CN1379429A - 制作图像形成装置的方法 - Google Patents

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柴田雅章
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Abstract

本发明提供一种图像形成装置的制作方法,能够简化电子发射装置的制作过程,降低图像形成装置的制作成本,长时间地表现出良好的显示质量。在一第一衬底(1)上形成多个由电极(2,3)组成的电极对。设置用于连接电极(2,3)的聚合物膜(6”)。之后,利用激光束或颗粒束照射聚合物膜(6”),以至少部分地降低电阻并把聚合物膜(6”)改变成含有作为其主要成分的碳的导电膜(6’)。在电极(2,3)之间导通电流,在部分导电膜(6’)中形成间距(5’)。在低压气氛中,通过粘合把第一衬底(1)和其上排列有图像形成部件的第二衬底粘结在一起,组成一图像形成装置。

Description

制作图像形成装置的方法
发明背景
发明领域
本发明涉及一种制作一种诸如显示装置之类的图像形成装置的方法，通过配置许多电子发射装置可获得一电子源，再利用这种电子源构成这种图像形成装置。
相关技术领域
传统上公知的表面导电电子发射装置是一种电子发射装置。
在例如日本专利公开平8-321254中，公开了一种表面导电电子发射装置的结构和制作方法。
图13A和13B简要表示所公开的诸如此类的普通表面导电电子发射装置的结构。图13A和13B分别是一平面示意图和一截面示意图，表示所公开的诸如此类的电子发射装置。
在图13A和13B中，该电子发射装置由一基底或衬底1、一对面对的电极2和3、导电膜4、一第二间距5、碳膜6以及一第一间距7组成。
图14A至14D简要表示具有图13A和13B所示结构的电子发射装置的制作过程的一实例。
在衬底1上制作一对电极2和3(图14A)。
制作用于连接电极2和3的导电膜4(图14B)。
进行如下“制作步骤”，即在电极2和3之间导通电流，在部分导电膜4中制成一第二间距5(图14C)。
进行如下“激活步骤”，制成一种电子发射装置(图14D)，即向处于碳化合物气氛中的电极2和3之间施加电压，并在第二间距5中的衬底1上和相邻的导电膜4上形成碳膜6(图14D)。
日本专利公开平9-237571公开了另一种制作一表面导电电子发射装置的方法。
利用上述制作方法和包括磷光剂等的图像形成部件可制成电子发射装置，把由多个这样的电子发射装置制成的电子源组合在一起，就可制作成一种图像形成装置，比如平板式显示面板。
发明概述
上述现有的装置除了“制作步骤”之外，还要经过“激活步骤”。由碳或碳化合物制成的碳膜6设有很狭窄的第一间距7，该碳膜设置在通过“制作步骤”制成的第二间距5中。这样可提供良好的电子发射特性。
利用现有电子发射装置制作图像形成装置遇到了下列问题。
这种方法有许多附加步骤，例如“制作步骤”和“激活步骤”中的重复触发步骤、以及每一步骤中形成适当的氛围的步骤。处理这些步骤限复杂。
为了使用用于一诸如显示器的图像形成装置的电子发射装置，更需要改进电子发射特性，以便降低装置的能量消耗。
进一步地，需要以较低的成本使用电子发射装置制作图像形成装置。
所提出的本发明可克服现有技术中的缺陷，而且其目的就是提供一种图像形成装置的制作方法，能够特别地简化电子发射装置的制作过程，还可以提高电子发射特性。
通过大量的研究，提出了本发明，可以解决上述问题，并提出了下列处理方法。
更特别地，本发明提供一种制作一图像形成装置的方法，该图像形成装置设有一其上排列有多个电子发射装置的第一基底，每一电子发射装置都具有一成对电极和一导电膜；以及一其上排列有一图像形成部件的第二衬底；包括如下步骤：
制备第一衬底；
在第一衬底上形成多个电极对，每一电极对包括相反的电极；
排列聚合物膜，每一聚合物膜都跨过每一电极对中的相反的电极；
利用光线或颗粒束照射每一聚合物膜，以降低每一聚合物膜的电阻、并把每一聚合物膜中的至少一对聚合物膜改变成导电膜；
通过导电膜，在每一电极对中的相反的电极之间导通电流，以在导电膜中形成一间距；
在低压气氛中，通过一粘合部件把其上排列有电子发射装置的第一衬底和其上排列有图像形成部件的第二衬底粘结起来。
作为一种最佳制作方法，本发明所述的图像形成装置的制作方法包括：
“导电膜包括作为其主要成分的碳”
“颗粒束包括一电子束或者一离子束”
“电子束的加速电压为0.5千伏(包括0.5千伏在内)至10千伏(包括10千伏在内)”
“电子束的电流密度为0.01毫安/平方毫米(包括0.01毫安/平方毫米在内)至1毫安/毫米2(包括1毫安/毫米2在内)”
“光线包括激光束”
“光线包括氙光线或卤素光线”
“该方法进一步包括：在粘合步骤之前，是在减压气氛中向第二衬底表面施加吸气剂的步骤”
“使用喷墨方法设置聚合物膜的步骤”
“聚合物膜是由从下列一组材料中选择的一种材料制成的：芳香族聚酰亚胺、聚亚苯基噁二唑以及聚亚苯基1，2-亚乙烯基”。
与现有的图像形成装置的制作方法相比较，本发明极大地简化了制作过程，因为在现有制作方法中需要制作导电膜的步骤、成型步骤、制作包含有机化合物的气氛的步骤(或者在导电膜上制作聚合物膜)、以及向所形成的碳间隙或者碳化合物间隙施加电源的步骤。该电子发射装置本身可产生很高的加热电阻。因此，还可提高受导电膜的性能限制的电子发射特性。
附图简要说明
图1A和1B分别是一简易平面示意图和截面示意图，表示根据本发明所述的电子发射装置；
图2A、2B、2C和2D的简要截面示意图表示根据本发明所述的电子发射装置的制作方法的一实例；
图3A和3B的简要截面示意图表示根据本发明所述的电子发射装置的制作方法的另一实例；
图4A、4B和4C的简要截面示意图表示根据本发明所述的电子发射装置的制作方法的另一实例；
图5的简要示意图表示具有检测估算功能的真空装置的一实例；
图6的简要示意图表示电子源制作步骤的一实例，该电子源设有根据本发明所述的简单矩阵结构；
图7的简要示意图表示电子源制作步骤的一实例，该电子源设有根据本发明所述的简单矩阵结构；
图8的简要示意图表示电子源制作步骤的一实例，该电子源设有根据本发明所述的简单矩阵结构；
图9的简要示意图表示电子源制作步骤的一实例，该电子源设有根据本发明所述的简单矩阵结构；
图10的简要示意图表示电子源制作步骤的一实例，该电子源设有根据本发明所述的简单矩阵结构；
图11的简要示意图表示电子源制作步骤的一实例，该电子源设有根据本发明所述的简单矩阵结构；
图12的简要示意图表示电子源制作步骤的一实例，该电子源设有根据本发明所述的简单矩阵结构；
图13A和13B的简要示意图表示一种现有的电子发射装置；
图14A、14B、14C和14D分别是简要示意图，表示制作现有的电阻发射装置的步骤；
图15曲线图表示根据本发明所述电阻发射装置的发射特性；
图16的简要透视图表示根据本发明所述的图像形成装置；
图17A和17B的简要示意图表示根据本发明所述图像形成装置的制作步骤的一实例。
最佳实施例的详细说明
下面将要说明本发明所述的最佳实施例，但是，本发明并不局限于这些实施例。
图16简要表示利用根据本发明所述的制作方法制成的一种图像形成装置的实例。图16是一示意图，图中取下了部分支撑架72和面板71(下面将要对它们进行说明)，以便解释该图像形成装置的内部结构(密封腔100)。
在图16中，在背板1上设有许多电子发射装置102。在面板71上形成一图像形成部件75。支撑架72在面板71和背板1之间保持在一种低压(reduced-pressure)状态。设置搁板101，以在面板71和背板1之间保持有间隔。
如果图像形成装置100是一显示器，图像形成部件75由磷光膜74和导电膜(金属的背面)73制成。连接导线62和63向电子发射装置102施加电压。抽出导线Doy1至Doyn和Dox1至Doxm把诸如设置在图像形成装置100之外的驱动电路，连接到从图像形成装置的低压腔室(由面板、背板和支撑架组成的腔室)抽出到外部的导线62和63的端部。
图1A和1B简要表示该电子发射装置102。图1A是一平面示意图，而图1B是一截面示意图。
在图1A和1B中，该电子发射装置102由基板(背板)1、电极2和3、主要由碳组成的导电膜6’以及间距5’组成。导电膜6’设置在电极2和3之间的基板1上。导电膜6’覆盖部分电极2和3，以实现与电极的可靠连接。
图1A和1B简要表示在基本上平行于衬底1表面的方向上彼此面对并在间距5’周边完全分开的导电膜6’。导电膜6’可以部分结合在一起。即，在主要由碳组成并电连接一电极对的部分导电膜中形成一间距。可供选择地，导电膜可由主要由带有间距5’的碳组成。也可以是，导电膜6’是主要由碳组成的一成对导电膜。
在具有上述结构的电子发射装置中，一旦施加足够的电场时，电子就穿过间距5’，在电极2和3之间导通电流。可通过散射把某些隧道电子用作发射电子。
考虑到电子发射特性的稳定性，整个导电膜6’最好是都可以导电。但是，至少有足够的部分导电膜6’可以导电。这是因为，如果导电膜6’是一种绝缘体，即便在电极2和3之间施加电势差，也不会在间距5’上产生电场，从而导致电子发射失败。导电膜6’最好在电极(电极2和3)和间距5’之间的区域中至少是导电的。这种结构可向间距5’施加理想的电场。
图2A和2B的简易示意图表示上述电子发射装置的制作方法的一实施例。下面，参照图1A、1B和2A至2D说明该电子发射装置制作方法的实施例。
(1)利用去污剂、纯净水、有机溶剂等彻底清洗由玻璃等制成的衬底(基底)1。利用真空蒸发、溅射等方法沉积电极材料。之后，采用诸如光刻之类的方法在基底1上形成电极2和3(图2A)。根据需要，比如在进行激光辐射工艺(下面将要说明)的情况下，电极材料可以是作为透明导体的氧化导体，例如锡氧化膜或者铟锡氧化物(ITO)。
(2)在设有电极2和3的基底1上形成用于连接电极2和3的聚合物膜6”(图2B)。该聚合物膜6”最好由聚酰亚胺制成。
可采用诸如旋转涂层方法、印刷以及浸渍之类的各种公知方法制成聚合物膜6”。特别地，印刷方法最好，这是因为这种方法可以制成所需形状的聚合物膜6”，而不需使用任何制图装置。在印刷方法中，喷墨印刷方法可直接形成一种具有几百微米甚至更薄厚度的结构。也可把这种方法有效地用于制作具有以很大的密度配置的电子发射装置、并施加在平板显示板上的电子源中。
为了制作这种聚合物膜6”，可把这种聚合物材料溶剂(含有聚合物材料的液体)设置在某一所需部位，并进行干燥。如果需要，可把一种聚合物材料的原始溶液(含有聚合物材料的原始液体)设置到某一所需部位，并通过加热等方法进行聚合。
如果采用喷墨方法形成聚合物膜6”，可从喷墨装置的喷孔一滴滴地把聚合物材料溶液滴到某一所需部位，并进行干燥。如果需要，可把所需的聚合物材料原始溶液从喷墨装置的喷孔一滴滴地滴到某一所需部位，并通过加热等方法进行聚合。
本发明中的“聚合物”是指在碳原子间至少具有键的聚合物。本发明中所述聚合物的分子量为5000甚至更大，并优选10000甚至更大。
加热具有碳原子键的聚合物可能使这些碳原子键裂解并重组，可增加导电性能。其导电性由于加热而增加的聚合物称为“热解聚合物”。
在本发明中，热解聚合物也包括下列聚合物，即除了利用加热进行裂解和重组之外，还可利用电子束而不是加热进行裂解和重组，也可利用光子进行裂解和重组，使碳原子键裂解和重组，进而增加该聚合物的导电性。
在本发明中，由于加热和其它原因所引起的聚合物结构的变化和导电性能的变化一般称作“转换”。
由于在聚合物中增加了结合成对的碳原子键，因此能够组成这种导电性能增强的热解聚合物。导电性能的变化依赖于转换发展的程度。
通过碳原子键的裂解和重组可很容易地改进其导电性能的聚合物，即可很容易地生成双键碳原子的聚合物是一种芳香族的聚合物。
鉴于这种理由，本发明所述的聚合物最好是一种芳香族的聚合物。由于可以相对较低的温度获得具有良好导电性能的热解聚合物，因此在本发明中，聚合物材料更优选芳香族聚合物和芳香族聚酰亚胺。
芳香族聚酰亚胺一般是绝缘体，而且包括诸如聚亚苯基噁二唑和聚亚苯基1，2亚乙烯基之类的、在热解之前表现出导电性能的聚合物。由于可通过热解进一步改进其导电性能，这些聚合物也优选适用于本发明中。作为一种聚合物，也可使用光致抗蚀剂。
本发明优选使用芳香族聚合物作为聚合物材料，但是大多数这种聚合物很难在溶剂中溶解。因此，使用这种芳香族聚合物的原始溶液的方法是很有效的。例如，可使用聚酰胺酸溶液作为一种芳香族聚酰亚胺原始物(可采用点滴方法)，通过加热等方法制成一聚酰亚胺膜。
一些可溶解聚合物原始物的溶剂的实例为：N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-聚甲基甲酰胺以及二甲基亚砜。这些材料可与n-丁基溶纤剂、三乙醇胺等一起使用。只要可应用于本发明，溶剂材料就不特别局限于这些溶剂。
(3)之后，进行降低聚合物膜6”的电阻的“降低电阻工艺”。这种“降低电阻工艺”是一种赋予聚合物膜6”导电性并将其变化成导电膜6’(电阻降低的聚合物膜6”)的工艺过程。在此步骤中，相对于间距形成步骤来说(下面将要说明)，连续进行电阻降低工艺过程，直到聚合物膜6”的薄片电阻下降到103欧姆/□甚至更大至107欧姆/□甚至更小的范围之内。相对于电极2和3之间的电阻值，最好连续进行电阻降低工艺过程，直到该电阻值下降到10-3欧姆甚至更大至10欧姆甚至更小的范围之内。
作为一种“电阻降低工艺”的实例，可通过对其加热降低聚合物膜6”的电阻值。通过对其加热降低聚合物膜6”的电阻值(提高其导电性能)的理由是可提高裂解和重组聚合物膜6”中的碳原子键，提高聚合物膜6”的导电性能。
可通过加热在其裂解温度甚至更高时形成的聚合物膜6”的聚合物，实现采用加热方法的“电阻降低工艺”的过程。最好在诸如惰性气体或者真空之类的抑制氧化的气氛中加热聚合物膜6”。
上述芳香族聚合物、特别是芳香族聚酰亚胺的热解温度很高。通过在大于其热解温度的温度下—一般是700℃至800℃—进行加热，可获得高导电性能的芳香族聚合物。
至于组成一电子发射装置的另一种部件的加热电阻，对采用烤箱或热板加热整个聚合物膜6”的方法造成了一些限制，以便进行连续加热，直到作为组成电子发射装置的部件的聚合物膜6”热解了。特别是，基底1仅限于是一种具有高热阻的基底，例如硅玻璃或者陶瓷衬底。把本发明应用于大面积的显示器会使成本非常高。
为了避免这种情况，如图2C所示，在本发明中，最好通过下述方式降低聚合物膜6”的电阻，即采用发自一用于电子束或离子束的粒子束发射装置10、或者发自一用于卤素光或激光束的光线发射装置10照射聚合物膜6”。这样能够降低聚合物膜6”的电阻，而不必使用任何特殊的衬底。
下面将要说明“电阻降低工艺”的一实施例。
(使用粒子束照射)
为了利用诸如粒子束之类的电子束照射聚合物膜6”，可把其上设有电极2和3以及聚合物膜6”的基底1设置在一其内安装有一电子枪的低压真空气氛(真空腔体)中。腔体中的电子枪向聚合物膜6”发射一电子束。此时电子束照射条件最好是：加速电压Vac为0.5千伏或更高至10千伏或更低。电流密度(Id))为0.01毫安/平方毫米或更高至1毫安/平方毫米或更低。电子束照射期间，最好能监视电极2和3之间的电阻值，并在达到所需的电阻值时，就停止电子束的照射。
(使用激光束照射)
为了利用激光束照射聚合物膜6”，可把其上设有电极2和3以及聚合物膜6”的基底1设置在一平台上。之后，利用激光束照射聚合物膜6”。利用激光束照射聚合物膜6”的周围环境最好是惰性气体气氛或者真空，从而抑制聚合物膜6”的氧化(燃烧)。但是，根据激光的发射条件，也可以在空气中进行照射。
在激光束照射条件下，最好使用—例如—脉冲YAG激光的二次谐波(波长为632纳米)进行照射。在激光照射期间，最好还要监视电极2和3之间的电阻值，并在达到所需的电阻值，停止激光束的照射。
最好通过选择如下材料作为聚合物膜6”的材料，只基本上加热聚合物膜6”，这种材料在关于发射的激光束吸收的光线方面大于电极2和3的材料。
(使用光线而不是激光束进行照射)
为了使用光线而不是激光束照射聚合物膜6”，可把其上设有电极2和3以及聚合物膜6”的基底1设置在一平台上。之后，利用光线照射聚合物膜6”。利用光线照射聚合物膜6”的周围环境最好是惰性气体气氛或者真空，从而抑制聚合物膜6”的氧化(燃烧)。但是，根据光线的发射条件，也可以在空气中进行照射。
光线光源的实例是氙灯和卤灯。利用聚光器对发自光源的光线进行聚光，以照射聚合物膜6”。这样可减少聚合物膜的电阻。
由氙灯发射的光线几乎包含从可见光成分到红外光成分之间的连续光线成分。这种光线在靠近大约为1微米波长的红外波长范围内具有多个很陡的峰值亮度。由卤灯发射的光线主要包括可见光。最好根据聚合物膜或者电极材料的光吸收特性选择光源的类型。
由于衬底材料不同，通过加热会发生变形等情况。为了避免这种情况，可发射光脉冲(断续发射)，抑制衬底过热。由于与激光束照射和粒子束照射的这些理由相同，也最好采用脉冲照射。
最好通过选择如下材料作为聚合物膜6”的材料，只基本上加热聚合物膜6”，这种材料在关于发射的聚光吸收的光线方面大于电极2和3的材料。
也最好监视光线照射期间电极2和3之间的电阻值，并在达到所需的电阻值时，停止光线的照射。
在光线照射时，一旦聚光区域放大。就可利用光线相对容易地照射许多区域。因此，在大面积的衬底上配置有许多电子发射装置时，最好采用光线照射。
最好利用颗粒束或者光线完全照射聚合物膜6”，但是没有必要总是完全照射。可以减少部分聚合物膜6”的电阻，也可以采用下述步骤。
考虑到在真空中驱动本发明所述的电子发射装置，不要把导电性能差的区域暴露在真空中。鉴于此，最好基本上在整个聚合物膜6”上实施“电阻降低工艺”。
通过“电阻降低工艺”过程制成的导电膜6’称作“主要由碳组成的导电膜”或者简称“碳膜”。
采用这种方式，光线照射或者颗粒粒子束照射都可以降低聚合物膜6”的电阻。
在上述实施例中，如图2C所示，利用发自其上设有聚合物膜6”的侧部的光线或颗粒束可照射衬底1。根据本发明，通过从衬底1的下表面(没有设置聚合物膜6”的一侧)穿过衬底1传输光线、并利用该光线照射聚合物膜6”就可在光线照射下完成“电阻降低工艺”。在此情况下，衬底1是诸如玻璃衬底式的透明衬底。
(4)进行“施加电压步骤”，采用上述步骤，在导电膜6’之间形成间距5’(图2D)。
通过在电极2和3之间施加电压(电流通过)形成间距5’。施加的电压最好是脉冲电压。“施加电压步骤”在部分导电膜6’上形成了间距5’。
还可在颗粒束或光线照射期间，通过在电极2和3之间连续施加脉冲电压进行上述“电阻降低工艺”的同时，进行“施加电压步骤”。在所有情况下，在低压、最好在压力为1.3×10-3帕甚至更低的气氛中，进行所需的“施加电压步骤”。
“施加电压步骤”相对于导电膜6’的电阻值导通电流。如果导电膜6’的电阻值非常低，即电阻降低过多，形成间距5’就需要更高的功率。为了利用相对较少的能量形成间距5’，可调整降低电阻的改进方式。最好在聚合物膜6”的所有区域上均匀地进行电阻降低工艺。也可以是，只有部分聚合物膜6”可以进行电阻降低工艺过程。
图3A和3B的简易示意图(截面示意图)表示在通过“电极降低工艺”过程部分降低聚合物膜6”表面电阻时，形成间距5’的过程。图3A表示施加电压步骤(“电阻降低工艺”之后)之前的状态。图3B表示施加电压步骤结束时的状态。
在图3A中，其电阻通过“电阻降低工艺”降低的区域6’-1和其电阻没有降低的区域6’-2都形成在衬底上。在图3B中，形成了间距5’。
施加电压步骤导通的电流主要流经经历了电阻降低工艺的表面区域6’-1。结果，在部分表面区域6’-1中，形成间距5’的起始点。继续进行施加电压步骤可使电子击穿所形成的间距5’的起始点。由于击穿产生的热量逐渐热解还没有热解的下部聚合物区域6’-2。间距从用作间距5’的起始点部位向导电膜6’的厚度方向增加，形成间距5’(图3)。
即便电阻已降低的区域6’-1在衬底1的侧部或者在膜厚度中间部分，也可在导电膜6’的厚度方向最终形成间距5’。
图4A至4C表示在平行于衬底表面的降低方向上、降低部分聚合物膜6”时的简易示意图(平面示意图)，图4A表示在施加电压步骤之前的状态，图4B表示在施加电压步骤之后即刻时的状态，而图4C表示施加电压步骤结束时的状态。
施加电压步骤导通的电流主要流经电阻已降低的气体6’，把狭窄的间距5”形成为间距5’的起始点(图4B)。在电子击穿所形成的狭窄间距5”、并进行散射、暴露出来的同时，还没有热解的区域会逐渐热解。结果，在整个聚合物膜6”的基本上平行于衬底表面的方向上，形成间距5’(图4C)。
在某些情况下，通过上述“电阻降低工艺”获得的导电膜6’进一步在“施加电压步骤”降低阻值。通过“电阻降低工艺”过程获得的导电膜6’和通过“施加电压步骤”形成的间距5’之后获得的导电膜6’，在电子特征、膜厚度等方面稍微有所不同。除非特别情况，本发明并不把通过进行用于聚合物膜6”的“电阻降低工艺”获得的碳膜(导电膜)6’、与在通过“施加电压步骤”形成间距5’之后获得的碳膜(导电膜)6’区别开来。
利用图5所示的检测装置检测通过这些步骤获得的电子发射装置的电流-电压特征，发现有图15所示的特征。在图5中，与图1所示的相同标记表示相同的部件。该检测装置包括一正极54、一高压供电电源53、一用于检测由电子发射装置发射的发射电流Ie的安培计52、一用于向电子发射装置施加驱动电压Vf的供电电源51、以及一用于检测流经电极2和3之间的通路的驱动电流的安培计50。该电子发射装置还设有一阈电压Vth。即便在电极2和3之间施加低于阈电压的电压，也基本上不会发射电子。通过施加高压阈电压的电压，该装置可产生发射电流(Ie)和流经电极2和3之间的通路的装置电流(If)。
利用这种特征，可在一电子源内设有多个在同一衬底上呈矩阵结构排列的电子发射装置，该电子源可实现选择性驱动和驱动一所需装置的简单矩阵。
下面参照图6至12，说明使用根据本发明所述的电子发射装置，制作如图16所示图像形成装置的方法的一实例。制作该电子发射装置的步骤基本上与上述步骤(1)至(4)相同。
(A)制备一背板1。该背板1由绝缘材料、特别是玻璃制成。
(B)在背板1上设置多个如图1所示的成对电极2和3(图6)。电极材料是充分导电的材料。可制用各种诸如喷溅、CVD以及印刷之类的方法制作电极2和3。为了方便说明，图6总共示出了9对电极，X轴方向上3对，Y轴方向上3对。可根据图像形成装置的图形分辨率适当地设定电极对的数目。
(C)所设置的下部导线62应能够部分覆盖每一电极3(图7)。可采用各种方法—比如印刷方法—制作下部导线62。在印刷方法中，优选屏幕印刷，以很低的成本制作成大面积的衬底。
(D)在下部导线62和在下面的步骤中制作的上部导线63之间的交接处形成绝缘层64(图9)。也可以采用各种方法—特别是采用印刷方法—制作绝缘层64。在印刷方法中，优选屏幕印刷，以很低的成本制作成大面积的衬底。
(E)形成与下部导线62基本垂直的上部导线63(图9)。可采用各种方法制作上部导线63，最好采用与制作下部导线62类似的印刷方法。在印刷方法中，优选屏幕印刷，以很低的成本制作成大面积的衬底。
(F)所形成的每一聚合物膜6”应能够连接相对应的成对电极2和3(图10)。可采用各种上述方法制作聚合物膜6”。为了简单地制成大面积的聚合物膜6”，优选采用喷墨方法。
(G)如上所述，进行“电子降低工艺”，降低每一聚合物膜6”的电阻。在“电阻降低工艺”过程中，利用颗粒束或光线照射聚合物膜6”。最好在低压气氛中完成“电阻降低工艺”过程。这一步骤增加了聚合物膜6”的导电性能，并把聚合物膜6”改变成导电膜6’(图11)。更特别地，导电膜6’的薄片电阻值在103欧姆/□或更多至107/□欧姆或更少的范围之内。
(H)在由步骤(G)获得的每一导电膜6’(电阻已降低的聚合物膜)中形成间距5’。应用每一根导线62和/或导线63形成间距5’。于是，在电极2和3之间施加一电压。施加的电压最好是一种脉冲电压。“施加电压步骤”在部分导电膜6’(电阻已降低的聚合物膜)中形成间距5’(图12)。
也可在通过在电极2和3之间连续施加电压而进行上述“电阻降低工艺”的同时，进行“施加电压步骤”。在每种情况下，在低压气氛中进行“施加电压步骤”更理想。
(I)所制备的面板71设有由导电膜(更具体地说是诸如铝膜之类的金属膜)和磷光膜74制成的金属背面73，该面板71和通过步骤(A)至(H)制成的背板1彼此对齐，这样使金属背面面对电子发射装置(图17A)。把粘合材料(密封材料)涂在支撑架72和面板71之间的搭接背面(搭接区域)上。同样地，把粘合材料(密封材料)涂在背板1和支撑架72之间的搭接背面(搭接区域)上。这样粘合具有可保持真空(密封)的作用和粘合作用。使用玻璃原料、铟、铟合金等进行粘合。
在图17A中，利用粘合剂把支撑架72预先固定(粘结)在通过步骤(A)至(H)制成的背板1上。可利用粘合剂把支撑架72固定(粘结)在面板上。在图17A中，搁板101固定在背板1上。可利用粘合剂把搁板101固定(粘结)在面板上。
在图17A中，为了方便，把背板1设置在下面，而面板71设置在背板1上面。任何一个板1或71都可以设置在上面。
在图17A中，预先把支撑架72和搁板101固定(粘结)在背板1上。也可以是，在此步骤中，只把它们设置在背板或面板上，以便在下面的“密封粘合步骤”中对它们进行固定(粘结)。
(J)进行“密封粘合步骤”。至少加热粘合剂，同时在其面对的方向上压迫面板71和背板1，面板71和背板1在步骤(I)中已彼此面对对齐了。在此情况下，最好加热整个面板和背板，减少它们的热变形。在本发明中，在低压气氛中(真空)进行“密封粘合步骤”。在一实例中，压力为10-5帕甚至更低，最好是10-6帕甚至更低。
该密封粘合步骤把面板71、支撑架72和背板1之间的搭接部分密封的密不透气。此时，可获得图16所示的图像形成装置(不透气的腔体)100，其内部保持高度真空状态。
如果图像形成装置100的面积很大，可把利用吸气剂材料覆盖金属背面73的步骤***在步骤(I)和步骤(J)之间，从而使图像形成装置100内部保持高度真空。此时，所使用的吸气剂材料最好是一种便于覆盖的可蒸发的吸气剂。因此，最好使用钡作为一种吸气剂膜覆盖在金属背面73上。与步骤(J)类似，在低压气氛(真空)中进行吸气剂覆盖步骤。
在图像形成装置的该实例中，搁板101插接在面板71和背板1之间。但是，如果图像形成装置很小，就不需要搁板101。如果背板1和面板71之间的间隔大约为几百米(m)，可利用粘合剂把背板1和面板71彼此直接粘合在一起，而不必使用支撑架72。在此情况下，把粘合剂作为另一种形式的支撑架72。
在本发明中，在形成电子发射装置102的间距5’的步骤(步骤(H))之后，进行对齐步骤(步骤(I))和密封粘合步骤(步骤(J))。可在密封粘合步骤(步骤(J))之后进行步骤(H)。
如上所述，本发明可通过光线照射完成“电阻降低工艺”。因此，可在步骤(J)之后进行步骤(G)和步骤(H)。在此情况下，可使用诸如玻璃之类的透明衬底作为背板1。更具体地说，通过“密封粘合”步骤(J)制成不透气腔体(面板)。之后，进行上述“电阻降低工艺”，利用透过背板1的光线照射聚合物膜6”(步骤(G))。在此之后，在每一导电膜6’中，进行“施加电压步骤”(H)，形成间距5’。
(实例)
下面借助于几个实例更详细地说明本发明。
(实例1)
实例1是制作简要表示在图16中的一图像形成装置100。电子发射装置102是这样一种电子发射装置，其制作方法已经参照附图1A、1B和2A至2D进行了说明。下面参照图6至12、16、17A和17B说明实例1所述的图像形成装置的制作方法。
图12的局部放大示意图简要表示一由一背板、多个设置在背板上的电子发射装置以及用于向这些电子发射装置提供信号的导线组成的电子源。该电子源包括一背板1、电极2和3、间距5’、主要由碳组成的导电膜6’、X轴方向的导线62、Y轴方向的导线63、以及间隔绝缘层64。
在图16中，与附图12相同的参考标记表示相同的部件。磷光膜74和铝(Al)金属背面73堆叠在玻璃衬底71上。由背板1、面板71和支撑架72组成一真空腔体。
下面参照图6至12、16、17A和17B对实例1进行说明。
(步骤1)
在一玻璃衬底1上喷溅厚度为100纳米的铂。由铂采用光刻方法制成电极2和3(图6)。电极2和3之间的距离为10微米。
(步骤2)
屏幕印刷、加热并烘烤银(Ag)浆(paste)，制成X轴方向的导线62(图7)。
(步骤3)
在X轴方向的导线62和Y轴方向的导线63之间的将要交叉部位屏幕印刷绝缘胶。烘烤绝缘胶，形成绝缘层64(图8)。
(步骤4)
屏幕印刷、加热并烘烤银(Ag)浆，制成Y轴方向的导线63。从而在基底1上形成矩阵式导线(图9)。
(步骤5)
把3％聚酰胺酸-N-甲基吡咯烷酮/三乙醇胺(polyamic acid3％-N-methylpyrrolidone/triethanolamine)溶液作为聚酰亚胺原始溶液采用喷墨方法喷到各电极之间的中心部位，从而覆盖住每对电极2和3的某一部位，这些电极位于设有矩阵式导线的基底1上。在真空中、在350度下烘烤该溶液，由直径大约为100微米、薄膜厚度为300纳米的圆形聚酰亚胺薄膜形成聚合物膜6”(图10)。
(步骤6)
其上设有铂电极2和3、矩阵式导线62和63、以及由聚酰亚胺薄膜制成的聚合物膜6”的背板1设置在一平台上(空气中)。利用用于一Q开关脉冲(脉冲宽度为100纳米、重复频率为10千赫兹、每一脉冲的能量为0.5毫焦耳(mJ)、光束直径为10微米)的Nd∶YAG激光器的二次谐波(SHG)照射每片聚合物膜6”。此时，移动平台，在从每一电极2向相对应的电极3以宽度为10微米照射聚合物膜6”。结果，在每一聚合物膜6”的某一部分内形成热解性能得到改进的导电区域。
(步骤7)
用玻璃原料将支撑架72和搁板101粘结到采用上述方法制成的背板1上。这样配置粘结搁板和支撑架的背板1和面板71可以彼此面对(设有磷光膜74和金属背面73的表面与设有导线62和63的表面彼此面对)(图17A)。在把面板和背板满意地对齐之后，再把它们排列好。要指出的是，要预先把玻璃原料施加在与支撑架72搭接的面板71的某一位置上。
(步骤8)
在其内部的真空度保持在10-6帕的腔体中，把面对的面板71和背板1加热到400度，同时，在其面对的方向上压迫面板和背板，并对它们进行密封(图17B)。在该步骤中制作其内部保持高度真空的不透气密封腔室。要指出的是，可通过形成呈条纹形式的三原色(红、绿和蓝)磷光体，制备磷光膜74。
最后，通过X轴方向的导线62和Y轴方向的导线63，在电极2和3之间施加脉冲宽度为1毫秒、脉冲间隔为10毫秒的25V的两极矩形脉冲，从而在导电膜6’中形成间距5’(参见图12)。进而制成实例1所述的图像形成装置100。
在以上述方式完成的图像形成装置中，通过相应的X轴方向的的导线和Y轴方向的导线选择所需的电子发射装置。之后，把22V的电压施加到所选择的电子发射装置上。通过高压端Hv把8千伏的电压施加到金属背面73上。结果，可长时间地形成明亮的、高质量的图像。
利用Auger电子分光镜检查在实例1中制成的电子发射装置的导电膜6’的成分。发现导电膜6’是一种把所含的碳作为主要成分的薄膜。
经过检测发现，采用与实例1所述的制作方法相同的方法制作的电子发射装置具有如下电子发射特征。
在实例1所述的电子发射装置的装置电极2和3之间施加22V的驱动电压，同时把1千伏的电压施加到一正极54。此时，发现的检测的装置电流If和发射电流Ie为：If＝0.6毫安，Ie＝4.2微安。即便长时间地进行驱动，也可保持稳定的电子发射特征。
(实例2)
与实例类似，实例2制作的图像形成装置100如图16所示。除了实例1中的步骤6由下面的步骤6’代替之外，实例2中的步骤与实例1中的那些步骤是相同的。
下面说明实例2中的电阻降低工艺(步骤6’)。
(步骤6’)
其上设有铂电极2和3、矩阵式导线62和63、以及由聚酰亚胺薄膜制成的聚合物膜6”的背板1设置在一真空腔体中，该腔体内安装有一电子枪。在真空腔体完全排空之后，利用一电子束照射每片聚合物膜6”的整个表面，该电子束的加速电压Vac＝10千伏，电流密度Id＝0.1毫安/平方毫米。检测电极2和3之间的电阻。当电阻值增加到1千欧时，就停止电子束的照射。
与实例1类似，采用实例2所述的制作方法制成的图像形成装置可长时间地获得高质量的图像。
利用Auger电子分光镜检查在实例2中制成的电子发射装置的导电膜6’的成分。发现与实例1相同，导电膜6’是一种把所含的碳作为主要成分的薄膜。
经过检测发现，采用与实例2所述的电子发射装置的制作方法相同的方法制作的电子发射装置具有与实例1类似的特征，并发现这些特征很好。
(实例3)
除了实例1中的步骤7和8由下面的步骤7、8和9代替之外，实例3制作图像形成装置的步骤与实例1中的那些步骤是相同的。
(步骤7)
利用玻璃原料把支撑架72和搁板101粘结在所制成的背板1上。粘结有搁板和支撑架上的背板1和面板71对齐，彼此面对(设有磷光膜74和金属背面73的表面与设有导线62和63的表面彼此面对)(图17A)。要指出的是，要预先把铟合金施加在与支撑架72搭接的面板71的某一位置上。
(步骤8)
把在步骤7中对齐的面板71和与支撑架72和搁板101固定在其上的背板1设置在为10-6Pa的真空中。此时，如图17A所示，面板71和支撑架72彼此隔开足够的距离。之后，通过在面板71和支撑架72之间施加Ba吸气剂来进行吸气剂溅散，从而在面板的金属背面73上形成Ba吸气剂薄膜。利用这一步骤，可由Ba膜覆盖整个金属背面。
(步骤9)
在保持步骤8中的真空气氛的同时，在180度下加热、压迫、密封面对的面板71和背板1(图17B)。使所形成的结构长时间地逐渐冷却。该步骤提供一不透气腔体，该腔体内部保持在高度真空状态。要指出的是，可通过形成呈条纹形式的三基色(红、绿和蓝)磷光体，制备磷光膜74。
与实例1类似，驱动实例3中所制作的图像形成装置，与实例1中的图像形成装置相比较，可长时间地获得更稳定的图像。
利用Auger电子分光镜检查在实例3中制成的电子发射装置的导电膜6’的成分。发现与实例1相同，导电膜6’是一种把所含的碳作为主要成分的薄膜。
经过检测发现，采用与实例3所述的电子发射装置的制作方法相同的方法制作的电子发射装置具有与实例1类似的特征，并发现这些特征良好。
本发明所述的制作方法有利于电子发射装置的制作过程，还能够制作低成本的电子发射装置，长时间地表现出良好的显示性能。

Claims (10)

1.一种制作一图像形成装置的方法，该图像形成装置设有一其上排列有多个电子发射装置的第一基底，每一电子发射装置都具有一成对电极和一导电膜；以及一其上排列有一图像形成部件的第二衬底；包括如下步骤：
制备第一衬底；
在第一衬底上形成多个电极对，每一电极对包括相反的电极；
排列聚合物膜，每一聚合物膜都跨过每一电极对中的相反的电极；
利用光线或颗粒束照射每一聚合物膜，以降低每一聚合物膜的电阻、并把至少每一聚合物膜中的部分改变成导电膜；
通过导电膜、在每一电极对中的相反的电极之间导通电流，以在导电膜中形成一间距；
在低压气氛中，通过一粘合部件把其上排列有电子发射装置的第一衬底和其上排列有图像形成部件的第二衬底粘结起来。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于该导电膜包括作为其主要成分的碳。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于该颗粒束包括一电子束或者一离子束。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于该电子束的加速电压为0.5千伏(包括0.5千伏在内)至10千伏(包括10千伏在内)。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于该电子束的电流密度为0.01毫安/平方毫米(包括0.01毫安/平方毫米在内)至1毫安/平方毫米(包括1毫安/平方毫米在内)。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于该光线包括激光束。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于该光线包括氙光线或卤素光线。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于使用喷墨方法设置聚合物膜的步骤。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于该聚合物膜是由从下列一组材料中选择的一种材料制成的：芳香族聚酰亚胺、聚亚苯基噁二唑以及聚亚苯基1，2-亚乙烯基。
10.如权利要求1至9的任一权利要求所述的方法，其特征在于进一步包括：在粘合步骤之前，是在低压气氛中向第二衬底表面施加吸气剂的步骤。
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