CN102222590A - 电子发射元件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电子发射元件及其制造方法。该电子发射元件，包括：第一电极；绝缘层，其形成在所述第一电极上并且具有贯通孔的开口；第二电极，其形成在所述绝缘层上，所述第二电极被布置成使得至少覆盖所述开口，并且经由所述开口而面向所述第一电极；以及，精细颗粒层，其布置在所述第一电极和所述第二电极之间，所述精细颗粒层由绝缘精细颗粒和导电精细颗粒构成，其中，所述绝缘层被布置在所述第一电极和所述精细颗粒层之间或在所述第二电极和所述精细颗粒层之间，当在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压时，电子从所述第一电极发射，并且在所述精细颗粒层中被加速，以通过所述第二电极。

Description

电子发射元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种电子发射元件及其制造方法。
背景技术
Spindt类型的电极和碳纳米管(CNT)电极已经被称为传统的电子发射元件。已经预期这样的电子发射元件应用于例如FED(场发射显示器)的领域。这样的电子发射元件被使得通过隧道效应来发射电子，隧道效应由通过向尖锐部施加电压而形成的大约1GV/m的强电场所导致。
然而，这两种类型的电子发射元件在电子发射部分的表面附近具有强电场。因此，由于电场更可能将气体分子离子化，所以所发射的电子获得大量的能量。由于气体分子的离子化所产生的阳离子因为强电场而向着电子发射元件的表面加速并且与电子发射元件的表面碰撞。这引起由于溅射导致的电子发射元件的击穿的问题。
此外，在产生离子之前产生臭氧，因为在大气中的氧气具有比电离能量低的离解能。臭氧对于人体有害，并且因为其强氧化力而氧化各种物质。这引起在电子发射元件周围的构件被损坏的问题。为了处理这个问题，应当对于在元件周围的构件使用具有抗臭氧性的昂贵材料。
同时，针对所述问题，已知MIM(金属绝缘体金属)型和MIS(金属绝缘体半导体)型电子发射元件作为用于防止由于溅射导致的元件的击穿并且减少臭氧的产生的手段。这些电子发射元件是表面发射型的电子发射元件，其中每一个通过使用在电子发射元件中的量子尺寸效应和强电场来加速电子，使得从元件的平坦表面发射电子。因此，这些电子发射元件不要求在元件外部的强电场，因为在元件中的电子加速层中加速的电子被向外发射。MIM型和MIS型的电子发射元件因此可以克服可能在Spindt型、CNT型和BN型电子发射元件中出现的、由于气体分子的离子化通过溅射导致的元件的击穿的问题和臭氧产生的问题。
另外，针对所述问题，已经开发了一种电子发射元件，其能够在大气中进行稳定的电子发射，并且当发射电子时抑制产生诸如臭氧和NOX的有害物质。例如，已经知道一种电子发射元件，其在电极之间包括电子加速层，所述电子加速层包含：导电精细颗粒，其由电导体构成，并且具有强的抗氧化效应；以及，绝缘材料，其具有比所述导电精细颗粒的尺寸更大的尺寸(参见例如，日本未审查专利公布No.2009-146891)。
在一些情况下，电子发射元件在能够减少在电子发射时产生的诸如臭氧和NOx的有害物质的同时不能连续地操作。具体地说，可以在电极的一部分中形成不均匀的电场，并且可以在电子加速层的一部分中集中电场。在该情况下，如果电子发射元件在保持电场的集中的情况下连续的操作并且电流的施加继续，则电流集中在电流更容易通过的部分中。这有时导致电介质击穿，并且结果，中断向元件的电压施加。因此，期望开发一种可以长时间连续操作的电子发射元件。
发明内容
根据上述情况，已经实现了本发明来提供一种可以长时间连续操作的电子发射元件。
根据本发明的一个方面，提供了一种电子发射元件，包括：第一电极；绝缘层，其形成在所述第一电极上并且具有贯通孔的开口；第二电极，其形成在所述绝缘层上，所述第二电极被布置成使得至少覆盖所述开口，并且经由所述开口而面向所述第一电极；以及，精细颗粒层，其布置在所述第一电极和所述第二电极之间，所述精细颗粒层由绝缘精细颗粒和导电精细颗粒构成，其中，所述绝缘层位于所述第一电极和所述精细颗粒层之间或所述第二电极和所述精细颗粒层之间，当在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压时，电子从所述第一电极发射，并且在所述精细颗粒层中被加速，以通过所述第二电极。
本发明的发明人发现：当电子发射元件依序包括：第一电极；绝缘层，其形成在所述第一电极上并且具有贯通孔的开口；第二电极，其形成在所述绝缘层上，所述第二电极被布置成使得至少覆盖所述开口，并且经由所述开口而面向所述第一电极；以及，精细颗粒层，其布置在所述第一电极和所述第二电极之间，所述精细颗粒层由绝缘精细颗粒和导电精细颗粒构成，即使电流长时间流过在所述第一和第二电极之间的所述精细颗粒层，电流也不集中在特定部分上，因此达到本发明的完成。本发明可以提供能够长时间连续操作的电子发射元件。
附图说明
图1是图示根据本发明的实施例1的电子发射元件的配置的示意图；
图2是沿着在图1中的线A-A所截取的截面图；
图3是图示根据本发明的实施例1的电子发射元件的绝缘层的平面形状的示意图；
图4是图示用于电子发射试验的测量系统的图；
图5是在示例1的球形屏蔽物质被吹走后的金/钯金属膜(多孔电极层)的表面的SEM图像；
图6是示出对于元件中电流测量的示例1和比较示例1和2的电子发射元件的结果的图；
图7是示出对于电子发射电流测量的示例1和比较示例1和2的电子发射元件的结果的图；
图8是示出在真空中的连续操作前后的比较示例3的电子发射元件的薄膜电极的表面上的观察结果的图；
图9是示出在真空中的连续操作前后的示例1的电子发射元件的薄膜电极的表面上的观察结果的图；
图10是示出当示例1的电子发射元件在真空中操作时随着时间而变化的电子发射电流的图；
图11是示出当示例1的电子发射元件在大气(湿度：湿度1％RH或更低)中操作时随着时间而变化的电子发射电流的图；
图12是图示根据本发明的实施例1的绝缘层的修改的配置的示意图；
图13是图示包括本发明的电子发射元件的带电装置和图像形成设备的示例的图；
图14是图示包括本发明的电子发射元件的电子束固化装置的示例的图；
图15是图示包括本发明的电子发射元件的光发射装置的一个示例的图；
图16是图示包括本发明的电子发射元件的光发射装置的另一个示例的图；
图17是图示包括本发明的电子发射元件的光发射装置的另一个示例的图；
图18是图示配备了包括本发明的电子发射元件的光发射装置的图像显示装置的示例的图；
图19是图示包括本发明的电子发射元件的吹风装置的示例的图；以及
图20是图示包括本发明的电子发射元件的吹风装置(冷却装置)的示例的图。
具体实施方式
本发明的一种电子发射元件，包括：第一电极；绝缘层，其形成在所述第一电极上并且具有贯通孔的开口；第二电极，其形成在所述绝缘层上，所述第二电极被布置成使得至少覆盖所述开口，并且经由所述开口而面向所述第一电极；以及，精细颗粒层，其布置在所述第一电极和所述第二电极之间，所述精细颗粒层由绝缘精细颗粒和导电精细颗粒构成，其中，所述绝缘层位于所述第一电极和所述精细颗粒层之间或在所述第二电极和所述精细颗粒层之间，当在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压时，电子从所述第一电极发射，并且在所述精细颗粒层中被加速，以通过所述第二电极。
因为在本发明中具有开口的绝缘层被设置在第一电极和第二电极之间，并且第二电极被布置成使得经由开口面向第一电极并且与绝缘层部分地重叠，所以在第二电极的一部分中或在第一电极和第二电极之间的精细颗粒层中不形成不均匀的电场。因此，即使电子发射元件长时间操作，也不在精细颗粒层的一部分中集中电场，并且可以提供能长时间连续操作的电子发射元件。
在此，在第一电极和第二电极之间设置绝缘层，并且在第一电极、第二电极和绝缘层之间设置精细颗粒层。例如，绝缘层可以被形成为与第一电极接触，或绝缘层可以被布置在第一电极和第二电极之间以面向电极。当绝缘层被形成为与第一电极接触时，精细颗粒层可以被布置在第二电极和绝缘层之间、在第一电极和第二电极之间以及在开口中。当绝缘层被布置在第一电极和第二电极之间以面向电极时，精细颗粒层可以被布置在第一电极、第二电极和绝缘层之间。(在这种情况下，精细颗粒层包括：在第一电极和绝缘层之间布置的精细颗粒层；以及，在第二电极和绝缘层之间以及在开口中布置的精细颗粒层)
绝缘层可以由例如硅树脂形成，所述绝缘层指的是具有绝缘特性的层。
在本发明的一个实施例中，除了本发明的上述特征之外，可以在第二电极的表面中形成凹陷。所指的凹陷表示具有局部减小的膜厚度的第二电极的部分，并且凹陷均匀地分布在第二电极上。
根据这个实施例，电子发射元件具有在第二电极表面中形成的凹陷，以便于形成所谓的电流路径，并且由凹陷形成的电流路径提高了电子发射的概率，即增加了其中确定发射电子的点。因此，在第二电极上均匀地分布的凹陷允许提供能够发射增大数量的电子的电子发射元件。
凹陷的形状可以例如是半球形或半椭圆形的。优选的是，凹陷具有1微米至5微米的直径，并且以800凹陷/mm2至1200凹陷/mm2的密度来分布。虽然优选的是凹陷具有较小的直径，但是1微米或更大的直径激励电场在凹陷中的集中和电流路径的形成，并且5微米或更小的直径阻碍过大的电场在凹陷中的集中和异常电流路径的形成。因此，优选的是，凹陷具有在上面指定范围内的直径。另外，虽然优选的是凹陷的数目较大，但是在800凹陷/mm2或更大的密度的凹陷的分布防止了稀疏分布的电流路径，以使能来自整个表面的足够的电子发射，并且，在1200凹陷/mm2或更小的密度的凹陷的分布允许在第二电极的表面上保持均匀的导电率，以激励向整个表面的电流提供。因此，优选的是，凹陷以在上面指定范围内的密度来分布。
在本发明的一个实施例中，除了本发明的上述特征之外，所述第二电极可以包括在精细颗粒层侧上形成的第一电极层以及在第一电极层上形成并且具有比第一电极层更大的电阻的第二电极层，并且可以在第一电极层的表面中形成凹陷。
因为在这个实施例中在第一电极层的表面中形成凹陷，并且在第一电极层的表面上形成具有比第一电极层更大的电阻的第二电极层，所以在凹陷中的电气电阻与在其他部分中的电气电阻不同。因此，在精细颗粒层中形成电流路径以使得电流路径集中在凹陷之下的部分中，并且在其他部分形成较少的电流路径。因此，可以提供一种电子发射元件，该电子发射元件可以长时间连续地操作，并且以集中的方式从在第二电极上均匀地分布的凹陷发射电子。
凹陷可以穿透第一电极层，使得第二电极层与精细颗粒层电连接。因为与凹陷相关联的电气电阻与关联于在精细颗粒层的表面中的其他部分的电气电阻不同，所以可以提供能够以集中的方式来从凹陷发射更多的电子的电子发射元件。
在第二电极中，第一电极层可以是非晶碳层，并且第二电极层可以例如是金属层。
非晶碳层指的是在具有所谓的SP2杂化轨道的石墨结构中的无序沉积的簇(均由几百原子形成的组)。石墨本身是在电传导上优越的材料，但是在簇之间的电传导不很好，因为簇在沉积状态中。因此，在该情况下，第一电极层电子地用作第二电极层(例如，金属层)的电阻层。因此，当在第一电极层的表面中形成凹陷，并且在第一电极的表面上形成具有比第一电极层更高的电阻的第二电极层时，由于改变的电阻的平面分布，导致在凹陷中集中电流路径。因此，可以提供能够以集中的方式来从在第二电极上均匀分布的凹陷发射电子的电子发射元件。
当第二电极层是金属层时，第二电极层可以由包括金、银、钨、钛、铝和钯中的至少一种的材料形成。例如，优选的是，第二电极层由包括作为主要成分的金、银、钨、钛、铝和钯中的至少一种的材料来形成。具有较低的功函数，这些物质允许在用于加速电子的精细颗粒层(以下称为电子加速层)中的电子以有效率地遂穿。因此，可以提供能够发射更高能量电子的电子发射元件。
在本发明的一个实施例中，除了本发明的上述特征之外，精细颗粒层可以进一步包括由绝缘精细颗粒构成的绝缘精细颗粒层。即，精细颗粒层可以包括由绝缘精细颗粒形成的层和由绝缘精细颗粒和导电精细颗粒形成的层。这样的配置可以减小精细颗粒层的粗糙度，并且因此阻碍由于粗糙度导致的异常电场的产生。因此，可以提供能够长时间连续操作的电子发射元件。
优选的是，绝缘精细颗粒层形成在由绝缘精细颗粒和导电精细颗粒形成的层上，但是可以形成在由绝缘精细颗粒和导电精细颗粒形成的层下。
在本发明的一个实施例中，除了本发明的上述特征之外，构成精细颗粒层的绝缘精细颗粒和导电精细颗粒可以通过硅树脂来固定在一起。例如，可以固化热固性硅树脂以形成精细颗粒层。由此，精细颗粒层的机械强度被增强，并且可以提供在连续操作中耐用的电子发射元件。
另外，因为精细颗粒层的机械强度被增强，所以将容易执行在精细颗粒层上的第二电极中形成凹陷的步骤(在下述的第一电极层上形成第二电极层的步骤)。
此外，因为硅树脂具有防水效应，所以在大气中的水分子向精细颗粒层的粘附被抑制，以减少由于水导致的电阻的改变。因此，可以提供能够甚至在连续操作中也稳定工作的电子发射元件。
在本发明的实施例中，除了本发明的上述特征之外，导电精细颗粒可以由包含金、银、铂、钯和镍中的至少一种的材料构成。例如，优选的是，第二电极层由包括作为主要成分的金、银、钨、钛、铝和钯中的至少一种的材料来形成。在该情况下，电子发射元件不易于劣化，包括通过在大气中的氧气导致的氧化。因此，可以提供能够长时间连续地操作的电子发射元件。
导电精细颗粒可以具有3nm至10nm的平均颗粒直径。在该情况下，电介质击穿在精细颗粒层中不太可能，并且有效率地产生弹道电子，虽然其原理还没有被公式化。
在本发明的实施例中，除了本发明的上述特征之外，绝缘精细颗粒可以由包含SiO2、Al2O3和TiO2中的至少一种的材料构成。例如，绝缘精细颗粒可以由包含作为其主要成分的SiO2、Al2O3和TiO2中的至少一种的材料构成。因为这些材料具有高绝缘特性，所以可以将精细颗粒层的电阻调整到任何范围。另外，即使所述元件连续地操作在大气中，作为绝缘精细颗粒的材料的氧化物(SiO2、Al2O3和TiO2)的使用也抑制由于在大气中的氧气导致的氧化，并且因此抑制电子发射元件的劣化。因此，可以提供能够长时间连续地操作的电子发射元件。
另外，本发明的电子发射元件可以与在光发射装置中的发光体一起用于发射电子，以使发光体发光，或本发明的电子发射元件可以被用作在图像显示装置中的光发射装置。
通过在光发射装置或包括光发射装置的图像显示装置中使用本发明的电子发射元件，可以提供能够长时间连续地操作的光发射装置或图像显示装置。此外，可以提供稳定、长寿命并且能够执行平面光发射的光发射装置。
可替选地，本发明的电子发射元件可以用于吹风装置中以发射电子以发送空气，或可以与在冷却装置中的风扇一起用于产生离子风以冷却物体。
通过在吹风装置或冷却装置中使用本发明的电子发射元件，可以提供能够长时间连续地操作的吹风装置或冷却装置。另外，可以提供没有放电地操作并且不产生诸如臭氧和NOX的有害物质的吹风装置或冷却装置。这些装置可以通过利用在物体的表面上的滑动效应来有效率地冷却物体。
此外，本发明的电子发射元件可以与在带电装置中的感光器一起用于发射电子以使感光器带电，或可以用作在图像形成装置中的带电装置。
通过在带电装置或包括带电装置的图像形成设备中使用本发明的电子发射元件，可以提供能够长时间连续地操作的带电装置或图像形成设备。此外，可以提供没有放电地操作并且不产生诸如臭氧和NOX的有害物质的带电装置或图像形成设备。因此，这些装置可以长时间稳定地使物体带电，而不产生有害的物质。
此外，本发明的电子发射元件可以用作在用于固化抗蚀剂的电子束固化装置中的电子源，以使电子与抗蚀剂碰撞，使得固化抗蚀剂。通过在电子束固化装置中使用本发明的电子发射元件，可以提供能够长时间连续地操作的电子束固化装置。另外，可以实现逐个区域的电子束固化和无掩蔽处理，导致实现低成本和高生产量。
另外，可以在电子发射装置中使用本发明的电子发射元件。即，本发明可以是电子发射装置，该电子发射装置包括上述的电子发射元件中的任何一种以及用于在第一电极和第二电极之间施加电压的电源。该电源可以是具有作为负电极的第一电极的直流电源或交流电源。可以提供能够长时间连续地操作的电子发射元件。
这些装置，即光发射装置、图像形成装置、吹风装置、冷却装置、带电装置、图像形成装置、电子束固化装置和电子发射装置，可以包括多个电子发射元件。例如，可以将多个电子发射元件布置在要被应用到这些装置的平面主体上。另外，多个电子发射元件可以共享要向这些装置应用的第一电极。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于产生电子发射元件的方法，所述电子发射元件包括：第一电极；绝缘层，其形成在所述第一电极上并且具有贯通孔的开口；第二电极，其形成在所述绝缘层上，所述第二电极被布置成使得至少覆盖所述开口，并且经由所述开口而面向所述第一电极；以及，精细颗粒层，其布置在所述第一电极和所述第二电极之间，所述精细颗粒层由绝缘精细颗粒和导电精细颗粒构成，其中，所述绝缘层位于所述第一电极和所述精细颗粒层之间或在所述第二电极和所述精细颗粒层之间，当在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压时，电子从所述第一电极发射，并且在所述精细颗粒层中被加速，以通过所述第二电极，所述方法包括步骤：在所述第一电极上形成具有开口的所述绝缘层；在所述绝缘层上形成由绝缘精细颗粒和导电精细颗粒构成的精细颗粒层，以便填充所述开口；以及，在所述绝缘层上形成所述第二电极，所述第二电极被布置成使得经由所述开口面向所述第一电极，并且与所述绝缘层部分地重叠。
根据本发明的方面，可以制造一种电子发射元件，所述电子发射元件包括：第一电极；绝缘层，其形成在第一电极上并且具有开口；第二电极，其形成在绝缘层上，第二电极被布置成使得经由开口而面向第一电极，并且部分地重叠绝缘层；以及，精细颗粒层，其布置在第一电极、第二电极和绝缘层之间，所述精细颗粒层由绝缘精细颗粒和导电精细颗粒构成。因此，可以提供一种用于制造可以长时间连续地操作的电子发射元件的方法。
在本发明的一个实施例中，除了本发明的制造方法的上述配置之外，形成所述绝缘层的所述步骤可以包括步骤：使用紫外线设置和热固性硅树脂来形成层；热处理由所述硅树脂形成的层；使用紫外线通过具有预定遮光图案的掩模来照射所述热处理的层；以及，去除由所述硅树脂形成的层的一部分，所述部分因为所述遮光图案而未被照射紫外线。
根据这个实施例，所述硅树脂被热处理，并且通过所述掩模被照射紫外线，所述掩模的图案作为在硅树脂层的固化程度上的差异被转印到硅树脂层。即，被照射紫外线的膜的部分比未被照射的膜的部分硬。因此，通过使用软废布擦去被照射紫外线的硅树脂层，可以选择性地去除未被照射紫外线的部分。因此，可以容易地形成具有开口的绝缘层。
在此，去除未被照射紫外线的部分的步骤可以是如上所述使用布(例如，废布)擦去未被照射紫外线的部分的步骤。
在本发明的一个实施例中，除了本发明的制造方法的上述配置之外，形成第二电极的步骤可以包括步骤：向精细颗粒层上喷射精细颗粒；在具有喷射的精细颗粒的精细颗粒层上形成第一电极层；以及，在去除精细颗粒之后在第一电极层上形成第二电极层。
根据这个实施例，可以提供一种用于制造电子发射元件的方法，其中，所述第二电极包括在所述精细颗粒层侧上形成的第一电极层、以及在第一电极层上形成的并且具有比第一电极层更高的电阻的第二电极层，并且，在第一电极层的表面中形成凹陷。即，可以提供一种用于制造电子发射元件的方法，所述电子发射元件可以长时间地连续操作，并且从在第二电极上均匀地分布的凹陷以集中的方式发射电子。
第一电极是用于向绝缘精细颗粒层施加电压的导体或半导体，并且可以是单层结构或由多个结构构成的结构。例如，第一电极可以是金属板或在绝缘体上形成的金属膜(诸如，在玻璃基板上形成的铝膜)。第一电极包括所谓的电极基板。
以下，将参考图1至18来详细描述本发明的实施例和示例。应当注意，下面的实施例和示例仅是本发明的具体示例，并且本发明不限于下面的实施例和示例。
实施例1
图1是图示根据本发明实施例的电子发射元件的配置的示意图。如图1中所示，本实施例的电子发射元件1包括：电极基板2；在电极基板2上形成的并且具有开口的绝缘体薄膜5(绝缘层)；在绝缘体薄膜5上形成的薄膜电极4；以及，在电极基板2、薄膜电极4和绝缘体薄膜5之间布置的精细颗粒层3。
当在电极基板2和薄膜电极4之间施加电压时，电子发射元件1在精细颗粒层3中加速从电极基板2提供的电子，以从薄膜电极4将它们发射(以下，精细颗粒层3可以被称为电子加速层3)。即，电流流过在电极基板2和薄膜电极4之间的电子加速层3，并且由于由所施加的电压形成的强电场，在电流中的一些电子变为弹道电子，以从电子加速层3发射、然后从薄膜电极4向元件外部发射。从电子加速层3发射的电子通过(穿过)薄膜电极4，或通过由于在薄膜电极4下的电子加速层3的表面上的粗糙度而产生的在薄膜电极4中的孔(间隙)以向外部发射。
电极基板2由铝形成。这个电极基板2是下电极(在图1的下部处布置的电极)并且作为基板。即，电极基板2应当是具有导电性并且能够支撑电子发射元件的结构(例如，板状结构)。因此，具有特定强度水平和适当的导电率的基板用于电极基板2。电极基板2的示例包括：SUS、Al、Ti和Cu的金属基板；以及，Si、Ge和GaAs的半导体基板。可替选地，电极基板2可以是具有从在其表面上布置的导电材料形成的电极的绝缘基板(即，可以使用通过使用导电材料涂布绝缘体的板状结构的表面而获得的结构)。这样的基板的示例包括其上形成金属膜的玻璃基板和塑料基板。在其表面上具有电极的绝缘基板的情况下，电极被布置在下述的薄膜电极4侧上。
作为要用于形成这样的电极的导电材料，选择具有良好的导电性并且通过磁控溅射能够由其形成薄膜的材料。当期望在大气中的电子发射元件的稳定操作时，优选地使用具有高度抗氧化的导电材料。具体地说，优选地使用贵金属。作为导电氧化物材料并且被广泛用于透明电极的ITO也适用。另外，可以使用能够形成坚固薄膜的Ti和Cu。例如，可以使用通过下述方式获得的金属薄膜：在玻璃基板的表面上形成具有200nm厚度的Ti膜，并且进一步形成具有1000nm厚度的Cu膜。
因为下述的精细颗粒层等将堆叠在电极基板2上，所以优选的是，选择与将直接接触电极基板2的层(构件)具有良好粘附性的基板。
绝缘体薄膜5由硅树脂形成，形成在电极基板2上，并且具有开口。绝缘体薄膜5可以由任何材料形成，只要该材料用作抵抗用于驱动电子发射元件的电压的绝缘体，并且可以将该材料构图，即，可以控制其形状以允许绝缘体薄膜5具有开口即可。因此，紫外线硬化(ultraviolet-setting)和热固性硅树脂适合于绝缘体薄膜5的材料。硅树脂的示例包括由Dow Corning Toray有限公司制造的室温和潮湿固化类型的SR2411硅树脂。
当由硅树脂形成绝缘体薄膜5时，通过下面的处理，该膜可以被构图以具有开口。首先，在电极基板2上涂布硅树脂，并且预烘干具有硅树脂的电极基板2。随后，电极基板2被覆盖掩模图案(具有电极图案的掩模，该电极图案具有开口)，并且被照射紫外线持续预定时间段。由此，由于在硅树脂层的固化程度中的差异图案被转印。因为被照射紫外线的膜的一部分比未被照射紫外线的膜的部分硬，所以通过使用软废布擦去在紫外线照射后的硅树脂膜，可以选择性地去除未被照射紫外线的硅树脂膜的一部分。因此，可以由硅树脂形成具有开口的绝缘体薄膜5。
绝缘体薄膜5的材料的另一个示例是硅氧化物。在硅氧化物的情况下，通过使用例如能够形成硅氧化物膜的一般的CVD(化学气相沉积)装置或飞溅装置和各种离子蚀刻处理来形成具有开口的绝缘体薄膜5。因此，可以使用作为无机材料的硅氧化物来取代硅树脂。
绝缘体薄膜5被形成为具有500nm至1000nm的厚度。在这个范围中，膜厚度将不构成足以干扰精细颗粒层3的形成的大的凸块，同时保证膜的绝缘特性。
薄膜电极4包括多个导电薄膜，使得从整个薄膜电极4发射均匀和足够的电子。图2是图示薄膜电极4和精细颗粒层3的配置的截面图。图2是沿着在图1中的线A-A所截取的截面图。
如图2中所示，薄膜电极4包括以下述顺序在精细颗粒层3上堆叠的非晶碳层7、多孔电极层8A和固态电极层8B。在薄膜电极4的表面上，形成孔隙9(凹陷)。
由具有所谓的SP2杂化轨道的石墨结构中的无序沉积的簇(其中均由几百原子形成的组)形成非晶碳层7。石墨本身是在电传导上优越的材料，但是在簇之间的电传导不是很好，因为簇在沉积状态中以提供用作电阻层的功能。即，非晶碳层7具有比多孔电极层8A和固态电极层8B高的电气电阻。
非晶碳层7被形成为具有大约10nm的厚度。非晶碳层7被形成为具有5nm或更大的厚度以便用作电阻层。
由包含作为其主要成分的金和钯的材料形成多孔电极层8A。任何材料用于多孔电极层8A，只要该材料允许施加电压；例如，多孔电极层8A由金属形成。具体地说，考虑到电极以最小的能量损耗来发送和发射由于在精细颗粒层3(电子加速层)中的加速而导致具有高能量的电子的功能，期望具有低的功函数并且由其可以形成薄膜的材料以促进元件被形成为发射更多的电子。这样的材料的示例包括金、银、钨、钛、铝和钯，其中每一个具有在4eV至5eV的范围内的功函数。其中，考虑到在大气压力下的元件的操作，金是最好的材料，它不受到氧化物或硫化物形成反应的影响。此外，其中每一个具有相对小的氧化物形成反应的银、钯和钨也是能够在没有任何问题的情况下使用的适用材料。
在多孔电极层8A的表面中形成孔隙9。孔隙9均匀地分布在整个多孔电极层8A上。通常，在其中集中电场的点处容易地形成在精细颗粒层3中的电流路径。因此，在精细颗粒层3上的电极中设置的孔隙9促进在精细颗粒层3中的电流路径形成。一方面，电场的有限集中增加了异常的电流路径，这将是引起电短路的因素。另一方面，电场的不均匀和广泛分布的集中增加了元件的电子发射点，导致在发射的电子数量上的增加。因此，在整个多孔电极层8A上均匀地分布的孔隙9将促进在精细颗粒层3中的电流路径形成，并且增加被发射的电子数量。因此，优选的是，孔隙9具有较小的直径(面积)，并且提供更多的孔隙9。同样优选的是，孔隙9被均匀地分布在整个多孔电极层8A上。
具体地说，优选的是，孔隙9具有1微米至5微米的直径，并且，优选的是，孔隙9以800孔隙/mm2至1200孔隙/mm2的密度被分布在多孔电极层8A上。1微米或更大的直径激励在凹陷中的电场集中和电流路径的形成，并且5微米或更小的直径阻碍在凹陷中的过大电场的集中和异常电流路径的形成。以800凹陷/mm2或更大的密度的凹陷的分布防止稀疏分布的电流路径，以使能来自整个表面的足够的电子发射，并且，以1200凹陷/mm2或更小的密度的凹陷的分布允许在第二电极的表面上保持均匀的导电率，以激励向整个表面的电流提供。
孔隙9被形成为穿透非晶碳层7和多孔电极层8A，并且被涂布固态电极层8B。固态电极层8B在孔隙9处与精细颗粒层3接触。鉴于从精细颗粒层3到固态电极层8B的结构，孔隙9具有与除了孔隙9之外的部分不同的电气电阻，即，孔隙9具有相对低的电气电阻，并且因此，在孔隙9上集中电流路径，并且以集中的方式来从凹陷发射更多的电子。
可以通过下述方式来形成孔隙9：在精细颗粒层3上喷射精细颗粒，在具有喷射的精细颗粒的精细颗粒层3上堆叠非晶碳层和包含金和钯的金属层，然后去除喷射的精细颗粒。因此，孔隙9的形状取决于在上述步骤中喷射的精细颗粒的形状。即，在喷射精细颗粒后，执行通过下述的溅射方法或气相沉积方法而形成薄膜电极4的处理。因此，优选地选择具有比孔隙9的直径大百分之几十的尺寸的精细颗粒。适当地，硅石精细颗粒被用作精细颗粒。
如在多孔电极层8A的情况中那样，固态电极层8B由金属层形成，该金属层由包含作为其主要成分的金和钯的材料形成。如在多孔电极层8A的材料的情况中那样，任何材料用于固态电极层8B，只要该材料允许施加电压。因此，如上所述，可以由与多孔电极层8A相同的材料形成固态电极层8B。
固态电极层8B被形成为使得覆盖多孔电极层8A。即，固态电极层8B涂布孔隙9以及多孔电极层8A的表面。为了薄膜电极4用作电极，包括多孔电极层8A和固态电极层8B的金属层需要用作电极。因此，优选的是，通过组合多孔电极层8A和固态电极层8B而获得的层(金属层)具有10nm或更大的厚度(多孔电极层8A的厚度和固态电极层8B的厚度的总和)。10nm或更大的厚度保证作为电极的足够的导电率。在这个实施例中，固态电极层8B被形成为具有20nm的膜厚度。
薄膜电极4的膜厚度是用于引起从电子发射元件1向外部的有效率的电子发射的重要因素，并且具有最大膜厚度的部分优选地在15nm至100nm的范围中。因此，薄膜电极4需要形成为具有100nm或更小的膜厚度。使用具有大于100nm的厚度的薄膜电极4，弹道电子的发射将大幅度减少。弹道电子的发射的减少被认为是因为弹道电子被薄膜电极4吸收或在薄膜电极4上被反射以在精细颗粒层3中被重新捕获。
薄膜电极4可以由诸如金和钯的金属膜的单个导电膜形成，只要薄膜电极4用作电极。可替选地，象这个实施例那样，薄膜电极4可以由多个导电膜(所谓的层叠结构)形成。
精细颗粒层3被布置在电极基板2和薄膜电极4之间，并且基本上由绝缘精细颗粒6A构成。具体地说，如图2中所示，精细颗粒层3包括在电极基板2上形成的第一精细颗粒层3A和在第一精细颗粒层3A上形成的第二精细颗粒层3B。
第一精细颗粒层3A由绝缘精细颗粒6A和导电精细颗粒6B构成，并且绝缘精细颗粒6A和导电精细颗粒6B主要由纳米尺寸的颗粒构成。
绝缘精细颗粒6A由硅石(SiO2)形成。绝缘精细颗粒6A的材料的示例包括具有绝缘特性的并且包含作为其主要成分的SiO2、Al2O3或TiO2的材料。其具体示例包括由Cabot公司制造的煅制硅石C413。诸如SiO2、Al2O3或TiO2的具有高绝缘特性的材料促进将精细颗粒层3的电阻调整为期望值。此外，这些氧化物的使用防止元件的氧化和劣化。
绝缘精细颗粒6A具有50nm的平均颗粒直径。优选的是，绝缘精细颗粒6A具有10nm至1000nm的平均颗粒直径。更优选的是，绝缘精细颗粒6A具有10nm至200nm的平均颗粒直径。绝缘精细颗粒6A的各个直径可以相对于平均颗粒直径被宽广地分布。例如，如果具有50nm的平均颗粒直径的颗粒具有在20nm至100nm的范围内的颗粒直径分布，则没有问题。因此，绝缘精细颗粒6A可以具有这样的颗粒直径分布，只要它们具有在上述范围内的平均颗粒直径。当平均颗粒直径太小时，颗粒间的力将更强，以容易地引起颗粒絮凝和不良的可分散性。另一方面，当平均颗粒直径太大时，可分散性将更好，但是在薄膜精细颗粒层中的空隙将大得使得精细颗粒层的电阻的调整困难。因此，优选的是，绝缘精细颗粒6A具有在上述范围内的平均颗粒直径。
导电精细颗粒6B由银形成。优选的是，导电精细颗粒6B由贵金属形成，以防止电子发射元件在大气中的氧化和劣化。除了银之外，例如，导电精细颗粒6B可以由包含作为其主要成分的金、铂、钯或镍的金属材料形成。通过使用诸如溅射方法或喷射加热方法的已知精细颗粒制造方法来制造导电精细颗粒6B。可替选地，可以使用商业可获得的金属精细颗粒粉末，诸如由Ouyou Nano Laboratory K.K.制造和销售的银纳米颗粒。
导电精细颗粒6B是具有10nm的平均颗粒直径的纳米颗粒。为了控制第一精细颗粒层3A的导电率，导电精细颗粒6B需要是具有比绝缘精细颗粒6A的平均颗粒直径小的平均颗粒直径的精细颗粒。因此，优选的是，导电精细颗粒6B具有3nm至20nm的平均颗粒直径。当导电精细颗粒6B的平均颗粒直径比绝缘精细颗粒6A的平均颗粒直径小时，导电精细颗粒6B不在精细颗粒层3中形成导电路径，以减少在精细颗粒层3中的电介质击穿的出现。虽然有许多关于原理的未描述的点，但是通过使用具有在上述范围内的平均颗粒直径的导电精细颗粒6B，有效率地产生弹道电子。
在第一精细颗粒层3A中，绝缘精细颗粒6A和导电精细颗粒6B通过硅树脂被固定在一起。因此，可以制造具有足够的机械强度的元件，即使在多孔电极层8A中形成孔隙9。此外，因为硅树脂具有防水效果，所以即使当元件操作在大气中时，也抑制水分子向精细颗粒层3的粘附，以减少由于水分子导致的电气电阻的改变。因此，可以制造能够稳定操作的电子发射元件。硅树脂的示例包括由Dow Corning Toray有限公司制造的室温和潮湿固化类型的SR2411硅树脂。
第二精细颗粒层3B由绝缘精细颗粒6A构成。被用作与用于第一精细颗粒层3A的绝缘精细颗粒6A相同的精细颗粒可以被用作第二精细颗粒层3B的绝缘精细颗粒6A。
在第二精细颗粒层3B中，绝缘精细颗粒6A通过硅树脂被固定在一起。这个硅树脂也与在第一精细颗粒层3A中使用的硅树脂相同。因此，也将在第二精细颗粒层3B上施加相对于机械强度和水分子的粘附的上述效果。
虽然在这个实施例中，在第一精细颗粒层3A和第二精细颗粒层3B中，使用硅树脂将精细颗粒固定在一起，但是可以仅在所述层的任何一个中使用硅树脂。在该情况下，将对在其中使用硅树脂的层施加对于机械强度和水分子的粘附的上述效果。
精细颗粒层3被形成为具有1200nm的厚度，其中，第一精细颗粒层3A被形成为具有700nm至800nm的厚度，并且第二精细颗粒层3B被形成为具有400nm至500nm的厚度。优选的是，精细颗粒层3被形成为具有300nm至4000nm的厚度，以便在厚度方向上具有均匀的厚度和均匀的电阻。就用作加速电子的层而言，精细颗粒层3可以仅包括第一精细颗粒层3A，并且因此其厚度可以被控制为第一精细颗粒层3A和第二精细颗粒层3B的总厚度。
虽然精细颗粒层3可以仅包括第一精细颗粒层3A，但是优选的是，如在本实施例的情况中那样，精细颗粒层3包括第一精细颗粒层3A和第二精细颗粒层3B。即，当表面粗糙度相对于精细颗粒层3的厚度太大时，该表面由于其形状而产生异常电场，以引起电流聚集。另外，将电流延长施加到元件会偶然地在精细颗粒层3中产生电流聚集点。为了避免这样的问题，优选的是，精细颗粒层3包括第一精细颗粒层3A和第二精细颗粒层3B，以减小精细颗粒层3的表面粗糙度。虽然精细颗粒层3具有较小的厚度更好，但是厚度在一定程度上的增大对于上述问题是有效的。
精细颗粒层3形成在绝缘体薄膜5上，并且被布置在绝缘体薄膜5和薄膜电极4之间。在绝缘体薄膜5的开口处，精细颗粒层3被布置在电极基板2和绝缘体薄膜之间。在精细颗粒层3中的精细颗粒(绝缘精细颗粒6A和导电精细颗粒6B)填充绝缘体薄膜5的开口。图3示出其间的位置关系。
图3是图示电子发射元件的绝缘层的平面形状的示意图，其示出了绝缘体薄膜5的形状和相对于精细颗粒层3和薄膜电极4的位置。在这个图中，绝缘体薄膜5和精细颗粒层3在绝缘体薄膜5的表面处分开，以示出绝缘体薄膜5的形状和位置。在图3中，在绝缘体薄膜5上的虚线是通过将薄膜电极4的边缘投影到绝缘体薄膜5上而获得的投影线5B，即，投影线5B表示薄膜电极4的形状。
如图3中所示，绝缘体薄膜5具有开口5A，电极基板2经由开口5A面向薄膜电极4，并且薄膜电极4被布置成使得其边缘与绝缘体薄膜5重叠。即，薄膜电极的边缘与绝缘体薄膜5的开口5A的边缘之间具有预定距离，并且薄膜电极4大于绝缘体薄膜5的开口5A，并且被布置成使得经由精细颗粒层3覆盖开口5A。
绝缘体薄膜5被形成为覆盖电极基板2，以保护精细颗粒层3不受在薄膜电极4的边缘处出现电场的集中(电流聚集)(即，覆盖薄膜电极4的边缘)的影响。在这个实施例中，与绝缘体薄膜5的区域对应的电极基板2的整个表面被覆盖有绝缘体薄膜5，以覆盖薄膜电极4的边缘。
同时，需要向精细颗粒层3施加电流以使元件用作电子发射元件。因此，绝缘体薄膜5具有开口。即，切除与电子发射点相对应的部分。在切除部分处，即，在绝缘体薄膜5的开口5A处，电极基板2与精细颗粒层3接触，并且薄膜电极4经由精细颗粒层3覆盖开口5A。参考在图3中的电极的边缘的投影线5B，开口5A被设置成相对于由投影线5B围绕的区域向内。(薄膜电极4被布置在绝缘体薄膜5之上，使得其边缘不与开口5A的边缘重合并且与绝缘体薄膜5重叠)。
这样的配置将允许绝缘体薄膜5减少在精细颗粒层3上的薄膜电极4的边缘处出现的电场的集中的影响，以抑制异常的电流聚集。即，可以通过下面的机构来防止在第一电极和第二电极的边缘之间的精细颗粒层中的不均匀电场的形成。
当在电极基板2和薄膜电极4之间施加电压时，在精细颗粒层3(电子加速层)中形成电流路径，并且由于由所施加的电压而形成的强电场导致一些电荷变为弹道电子，以从薄膜电极4侧发射。虽然当前存在关于在精细颗粒层3中的弹道电子产生的机制的许多未说明点，但是假定通过在精细颗粒层3中形成的电流路径传导的一些电荷在精细颗粒层3中局部形成的强电场处被加速以成为热电子(弹道电子)以从元件的表面向开放空间逸出。在构成精细颗粒层3的精细颗粒层之间发射的电子沿着在精细颗粒层3中形成的电场前进，同时重复弹性碰撞，并且一些电子通过在顶部上的薄膜电极或从在电极中的间隙逸出，以从元件的表面出来。
在该情况下，即使精细颗粒层3被夹在电极基板2和薄膜电极4之间，绝缘体薄膜5的电绝缘效应也防止电流流过其中绝缘体薄膜5被布置在精细颗粒层3和电极基板2之间的精细颗粒层3的一部分。在其中绝缘体薄膜5未被布置在精细颗粒层3和电极基板2之间的精细颗粒层3的部分中，由于在两个电极之间的电势差而导致在精细颗粒层3中形成不均匀的电场，以允许电流流过精细颗粒层3的所述部分，并且电流的一些电子作为热电子被发射到开放的空间。在由薄膜电极4的边缘和电极基板2夹着的精细颗粒层3的一部分中，形成不均匀地集中的电场，但是，以沿着电力线的方式存在形状受控的绝缘体薄膜5(电介质薄膜)，以施加其电绝缘效果来弱化电场并且防止电流流动。因此，在薄膜电极4的边缘正下方的精细颗粒层3的部分中不形成电流路径，其中，传统上，甚至在延长施加电流后，也容易形成不均匀的电场并且容易集中电流，并且这样的状态将持续。即使在延长施加电流后，从与开口5A相对应的薄膜电极4的部分到电极基板2的电流也将保持流动，而不集中在特定部分中，以保持从整个表面的电子发射。
在图3中，精细颗粒层3被布置在开口5A(未示出)中。在这个实施例中，开口5A被填充有绝缘精细颗粒6A和导电精细颗粒6B，因为第一精细颗粒层3A被布置在绝缘体薄膜5侧(电极基板2侧)上。
在电子发射元件的使用中，电极基板2和薄膜电极4被连接到电源11。如图1中所示，电子发射装置10可以被形成为包括电子发射元件1以及连接到电极基板2和薄膜电极4的电源11。
制造方法
接下来，将描述根据实施例1的用于制造电子发射元件1的方法。首先，在电极基板2上形成具有开口的绝缘体薄膜5。紫外线硬化和热固性硅树脂被涂布到电极基板2上(例如，通过旋涂方法)，并且具有涂布的硅树脂的电极基板2被预烘干(例如，在200℃，可以被称为低硬度固化)。接下来，预烘干的电极基板2被覆盖有具有开口以及使用铬绘制的图案的掩模(石英薄板)，并且被照射紫外线(波长：172nm)。由此，由于硅树脂膜的固化程度上的差异在掩模中绘制的期望图案被转印。即，被照射紫外线的膜的部分比未被照射的膜的部分硬。使用布(例如，软废布)来擦去被照射紫外线的电极基板2的表面。由此，可以选择性地去除未被照射紫外线的硅树脂膜的部分。除了上述方法之外，可以通过喷墨方法或光刻方法来形成具有开口的绝缘体薄膜5。例如，可以使用CVD(化学气相沉积)装置或飞溅装置来形成硅氧化物膜，并且可以通过各种离子蚀刻处理来去除所形成的硅氧化物膜的一部分。
随后，在绝缘体薄膜5上形成精细颗粒层(精细颗粒层3A和精细颗粒层3B)。首先，制备要作为精细颗粒层3A的材料的分散物A和要作为精细颗粒层3B的材料的分散物B。通过下述方式来制备分散物A：依序向溶剂中增加绝缘精细颗粒和导电精细颗粒，并且使用超声波分散器来分散精细颗粒。通过下述方式来制备分散物B：依序向溶剂中增加绝缘精细颗粒和硅树脂溶液，并且使用超声波分散器来分散精细颗粒。分散溶液不特别受限，只要它们可以形成其中分散了每种分散物的材料的浆液。分散溶剂的示例包括甲苯、苯、二甲苯和己烷。可以通过除了超声波分散器之外的其他手段来分散精细颗粒。
接下来，向其上已经形成具有开口的绝缘体薄膜5(例如通过旋涂方法)的电极基板2上涂布分散物A，以形成精细颗粒层3A。在涂布了分散物A后，通过烘烤来蒸发所述溶剂。分散物A被涂布在电极基板2的整个表面上，即，不仅涂布到绝缘体薄膜5上，而且涂布到开口5A内。除了旋涂方法之外，也可以例如通过滴下方法、喷涂方法或喷墨方法来涂布分散物。可以通过对借助于旋涂方法或另一种方法的涂布和干燥进行重复来形成具有期望的膜厚度的精细颗粒层3A。
接下来，以与分散物A相同的方式来在电极基板2上形成的精细颗粒层3A上形成精细颗粒层3B。在该情况下，在分散物B中包括的硅树脂渗入精细颗粒层3A，并且结果，构成精细颗粒层3A的各个精细颗粒被硅树脂结合(固定)在一起。在涂布分散物B后，再一次执行烘烤。
随后，在精细颗粒层上形成薄膜电极4。薄膜电极4包括非晶碳层7、多孔电极层8A和固态电极层8B。薄膜电极4形成如下。
首先，为了形成孔隙9，在溶剂中分散球形屏蔽物质以制备分散物C，并且向在电极基板2上形成的精细颗粒层上涂布分散物C。当溶剂蒸发时，球形屏蔽物质均匀地分布在精细颗粒层上。
接下来，具有分布有球形屏蔽物质的电极基板2被覆盖具有与薄膜电极4的形状相对应的开口的图案的掩模，然后，通过溅射方法来依序形成非晶碳层7和金属电极层8A。在此，飞溅靶可以是金、银、钨、钛、铝和/或钯。
接着，向具体形成的膜的电极基板2的表面吹干空气，以去除球形屏蔽物质。由此，完成多孔电极层8A。
接下来，仍然使用具有与薄膜电极4的形状相对应的开口的图案的掩模，在具有通过溅射方法形成的多孔电极层8A的电极基板2的整个表面上形成金属薄膜。其后，去除掩模。由此，完成固态电极层8B。因此，完成根据实施例1的电子发射元件。
接下来，将描述薄膜电极4的结构和对于其效果进行试验的结果。
示例1
首先，将描述用于制造电子发射元件的详细条件。
形成具有开口和预定形状的绝缘体薄膜5。
向10mL试剂瓶内灌入0.7克的正己烷溶剂，然后，添加0.35克的硅树脂溶液。用手摇动试剂瓶以获得硅树脂的稀释溶液。在此，硅树脂是(由Dow Corning Toray有限公司制造的)室温和潮湿固化类型的SR2411硅树脂。
24mm的正方形铝基板被制备为电极基板2，并且逐滴地在基板上涂布硅树脂的稀释溶液，以通过旋涂方法在基板的整个表面上形成硅树脂层。在下面的条件下执行通过旋涂方法的膜形成：在基板以500RPM旋转一秒并且然后基板以3000RPM旋转10秒的同时，稀释溶液被逐滴涂布到基板的表面。使用热板将铝基板在200℃下加热15分钟用于固化。
基板被覆盖通过使用铬在石英薄板上绘制图案而获得的掩模，并且使用具有波长172nm的真空紫外线被照射15分钟。使用铬绘制的掩模的图案是1.4mm平方的形状。在使用紫外线的照射后，由于在硅树脂膜的固化程度上的差异在掩模中绘制的图案被转印。使用紫外线照射的膜的一部分比未被照射的膜的部分硬。使用电介质势垒放电准分子灯(由Ushio公司制造)来用于真空紫外线的光源。
使用软废布来擦拭在紫外线照射后的基板的表面，以仅去除未被照射紫外线的硅树脂膜的部分。由此，在硅树脂膜中形成1.4毫米平方的窗口(铝基板的表面的暴露部分)。
接下来，形成精细颗粒层(电子加速层)3。
向10mL试剂瓶内灌入1.5克的正己烷溶剂，并且，添加0.25克的硅石精细颗粒来作为绝缘精细颗粒。然后，试剂瓶被应用到超声波分散器以分散精细颗粒，如上所述。在此，硅石颗粒是具有50nm的平均颗粒直径的煅制硅石C413(由Cabot公司制造)，并且使用六甲基二硅氮烷来处理其表面。在向分散器施加5分钟后，硅石精细颗粒在己烷溶剂中被分散以成为不透明的白色。然后，0.06克的银纳米颗粒作为导电精细颗粒被添加，并且执行超声波分散，如上所述。银纳米颗粒是具有10nm的平均颗粒直径并且被涂布醇化物和使用醇化物绝缘的产品(由Ouyou Nano Laboratory K.K.制造)。得到的分散物被用作分散物A。同样，向10mL试剂瓶内灌入1.5克的正己烷溶剂，并且，添加0.25克的硅石精细颗粒煅制硅石C413来作为绝缘精细颗粒。然后，试剂瓶被应用到超声波分散器以分散精细颗粒，如上所述。然后，添加硅树脂溶液0.036克，并且执行超声波分散，如上所述。硅树脂是室温和潮湿固化类型的SR2411硅树脂(与上相同)。得到的分散物被用作分散物B。
分散物A被通过旋涂方法逐滴地涂布到具有包含窗口(铝基板的表面的暴露部分)的硅树脂膜的电极基板2，以形成第一精细颗粒层3A。具有形成的第一精细颗粒层3A的基板被加热，并且使用热板在150℃下干燥一分钟。同样，使用分散物B来进一步形成第二精细颗粒层3B。具有形成的第二精细颗粒层3B的基板被加热，并且使用热板在150℃下干燥一分钟。
在下面的条件下执行通过旋涂方法的膜形成：在基板以500RPM旋转一秒、然后基板进一步以3000RPM旋转10秒的同时，分散物被逐滴涂布到基板上。
随后，形成薄膜电极4。
向10mL试剂瓶内灌入1.0克的乙醇溶剂，并且，添加0.1克的硅石精细颗粒来作为球形屏蔽物质。试剂瓶被应用到超声波分散器5分钟以分散精细颗粒。在此，硅石颗粒是具有8微米的平均颗粒直径的煅制硅石SE-6V(由Tokuyama公司制造)，并且使用六甲基二硅氮烷和氨基硅烷来表面处理硅石颗粒。得到的分散物被用作分散物C。
分散物C被逐滴施加到具有形成的精细颗粒层3的铝电极基板2，并且通过旋涂方法来均匀地分布球形屏蔽物质。具有分布的球形屏蔽物质的基板使用热板在150℃下加热一分钟，以蒸发溶剂。
其后，具有分布的球形屏蔽物质的电极基板2被覆盖有在薄膜电极4的形状上模制的金属掩模(具有2.0mm平方的形状)。此时，金属掩模被对准，使得金属掩模的中心与较早形成的绝缘体薄膜5的窗口的中心重合(其中，电子加速层3被直接堆叠在铝基板的表面上)，并且，金属掩模的边缘中的每一个与绝缘体薄膜5的窗口的边缘中的每一个相距0.3mm。
在固定金属掩模后，使用电阻加热气相沉积设备来气相沉积碳模，然后，使用飞溅装置来飞溅金/钯靶(Au-Pd)以获得电极膜来作为多孔电极层8A的起源(origin)。非晶碳层7的厚度是10nm，并且金/钯电极膜的厚度是20nm。
随后，向电极膜的表面吹干燥空气以去除球形屏蔽物质。由此，获得多孔电极层8A。
图5是在吹走球形屏蔽物质后的金/钯金属膜的表面的SEM照片。在图5中的白圆圈中包围的部分中，已经提供了球形屏蔽物质以防止非晶碳层7和金属薄膜8堆叠。孔隙9具有4.5微米的直径，并且以930孔隙/mm2的密度分布。
最后，金属掩模被放置回到同一位置，并且仅由金属材料构成的固态电极层8B被形成在多孔电极层8A的整个表面上，已经通过使用金/钯靶(Au-Pd)从多孔电极层8A的整个表面去除球形屏蔽物质。固态电极层8B的膜厚度是20nm。
图4图示用于电子发射试验的测量系统。在图4中的测量系统中，对向电极12被布置在电子发射元件1的有孔隙的薄膜电极4一侧，使得对向电极12和薄膜电极4之间具有绝缘间隔物13(直径1毫米)。电源11A被提供来在电极基板2和薄膜电极4之间施加电压V1，并且电源11B被提供来向对向电极12施加电压V2。在薄膜电极4和电源11A之间流动的电流I1被测量为元件内电流，并且在对向电极12和电源11B之间流动的电流I2被测量为电子发射电流。在1×10-8ATM的真空中建立该试验系统，以执行电子发射试验。
作为比较试验，制造和测量下述元件：包括没有孔隙的电极的元件，该电极仅由金/钯形成，并且具有40nm的膜厚度(比较示例1，其包括仅由固态金属层构成的薄膜电极4)；以及，包括没有孔隙的电极的元件，该电极是通过堆叠具有10nm的厚度的α碳膜以及然后通过具有40nm厚度的金/钯膜而获得的(比较示例2：其包括由非晶碳层和固态电极层构成的薄膜电极4)。
图6和图7示出对于元件中电流I1和电子发射电流I2测量的示例1和比较示例1和2的结果。在图6和图7中，“(1)仅Au-Pd膜”、“(2)固态膜(C膜+Au-Pd膜)”和“(3)多孔膜(C膜+Au-Pd膜)+Au-Pd膜”分别对应于比较示例1、比较示例2和示例1。
图6示出对于元件内电流I1[A/cm2]测量的电子发射元件1的结果。电压V1从0V逐步地升高为14V或16V，并且电压V2是100V。基于包括仅由没有孔隙的金/钯膜构成的薄膜电极4的元件(比较示例1)的元件内电流I1，当包括α碳膜时(比较示例2)，元件内电流I1减小，这指示α碳膜作为电阻层。另一方面，包括如上所述的形成为多孔膜的薄膜电极4的元件(示例1)的元件内电流I1增大，这指示薄膜电极4充分起作用以允许源自于孔隙9的电流路径的形成。
图7示出与图6的测量同时执行的、对于电子发射电流I2[A/cm2]测量的电子发射元件1的结果。
基于包括仅由没有孔隙的金/钯膜构成的薄膜电极4的元件(比较示例1)的电子发射电流I2，当包括α碳膜时(比较示例2)，电子发射电流I2减小。这是作为在元件内电流I1上的减小的结果引起的。如在元件内电流I1的情况下那样，包括如上所述的形成为多孔膜的薄膜电极4的元件(示例1)的电子发射电流I2增大。这指示在薄膜电极4中的孔隙9的形成有益于发射的电子的数量的增大。
接下来，将描述对于绝缘体薄膜5的效果执行的试验的结果。
以与如上所述相同的方式制造电子发射元件1，除了不包括绝缘体薄膜5之外(比较示例3，其相对于包括绝缘体薄膜5的示例1而言不包括绝缘体薄膜5)。所制造的元件被置于真空中连续操作，并且观察其表面。图8和图9示出结果。
图8示出在真空中的连续操作前后不包括绝缘体薄膜5的元件(比较示例3)的表面的宏观照片。
图8(1)示出在操作之前的电子发射元件1的表面的宏观照片。虚线表示薄膜电极4的形状。(仅在这个试验中，薄膜电极4是1.4×1.0mm2矩形的形状。)图8(2)示出在20小时的连续电流施加后的电子发射元件1的表面的宏观照片。
图8(1)和(2)示出连续电流施加导致在薄膜电极4的边缘的电流聚集，使得变色为黑色。元件分析确认变色为黑色是因为碳的沉积。这个现象被称为污染膜，例如在用于使用SEM的电子束探测器来观察样品表面的仪器中产生该污染膜。即，通过电子束的能量，使用碳氢化合物作为主要物质来聚合并且沉积在测量空间中的残余气体或从样品发射的气体。根据这种物理现象，可以确定在图8(2)中所示的电子发射元件1最后仅从薄膜电极4的边缘发射电子。这是因为如上所述的在薄膜电极4的边缘中的电流聚集。
图9示出在真空中连续操作前后包括绝缘体薄膜5的元件的表面的宏观照片。在图9中的虚线表示薄膜电极4的形状。图9(1)示出在操作之前的电子发射元件1的表面的宏观照片，并且图8(2)示出在20小时连续电流施加后的电子发射元件1的表面的宏观照片。
不像图8那样，在图9中未观察到在薄膜电极4的边缘集中的变色为黑色。因此，推断防止了由于向电子发射元件1的连续电流施加导致的在薄膜电极4的边缘中的电流聚集。
图10示出当在图9中所示的电子发射元件1在真空中操作时电子发射电流I2随着时间的改变。用于电子发射试验的图4的测量系统的参数如下。绝缘间隔物13的直径是1mm，用于驱动电子发射元件1的电压V1是14.5V，并且对向电极12的电压V2是150V。
图10指示获得在真空中的稳定电子发射特性。
图11示出当图9中所示的电子发射元件1在大气压力(使用室内大气，其中，湿度被控制为湿度1％RH或更小)下操作时电子发射电流I2随着时间的改变。用于电子发射试验的图4的测量系统的参数如下。绝缘间隔物13的直径是130微米，用于驱动电子发射元件1的电压V1是17.0V，并且，对向电极12的电压V2是600V。
图11指示即使在大气压力下在室内大气中也获得稳定的电子发射特性。
图12是图示根据本发明的实施例1的绝缘体薄膜(绝缘层)的修改的配置的示意图。
如图12中所示，绝缘体薄膜5可以形成在第一精细颗粒层3A和第二精细颗粒层3B之间，并且被布置成使得面向电极基板2和薄膜电极4。在该情况下，绝缘体薄膜5形成在第一精细颗粒层3A上，第二精细颗粒层3B形成在绝缘体薄膜5上，并且第二精细颗粒层3B也被布置在绝缘体薄膜5的开口中。绝缘体薄膜5被配置为与在实施例1中具有相同的形状和平面布置。
这样的配置也允许绝缘体薄膜5减少在精细颗粒层3上的薄膜电极4的边缘处出现的电场的集中的影响，以抑制异常的电流聚集。
图13图示根据本发明实施例的带电装置90和图像形成设备的示例。
带电装置90包括实施例1的电子发射元件1和用于向电子发射元件施加电压的电源11，并且被用作用于使感光鼓15的表面带电的装置(该配置与上述的电子发射装置10的配置相同)。
所述图像形成设备包括带电装置90，并且在带电装置90中的电子发射元件1被布置成使得面向要带电的感光鼓15。向电子发射元件1的电压的施加引起电子发射，使得感光鼓15的表面被带电。
在本发明的图像形成设备中，除了带电装置90之外，可以使用传统上已知的构件。用作带电装置90的电子发射元件1优选地被布置成使得与感光鼓15的表面相距例如3mm至5mm。
因为用作带电装置90的电子发射装置10可以长时间连续地操作，所以可以长时间稳定地使用带电装置90。也可以长时间稳定地使用包括这样的带电装置90的图像形成设备。
此外，用作带电装置90的电子发射装置10被配置为平面电子源。因此，电子发射装置10能够在旋转方向上具有宽度的区域上使感光鼓15带电。这提供使部分感光鼓15带电的许多机会。因此，与逐线进行带电的导线带电装置作比较，带电装置90可以执行更均匀的带电。此外，带电装置90具有使得被施加的电压是大约10V的优点，该电压远比电晕放电装置的电压低，电晕放电装置要求施加几千伏特的电压。
实施例3
图14图示根据本发明实施例的电子束固化装置100的示例。电子束固化装置100包括：电子发射装置10，其具有实施例1的电子发射元件1和用于向电子发射元件施加电压的电源11；以及，加速电极21，其用于加速电子。在电子束固化装置100中，用作电子源的电子发射元件1发射电子，并且通过加速电极21来加速所发射的电子，使得电子与抗蚀剂22碰撞。用于固化一般的抗蚀剂22所需的能量不大于10eV。因此，在能量上，不需要加速电极。然而，为了整体地固化例如具有1微米厚度的抗蚀剂22，需要大约5kV的加速电压，因为通过电子能量的函数来确定电子束的穿透深度。
在传统的一般电子束固化装置中，电子源被密封在真空中，并且通过较高电压(50kV至100kV)的施加而引起发射电子。电子通过电子窗口被取出，并且用于照射。根据这种电子发射方法，当电子通过电子窗口时，在电子中出现大量能量的损失。此外，已经达到抗蚀剂的电子也在厚度方向上通过抗蚀剂，因为电子具有高能量。这导致在能量利用效率上的降低。另外，因为每次被投掷电子的区域小并且以使用点绘制的方式来执行照射，所以生产量低。
另一方面，包括电子发射装置10的本发明的电子束固化装置可以在大气中工作，使得电子束固化装置不需要被密封在真空中。因为电子发射装置10可以长时间地在大气中连续操作，所以也可以长时间稳定地使用电子束固化装置。另外，因为电子发射元件1在电子发射效率上改善，所以电子束固化装置可以有效率地使用电子束来进行照射。此外，电子束固化装置没有能量损耗，因为电子不通过电子窗口。这允许减小施加的电压。此外，因为电子束固化装置具有平面电子源，所以生产量显著地增加。当根据图案来发射电子时，无掩模的曝光是可能的。
实施例4
图15至18分别图示根据本发明实施例的光发射装置的示例。
在图15中图示的光发射装置31包括：电子发射装置，其具有实施例1的电子发射元件1和用于向电子发射元件施加电压的电源11；以及，发光部分36，其被设置与电子发射元件1分离的位置，并且面向电子发射元件1。发光部分36具有层叠结构，该结构包括用作基础材料的玻璃基板34、ITO膜33和发光体32。
发光体32的适当材料是被电子激励并且分别与红色光发射、绿色光发射和蓝色光发射相对应的材料。可用作与红色相对应的这样的材料的示例包括Y2O3:Eu和(Y，Gd)B03:Eu；可用作与绿色相对应的这样的材料的示例包括Zn2SiO4:Mn和BaAl12O19:Mn；以及，可用作与蓝色相对应的这样的材料的示例包括BaMgAl10O17:Eu2+。发光体32的膜形成在ITO膜33上，ITO膜33被形成玻璃基板34的表面上。发光体32优选地具有大约1微米的厚度。此外，ITO膜33可以具有任何厚度，只要ITO膜33可以保证导电率。在本实施例中，ITO膜33具有150nm的厚度。
为了形成发光体32的膜，制备用作粘合剂的环氧树脂和荧光精细颗粒的混合物，并且，通过诸如刮棒涂布机方法和滴下方法的已知方法，可以形成该混合物的膜。
在这个实施例中，为了增加从发光体32发射的光的亮度，必须向发光体加速从电子发射元件1发射的电子。因此，在电子发射元件1的电极基板2和发光部分36的ITO膜33之间，优选地设置电源35，用于施加电压以形成用于加速电子的电场。在该情况下，优选的是，在发光体32和电子发射元件1之间的距离是0.3mm至1mm；并且由电源11施加的电压是18V；并且，由电源35施加的电压是500V至2000V。
在图16中所示的光发射装置31’包括实施例1的电子发射元件1、用于向电子发射元件施加电压的电源11和发光体32。在光发射装置31’中，发光体32是平面发光体，该平面发光体被设置在电子发射元件1的表面上。在本实施例中，在电子发射元件1的表面上形成发光体32的层，使得如上所述制备用作粘合剂的环氧树脂和发光体精细颗粒的混合物，并且在电子发射元件1的表面上形成混合物。注意，因为电子发射元件1本身具有易于受到外力影响的结构，所以可能作为刮棒涂布机方法的结果损坏所述元件。因此，优选的是，使用滴下方法或旋涂方法。
在图17中所示的光发射装置31”包括电子发射装置10，该电子发射装置10具有实施例1的电子发射元件1和用于向电子发射元件施加电压的电源11。此外，在电子发射元件1的精细颗粒层3中，混合了作为发光体32’的荧光精细颗粒。在该情况下，发光体32’的精细颗粒也可以作为绝缘精细颗粒6A。然而，通常，荧光精细颗粒具有显然比绝缘精细颗粒6A的电气电阻低的低电气电阻。因此，当荧光精细颗粒取代绝缘精细颗粒6A而混合时，被混合的荧光精细颗粒应当被保持得小。例如，当球形硅石颗粒(平均直径：110nm)被用作绝缘精细颗粒6A并且ZnS:Mg(平均直径：500nm)时，按照绝缘精细颗粒6A和荧光精细颗粒的重量的适当混合比是大约3∶1。
在光发射装置31、31’、31”中，使从电子发射元件1发射的电子与相应的发光体32或32’碰撞，使得发光。因为电子发射元件1可以长时间连续地操作，所以光发射装置31、31’、31”也可以长时间地稳定操作。因为电子发射装置10可以在大气中发射电子，所以光发射装置31、31’、31”可以在大气中工作。然而，在真空中密封的光发射装置31、31’、31”可以更有效率地发光，因为电子发射电流增大。
此外，图18图示根据本发明实施例的图像显示装置的示例。在图18中所示的图像显示装置140包括在图17中所示的光发射装置31”和液晶板330。在图像显示装置140中，光发射装置31”被布置在液晶板330之后并且被用作背光。当在图像显示装置140中使用光发射装置31”时，优选的是，向光发射装置31”施加20V至35V的电压。光发射装置31”应当被配置来在20V至35V的电压下在每一个单位时间发射例如10μA/cm2的电子。此外，优选的是，在光发射装置31”和液晶板330之间的距离是大约0.1毫米。
当在图15中所示的光发射装置31用于根据本发明实施例的图像显示装置时，可以以矩阵来布置多个光发射装置31，以便形成允许作为FED的光发射装置31本身以形成和显示图像的形状。在该情况下，优选的是，向光发射装置31施加20V至35V的电压。光发射装置31应当被配置来在20V至35V的电压下在每一个单位时间发射例如10μA/cm2的电子。
实施例5
图19和图20分别图示根据本发明实施例的吹风装置的示例。下面的描述处理本实施例的吹风装置被用作冷却装置的情况。然而，吹风装置的应用不限于冷却装置。
在图19中所示的吹风装置150包括电子发射装置10，该电子发射装置10具有电子发射元件1和用于向电子发射元件施加电压的电源11。在吹风装置150中，电子发射元件1向要冷却的物体41发射电子，使得产生离子风，并且冷却电接地的物体41。在冷却中，优选的是，向电子发射元件1施加大约18V的电压，并且电子发射元件1在该电压下在每一个单位时间发射例如1μA/cm2的电子。
除了在图19中所示的吹风装置150的配置之外，在图20中所示的吹风装置160包括吹风扇42。在图20中所示的吹风装置160中，电子发射元件1向要冷却的物体41发射电子，并且吹风扇42向物体41吹风，以向物体41发送从电子发射元件发射的电子，并且产生离子风，使得电接地的物体41被冷却。在该情况下，优选的是，由吹风扇产生的空气体积是每平方厘米每分钟0.9L至2L。
当象在传统吹风装置或传统冷却装置的情况中那样仅通过由风扇吹出的空气来冷却物体41时，在物体41的表面上的流速将是0，并且在最期望从其散热的部分中的空气未被替换，导致低冷却效率。然而，当诸如电子或离子的带电颗粒被包括在吹出的空气中时，吹出的空气当在物体41附近时被电力吸引到物体41的表面，以允许替换在物体41的表面附近的空气。在此，因为本发明的吹风装置150、160吹出包括诸如电子或离子的带电颗粒的空气，所以冷却效率被大大地改善。此外，因为电子发射元件1在电子发射效率上被改善，所以吹风装置150、160能够更高效地执行冷却。吹风装置150、160也可以在大气中操作。
本发明不限于如上所述的实施例和示例，并且可以在由所附的权利要求限定的本发明的范围内进行各种其他改变。即，通过组合在由所附的权利要求限定的本发明的范围内适当地改变的技术手段而获得的其他实施例也被包括在本发明的技术范围中。例如，可以交换第一精细颗粒层和第二精细颗粒层以应用到实施例1的电子发射元件。
工业上的适用性
根据本发明的电子发射元件可以长时间连续地操作。因此，本发明的电子发射元件可以被适当地应用到例如：图像形成设备的带电装置，该图像形成设备例如是电子照像复印机、打印机和传真机；与发光体组合的图像显示装置；以及，冷却装置，其利用由从其发射的电子产生的离子风。

Claims (24)

1.一种电子发射元件，包括：
第一电极；
绝缘层，所述绝缘层形成在所述第一电极上并且具有贯通孔的开口；
第二电极，所述第二电极形成在所述绝缘层上，所述第二电极被布置成使得至少覆盖所述开口，并且经由所述开口而面向所述第一电极；以及
精细颗粒层，所述精细颗粒层被布置在所述第一电极和所述第二电极之间，所述精细颗粒层由绝缘精细颗粒和导电精细颗粒构成，
其中，所述绝缘层被布置在所述第一电极和所述精细颗粒层之间或在所述第二电极和所述精细颗粒层之间，当在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压时，电子从所述第一电极发射，并且在所述精细颗粒层中被加速，以通过所述第二电极。
2.根据权利要求1所述的电子发射元件，其中，所述绝缘层被形成为与所述第一电极接触，并且所述精细颗粒层被布置在所述第二电极和所述绝缘层之间。
3.根据权利要求1所述的电子发射元件，其中，所述绝缘层由硅树脂形成。
4.根据权利要求1所述的电子发射元件，其中，所述第二电极在其表面中具有凹陷。
5.根据权利要求1所述的电子发射元件，其中，所述第二电极包括在精细颗粒层侧上形成的第一电极层以及在所述第一电极层上形成的并且具有比所述第一电极层更大的电阻的第二电极层，并且在所述第一电极层的表面中形成凹陷。
6.根据权利要求5所述的电子发射元件，其中，所述凹陷穿透所述第一电极层，使得所述第二电极层与所述精细颗粒层电连接。
7.根据权利要求5所述的电子发射元件，其中，所述第一电极层可以是非晶碳层。
8.根据权利要求5所述的电子发射元件，其中，所述第二电极层可以是金属层。
9.根据权利要求8所述的电子发射元件，其中，所述第二电极层可以由包括金、银、钨、钛、铝和钯中的至少一种的材料形成。
10.根据权利要求1所述的电子发射元件，其中，所述精细颗粒层进一步包括由绝缘精细颗粒构成的绝缘精细颗粒层。
11.根据权利要求1所述的电子发射元件，其中，构成所述精细颗粒层的所述绝缘精细颗粒层和所述导电精细颗粒层被硅树脂固定在一起。
12.根据权利要求1所述的电子发射元件，其中，所述导电精细颗粒由包含金、银、铂、钯和镍中的至少一种的材料构成，并且具有3nm至10nm的平均颗粒直径。
13.根据权利要求1所述的电子发射元件，其中，所述绝缘精细颗粒由包含SiO2、Al2O3和TiO2中的至少一种的材料构成，并且具有10nm至1000nm的平均颗粒直径。
14.根据权利要求1所述的电子发射元件，其中，所述电子发射元件与在光发射装置中的发光体一起使用以发射电子使所述发光体发光。
15.根据权利要求14所述的电子发射元件，其中，所述电子发射元件被用作在图像显示装置中的光发射装置。
16.根据权利要求1所述的电子发射元件，其中，所述电子发射元件与在冷却装置中的风扇一起使用以产生离子风来冷却物体。
17.根据权利要求1所述的电子发射元件，其中，所述电子发射元件与在带电装置中的感光器一起使用以发射电子使感光器带电。
18.根据权利要求17所述的电子发射元件，其中，所述电子发射元件被用作在图像形成装置中的带电装置。
19.根据权利要求1所述的电子发射元件，其中，所述电子发射元件被用作在用于固化抗蚀剂的电子束固化装置中的电子源，以使电子与抗蚀剂碰撞，使得固化抗蚀剂。
20.根据权利要求1所述的电子发射元件，其进一步包括：
电源，所述电源用于在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压。
21.一种用于制造电子发射元件的方法，所述电子发射元件包括：第一电极；绝缘层，所述绝缘层形成在所述第一电极上并且具有贯通孔的开口；第二电极，所述第二电极形成在所述绝缘层上，所述第二电极被布置成使得至少覆盖所述开口，并且经由所述开口而面向所述第一电极；以及，精细颗粒层，所述精细颗粒层布置在所述第一电极和所述第二电极之间，所述精细颗粒层由绝缘精细颗粒和导电精细颗粒构成，其中，所述绝缘层被布置在所述第一电极和所述精细颗粒层之间或在所述第二电极和所述精细颗粒层之间，当在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压时，电子从所述第一电极发射，并且在所述精细颗粒层中被加速，以通过所述第二电极，
所述方法包括步骤：在所述第一电极上形成具有开口的所述绝缘层；在所述绝缘层上形成由绝缘精细颗粒和导电精细颗粒构成的精细颗粒层，以便填充所述开口；以及，在所述绝缘层上形成所述第二电极，所述第二电极被布置成经由所述开口面向所述第一电极，并且部分地与所述绝缘层重叠。
22.根据权利要求21所述的用于制造所述电子发射元件的方法，其中，形成所述绝缘层的所述步骤包括步骤：使用紫外线硬化和热固性硅树脂来形成层；热处理由所述硅树脂形成的层；使用紫外线通过具有预定遮光图案的掩模来照射所述热处理的层；以及，去除由所述硅树脂形成的层的一部分，所述部分因为所述遮光图案而未被照射紫外线。
23.根据权利要求22所述的用于制造所述电子发射元件的方法，其中，所述去除未被照射紫外线的部分的步骤包括步骤：使用布擦去未被照射紫外线的部分。
24.根据权利要求21所述的用于制造所述电子发射元件的方法，其中，所述形成所述第二电极的步骤包括步骤：向精细颗粒层上喷射精细颗粒；在具有喷射的精细颗粒的精细颗粒层上形成第一电极层；以及，在去除所述精细颗粒后在所述第一电极层上形成第二电极层。
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