参照しつつ具体的に説明する。
【０１５４】
工程−ａ
高歪点ガラス基体１（旭硝子（株）製、ＰＤ２００、軟化点８３０℃、徐冷点６２０℃、歪点５７０℃）上に、素子電極２，３をフォトリソグラフィ法を用いて、Ｘ方向に３００組、Ｙ方向に１００組形成した（図８）。
【０１５５】
工程−ｂ
次に、スクリーン印刷法を用いてＡｇを主成分とする列方向配線６２を３００本形成した（図９）。
【０１５６】
工程−ｃ
次に、ＳｉＯ2を主成分とする層間絶縁層６４をスクリーン印刷法を用いて形成した（図１０）。
【０１５７】
工程−ｄ
次に、スクリーン印刷法を用いてＡｇを主成分とする行方向配線６３を１００本形成した（図１１）。
【０１５８】
工程−ｅ
以上のようにしてマトリックス配線を形成した基体１の素子電極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素子電極間の中央を中心として塗布した。これを、真空条件下に３５０℃でベークし、直径約１００μｍ、膜厚３０ｎｍの円形のポリイミド膜からなる高分子膜４を形成した。（図１２）。
【０１５９】
以上の工程により、絶縁性基体１上に、複数の高分子膜４が、行方向配線６３と列方向配線６２とでマトリクス配線された、間隙形成前の電子源基体を得た。
【０１６０】
次に、以上のようにして作製した電子源基体を、図１５で示したように、電子ビーム照射手段（２１〜２４）に対向して設置し、高分子膜４の低抵抗化処理、及び低抵抗化処理された高分子膜への間隙の形成処理を施した。
【０１６１】
具体的には、内部に電子ビーム照射手段が配置された真空容器内に、工程−ａ〜工程−ｅで形成した基体１を配置し、排気管（不図示）を通じて排気装置にて排気し、容器内の圧力を１×１０-3Ｐａ以下にした。
【０１６２】
そして、電子ビーム源と基体１間の電位差を８ｋＶとし、電子ビームの照射面積は約２ｍｍ2（半径約０．８ｍｍ）、照射電子ビームの電流密度は最大０．１ｍＡ／ｍｍ2と設定し、スリットを通して電子ビームを照射した。
【０１６３】
電子ビームの照射は、２５℃の真空中で、電子放出源より電子ビームをＤＣで放出し、偏向コイルで図１に示すように、電子ビームを６０Ｈｚで行方向配線の方向にスキャンしながら、電子ビームがｐ個の高分子膜４を含む領域に３０分間づつ照射されるよう、一つの電子放出源を用いて順次行なった。ついには全素子（全高分子膜）を低抵抗化した。
【０１６４】
図２にＸkおよびＸk+1行のＹ1〜Ｙpのユニットに電子ビーム照射を実施したタイミングを示す。図２の斜線で記したパルス形状は、選択した高分子膜に電子ビームが照射されるタイミングを示すものである。また、電子ビームの照射開始位置は、すべての素子が同じ時間同じ強度の電子ビームを照射しうる様、適宜設定した。このように処理することにより（ｐ＝２０の場合）、有機高分子膜１つ１つを別個に低抵抗化した場合と比較して、低抵抗化処理に要する時間がおよそ１０分の１に短縮された。また、全ての高分子膜の抵抗は３ｋΩ前後になっており、ばらつきは小さかった。
【０１６５】
また、各素子へのパルス電圧の印加は、図２７に示した配線回路を用いて行った。スイッチング回路１４０３によりＸ方向の任意の素子行を選択できるようにし、電圧パルスは１Ｖ／１ｍｉｎのレートで波高値を１Ｖから１０Ｖへと上昇させていった。行方向配線に流れる電流は７〜８Ｖで最大となり、その後減少し、１０Ｖでは全素子が１ＭΩ以上の高抵抗になった。
【０１６６】
以上の電子ビーム照射により高分子膜４を高分子膜が低抵抗化された膜４’（図１３）とすると共に、電圧印加によりこの高分子膜が低抵抗化された膜４’の一部に間隙５を形成した（図１４）。
【０１６７】
次に、以上のようにして作製した電子源基体１を用いて画像形成装置を作製した。その作製手順を、図１９を参照して以下に説明する。
【０１６８】
先ず、上記電子源基体１の２ｍｍ上方に、画像形成部材７５の形成されたフェースプレート７１を支持枠７２を介して配置し、フェースプレート７１と画像形成部材７５、支持枠７２、基体１の接合部にフリットガラスを塗布し、大気中で４００℃で１０分間焼成することで封着した。なお、補強板への基体１の固定もフリットガラスで行った。
【０１６９】
画像形成部材を構成する蛍光体膜７４は、カラーを実現するために、ストライプ形状（図２１（ａ）参照）の蛍光体とし、先にブラックストライプ１２１を形成し、その間隙部にスラリー法により各色蛍光体１２２を塗布して蛍光体膜７４を作製した。ブラックストライプ１２１の材料としては、通常よく用いられている黒鉛を主成分とする材料を用いた。また、蛍光体膜７４の内面側にはメタルバック７３を設けた。メタルバック７３は、蛍光体膜７４の作製後、蛍光体膜７４の内面側表面の平滑化処理（通常、フィルミングと呼ばれる）を行い、その後、Ａｌを真空蒸着することで作製した。
【０１７０】
以上のようにして形成した真空容器（外囲器１００）内を、排気管（不図示）を通じて排気装置にて加熱しながら排気し、真空容器内の圧力が１．３×１０-6Ｐａ以下になったところで、排気管（不図示）をガスバーナーで加熱して溶着して真空容器を封止し、さらに真空容器内の圧力を低く維持するため、高周波加熱によりゲッター処理を行った。
【０１７１】
以上のようにして作製した画像形成装置を、単純マトリクス駆動により、各電子放出素子に順次電子放出を行わせ、各素子について素子電流Ｉｆと放出電流Ｉｅの値を測定したところ、Ｉｅ／Ｉｆで定義される電子放出効率は平均値で従来素子の５１０％、Ｉｅ値は従来素子の１２０％であった。またＩｅの値の素子毎のバラツキを求めたところ、非常に少なかった。
【０１７２】
また、画像形成装置の表示画像も、高輝度で、均一性が高く、長期に渡って安定であった。
【０１７３】
［実施例２］
本実施例では、実施例１の工程ａ〜ｅによって作製された高分子膜４が形成された電子源基体を、図１６（ａ）に示した光ビーム照射装置に設置し、高分子膜４の低抵抗化処理を行った。光ビーム以外は、実施例１と同様に電子源基体を作成したので、その説明は省略する。
【０１７４】
光源３１には、レーザー光源Ｎｄ：ＹＡＧ第二高調波（λ＝５３２ｎｍ）を用いた。光源３１の出力を５．６Ｗにし、ＮＤフィルター３２は、４０％透過フィルターを用いて、高分子膜４に照射した。その際、行方向へのスキャンの周波数は４０Ｈｚに設定し、高分子膜にレーザー光を照射する時間は２ｍｓ（Ｙ方向（列方向）のステージ送り速度で設定）にした。このレーザー照射は、２５℃の真空中で実施した。このように処理することにより（ｐ＝３００、２つの領域を同時処理した場合）、高分子膜１つ１つを別個に低抵抗化した場合と比較して、低抵抗化処理に要する時間がおよそ１０分の１に短縮された。また、全ての高分子膜の抵抗は５ｋΩ前後になっており、ばらつきは小さかった。
【０１７５】
本実施例におけるレーザー光照射のタイミングは、図２と同様で行った。図２の斜線で記したパルス形状が、選択した高分子膜にレーザー光が照射されるタイミングを示すものと同様である。
【０１７６】
以上の工程により、全ての低抵抗化処理された高分子膜４’に間隙を形成し、電子源を作成した。
【０１７７】
次に、以上のようにして作製した電子源基体を用いて実施例１と同様に画像形成装置を形成し、単純マトリクス駆動により、各電子放出素子に順次電子放出を行わせ、各素子について素子電流Ｉｆと放出電流Ｉｅの値を測定したところ、Ｉｅ／Ｉｆで定義される電子放出効率は平均値で従来素子の４７０％、Ｉｅ値は従来素子の１１０％であった。またＩｅの値の素子毎のバラツキは非常に小さかった。
【０１７８】
本実施例で作成した画像形成装置の表示画像は、実施例１で作成した画像形成装置と同様に、高輝度で、均一性が高く、長期に渡って安定であった。
【０１７９】
［実施例３］
本実施例では、実施例１の工程ａ〜ｅによって作製された高分子膜４が形成された電子源基体を、図１７のイオンビーム照射装置に設置し、高分子膜４の低抵抗化処理を行った。イオンビーム照射以外は、実施例１と同様に電子源基体を作成したので、その説明は省略する。
【０１８０】
イオンビーム照射装置は電子衝撃型のイオン源を使用し、不活性ガス（望ましくはＡｒ）を１×１０-3Ｐａ流入した。加速電圧は５ｋＶ、照射面積は２ｍｍ2（半径約０．８ｍｍ）、照射電流密度２μＡ／ｍｍ2とし、スリットを通してイオンビームを照射した。
【０１８１】
イオンビームの照射は、Ｘ配線方向にイオンビームがスリットの中心にかかるよう１０Ｈｚでｐ個のユニットを含む領域毎をスキャンしながら、Ｙ配線方向に３分／ｌｉｎｅのスピードでイオンビーム照射を移動させた。このイオンビーム照射は、２５℃の真空中で実施した。
【０１８２】
本実施例におけるイオンビーム照射のタイミングは、図２と同様で行った。図２の斜線で記したパルス形状は、選択した高分子膜にイオンビームが照射されるタイミングを示すものと同様である。このように処理することにより（ｐ＝２０、２つの領域を同時処理した場合）、有機高分子膜１つ１つを別個に低抵抗化した場合と比較して、低抵抗化処理に要する時間がおよそ１０分の１に短縮された。また、全ての高分子膜の抵抗は１０ｋΩ前後になっており、ばらつきは小さかった。
【０１８３】
次に、以上のようにして作製した電子源基体を用いて実施例１と同様に画像形成装置を作成し、単純マトリクス駆動により、各電子放出素子に順次電子放出を行わせ、各素子について素子電流Ｉｆと放出電流Ｉｅの値を測定したところ、Ｉｅ／Ｉｆで定義される電子放出効率は平均値で従来素子の３１５％、Ｉｅ値は従来素子の１０３％であった。またＩｅの値の素子毎のバラツキは非常に小さかった。
【０１８４】
本実施例で作成した画像形成装置の表示画像は、実施例１で作成した画像形成装置と同様に、高輝度で、均一性が高く、長期に渡って安定であった。
【０１８５】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、多数の電子放出素子を配列形成し、入力信号に応じて電子を放出する電子源において、製造プロセスの短時間化とともに、均一性が高く優れた電子放出特性を有する電子放出素子を基体上に配列せしめ、高輝度で均一性の高い表示が可能な画像形成装置の大画面化・量産化をも可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子源の製造方法における高分子膜の低抵抗化工程において照射するエネルギービームの一例としての電子ビームの走査照射を説明するための図である。
【図２】本発明の電子源の製造方法における高分子膜の低抵抗化工程において照射するエネルギービームの一例としての電子ビームの走査照射のタイミングを示す図である。
【図３】本発明における、電子ビーム等の照射による高分子膜の抵抗変化を示す図である。
【図４】本発明を適用した表面伝導型電子放出素子の基本的な一構成例を示す図である。（ａ）は平面図である。（ｂ）は断面図である。
【図５】本発明の電子源の製造方法により作製される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６】本発明の電子源の製造方法において並列する３つのユニットに対する低抵抗化処理の一例を示す模式的断面図である。
【図７】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８】本発明の電子源の製造方法の一例としての単純マトリクス配置の電子源の製造工程を示す模式図である。
【図９】本発明の電子源の製造方法の一例としての単純マトリクス配置の電子源の製造工程を示す模式図である。
【図１０】本発明の電子源の製造方法の一例としての単純マトリクス配置の電子源の製造工程を示す模式図である。
【図１１】本発明の電子源の製造方法の一例としての単純マトリクス配置の電子源の製造工程を示す模式図である。
【図１２】本発明の電子源の製造方法の一例としての単純マトリクス配置の電子源の製造工程を示す模式図である。
【図１３】本発明の電子源の製造方法の一例としての単純マトリクス配置の電子源の製造工程を示す模式図である。
【図１４】本発明の電子源の製造方法の一例としての単純マトリクス配置の電子源の製造工程を示す模式図である。
【図１５】本発明の電子源の製造方法における電子ビームを用いた高分子膜の低抵抗化工程を説明するための図である。
【図１６】本発明の電子源の製造方法における光ビームを用いた高分子膜の低抵抗化工程を説明するための図である。
【図１７】本発明の電子源の製造方法におけるイオンビームを用いた高分子膜の低抵抗化工程を説明するための図である。
【図１８】本発明における高分子膜を低抵抗化した膜に間隙を形成するための電圧波形の一例を示す図である。
【図１９】本発明の製造方法にて製造される表示装置の一例の斜視模式図である。
【図２０】本発明の表示装置の製造工程の一例を示す模式図である。
【図２１】表示装置に用いる蛍光体膜の構成例を示す図である。
【図２２】梯型配置の電子源の概略図である。
【図２３】梯型配置の電子源を備えた表示装置の概略構成を示す部分切り抜き斜視図である。
【図２４】従来の電子放出素子の模式図である。（Ａ）は平面図である。（Ｂ）は断面図である。
【図２５】従来の電子放出素子の製造工程の模式図である。
【図２６】本発明の電子源の製造方法にて作製される電子放出素子の電子放出特性を示す模式図である。
【図２７】本発明の電子源の製造方法における高分子膜を低抵抗化した膜に間隙を形成するための処理を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１  基体
２，３  電極
４  高分子膜
４’  高分子膜が低抵抗化された膜
４”  カーボン膜
５  間隙
６  空隙
７  導電性膜
８  炭素被膜
９  第１の間隙
１０  エネルギービーム照射手段
２１  電子放出手段
２２  電子ビーム透過用のピンホール
２３  電子ビーム遮断手段
２４  電子ビーム収束・偏向手段
３１  光源
３２  ＮＤフィルター
３３  ＸＹテーブル
３６  一方向可動テーブル
３４  ポリゴンミラー
３５  レンズ
４１  イオンビーム放出手段
４２  イオンビーム透過用のピンホール
４３  イオンビーム遮断手段
４４  イオンビーム収束・偏向手段
６２  列方向配線
６３  行方向配線
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
７５  画像形成部材
８０  電極２，３間を流れる素子電流を測定するための電流計
８１  電子放出素子に駆動電圧Ｖｆを印加するための電源
８２  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
８３  高圧電源
８４  アノード
１００  外囲器
１０１  スペーサ
１０２  電子放出素子
１１１  補強板
１２１  黒色導電材
１２２  蛍光体
２０１，３０１  表示パネル
３０２  グリッド電極
３０３  電子が通過するための開口
３０４  共通配線
５００  第２の間隙
１４０１  共通電極
１４０２  パルス発生器
１４０３  制御スイッチング回路
【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】
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【図１８】
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【図１９】
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【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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【図２７】
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