JP2005108507A - Method for manufacturing electron emission element, electron source, and image display device - Google Patents

Method for manufacturing electron emission element, electron source, and image display device Download PDF

Info

Publication number
JP2005108507A
JP2005108507A JP2003337452A JP2003337452A JP2005108507A JP 2005108507 A JP2005108507 A JP 2005108507A JP 2003337452 A JP2003337452 A JP 2003337452A JP 2003337452 A JP2003337452 A JP 2003337452A JP 2005108507 A JP2005108507 A JP 2005108507A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electron
polymer film
film
resistance
irradiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2003337452A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Takegami
毅 竹上
Tomotake Suzuki
朝岳 鈴木
Sukenobu Mizuno
祐信 水野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2003337452A priority Critical patent/JP2005108507A/en
Publication of JP2005108507A publication Critical patent/JP2005108507A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide methods for manufacturing an electron emission element, an electron source, and an image display device, where the methods can simplify production steps for the electron emission element, and can improve properties of the electron emission element. <P>SOLUTION: The method for manufacturing the electron emission element comprises a step for allocating a pair of electrodes on a substrate, a step for allocating a polymer film between the pair of the electrodes so as to connect them with each other, a step for lowering the resistance of the polymer film by emitting a light or energy beam to the polymer film, and a step for feeding an electric current through the film with lowered resistance obtained by the resistance-lowering of the polymer film to form a gap in the film with the lowered resistance. The step for lowering the resistance of the polymer film includes an operation to emit the energy beam for a specified period with the energy value decreased as time passes from the emission start. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電子放出素子の製造方法、電子放出素子を多数配置してなる電子源の製造方法及び電子源を用いて構成した画像表示装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an electron-emitting device, a method for manufacturing an electron source in which a large number of electron-emitting devices are arranged, and a method for manufacturing an image display device configured using the electron source.

従来、電子放出素子として表面伝導型電子放出素子が知られている。表面伝導型電子放出素子の構成、製造方法等は、例えば特許文献1に開示されている。   Conventionally, a surface conduction electron-emitting device is known as an electron-emitting device. The configuration, manufacturing method, and the like of the surface conduction electron-emitting device are disclosed in, for example, Patent Document 1.

上記特許文献1等に開示されている一般的な表面伝導型電子放出素子の構成を図24に模式的に示す。図24(a)は上記電子放出素子の平面図であり、図24(b)は上記電子放出素子の断面図である。   FIG. 24 schematically shows a configuration of a general surface conduction electron-emitting device disclosed in Patent Document 1 and the like. FIG. 24A is a plan view of the electron-emitting device, and FIG. 24B is a cross-sectional view of the electron-emitting device.

図24において、241は基体、242,243は基体241上に配置されて対向する一対の電極、244は一対の電極242,243に重ねられた導電性膜、245は2つの導電性膜244間の第2の間隙、246は導電性膜244に被せられた炭素被膜、247は2つの炭素被膜246間の第1の間隙である。   In FIG. 24, reference numeral 241 denotes a base, 242 and 243 are a pair of electrodes disposed on the base 241 and face each other, 244 is a conductive film superimposed on the pair of electrodes 242 and 243, and 245 is between two conductive films 244. The second gap 246 is a carbon film covering the conductive film 244, and 247 is a first gap between the two carbon films 246.

図24に示した構造の電子放出素子作成工程の一例を図25に模式的に示す。以下に、図25を参照して電子放出素子作成工程を説明する。   FIG. 25 schematically shows an example of an electron-emitting device manufacturing process having the structure shown in FIG. Hereinafter, an electron-emitting device creation process will be described with reference to FIG.

先ず、基体241上に一対の電極242,243を形成する(図25(a))。   First, a pair of electrodes 242 and 243 are formed on the base 241 (FIG. 25A).

続いて、電極242,243間を接続する導電性膜244を形成する(図25(b))。   Subsequently, a conductive film 244 that connects the electrodes 242 and 243 is formed (FIG. 25B).

そして、電極242,243間に電流を流し、導電性膜244の一部に第2の間隙245を形成する“フォーミング工程”を行う(図25(c))。   Then, a “forming process” is performed in which a current is passed between the electrodes 242 and 243 to form the second gap 245 in a part of the conductive film 244 (FIG. 25C).

さらに、炭素化合物雰囲気中にて、電極242,243間に電圧を印加して、第2の間隙245内の基体241上及びその近傍の導電性膜244上に炭素被膜246を形成する“活性化工程”を行い、電子放出素子が形成される(図25(d))。   Further, a voltage is applied between the electrodes 242 and 243 in a carbon compound atmosphere to form a carbon coating 246 on the base 241 and the conductive film 244 in the vicinity thereof in the second gap 245. “Activation” Step “is performed to form an electron-emitting device (FIG. 25D).

一方、特許文献2には、表面伝導型電子放出素子の他の製造方法が開示されている。   On the other hand, Patent Document 2 discloses another method for manufacturing a surface conduction electron-emitting device.

以上のような製造方法で作成された複数の電子放出素子からなる電子源と、蛍光体等からなる発光部材と、を組み合わせることで、フラットディスプレイパネルのような画像表示装置を構成できる。   An image display device such as a flat display panel can be configured by combining an electron source composed of a plurality of electron-emitting devices and a light emitting member composed of a phosphor or the like produced by the manufacturing method as described above.

上述した従来の素子においては、“フォーミング工程”に加えて、“活性化工程”等を行うことで、“フォーミング工程”によって形成した第2の間隙245の内部に、さらに狭い第1の間隙247を有する炭素あるいは炭素化合物からなる炭素被膜246を配置させ、良好な電子放出特性を得る工夫がなされている。   In the above-described conventional element, in addition to the “forming process”, the “activation process” or the like is performed, so that the narrower first gap 247 is formed inside the second gap 245 formed by the “forming process”. A carbon coating 246 made of carbon or a carbon compound having a carbon atom is arranged to obtain good electron emission characteristics.

つまり、従来の電子放出素子を用いた電子源や画像表示装置を作成するためには、“フォーミング工程”や“活性化工程”における度重なる通電を行う工程や、各工程における好適な雰囲気を形成する工程等、付加的な工程が多く、各工程管理が煩雑化していた。   In other words, in order to create an electron source or an image display device using a conventional electron-emitting device, a process of performing repeated energization in the “forming process” and “activation process” and a suitable atmosphere in each process are formed. There are many additional processes, such as a process to perform, and the management of each process has become complicated.

発明者らは、上記問題に対して、素子膜材料に高分子膜を利用し、従来の素子において必要であった工程を一部省略しても、良好な電子放出特性が得られる素子及び素子製造工程を開発してきた。このような改良が加えられた素子としては、特許文献3に開示されたものが挙げられる。   In order to solve the above problems, the inventors have used a polymer film as an element film material, and an element and an element that can obtain good electron emission characteristics even if some of the steps required in the conventional element are omitted. The manufacturing process has been developed. As an element to which such an improvement is added, one disclosed in Patent Document 3 can be cited.

この電子放出素子の構成例を図1に示す。図1(a)はその電子放出素子の平面図であり、図1(b)はその電子放出素子の断面図である。   A configuration example of this electron-emitting device is shown in FIG. FIG. 1A is a plan view of the electron-emitting device, and FIG. 1B is a cross-sectional view of the electron-emitting device.

図1において、1は基体、2,3は基体1上に配置されて対向する一対の電極、4’は一対の電極2,3に重ねられたカーボン膜、5は2つのカーボン膜4’間の間隙である。この素子はカーボン膜4’の原料としては、高分子膜を利用することが好ましいものである。   In FIG. 1, 1 is a base, 2 and 3 are a pair of electrodes arranged on the base 1 and facing each other, 4 'is a carbon film superimposed on the pair of electrodes 2 and 3, and 5 is between two carbon films 4'. It is a gap of. In this element, it is preferable to use a polymer film as a raw material of the carbon film 4 '.

図1に示した構造の電子放出素子作成工程の一例を図2に模式的に示す。以下に、図2を参照して電子放出素子作成工程を説明する。   FIG. 2 schematically shows an example of an electron-emitting device manufacturing process having the structure shown in FIG. Hereinafter, an electron-emitting device creation process will be described with reference to FIG.

先ず、基体1上に一対の電極2,3を形成し(図2(a))、続いて電極2,3間を接続する高分子膜4を形成する(図2(b))。   First, a pair of electrodes 2 and 3 are formed on the substrate 1 (FIG. 2A), and then a polymer film 4 connecting the electrodes 2 and 3 is formed (FIG. 2B).

次に、高分子膜4にエネルギーを加え、カーボン膜4’を形成するための“低抵抗化処理”を行う。   Next, energy is applied to the polymer film 4 to perform a “resistance reduction process” for forming the carbon film 4 ′.

高分子膜4をカーボン膜4’に処理する工程において、オーブンやホットプレート等で全体を加熱すると、電子放出素子を構成する他部材の耐熱性の観点から、制約を受ける場合がある。そのため、より好適な低抵抗化処理の方法として、粒子ビームや光ビームの照射手段10を用いて、高分子膜4に選択的にエネルギーを注入してカーボン膜4’を形成する方法が適している(図2(c))。   In the process of processing the polymer film 4 into the carbon film 4 ′, if the whole is heated by an oven, a hot plate or the like, there may be a restriction from the viewpoint of the heat resistance of other members constituting the electron-emitting device. Therefore, as a more preferable low resistance treatment method, a method of selectively injecting energy into the polymer film 4 using the particle beam or light beam irradiation means 10 to form the carbon film 4 ′ is suitable. (FIG. 2 (c)).

そして、電極2,3間に電流を流し、カーボン膜4’の一部に間隙5を形成する“フォーミング工程”を行い、電子放出素子を形成する(図2(d))。   Then, a current is passed between the electrodes 2 and 3 to perform a “forming process” in which a gap 5 is formed in a part of the carbon film 4 ′, thereby forming an electron-emitting device (FIG. 2D).

高分子膜4を用いたこの電子放出素子は、従来の素子と比較して、活性化工程を行わないため、工程数を削減して簡便に素子を作成することが可能である。   Since this electron-emitting device using the polymer film 4 does not perform the activation process as compared with the conventional device, the number of steps can be reduced and the device can be easily produced.

特開平8−321254号公報JP-A-8-32254 特開平9−237571号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-237571 特開2002−150930号公報JP 2002-150930 A

上述した高分子膜を素子膜材料として利用した電子放出素子作成での、高分子膜の低抵抗化処理は、高分子膜に熱エネルギーを加える(加熱)工程であり、高分子膜がカーボン膜に変質する反応過程は、発明者らの詳細な検討によりアレニウス型であることが判っている。   The process of reducing the resistance of the polymer film in creating an electron-emitting device using the polymer film as an element film material is a process of applying thermal energy to the polymer film (heating), and the polymer film is a carbon film. It has been found that the reaction process that changes to Arrhenius is based on detailed studies by the inventors.

図26は、高分子膜を低抵抗化処理した場合の、反応速度と反応温度の代表的なグラフである。温度の逆数に対して、反応速度が1次であり、典型的なアレニウス型反応である。   FIG. 26 is a typical graph of reaction rate and reaction temperature when the resistance of the polymer film is reduced. The reaction rate is first order with respect to the reciprocal temperature, which is a typical Arrhenius type reaction.

よって、この高分子膜の低抵抗化処理を短時間で行うには、高分子膜を加熱することが
有効である。
Therefore, heating the polymer film is effective for performing the resistance reduction treatment of the polymer film in a short time.

しかし、加熱しすぎてしまうと、高分子膜が低抵抗化する前に電極が相転移温度に達し、電極破壊が起こり、電子放出不良となり、最悪の場合、素子が破壊されてしまうことがあった。   However, if it is heated too much, the electrode reaches the phase transition temperature before the resistance of the polymer film is lowered, and the electrode breaks down, resulting in defective electron emission. In the worst case, the device may be broken. It was.

本発明は上記の従来技術に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高分子膜を用いた表面伝導型電子放出素子を作成するにあたり、電極の破壊なしに、短時間で高分子膜の低抵抗化処理を行う技術を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described prior art. The object of the present invention is to prepare a polymer in a short time without destroying an electrode when producing a surface conduction electron-emitting device using a polymer film. An object of the present invention is to provide a technique for performing a resistance reduction process for a film.

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。   The present invention has been made in earnest to solve the above-described problems, and has the configuration described below.

即ち、本発明の電子放出素子の製造方法は、
基体上に一対の電極を配置する工程と、
高分子膜を前記一対の電極間を接続するように配置する工程と、
前記高分子膜に光あるいはエネルギービームを照射することにより、前記高分子膜を低抵抗化する工程と、
前記高分子膜を低抵抗化することによって得た低抵抗化膜に電流を流し、該低抵抗化膜に間隙を形成する工程と、
を有し、
前記高分子膜を低抵抗化する工程は、前記高分子膜に、照射開始からエネルギー値が時間経過に伴い減少していくエネルギービームを、所定期間照射する工程を含むことを特徴とする。
That is, the manufacturing method of the electron-emitting device of the present invention includes:
Arranging a pair of electrodes on a substrate;
Arranging a polymer film so as to connect between the pair of electrodes;
Irradiating the polymer film with light or an energy beam to reduce the resistance of the polymer film;
Passing a current through the low resistance film obtained by reducing the resistance of the polymer film, and forming a gap in the low resistance film; and
Have
The step of reducing the resistance of the polymer film includes a step of irradiating the polymer film with an energy beam whose energy value decreases with time from the start of irradiation for a predetermined period.

前記高分子膜を低抵抗化する工程は、
光あるいは粒子ビームを一部遮蔽する工程と、
光あるいは粒子ビームを走査する工程と、
光あるいは粒子ビームを収束する工程と、
を有し、
前記光あるいは粒子ビームを収束する工程より前に、前記光あるいは粒子ビームを一部遮蔽する工程を行うことが好適である。
The step of reducing the resistance of the polymer film includes:
Partially shielding the light or particle beam;
Scanning a light or particle beam;
Focusing the light or particle beam;
Have
It is preferable to perform a step of partially shielding the light or particle beam before the step of converging the light or particle beam.

前記高分子膜を低抵抗化する工程は、基体を移動する工程を有することが好適である。   The step of reducing the resistance of the polymer film preferably includes a step of moving the substrate.

前記光あるいは粒子ビームは、複数回に分けて照射されることが好適である。   The light or particle beam is preferably irradiated in a plurality of times.

前記粒子ビームは、電子ビームもしくはイオンビームであることが好適であり、前記光は、レーザー光であることが好適であり、前記光は、キセノン光源あるいはハロゲン光源から放出された光であることが好適である。   The particle beam is preferably an electron beam or an ion beam, the light is preferably laser light, and the light is light emitted from a xenon light source or a halogen light source. Is preferred.

前記高分子膜の高分子が、芳香族ポリイミド、ポリフェニレンオキサジアゾールまたはポリフェニレンビニレンのいずれかであることが好適である。   The polymer of the polymer film is preferably one of aromatic polyimide, polyphenylene oxadiazole, or polyphenylene vinylene.

本発明の電子源の製造方法は、複数の電子放出素子を有する電子源の製造方法において、該電子放出素子が上記の方法により製造されることを特徴とする。   The method of manufacturing an electron source according to the present invention is characterized in that, in the method of manufacturing an electron source having a plurality of electron-emitting devices, the electron-emitting devices are manufactured by the method described above.

本発明の画像表示装置の製造方法は、複数の電子放出素子を有する電子源と、該電子源から放出される電子の照射により発光する発光部材とを有する画像表示装置の製造方法に
おいて、前記電子源が上記の方法により製造されることを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an image display apparatus, comprising: an electron source having a plurality of electron-emitting devices; and a light-emitting member that emits light when irradiated with electrons emitted from the electron source. The source is manufactured by the method described above.

本発明の製造方法によれば、簡易なプロセスで、素子膜や電極の破壊を抑制し、十分かつ安定な電子放出特性を有すると共に良好な耐熱性を有し、優れた電子放出特性を長期に渡って維持することができる電子放出素子、該電子放出素子を用いた電子源及び該電子源を用いた画像表示装置を歩留り良く提供することができる。   According to the manufacturing method of the present invention, the destruction of the element film and the electrode is suppressed by a simple process, the electron emission characteristic is sufficient and stable, the heat resistance is excellent, and the excellent electron emission characteristic is provided for a long time. An electron-emitting device that can be maintained across, an electron source using the electron-emitting device, and an image display device using the electron source can be provided with high yield.

本発明によれば、電子放出素子の作成プロセスを簡易化ができると共に、長期にわたり表示品位に優れた画像表示装置を安価に製造することができる。   According to the present invention, it is possible to simplify the process for producing an electron-emitting device, and to manufacture an image display device excellent in display quality over a long period of time at low cost.

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、本発明は以下に述べる形態に限定されるものではない。   Exemplary embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below.

本発明の特徴である、低抵抗化処理工程の説明を行うのに先立って、本実施の形態で用いる電子放出素子の構成とその作成方法について説明する。その後、低抵抗化処理工程について、詳細に説明を行う。また、上記電子放出素子を用いた画像表示装置についても説明を行う。   Prior to the description of the low-resistance process, which is a feature of the present invention, the configuration of an electron-emitting device used in this embodiment and a method for producing the same will be described. Thereafter, the resistance reduction treatment process will be described in detail. An image display device using the electron-emitting device will also be described.

まずは、本実施の形態で用いる電子放出素子の構成とその作成方法の説明を行う。   First, the configuration of an electron-emitting device used in this embodiment and a method for producing the same will be described.

図1は、本実施の形態に係る電子放出素子の一構成例を示す模式図であり、図1(a)は電子放出素子の平面図であり、図1(b)は電子放出素子の電極2,3間を通り、電極2,3が配置された基体1の表面に対して実質的に垂直な断面図である。   FIG. 1 is a schematic view showing a configuration example of an electron-emitting device according to the present embodiment, FIG. 1 (a) is a plan view of the electron-emitting device, and FIG. 1 (b) is an electrode of the electron-emitting device. 2 is a cross-sectional view that passes between 2 and 3 and is substantially perpendicular to the surface of the substrate 1 on which the electrodes 2 and 3 are arranged.

図1において、1は基体、2,3は電極、4’はカーボン膜、5は間隙である。6はカーボン膜4’と基体1との間の空隙であり、間隙5の一部を構成する。   In FIG. 1, 1 is a substrate, 2 and 3 are electrodes, 4 'is a carbon film, and 5 is a gap. Reference numeral 6 denotes a gap between the carbon film 4 ′ and the substrate 1 and constitutes a part of the gap 5.

上記カーボン膜4’は、「炭素を主成分とする導電性膜」、「一部に間隙を有し、一対の電極間を電気的に繋ぐ炭素を主成分とする導電性膜」、「一対の炭素を主成分とする導電性膜」あるいは「高分子膜を低抵抗化処理することによって得た膜」ということができる。   The carbon film 4 ′ includes “a conductive film mainly composed of carbon”, “a conductive film mainly composed of carbon having a gap in part and electrically connecting a pair of electrodes”, “a pair of carbon films”. It can be referred to as “a conductive film mainly composed of carbon” or “a film obtained by subjecting a polymer film to a low resistance treatment”.

上記のように構成される本実施の形態の電子放出素子では、間隙5に十分な電界が印加されたときに電子が間隙5をトンネルして、電極2、3間に電流(素子電流:If)が流れる。このトンネル電子の一部が散乱により放出電子(Ie)となる。   In the electron-emitting device of the present embodiment configured as described above, when a sufficient electric field is applied to the gap 5, electrons tunnel through the gap 5, and a current (element current: If) ) Flows. Some of the tunnel electrons become emitted electrons (Ie) due to scattering.

本実施の形態の電子放出素子においては、間隙5が一方の電極の近傍に偏って近づいて配置される。図1(a)に示した例においては、電極2の縁に概略沿って間隙5が配置されている。そして、図1(b)に示す様に、間隙5内の少なくともその一部において、電極2の表面が露出(存在)している。   In the electron-emitting device according to the present embodiment, the gap 5 is arranged so as to be biased toward the vicinity of one electrode. In the example shown in FIG. 1A, the gap 5 is arranged along the edge of the electrode 2. As shown in FIG. 1B, the surface of the electrode 2 is exposed (exists) in at least a part of the gap 5.

尚、本発明における上記「露出」とは、電極2の表面が完全に露出している場合を含むのは当然であるが、電極2の表面に、不純物や雰囲気中のガスの吸着物等が存在している状態あるいは付着(吸着)している状態を排除するものではない。   In the present invention, the above “exposure” naturally includes the case where the surface of the electrode 2 is completely exposed, but impurities, adsorbed substances of gas in the atmosphere, etc. are present on the surface of the electrode 2. It does not exclude the existing state or the attached (adsorbed) state.

また、間隙5は、後述する「電圧印加工程」時における、電極2,3とカーボン膜4’と基体1との間における、熱変形や熱歪等の相互作用によって形成されると推測されている。そのため、本発明においては、「電圧印加工程」を経た後の間隙5内において、「電
圧印加工程」前に電極2表面に接触していたカーボン膜等の残渣が、電極2の表面にわずかに付着した状態であっても、上記「露出」に相当する。また、少なくとも、断面TEM写真や、SEM写真において、間隙5内の電極2表面に明らかな被膜の存在が確認されなければ、この状態も本発明における「露出」に相当する。
In addition, it is assumed that the gap 5 is formed by an interaction such as thermal deformation or thermal strain between the electrodes 2 and 3, the carbon film 4 ′, and the substrate 1 during a “voltage application step” described later. Yes. Therefore, in the present invention, in the gap 5 after the “voltage application step”, a residue such as a carbon film that has been in contact with the surface of the electrode 2 before the “voltage application step” slightly appears on the surface of the electrode 2. Even in the attached state, it corresponds to the “exposure”. Further, at least in a cross-sectional TEM photograph or SEM photograph, this state also corresponds to “exposure” in the present invention unless the presence of a clear coating on the surface of the electrode 2 in the gap 5 is confirmed.

間隙5が、上記のような構成で形成されると、電子放出素子の電気伝導特性(電子放出特性)が、電極2,3間に印加する印加電圧の極性に対して著しく非対称にすることができる。ある極性(順極性:電極2の電位を電極3の電位よりも高くする)で電圧を印加した場合と、その逆の極性(逆極性)で電圧を印加した場合とを比べると、例えばそれぞれ20Vの電圧で比較した場合、電流値に10倍以上の差が生じる。この時、本実施の形態の電子放出素子の電圧−電流特性は高電界下でのトンネル伝導型であることを示している。   When the gap 5 is formed as described above, the electric conduction characteristic (electron emission characteristic) of the electron-emitting device may be significantly asymmetric with respect to the polarity of the applied voltage applied between the electrodes 2 and 3. it can. When a voltage is applied with a certain polarity (forward polarity: the potential of the electrode 2 is made higher than the potential of the electrode 3) and when a voltage is applied with the opposite polarity (reverse polarity), for example, each voltage is 20V. When the comparison is made at a voltage of 10%, a difference of 10 times or more occurs in the current value. At this time, the voltage-current characteristics of the electron-emitting device of the present embodiment indicate that it is a tunnel conduction type under a high electric field.

また、上記実施の形態の電子放出素子では、非常に高い電子放出効率が得られる。この電子放出効率の測定に際しては、素子上にアノード電極を配置し、間隙5に近接する側の電極2が電極3に対して高電位になるように駆動する。このようにすると、非常に高い電子放出効率が得られる。電極2,3間に流れる素子電流Ifと、アノード電極に捕捉される放出電流Ieの比(Ie/If)を電子放出効率と定義すれば、この値は、従来の「フォーミング処理」及び「活性化処理」を施して形成した表面伝導型電子放出素子の数倍の値である。本発明者らは、このような高い電子放出効率が得られる幾つかの理由の一つとして間隙5内に電極材料が露出していることがなんらかの形で寄与しているのではないかと推測している。   In addition, in the electron-emitting device of the above embodiment, very high electron emission efficiency can be obtained. In measuring the electron emission efficiency, an anode electrode is disposed on the element, and the electrode 2 on the side close to the gap 5 is driven so as to have a high potential with respect to the electrode 3. In this way, very high electron emission efficiency can be obtained. If the ratio (Ie / If) of the device current If flowing between the electrodes 2 and 3 and the emission current Ie trapped by the anode electrode is defined as the electron emission efficiency, this value is the same as the conventional “forming process” and “activity”. The value is several times as large as that of the surface conduction electron-emitting device formed by performing the “chemical treatment”. The present inventors speculate that the electrode material is exposed in the gap 5 in some form as one of several reasons why such a high electron emission efficiency can be obtained. ing.

間隙5は、詳しくは後述するように、一対の電極2,3間を繋ぐように高分子膜4を配置し、該高分子膜4を低抵抗化処理し、該低抵抗化処理を施して得られた膜(以下、あるいは「カーボン膜」という。カーボン膜は、「低抵抗化された高分子膜」あるいは単に「導電性膜」ともいえる)に電圧を印加する(電流を流す)「電圧印加工程」を行うことで形成される。   As will be described in detail later, the gap 5 is formed by arranging the polymer film 4 so as to connect the pair of electrodes 2 and 3, reducing the resistance of the polymer film 4, and applying the resistance reduction process. A voltage is applied to the obtained film (hereinafter referred to as “carbon film”. The carbon film is also referred to as a “low-resistance polymer film” or simply “conductive film”). It is formed by performing the “applying step”.

以下に、図1及び図2を用いて、本実施の形態の電子放出素子の製造方法の一例を説明する。   Hereinafter, an example of a method for manufacturing the electron-emitting device of the present embodiment will be described with reference to FIGS.

(1)ガラス等からなる基板である基体1を洗剤、純水及び有機溶剤等を用いて十分に洗浄し、真空蒸着法、スパッタ法等により電極材料を堆積後、例えばフォトリソグラフィ技術を用いて基体1上に電極2,3を形成する(図2(a))。   (1) The substrate 1, which is a substrate made of glass or the like, is sufficiently cleaned using a detergent, pure water, an organic solvent, or the like, and after depositing an electrode material by a vacuum deposition method, a sputtering method, etc., for example, using a photolithography technique. Electrodes 2 and 3 are formed on the substrate 1 (FIG. 2A).

電極2と電極3との間隔は、1μm以上100μm以下に設定される。また、コストの観点から、基体1に用いられる部材としては、ソーダライムガラス、低アルカリガラス、無アルカリガラス等の比較的安価なガラスやそれらガラスにSiOを成膜したガラスが用いられる。これらのガラスの歪点は、700℃未満のものがほとんどである。 The distance between the electrode 2 and the electrode 3 is set to 1 μm or more and 100 μm or less. Further, from the viewpoint of cost, as a member used for the substrate 1, relatively inexpensive glass such as soda lime glass, low alkali glass, and non-alkali glass, or glass obtained by forming SiO 2 on the glass is used. Most of these glass have a strain point of less than 700 ° C.

ここで、電極2,3の材料としては、一般的な導電性材料を用いることができる。好ましくは電極2,3の材料としては、金属あるいは金属を主成分とする材料を用いることが好ましい。   Here, as a material of the electrodes 2 and 3, a general conductive material can be used. Preferably, the material of the electrodes 2 and 3 is preferably a metal or a material containing a metal as a main component.

(2)次に、電極2、3を設けた基体1上に、電極2,3間を繋ぐように、高分子膜4を形成する(図2(b))。   (2) Next, the polymer film 4 is formed on the substrate 1 provided with the electrodes 2 and 3 so as to connect the electrodes 2 and 3 (FIG. 2B).

高分子膜の膜厚としては、後述する「低抵抗化処理」や、成膜の再現性等の観点から、1nm以上1μm以下が選択される。   As the film thickness of the polymer film, 1 nm or more and 1 μm or less are selected from the viewpoint of “low resistance treatment” described later, reproducibility of film formation, and the like.

本発明における「高分子」とは、少なくとも炭素原子同士の結合を有するものを意味する。そして、好ましくは、本発明の高分子の分子量は5000以上であり、さらに好ましくは10000以上である。   The “polymer” in the present invention means one having at least a bond between carbon atoms. And preferably, the molecular weight of the polymer of the present invention is 5000 or more, more preferably 10,000 or more.

炭素原子間の結合を有する高分子に熱を加えると、炭素原子間の結合の解離、再結合が生じて導電性が上昇する場合があり、この様に熱を加えた結果、導電性が上昇した高分子を「熱分解高分子(PyrolyticPolymer)」と呼ぶ。   When heat is applied to a polymer having bonds between carbon atoms, dissociation and recombination of bonds between carbon atoms may occur and conductivity may increase. As a result of applying heat in this way, conductivity increases. This polymer is referred to as “pyrolytic polymer”.

本発明においては、熱以外の要因、例えば電子線による分解再結合、光子による分解再結合が、熱による分解再結合に加味されて、炭素原子間の結合の解離、再結合が生じて導電性を増す場合も熱分解高分子と表記する。   In the present invention, factors other than heat, such as decomposition recombination due to electron beams and decomposition recombination due to photons, are added to thermal recombination recombination to cause dissociation and recombination of bonds between carbon atoms, resulting in conductivity. Is also referred to as a pyrolytic polymer.

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。   However, in the present invention, the structural change of the polymer and the change of the conductive property due to heat and factors other than heat are collectively referred to as “modified”.

熱分解高分子では、高分子中の炭素原子間の共役二重結合が増加することで導電性が増すと解釈することができ、改質の進行の度合いにより導電性が異なる。   In the pyrolytic polymer, it can be interpreted that the conductivity is increased by increasing the conjugated double bond between carbon atoms in the polymer, and the conductivity differs depending on the progress of the modification.

炭素原子間の結合の解離・再結合によって導電性が発現しやすい高分子、すなわち炭素原子間の二重結合が生成しやすい高分子としては、芳香族系高分子が挙げられる。そのため、本発明においては、芳香族系高分子を用いることが好ましい。また、その中でも、特に芳香族ポリイミドは、比較的低温で高い導電性を有する熱分解高分子が得られる高分子であるので本発明においてより好ましい材料である。一般に芳香族ポリイミドは、それ自身は絶縁体であるが、ポリフェニレンオキサジアゾール、ポリフェニレンビニレン等、熱分解を行う前から導電性を有する高分子もある。これらの高分子も、本発明において好ましく用いることができる高分子である。   Examples of the polymer that easily exhibits electrical conductivity by dissociation / recombination of bonds between carbon atoms, that is, the polymer that easily generates double bonds between carbon atoms include aromatic polymers. Therefore, in the present invention, it is preferable to use an aromatic polymer. Among them, in particular, aromatic polyimide is a more preferable material in the present invention because it is a polymer from which a pyrolytic polymer having high conductivity at a relatively low temperature can be obtained. In general, an aromatic polyimide is an insulator itself, but there are polymers having conductivity before thermal decomposition, such as polyphenylene oxadiazole and polyphenylene vinylene. These polymers are also polymers that can be preferably used in the present invention.

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。   As a method for forming the polymer film 4, various known methods, that is, a spin coating method, a printing method, a dipping method, or the like can be used. In particular, the printing method is a preferable method because the polymer film 4 can be formed at low cost. In particular, if an ink jet printing method is used, a patterning process can be eliminated and a pattern of several hundred μm or less can be formed. This is also effective for manufacturing an electron source having an electron-emitting device.

高分子膜4を形成する場合、高分子材料の溶液を液滴付与し、乾燥させればよいが、必要に応じて、高分子材料の前駆体溶液を液滴付与し、加熱等により高分子化させる手法も用いることができる。   When the polymer film 4 is formed, the polymer material solution may be applied with liquid droplets and dried. If necessary, the polymer material precursor solution may be applied with liquid droplets and heated to heat the polymer film. It is also possible to use a method of making it.

本実施の形態においては、上記高分子材料としては、前述した様に、芳香族系高分子が好ましく用いられるが、これらの多くは溶媒に溶けにくいため、その前駆体溶液を塗布する手法が有効である。一例を挙げれば、芳香族ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸溶液を塗布し、加熱等によりポリイミド膜を形成することができる。   In the present embodiment, as described above, an aromatic polymer is preferably used as the polymer material. However, since many of these are difficult to dissolve in a solvent, a method of applying a precursor solution is effective. It is. For example, a polyimide film can be formed by applying a polyamic acid solution, which is a precursor of aromatic polyimide, and heating.

なお、高分子の前駆体を溶かす溶媒としては、例えば、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等が使用でき、また、n−ブチルセロソルブ、トリエタノールアミン等と併用することもできるが、本発明が適用できれば特に制限は無く、これらの溶媒に限定されるわけではない。   As the solvent for dissolving the polymer precursor, for example, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, dimethylsulfoxide and the like can be used, and n-butyl cellosolve, triethanolamine However, there is no particular limitation as long as the present invention can be applied, and the present invention is not limited to these solvents.

尚、図1に示した様に、例えば電極2側に間隙5を配置したい場合には、電極2と高分
子膜4(或いはカーボン膜4’)との接続長と、電極3と高分子膜4(或いはカーボン膜4’)との接続長とを、高分子膜4(或いはカーボン膜4’)の形状によって異なるように形成すればよい。その例としては例えば、図1に示す様に、高分子膜4(或いはカーボン膜4’)と電極2との接続長(W1)と、高分子膜4(或いはカーボン膜4’)と電極3との接続長(W2)とが異なるように、高分子膜4を形成する。図1では、W1<W2と設定され、W1となっている電極2側で間隙5が形成されるようにしている。
As shown in FIG. 1, for example, when it is desired to arrange the gap 5 on the electrode 2 side, the connection length between the electrode 2 and the polymer film 4 (or the carbon film 4 ′), the electrode 3 and the polymer film 4 (or carbon film 4 ′) may be formed so that the connection length differs depending on the shape of polymer film 4 (or carbon film 4 ′). For example, as shown in FIG. 1, the connection length (W1) between the polymer film 4 (or carbon film 4 ′) and the electrode 2, the polymer film 4 (or carbon film 4 ′), and the electrode 3 are used. The polymer film 4 is formed so as to have a different connection length (W2). In FIG. 1, W1 <W2 is set, and the gap 5 is formed on the electrode 2 side where W1 is set.

尚、本発明における「接続長」(あるいは「交差長」)とは、「電極(2,3)の端部(エッジ)において、高分子膜4(あるいは後述する「低抵抗化処理」を施して得られたカーボン膜4’)と、電極(2,3)とが接している長さ(境界)」を指す。あるいは、また、「接続長」(あるいは「交差長」)とは、「電極(2,3)と、高分子膜4(あるいは後述する「低抵抗化処理」を施して得られたカーボン膜4’)と、基体1とが接することで形成される部分(境界)の長さ」と言う事もできる。   In the present invention, the “connection length” (or “intersection length”) means “the polymer film 4 (or“ resistance reduction treatment ”described later) is applied to the ends (edges) of the electrodes (2, 3). The length (boundary) where the carbon film 4 ′) obtained in this way and the electrode (2, 3) are in contact with each other ”is indicated. Alternatively, the “connection length” (or “intersection length”) is “the electrodes (2, 3)” and the polymer film 4 (or the carbon film 4 obtained by performing the “low resistance treatment” described later). ') And the length of the portion (boundary) formed by contact with the substrate 1 ".

上記接続長を異ならせるためには、高分子膜4を、例えば図1に示した様な台形状にパターニングを行うことによって行う方法を用いることができる。あるいは、インクジェット方式の印刷法を用いて高分子膜4を形成する場合には、一方の電極に液滴の中心位置をずらして液滴を付与することによって行う方法を用いることができる。あるいは、一方の電極の表面エネルギーと他方の電極表面の表面エネルギーを変えた後に、高分子材料の溶液あるいは高分子材料の前駆体溶液を付与し、加熱することで、接続長が異なる高分子膜4を形成することもできる。この様に、接続長を異ならせる手法としては、様々な方法を適宜選択することができる。   In order to make the connection lengths different, a method can be used in which the polymer film 4 is patterned into a trapezoidal shape as shown in FIG. 1, for example. Alternatively, when the polymer film 4 is formed using an ink jet printing method, a method can be used in which a droplet is applied to one electrode by shifting the center position of the droplet. Or, after changing the surface energy of one electrode and the surface energy of the other electrode, a polymer material solution or a precursor solution of a polymer material is applied and heated, so that the polymer films have different connection lengths. 4 can also be formed. As described above, various methods can be appropriately selected as a method of varying the connection length.

本発明において、上記のように間隙5の位置を制御する場合には、上記した接続長を、電極2側と電極3側で異なる様にする方法に限定されるわけではなく、以下にその方法の幾つかを示す。
(a)カーボン膜4’と電極2との接続抵抗またはステップカバレージと、カーボン膜4’と電極3との接続抵抗またはステップカバレージとを非対称にする。
(b)カーボン膜4’と電極2とが接続する領域の近傍と、カーボン膜4’と電極3とが接続する領域の近傍とで、熱の拡散の度合いを異ならせる。
(c)電極2,3の形状を非対称にする。
In the present invention, when the position of the gap 5 is controlled as described above, the connection length is not limited to the method of making the connection different on the electrode 2 side and the electrode 3 side. Some of them are shown.
(A) The connection resistance or step coverage between the carbon film 4 ′ and the electrode 2 and the connection resistance or step coverage between the carbon film 4 ′ and the electrode 3 are made asymmetric.
(B) The degree of heat diffusion differs between the vicinity of the region where the carbon film 4 ′ and the electrode 2 are connected and the vicinity of the region where the carbon film 4 ′ and the electrode 3 are connected.
(C) The shapes of the electrodes 2 and 3 are made asymmetric.

(3)次に、高分子膜4を低抵抗化せしめる「低抵抗化処理」を行う。「低抵抗化処理」は、高分子膜4に導電性を発現せしめ、高分子膜4をカーボン膜4’とする処理である。   (3) Next, a “resistance reduction process” for reducing the resistance of the polymer film 4 is performed. The “resistance reduction process” is a process in which the polymer film 4 is made conductive and the polymer film 4 is changed to a carbon film 4 ′.

この「低抵抗化処理」の一例としては、高分子膜4を加熱する事により高分子膜4を低抵抗化することができる。加熱により高分子膜4が低抵抗化する(導電化する)理由としては、高分子膜4内の炭素原子間の結合の解離、再結合を行うことで導電性を発現する。   As an example of this “resistance reduction treatment”, the resistance of the polymer film 4 can be reduced by heating the polymer film 4. The reason why the resistance of the polymer film 4 is reduced (conducted) by heating is to develop conductivity by dissociating and recombining bonds between carbon atoms in the polymer film 4.

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。   The “resistance reduction treatment” by heating can be achieved by heating the polymer constituting the polymer film 4 at a temperature equal to or higher than the decomposition temperature. The heating of the polymer film 4 is particularly preferably performed in an oxidation-inhibiting atmosphere such as an inert gas atmosphere or a vacuum.

前述した芳香族高分子、特に芳香族ポリイミドは、高い熱分解温度を有するが、その熱分解温度を超えた温度、典型的には、700℃から800℃以上で加熱することにより、高い導電性を発現せしめることができる。   The above-mentioned aromatic polymer, especially aromatic polyimide, has a high thermal decomposition temperature, but it has high conductivity by heating at a temperature exceeding the thermal decomposition temperature, typically 700 ° C. to 800 ° C. or higher. Can be expressed.

しかしながら、本実施の形態のように、電子放出素子を構成する部材である高分子膜4が熱分解するまでの加熱を行う場合、オーブンやホットプレート等によって全体を加熱す
る方法では、電子放出素子を構成する他の部材の耐熱性の観点から、制約を受ける場合がある。
However, when heating until the polymer film 4 that is a member constituting the electron-emitting device is thermally decomposed as in the present embodiment, the method of heating the whole by an oven, a hot plate, or the like, From the viewpoint of the heat resistance of other members that constitute the material, there are cases in which restrictions are imposed.

そこで、本実施の形態では、図2(c)に示す様に、より好適な低抵抗化処理の方法として、電子ビームやイオンビーム等の粒子ビームまたはレーザービーム等の光の照射手段10から粒子ビームまたは光を高分子膜4に照射することにより、該高分子膜4を低抵抗化する。このようにすれば、他の部材への熱の悪影響を抑えたまま、高分子膜4を低抵抗化することが可能となる。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 2C, as a more preferable resistance reduction method, a particle beam such as an electron beam or an ion beam or a light irradiation means 10 such as a laser beam is used. By irradiating the polymer film 4 with a beam or light, the resistance of the polymer film 4 is reduced. In this way, it becomes possible to reduce the resistance of the polymer film 4 while suppressing adverse effects of heat on other members.

ここでの本発明の特徴である低抵抗化処理方法については、詳細を後述する。   Details of the low-resistance treatment method that is a feature of the present invention will be described later.

(4)次に、カーボン膜4’に、間隙5の形成を行う(図2(d))。   (4) Next, the gap 5 is formed in the carbon film 4 '(FIG. 2D).

この間隙5の形成は、電極2,3間に電圧を印加する(電流を流す)ことによって行なわれる。尚、印加する電圧としてはパルス電圧が好ましい。この電圧印加工程により、低抵抗化されたカーボン膜4’の一部に間隙5が形成される。電子放出素子を低電圧で駆動する上では、上記電圧印加工程で印加する電圧はパルス電圧を用いることが好ましい。   The gap 5 is formed by applying a voltage (flowing current) between the electrodes 2 and 3. Note that the voltage to be applied is preferably a pulse voltage. By this voltage application step, a gap 5 is formed in a part of the carbon film 4 ′ whose resistance has been reduced. In driving the electron-emitting device at a low voltage, it is preferable to use a pulse voltage as the voltage applied in the voltage application step.

尚、この電圧印加工程は、前述の低抵抗化処理と同時に、電極2,3間に電圧パルスを連続的に印加することによっても行うことができる。また、間隙5を再現性よく形成するためには、電極2,3に印加するパルス電圧を漸増させる昇圧フォーミングを行うことが好ましい。   This voltage application step can also be performed by applying a voltage pulse between the electrodes 2 and 3 simultaneously with the above-described resistance reduction process. Further, in order to form the gap 5 with good reproducibility, it is preferable to perform boosting forming that gradually increases the pulse voltage applied to the electrodes 2 and 3.

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。 The voltage application step is preferably performed in a reduced pressure atmosphere, and preferably in an atmosphere having a pressure of 1.3 × 10 −2 Pa or less.

また、上記電圧印加工程は、前記した「低抵抗化処理」と同時に行うこともできる。   Further, the voltage application step can be performed simultaneously with the above-described “resistance reduction process”.

尚、前述の「低抵抗化処理」を経て得られたカーボン膜4’の抵抗値は、上記した「電圧印加工程」において更に抵抗値が下がる場合もある。「低抵抗化処理」を行うことで得られたカーボン膜4’と、上記「電圧印加工程」を経て間隙5が形成された後のカーボン膜4’とでは、その電気的特性や、膜質などに若干の差が生じている場合があるが、本発明では、それらを特に断りが無い限り区別しない。   Note that the resistance value of the carbon film 4 ′ obtained through the aforementioned “resistance reduction treatment” may further decrease in the above-described “voltage application step”. The carbon film 4 ′ obtained by performing the “resistance reduction treatment” and the carbon film 4 ′ after the gap 5 is formed through the “voltage application process”, the electrical characteristics, film quality, etc. There is a case where there is a slight difference between the two, but in the present invention, they are not distinguished unless otherwise specified.

さらに、詳しく述べると、「低抵抗化処理」を終えたカーボン膜(「高子膜に低抵抗化処理を施すことによって得たカーボン膜」)と、「電圧印加工程」を終えたカーボン膜(間隙の形成されたカーボン膜)との間に、炭素の結晶性の観点において特に優位差がない場合には、上記「間隙の形成されたカーボン膜」という表現と「高分子膜を低抵抗化処理することによって得たカーボン膜」という表現は、プロセス段階を区別する表現ではあっても、膜質として区別する表現するものではない。   More specifically, a carbon film that has undergone the “resistance reduction treatment” (“carbon film obtained by applying a resistance reduction treatment to the core film”) and a carbon film that has undergone the “voltage application step” ( If there is no particular difference in terms of carbon crystallinity from the carbon film with gaps), the expression “carbon film with gaps” and “reducing the resistance of polymer films” Although the expression “carbon film obtained by processing” is an expression that distinguishes process stages, it is not an expression that distinguishes as a film quality.

次に、図3に示す測定装置によって、本実施の形態の製造方法により得られた電子放出素子の電圧−電流特性を計測する。尚、図3では、図1等で用いた符合と同じ符号を用いた部材は、同じ部材を指す。   Next, the voltage-current characteristic of the electron-emitting device obtained by the manufacturing method of the present embodiment is measured by the measuring apparatus shown in FIG. In FIG. 3, members using the same reference numerals as those used in FIG. 1 and the like indicate the same members.

図3において、84はアノード電極、83は高圧電源、82は電子放出素子から放出された放出電流Ieを測定するための電流計、81は電子放出素子に駆動電圧Vfを印加するための電源、80は電極2,3間を流れる素子電流Ifを測定するための電流計である。   In FIG. 3, 84 is an anode electrode, 83 is a high voltage power source, 82 is an ammeter for measuring the emission current Ie emitted from the electron-emitting device, 81 is a power source for applying a drive voltage Vf to the electron-emitting device, Reference numeral 80 denotes an ammeter for measuring the element current If flowing between the electrodes 2 and 3.

電子放出素子の上記素子電流If、放出電流Ieの測定にあたっては、素子電極2,3に電源81と電流計80とを接続し、該電子放出素子の上方に高圧電源83と電流計82とを接続したアノード電極84を配置している。   In measuring the device current If and the emission current Ie of the electron-emitting device, a power source 81 and an ammeter 80 are connected to the device electrodes 2 and 3, and a high-voltage power source 83 and an ammeter 82 are connected above the electron-emitting device. A connected anode electrode 84 is disposed.

また、本電子放出素子及びアノード電極84は真空装置内に設置されており、その真空装置には不図示の排気ポンプ及び真空計等の真空装置に必要な機器が具備されており、所望の真空下で本電子放出素子の測定評価を行えるようになっている。   In addition, the electron-emitting device and the anode electrode 84 are installed in a vacuum device, and the vacuum device includes equipment necessary for the vacuum device such as an exhaust pump and a vacuum gauge (not shown), and a desired vacuum. The measurement and evaluation of the electron-emitting device can be performed below.

尚、アノード電極84と電子放出素子間の距離Hを2mmとしており、真空装置内の圧力を1×10-6Paとしている。 Note that the distance H between the anode electrode 84 and the electron-emitting device is 2 mm, and the pressure in the vacuum apparatus is 1 × 10 −6 Pa.

図3に示す測定装置によって、本実施の形態の電子放出素子の電圧−電流特性を計測すると、良好に電子放出を示す素子の特性は図4に示したようなものになる。   When the voltage-current characteristics of the electron-emitting device of this embodiment are measured by the measuring apparatus shown in FIG. 3, the characteristics of the device that exhibits good electron emission are as shown in FIG.

即ち、図4に示すように、上記電子放出素子は、しきい値電圧Vthを持っており、この電圧より低い電圧を電極2,3間に印加しても、電子は実質的に放出されないが、この電圧より高い電圧を印加することによって、素子からの放出電流(Ie)、電極2,3間を流れる素子電流(If)が生じ始める。   That is, as shown in FIG. 4, the electron-emitting device has a threshold voltage Vth, and even if a voltage lower than this voltage is applied between the electrodes 2 and 3, electrons are not substantially emitted. By applying a voltage higher than this voltage, an emission current (Ie) from the element and an element current (If) flowing between the electrodes 2 and 3 start to be generated.

電子放出素子は、上記図4に示した特性のため、同一基板上にマトリックス状に上記電子放出素子を複数配した電子源を構成し、所望の素子を選択して駆動する単純マトリックス駆動が可能である。   Since the electron-emitting device has the characteristics shown in FIG. 4, a simple matrix drive is possible in which a plurality of electron-emitting devices are arranged in a matrix on the same substrate, and a desired device is selected and driven. It is.

次に、本発明の特徴的な低抵抗化処理について詳細に述べる。   Next, the characteristic low resistance process of the present invention will be described in detail.

本発明の電子放出素子、電子源及び画像表示装置をユーザーに安価に安定して供給するためには、上記「低抵抗化処理」を、安定して、かつ低コストで行うことが、重要である。   In order to stably supply the user with the electron-emitting device, the electron source, and the image display device of the present invention at low cost, it is important to perform the above-mentioned “low resistance treatment” stably and at low cost. is there.

例えば、対角40インチ程度の電子源や画像表示装置を形成する場合には、解像度にもよるが本発明の電子放出素子が同一基板上に百万個以上配列されることになる。そのため、各素子の低抵抗化処理時間を短縮化することが全素子の低抵抗化処理工程を短縮化するのに重要である。   For example, when forming an electron source or image display device having a diagonal length of about 40 inches, one million or more electron-emitting devices of the present invention are arranged on the same substrate, depending on the resolution. Therefore, shortening the resistance reduction processing time of each element is important for shortening the resistance reduction processing steps of all elements.

従来技術で説明したように、高分子膜の低抵抗化処理はアレニウス型反応(図26)である。そのため、短時間処理するには、高分子膜を短時間で高温に加熱することが必要である。   As described in the prior art, the low resistance treatment of the polymer film is an Arrhenius type reaction (FIG. 26). Therefore, in order to process for a short time, it is necessary to heat the polymer film to a high temperature in a short time.

しかし、従来の加熱方法では、高分子の温度は、基板の熱伝導に依存するため、短時間に温度が上がらない。また、短時間に温度を上げようとすると、素子電極が破壊されてしまうという問題があった。   However, in the conventional heating method, since the temperature of the polymer depends on the heat conduction of the substrate, the temperature does not rise in a short time. In addition, if the temperature is increased in a short time, there is a problem that the element electrode is destroyed.

以下では、まず、低抵抗化処理におけるエネルギービーム照射と高分子膜温度の関係につついて説明する。その後、ビーム照射と低抵抗化処理時間の関係を示し、最後に、本発明の特徴であるビーム照射条件について説明する。   Hereinafter, the relationship between the energy beam irradiation and the polymer film temperature in the resistance reduction process will be described first. Thereafter, the relationship between the beam irradiation and the resistance reduction processing time is shown, and finally, the beam irradiation conditions that are the characteristics of the present invention will be described.

低抵抗化処理時の照射パワーのプロファイルと高分子膜の温度のプロファイルを図5に示す。ビーム照射を、図5(a)に示すように矩形波とした場合、高分子膜の温度は図5(b)に示すようなプロファイルを示す。   FIG. 5 shows an irradiation power profile and a polymer film temperature profile during the low resistance treatment. When the beam irradiation is a rectangular wave as shown in FIG. 5A, the temperature of the polymer film shows a profile as shown in FIG. 5B.

基板(厚さL1)上に非常に薄い(厚さL2)高分子膜を配置した場合、照射パルス幅tpulse(=t2−t1)で照射パワーI1を与えると、高分子膜の温度Tpolyは以下のように見積もることができる。   When a very thin (thickness L2) polymer film is arranged on a substrate (thickness L1), when irradiation power I1 is given with irradiation pulse width tpulse (= t2-t1), the temperature Tpoly of the polymer film is as follows: It can be estimated as follows.

即ち、
Tpoly∝I1/λ×SQRT(k×tpulse/π)…(式1)
k=λ/(ρ×C)…(式2)
tpulase=t2−t1…(式3)
λ:基板の熱伝導率
ρ:基板の密度
C:基板比熱
tpulase:パルス照射時間
である。
That is,
Tpoly∝I1 / λ × SQRT (k × tpulse / π) (Equation 1)
k = λ / (ρ × C) (Expression 2)
tpulse = t2-t1 (Formula 3)
λ: Thermal conductivity of substrate ρ: Density of substrate C: Specific heat of substrate tpulse: Pulse irradiation time.

ただし、
基板厚さL1≫2×SQRT(k×tpulse)…(式4)
高分子膜厚L2≦2×SQRT(k×tpulse)…(式5)
の条件が必要条件である。
However,
Substrate thickness L1 >> 2 × SQRT (k × tpulse) (Formula 4)
Polymer film thickness L2 ≦ 2 × SQRT (k × tpulse) (Formula 5)
These conditions are necessary conditions.

また、素子電極の相転移温度(融点または沸点)をT2とすると、
T2>Tpoly…(式6)
が、素子破壊なしに低抵抗化処理に必要な条件となる。
Further, when the phase transition temperature (melting point or boiling point) of the device electrode is T2,
T2> Tpoly (Formula 6)
However, this is a necessary condition for the resistance reduction process without element destruction.

図5(b)では、高分子膜の最高温度がT1であり、T2>T1という関係が成立するため、素子電極破壊は起こらない。   In FIG. 5B, the maximum temperature of the polymer film is T1, and the relationship of T2> T1 is established, so that no element electrode destruction occurs.

図5(b)及び(式1)から判るように、パルス照射初期は、高分子膜の温度が低く、低抵抗化処理(アレニウス型反応)に実質寄与しない時間が現れる。そのため、処理時間は実質的な低抵抗化処理よりも時間を要することになる。当然ながら、処理時間を短時間化するほど、この影響は顕著となる。   As can be seen from FIGS. 5B and (Equation 1), at the initial stage of pulse irradiation, the temperature of the polymer film is low, and time that does not substantially contribute to the resistance reduction treatment (Arrhenius type reaction) appears. Therefore, the processing time requires more time than the substantial resistance reduction processing. Naturally, this effect becomes more prominent as the processing time is shortened.

処理時間が十分長い場合について図6に示す。図6(a)は照射パワーのプロファイルであり、図6(b)は高分子膜の温度のプロファイルである。   FIG. 6 shows a case where the processing time is sufficiently long. FIG. 6A shows an irradiation power profile, and FIG. 6B shows a temperature profile of the polymer film.

ビーム照射を矩形波とした場合、高分子膜の温度は図6(b)に示すようなプロファイルを示す。パルス照射時間は、図5の場合に比べて長くした(パルス照射時間:(t3−t1)>(t2−t1))。   When the beam irradiation is a rectangular wave, the temperature of the polymer film shows a profile as shown in FIG. The pulse irradiation time was longer than that in FIG. 5 (pulse irradiation time: (t3-t1)> (t2-t1)).

図6では、十分長い時間、パルス照射を行ったため、高分子膜の温度は一定のT3となっている。この場合も、パルス照射初期の温度のプロファイルは、図5と同様、ビーム照射初期は低抵抗化処理に寄与しない時間が現れ、処理時間短縮化に影響を及ぼす。   In FIG. 6, since the pulse irradiation is performed for a sufficiently long time, the temperature of the polymer film is constant T3. Also in this case, in the temperature profile at the initial stage of pulse irradiation, the time not contributing to the resistance reduction process appears in the initial stage of the beam irradiation as in FIG.

次に、図5の場合よりも、照射パワーを上げた場合について図7に示す。図7(a)は照射パワーのプロファイルであり、図7(b)は高分子膜の温度のプロファイルである。ここでは、2種類の照射パワープロファイルに対する、高分子膜の温度を示している。   Next, FIG. 7 shows a case where the irradiation power is increased as compared with the case of FIG. FIG. 7A shows an irradiation power profile, and FIG. 7B shows a temperature profile of the polymer film. Here, the temperature of the polymer film is shown for two types of irradiation power profiles.

照射プロファイル[1]の場合、高分子膜の温度プロファイルは図7(b)の[1]であり、照射プロファイル[2]の場合、温度プロファイルは図7(b)の[2]である。   In the case of the irradiation profile [1], the temperature profile of the polymer film is [1] in FIG. 7B, and in the case of the irradiation profile [2], the temperature profile is [2] in FIG. 7B.

図5の場合と比較して、照射パワーをI1より大きいI4,I3とすることで、t4(
<t2)の時点で短時間に温度を上げることが可能である。
Compared to the case of FIG. 5, the irradiation power is set to I4 and I3 which are larger than I1, so that t4 (
It is possible to raise the temperature in a short time at the time of <t2).

しかし、パワーを上げすぎると(照射パワーI3,照射プロファイル[1])、高分子膜の温度は、T3(>T2)の温度となってしまい、素子電極が壊れ、電子放出しない。   However, if the power is increased too much (irradiation power I3, irradiation profile [1]), the temperature of the polymer film becomes T3 (> T2), the device electrode is broken, and electrons are not emitted.

結局のところ、高分子膜の温度と低抵抗化時間、照射パワーを調節することにより最短のパルス幅(t4−t1)で低抵抗化処理を行うことができる。   After all, the resistance reduction treatment can be performed with the shortest pulse width (t4-t1) by adjusting the temperature of the polymer film, the resistance reduction time, and the irradiation power.

以下、照射パルス幅tpulse(=t4−t1)と照射パワーI4の決定方法について示す。   Hereinafter, a method for determining the irradiation pulse width tpulse (= t4-t1) and the irradiation power I4 will be described.

(式1)より矩形パルスと基板温度は、
Tpoly∝I4/λ×SQRT(k×tpulse/π)…(式7)
∝I4×SQRT(tpulse)…(式7’)
ただし、(式4)より基板厚さ≫熱拡散距離という条件が必要条件である。
From (Equation 1), the rectangular pulse and substrate temperature are
Tpoly∝I4 / λ × SQRT (k × tpulse / π) (Expression 7)
∝I4 × SQRT (tpulse) (Formula 7 ′)
However, from (Equation 4), the condition that the substrate thickness >> the thermal diffusion distance is a necessary condition.

また、従来技術で示したように、低抵抗化処理はアレニウス型なので、
1/低抵抗化処理時間∝EXP(−Ea/Tpoly)…(式8)
Ea:低抵抗化処理の活性化エネルギー
となる。
Also, as shown in the prior art, the low resistance treatment is Arrhenius type,
1 / resistance reduction processing time ∝ EXP (−Ea / Tpoly) (Equation 8)
Ea: It becomes the activation energy for the low resistance treatment.

(式7’)と(式8)より、
1/低抵抗化処理時間∝EXP(−Ea/SQRT(tpulse)/I4)…(式9)
となる。
From (Equation 7 ′) and (Equation 8),
1 / resistance reduction processing time ∝ EXP (−Ea / SQRT (tpulse) / I4) (Equation 9)
It becomes.

よって、
低抵抗化処理時間∝1/EXP(−Ea/SQRT(tpulse)/I4)…(式9’)
と表せる。
Therefore,
Low resistance processing time ∝1 / EXP (−Ea / SQRT (tpulse) / I4) (Equation 9 ′)
It can be expressed.

パルスの照射時間が長いほど、低抵抗化処理時間が短縮化できることがわかる。   It can be seen that the longer the pulse irradiation time, the shorter the resistance reduction processing time.

ただし、高分子膜の最高到達温度と、素子電極の相転移温度T2の間には、
Tpoly<T2…(式10)=(式6)
という関係が必要である。
However, between the highest temperature reached by the polymer film and the phase transition temperature T2 of the device electrode,
Tpoly <T2 (Expression 10) = (Expression 6)
This relationship is necessary.

以上、(式9’)と(式10)より、照射パルス幅tpulse(=t4−t1)と照射パワーI4の値を決定できる。   As described above, the values of the irradiation pulse width tpulse (= t4−t1) and the irradiation power I4 can be determined from (Expression 9 ′) and (Expression 10).

以上まとめると、
(1)エネルギー照射を矩形パルスで行うと、その初期に時間のロスがある。
(2)大きなエネルギーを照射すると、良好な電子放出素子特性が得られず、素子電極破壊が起こる場合がある。
(3)大きなエネルギーを短い矩形パルスで低抵抗化処理を行おうとすると、良好な電子放出素子特性が得られず、素子電極破壊が起こる場合がある。
In summary,
(1) When energy irradiation is performed with a rectangular pulse, there is a time loss in the initial stage.
(2) When large energy is irradiated, good electron-emitting device characteristics cannot be obtained, and device electrode destruction may occur.
(3) If the resistance reduction process is performed with a large energy and a short rectangular pulse, good electron-emitting device characteristics cannot be obtained, and device electrode destruction may occur.

そこで、本発明では、図8(a)に示すようなエネルギービームの照射パワーのプロファイルや図9(a)に示すような照射パワーのプロファイルを用いることを提案する。   Therefore, in the present invention, it is proposed to use an energy beam irradiation power profile as shown in FIG. 8A or an irradiation power profile as shown in FIG. 9A.

つまるところ、特徴的な点は、エネルギー照射初期の温度上昇の遅れを、照射初期値を大きくすることで補正しようとするものである。しかし、そのままの照射値であると、経時的な温度上昇に伴って過度な照射を行ってしまう。よって、照射初期値は大きいが、照射時間経過に伴って照射値を低減する。   After all, the characteristic point is to correct the delay in temperature rise at the initial stage of energy irradiation by increasing the initial irradiation value. However, if the irradiation value is as it is, excessive irradiation is performed as the temperature rises with time. Therefore, although the irradiation initial value is large, the irradiation value is reduced as the irradiation time elapses.

まず、図8の形態について説明する。図8(a)は照射パワーのプロファイルであり、図8(b)は高分子膜の温度のプロファイルである。   First, the form of FIG. 8 will be described. FIG. 8A shows an irradiation power profile, and FIG. 8B shows a temperature profile of the polymer film.

図8において、時刻t0からt11まで、エネルギービームの照射(パワー照射)を行う。t0における照射パワーを初期I11とし、時刻t11の照射パワーをI12として、時刻t11で照射を終了する。   In FIG. 8, energy beam irradiation (power irradiation) is performed from time t0 to time t11. The irradiation power at t0 is set to initial I11, the irradiation power at time t11 is set to I12, and the irradiation ends at time t11.

ここで、照射パワーI11とI12は、
I11>I12
という関係を有している。
Here, the irradiation powers I11 and I12 are
I11> I12
Have the relationship.

また、高分子膜のピーク温度T11を、素子電極の相転移温度T2より小さな値(T11<T2)となるように設定する。詳細な条件は、実施例で後述する。   Further, the peak temperature T11 of the polymer film is set to be a value (T11 <T2) smaller than the phase transition temperature T2 of the element electrode. Detailed conditions will be described later in Examples.

次に図9の形態について説明する。図9(a)は照射パワーのプロファイルであり、図9(b)は高分子膜の温度のプロファイルである。   Next, the form of FIG. 9 will be described. FIG. 9A shows an irradiation power profile, and FIG. 9B shows a temperature profile of the polymer film.

図9において、時刻t0からt21まで、パワー照射を行う。t0における照射パワーを初期I25とし、徐々にパワーを、I24(時刻t24)、I23(時刻t23)、I22(時刻t22)、I21(時刻t21)というように、漸減的に小さくしていく。そして、時刻t21で照射を終了する。   In FIG. 9, power irradiation is performed from time t0 to t21. The irradiation power at t0 is set to the initial I25, and the power is gradually decreased gradually as I24 (time t24), I23 (time t23), I22 (time t22), and I21 (time t21). And irradiation is complete | finished at the time t21.

また、高分子膜のピーク温度T21を、素子電極の相転移温度T22より小さな値(T21<T22)となるように設定する。詳細な条件は、実施例で後述する。   Further, the peak temperature T21 of the polymer film is set to be a value (T21 <T22) smaller than the phase transition temperature T22 of the element electrode. Detailed conditions will be described later in Examples.

図9では、図8の場合と比較して、照射パワーの制御を詳細に行うため、高分子膜をより高い温度で保持することが可能となる。   In FIG. 9, since the irradiation power is controlled in detail as compared with the case of FIG. 8, the polymer film can be held at a higher temperature.

以下に本発明の「低抵抗化処理」に用いることができるエネルギービームについて具体的に説明する。   The energy beam that can be used for the “resistance reduction process” of the present invention will be specifically described below.

(電子ビーム照射を行う場合)
エネルギービームとして電子ビームを照射する場合は、高分子膜4を形成した基体1を、電子銃が装着されている減圧雰囲気下(真空容器内)にセットする。容器内に設置された電子銃から高分子膜4に対して電子ビームを照射する。この時の電子ビームの照射条件としては、高分子膜4や基体1への電子ビーム侵入深さを考慮し、加速電圧Vac=0.5kV以上40kV以下であることが好ましい。
(When performing electron beam irradiation)
In the case of irradiating an electron beam as an energy beam, the substrate 1 on which the polymer film 4 is formed is set in a reduced-pressure atmosphere (in a vacuum container) in which an electron gun is mounted. The polymer film 4 is irradiated with an electron beam from an electron gun installed in the container. The electron beam irradiation conditions at this time are preferably an acceleration voltage V ac = 0.5 kV or more and 40 kV or less in consideration of the penetration depth of the electron beam into the polymer film 4 or the substrate 1.

電流密度(j)は、(式1)より、選択した基体1の熱伝導率、比熱、比重および、10秒以下の範囲で任意に選定されるτによって、決定される。通常、j=0.01mA/mm以上10mA/mm以下の範囲で多く使用される。 The current density (j d ) is determined from (Equation 1) by the thermal conductivity, specific heat, specific gravity of the selected substrate 1 and τ arbitrarily selected within a range of 10 seconds or less. Normally used much in j d = 0.01mA / mm 2 or more 10 mA / mm 2 or less.

(レーザービーム照射を行う場合)
エネルギービームとしてレーザービームを照射する場合は、高分子膜4を形成した基体1を、ステージ上に配置し、高分子膜4に対してレーザービームを照射する。このとき、
レーザーを照射する環境は、高分子膜4の酸化(燃焼)を抑制するため、不活性ガス中や真空中で行うのが好ましいが、レーザーの照射条件によっては、大気中で行うことも可能である。
(When performing laser beam irradiation)
When irradiating a laser beam as an energy beam, the substrate 1 on which the polymer film 4 is formed is placed on the stage, and the polymer film 4 is irradiated with the laser beam. At this time,
In order to suppress oxidation (combustion) of the polymer film 4, the laser irradiation environment is preferably performed in an inert gas or in a vacuum, but depending on the laser irradiation conditions, it may be performed in the air. is there.

この時のレーザービームの照射条件としては、例えば、半導体レーザー(790〜830nm)を用いて照射することが好ましい。   As irradiation conditions of the laser beam at this time, it is preferable to irradiate using a semiconductor laser (790 to 830 nm), for example.

レーザー照射エネルギーは、(式1)より、選択した基体1の熱伝導率、比熱、比重および、基体1の融点・歪点より選定されるτによって、決定されるが、照射面積と、高分子膜4及び基体1の波長における吸収率(=1−[透過率]−[反射率])を考慮し、レーザー光源の出力が決定される。通常数百mW/mm2〜数十W/mm2の範囲で多く使用される。 The laser irradiation energy is determined by the thermal conductivity, specific heat, specific gravity, and τ selected from the melting point / strain point of the substrate 1 from (Equation 1). The output of the laser light source is determined in consideration of the absorption factor (= 1− [transmittance] − [reflectance]) at the wavelength of the film 4 and the substrate 1. Usually, it is often used in the range of several hundreds mW / mm 2 to several tens W / mm 2 .

次に、上記製造方法によって製造された電子放出素子を用いた画像表示装置について説明する。   Next, an image display apparatus using the electron-emitting device manufactured by the above manufacturing method will be described.

図10は、本発明の製造方法により製造される電子放出素子を用いた画像表示装置の一例を示す模式図である。尚、図10では画像表示装置(気密容器100)内を説明するために、後述する支持枠73及びフェースプレート72の一部を取り除いた図である。また、駆動回路の図示は省略している。   FIG. 10 is a schematic view showing an example of an image display device using an electron-emitting device manufactured by the manufacturing method of the present invention. FIG. 10 is a view in which a part of a support frame 73 and a face plate 72 described later are removed in order to explain the inside of the image display device (airtight container 100). The drive circuit is not shown.

図10において、71は電子放出素子102が多数配置された基体としてのリアプレートである。72は発光部材76が配置されたフェースプレートである。73はフェースプレート72とリアプレート71間を減圧状態に保持するための支持枠である。101はフェースプレート72とリアプレート71間の間隔を保持するために、配置されたスペーサである。   In FIG. 10, reference numeral 71 denotes a rear plate as a base on which a large number of electron-emitting devices 102 are arranged. Reference numeral 72 denotes a face plate on which the light emitting member 76 is disposed. Reference numeral 73 denotes a support frame for maintaining a reduced pressure between the face plate 72 and the rear plate 71. Reference numeral 101 denotes a spacer arranged in order to maintain a gap between the face plate 72 and the rear plate 71.

画像表示装置がディスプレイの場合には、発光部材76は蛍光体膜75と導電性のメタルバック74から構成される。   When the image display device is a display, the light emitting member 76 includes a phosphor film 75 and a conductive metal back 74.

62,63はそれぞれ電子放出素子102に電圧を印加するために接続された配線である。Doy1〜Doyn及びDox1〜Doxmは、気密容器100の外部に配置される駆動回路等と、気密容器100の減圧空間(フェースプレート72とリアプレート71と支持枠73とで囲まれる空間)から外部に導出された配線62,63の端部と、を接続するための取り出し配線である。   Reference numerals 62 and 63 denote wirings connected to apply a voltage to the electron-emitting device 102, respectively. Doy1 to Doyn and Dox1 to Doxm are external to the drive circuit and the like disposed outside the airtight container 100 and the decompression space of the airtight container 100 (the space surrounded by the face plate 72, the rear plate 71, and the support frame 73). This is a lead-out wiring for connecting the derived ends of the wirings 62 and 63.

次に、画像表示装置の製造方法の一例を図11乃至図18を用いて以下に示す。   Next, an example of a method for manufacturing the image display device will be described below with reference to FIGS.

(A)まず、リアプレート71を用意する。リアプレート71としては、絶縁性材料からなるものを用い、特には、ガラスが好ましく用いられる。   (A) First, the rear plate 71 is prepared. The rear plate 71 is made of an insulating material, and glass is particularly preferably used.

(B)次に、リアプレート71上に、図1で説明した一対の電極2,3を複数組み形成する(図11)。電極材料は、導電性材料であれば良い。また、電極2,3の形成方法は、スパッタ法、CVD法、印刷法等種々の製造方法を用いることができる。   (B) Next, a plurality of pairs of the electrodes 2 and 3 described in FIG. 1 are formed on the rear plate 71 (FIG. 11). The electrode material may be a conductive material. In addition, as a method for forming the electrodes 2 and 3, various manufacturing methods such as a sputtering method, a CVD method, and a printing method can be used.

尚、図11では、説明を簡略化するために、X方向に3組、Y方向に3組、合計9組の電極対を形成した例を用いているが、この電極対の数は、画像表示装置の解像度に応じて適宜設定される。   In FIG. 11, for simplification of description, an example is used in which a total of 9 electrode pairs are formed, 3 sets in the X direction and 3 sets in the Y direction. It is set as appropriate according to the resolution of the display device.

(C)次に、電極3の一部を覆うように、配線62を形成する(図12)。配線62の
形成方法は、様々な手法を用いることができるが、好ましくは印刷法を用いる。印刷法のなかでもスクリーン印刷法が大面積の基板に安価に形成できるので好ましい。
(C) Next, the wiring 62 is formed so as to cover a part of the electrode 3 (FIG. 12). Although various methods can be used for forming the wiring 62, a printing method is preferably used. Among the printing methods, the screen printing method is preferable because it can be formed on a large-area substrate at low cost.

(D)配線62と、次工程で形成する配線63との交差部に絶縁層64を形成する(図13)。絶縁層64の形成方法も様々な手法を用いることができるが、好ましくは印刷法を用いる。印刷法のなかでもスクリーン印刷法が大面積の基板に安価に形成できるので好ましい。   (D) An insulating layer 64 is formed at the intersection of the wiring 62 and the wiring 63 to be formed in the next step (FIG. 13). Although various methods can be used for forming the insulating layer 64, a printing method is preferably used. Among the printing methods, the screen printing method is preferable because it can be formed on a large-area substrate at low cost.

(E)配線62と実質的に直交する配線63を形成する(図14)。配線63の形成方法も様々な手法を用いることができるが、配線62と同様、好ましくは印刷法を用いる。印刷法のなかでもスクリーン印刷法が大面積の基板に安価に形成できるので好ましい。   (E) A wiring 63 substantially orthogonal to the wiring 62 is formed (FIG. 14). Various methods can be used for forming the wiring 63, but preferably the printing method is used similarly to the wiring 62. Among the printing methods, the screen printing method is preferable because it can be formed on a large-area substrate at low cost.

(F)次に、各電極2,3間を接続するように、高分子膜4を形成する(図15)。高分子膜4は、前述のように様々な方法で作成することができるが、大面積に簡易に形成するには、インクジェット法(液滴吐出法)を用いることもできるが、前述したようにパターンニングで所望の形状の高分子膜4を形成しても良い。   (F) Next, the polymer film 4 is formed so as to connect the electrodes 2 and 3 (FIG. 15). The polymer film 4 can be formed by various methods as described above, but an ink-jet method (droplet discharge method) can also be used to easily form a large area, as described above. The polymer film 4 having a desired shape may be formed by patterning.

(G)続いて、前述した様に、各高分子膜4を低抵抗化する「低抵抗処理」を行う。「低抵抗化処理」については、前記した電子ビームやイオンビーム等の粒子ビームを照射するか、レーザービームを照射することにより行われる。この「低抵抗化処理」は好ましくは減圧雰囲気中で行われる。この工程により、高分子膜4に導電性が付与され、導電性膜であるカーボン膜4’に変化する(図16)。   (G) Subsequently, as described above, “low resistance treatment” for reducing the resistance of each polymer film 4 is performed. The “resistance reduction process” is performed by irradiating a particle beam such as an electron beam or an ion beam, or irradiating a laser beam. This “resistance reduction treatment” is preferably performed in a reduced pressure atmosphere. By this step, the polymer film 4 is imparted with conductivity and changed to a carbon film 4 ′ which is a conductive film (FIG. 16).

(H)そして、前記工程(G)により得られたカーボン膜4’に、間隙5の形成を行う。この間隙5の形成は、各配線62,63間に電圧を印加することによって行う。これにより、各電極2,3間に電圧が印加される。尚、印加する電圧としてはパルス電圧であることが好ましい。この電圧印加工程により、カーボン膜4’の一部に間隙5が形成される(図17)。間隙5は、電極2近傍に近づいて配置される。   (H) Then, the gap 5 is formed in the carbon film 4 ′ obtained by the step (G). The gap 5 is formed by applying a voltage between the wirings 62 and 63. Thereby, a voltage is applied between the electrodes 2 and 3. The applied voltage is preferably a pulse voltage. By this voltage application step, a gap 5 is formed in a part of the carbon film 4 '(FIG. 17). The gap 5 is arranged close to the vicinity of the electrode 2.

尚、この電圧印加工程は、前述の低抵抗化処理と同時に、即ち、電子ビームあるいはレーザービームの照射を行っている最中に、電極2,3間に電圧パルスを連続的に印加することによっても行うことができる。いずれの場合においても、電圧印加工程は、減圧雰囲気下で行うのが望ましい。   This voltage application step is performed by continuously applying a voltage pulse between the electrodes 2 and 3 simultaneously with the above-described resistance reduction processing, that is, during the irradiation of the electron beam or the laser beam. Can also be done. In either case, it is desirable that the voltage application process be performed in a reduced pressure atmosphere.

(I)次に、予め用意しておいた、アルミニウム膜からなるメタルバック74と蛍光体膜75とを有するフェースプレート72と、上記工程(A)〜(H)を経たリアプレート71とを、メタルバックと電子放出素子が対向するように、位置合わせする(図18(a))。   (I) Next, prepared in advance are a face plate 72 having a metal back 74 made of an aluminum film and a phosphor film 75, and a rear plate 71 having undergone the above steps (A) to (H). Positioning is performed so that the metal back faces the electron-emitting device (FIG. 18A).

支持枠73とフェースプレート72との当接面(当接領域)には接合部材77が配置される。同様に、リアプレート71と支持枠73との当接面(当接領域)にも接合部材77が配置される。上記接合部材77には、真空を保持する機能と接着機能とを有するものが用いられ、具体的にはフリットガラスやインジウム、インジウム合金等が用いられる。   A joining member 77 is disposed on the contact surface (contact region) between the support frame 73 and the face plate 72. Similarly, the joining member 77 is also disposed on the contact surface (contact region) between the rear plate 71 and the support frame 73. As the bonding member 77, a member having a vacuum holding function and an adhesion function is used, and specifically, frit glass, indium, an indium alloy, or the like is used.

図18においては、支持枠73が、予め上記工程(A)〜(H)を経たリアプレート71上に接合部材77によって固定(接着)された例を図示しているが、必ずしも本工程(I)時に接合されている必要はない。また、同様に、図18においてはスペーサ101がリアプレート71上に固定された例を示しているが、スペーサ101も、本工程(I)時にリアプレート71に必ずしも固定されている必要はない。   FIG. 18 illustrates an example in which the support frame 73 is fixed (adhered) to the rear plate 71 that has undergone the above-described steps (A) to (H) by the bonding member 77 in advance. ) Sometimes it is not necessary to be joined. Similarly, FIG. 18 shows an example in which the spacer 101 is fixed on the rear plate 71. However, the spacer 101 does not necessarily have to be fixed to the rear plate 71 in the present step (I).

また、図18では、便宜上、リアプレート71を下方に配置し、フェースプレート72をリアプレート71の上方に配置した例を示したが、どちらが上であっても構わない。   18 shows an example in which the rear plate 71 is disposed below and the face plate 72 is disposed above the rear plate 71 for the sake of convenience, either of them may be on the top.

さらには、図18では、支持枠73及びスペーサ101は、予め、リアプレート71上に固定(接着)しておいた例を示したが、次の「封着工程」時に固定(接着)されるよう、リアプレート71上またはフェースプレート72上に載置するだけでもよい。   18 shows an example in which the support frame 73 and the spacer 101 are fixed (adhered) on the rear plate 71 in advance, but are fixed (adhered) at the next “sealing step”. Thus, it may be simply placed on the rear plate 71 or the face plate 72.

(J)次に、封着工程を行う。上記工程(I)で対向して配置されたフェースプレート72とリアプレート71とを、その対向方向に加圧しながら、少なくとも接合部材77を加熱する(図18(b))。加熱は、熱的な歪を低減するために、フェースプレート72及びリアプレート71の全面を加熱することが好ましい。   (J) Next, a sealing step is performed. At least the bonding member 77 is heated while pressing the face plate 72 and the rear plate 71 that are arranged to face each other in the step (I) in the facing direction (FIG. 18B). The heating is preferably performed on the entire surface of the face plate 72 and the rear plate 71 in order to reduce thermal distortion.

尚、上記「封着工程」は、減圧(真空)雰囲気中あるいは非酸化雰囲気中にて行うことが好ましい。具体的な減圧(真空)雰囲気としては、10-5Pa以下、好ましくは10-6Pa以下の圧力が好ましい。 The “sealing step” is preferably performed in a reduced pressure (vacuum) atmosphere or a non-oxidizing atmosphere. As a specific reduced pressure (vacuum) atmosphere, a pressure of 10 −5 Pa or less, preferably 10 −6 Pa or less is preferable.

この封着工程により、フェースプレート72と支持枠73とリアプレート71との当接部が気密に接合され、同時に、内部が高真空に維持された、図10に示した気密容器(画像表示装置)100が得られる。   By this sealing step, the abutting portions of the face plate 72, the support frame 73, and the rear plate 71 are hermetically joined, and at the same time, the airtight container (image display device) shown in FIG. ) 100 is obtained.

ここでは、減圧(真空)雰囲気中あるいは非酸化雰囲気中にて「封着工程」を行う例を示した。しかしながら、大気中で上記「封着工程」を行っても良い。この場合は、別途、フェースプレートとリアプレート間の空間を排気するための排気管を、気密容器100に設けておき、上記「封着工程」後に、気密容器100内部を10-5Pa以下に排気する。その後、排気管を封止することで内部が高真空に維持された気密容器(画像表示装置)100を得ることができる。 Here, an example in which the “sealing step” is performed in a reduced pressure (vacuum) atmosphere or a non-oxidizing atmosphere is shown. However, you may perform the said "sealing process" in air | atmosphere. In this case, an exhaust pipe for exhausting the space between the face plate and the rear plate is provided in the hermetic container 100 separately, and the inside of the hermetic container 100 is reduced to 10 −5 Pa or less after the “sealing step”. Exhaust. Thereafter, by sealing the exhaust pipe, an airtight container (image display device) 100 whose inside is maintained at a high vacuum can be obtained.

上記「封着工程」を真空中にて行う場合には、気密容器(画像表示装置)100内部を高真空に維持するために、上記工程(I)と工程(J)との間に、メタルバック74上(メタルバック74のリアプレート71と対向する面上)にゲッター材を被覆する工程を設けることが好ましい。この時、用いるゲッター材としては、被覆を簡易にする理由から蒸発型のゲッターであることが好ましい。したがって、バリウムをゲッター膜としてメタルバック74上に被覆することが好ましい。また、このゲッターの被覆工程は、上記工程(J)と同様に、減圧(真空)雰囲気中で行われる。   In the case where the “sealing step” is performed in a vacuum, in order to maintain the inside of the airtight container (image display device) 100 at a high vacuum, a metal is interposed between the step (I) and the step (J). It is preferable to provide a step of covering the getter material on the back 74 (on the surface of the metal back 74 facing the rear plate 71). At this time, the getter material used is preferably an evaporation type getter for the purpose of simplifying the coating. Therefore, it is preferable to coat barium on the metal back 74 as a getter film. The getter coating step is performed in a reduced pressure (vacuum) atmosphere as in the step (J).

また、ここで説明した画像表示装置の例では、フェースプレート72とリアプレート71との間には、スペーサ101を配置した。しかしながら、画像表示装置の大きさが小さい場合には、スペーサ101は必ずしも必要としない。また、リアプレート71とフェースプレート72との間隔が数百μm程度であれば支持枠73を用いずに、接合部材77によって直接リアプレート71とフェースプレート72とを接合することも可能である。そのような場合には、接合部材77が支持枠73の代替部材を兼ねる。   In the example of the image display apparatus described here, the spacer 101 is disposed between the face plate 72 and the rear plate 71. However, when the size of the image display device is small, the spacer 101 is not necessarily required. Further, if the distance between the rear plate 71 and the face plate 72 is about several hundred μm, the rear plate 71 and the face plate 72 can be directly joined by the joining member 77 without using the support frame 73. In such a case, the joining member 77 also serves as an alternative member for the support frame 73.

また、本製造方法においては、電子放出素子102の間隙5を形成する工程(工程(H))の後に、位置合わせ工程(工程(I))及び封着工程(工程(J))を行った。しかしながら、工程(H)を、封着工程(工程(J))の後に行うこともできる。   In this manufacturing method, after the step of forming the gap 5 of the electron-emitting device 102 (step (H)), the alignment step (step (I)) and the sealing step (step (J)) were performed. . However, the step (H) can also be performed after the sealing step (step (J)).

また、前述したように、前記「安定化駆動」を行う場合は、上記「封着工程」後であって、且つ、パネル内部の真空度が1.3×10-3Pa以上である状態で行われる。 Further, as described above, when performing the “stabilization driving”, it is after the “sealing step” and the degree of vacuum inside the panel is 1.3 × 10 −3 Pa or more. Done.

以下に、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

[実施例1]
本実施例では、図2で示した製造方法で作製した電子放出素子を用いた。以下に作製工程の詳細を説明する。
[Example 1]
In this example, the electron-emitting device manufactured by the manufacturing method shown in FIG. 2 was used. Details of the manufacturing process will be described below.

(工程1)
ガラスである基体1上に、スパッタリング法により、厚さ100nmのPt膜を堆積し、フォトリソグラフィ技術を用いてPt膜からなる電極2,3を形成した(図2(a))。
(Process 1)
A Pt film having a thickness of 100 nm was deposited on the substrate 1 made of glass by a sputtering method, and electrodes 2 and 3 made of the Pt film were formed by using a photolithography technique (FIG. 2A).

尚、電極2,3の電極間距離は10μmとした。基体1には、SiOを1um成膜した旭硝子製の「PD200」を使用した。また、各電極2,3にはそれぞれ、電流を供給する不図示の配線が接続されている。配線は基体1上に配置される。 The distance between the electrodes 2 and 3 was 10 μm. As the substrate 1, “PD200” manufactured by Asahi Glass with 1 μm of SiO 2 film was used. Each electrode 2 and 3 is connected to a wiring (not shown) for supplying a current. The wiring is disposed on the substrate 1.

(工程2)
基体1に、芳香族ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸溶液を、3%のトリエタノールアミンを溶かしたN−メチルピロリドン溶媒で希釈したスピンコータによって全面に塗布し、真空条件下で350℃まで昇温してベークし、イミド化を行った。その後、フォトレジストを塗布し、露光、現像、エッチングの各工程を施すことによって、ポリイミド膜を素子電極2,3を跨ぐ台形状にパターニングし、高分子膜4を作製した(図2(b))。
(Process 2)
A polyamic acid solution, which is a precursor of aromatic polyimide, is applied to the entire surface of the substrate 1 by a spin coater diluted with an N-methylpyrrolidone solvent containing 3% triethanolamine, and the temperature is raised to 350 ° C. under vacuum conditions. Then, it was baked and imidized. Thereafter, a photoresist was applied, and exposure, development, and etching processes were performed to pattern the polyimide film in a trapezoidal shape across the device electrodes 2 and 3, thereby producing a polymer film 4 (FIG. 2B). ).

この時の、ポリイミド膜である高分子膜4の膜厚は30nmであった。ポリイミド膜である高分子膜4の形状について図1を用いて説明すると、短辺W1を50um、長辺W2を100umとした。   At this time, the film thickness of the polymer film 4 which is a polyimide film was 30 nm. The shape of the polymer film 4 that is a polyimide film will be described with reference to FIG. 1. The short side W1 is 50 μm and the long side W2 is 100 μm.

(工程3)
次に、Nd:YAGレーザー(ビーム径10μm)を用いて、高分子膜4へのエネルギービーム照射(低抵抗化処理)を行った。
(Process 3)
Next, the polymer film 4 was irradiated with an energy beam (low resistance treatment) using an Nd: YAG laser (beam diameter: 10 μm).

図8(a)に照射エネルギーのプロファイルを示す。照射するレーザーパワーは、時間に比例して減少させている。   FIG. 8A shows an irradiation energy profile. The laser power to be irradiated is decreased in proportion to time.

レーザーパワーの設定値は、時刻t0(0sec)にて150W/mm(=I11)を照射開始し、時刻t11(50msec)にて50W/mm(=I12)となるようにした。 The set value of the laser power was set to be 150 W / mm 2 (= I12) at the time t11 (50 msec) after irradiation of 150 W / mm 2 (= I11) was started at the time t0 (0 sec).

ポリイミド膜である高分子膜4に上記「低抵抗化処理」を施した後に得られた導電性を有するカーボン膜4’をオージェ電子分光分析装置(AES)を用いて分析したところ、カーボンを主成分とする膜に変化していることが分かった。   When the polymer film 4, which is a polyimide film, was subjected to the above “low resistance treatment” and the carbon film 4 ′ having conductivity was analyzed using an Auger Electron Spectrometer (AES), carbon was mainly used. It turned out that it changed into the film | membrane used as a component.

(工程4)
その後、冷却して各々の電極2,3間に20V、パルス幅1msecの矩形パルスを印加することにより低抵抗化処理を施した膜に間隙5を形成する電圧印加工程と行った。
(Process 4)
After that, a voltage application step of forming a gap 5 in the film subjected to the resistance reduction treatment by applying a rectangular pulse of 20 V and a pulse width of 1 msec between the electrodes 2 and 3 by cooling was performed.

上記(工程1)〜(工程4)の各工程を経た素子について電子放出特性を調べたところ、良好であった。   When the electron emission characteristics of the device that had undergone the above steps (Step 1) to (Step 4) were examined, they were good.

次に、本実施例の低抵抗化処理とは異なり、矩形パルスエネルギーを照射した場合を比
較例として示す。
Next, unlike the low resistance treatment of the present embodiment, a case where rectangular pulse energy is irradiated is shown as a comparative example.

<比較例1>
図5(a)に照射エネルギーのプロファイルを示す。照射エネルギーの設定値は、時刻t1(0sec)に150W/mmを照射開始し、時刻t2(50msec)にて照射を終了した。
<Comparative Example 1>
FIG. 5A shows an irradiation energy profile. As a set value of irradiation energy, irradiation of 150 W / mm 2 was started at time t1 (0 sec), and irradiation was terminated at time t2 (50 msec).

照射後、素子を調べたところ、素子電極の破壊されている場合があった。   When the device was examined after the irradiation, the device electrode was sometimes destroyed.

<比較例2>
照射エネルギーのプロファイルを変更し、時刻t1(0sec)に100W/mmを照射開始し、時刻t2(50msec)にて照射を終了した。照射エネルギープロファイルは図5(a)である。
<Comparative example 2>
The irradiation energy profile was changed, irradiation of 100 W / mm 2 was started at time t1 (0 sec), and irradiation was terminated at time t2 (50 msec). The irradiation energy profile is shown in FIG.

この素子に対して(工程4)を行ったが、間隙5が形成できず、電子放出が観測できなかった。   (Step 4) was performed on this device, but the gap 5 could not be formed and electron emission could not be observed.

<比較例3>
照射エネルギーのプロファイルを変更し、時刻t1(0sec)に100W/mm2を照射開始し、時刻t2(200msec)にて照射を終了した。照射エネルギープロファイルは図5(a)である。
<Comparative Example 3>
The irradiation energy profile was changed, irradiation of 100 W / mm 2 was started at time t1 (0 sec), and irradiation was terminated at time t2 (200 msec). The irradiation energy profile is shown in FIG.

この素子に対して(工程4)を行ったところ、間隙5が形成でき、また、電子放出測定を行ったところ、良好な電子放出特性が得られた。しかし、上記したように、照射時間が200msecと長くなってしまった。   When (Step 4) was performed on this device, the gap 5 was formed, and when electron emission measurement was performed, good electron emission characteristics were obtained. However, as described above, the irradiation time is as long as 200 msec.

以上、比較例と比べて、本実施例の手法を用いれば、短い時間で低抵抗化を行えることが判る。   As described above, it can be seen that the resistance can be reduced in a short time by using the method of this embodiment as compared with the comparative example.

[実施例2]
実施例1と異なるのは、低抵抗化処理における照射エネルギーである。ここでは、実施例1と異なる部分について述べる。
[Example 2]
What is different from the first embodiment is the irradiation energy in the resistance reduction process. Here, a different part from Example 1 is described.

図9(a)に照射エネルギーのプロファイルを示す。照射エネルギーの設定値は、時刻t0(0sec)に200W/mm(=I25)を照射開始し、時刻t24(1msec)に150W/mm(=I24)、時刻t23(5msec)に100W/mm(=I23)、時刻t22(20msec)に70W/mm(=I22)、時刻t21(40msec)に50W/mm(=I21)をそれぞれ照射できるように設定する。即ち、照射エネルギーは、時刻の経過に伴い漸減していく。 FIG. 9A shows an irradiation energy profile. The set value of the irradiation energy is 200 W / mm 2 (= I25) at time t0 (0 sec), 150 W / mm 2 (= I24) at time t24 (1 msec), and 100 W / mm at time t23 (5 msec). 2 (= I23), time t22 to (20msec) 70W / mm 2 ( = I22), is set to the time t21 (40msec) 50W / mm 2 to (= I21) to allow irradiation respectively. That is, the irradiation energy gradually decreases with the passage of time.

この素子に対して(工程4)を行ったところ、間隙5が形成でき、電子放出測定を行ったところ、良好な電子放出特性が得られた。   When (Step 4) was performed on this device, the gap 5 was formed, and when electron emission measurement was performed, good electron emission characteristics were obtained.

本実施例の手法を用いることにより、実施例1の場合と比較して、より短時間に低抵抗化処理が行え、かつ、良好な電子放出素子が作成できる。   By using the method of this embodiment, the resistance reduction treatment can be performed in a shorter time than in the case of Embodiment 1, and a good electron-emitting device can be produced.

[実施例3]
本実施例では図10に模式的に示した画像表示装置を作成した。102は本発明の電子放出素子である。図10乃至図23を用いて、本実施例の画像表示装置の作製方法を述べる。
[Example 3]
In this example, the image display apparatus schematically shown in FIG. 10 was produced. Reference numeral 102 denotes an electron-emitting device according to the present invention. A method for manufacturing the image display device of this embodiment will be described with reference to FIGS.

図17は、リアプレート71と、その上に形成された複数の本発明の電子放出素子と、各電子放出素子に信号を印加するための配線とから構成される電子源の一部を拡大して模式的に示している。   FIG. 17 is an enlarged view of a part of an electron source including a rear plate 71, a plurality of electron-emitting devices of the present invention formed thereon, and wiring for applying a signal to each electron-emitting device. This is shown schematically.

71はリアプレート、2,3は電極、5は間隙、4’はカーボン膜、62はX方向の配線、63はY方向の配線、64は配線62,63の層間の絶縁層である。   71 is a rear plate, 2 and 3 are electrodes, 5 is a gap, 4 'is a carbon film, 62 is a wiring in the X direction, 63 is a wiring in the Y direction, and 64 is an insulating layer between the wirings 62 and 63.

リアプレート71には、SiOを1um成膜した旭硝子製の「PD200」を使用した。 As the rear plate 71, “PD200” manufactured by Asahi Glass with 1 μm of SiO 2 film was used.

そして、図10に示すように、72はガラス基板上に、蛍光体膜75とAlからなるメタルバック74とが積層されたフェースプレートである。73は支持枠であり、リアプレート71、フェースプレート72、支持枠73で真空の気密容器100が形成される。   As shown in FIG. 10, reference numeral 72 denotes a face plate in which a phosphor film 75 and a metal back 74 made of Al are laminated on a glass substrate. Reference numeral 73 denotes a support frame. The rear plate 71, the face plate 72, and the support frame 73 form a vacuum hermetic container 100.

以下、図11乃至図23を用いて、本実施例を説明する。   Hereinafter, this embodiment will be described with reference to FIGS.

(工程1)
ガラスの基体であるリアプレート71上に、スパッタリング法により、厚さ100nmのPt膜を堆積し、フォトリソグラフィ技術を用いてPt膜からなる電極2,3を形成した(図11)。尚、電極2,3の電極間距離は10μmとした。
(Process 1)
A Pt film having a thickness of 100 nm was deposited on the rear plate 71, which is a glass substrate, by sputtering, and the electrodes 2 and 3 made of the Pt film were formed using a photolithography technique (FIG. 11). The distance between the electrodes 2 and 3 was 10 μm.

(工程2)
次に、スクリーン印刷法によりAgペーストを印刷し、加熱焼成することにより、X方向の配線62を形成した(図12)。
(Process 2)
Next, an Ag paste was printed by a screen printing method and heated and fired to form an X-direction wiring 62 (FIG. 12).

(工程3)
続いて、X方向の配線62とY方向の配線63の交差部になる位置に、スクリーン印刷法により絶縁性ペーストを印刷し、加熱焼成して絶縁層64を形成した(図13)。
(Process 3)
Subsequently, an insulating paste was printed at a position where the wiring 62 in the X direction and the wiring 63 in the Y direction intersect with each other by screen printing, followed by heating and baking to form an insulating layer 64 (FIG. 13).

(工程4)
さらに、スクリーン印刷法によりAgペーストを印刷し、加熱焼成することにより、Y方向の配線63を形成し、リアプレート71上にマトリックス配線を形成した(図14)。
(Process 4)
Furthermore, the Ag paste was printed by screen printing and heated and fired to form the Y-direction wiring 63, and the matrix wiring was formed on the rear plate 71 (FIG. 14).

(工程5)
マトリックス配線を形成したリアプレート71に、芳香族ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸(日立化成工業(株)社製:PIX−L110)溶液を、3%のトリエタノールアミンを溶かしたN−メチルピロリドン溶媒で希釈したスピンコータによって全面に塗布し、真空条件下に350℃まで昇温してベークし、イミド化を行った(図19(b))。その後、フォトレジスト8を塗布し(図19(c))、露光(図省略)、現像(図19(d))、エッチング(図19(e))の各工程を施すことによって、ポリイミド膜を素子電極2,3を跨ぐ台形形状にパターニングし、台形形状の高分子膜4を作製した(図19(f))。
(Process 5)
N-methylpyrrolidone in which 3% triethanolamine is dissolved in a polyamic acid (Hitachi Chemical Industry Co., Ltd. product: PIX-L110) solution, which is a precursor of aromatic polyimide, on the rear plate 71 on which the matrix wiring is formed. It was applied to the entire surface by a spin coater diluted with a solvent, heated to 350 ° C. under vacuum and baked to perform imidization (FIG. 19B). Thereafter, a photoresist 8 is applied (FIG. 19C), exposure (not shown), development (FIG. 19D), and etching (FIG. 19E) are performed to form a polyimide film. A trapezoidal polymer film 4 was formed by patterning into a trapezoidal shape across the device electrodes 2 and 3 (FIG. 19F).

この時の、ポリイミド膜からなる高分子膜4の膜厚は30nmであった。また、電極2と高分子膜4との交差長(実質的に、「基体1(リアプレート71)表面上における電極と高分子膜との境界線の長さ」に相当する)を100μmとし、電極3と高分子膜4との交差長を150μmとした。尚、このリアプレート71の800nm付近の波長の吸収係数を測定したところ、約5%であった。   At this time, the film thickness of the polymer film 4 made of a polyimide film was 30 nm. Further, the crossing length between the electrode 2 and the polymer film 4 (substantially equivalent to “the length of the boundary line between the electrode and the polymer film on the surface of the substrate 1 (rear plate 71)”) is set to 100 μm, The crossing length between the electrode 3 and the polymer film 4 was 150 μm. In addition, when the absorption coefficient of the wavelength near 800 nm of the rear plate 71 was measured, it was about 5%.

(工程6)
次に、Ptからなる電極2,3、マトリックスの配線62,63、ポリイミド膜からなる高分子膜4を形成したリアプレート71をステージ上にセットし、各々の高分子膜4に対して、実施例1で行った、条件下のエネルギーを照射した。
(Step 6)
Next, the rear plate 71 on which the electrodes 2 and 3 made of Pt, the wirings 62 and 63 of the matrix, and the polymer film 4 made of the polyimide film are formed is set on the stage, and each of the polymer films 4 is implemented. The energy under the conditions used in Example 1 was applied.

このとき、各素子に、エネルギー源である半導体レーザーが照射されるよう、ステージを移動させて、即ち、素子の配置された基体1であるリアプレート71を移動させて各々の高分子膜4を低抵抗化処理した。   At this time, the stage is moved so that each element is irradiated with the semiconductor laser that is the energy source, that is, the rear plate 71 that is the substrate 1 on which the element is arranged is moved, and each polymer film 4 is moved. Reduced resistance.

本実施例のレーザー照射系について、図20から図23を用いて、より詳細に説明する。   The laser irradiation system of the present embodiment will be described in more detail with reference to FIGS.

図20(a)は、低抵抗化処理を行う装置の側面図、図20(b)は装置の平面図を示している。301はパルスレーザー発信装置、302はパルスレーザーをチャンバーに導入するファイバー、310はパルスレーザーを素子に照射するためのスキャン光学系、303はチャンバー外囲器、304はチャンバー基台を示している。チャンバー外囲器303は不図時の真空排気系に接続されており、内部の真空度を1e−4Paに排気している。 FIG. 20A is a side view of an apparatus that performs a resistance reduction process, and FIG. 20B is a plan view of the apparatus. Reference numeral 301 denotes a pulse laser transmitter, 302 denotes a fiber for introducing the pulse laser into the chamber, 310 denotes a scanning optical system for irradiating the device with the pulse laser, 303 denotes a chamber envelope, and 304 denotes a chamber base. The chamber envelope 303 is connected to a vacuum exhaust system at the time of unillustrated, and exhausts the internal vacuum to 1e −4 Pa.

図20(c)は、チャンバー外囲器303内部を示している。チャンバー外囲器303を外した状態を模式的に示している。306は基板搬送系、305はリアプレートを示している。つまり、チャンバー外囲器303内では、ステージである基板搬送系306を移動することによって、リアプレート305を移動させ、所望の高分子膜4を低抵抗化処理する。   FIG. 20C shows the inside of the chamber envelope 303. The state which removed the chamber envelope 303 is shown typically. Reference numeral 306 denotes a substrate transfer system, and 305 denotes a rear plate. That is, in the chamber envelope 303, the rear plate 305 is moved by moving the substrate transfer system 306 that is a stage, and the desired resistance of the polymer film 4 is reduced.

次に図21により、スキャン光学系310を詳細に説明する。317はレーザーをファイバーから導入する入口、311は特定の素子部にレーザーを照射するためのマスク(詳細は後述)である。312,313は光照射位置を決めるガルバノメータであり、312はX軸用のガルバノメータであり、313はY軸用のガルバノメータである。314は集光レンズ、315はダイロックミラー、316はチャンバーへの導入口である。   Next, the scanning optical system 310 will be described in detail with reference to FIG. Reference numeral 317 denotes an inlet for introducing a laser from the fiber, and 311 denotes a mask (details will be described later) for irradiating a specific element portion with the laser. Reference numerals 312 and 313 denote galvanometers for determining the light irradiation position, 312 denotes a galvanometer for the X axis, and 313 denotes a galvanometer for the Y axis. 314 is a condenser lens, 315 is a die lock mirror, and 316 is an inlet to the chamber.

スキャン光学系310では、レーザーを集光レンズ314で集光(収束)する前にマスク311を通して、特定の素子にのみレーザーが照射できるようになっている。   In the scan optical system 310, the laser can be irradiated only to a specific element through the mask 311 before the laser is condensed (converged) by the condenser lens 314.

マスク311は、例えば図22のように作られている。321がマスク部、320が透過穴である。   The mask 311 is made, for example, as shown in FIG. Reference numeral 321 denotes a mask portion, and 320 denotes a transmission hole.

このようなマスク311を用いて、光を基板に照射した場合、例えば図23のように光が照射される。図23には、(工程5)で作成したリアプレート71にて、エリア322にのみ光を照射している様子を示している。   When such a mask 311 is used to irradiate the substrate with light, for example, the light is irradiated as shown in FIG. FIG. 23 shows a state in which light is irradiated only to the area 322 with the rear plate 71 created in (Step 5).

図23に示すようにマスク311を使用することで、選択的に素子部へレーザー照射でき、熱的に弱い部材(絶縁体等)への光照射を避けることが可能となる。   As shown in FIG. 23, by using a mask 311, laser irradiation can be selectively performed on the element portion, and light irradiation on a thermally weak member (insulator or the like) can be avoided.

エリア322の低抵抗化処理が終了すれば、基板搬送系306を使用し基板を移動し、別のエリアにレーザー照射できるようにセットする。各素子、順次にレーザー照射を行い多数素子の低抵抗化処理を行う。   When the resistance reduction process for the area 322 is completed, the substrate is moved using the substrate transport system 306 and set so that laser irradiation can be performed in another area. Each element is sequentially irradiated with laser to reduce the resistance of many elements.

図20から図23では、3×3のマトリクス配列素子について示したが、これに限定さ
れるものではなく、さらに多数の素子でも同様に実施できる。
Although FIGS. 20 to 23 show the 3 × 3 matrix array elements, the present invention is not limited to this and can be implemented in a similar manner with a larger number of elements.

(工程7)
以上のようにして作製したリアプレート71上に、支持枠73とスペーサ101とを接合部材であるフリットガラスにより接着した。そしてスペーサ101と支持枠73が接着されたリアプレート71と、フェースプレート72とを対向させて(蛍光体膜75とメタルバック74が形成された面と、配線62,63が形成された面とを対向させて)、配置した(図18(a))。尚、フェースプレート72上の支持枠73との当接部には、予めフリットガラスを塗付しておいた。
(Step 7)
On the rear plate 71 manufactured as described above, the support frame 73 and the spacer 101 were adhered by frit glass as a joining member. Then, the rear plate 71 to which the spacer 101 and the support frame 73 are bonded is opposed to the face plate 72 (a surface on which the phosphor film 75 and the metal back 74 are formed, and a surface on which the wirings 62 and 63 are formed). (Fig. 18 (a)). Note that frit glass was previously applied to the contact portion of the face plate 72 with the support frame 73.

(工程8)
次に、対向させたフェースプレート72とリアプレート71とを10−6Paの真空雰囲気中で、400℃に加熱及び加圧して封着を行った(図18(b))。この工程により内部が高真空に維持された気密容器100が得られた。尚、蛍光体膜75には3原色(RGB)の各色蛍光体がストライプ形状に配置されたものを用いた。
(Process 8)
Next, the face plate 72 and the rear plate 71 opposed to each other were sealed by heating and pressing at 400 ° C. in a vacuum atmosphere of 10 −6 Pa (FIG. 18B). By this step, an airtight container 100 whose inside was maintained at a high vacuum was obtained. The phosphor film 75 is a film in which phosphors of the three primary colors (RGB) are arranged in a stripe shape.

最後に、X方向、Y方向の配線62,63を通じて、各々の電極2,3間に25Vの矩形パルスを印加することにより、「低抵抗化処理」を施して得られたカーボン膜(炭素を主成分とする導電性を有する膜)4’に間隙5を形成し(図17参照)、本実施例の画像表示装置を作製した。   Finally, by applying a 25 V rectangular pulse between the electrodes 2 and 3 through the wirings 62 and 63 in the X and Y directions, a carbon film (carbon is obtained by applying a “low resistance treatment”). The gap 5 was formed in the conductive film 4 ′ as a main component (see FIG. 17), and the image display device of this example was manufactured.

以上のようにして完成した画像表示装置において、X方向、Y方向の配線62,63を通じて、所望の電子放出素子を選択して22Vの電圧を印加し、高圧端子Hvを通じてメタルバック74に8kVの電圧を印加したところ、長時間にわたって明るい良好な画像を表示することができた。   In the image display device completed as described above, a desired electron-emitting device is selected through the wirings 62 and 63 in the X and Y directions, a voltage of 22 V is applied, and an 8 kV voltage is applied to the metal back 74 through the high voltage terminal Hv. When a voltage was applied, a bright and good image could be displayed for a long time.

以上、実施例1、実施例2、実施例3では、低抵抗化処理のエネルギービームのパワー源として、レーザー光源を使用する場合について述べてきたが、これに限定されるものではなく。電子ビームやイオンビームのような粒子ビームを用いても好適に実施されるものである。また、光学ビームの光源として、キセノンランプやハロゲンランプを用いた場合でも好適に実施される。   As described above, in the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, the case where the laser light source is used as the power source of the energy beam for the low resistance process has been described. However, the present invention is not limited to this. The present invention is also preferably implemented using a particle beam such as an electron beam or an ion beam. In addition, the present invention is preferably implemented even when a xenon lamp or a halogen lamp is used as the light source of the optical beam.

電子放出素子を示す図である。It is a figure which shows an electron emission element. 電子放出素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of an electron emission element. 電子放出素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of an electron emission element. 電子放出素子の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of an electron emission element. 電子放出素子の低抵抗化処理時の照射パワーと高分子膜の温度を示す図である。It is a figure which shows the irradiation power at the time of the resistance reduction process of an electron emission element, and the temperature of a polymer film. 電子放出素子の低抵抗化処理時の照射パワーと高分子膜の温度を示す図である。It is a figure which shows the irradiation power at the time of the resistance reduction process of an electron emission element, and the temperature of a polymer film. 電子放出素子の低抵抗化処理時の照射パワーと高分子膜の温度を示す図である。It is a figure which shows the irradiation power at the time of the resistance reduction process of an electron emission element, and the temperature of a polymer film. 本発明に係る電子放出素子の低抵抗化処理時の照射パワーと高分子膜の温度を示す図である。It is a figure which shows the irradiation power at the time of the resistance reduction process of the electron emission element which concerns on this invention, and the temperature of a polymer film. 本発明に係る電子放出素子の低抵抗化処理時の照射パワーと高分子膜の温度を示す図である。It is a figure which shows the irradiation power at the time of the resistance reduction process of the electron emission element which concerns on this invention, and the temperature of a polymer film. 画像表示装置の気密容器を示す図である。It is a figure which shows the airtight container of an image display apparatus. 画像表示装置の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of an image display apparatus. 画像表示装置の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of an image display apparatus. 画像表示装置の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of an image display apparatus. 画像表示装置の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of an image display apparatus. 画像表示装置の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of an image display apparatus. 画像表示装置の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of an image display apparatus. 画像表示装置の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of an image display apparatus. 画像表示装置の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of an image display apparatus. 電子放出素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of an electron emission element. 低抵抗化処理を行う装置を示す図である。It is a figure which shows the apparatus which performs a resistance reduction process. スキャン光学系を示す図である。It is a figure which shows a scanning optical system. マスクを示す図である。It is a figure which shows a mask. リアプレート上のレーザー照射のエリアを示す図である。It is a figure which shows the area of the laser irradiation on a rear plate. 従来の電子放出素子を示す図である。It is a figure which shows the conventional electron-emitting element. 従来の電子放出素子の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the conventional electron emission element. 低抵抗化処理時の反応速度と低抵抗化温度を示す図である。It is a figure which shows the reaction speed at the time of a resistance reduction process, and resistance reduction temperature.

符号の説明Explanation of symbols

1 基体
2,3 電極
4 高分子膜
4’ カーボン膜
8 フォトレジスト
10 照射手段
62,63 配線
64 絶縁層
71 リアプレート
72 フェースプレート
73 支持枠
74 メタルバック
75 蛍光体膜
76 発光部材
77 接合部材
80 電流計
81 電源
82 電流計
83 高圧電源
84 アノード電極
100 気密容器
101 スペーサ
102 電子放出素子
301 パルスレーザー発信装置
302 ファイバー
303 チャンバー外囲器
304 チャンバー基台
305 リアプレート
306 基板搬送系
310 スキャン光学系
311 マスク
312,313 ガルバノメータ
314 集光レンズ
315 ダイロックミラー
316 導入口
317 入口
320 透過穴
321 マスク部
322 エリア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base | substrate 2, 3 Electrode 4 Polymer film 4 'Carbon film 8 Photoresist 10 Irradiation means 62, 63 Wiring 64 Insulating layer 71 Rear plate 72 Faceplate 73 Support frame 74 Metal back 75 Phosphor film 76 Light emitting member 77 Joining member 80 Ammeter 81 Power source 82 Ammeter 83 High voltage power source 84 Anode electrode 100 Airtight container 101 Spacer 102 Electron emitting element 301 Pulse laser transmitter 302 Fiber 303 Chamber envelope 304 Chamber base 305 Rear plate 306 Substrate transport system 310 Scan optical system 311 Mask 312,313 Galvanometer 314 Condensing lens 315 Die-lock mirror 316 Inlet 317 Inlet 320 Transmission hole 321 Mask part 322 Area

Claims (5)

基体上に一対の電極を配置する工程と、
高分子膜を前記一対の電極間を接続するように配置する工程と、
前記高分子膜に光あるいはエネルギービームを照射することにより、前記高分子膜を低抵抗化する工程と、
前記高分子膜を低抵抗化することによって得た低抵抗化膜に電流を流し、該低抵抗化膜に間隙を形成する工程と、
を有し、
前記高分子膜を低抵抗化する工程は、前記高分子膜に、照射開始からエネルギー値が時間経過に伴い減少していくエネルギービームを、所定期間照射する工程を含むことを特徴とする電子放出素子の製造方法。
Arranging a pair of electrodes on a substrate;
Arranging a polymer film so as to connect between the pair of electrodes;
Irradiating the polymer film with light or an energy beam to reduce the resistance of the polymer film;
Passing a current through the low resistance film obtained by reducing the resistance of the polymer film, and forming a gap in the low resistance film; and
Have
The step of reducing the resistance of the polymer film includes a step of irradiating the polymer film with an energy beam whose energy value decreases with time from the start of irradiation for a predetermined period of time. Device manufacturing method.
前記高分子膜を低抵抗化する工程は、
光あるいは粒子ビームを一部遮蔽する工程と、
光あるいは粒子ビームを走査する工程と、
光あるいは粒子ビームを収束する工程と、
を有し、
前記光あるいは粒子ビームを収束する工程より前に、前記光あるいは粒子ビームを一部遮蔽する工程を行うことを特徴とする請求項1に記載の電子放出素子の製造方法。
The step of reducing the resistance of the polymer film includes:
Partially shielding the light or particle beam;
Scanning a light or particle beam;
Focusing the light or particle beam;
Have
2. The method of manufacturing an electron-emitting device according to claim 1, wherein a step of partially shielding the light or particle beam is performed before the step of converging the light or particle beam.
前記高分子膜を低抵抗化する工程は、基体を移動する工程を有することを特徴とする請求項2に記載の電子放出素子の製造方法。   3. The method of manufacturing an electron-emitting device according to claim 2, wherein the step of reducing the resistance of the polymer film includes a step of moving the substrate. 複数の電子放出素子を有する電子源の製造方法において、該電子放出素子が請求項1乃至3のいずれかに記載の方法により製造されることを特徴とする電子源の製造方法。   A method for manufacturing an electron source having a plurality of electron-emitting devices, wherein the electron-emitting devices are manufactured by the method according to claim 1. 複数の電子放出素子を有する電子源と、該電子源から放出される電子の照射により発光する発光部材とを有する画像表示装置の製造方法において、前記電子源が請求項4に記載の方法により製造されることを特徴とする画像表示装置の製造方法。   5. A method for manufacturing an image display apparatus, comprising: an electron source having a plurality of electron-emitting devices; and a light emitting member that emits light by irradiation of electrons emitted from the electron source. The electron source is manufactured by the method according to claim 4. A method for manufacturing an image display device.
JP2003337452A 2003-09-29 2003-09-29 Method for manufacturing electron emission element, electron source, and image display device Withdrawn JP2005108507A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003337452A JP2005108507A (en) 2003-09-29 2003-09-29 Method for manufacturing electron emission element, electron source, and image display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003337452A JP2005108507A (en) 2003-09-29 2003-09-29 Method for manufacturing electron emission element, electron source, and image display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005108507A true JP2005108507A (en) 2005-04-21

Family

ID=34533269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003337452A Withdrawn JP2005108507A (en) 2003-09-29 2003-09-29 Method for manufacturing electron emission element, electron source, and image display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005108507A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3634852B2 (en) Electron emitting device, electron source, and manufacturing method of image display device
JP3647436B2 (en) Electron-emitting device, electron source, image display device, and method for manufacturing electron-emitting device
US7335081B2 (en) Method for manufacturing image-forming apparatus involving changing a polymer film into an electroconductive film
JP3634805B2 (en) Manufacturing method of image forming apparatus
JP2003323845A (en) Manufacturing method of electron emitting element, electron source and image forming device
JP3884979B2 (en) Electron source and image forming apparatus manufacturing method
US6835110B2 (en) Method for manufacturing electron source and method for manufacturing image display apparatus
JP3902964B2 (en) Manufacturing method of electron source
JP3884980B2 (en) Electron source and method of manufacturing image forming apparatus using the electron source
KR20070075552A (en) Field emission type backlight unit, and manufacturing method of upper panel thereof
JP2005108507A (en) Method for manufacturing electron emission element, electron source, and image display device
JP3740488B2 (en) Method for manufacturing electron-emitting device
JP2003288837A (en) Manufacturing method of electron emission element
JP2005063779A (en) Process of manufacture of electron emitting element, electron source, and image forming apparatus
JP2005268167A (en) Electron-emitting element, and manufacturing method of electron source and image forming device
JP2005259551A (en) Manufacturing method for electron emission element, electron source and image forming device
JP2003257307A (en) Manufacturing method for electron source and image forming apparatus
JP2002343232A (en) Electron emission element, electron source, imaging device and their manufacturing methods
JP2005259645A (en) Manufacturing method of electron emitting element, and manufacturing method of electron source as well as picture display device using it
JP2003007206A (en) Manufacturing method of imaging device
JP2003123635A (en) Manufacturing method of electron emitting element, electron source and image forming device
JP2002150930A (en) Manufacturing method of electron emitting element, electron source and image forming device
JP2000082389A (en) Electron emission element, manufacture thereof and image forming device
JP2003197091A (en) Electron emission element, electron source, and method of manufacturing image forming device
JP2005063761A (en) Manufacturing method of electron source, and manufacturing method of image display device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20061205