(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極と該電極間を接続する有機高分子膜とを有するユニットが複数設けられた基板を用意する工程と、
前記複数のユニットのうち、２以上のユニットの各々の一対の電極間に電位差が与えられた状態で、該電位差が与えられた状態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光又は粒子ビームを照射し、該光又は粒子ビームの照射の位置を移動させることで前記電位差が与えられている状態のユニットの各々の有機高分子膜に光又は粒子ビームを照射し、前記電位差が与えられている状態のユニットの各々の有機高分子膜を低抵抗化させて、該低抵抗化された膜に前記電位差により間隙を形成する工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする電子源の製造方法。
【請求項２】
前記光は、レーザー光、或いはキセノン光源又はハロゲン光源から放出された光であること特徴とする請求項１に記載の電子源の製造方法。
【請求項３】
前記粒子ビームは、電子ビーム又はイオンビームである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４】
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３のいずれかに記載の電子源の製造方法。
【請求項５】
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４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】
近年、画像形成装置等への応用を目指し、電子放出素子を多数配置した種々の電子源の検討がなされている。このうち、電子放出素子として表面伝導型電子放出素子を用いた電子源が知られている。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】
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、および電子源の構成を図１２および図１３に模式的に示す。図１２（Ａ）および図１２（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。また、図１３（ａ）は、上記公報などに開示されている電子源の構成の一例を示す平面図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【０００４】
図１２において、１は基体であり、２，３は対向する一対の電極、４００は導電性膜、５は第２の間隙、６００は炭素被膜、７は第１の間隙である。
【０００５】
図１２に示した電子放出素子を複数配置した電子源の一例を図１３に模式的に示す。図１３では、３行×３列の電子放出素子を配置し、それぞれの素子の片側の電極２同士と、電極３同士とが、配線８および配線９によりそれぞれ結線され、単純マトリクス構造を形成している。なお、配線の交差部分には絶縁層１０が設けられてある。
【０００６】
図１３の電子源の製造方法について、図１４を用いて説明する。
【０００７】
先ず、基体１上に一対の電極２，３を複数組み形成する（図１４（ａ））。
【０００８】
次に片側の電極２を接続するように複数組みごとに配線８を形成する（図１４（ｂ））。
【０００９】
配線８の、後述する配線９と交差する部分に、絶縁層１０を形成する（図１４（ｃ））。
【００１０】
絶縁層１０上を通る配線９を形成する（図１４（ｄ））。
【００１１】
続いて、電極２、３間を接続する導電性膜４００を形成する（図１４（ｅ））。
【００１２】
そして、配線８および９を介して電極２，３間に電流を流し、導電性膜４００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（ｆ））。
【００１３】
さらに、炭素化合物雰囲気中にて、配線８および９を介して前記電極２，３間に電圧を印加し、第２の間隙５内の基板１上、およびその近傍の導電性膜４００上に炭素被膜６００を形成する“活性化工程”を行い、図１４（ｆ）上の各素子が、図１２に示す電子放出素子となる。
【００１４】
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。
【００１５】
以上のような製造方法で作成された電子放出素子を複数擁してなる電子源と、蛍光体などの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。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の電子源では、その製造方法において、素子の“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”によって形成したそれぞれの素子の第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炭素被膜６００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。
【００１７】
しかしながら、このような従来の電子源の製造工程においては、以下の課題を有している。
【００１８】
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、工程管理の簡略化が難しい。
【００１９】
また、上記のような電子源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を低減させるためにも電子源を構成する電子放出素子の特性を一層向上させることが望まれている。
【００２０】
さらには、上記のような電子源を用いた画像形成装置をより安価にそしてより簡易に歩留まりよく製造することも望まれている。
【００２１】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、特に電子源の製造工程を簡略化でき、それぞれの素子の電子放出特性を改善することもできる電子源の製造方法、並びに画像形成装置の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００２２】
【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。
【００２３】
すなわち、上記課題を解決するための第１の発明は、
一対の電極と該電極間を接続する有機高分子膜とを有するユニットが複数設けられた基板を用意する工程と、
前記複数のユニットのうち、２以上のユニットの各々の一対の電極間に電位差が与えられた状態で、該電位差が与えられた状態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光又は粒子ビームを照射し、該光又は粒子ビームの照射の位置を移動させることで前記電位差が与えられている状態のユニットの各々の有機高分子膜に光又は粒子ビームを照射し、前記電位差が与えられている状態のユニットの各々の有機高分子膜を低抵抗化させて、該低抵抗化された膜に前記電位差により間隙を形成する工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする電子源の製造方法である。
本発明は、上記第１の発明において、
「前記光は、レーザー光、或いはキセノン光源又はハロゲン光源から放出された光であること」、
「前記粒子ビームは、電子ビーム又はイオンビームであること」
「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」、
をその好ましい態様として含むものである。
上記課題を解決するための第２の発明は、
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、前記電子源が前記第１の発明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である。
【００２４】
本発明によれば、従来の、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（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被膜を形成する工程）、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（活性化工程）、を必要としていた電子源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。即ち、上記の炭素被膜を形成するといった工程が不要となり、電子放出素子の構造を得るまでに必要な工程を大幅に減少することができ、製造工程の短縮、簡略化が可能となる。
【００２５】
さらに、本発明の製造方法によって製造される電子放出素子と同様な電子放出素子は、粒子ビーム等を照射することにより高分子膜を低抵抗化した後に電圧印加により間隙形成を行う方法によっても製造可能であるが、本発明の製造方法によれば、後に詳述する間隙形成をより適切に判定し、すみやかに工程を終了することができる。
【００２６】
また、電子放出素子を構成する後述のカーボン膜の耐熱性が良好である等の理由から、従来、導電性膜の耐熱性等によって制限されていた電子放出特性の向上、すなわち電子源の性能向上を図ることもできる。
【００２７】
【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。
【００２８】
図１は、本発明の製造方法により製造される電子源について示した図である。尚、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’における断面図である。
【００２９】
図１において、１は電子源を構成する基体（リアプレート）、２と３は各電子放出素子の電極、８と９は配線、１０は絶縁層、６は導電性膜（「炭素を主成分とする導電性の膜」、あるいは単に「カーボン膜」と呼ぶ場合がある。以後では、カーボン膜と称す）、５’は間隙である。同図で、カーボン膜６は、電極２、３間の基体１上に配置されている。
【００３０】
上記のように構成される電子源においては、配線８，９および電極２，３を介して各電子放出素子の間隙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し、図１（ａ）における紙面に垂直な方向に印加された高圧により引き出されて放出電子となる。
【００３１】
本発明の電子放出素子のカーボン膜６は、当初は高分子膜６’である。図２は、図１に記載の電子源のうち、ある電子放出素子の部分について抜き出して記した図であり、本発明の電子放出素子の一例でもある。図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は断面図である。
【００３２】
次に電子放出素子の製造方法について、図２および図３を用いて説明する。
【００３３】
基板上に、電極長Ｗ、電極間ギャップＬとなるように電極２，３を作製し（図３（ａ））、この電極に配線を接続する。電極間ギャップを跨ぐように、電極２、３および基体１上に、素子長Ｗ’の高分子膜６’を作製する（図３（ｂ））。
【００３４】
電子放出素子の電極間に一定の電位差を与え始め、その後、電位差が与えられた状態にある電極間を接続する高分子膜６’に、電子ビーム、イオンビーム等の粒子ビーム、あるいは光を、照射手段１１より照射する（図３（ｃ））。これにより、高分子膜６’が導電性を発現する（高分子膜６’が低抵抗化される）とともに、電流が流れてさらに発熱し、高分子膜が低抵抗化された膜に間隙５’が生成して、間隙５’を有するカーボン膜６となる（図３（ｄ））。
【００３５】
ここで、本発明における「高分子膜」について記載する。
【００３６】
高分子とは、化合物の物理的、化学的性質がその分子量によって変化しない程度の分子量となった化合物であり、その分子量の下限として明確な値は規定されていないが、一般には互いに共有結合で連なった１００００以上の分子量をもつ化合物を指す。
【００３７】
本発明における高分子膜は、電子ビーム、イオンビーム等の粒子ビーム、あるいは光を照射すると、炭素結合の解離、再結合が生じて導電性が発現する高分子が好ましい。
【００３８】
このような高分子としては、芳香環を有する芳香族系高分子膜が好ましい。これらの高分子は、導電性を有するグラファイトと類似の構造をあらかじめ有し、共役電子を蓄えやすいためである。特に芳香族ポリイミドは、骨格中に芳香環およびイミド基とが平面状に存在し、本発明の低抵抗化処理によりグラファイト類似の構造を形成しやすく、結果、導電性を付与することが特に期待できる。
【００３９】
また、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の高分子も本発明において好ましく用いることが出来る。
【００４０】
一方で、これらの高分子は、一般的に溶媒に対し難溶性を示す。従って、本発明においては、芳香族系の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、その前駆体溶液を使用し、その後焼成して高分子膜とする手法が有効である。一例をあげれば、インクジェット方式により芳香族ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸溶液を塗布（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。インクジェット方式を用いた塗布は、必要な位置に必要な膜厚で塗布できるので大面積基体に適している。
【００４１】
なお、ポリアミド酸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。
【００４２】
本発明では、電子放出素子を構成する電極間に一定の電位差を与えながら、高分子膜６’に、電子ビーム、イオンビーム等に代表される粒子ビーム、あるいは光を照射するが、与える電位差は次のように予め決めることができる。すなわち、ダミーの電子放出素子を作成し、その結果に基づいて、与える電位差を予め決めておくのである。例えば、ダミーの素子の高分子膜に電子ビーム、イオンビーム等に代表される粒子ビーム、あるいは光を照射して、高分子膜６’の抵抗を下げる。高分子膜６’が低抵抗化した段階で、電極間に通電印加し、間隙５’を形成する。このとき、印加電圧をステップ状に上昇させていけば、間隙を形成して電流が流れなくなる電位差が明確になる。そこで、この電位差をＶｆｏｒｍ（Ｖ）とすれば、本発明で高分子膜６’に予め印加しておく電位差は、Ｖｆｏｒｍ（Ｖ）近辺の電位差で、好ましくは、Ｖｆｏｒｍ（Ｖ）から±０〜０．５Ｖの範囲の電位差である。
【００４３】
本発明では、このようにして予め決定しておいた電位差を電極間に与えた状態で、電子ビーム、イオンビーム等に代表される粒子ビーム、あるいは光を高分子膜６’に照射することにより、高分子膜に対して通電のための低抵抗化処理と間隙形成処理とを同時に行うことができる。
【００４４】
本発明で、予め電圧を印加した高分子膜６’に、間隙５’を生じせしめるために照射するのは、電子ビーム、イオンビーム等の粒子ビーム、あるいは光である。これらのうちいずれを照射することによっても、高分子膜６’は、先記したようにカーボン膜６に変化する。以下それぞれの特長を記す。
【００４５】
電子ビーム、イオンビーム等の粒子ビームを照射する場合には、高分子膜６’を備えた基体は、真空中に保持され、同じく真空中に保持された電子ビーム銃等の粒子ビーム源よりビームを照射する。例えば、電子ビームを適用する場合、使用する電子銃としては、様々な加速電圧の電子銃を使用でき、ビームを任意のサイズに集束できるものが望ましい。電子ビーム等の粒子ビームを高分子膜６’に照射することにより、導電性が発現する機構は明らかではないが、本発明者らは、電子ビーム等の粒子ビームが高分子膜６’衝突する際に、電子等の粒子が加速されて持つエネルギーが伝播することにより、高分子膜６’が加熱されると考えている。なお、電子ビーム、イオンビーム等の粒子ビームの照射では、後述する光照射の場合と比較して、高分子膜６’の吸光特性によらず導電性を発現させることができる。
【００４６】
一方、光照射する場合には、光源から出た光をファイバー等で真空中に導き、真空中に設置した基体上の高分子膜に照射できるほか、基体を不活性ガス雰囲気下に設置した場合でも光照射できる。あるいは、高分子膜の配置された基体だけを真空あるいは不活性雰囲気中に設置し、石英等光を透過する窓を介して外部より光照射することも可能である。使用する光源としては、半導体レーザー等によるレーザー光のほか、キセノンランプやハロゲンランプを光源とする赤外光や可視光でも可能である。一般に、レーザー光ではスポット径が小さいので出力密度を高くでき、したがって高分子膜への照射時間が短いことに特長がある。一方、キセノン光やハロゲン光では、スポット径が大きいので一度に複数の高分子膜に照射することが可能である。
【００４７】
なお、高分子膜６’だけを熱分解して他の部材にはダメージを与えないために、照射パワーには注意が必要である。電子ビーム、イオンビーム等に代表される粒子ビーム、あるいは光による照射の特徴の１つとしてパルス変調が可能であることから、高出力の照射に際しては照射パルスを短くし、また低出力の場合にはパルスを長くすれば、照射パワーに制限はない、ということもできる。
【００４８】
図１５は、本発明の製造方法により製造される電子源を用いた画像形成装置の一例を示す模式図である。尚、図１５は画像形成装置２０１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。
【００４９】
図１５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（本発明の基体に対応する）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。フェースプレート７１と、リアプレート１と、支持枠７２とで気密容器１００が構成される。
【００５０】
画像形成装置２０１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と導電性のメタルバック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、画像形成装置の外部に配置される駆動回路などと、画像形成装置２０１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。
【００５１】
次に、図１５に示したような画像形成装置の製造方法の一例の説明と合わせて、上記電子放出素子を用いた本発明の電子源の製造方法の一例を図５〜図１１などを用いて以下に示す。
【００５２】
（Ａ）まず、電子源を形成するリアプレート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。
【００５３】
（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を複数組形成する（図５）。電極材料は、導電性材料であれば良いが、後述する工程（電子ビーム、イオンビーム等に代表される粒子ビーム、あるいは光、を照射する工程）によりダメージを受けない材料が好ましい。電極２，３は、スパッタ法、ＣＶＤ法、印刷法など種々の方法を用いて形成することができる。なお、図５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。
【００５４】
（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６）。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。
【００５５】
（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７）。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。
【００５６】
（Ｅ）下配線６２と実質的に直交する上配線６３を形成する（図８）。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。
【００５７】
（Ｆ）次に、各電極対２、３間を接続するように、高分子膜６’を配置してユニットを形成する（図９）。大面積に簡易に形成するには、高分子膜の前駆体を含む溶液をインクジェット法にて塗布することが好ましいが、その他種々の方法、例えば、回転塗布法、印刷法、ディッピング法等も適用できる。なお、高分子膜としてポリイミドを使用する場合には、先記したようにその前駆体溶液を塗布し、引き続いて３５０℃焼成してイミド化（「キュア」と称する）を行いポリイミドとするのが通常である。しかし、この工程ではキュアを行わず、後工程の「低抵抗化処理」によりキュアを兼ねることもできる。
【００５８】
（Ｇ）つぎに、前記工程（Ｆ）の高分子膜６’に、間隙５’の形成を行う。この間隙５’の形成は、配線６２および配線６３に一定電圧を印加して該配線に接続された複数のユニットを構成する一対の電極間に電位差を与えた後に、電位差が与えられた状態にある複数のユニットに電子ビーム、イオンビーム等の粒子ビーム、あるいは光、を照射することによって高分子膜６’の低抵抗化と間隙５’の形成を一度に行うことができる。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く、パルス入力と粒子ビームの照射、あるいはパルス入力と光の照射とを同期させる。図１０（ａ）、（ｂ）は印加する電圧と、電子ビーム、イオンビーム等の粒子ビーム、あるいは光を照射するタイミングの一例について記した図である。
【００５９】
図１０（ａ）は、予め電圧を印加した状態で、電子ビーム、イオンビーム等の粒子ビーム、あるいは光を照射し、間隙形成および照射終了後に電圧印加を停止する方法である。また図１０（ｂ）は、電圧の印加とほぼ同時に電子ビーム、イオンビーム等の粒子ビーム、あるいは光照射を開始し、徐々に出力を高めて所望の出力値に到達した後、間隙形成を確認した上で電圧印加と照射を同時に停止する方法である。図１０に例示した以外の手法でも、本発明の範囲内で、最終的に間隙５’を形成しえる方法ならば、本発明を特に制限するものではない。
【００６０】
前述した芳香族高分子、特に芳香族ポリイミドは、比較的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℃以上に至るまで加熱することで、導電性を発現せしめることができる。付記すれば、このような温度まで基板全体を加熱すれば、高分子膜６’のみならず他の構成部材も過熱によるダメージを受ける。本発明では、電子ビーム、イオンビーム等の粒子ビーム、あるいは光を照射することにより、該高分子膜６’だけを低抵抗化することができる。より具体的には、複数の電極２，３、および高分子膜６’を形成したリアプレート１を、不活性ガス中や真空中といった酸化抑制雰囲気下においてステージ上に配置し、複数の電子放出素子に電圧を印加した状態で電子ビーム、イオンビーム等の粒子ビーム、あるいは光、を高分子膜６’に照射する。
【００６１】
粒子ビームとして電子ビームを照射する場合には、電子銃として例えば、ブラウン管テレビの電子銃を使用することができる。また、光を照射する場合には、レーザー光や、キセノンランプ、ハロゲンランプなどを光源とするものも利用できる。電子ビームやイオンビーム等の粒子ビーム、あるいは光、の照射に際しては、照射する素子には予め電圧が印加されているので抵抗値のモニターが可能である。そして、例えば、所望の抵抗値が得られた時点で照射を終了することができるが、経験的に照射時間がわかっていれば、このように抵抗値を測定しなくても良い。また電子ビームやイオンビーム等の粒子ビーム、あるいは光、の照射は、高分子膜６’全体に渡って行う必要はなく、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。以上のようにして、高分子膜６’を低抵抗化膜中に間隙５’を形成してカーボン膜６とすることができ、基体上に複数の電子放出素子を備えた電子源とすることができる（図１１）。
【００６２】
本発明においては、光（レーザーを含む）又は粒子ビーム（電子ビーム、イオンビームを含む）の照射に先立って一対の電極間（高分子膜）に電位差が印加され始める。このようにすることで、電位差の印加とエネルギ−照射とを完全に同時にする必要がなくなり、プロセスマージンが広がる。その結果、確実に、そして均一性高く、高分子膜の低抵抗化処理と、間隙形成処理を行うことができる。ここで、電極間に印加する電位差は、光又は粒子ビームの照射前の高分子膜に前記電位差を与えても実質的に間隙が形成されえない電位差である。
【００６３】
ところで、電圧印加の前に光又は粒子ビームを照射すると、高分子膜の低抵抗化が徐々に開始してしまい、均一性の高い電子放出素子の形成が難しい。そのため、本発明ではエネルギ-（光又は粒子ビーム）照射に先立って、予め電位差を印加しておくことで、均一性高く、高分子膜の低抵抗化処理と、間隙形成処理を行うことができる。
【００６４】
また、本発明においては、上記電位差を印加する素子は、リアプレート１上に形成した全ての素子である必要は必ずしもない。つまり、仮想的に、全素子（全ユニット）を複数の領域に分け、その領域毎に、前記低抵抗化処理と間隙形成処理とを順次行っていくことができる。このようにすれば、特に、電位差の印加を、各ユニットに接続する配線を通じて行う場合には、配線における電圧降下を抑制でき、その結果、均一性の高い電子源、画像形成装置を得ることができる。
【００６５】
（Ｈ）ここまでの工程を経て得られた電子源の電圧−電流特性は図４に示したような測定装置によって計測することができる。その特性は、図１７に示したようなものであった。図４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は電子源を構成する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は各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。上記電子源を構成する電子放出素子は、図１７に示すようにしきい値電圧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、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。
【００６６】
以上の工程で作製した電子源を用いた画像形成装置の製造方法を引き続いて説明する。
【００６７】
（Ｉ）予め用意した、アルミニウム膜からなるメタルバック７３と蛍光体膜７４等の画像形成部材を擁したフェースプレート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１６（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。
【００６８】
図１６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１６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。
【００６９】
また、図１６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。
【００７０】
さらには、図１６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。
【００７１】
（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。
【００７２】
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。
【００７３】
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１５に示した気密容器１００が得られる。
【００７４】
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１００が得ることができる。
【００７５】
上記「封着工程」を真空中にて行う場合には、気密容器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）に残留ガスを排気する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。
【００７６】
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。
【００７７】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００７８】
［実施例１］
図１を用いて本発明の第１の実施例を説明する。図１は本発明の特徴を最もよく表す図である。
【００７９】
本実施例では、Ｘ方向８０素子Ｙ方向４０素子を有する電子源を用いた画像形成装置２０１を作成した。図１５に模式的に示した画像形成装置の製造方法について、図５〜図１１、図１５、図１６を用いて説明する。
【００８０】
図１１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はカーボン膜、６２はＸ方向配線、６３はＹ方向配線、６４は層間絶縁層である。以下電極２、３およびカーボン膜６をセットにし、１ユニットと称する。また、図１５は、図１１に示す電子源を用いて作製した画像形成装置の模式図であり、図１１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で真空密閉可能な気密容器１００が形成される。
【００８１】
以下、順を追って本実施例を説明する。
【００８２】
（工程１）
ガラス基板１上に、スパッタリング法により、厚さ５０ｎｍ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５）。なお、電極２、３の電極間距離は１０μｍとした。
【００８３】
（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６）。
【００８４】
（工程３）
続いて、Ｘ方向配線６２と後工程で形成するＹ方向配線６３の交差部となる位置に、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７）。
【００８５】
（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８）。
【００８６】
（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、高分子膜６’となる原料の溶液を塗布した。本実施例では、ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸３％Ｎ−メチルピロリドン／２−ブトキシエタノール溶液を、インクジェット法により液滴塗布した。これを、１３０℃でベークして溶媒を除去し、直径約１００μｍ、膜厚３０ｎｍの円形のポリイミド前駆体が素子上に形成されたリアプレートを得た（図９）。
【００８７】
（工程６）
次に、（工程５）までの工程で作製したリアプレート１を真空容器内に配置した稼動機構つきのステージ上に設置した。次いで真空容器内でリアプレートの全てのＸ方向配線６２およびＹ方向配線６３の取り出し部にプローブで導通をとり、プローブ他端を外部電源に接続してこれらの配線に接続した高分子膜６’すべてに電位差が８Ｖとなるよう、電圧を加えた。この状態で、真空容器内の、リアプレートに面した位置に予め設置された電子銃より、高分子膜６’に対して、電子ビーム（照射条件：加速電圧８ｋＶ、照射電流密度０．１ｍＡ／ｍｍ2）を照射した。このときのある素子における電圧印加と電子ビーム照射の関係は、図１０（ａ）のように行い，一度の照射で３２０ユニットの高分子膜６’に照射が可能であった。通電印加と照射を継続しながらステージを逐次移動し、各々の高分子膜６’の一部に間隙５’を作成し、低抵抗化が進んだ導電性の領域（カーボン膜６）を形成した。
【００８８】
（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１６（ａ））。尚、フェースプレート７１上の支持枠７２との当接部には、予めフリットガラスを塗付しておいた。
【００８９】
（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の真空雰囲気中で、４００℃に加熱および加圧して封着を行った（図１６（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、本実施例の画像形成装置２０１を作製した。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。
【００９０】
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。
【００９１】
なお、本実施例の工程６で、電子ビームの代わりにＨ+イオンビームを使用した場合にも、実施例１とほぼ同様の表示特性をもつ画像形成装置が作製できた。
【００９２】
［実施例２］
本実施例では、Ｘ方向８０素子Ｙ方向４０素子を有する電子源を用いた画像形成装置２０１を作成した。本実施例では（工程１）から（工程５）に至るまで、実施例１と同様の工程を実施した。（工程６）以降の工程について、以下図１０及び図１５〜１７を用いて説明する。
【００９３】
（工程６）
（工程５）までで作製したリアプレート１を、真空容器内に配置した稼動機構つきのステージ上に設置した。次いで真空容器内でリアプレートの全てのＸ方向配線６２およびＹ方向配線６３の取り出し部にプローブで導通をとり、プローブ他端を外部電源に接続してこれらの配線に接続した高分子膜６’すべてに電位差が８Ｖとなるよう、電圧を加えた。この状態で、真空容器内の、リアプレートに面した位置に予め設置された光ファイバーより、高分子膜６’に対して、レーザー光（照射条件：波長８２０ｎｍ、出力１３Ｗ、照射径φ０．４ｍｍ）を照射した。このときのある素子における電圧印加とレーザー光照射の関係は、図１０（ａ）のように行い、十分に位置合わせをおこなって１度の照射で１ユニットの高分子膜に照射した。通電印加と照射を継続しながらステージを逐次移動し、各々の高分子膜６’の一部に間隙５’を作成し、熱分解の進んだ導電性の領域（カーボン膜６）を形成した。
【００９４】
（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）、実施例１と同様に配置した（図１６（ａ））。尚、フェースプレート７１上の支持枠７２との当接部には、予めフリットガラスを塗付しておいた。
【００９５】
（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の真空雰囲気中で、４００℃に加熱および加圧して封着を行った（図１６（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、本実施例の画像形成装置２０１を作製した。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。
【００９６】
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。
【００９７】
［実施例３］
本実施例では、Ｘ方向８０素子Ｙ方向４０素子を有する電子源を用いた画像形成装置２０１を作成した。本実施例では（工程１）から（工程５）に至るまで、実施例１と同様の工程を実施した。（工程６）以降の工程について、以下図１０及び図１５〜１７を用いて説明する。
【００９８】
（工程６）
（工程５）までで作製したリアプレート１を真空容器内に配置した稼動機構つきのステージ上に設置した。次いで真空容器内でリアプレートの全てのＸ方向配線６２およびＹ方向配線６３の取り出し部にプローブで導通をとり、プローブ他端を外部電源に接続してこれらの配線に接続した高分子膜６’すべてに電位差が８Ｖとなるよう、電圧を加えた。この状態で、真空容器内の、リアプレートに面した位置に予め設置された光ファイバーより、高分子膜６’に対して、キセノンランプを光源とする光（照射条件：照射波長３５０ｎｍ〜１１００ｎｍ、照射径φ２．５ｍｍ）を照射した。このときのある素子における電圧印加とレーザー光照射の関係は、図１０（ａ）のように行い、一度の照射で２０ユニットの照射が可能であった。通電印加と照射を継続しながらステージを逐次移動し、各々の高分子膜６’の一部に間隙５’を作成し、熱分解の進んだ導電性の領域（カーボン膜６）を形成した。
【００９９】
（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）、実施例１と同様に配置した（図１６（ａ））。尚、フェースプレート７１上の支持枠７２との当接部には、予めフリットガラスを塗付しておいた。
【０１００】
（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の真空雰囲気中で、４００℃に加熱および加圧して封着を行った（図１６（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、本実施例の画像形成装置１００を作製した。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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
［実施例４］
本実施例では、Ｘ方向８０素子Ｙ方向４０素子を有する電子源を用いた画像形成装置２０１を作成した。本実施例では（工程１）から（工程５）に至るまで、実施例１と同様の工程を実施した。（工程６）以降の工程について、以下図１０及び図１５〜１７を用いて説明する。
【０１０３】
（工程６）
（工程５）までの工程で作製したリアプレート１を真空容器内に配置した稼動機構つきのステージ上に設置した。次いで真空容器内でリアプレートの全てのＸ方向配線６２およびＹ方向配線６３の取り出し部にプローブで導通をとり、プローブ他端を外部電源に接続してこれらの配線に接続した高分子膜６’すべてに電位差が８Ｖとなるよう、電圧を加えた。この状態で、真空容器外部から、リアプレートの素子直上に設置した石英窓を介して、高分子膜６’に対してレーザー（照射条件：波長８２０ｎｍ、照射径φ０．４ｍｍ）を照射した。このときのある素子における電圧印加とレーザー光照射の関係は、図１０（ａ）のように行い、一回の照射で１ユニットずつ照射した。通電印加と照射を継続しながらステージを逐次移動し、各々の高分子膜６’の一部に間隙５’を作成し、熱分解の進んだ導電性の領域（カーボン膜６）を形成した。
【０１０４】
（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）、実施例１と同様に配置した（図１６（ａ））。尚、フェースプレート７１上の支持枠７２との当接部には、予めフリットガラスを塗付しておいた。
【０１０５】
（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の真空雰囲気中で、４００℃に加熱および加圧して封着を行った（図１６（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、本実施例の画像形成装置２０１を作製した。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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
［実施例５］
本実施例では、Ｘ方向８０素子Ｙ方向４０素子を有する電子源を用いた画像形成装置２０１を作成した。本実施例では（工程１）から（工程５）に至るまで、実施例１と同様の工程を実施した。（工程６）以降の工程について、以下図１０及び図１５〜１７を用いて説明する。
【０１０８】
（工程６）
（工程５）までで作製したリアプレート１を真空容器内に配置した稼動機構つきのステージ上に設置した。次いで真空容器内でリアプレートの全てのＸ方向配線６２およびＹ方向配線６３の取り出し部にプローブで導通をとり、プローブ他端を外部電源に接続してこれらの配線に接続した高分子膜６’すべてに電位差が８Ｖとなるよう、電圧を加えた。この状態で、真空容器外部から、真空容器内のリアプレートの素子直上に設置した石英窓を介して、高分子膜６’に対してキセノンランプを光源とする光（照射条件：照射波長３５０ｎｍ〜１１００ｎｍ、照射径φ２．５ｍｍ）を照射した。このときのある素子における電圧印加とレーザー光照射の関係は、図１０（ａ）のように行い、一回の照射で２０ユニットの照射が可能であった。通電印加と照射を継続しながらステージを逐次移動し、各々の高分子膜６’の一部に間隙５’を作成し、熱分解の進んだ導電性の領域（炭素を主成分とする導電性膜６）を形成した。
【０１０９】
（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）、実施例１と同様に配置した（図１６（ａ））。尚、フェースプレート７１上の支持枠７２との当接部には、予めフリットガラスを塗付しておいた。
【０１１０】
（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の真空雰囲気中で、４００℃に加熱および加圧して封着を行った（図１６（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、本実施例の画像形成装置２０１を作製した。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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電子放出素子、電子源の製造プロセスを簡易化できるとともに、長期に渡り優れた表示品位を維持できる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】本発明の電子源の製造方法により製造される電子源の一例を示す模式的平面図及び断面図である。（ａ）は平面図である。（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明の電子源の製造方法により製造される電子源を構成する電子放出素子の一例を示す模式的平面図及び断面図である。（ａ）は平面図である。（ｂ）は断面図である。
【図３】本発明の電子源の製造方法により製造される電子源を構成す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４】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５】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】本発明の電子源の製造方法における電圧印加、および電子ビーム等の粒子ビーム、あるいは光の照射のタイミングの一例を示す図である。
【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】従来の表面伝導型電子放出素子の構成を示す模式図である。（Ａ）は平面図である。（Ｂ）は断面図である。
【図１３】従来の電子源の構成を示す模式図である。（ａ）は平面図である。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図１４】従来の電子源の製造工程の一例を示す模式図である。
【図１５】本発明の画像形成装置の斜視模式図である。
【図１６】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。
【図１７】本発明の電子源の電子放出特性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’  高分子膜
７  第１の間隙
８，９  配線
１０  絶縁層
１１  電子ビーム、イオンビーム等の粒子ビーム又は光の照射手段
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  気密容器
１０１  スペーサ
１０２  電子放出素子
２０１  画像形成装置
【図１】
0003884979.tif 000002
【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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