CN1441451A - 电子发射元件、电子源和图像形成装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

其特征在于：具有：在基体上配置一对电极的步骤；配置包含吸光材料的高分子膜，使其连接所述电极之间的步骤；通过向所述包含吸光材料的高分子膜照射光，使该高分子膜低电阻化的步骤；通过使电流流过通过使所述高分子膜低电阻化而得到的膜，在该膜上形成间隙的步骤。提供能简单步骤，并且能进行电子发射特性的改善的电子发射元件的制造方法。

Description

电子发射元件、电子源和 图像形成装置的制造方法
技术领域
本发明涉及电子发射元件的制造方法和配置了多个电子发射元件的电子源的制造方法、以及使用电子源而构成的显示装置等图像形成装置的制造方法。
背景技术
以往，作为电子发射元件，我们知道表面传导型电子发射元件。
例如，在特开平8-321254号公报等中描述了表面传导型电子发射元件的结构、制造方法等。
图46模式地表示了所述公报等中描述的一般的表面传导型电子发射元件的结构。图46A和图46B分别是所述公报等中描述的所述电子发射元件的平面图和剖视图。
在图46中，461是基体，462、463是相对的一对电极，464是导电性膜，465是第二间隙，466是碳膜，467是第一间隙。
图47模式地表示了图46所示的构造的电子发射元件的制造步骤的一个例子。
首先，在衬底461上形成一对电极462、463(图47A)。
接着，形成连接电极462、463间的导电性膜464(图47B)。
然后，使电流在电极462、463间流动，进行在导电性膜464的一部分上形成第二间隙465的“成形步骤”(图47C)。
在碳化合物的气氛中，在所述电极462、463之间外加电压，在第二间隙465内的衬底461上和它附近的导电性膜464上进行形成碳膜466的“活性化步骤”，形成了电子发射元件(图47D)。
而在特开平9-237571号公报中描述了表面传导型电子发射元件的其他的制造方法。
通过组合由以上的制造方法制造的多个电子发射元件构成的电子源和由荧光体等构成的图像形成构件，就能构成平面显示面板等图像形成装置。
在上述的以往的元件中，通过在“成形步骤”的基础上，进行“活性化步骤”，在由“成形步骤”形成的第二间隙465的内部再配置了具有窄的第一间隙467的由碳或碳化合物构成的碳膜466。作为结果，取得了良好的电子发射特性。
可是，在使用了这样的以往的电子发射元件的图像形成装置的制造中，有以下的课题。
即“成形步骤”和“活性化步骤”中反复进行的通电步骤、各步骤中的形成合适的气氛的步骤等附加的步骤很多，各步骤的管理复杂化。
另外，当在显示器等图像形成装置中使用所述电子发射元件时，为了降低作为装置的耗电，也希望电子发射特性的进一步提高。
希望能更低价、更简易地制造使用了所述电子发射元件的图像形成装置。
发明内容
因此，本发明解决了所述课题，能简化电子发射元件的制造步骤，并且提供能进行电子发射特性的改善的电子发射元件的制造方法、电子源的制造方法、图像形成装置的制造方法。
本发明是为了解决上述的课题而进行了锐意的研究后而取得的，具有如下的结构。
即根据本发明的第一方面，提供电子发射元件的制造方法，其特征在于：具有：设置配置了一对电极和连接该电极对的高分子膜即包含高分子和具有吸光特性的材料(吸光材料)的高分子膜的基体的步骤；
通过向所述高分子膜照射光，使该高分子膜低电阻化的步骤；
在使所述高分子膜低电阻化而得到的膜上形成间隙的步骤。
另外，提供电子发射元件的制造方法，包含：提供所述基体的步骤还具有：涂敷包含高分子的先质和吸光材料的溶液的步骤。
还提供电子发射元件的制造方法，所述高分子的先质含有：聚酰胺酸。
根据本发明的第二方面，提供电子发射元件的制造方法，其特征在于：具有：设置配置了一对电极、连接所述一对电极的高分子膜和包含具有高分子膜的吸光特性的材料(吸光材料)的层的基体的步骤；
通过向所述层和所述高分子膜照射光，使该高分子膜低电阻化的步骤；
在使所述高分子膜低电阻化而得到的膜上形成间隙的步骤。
根据本发明的第三方面，提供电子发射元件的制造方法，其特征在于：具有：在基体上的第一和第二区域分别形成一对电极的步骤；在所述区域间设置包含具有吸光特性的材料的层的步骤；设置连接所述电极的高分子膜的步骤；向连接所述电极的高分子膜照射光的步骤；向所述高分子膜和所述层照射光，使所述高分子膜低电阻化的步骤；
在使所述高分子膜低电阻化而得到的膜上形成间隙的步骤。
而且，所述本发明的第二和第三的电子发射元件的制造方法中，作为希望的形态，包含：“作为所述具有吸光特性的材料，使用具有光学吸收端的非金属”；
“作为所述吸光材料，使用半导体”；
“作为所述吸光材料，使用多元化合物半导体”；
“作为所述吸光材料，使用绝缘物”；
“作为所述吸光材料，使用在能带隙中具有光学捕获能级的材料”。
根据本发明的第四方面，提供电子发射元件的制造方法，其特征在于：具有：在具有吸光特性的基体上配置一对电极的步骤；
设置连接所述电极之间的高分子膜的步骤；
通过向所述高分子膜照射光，使该高分子膜低电阻化的步骤；
在使所述高分子膜低电阻化而得到的膜上形成间隙的步骤。
在这些本发明的电子发射元件的制造方法中，作为所述光，适合使用激光、或由氙灯或卤素灯发出的光。
根据本发明的第五方面，还提供电子发射元件的制造方法，其特征在于：具有：设置配置了具有高分子和促进该高分子的热分解的材料的高分子膜的基体的步骤；
通过向所述高分子膜照射能量射束，使所述高分子膜低电阻化的步骤；
在通过使所述高分子膜低电阻化而得到的膜上形成间隙的步骤。
而且，根据所述本发明的第五方面的电子发射元件的制造方法中，作为希望的形态，包含：“所述能量射束从电子束、离子束、汇聚的光、激光中选择”；
“所述促进热分解的材料包含金属”；
“所述金属从Pt、Pd、Ru、Cr、Ni、Co、Ag、In、Cu、Fe、Zn、Sn中选择”。
另外，根据本发明的第六方面，提供电子发射元件的制造方法，其特征在于：设置配置了高分子膜的基体步骤；
使所述高分子膜吸收热分解促进剂的步骤；
使所述包含热分解促进剂的高分子膜低电阻化的步骤；
在通过使所述包含热分解促进剂的高分子膜低电阻化而得到的膜上形成间隙的步骤。
而且，所述本发明的第六方面的电子发射元件的制造方法中，作为希望的形态，包含：“所述使包含热分解促进剂的高分子膜低电阻化的步骤包含：烘焙包含热分解促进剂的高分子膜的步骤”；
“所述使包含热分解促进剂的高分子膜低电阻化的步骤包含：从离开所述衬底的位置向所述包含热分解促进剂的高分子膜照射能量射束的步骤”；
“所述能量射束是光”；
“所述能量射束是激光”；
“所述能量射束是电子束”；
“所述能量射束是离子束”；
“通过使所述高分子膜吸收热分解促进剂，形成包含热分解促进剂的高分子膜的步骤包含：使具有金属络合物的液体接触所述高分子膜的步骤”；
“所述金属从Pt、Pd、Ru、Cr、Ni、Co、Ag、In、Cu、Fe、Zn、Sn中选择”。
本发明还提供一种显示器的制造方法，所述显示器具有多个电子发射元件和通过由该电子发射元件发射的电子而发光的发光构件，其中：所述电子发射元件由所述六个方面中的任意一个的制造方法制造。
另外，本发明提供电子源的制造方法，在具有多个电子发射元件的制造方法中，该电子发射元件由所述本发明的电子发射元件的制造方法制造。
本发明还提供图像形成装置(或显示器)的制造方法，在包含具有多个电子发射元件的电子源和通过从该电子源发射的电子的照射而形成图像的图像形成构件(发光构件)的图像形成装置(或显示器)的制造方法中，该电子源由所述本发明电子源的制造方法制造。
根据本发明，与需要形成导电性膜的步骤、在该导电性膜上形成间隙的步骤、形成包含有机化合物的气氛的步骤(或在导电性膜上形成高分子膜的步骤)、与通过向导电性膜通电而形成碳膜的同时在该碳膜上形成间隙的步骤相比，能大幅度削减其步骤。并且，在本发明中，因为吸光材料高效地吸收光，所以能高效并且在短时间内完成后面描述的使高分子膜低电阻化的步骤。另外，构成电子发射元件的高分子膜(碳膜)的耐热性良好，所以在以往由导电性膜(碳膜)的耐热性限制的电子发射也能得以提高。
另外，本发明并不局限于所述表面传导型电子发射元件的碳膜的制造方法。本发明的制造方法能对使用碳膜的电子发射元件、电池(锂离子电池等充电(二次)电池)等各种电子器件、各种电子仪器等中使用的薄膜使用。
这样，当在表面传导型电子发射元件以外的电子器件和薄膜中使用时，可以具有：在衬底上配置包含热分解促进剂或吸光剂的高分子膜的步骤；
或在衬底上配置包含热分解促进剂或吸光剂的层和高分子膜的步骤；
对该高分子膜照射后面描述的能量射束的步骤。
附图说明
下面简要说明附图。
图1A、1B是模式地表示本发明的电子发射元件的一个构成例的平面图和剖视图。
图2A、2B是模式地表示本发明的电子发射元件的其他构成例的平面图和剖视图。
图3A、3B、3C、3D是模式地表示本发明的电子发射元件的制造方法的一个例子的剖视图。
图4A、4B、4C是模式地表示本发明的电子发射元件的制造方法的低电阻化步骤的一个例子的图。
图5是模式地表示具有电子发射元件的测定评价功能的真空装置的一个例子的模式图。
图6是用于说明实施例1的电子源的制造步骤的模式图。
图7是用于说明实施例1的电子源的制造步骤的模式图。
图8是用于说明实施例1的电子源的制造步骤的模式图。
图9是用于说明实施例1的电子源的制造步骤的模式图。
图10是用于说明实施例1的电子源的制造步骤的模式图。
图11是用于说明实施例1的电子源的制造步骤的模式图。
图12是用于说明实施例1的电子源的制造步骤的模式图。
图13是用于说明实施例2的电子源的制造步骤的模式图。
图14A、14B是表示本发明的图像形成装置的制造步骤的一个例子的模式图。
图15A、15B是模式地表示本发明的电子发射元件的其他构成例的平面图和剖视图。
图16A、16B、16C、16D、16E是模式地表示图15的电子发射元件的制造方法的剖视图。
图17A、17B是模式地表示本发明的电子发射元件的其他构成例的平面图和剖视图。
图18A、18B是模式地表示本发明的电子发射元件的其他构成例的平面图和剖视图。
图19A、19B是模式地表示本发明的电子发射元件的其他构成例的平面图和剖视图。
图20是用于说明实施例4的电子源的制造步骤的模式图。
图21是用于说明实施例4的电子源的制造步骤的模式图。
图22是用于说明实施例4的电子源的制造步骤的模式图。
图23是用于说明实施例4的电子源的制造步骤的模式图。
图24是用于说明实施例4的电子源的制造步骤的模式图。
图25是用于说明实施例4的电子源的制造步骤的模式图。
图26是用于说明实施例4的电子源的制造步骤的模式图。
图27A、27B、27C、27D、27E、27F是用于说明实施例4的电子源的制造步骤的模式图。
图28是用于说明实施例3的电子源的制造步骤的模式图。
图29是用于说明实施例3的电子源的制造步骤的模式图。
图30是用于说明实施例3的电子源的制造步骤的模式图。
图31是用于说明实施例3的电子源的制造步骤的模式图。
图32是用于说明实施例3的电子源的制造步骤的模式图。
图33是用于说明实施例3的电子源的制造步骤的模式图。
图34是用于说明实施例3的电子源的制造步骤的模式图。
图35A、35B、35C、35D、35E、35F是用于说明实施例3的电子源的制造步骤的模式图。
图36是用于说明实施例5的电子源的制造步骤的模式图。
图37是用于说明实施例5的电子源的制造步骤的模式图。
图38是用于说明实施例5的电子源的制造步骤的模式图。
图39是用于说明实施例5的电子源的制造步骤的模式图。
图40是用于说明实施例5的电子源的制造步骤的模式图。
图41是用于说明实施例5的电子源的制造步骤的模式图。
图42是用于说明实施例5的电子源的制造步骤的模式图。
图43-0、43-1、43A、43B、43C、43D、43E、43F是用于说明实施例5的电子源的制造步骤的模式图。
图44是表示具有电子发射元件的测定评价功能的真空装置的一个例子的模式图。
图45是表示本发明的电子发射元件的电子发射特性的模式图。
图46A、46B是以往的电子发射元件的模式图。
图47A、47B、47C、47D是用于说明以往的电子发射元件的制造步骤的模式图。
图48是表示本发明的图像形成装置的一个构成例的局部切口立体图。
图49是用于说明本发明的电子束照射装置的模式图。
图50是用于说明本发明的离子束照射装置的模式图。
具体实施方式
下面，说明本发明的实施例，但是本发明并不局限于这些实施例。
这里，首先简单地说明通过本发明制造的电子发射元件的结构，说明作为本发明的特征的“高分子膜的使用”和吸光材料等的“热分解促进剂”，然后，说明本发明的电子发射元件、电子源、图像形成装置的制造方法。
图1A、1B是模式地表示通过本发明的制造方法而制造的电子发射元件的一个例子的图。须指出的是，图1A是平面图，图1B是通过电极2、3间，对于配置了电极2、3的基体1的表面实质上垂直的剖视图。
在图1A、1B中，1是基体(背板)，2和3是电极，6是碳膜，5是间隙。在同一图中，碳膜6配置在电极2、3间的基体1上。
作为图1A、1B中所示的本发明的电子发射元件的制造方法的一个例子，例如如下所述。例如，如图3所示，在基体1上形成电极2、3(图3A)，接着配置包含热分解促进剂8的有机高分子膜6’(图3B)，使其连接电极2、3之间(图3B)，接着，通过从位于离开基体1的位置的能量射束照射部件10向包含热分解促进剂的有机高分子膜6’照射电子束或激光束(从氙气灯发出的光)或离子束等能量射束，使高分子膜6’碳化(“低电阻化处理”)(图3C)，接着通过使电流流过对高分子膜6’进行低电阻化处理而得到的膜6(进行“电压的外加步骤”)，形成间隙5(图3D)。
在图1A和图1B所示的电子发射元件中，当在间隙5施加了足够的电场时，电子穿过间隙5，电流流过电极2、3之间。该隧道电子的一部分散射，散射的电子的一部分由于外加在该阳极上的高电压，而被吸引到配置(未显示)在基体1上的阳极上。
所述“碳膜”6也能称作“以碳为主成分的一对导电性膜”、或  “在一部分具有间隙，以电连接一对电极间的碳为主成分的导电性膜”、或“一对以碳为主成分的导电性膜”。另外，也可以称作“导电性膜”。另外，因为与后面描述的本发明的处理的关联，所以有时也称作“低电阻化了的高分子膜”或“通过对高分子膜进行低电阻化而得到的膜”。可是，当对高分子膜进行″低电阻化处理″而得到的膜和通过″低电阻化处理″而得到的膜之间，在碳的结晶性的观点上，没有特别的优势差别时，后面江描述细节，但是要牢记以下事实。即这时，称作“碳膜”的用语和“对高分子膜上进行低电阻化处理而取得的膜”的表现即使是区别工艺阶段的用语，也不是区别膜质的用语。
在本发明的电子发射元件中，有必要使高分子低电阻化。因此，在本发明中，作为该低电阻化处理方法，后面将详细描述，但是使用电子束或离子束或光等。而且，为了使“低电阻化处理”变得容易，使用用于促进或辅助“低电阻化处理”时的高分子的碳化的热分解促进剂。须指出的是，本发明中的“碳化”是指碳的六元环构造的的有六个碳原子构成的六角环的形成(或增加)，或碳的共轭类的增加，如果进一步详细描述，则意味着形成(增加)直接使碳的六元环彼此结合的状态(也包含石墨化)。
从后面描述的制造方法可知，所述的碳膜6当初是在高分子膜6’中混合了吸光材料等热分解促进剂8的膜。须指出的是，在图1A、1B中，表示了在碳膜6中残存了热分解促进剂8的例子，但是有时，由于是热分解促进剂，如图2A、2B所示的制造步骤，有时在后面描述的光照射等″低电阻化处理″中热分解、消失。热分解促进剂是否消失依存于使用的热分解促进剂的材料。
图3A～3D模式地表示了图1A、1B或图2A、2B所示的本发明的电子发射元件的制作方法的一个例子。在图3A～3D中，表示了吸光材料等热分解促进剂8明确地散布于高分子膜6’中的状态，但是并不一定要散布。有时吸光材料8等热分解促进剂也溶解于高分子膜6’中。通过对这样的高分子膜进行″低电阻化处理″，吸光材料等的热分解促进剂8促进构成高分子膜6’的高分子膜的分解和碳化，结果实现了高分子膜6’的低电阻化。
这里，说明本发明的“高分子膜”。
本发明的高分子(有机高分子)是指化合物的物理、化学性质不因其分子量而变化这种程度分子量的化合物，作为其分子量的下限，虽然没有规定明确的值，但是一般是指具有彼此用共价键连接的5000以上，希望是10000以上的分子量的化合物。
作为本发明中使用的有机高分子，最好是在主链中具有芳香环的高分子。
本发明的高分子膜最好是通过进行后面描述的“低电阻化处理”，能体现增加的导电性的高分子。其中，最好是在骨架中具有芳香环的芳香族高分子膜，这是因为预先具有与具有导电性的石墨类似的构造，容易储存共轭电子。
特别是芳香族聚酰亚胺在骨架中芳香环和酰亚胺呈平面状，本发明的低电阻化步骤中，容易形成更类似于石墨的构造。另外，在本发明中，也能使用聚亚苯基噁二唑、聚亚苯基亚乙烯基等有机高分子。
所述的高分子一般对溶剂表现难溶解性。因此，在本发明中，最好使用芳香族类的高分子，但是它们大都难以溶解于溶剂中，所以希望使用它的先质溶液。当为了取得高分子膜而使用高分子的先质溶液时，把该溶液涂敷在基体上，接着加热基体，去除溶剂，使先质变化为高分子。如果举一个例子，则通过喷墨方式等涂敷芳香族聚酰亚胺的先质即聚酰胺酸溶液，通过加热等能形成聚酰亚胺膜。使用了喷墨方式的涂敷能在基体表面的必要的位置以必要的溶液量涂敷，所以适合于大面积的基体。
须指出的是，作为溶解聚酰胺酸的溶剂，例如能使用N-甲基吡咯烷酮、N、N-二甲基乙酰胺、N、N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等，另外，也能并用n-丁基溶纤剂、三乙醇胺，但是，如果能适用于本发明，就没有限制，没理由只限定于这些溶剂。
下面，说明本发明的″低电阻化处理″。
在本发明中，在″低电阻化处理″中，通过从外部(能量放出源)向高分子膜照射电子束、离子束、光或激光束等能量射束，能实现高分子的碳化。该高分子膜的″低电阻化处理″最好在惰性气氛中或真空中等抑制氧化的气氛下进行。
所述的芳香族高分子中，特别是芳香族聚酰亚胺具有高的热分解温度，但是通过用超过了该热分解温度的温度，典型来说是700℃～800℃以上的温度进行加热，就能表现出高的导电性。
可是，当象本发明那样，进行直到高分子膜低电阻化的加热时，在通过烤炉和电炉等加热全体的方法中，从构成电子发射元件的其他构件即布线材料、衬底材料等的耐热性的观点来看，有时要受到制约。
因此，在本发明中，作为更适合的低电阻化处理的方法，使用用于照射汇聚了电子束、离子束和激光束等光的能量的照射部件，通过向高分子膜照射能量射束，使高分子膜低电阻化。据此，抑制了对其他构件的热的影响，并且能使高分子膜低电阻化。
可是，在该高分子膜材料自身中，常常无法高效地进行低电阻化。因此，在本发明中，为了辅助(促进)高分子的碳化，通过在高分子膜中添加热分解促进剂，高效地进行基于从外部照射到高分子膜上的能量射束的高分子膜的碳化。另外，在本发明中，特别是在″低电阻化处理″中使用了光时，通过在高分子膜中添加吸光材料作为热分解促进剂，或在高分子膜附近配置包含吸光材料的层，使基体具有吸光特性，高效地进行高分子膜的碳化。
在本发明中，作为热分解促进剂，能使用包含Pt、Pd、Ru、Cr、Ni、Co、Ag、In、Cu、Fe、Zn、Sn等金属的材料。而且，最好使用包含从Pt、Pd、Cr、Ni、Co中选择的金属的材料。通过使用这样的材料，能大幅度降低基于所述能量射束的高分子膜的碳化(低电阻化处理)所需要的温度，能采用加热基体全体的方法。
须指出的是，作为热分解促进剂，当使用了包含Pt、Pd、Ru、Cr、Ni、Co、Ag、In、Cu、Fe、Zn、Sn等金属的材料时，混合(添加)在所述高分子膜中的热分解促进剂对于1cm3的高分子膜，上述金属原子最好包含1×10-4mol/cm3以上。如果换算为重量，则对于1cm3的高分子膜，最好包含20mg/cm3以上。另外，作为上限，后面将予以说明，但是在一方的电极附近配置图15A、图15B所示的间隙5，稳定地形成在该间隙5内使一方的电极的表面的一部分露出的构造，并且对于1cm3的高分子膜，最好设定为3.0×10-2mol/cm3以下，如果换算为重量，则对于1cm3的高分子膜，最好设定为6.0g/cm3以下。
下面，描述本发明的″低电阻化处理″中，使用电子束时的″低电阻化处理″的一个例子。
首先，把形成了电极2、3以及包含所述热分解促进剂的高分子膜6’的基体1(参照图3B)设置在安装了电子枪的减压气氛下(真空容器内)。图49是模式地表示向高分子膜6’照射电子射线时的装置。在图49中，41是电子发射部件。基体1和该电子发射部件41最好设置同一真空容器中，但是也可以按照需要，设置在与设置了基体1的真空容器不同的真空容器(未图示)内，进行差动排气。
电子发射部件41能使用例如热阴极作为电子射线源。当使从电子发射部件41发射的电子射线正确地扫描时，能附带利用了电场、磁场的电子线聚束、偏向功能43、44。另外，为了微细地控制电子射线的照射区域，能设置电子射线遮断部件42。
电子射线照射最好是对高分子膜6’脉冲地(间歇地)照射，但是也可以是DC照射。另外，基体1上的布线62、63连接了驱动器(图中未显示)，使对各电极对(2、3)能外加电压。例如能在加速电压Vac＝0.5～10kV，电流密度ρ＝0.01～1mA/mm2的范围中适当选择电子射线的照射条件。
下面，描述本发明的“低电阻化处理”中使用离子束的一个例子。
首先，把形成了电极2、3以及包含所述热分解促进剂的高分子膜6’的基体1(参照图3B)设置在安装了离子束发射部件21的减压气氛下(真空容器内)。图50是模式地表示向混合(添加)了所述热分解促进剂的高分子膜6’照射离子束时的装置的一个例子。在图50中，21是离子束发射部件。
离子束发射部件21中有电子冲击型等的离子源，惰性气体(最好是Ar)以1×10-2Pa以下流入。当使离子束正确地扫描时，也能附加利用了电场、磁场的离子束聚束、偏向功能23、24。另外，为了微细地控制离子束的照射区域，能设置离子束遮断部件22。
离子束最好是对高分子膜6’间歇地照射，但是也可以是DC照射。另外，基体1上的布线62、63连接了驱动器(图中未显示)，使对各电极对(2、3)间能外加电压。能在加速电压Vac＝0.5～10kV，电流密度ρ＝0.5～10μA/mm2的范围中选择离子束的照射条件。
另外，在本发明的″低电阻化处理″中使用了光时，能使用吸光材料作为热分解促进剂。因此，以下描述吸光材料。须指出的是，当在低电阻化处理中使用了光时，不仅在高分子膜中混合吸光材料，有时也在高分子膜和基体1之间配置吸光材料层，或在高分子膜的表面配置吸光材料层。
本发明中使用的高分子膜6’的厚度虽然也根据后面描述的″低电阻化处理″时设定的电阻值，但是大概为10nm～100nm，最好为数十nm。一般，膜的吸光度根据Lambert-Beer法则，表现为I＝I010-εl(I-透射光的强度，I0-入射光的强度、ε-吸光系数，l-膜厚)，在膜厚薄的情况下，有时无法取得充分的吸光度。
本发明的吸光材料用于高效地吸收照射波长的光，把该光的能量向高分子传递。因此，本发明的(具有吸光特性的材料)吸光材料在它的状态下，是指比构成高分子膜的高分子的光吸收率高的材料。另外，当以粒子状态使用吸光材料时，把“吸光材料”定义为比与吸光材料粒子同等大小(体积)的高分子的光吸收率高的材料。而且，本发明的吸光材料把吸收的光变换为热能，促进高分子膜的碳化。作为这样的吸光材料，能采用偶氮染料、蒽醌染料等染料。当把这些染料作为吸光材料使用时，预先把染料溶解于有机高分子膜的先质溶液中后，能用喷墨法等手法在基体上形成包含吸光材料的有机高分子膜。而也能采用有机颜料、石墨和以导电性碳等为主的无机颜料、由金属氧化物等构成的粒子等作为吸光材料。当把这些颜料等作为吸光材料时，通过喷涂法等，全面涂敷，原封不动地使用。或者，在必要时，与通过旋转镀膜法全面涂敷的有机高分子膜(或它的先质)同时，实施使用了抗蚀剂的构图，能基本上在所需位置形成吸光材料和高分子膜。
作为为了使高分子膜低电阻化而照射的光，最好使用能缩小光束直径，波长区域窄的激光。激光的波长虽然能使用各种波长，但是为了让使用的激光高效地吸收光能，变换为热能，最好预先把吸光材料的吸收带与激光的波长匹配。
另外，在照射激光时，为了只让高分子膜6’碳化，而对其他构件不造成损害，照射功率最好使用20W左右以下的适当的值。可是，激光束的输出能量能通过脉冲调制来控制，所以当使用更高输出的激光时，如果缩短照射脉冲，当低输出时，如果延长脉冲，则在照射功率上就能没有限制。
在照射的光中，也能选择以氙气灯和卤素灯为光源的光。这些光与激光不同，因为一般光束直径宽，所以能一次照射更宽的范围。可是，从这些光源发出的光的波长区域宽，如果举例，则在氙光中具有350nm～1100nm的波长区域，在卤素光中具有300nm～5000nm的波长区域。这样，当照射波长区域宽的光时，本发明中使用的吸光材料的选择分支增加了，但是其他构件的温度有时由于该波长的光的吸收而上升到必要值以上，所以需要注意。当使用激光、氙光、卤素光中的任意一种时，我们知道透射光的部分和反射率高的部分温度不怎么上升。
本发明的电子发射元件、电子源、图像形成装置的制造方法中，按照使用的构件，能适当使用激光、氙光、卤素光。
下面，参照图3，以图1所示的形态的电子发射元件为例，说明使用了本发明的热分解促进剂的电子发射元件的制造方法的更具体的例子。
(1)使用洗涤剂、纯水和有机溶剂等来充分洗净由玻璃等构成的衬底(基体)1，通过真空蒸镀法、溅射法等淀积电极材料后，例如使用光刻技术，在基体1上形成电极2、3(图3A)。这里，能使用例如Pt作为电极材料。
(2)准备设置了电极2、3的基体1。然后，形成包含热分解促进剂的高分子膜6′，使其连接电极2、3之间(图3B)。例如把在高分子的先质溶液中混合了热分解促进剂的溶液涂敷在基体1上，通过使其干燥(除去溶剂)/硬化，就能形成高分子膜6′。根据构成高分子的先质的材料，有时在基体上涂敷高分子的先质溶液，在干燥的状态下，就相当于高分子膜。
作为构成高分子膜6′的高分子，最好是芳香族聚酰亚胺。因此，作为高分子的先质溶液，能使用聚酰胺酸溶液。须指出的是，作为高分子膜6′的高分子，使用聚酰亚胺，当在络合物等的状态下，把向高分子膜6′中混合的热分解促进剂混合到所述高分子的先质溶液中时，最好使用聚酰胺酸酯作为高分子的先质。如果使用聚酰胺酸酯，就能抑制先质溶液的胶化。
在包含热分解促进剂8的高分子膜6′的形成方法中，当使用高分子的溶液或高分子的先质时，能使用众所周知的各种方法，即旋转涂敷法、印刷法、浸渍法等。特别是根据印刷法，不使用构图方法就能形成所需的高分子膜6′的形状，所以是希望使用的手法。其中，如果使用喷墨方式的印刷法，就能直接形成数百μm以下的图案，所以对于象平面显示面板那样，高密度地配置了电子发射元件的电子源的制造也是有效的。
作为包含热分解促进材料的高分子膜6′的形成方法，在高分子先质溶液或高分子的溶液中，使用混合了热分解促进材料的溶液，用所述的方法在基体上成膜。另外，当使用金属作为热分解促进剂时，在基体1上形成了高分子膜后，最好使用使高分子膜吸收热分解促进剂的方法。作为使高分子膜吸收的方法，能使用例如在基体上涂敷高分子溶液或高分子的先质溶液，并使其干燥后，在其上涂敷构成所述热分解促进剂的金属的络合物(或者包含构成所述热分解促进剂的金属的离子的溶液)的方法。通过在高分子溶液或高分子的先质溶液干燥后的生成物(有时相当于高分子膜)之上涂敷所述金属的络合物溶液，能在高分子溶液或高分子的先质溶液干燥后的生成物种混入所述金属。把高分子膜(或通过使高分子的先质干燥，或通过使高分子溶液干燥而得到的膜)暴露在上述的金属蒸汽中的方法也能作为把热分解促进剂浸透高分子膜的方法之一来使用。金属蒸汽中的高分子膜(或通过使高分子的先质干燥，或通过使高分子溶液干燥而得到的膜)最好被烧成。金属被高效地吸收(浸透)到高分子膜中。
(3)接着，进行使包含热分解促进剂8的高分子膜6′的电阻率减少的″低电阻化处理″。能通过对包含热分解促进剂的高分子膜6′照射电子束、激光和离子束和光等能量射束，进行该″低电阻化处理″。该能量射束的照射最好在惰性气氛中和真空中等所谓的氧化抑制气氛中进行。在该步骤中，从后面描述的间隙5形成步骤的观点来看，继续进行低电阻化处理，直到高分子膜6’变换为具有103Ω/□～107Ω/□的范围中的薄膜电阻的导电性膜6(通过使高分子膜低电阻化而得到的膜)。关于能量射束的照射的结束，例如能监视电极2、3间的电阻值，在取得所需的电阻值的时刻，结束能量射束的照射。可是，如果从经验上能知道照射时间，就不一定要进行电阻值的测定。
当在″低电阻化处理″中进行光照射时，如图3C所示，通过从氙光(卤素光)照射部件向包含热分解促进剂(吸光材料)8的高分子膜6′照射激光等的光，能使该高分子膜6′低电阻化。更具体而言，把形成了电极2、3、包含吸光材料的高分子膜6′的基体1在惰性气体中和真空中等氧化抑制气氛中，配置在台上，照射光。
例如，能使用脉冲半导体激光(作为波长的一个例子，为810nm)作为激光光源。这时，作为吸光材料8，使用在810nm附近具有吸收带的材料。激光的照射时间由照射直径、激光的输出、脉冲宽度、照射效率而适当选定。
另外，所述能量射束的照射虽然没必要对包含热分解促进剂8的高分子膜6′全体进行，但是最好对高分子膜6′全体进行。
另外，″低电阻化处理″也能通过把包含热分解促进剂8的高分子膜6′在真空或惰性气氛下进行烘焙而进行。为了使高分子膜吸收金属，当使用在金属蒸汽中烧成高分子膜的方法时，能同时进行″低电阻化处理″、使高分子膜吸收金属的处理。另外，因为高分子膜6包含热分解促进剂，所以与不是包含热分解促进剂时相比，能在低温下进行低电阻化。结果，即使使用变形点低的玻璃衬底时，也能进行低电阻化处理，从而能降低成本。
(4)接着，进行用于在通过所述″低电阻化处理″而得到的膜6上形成间隙5的“电压外加步骤”。间隙5的形成通过在电极2、3之间外加电压(流过电流)而进行。须指出的是，能使用脉冲电压作为外加的电压。通过使包含热分解促进剂的高分子膜的电阻率减小而得到的膜6的一部分上形成了间隙5。
该电压外加处理也能与所述的低电阻化处理同时，即进行光的照射时，通过在电极2、3之间连续外加电压脉冲而进行。在任何时候，电压外加处理都希望在减压气氛下进行，最好在1.3×10-3Pa以下压力的气氛下进行。
在所述电压外加处理中，与导电性膜6(通过把包含热分解促进剂的高分子膜低电阻化而得到的膜)的电阻值相应的电流流过。因此，如果是导电性膜6的电阻极端低的状态，即过分地进行了低电阻化的状态，则形成间隙5需要很大的电力。为了以比较小的能量形成间隙5，能通过调整低电阻化的进行程度而实现。因此，基于能量照射的低电阻化处理最好在高分子膜6′的整个区域进行，但是也可以只对高分子膜6′的一部分实施低电阻化处理。
图4A、4B是表示在与包含热分解促进剂8的高分子膜6′的衬底表面平行的方向，把它的一部分低电阻化时的间隙5的形成步骤的模式图(平面图)，图4A是电压外加步骤之前，图4B是电压外加步骤开始之后，图4C是电压外加步骤结束时。
首先，在高分子膜6′被低电阻化的区域，通过电压外加步骤，电流流过，形成了成为间隙5的起点的窄间隙5’(图4B)。在通过形成的窄间隙5’，电子隧穿、散射、电子发射的过程中，未发生碳化的区域也渐渐碳化，最终在实质上与衬底表面平行的方向的高分子膜6′的全体，形成了间隙5(图4C)。当作为低电阻化处理和/或电压外加处理电极2和3，使用了Pt那样的催化剂金属时，位于电极上的处理后高分子膜的厚度比位于电极间的处理后高分子膜的厚度薄。
用图5所示的测定装置测量了经过以上的步骤而得到的电子发射元件的电压-电流特性，该特性如图45所示。
在图5中，使用了与图1等中使用的符号相同的符号的构件是指相同的构件。54是阳极，53是高压电源，52是用于测定从电子发射元件发射的发射电流的电流计，51是用于向电子发射元件外加驱动电压Vf的电源，50是用于测定流过电极2、3之间的元件电流的电流计。
如图45所示，所述电子发射元件具有阈值电压Vth，即使把比该电压低的电压外加到电极2、3之间，实质上不发射电子，但是通过外加比该电压高的电压，就开始产生来自元件的发射电流(Ie)、流过电极2、3之间的元件电流(If)。因为该特性，所以构成在同一衬底上把多个所述电子发射元件配置为矩阵状的电子源，能实现选择所需的元件而驱动的单纯矩阵驱动。
图48是表示使用了由本发明的制造方法制造的102的图像形成装置的一个例子的模式图。须指出的是，在图48中，为了说明图像形成装置(密封容器100)内部，是去除了后面描述的支撑框72和面板71的一部分。
在图48中，1是配置了多个电子发射元件102的背板。71是配置了图像形成构件的面板。72用于在面板71和背板间保持减压状态的支撑框。101是用于保持面板71和背板1间的间隔而配置的隔离板。
当图像形成装置100是显示器时，图像形成构件75由荧光体膜74和金属背等导电性膜73构成。62和63分别是用于向电子发射元件外加电压而连接的布线。Doy1～Doyn和Dox1～Doxm是用于连接配置在图像形成装置100的外部的驱动电路等和从图像形成装置的减压空间(由面板和背板和支撑框包围的空间)向外部导出的布线62以及63的端部的取出布线。
下面，用图6～图12表示了使用如图48所示的所述电子发射元件的本发明的电子源(配置了多个电子发射元件102的背板)和图像形成装置的制造方法的一个例子。
(A1)首先，准备形成电子源的背板1。作为背板1，使用由绝缘性材料构成的，特别是最好使用由玻璃构成的材料。
(B1)接着，在背板1上形成多组图1A、1B中说明的一对电极2、3(图6)。电极材料是导电性材料就可以，但是最好是未通过″低电阻化处理″的能量照射或烘焙而受到损害的材料。电极2、3能使用溅射法、CVD法、印刷法等各种方法形成。须指出的是，在图6中为了简化说明，使用了在X方向为三组，在Y方向为三组，合计形成了9组的电极对的例子，但是能按照图像形成装置的析像度适当设定该电极对。
(C1)接着，形成下布线62，使其覆盖电极3的一部分(图7)。下布线62的形成方法能使用各种方法，但是最好使用印刷法。在印刷法中，丝网印刷法能在大面积的衬底上廉价地形成，所以最好。
(D1)在下布线62和在接着的步骤中形成的上布线63的交叉部形成绝缘层64(图8)。绝缘层64的形成方法也能使用各种手法，但是最好使用印刷法。在印刷法中，丝网印刷法能在大面积的衬底上廉价地形成，所以最好。
(E1)形成实质上与下布线62正交的上布线63(图9)。上布线的形成方法能使用各种方法，但是与下布线62同样，最好使用印刷法。在印刷法中，丝网印刷法能在大面积的衬底上廉价地形成，所以最好。
(F1)接着，形成包含热分解促进剂8的高分子膜6′，使其连接各电极对2、3之间(图10)。如上所述，能使用这种方法形成包含热分解促进剂8的高分子膜6′，但是为了简易地形成大面积，最好用喷墨法涂敷包含高分子膜的先质溶液或导电性膜溶液和热分解促进剂(络合物状态或微粒子状态)的液体。须指出的是，当使用聚酰亚胺作为高分子膜时，如上所述，涂敷它的先质溶液，接着在350℃烧结，进行酰亚胺化(称作“固化”处理)，形成聚酰亚胺。可是，在该烧结步骤中，当担心热分解促进剂的热分解时，不进行固化处理，通过以后的步骤的″低电阻化处理″，能兼做固化处理。
(G1)接着，如上所述，进行使包含热分解促进剂的各高分子膜6′的电阻率低电阻化的″低电阻化处理″。对包含热分解促进剂的各高分子膜6′的″低电阻化处理″是通过照射所述的能量射束或烘焙而进行。该″低电阻化处理″最好在减压气氛中进行。通过该步骤，对高分子膜6′赋予导电性，变化为导电性膜6(图11)。具体而言，作为导电性膜6的电阻值为103Ω/□～107Ω/□的范围中。
(H1)在由所述步骤(G1)取得的导电性膜6(通过使包含热分解促进剂的高分子膜6′的电阻率减小而得到的膜)中形成间隙5。该间隙5的形成能通过在各布线62和布线63上外加电压而一次形成。即在各电极对2、3间外加电压，在各导电性膜6中形成了间隙5。而且所施加的电压最好为脉冲电压(图12)。
须指出的是，该电压外加处理能与所述低电阻化处理同时，通过在电极2、3间连续外加电压脉冲而进行。在任何时候，电压外加处理都最好在减压气氛下进行。
通过以上的步骤，能在基体上制造具有多个电子发射元件的电子源。
下面，参照图14A、14B，继续说明使用由以上的步骤制造的电子源衬底的图像形成装置的制造方法。
(I)把预先准备的具有由铝膜构成的金属背73和荧光体膜74等图像形成构件的面板71、经过了所述步骤(A1)～(H1)的背板1对位，使金属背和电子发射元件相对(图14A)。在支撑框72和面板71的接触面(接触区域)上配置了接合构件。在所述接合构件中使用了具有保持真空功能和粘接功能的材料，具体而言，使用了玻璃料、铟、铟合金等。
在图14A、14B中，表示了支撑框72由接合构件固定(粘接)在预先经过了所述步骤(A1)～(H1)的背板1上的例子，但是并不一定要在本步骤(I)时接合。另外，同样在图14A、14B中，表示了隔离板101固定在背板1上的例子，但是隔离板101也不一定要在本步骤(I)时固定在背板1上。
另外，在图14A、14B中，表示了在下方配置背板1，在背板1的上方配置了面板71的例子，但是哪一方在上面都可以。
在图14A、14B中，表示了支撑框72和隔离板101预先固定(粘接)在背板1上的例子，也可以把它安放在背板上或面板上，而在接着的“密封步骤”时固定(粘接)。
(J)接着，进行密封步骤。一边把在所述步骤(I)中相对配置的面板71和背板1在其相对方向加压，一边至少加热所述接合构件。为了减少热的变形，所述加热最好加热面板和背板的全面。
须指出的是，在本发明中所述“密封步骤”最好在减压(真空)或非氧化气氛中进行。作为具体的减压(真空)气氛，是10-5Pa以下的压力，最好是10-6Pa以下的压力。
通过该密封步骤，密封地接合了面板71和支撑框72和背板1的接触部，同时内部维持了高真空，得到了图48所示的密封容器(图像形成装置)100。
这里，表示了在减压(真空)气氛或非氧化气氛中进行“密封步骤”的例子。可是，也可以在大气中进行所述“密封步骤”。这时，预先在密封容器100中设置用于对面板和背板间的空间排气的排气管，在所述“密封步骤”后，把密封容器内部排气到10-5Pa以下。然后，通过密封排气管，就能得到维持了高真空的密封容器(图像形成装置)。
当在真空中进行所述“密封步骤”时，为了把图像形成装置(密封容器)100内部维持高真空，在所述步骤(I)和所述步骤(J)之间，最好设置在所述金属背73上(金属背的与背板相对的面上)覆盖对残留气体排气的吸气剂的步骤。作为这时使用的吸气剂，为了使覆盖变得简易，最好是蒸发型的吸气剂。因此，最好把钡作为吸气膜覆盖在金属背73上。另外，该吸气剂的覆盖步骤与所述步骤(J)同样，在减压(真空)气氛中进行。
另外，在这里说明的图像形成装置的例子中，在面板71和背板1之间，配置了隔离板101。可是，当图像形成装置的尺寸小时，并不一定需要隔离板101。另外，如果背板1和面板71的间隔为数百μm左右，就不使用支撑框72，能由接合构件直接接合背板1和面板71。这时，接合构件兼做支撑框72的代替构件。
另外，在本发明中，在形成电子发射元件102的间隙5的步骤(步骤(H1))后，进行了对位步骤(步骤(I))和密封步骤(步骤(J))。可是，也能在密封步骤(步骤(J))之后进行步骤(H1)。
下面，说明由本发明的制造方法制造的电子发射元件的其他形态例。
图15A、15B是表示由本发明的制造方法制造的电子发射元件的其他例子的图。须指出的是，图15A是平面图，图15B是通过电极2、3之间，对于配置了电极2、3的基体1的表面实质上垂直的剖视图。
在图15A、15B中，1是基体，2和3是电极，6是碳膜，5是间隙，9是包含吸光材料那样的热分解促进剂的层(以下称作“吸光材料层”)。7是碳膜和基体间的空隙，构成间隙5的一部分。
在本例中，说明在电极2、3之间的碳膜的下部配置吸光材料层9时的情形，但是吸光材料层的配置位置并不局限于此，可以适当地变更。
在本例的电子发射元件中，间隙5配置在偏于一方的电极的附近(如图15A所示，W1＜W2，配置在W1一侧)。而且，如图15B所示，在间隙5内的至少一部分中，电极2的表面露出(存在)。
间隙5如果形成在一方的电极附近，则电子发射元件的导电特性(电子发射特性)对于外加在电极2、3之间外加电压的极性能表现显著的非对称。如果把以某一极性(正极性：电极2的电位高于电极3的电位)外加电压时与以它相反的极性(反极性)外加电压时相比，则当分别用20V的电压比较时，电流值中产生了10倍以上的差。这时，本发明的电子发射元件的电压-电流特性表现了高电场下的隧道传导型。
另外，在所述本发明的电子发射元件中，取得了非常高的电子发射效率。在测定该电子发射效率时，在元件上配置阳极，进行驱动，使接近间隙5一侧的电极2对于电极3为高电位。如果这样，就取得了非常高的电子发射效率。如果把流过电极2、3之间的元件电流If和在阳极捕捉的发射电流Ie的比(Ie/If)定义为电子发射功率，则该值是以往的表面传导型电子发射元件的数倍的值。须指出的是，在不使用包含所述吸光材料的层的图1A、1B所示的形态中，也最好把间隙5配置在偏于一方的电极附近。
后面将详细描述，通过配置高分子膜6′，使其连接一对电极2、3间，对该高分子膜进行低电阻化处理，进行在对高分子膜进行低电阻化而得到的膜6上外加电压(流过电流)的“电压外加步骤”，就形成了间隙5。这时，通过使高分子膜低电阻化而得到的膜6和一对电极2、3的连接形态为非对称，能有选择地把间隙5配置在一方的电极的端部(边缘)附近。这样的间隙位置的控制在不使用包含所述吸光材料的层的图1A、1B所示的形态中也同样能实现。即间隙的位置、电极2的表面在间隙内露出(存在)的构造与包含所述吸光材料的层的有无没关系。
当通过“电压外加步骤”形成间隙5时，通过进行控制而使一方的电极的端部(边缘)附近产生的焦耳热比另一方的电极的端部(边缘)附近产生的焦耳热还高，就能实现所述间隙位置的控制。
下面，表示了在“电压外加步骤”中，在电极2附近产生的焦耳热和电极3附近产生的焦耳热可以为非对称的理由。
①.进行低电阻化处理而得到的膜6和电极2的连接电阻或台阶覆盖与进行低电阻化处理而得到的膜6和电极3的连接电阻或台阶覆盖是非对称的。
②.在进行低电阻化处理而得到的膜6和电极2的连接区域附近与进行低电阻化处理而得到的膜6和电极3的连接区域附近，热的扩散程度不同。
③当电极的形状为非对称时，通过高分子膜6″的成膜方法，在高分子膜6″的形成时，在膜厚分布中产生偏移。这时，即使对高分子膜6″进行低电阻化处理，电阻值也具有偏移的分布。
④当电极和进行低电阻化处理而得到的膜6的连接长度是非对称时，在通电时，连接长度短的一方的电流密度增大。
如图15A、15B所示，当高分子膜另外形成包含热分解促进剂(吸光材料)的层9时，作为吸光材料最好使用以下的材料。
我们知道一般具有半无限远的尺寸，并且结晶性好的非金属材料具有禁带，能吸收个体固有的光。另外，即使是薄膜或非晶时，常常同样具有禁带，能吸收光。特别是半导体材料时，该禁带宽度是数十meV到数eV，根据材料，能把可吸收的光的波长在数百nm～数μm间变更，作为本发明中使用的材料是非常有用的材料。例如，当使用Si作为吸光材料时，能吸收～1000nm以下的光。
另外，根据能带工程，通过使用多元化合物半导体和高掺杂的半导体等，就能任意设定可吸收光的波长区域。例如，当使用作为三元化合物半导体的InxGa(1-x)As时，通过使x从0到1变化，能使可吸收的光的波长范围从～800nm以下到～2500nm以下变化。
作为吸光材料，除了半导体以外，也考虑到利用绝缘体，能使用加入着色剂的玻璃、绿蓝宝石(Al2O3∶Fe)等。
下面，参照图16A～16E，说明如图15A、15B所示，形成了吸光材料层9的本发明的电子发射元件的制造方法的一个例子。
(1)使用洗涤剂、纯水和有机溶剂等来充分洗净由玻璃等构成的衬底(基体)1，通过真空蒸镀法、溅射法、CVD法等淀积吸光材料，在基体1上形成吸光材料层9。例如，作为吸光材料，适合用在可见光区域具有良好的吸收率的半导体材料，考虑效率良好的光-热转换，更希望从光源发出的光的波长与吸光材料的吸收波长一致。这里，作为吸光材料，选择了非晶硅，进行了成膜(图16A)。通过使吸光材料层9的膜厚比电极间隔L小很多，并且使基体1的厚度比后来形成的高分子膜6″的厚度厚很多，就能把在吸光材料层9产生的热高效地投入到高分子膜中。
(2)在设置了吸光材料层9的基体1上，通过真空蒸镀法、溅射法等淀积电极材料后，例如使用光刻技术，形成电极2、3(图16B)。电极2和电极3的间隔L设定为1μm～100μm。这里，作为电极2、3的材料，能使用一般的导电性材料。作为电极2、3的材料，最好使用金属或以金属为主要成分的材料。
(3)接着，在设置了电极2、3的基体1上形成高分子膜6″，使其连接电极2、3之间(图16C)。
高分子膜6″的形成方法与包含所述的吸光材料8的高分子膜6′的形成方法同样，能使用旋转涂敷法、印刷法、浸渍法等。特别是根据印刷法，能廉价地形成高分子膜6″，所以是希望使用的方法。其中，如果使用喷墨方式的印刷法，就能不需要构图步骤，另外，能形成数百μm以下的图案，所以对于应用在平面面板显示器中的把电子发射元件配置为高密度的电子源的制造也是有效的。
当形成高分子膜6″时，涂敷高分子材料的溶液，通过使其干燥，能制造高分子膜，但是按照必要，也可以使用涂敷高分子材料的先质液滴，通过加热该先质，使其变换为高分子的方法。
作为所述高分子材料，如上所述，希望使用芳香族高分子，但是因为它们中的大多数很难溶解于溶剂中，所以涂敷它的先质溶液的方法是有效的。如果举一个例子，则涂敷芳香族聚酰亚胺的先质即聚酰胺酸溶液，通过加热等就能形成聚酰亚胺膜。
须指出的是，如图15A、15B所示，进行根据高分子膜6″(或使高分子膜低电阻化的膜6)的形状，使电极2和高分子膜6″(或使高分子膜低电阻化的膜6)的连接长度与电极3和高分子膜6″(或使高分子膜低电阻化的膜6)的连接长度不同的处理。作为该例子，例如如图15所示，形成高分子膜6″，使高分子膜和电极2的连接长度(W1)与高分子膜和电极3的连接长度(W2)不同。
为了使所述连接长度不同，能使用构图高分子膜6″的方法。或者，当使用喷墨方式的印刷法形成高分子膜时，能使用把高分子溶液或高分子的先质的液滴提供给与电极的一方相邻的位置的方法。或者，改变一方的电极的表面能量和另一方的电极表面的表面能量后，提供高分子材料的溶液或高分子材料先质溶液，通过加热就能形成连接长度不同的高分子膜6″。这样，作为使连接长度不同的手法，能适当选择各种方法。
(4)接着，进行使高分子膜6″低电阻化的″低电阻化处理″。″低电阻化处理″是使高分子膜6″表现导电性，使高分子膜6″变为导电性膜6(高分子膜6″低电阻化的膜)的处理。
在该步骤中，从后面描述的间隙形成步骤的观点来看，进行低电阻化处理，使导电性膜6(高分子膜6″低电阻化的膜)的薄膜电阻下降到103Ω/□～107Ω/□的范围中。
在该低电阻化处理中，与前面例子同样，通过从激光或氙光(卤素光)照射部件10向高分子膜6″照射激光等的光，能使该高分子膜6″低电阻化。
例如，当使用激光时，把形成了吸光材料层9、电极2、3、高分子膜6″的基体1配置在台上，对高分子膜6″照射激光。这时，照射激光的环境为了抑制高分子膜6″的氧化(燃烧)，最好是在惰性气体中和真空中进行，但是根据激光的照射条件，也能在大气中进行。
作为这时的激光的照射条件，例如最好使用脉冲YAG激光的第二高次谐波(波长532nm)。另外，在照射该激光时，监视电极2、3之间的电阻值，在取得了所希望的电阻值的时刻，判断为激光照射的结束。
须指出的是，更希望选择对于照射的激光，构成高分子膜6″的材料比构成电极2、3的材料对光的吸收性更好的材料，实质上只加热高分子膜6″。
所述的″低电阻化处理″并没必要对高分子膜6″进行，但是，如果考虑到本发明的电子发射元件在真空气氛中驱动，就不希望绝缘体在真空气氛中露出。因此，所述″低电阻化处理″实质上最好对高分子膜6″的全体进行。
另外，通过所述″低电阻化处理″而形成的导电性膜6与前面的例子同样，被作为“以碳为主要成分的导电性膜”，或单称作“碳膜”。
(5)接着，在由所述步骤(4)取得的导电性膜6中进行间隙5的形成。该间隙5的形成通过在电极2、3之间外加电压(流过电流)而进行。须指出的是，作为外加的电压，希望是脉冲电压。通过该电压的外加步骤，在导电性膜6(高分子膜6″低电阻化的膜)的一部分形成了间隙5。这时外加的电压可以是DC电压也可以是AC电压，另外，也可以是矩形脉冲等的脉冲状电压。可是，为了以低电压驱动电子发射元件，在所述电压外加步骤中外加的电压最好使用脉冲电压。
该电压外加步骤能与所述低电阻化处理同时，即进行光的照射时，通过在电极2、3之间连续外加电压脉冲而形成。另外，为了以良好的再现性形成间隙5，最好使外加在电极2、3上的脉冲电压渐渐增加而进行升压式外加。
须指出的是，经过所述的″低电阻化处理″得到的导电性膜6有时在所述的电压外加步骤中电阻进一步下降。因此，通过进行″低电阻化处理″而得到的导电性膜6和经过所述电压外加步骤而形成了间隙5后的导电性膜6中，其电特性、膜质量等有时会产生若干的差异。可是，当对高分子膜进行″低电阻化处理″而得到的膜、与对通过″低电阻化处理″而得到的膜应用“电压外加步骤”而得到的膜之间，关于碳的结晶不特别存在优劣的差异时，虽然后面江详细描述，但是要牢记以下事实。即这时，称作“具有空隙的碳膜(导电性膜)6”的表现和“对高分子膜上进行低电阻化处理而取得的膜6”的表现即使是区别工艺阶段的用语，也不是区别膜质的用语。
用图44所示的测定装置测量了经过以上的步骤而取得的电子发射元件的电压-电流特性，图45表示了典型的驱动电压Vf-元件电流If、驱动电压Vf-发射电流Ie特性。
在图44中，使用了与图15A、15B中使用的符号相同的符号的构件是指相同的构件。84是阳极，83是高电压膜，82是用于测定从电子发射元件发射的发射电流Ie的电流计，81是用于在电子发射元件上外加驱动电压Vf的电源，80是用于测定流过电极2、3之间的元件电流If的电流计。
在电子发射元件的元件电流If和发射电流Ie的测定中，在电极2、3上连接电源81和电流计80，在该电子发射元件的上方配置连接了电源83和电流计82的阳极84。另外，本电子发射元件和阳极84设置在真空装置内，在该真空装置中具有未图示的排气真空泵和真空计等真空装置所必要的仪器，在所需的真空下进行本元件的测定评价。须指出的是，阳极和电子发射元件间的距离H为2mm，真空装置内的压力为1×10-6Pa。
如图45所示，所述电子发射元件具有阈值电压Vth，即使把比该电压低的电压外加到电极2、3之间，实质上不发射电子，但是通过外加比该电压高的电压，就开始产生来自元件的发射电流(Ie)、流过电极2、3之间的元件电流(If)。因为该特性，所以构成在同一衬底上把多个所述电子发射元件配置为矩阵状的电子源，能实现选择所需的元件而驱动的单纯矩阵驱动。
在所述的例子中，说明了在基体1和高分子膜6″之间形成吸光材料层9时的情形，但是也有此外的结构。
本发明的电子发射元件为了减小驱动时的接通电力，间隙5的部分有必要是绝缘体。因此，当吸光材料缺乏绝缘性时，有必要在构造上下功夫。
图17A、17B和图18A、18B表示了使用缺乏绝缘性的吸光材料时的结构。
在图17A、17B中，表示了在电极2、3间形成了吸光材料层9时的情形。通过电气断开吸光材料层和电极，形成保证了间隙5的绝缘性的构造。通过使吸光材料层9的膜厚比电极间隔L小很多，并且使基体1的厚度比高分子膜的厚度大很多，能把吸光材料层9中产生的热投入高分子膜中。
在图18A、18B中，表示了在基体1’内形成了吸光材料层9时的情形。基体1’由第一基体11、吸光材料层9和第二基体12构成。通过用绝缘性高的基体12覆盖缺乏绝缘性的吸光材料层9，确保了间隙5的绝缘性。通过使吸光材料层9的膜厚比电极间隔L小很多，并且使基体12的膜厚比电极间隔L小很多，能把吸光材料层9中产生的热投入高分子膜中。另外，通过使基体1的厚度比高分子膜的厚度大很多，能把吸光材料层9中产生的热投入到高分子膜中。
下面说明吸光材料表现了有效的绝缘性时基体自身具有吸光特性的情况。
在图19A、19B中，表示了基体1”由吸光材料构成时的情形。通过使基体1”的厚度比电极间隔L厚很多，能把吸光材料层中产生的热投入高分子膜中。
下面，使用图20～图26表示了使用了图17A、17B所示的电子发射元件的本发明的电子源的制造方法的一个例子。
(A2)首先，准备背板1。作为背板1，使用由绝缘性材料构成的材料，特别是希望使用玻璃。
(B2)接着，在背板1上形成多组图17A、17B中说明的一对电极2、3和吸光材料层9(图20)。电极材料是导电性材料就可以，但是最好是未通过后面描述的光照射而受到损害的材料。电极2、3、吸光材料层9的形成方法能使用溅射法、CVD法、印刷法等各种方法。须指出的是，在图20中为了简化说明，使用了在X方向为三组，在Y方向为三组，合计形成了9组的电极对的例子，但是能按照图像形成装置的析像度适当设定该电极对。
(C2)接着，形成下布线62，使其覆盖电极3的一部分(图21)。下布线62的形成方法能使用各种方法，但是最好使用印刷法。在印刷法中，丝网印刷法能在大面积的衬底上廉价地形成，所以最好。
(D2)在下布线62和在接着的步骤中形成的上布线63的交叉部形成绝缘层64(图22)。绝缘层64的形成方法也能使用各种手法，但是最好使用印刷法。在印刷法中，丝网印刷法能在大面积的衬底上廉价地形成，所以最好。
(E2)形成实质上与下布线62正交的上布线63(图23)。上布线63的形成方法能使用各种方法，但是与下布线62同样，最好使用印刷法。在印刷法中，丝网印刷法能在大面积的衬底上廉价地形成，所以最好。
(F2)接着，形成高分子膜6″，使其连接各电极对2、3之间(图24)。为了简易地在大面积上形成高分子膜6″，也能使用喷墨法，但是，如上所述，也可以用构图来形成所需形状的高分子膜6″。
(G2)接着，如上所述，进行使各高分子膜6″低电阻化的″低电阻化处理″。关于″低电阻化处理″是通过照射所述的激光束而进行的。该″低电阻化处理″最好在减压气氛中进行。通过该步骤，对高分子膜6″赋予导电性，变为导电性膜6(图25)。具体而言，作为导电性膜6的电阻值为103Ω/□～107Ω/□的范围中。
(H2)在由所述步骤(G2)取得的导电性膜6(低电阻化的高分子膜6″)中形成间隙5。该间隙5的形成能通过在各布线62和布线63上外加电压而进行。据此，在各电极对2、3间外加了电压。须指出的是，作为外加的电压，最好是脉冲电压。通过该电压的外加步骤，在导电性膜6(低电阻化的高分子膜6″)中形成了间隙5(图26)。
须指出的是，该电压外加步骤能与所述低电阻化处理同时，即在激光的照射时，通过在电极2、3间连续外加电压脉冲而进行。在任何时候，电压外加步骤都最好在减压气氛下进行。
通过以上的步骤，能在基体上制造具有多个电子发射元件的电子源。另外，使用该电子源，通过实施与所述的步骤(I)～(J)同样的步骤，就能制造图48所示的图像形成装置。
[实施例]
下面，列举实施例，更具体地说明本发明。
[实施例1]
下面，在本实施例中，说明制作配置了多个图1所示的电子发射元件的电子源的图48中模式地表示的图像形成装置100的例子。
图12模式地放大表示了本实施例中制作的电子源的一部分，由背板、形成在其上的多个电子发射元件、用于向多个电子发射元件外加信号的布线构成。须指出的是，1是背板(衬底)；2、3是电极，5是间隙，6是以碳为主要成分的导电性膜，62是X方向布线，63是Y方向布线，64是层间绝缘层。
在图48中，与图12相同的符号表示了相同的构件。71是在玻璃衬底上层叠了荧光体膜74和由Al构成的金属背73的面板。72是支撑框，由背板1、面板71、支撑框72形成了真空密封容器100(图像形成装置)。
下面，参照图6～图12、图14A、图14B、图48说明本实施例的图像形成装置的制造方法。
(步骤1)
在玻璃衬底1上通过溅射法淀积厚度50nm的Pt，使用光刻技术形成了由Pt膜构成的电极2、3(图6)。须指出的是，电极2、3的电极间距离是10μm。
(步骤2)
接着，通过丝网印刷法印刷Ag胶，通过加热烧结，形成了X方向布线62(图7)。
(步骤3)
接着，在成为X方向布线62和后面的步骤中形成的Y方向布线63的交叉部的位置，通过丝网印刷法印刷绝缘胶，加热烧结，形成了绝缘膜64(图8)。
(步骤4)
通过丝网印刷法印刷Ag胶，通过加热烧结，形成了Y方向布线63，在基体1上形成了矩阵布线(图9)。
(步骤5)
如上所述，在跨过形成了矩阵布线的基体1的电极2、3之间的位置，通过喷墨法，涂敷成为高分子膜6′和吸光材料8的原料的溶液。在本实施例中，在聚酰亚胺的先质即聚酰胺酸3％N-甲基吡咯烷酮/2-丁氧基乙醇溶液中混合市场上贩卖的黑色喷墨用墨水(商品名BJI-201BkHC；佳能(株式会社)制造)，通过喷墨法，涂敷了液滴。把它在130℃烘焙，除去溶剂，就得到了在直径约100μm、膜厚30nm的圆形聚酰亚胺先质上包含吸光材料的高分子膜6′(图10)。
(步骤6)
接着，把直到(步骤5)为止的步骤中制作的背板1配置在真空容器内设置的台上，通过配置在真空容器的元件正上方的石英窗，对各高分子膜6′照射脉冲半导体激光(波长810nm，各脉冲的能量0.5mJ，光束直径100μm)。接着，移动台，在各高分子膜6′的一部分中形成进行了热分解的导电性的区域。
(步骤7)
在如上所述而制作的背板1上通过接合构件(玻璃料)粘接了支撑框72和隔离板101。然后，使粘接了支撑框72和隔离板101的背板1与面板71相对(使形成了荧光体膜74和金属背73的面和形成了布线62、63的面相对)配置(图14A)。须指出的是，在面板71上的与支撑框72的接触部预先涂敷了玻璃料。
(步骤8)
接着，在10-6Pa的真空气氛中，在400℃对相对的面板71和背板1加热和加压，进行了密封(图14B)。通过该步骤，得到了内部维持了高真空的密封容器。须指出的是，荧光体膜74使用了把三原色(RGB)的各色荧光体配置为带状的荧光体膜。
最后，通过X方向布线、Y方向布线，通过在各电极2、3之间外加25V、脉冲宽度1msec、脉冲间隔10msec的两极性的矩形脉冲，在以碳为主要成分的导电性膜6上形成间隙5(参照图12)，制作了本实施例的图像形成装置100(图48)。
在如上所述而完成的图像形成装置中，通过X方向布线、Y方向布线，选择所希望的电子发射元件，外加22V的电压，通过高压端子Hv，在金属背73上外加了8kV的电压，在长时间能形成明亮的良好的图像。
[实施例2]
在本实施例中，在(步骤1)～(步骤4)，实施了与实施例1的同样的步骤。下面，参照图13、图14A、14B和图48，说明(步骤5)以后的步骤。
(步骤5)
在拥有直到(步骤4)为止的步骤中制作的矩阵布线的基体1的跨过电极2、3之间的位置，通过喷墨法，涂敷了成为高分子膜6″的原料的溶液。在本实施例中，使用了聚酰亚胺的先质即聚酰胺酸3％N-甲基吡咯烷酮/2-三乙醇胺溶液。把它在350℃烘焙，就得到了直径约100μm、膜厚30nm的圆形的由聚酰亚胺构成的高分子膜6″。
(步骤6)
接着，在(步骤5)中制作的高分子膜上涂敷市场上贩卖的酞青染料(日本催化剂(株式会社)制造的EX颜色，产品编号814k)的甲乙酮溶液，蒸发溶剂，在高分子膜6″上形成了膜厚10nm的吸光材料层9(图13)。
(步骤7)
接着，把到(步骤6)为止的步骤中制作的背板1配置在设置在真空容器内的台上，通过配置在容器的元件正上方的石英窗，对多个高分子膜6″照射氙光(输出15W，光束直径3.5mm)。移动台，在各高分子膜6″的一部分上形成进行了热分解的导电性的区域。
(步骤8)
在这样制作的背板1上通过玻璃料粘接了支撑框72和隔离板101。然后，使粘接了支撑框72和隔离板101的背板1与面板71相对(使形成了荧光体膜74和金属背73的面和形成了布线62、63的面相对)配置(图14A)。须指出的是，在面板71上的与支撑框72的接触部预先涂敷了玻璃料。
(步骤9)
接着，在10-6Pa的真空气氛中，在400℃对相对的面板71和背板1加热和加压，进行了密封(图14B)。通过该步骤，得到了内部维持了高真空的密封容器。须指出的是，荧光体膜74使用了把三原色(RGB)的各色荧光体配置为带状的荧光体膜。
最后，通过X方向布线、Y方向布线，通过在各电极2、3之间外加25V、脉冲宽度1msec、脉冲间隔10msec的两极性的矩形脉冲，在以碳为主要成分的导电性膜6上形成间隙5(参照图12)，制作了本实施例的图像形成装置100。
在如上所述而完成的图像形成装置中，通过X方向布线、Y方向布线，选择所希望的电子发射元件，外加22V的电压，通过高压端子Hv，在金属背73上外加了8kV的电压，在长时间能形成明亮的良好的图像。
[实施例3]
本实施例的特征在于：通过对吸光材料层使用非晶Si，在对高分子膜改质的步骤中，高效地进行YAG激光的第二高次谐波的光-热转换。
在本实施例中，说明使用图34所示的电子源，制作了图48所模式地表示的图像形成装置100的例子。
图34模式地放大表示了本实施例中制作的电子源的一部分，由背板、形成在其上的多个电子发射元件、用于向多个电子发射元件外加信号的布线构成。1是涂敷了吸光材料层9的背板(衬底)；2、3是电极，5是间隙，6是以碳为主要成分的导电性膜，62是X方向布线，63是Y方向布线，64是层间绝缘层。
在图48中，与图34相同的符号表示了相同的构件。71是在玻璃衬底上层叠了荧光体膜74和由Al构成的金属背73的面板。72是支撑框，由背板1、面板71、支撑框72形成了真空密封容器100(图像形成装置)。
下面，参照图28～图35、图14A、图14B、图48说明本实施例的图像形成装置的制造方法。
(步骤1)
在厚度1.1mm的玻璃衬底1上，使用等离子体CVD法，在衬底全面形成100nm的非晶硅膜，形成吸光材料层9。然后，通过溅射法，淀积厚度100nm的Pt膜，使用光刻技术形成了由Pt膜构成的电极2、3(图28)。须指出的是，电极2、3的电极间距离是10μm。
(步骤2)
接着，通过丝网印刷法印刷Ag胶，通过加热烧结，形成了X方向布线62(图29)。
(步骤3)
接着，在成为X方向布线62和后面的步骤中形成的Y方向布线63的交叉部的位置，通过丝网印刷法印刷绝缘胶，加热烧结，形成了绝缘膜64(图30)。
(步骤4)
通过丝网印刷法印刷Ag胶，通过加热烧结，形成了Y方向布线63，在基体1上形成了矩阵布线(图31)。
(步骤5)
如上所述，在跨过形成了矩阵布线的基体1的电极2、3之间的位置，配置高分子膜6″(图32)。使用图35A～35F具体说明该高分子膜6″的形成方法。须指出的是，图35A～35F只表示了一个元件部分的区域。
首先，在形成了矩阵布线的基体1上，通过旋转镀膜，全面涂敷把芳香族聚酰亚胺的先质即聚酰胺酸(日立化成工业(株式会社)制造：PIX-L110)溶液用溶解了3％的三乙醇胺的N-甲基吡咯烷酮溶剂稀释后得到的溶液，在真空条件下，升温到350℃，进行烘焙，进行了酰亚胺化(图35B)。然后，涂敷光刻胶13(图35C)，通过实施曝光(省略了图示)、显影(图35D)、蚀刻(图35E)等各步骤，把聚酰亚胺膜形成跨电极2、3的梯形形状，制作了梯形形状的高分子膜6″(图35F)。这时的聚酰亚胺膜(高分子膜6″)的膜厚是30nm。另外，聚酰亚胺的形状参数即W1、W2分别为60μm、120μm。该形状参数是为了在W1一侧形成间隙而设定的。
(步骤6)
接着，把形成了由Pt构成的电极2、3、矩阵布线62、63、由聚酰亚胺膜构成的高分子膜6″的基体1设置在台上(大气中)，对各高分子膜6″，照射Q开关脉冲Nd：YAG激光(脉冲宽度100nm，各脉冲的能量0.5mJ，光束直径10μm)的第二高次谐波(SHG)。这时，使台移动，在从各电极2到电极3的方向，对高分子膜6″以10μm的宽度照射，各高分子膜6″的一部分上形成了进行了热分解的导电性区域。在本实施例中，通过设置吸光材料层9，促进了光转换为热的步骤，与无吸光材料层时相比，能以短时间进行均匀地改质(图33)。
(步骤7)
在如上所述而制作的背板1上通过玻璃料粘接了支撑框72和隔离板101。然后，使粘接了支撑框和隔离板的背板1与面板71相对(使形成了荧光体膜74和金属背73的面和形成了布线62、63的面相对)配置(图14A)。须指出的是，在面板71上的与支撑框72的接触部预先涂敷了玻璃料。
(步骤8)
接着，在10-6Pa的真空气氛中，在400℃对相对的面板71和背板1加热和加压，进行了密封(图14B)。通过该步骤，得到了内部维持了高真空的密封容器。须指出的是，荧光体膜74使用了把三原色(RGB)的各色荧光体配置为带状的荧光体膜。
最后，通过X方向布线、Y方向布线，通过在各电极2、3之间外加25V、脉冲宽度1msec、脉冲间隔10msec的两极性的矩形脉冲，在以碳为主要成分的导电性膜6上形成间隙5(参照图34)，制作了本实施例的图像形成装置100(图48)。
在如上所述而完成的图像形成装置中，通过X方向布线、Y方向布线，选择所希望的电子发射元件，外加22V的电压，通过高压端子Hv，在金属背73上外加了8kV的电压，在长时间能形成明亮的良好的图像。
在本实施例中，形成非晶硅作为吸光材料层9，在高分子膜的改质中使用了YAG激光的第二高次谐波(SHG)，但是吸光材料和照射光的波长范围并不局限于此，可适当选择。
例如，通过使用多元化合物半导体作为吸光材料，通过带工程技术能变更吸光波长，所以能使改质中使用的光的波长与吸收的光的波长适合。
另外，能使用绝缘体作为吸光材料。例如，通过使用在可见光区域具有吸光特性的(Al2O3∶Fe)等，能进行可见光区域波长的光的改质。
另外，作为光源，即使使用作为非单一波长的卤素、氙、重氢光源时，吸光材料层也是有效的。为了使吸光材料层能吸收多个波长区域，如果使吸光材料层多层化，各层中使用不同波长的吸收材料，就更好。
[实施例4]
当用实施例3的衬底结构进行图像显示的驱动时，由于吸光材料的电阻质，有时驱动电力变大。本实施例改良了这点。须指出的是，在本实施例中，对吸光材料层使用非晶Si，使用YAG激光的第二高次谐波作为激光光源。
图26模式地放大表示了本实施例中制作的电子源的一部分，由背板、形成在其上的多个电子发射元件、用于向多个电子发射元件外加信号的布线构成。须指出的是，1是背板(衬底)；2、3是电极，5是间隙，6是以碳为主要成分的导电性膜，62是X方向布线，63是Y方向布线，64是层间绝缘层。
下面，参照图20～图27A～27F、图14A、14B、图48说明本实施例的图像形成装置的制造方法。
(步骤1)
在厚度1.1mm的玻璃衬底1上，使用等离子体CVD法，在衬底全面形成100nm的非晶硅膜，使用光刻技术，进行构图，使Lbb波长变为5μm，形成吸光材料层9。然后，通过溅射法，淀积厚度100nm的Pt膜，使用光刻技术形成了由Pt膜构成的电极2、3(图20)。须指出的是，电极2、3的电极间距离是10μm。
(步骤2)
接着，通过丝网印刷法印刷Ag胶，通过加热烧结，形成了X方向布线62(图21)。
(步骤3)
接着，在成为X方向布线62和后面的步骤中形成的Y方向布线63的交叉部的位置，通过丝网印刷法印刷绝缘胶，加热烧结，形成了绝缘膜64(图22)。
(步骤4)
通过丝网印刷法印刷Ag胶，通过加热烧结，形成了Y方向布线63，在基体1上形成了矩阵布线(图23)。
(步骤5)
如上所述，在跨过形成了矩阵布线的基体1的电极2、3之间的位置，配置高分子膜6″(图24)。使用图27A～27F具体说明该高分子膜6″的形成方法。须指出的是，图27A～27F只表示了一个元件部分的区域。
首先，在形成了矩阵布线的基体1上，通过旋转镀膜，全面涂敷把芳香族聚酰亚胺的先质即聚酰胺酸(日立化成工业(株式会社)制造：PIX-L110)溶液用溶解了3％的三乙醇胺的N-甲基吡咯烷酮溶剂稀释后得到的溶液，在真空条件下，升温到350℃，进行烘焙，进行了酰亚胺化(图27B)。然后，涂敷光刻胶13(图27C)，通过实施曝光(省略了图示)、显影(图27D)、蚀刻(图27E)等各步骤，把聚酰亚胺膜形成跨电极2、3的梯形形状，制作了梯形形状的高分子膜6″(图27F)。这时的聚酰亚胺膜(高分子膜6″)的膜厚是30nm。另外，聚酰亚胺的形状参数即W1、W2分别为60μm、120μm。该形状参数是为了在W1一侧形成间隙而设定的。
(步骤6)
接着，把形成了由Pt构成的电极2、3、矩阵布线62、63、由聚酰亚胺膜构成的高分子膜6″的基体1设置在台上(大气中)，对各高分子膜6″，照射Q开关脉冲Nd：YAG激光(脉冲宽度100nm，各脉冲的能量0.5mJ，光束直径10μm)的第二高次谐波(SHG)。这时，使台移动，在从各电极2到电极3的方向，对高分子膜6″以10μm的宽度照射，各高分子膜6″的一部分上形成了进行了热分解的导电性区域。在本实施例中，通过设置吸光材料层9，促进了光转换为热的步骤，与无吸光材料层时相比，能以短时间进行均匀地改质(图25)。
(步骤7)
在如上所述而制作的背板1上通过玻璃料粘接了支撑框72和隔离板101。然后，使粘接了支撑框和隔离板的背板1与面板71相对(使形成了荧光体膜74和金属背73的面和形成了布线62、63的面相对)配置(图14A)。须指出的是，在面板71上的与支撑框72的接触部预先涂敷了玻璃料。
(步骤8)
接着，在10-6Pa的真空气氛中，在400℃对相对的面板71和背板1加热和加压，进行了密封(图14B)。通过该步骤，得到了内部维持了高真空的密封容器。须指出的是，荧光体膜74使用了把三原色(RGB)的各色荧光体配置为带状的荧光体膜。
最后，通过X方向布线、Y方向布线，通过在各电极2、3之间外加25V、脉冲宽度1msec、脉冲间隔10msec的两极性的矩形脉冲，在以碳为主要成分的导电性膜6上形成间隙5(参照图26)，制作了本实施例的图像形成装置100(图48)。
在如上所述而完成的图像形成装置中，通过X方向布线、Y方向布线，选择所希望的电子发射元件，外加22V的电压，通过高压端子Hv，在金属背73上外加了8kV的电压，在长时间能形成明亮的良好的图像。
在本实施例中，通过在电极2、3之间形成吸光材料层9，使吸光材料层9和电极在电上断开，形成了保持间隙5的绝缘性的构造，所以能抑制流过吸光材料层9的电流，能防止驱动电力变大。
[实施例5]
本实施例与实施例4同样，解决了由于吸光材料的电阻值而使驱动电力变大的问题。另外，本实施例没必要进行吸光材料层的构图，所以能使工艺简化。
须指出的是，在本实施例中，也对吸光材料层使用非晶Si，使用YAG激光的第二高次谐波作为激光光源。
图42模式地放大表示了本实施例中制作的电子源的一部分，由背板、形成在其上的多个电子发射元件、用于向多个电子发射元件外加信号的布线构成。须指出的是，1’是背板(衬底)；2、3是电极，5是间隙，6是以碳为主要成本的导电性膜，62是X方向布线，63是Y方向布线，64是层间绝缘层。
下面，参照图36～图43-0、43-1、43A～43F、图14A、14B、图48说明本实施例的图像形成装置的制造方法。
(步骤1)
在厚度1.1mm的玻璃衬底11上，使用等离子体CVD法，在衬底全面形成100nm的非晶硅膜，形成吸光材料层9(图43-0)。然后，在非晶硅(吸光材料层9)上形成100nm的SiO2膜，形成绝缘层12(图43-1)。据此，取得由玻璃衬底11、吸光材料层9和绝缘层12构成的基体1’。然后，通过溅射法，淀积厚度100nm的Pt膜，使用光刻技术形成了由Pt膜构成的电极2、3(图36)。须指出的是，电极2、3的电极间距离是10μm。
(步骤2)
接着，通过丝网印刷法印刷Ag胶，通过加热烧结，形成了X方向布线62(图37)。
(步骤3)
接着，在成为X方向布线62和后面的步骤中形成的Y方向布线63的交叉部的位置，通过丝网印刷法印刷绝缘胶，加热烧结，形成了绝缘膜64(图38)。
(步骤4)
通过丝网印刷法印刷Ag胶，通过加热烧结，形成了Y方向布线63，在基体1’上形成了矩阵布线(图39)。
(步骤5)
如上所述，在跨形成了矩阵布线的基体1’的电极2、3之间的位置，配置高分子膜6″(图40)。使用图43具体说明该高分子膜6″的形成方法。须指出的是，图43只表示了一个元件部分的区域。
首先，在形成了矩阵布线的基体1’上，通过旋转镀膜，全面涂敷把芳香族聚酰亚胺的先质即聚酰胺酸(日立化成工业(株式会社)制造：PIX-L110)溶液用溶解了3％的三乙醇胺的N-甲基吡咯烷酮溶剂稀释后得到的溶液，在真空条件下，升温到350℃，进行烘焙，进行了酰亚胺化(图43B)。然后，涂敷光刻胶13(图43C)，通过实施曝光(省略了图示)、显影(图43D)、蚀刻(图43E)等各步骤，把聚酰亚胺膜形成跨电极2、3的梯形形状，制作了梯形形状的高分子膜6″(图43F)。这时的聚酰亚胺膜(高分子膜6″)的膜厚是30nm。另外，聚酰亚胺的形状参数即W1、W2分别为60μm、120μm。该形状参数是为了在W1一侧形成间隙而设定的。
(步骤6)
接着，把形成了由Pt构成的电极2、3、矩阵布线62、63、由聚酰亚胺膜构成的高分子膜6″的基体1’设置在台上(大气中)，对各高分子膜6″，照射Q开关脉冲Nd：YAG激光(脉冲宽度100nm，各脉冲的能量0.5mJ，光束直径10μm)的第二高次谐波(SHG)。这时，使台移动，在从各电极2到电极3的方向，对高分子膜6″以10μm的宽度照射，各高分子膜6″的一部分上形成了进行了热分解的导电性区域。在本实施例中，通过设置吸光材料层9，促进了光转换为热的步骤，与无吸光材料层时相比，能以短时间进行均匀地改质(图41)。
(步骤7)
在如上所述而制作的背板1’上通过玻璃料粘接了支撑框72和隔离板101。然后，使粘接了支撑框和隔离板的背板1’与面板71相对(使形成了荧光体膜74和金属背73的面和形成了布线62、63的面相对)配置(图14A)。须指出的是，在面板71上的与支撑框72的接触部预先涂敷了玻璃料。
(步骤8)
接着，在10-6Pa的真空气氛中，在400℃对相对的面板71和背板1’加热和加压，进行了密封(图14B)。通过该步骤，得到了内部维持了高真空的密封容器。须指出的是，荧光体膜74使用了把三原色(RGB)的各色荧光体配置为带状的荧光体膜。
最后，通过X方向布线、Y方向布线，通过在各电极2、3之间外加25V、脉冲宽度1msec、脉冲间隔10msec的两极性的矩形脉冲，在以碳为主要成分的导电性膜6上形成间隙5(参照图42)，制作了本实施例的图像形成装置100(图48)。
在如上所述而完成的图像形成装置中，通过X方向布线、Y方向布线，选择所希望的电子发射元件，外加22V的电压，通过高压端子Hv，在金属背73上外加了8kV的电压，在长时间能形成明亮的良好的图像。
[实施例6]
在本实施例中，其特征在于：不象实施例2、实施例3、实施例4、实施例5那样配置吸光材料层，而是使基体具有吸光特性。因此，与所述实施例相比，简化了步骤。
在本实施例中，除了基体的结构以外，都与实施例5同样，所以省略了各制造步骤的说明。
在本实施例中，对基体使用了包含着色剂的玻璃衬底。通过使用Ni作为着色剂，使改质时使用的激光的波长范围与吸收区域匹配。本实施例的光是YAG激光的第二高次谐波。
在实施例中，因为基体成为吸光材料，所以如果对元件部以外照射光，在元件部以外就产生热，有时会发生衬底的破坏，所以激光的照射只在高分子膜的某部分中进行。
作为基体而使用的材料不仅是上述的加了着色剂的玻璃，如果是具有绝缘性，容易吸收光的材料就可以。也可以使用例如绿蓝宝石(Al2O3∶Fe)、蓝色蓝宝石(Al2O3∶Ti)、红宝石(Al2O3∶Cr)等。
[实施例7]
在本实施例中，说明使用配置了多个图1A、1B所示的电子发射元件的电子源，制造图48所模式地显示的图像形成装置100的例子。
图12模式地放大表示了本实施例中制作的电子源的一部分，由背板、形成在其上的多个电子发射元件、用于向多个电子发射元件外加信号的布线构成。须指出的是，1是背板(衬底)；2、3是电极，5是间隙，6是以碳为主要成本的导电性膜，62是X方向布线，63是Y方向布线，64是层间绝缘层。
在图48中，与图12相同的符号表示了相同的构件。71是在玻璃衬底上层叠了荧光体膜74和由Al构成的金属背73的面板。72是支撑框，由背板1、面板71、支撑框72形成了真空密封容器100(图像形成装置)。
下面，参照图6～图12、图14A、图14B、图48说明本实施例的图像形成装置的制造方法。
(步骤1)
在洁净化的高变形点玻璃衬底(旭玻璃(株式会社)公司制造、PD200、软化点830℃、缓冷点620℃、变形点570℃)上用溅射法形成了厚度0.5μm的氧化硅膜的衬底1上，通过溅射法淀积厚度50nm的Pt膜，使用光刻技术形成了由Pt膜构成的电极2、3(图6)。须指出的是，电极2、3的电极间距离是10μm。
(步骤2)
接着，通过丝网印刷法印刷Ag胶，通过加热烧结，形成了X方向布线62(图7)。
(步骤3)
接着，在成为X方向布线62和后面的步骤中形成的Y方向布线63的交叉部的位置，通过丝网印刷法印刷绝缘胶，加热烧结，形成了绝缘膜64(图8)。
(步骤4)
通过丝网印刷法印刷Ag胶，通过加热烧结，形成了Y方向布线63，在基体1上形成了矩阵布线(图9)。
(步骤5)
如上所述，在跨形成了矩阵布线的基体1的电极2、3之间的位置，通过喷墨法，涂敷成为高分子膜6’的原料的溶液。在本实施例中，通过喷墨法，涂敷聚酰亚胺的先质即聚酰胺酸3％N-甲基吡咯烷酮/2-丁氧基乙醇溶液的液滴。把它在130℃烘焙，除去溶剂，就得到了直径约100μm、膜厚60nm的圆形聚酰胺酸高分子膜6′(图10)。
(步骤6)
接着，在把金属摩尔浓度调整为5×10-2mol/L的醋酸四氨络物铂(ll)络合物(化学式A)水溶液中，把直到(步骤5)为止的步骤中制作的背板1浸渍10分钟，使高分子膜6′吸收所述金属络合物。接着，在80℃使背板1干燥，取得含有Pt络合物的聚酰胺酸的高分子膜6′。
(化学式A)[Pt(NH3)4]2+·[CH3COO-]2
(步骤7)
接着，把直到(步骤6)为止的步骤中制作的背板1配置在电子射线照射装置中，对各高分子膜6′照射电子束，进行了低电阻化处理。这时，把装置内的压力设置为1×10-3Pa以下。把电子束的加速电压设定为8kV，通过狭长切口对各高分子膜6′照射电子束。在低电阻化处理后，测定了各导电性膜6的薄膜电阻，为104Ω/□。
(步骤8)
在如上所述而制作的背板1上通过接合构件(玻璃料)粘接了支撑框72和隔离板101。然后，使粘接了支撑框和隔离板的背板1与面板71相对(使形成了荧光体膜74和金属背73的面和形成了布线62、63的面相对)配置(图14A)。须指出的是，在面板71上的与支撑框72的接触部预先涂敷了玻璃料。
(步骤9)
接着，在10-6Pa的真空气氛中，在400℃对相对的面板71和背板1加热和加压，进行了密封(图14B)。通过该步骤，得到了内部维持了高真空的密封容器。须指出的是，荧光体膜74使用了把三原色(RGB)的各色荧光体配置为带状的荧光体膜。
最后，通过X方向布线、Y方向布线，通过在各电极2、3之间外加25V、脉冲宽度1msec、脉冲间隔10msec的两极性的矩形脉冲，在以碳为主要成分的导电性膜6上形成间隙5(参照图12)，制作了本实施例的图像形成装置100(图48)。
在如上所述而完成的图像形成装置中，通过X方向布线、Y方向布线，选择所希望的电子发射元件，外加22V的电压，通过高压端子Hv，在金属背73上外加了8kV的电压，在长时间能形成明亮的良好的图像。
[实施例8]
在本实施例中，从(步骤1)到(步骤6)，实施了与实施例7同样的步骤。下面，就(步骤7)以后的步骤加以说明。
(步骤7)
接着，把直到(步骤6)为止的步骤中制作的背板1配置在图50中表示的离子束照射装置中，对各高分子膜6′照射离子束，进行了低电阻化处理。离子束照射装置使用离子冲击型的离子源，流入1×10-3Pa的惰性气体(希望是Ar)。加速电压为5kV，通过狭长切口照射离子束。在低电阻化处理后，测定了各导电性膜6的薄膜电阻，为104Ω/□。
(步骤8)
在如上所述而制作的背板1上通过玻璃料粘接了支撑框72和隔离板101。然后，使粘接了支撑框和隔离板的背板1与面板71相对(使形成了荧光体膜74和金属背73的面和形成了布线62、63的面相对)配置(图14A)。须指出的是，在面板71上的与支撑框72的接触部预先涂敷了玻璃料。
(步骤9)
接着，在10-6Pa的真空气氛中，在400℃对相对的面板71和背板1加热和加压，进行了密封(图14B)。通过该步骤，得到了内部维持了高真空的密封容器。须指出的是，荧光体膜74使用了把三原色(RGB)的各色荧光体配置为带状的荧光体膜。
最后，通过X方向布线、Y方向布线，通过在各电极2、3之间外加25V、脉冲宽度1msec、脉冲间隔10msec的两极性的矩形脉冲，在以碳为主要成分的导电性膜6上形成间隙5(参照图12)，制作了本实施例的图像形成装置100(图48)。
在如上所述而完成的图像形成装置中，通过X方向布线、Y方向布线，选择所希望的电子发射元件，外加22V的电压，通过高压端子Hv，在金属背73上外加了8kV的电压，在长时间能形成明亮的良好的图像。
[实施例9]
在本实施例中，从(步骤1)到(步骤6)，实施了与实施例7同样的步骤。下面，就(步骤7)以后的步骤加以说明。
(步骤7)
接着，把到(步骤6)为止的步骤中制作的背板1设置在真空烤炉(图中未显示)中，在真空度1×10-4Pa下，在500℃烘焙10小时，对各高分子膜6′进行了低电阻化处理，得到导电性膜6。在低电阻化处理后，测定了各导电性膜6的薄膜电阻，为104Ω/□。
(步骤8)
在如上所述而制作的背板1上通过玻璃料粘接了支撑框72和隔离板101。然后，使粘接了支撑框和隔离板的背板1与面板71相对(使形成了荧光体膜74和金属背73的面和形成了布线62、63的面相对)配置(图14A)。须指出的是，在面板71上的与支撑框72的接触部预先涂敷了玻璃料。
(步骤9)
接着，在10-6Pa的真空气氛中，在400℃对相对的面板71和背板1加热和加压，进行了密封(图14B)。通过该步骤，得到了内部维持了高真空的密封容器。须指出的是，荧光体膜74使用了把三原色(RGB)的各色荧光体配置为带状的荧光体膜。
最后，通过X方向布线、Y方向布线，通过在各电极2、3之间外加25V、脉冲宽度1msec、脉冲间隔10msec的两极性的矩形脉冲，在以碳为主要成分的导电性膜6上形成间隙5(参照图12)，制作了本实施例的图像形成装置100(图48)。
在如上所述而完成的图像形成装置中，通过X方向布线、Y方向布线，选择所希望的电子发射元件，外加22V的电压，通过高压端子Hv，在金属背73上外加了8kV的电压，在长时间能形成明亮的良好的图像。
[实施例10]
在本实施例中，从(步骤1)到(步骤5)，实施了与实施例7同样的步骤。下面，就(步骤6)以后的步骤加以说明。
(步骤6)
准备了把金属摩尔浓度调整为5×10-2mol/L的醋酸钴(II)水溶液。把到(步骤5)为止的步骤中制作的背板1在所述溶液中浸渍100分钟，使高分子膜6′吸收所述金属络合物。然后，在80℃使背板干燥，取得含有钴(II)离子的聚酰胺酸的高分子膜6′。
接着，把到(步骤6)为止的步骤中制作的背板1设置在真空烤炉(图中未显示)中，通过在真空度1×10-4Pa下，在500℃烘焙10小时，对各高分子膜6′进行了低电阻化处理。在低电阻化处理后，测定了各导电性膜6的薄膜电阻，为104Ω/□。
(步骤8)
在如上所述而制作的背板1上通过玻璃料粘接了支撑框72和隔离板101。然后，使粘接了支撑框和隔离板的背板1与面板71相对(使形成了荧光体膜74和金属背73的面和形成了布线62、63的面相对)配置(图14A)。须指出的是，在面板71上的与支撑框72的接触部预先涂敷了玻璃料。
(步骤9)
接着，在10-6Pa的真空气氛中，在400℃对相对的面板71和背板1加热和加压，进行了密封(图14B)。通过该步骤，得到了内部维持了高真空的密封容器。须指出的是，荧光体膜74使用了把三原色(RGB)的各色荧光体配置为带状的荧光体膜。
最后，通过X方向布线、Y方向布线，通过在各电极2、3之间外加25V、脉冲宽度1msec、脉冲间隔10msec的两极性的矩形脉冲，在以碳为主要成分的导电性膜6上形成间隙5(参照图12)，制作了本实施例的图像形成装置100(图48)。
在如上所述而完成的图像形成装置中，通过X方向布线、Y方向布线，选择所希望的电子发射元件，外加22V的电压，通过高压端子Hv，在金属背73上外加了8kV的电压，在长时间能形成明亮的良好的图像。
根据本发明的制造方法，不但能使电子发射元件的生成方法简易化，而且能以廉价制造显示质量长期优异的图像形成装置。

Claims (30)

1.电子发射元件的制造方法，具有以下步骤：(A)
提供在其上配置了一对电极和连接所述一对电极的高分子膜的基体，其中，所述高分子膜包含高分子和具有吸光特性的物质；
(B)对所述高分子膜照射光，使该高分子膜低电阻化；
(C)在使所述高分子膜低电阻化而得到的膜上形成间隙。
2.根据权利要求1所述的电子发射元件的制造方法，其中：所述步骤(A)还进一步包含：在基体上涂敷包含高分子材料的先质和所述物质的溶液。
3.根据权利要求2所述的电子发射元件的制造方法，其中：所述高分子材料的先质含有聚酰胺酸。
4.电子发射元件的制造方法，具有以下步骤：(A)提供基体，在其上配置了一对电极、连接所述一对电极的高分子膜和位于所述高分子膜之上的包含具有吸光特性的物质的层；
(B)对所述层和所述高分子膜照射光，使该高分子膜低电阻化；
(C)在使所述高分子膜低电阻化而得到的膜上形成间隙。
5.电子发射元件的制造方法，具有以下步骤：(A)分别在基体上的第一区域和第二区域中形成一对电极；
(B)在所述区域之间，提供包含具有吸光特性的物质的层；
(C)提供连接所述电极的高分子膜；
(D)向所述高分子膜和所述层照射光，使所述高分子膜低电阻化；
(E)在使所述高分子膜低电阻化而得到的膜上形成间隙。
6.根据权利要求4或5所述的电子发射元件的制造方法，其中：具有光吸收端的非金属被用作所述物质。
7.根据权利要求4或5所述的电子发射元件的制造方法，其中：半导体被用作所述物质。
8.根据权利要求4或5所述的电子发射元件的制造方法，其中：多元化合物半导体被用作所述物质。
9.根据权利要求4或5所述的电子发射元件的制造方法，其中：绝缘体被用作所述物质。
10.根据权利要求4或5所述的电子发射元件的制造方法，其中：在能带隙中具有光学捕获能级的材料被用作所述物质。
11.电子发射元件的制造方法，具有以下步骤：(A)在具有吸光特性的基体上提供一对电极；
(B)提供连接所述电极的高分子膜；
(C)向所述高分子膜照射光，使所述高分子膜低电阻化；
(D)在使所述高分子膜低电阻化而得到的膜上形成间隙。
12.根据权利要求1、4、5、11中的任意一项所述的电子发射元件的制造方法，其中：所述光是激光束。
13.根据权利要求1、4、5、11中的任意一项所述的电子发射元件的制造方法，其中：所述光是从氙灯或卤素灯发出的。
14.具有多个电子发射元件的电子源的制造方法，其中：所述多个电子发射元件是根据所述权利要求1、4、5、11中的任意一项所述的方法而制造的。
15.图像形成装置的制造方法，所述图像形成装置包含：具有多个电子发射元件的电子源；用于通过从所述电子源发出的电子照射形成图像的图像形成部；其中：所述电子源是根据权利要求14所述的方法而制造的。
16.电子发射元件的制造方法，具有以下步骤：(A)提供基体，在其上配置了包含高分子和促进所述高分子热分解的物质的高分子膜；
(B)对所述高分子膜照射能量射束，使所述高分子膜低电阻化；
(C)在使所述高分子膜低电阻化而得到的膜上形成间隙。
17.根据权利要求16所述的电子发射元件的制造方法，其中：所述能量射束是从包含电子束、离子束、汇聚光、激光束的组中选择的。
18.根据权利要求16所述的电子发射元件的制造方法，其中：所述物质包含金属。
19.根据权利要求18所述的电子发射元件的制造方法，其中：所述金属是从包含Pt、Pd、Ru、Cr、Ni、Co、Ag、In、Cu、Fe、Zn和Sn的组中选择的。
20.显示器的制造方法，所述显示器包含：多个电子发射元件；用于根据从所述多个电子发射元件发出的电子而发光的发光部；其中：多个电子发射元件是根据权利要求16～19中的任意一项所述的方法制造的。
21.电子发射元件的制造方法，具有以下步骤：(A)提供基体，在其上配置了高分子膜；
(B)使高分子膜吸收促进所述高分子热分解的物质；
(C)使包含所述物质的高分子膜低电阻化；
(D)在使包含所述物质的所述高分子膜低电阻化而得到的膜上形成间隙。
22.根据权利要求21所述的电子发射元件的制造方法，其中：所述步骤(C)还包含：烘焙包含所述物质的高分子膜的步骤。
23.根据权利要求21所述的电子发射元件的制造方法，其中：所述步骤(C)还包含：从离开所述基体的位置对包含所述物质的高分子膜照射能量射束的步骤。
24.根据权利要求23所述的电子发射元件的制造方法，其中：所述能量射束是从包含光、激光束、电子束、离子束的组中选择的。
25.根据权利要求21所述的电子发射元件的制造方法，其中：所述步骤(B)还包含：使所述高分子膜与包含金属络合物的液体接触的步骤。
26.根据权利要求21所述的电子发射元件的制造方法，其中：所述步骤(B)还包含：把所述高分子膜暴露在金属蒸汽中的步骤。
27.根据权利要求25或26所述的电子发射元件的制造方法，其中：所述金属是从包含Pt、Pd、Ru、Cr、Ni、Co、Ag、In、Cu、Fe、Zn和Sn的组中选择的。
28.显示器的制造方法，所述显示器包含：多个电子发射元件；用于根据从所述多个电子发射元件发出的电子而发光的发光部；其中：多个电子发射元件是根据权利要求21～26中的任意一项所述的方法制造的。
29.电子发射元件的制造方法，具有以下步骤：(A)提供基体，在其上配置了包含高分子和促进所述高分子热分解的物质的高分子膜；
(B)对所述高分子膜照射能量射束，使所述高分子膜低电阻化。
30.电子发射元件的制造方法，具有以下步骤：(A)提供包含高分子和具有吸光特性的物质的高分子膜；
(B)对所述高分子膜照射光，使所述高分子膜低电阻化。
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