專利名稱：電子發(fā)射器件、電子源及使用這種器件的圖象形成裝置及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電子發(fā)射器件，具體地說涉及一種長時間維持穩(wěn)定的電子發(fā)射器件、使用這種電子發(fā)射器件的電子源，圖象形成裝置，例如使用這種電子源的顯示裝置和曝光裝置，以及制造電子發(fā)射器件、電子源和圖象形成裝置的方法。
過去有兩種主要類型的電子發(fā)射器件，即熱陰極型電子發(fā)射器件和冷陰極型電子發(fā)射器件。冷陰極型電子發(fā)射器件包括場發(fā)射型(以后簡稱為FE)，金屬/絕緣層/金屬層型(以后簡稱為MIM)以及面?zhèn)鲗偷取?br> FE電子發(fā)射器件的例子在W.P·Dyke和W.W.Dolan的“場發(fā)射”(“Field emission”),Advance in Electron Physics,8,89(1956)以及C.A.Spindt,“Physical Properties of thin-filmfield emission Cathodes with mslybdenum cones”,J.Appl.Phys.,47,5248(1976)中描述過。
MIM電子發(fā)射器件的一個例子在C.A.Mead,“Operationof Tumel-Emission Devices”,J.Appl.Phys.,32,646(1961)中描述過。
面?zhèn)鲗碗娮影l(fā)射器件的一個例子在M.I.Elinson,RadioEng.Electron Phys.,10,1290,(1965)中描述過。
面?zhèn)鲗碗娮影l(fā)射器件是根據(jù)這種現(xiàn)象工作的，即當在基片上形成一個小面積的薄膜并在平行于膜表面施加一電流時，則從表面發(fā)射電子。關于這種面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件，作為例子，已被報道過的有由上面引用的Elinson使用SnO2薄膜的一種，使用Au薄膜的一種〔G.Dittmer:Thin Solid Films,9,317(1972)〕，使用InO3/SnO2薄膜的一種〔M.Hartwell and C.G.Fonstad:“IEEETrans.Eo Conf.”519(1975〕，以及使用碳薄膜的一種〔HisashiAraki et al.:Vacuum,Vol.26,NO.1,22(1983)〕。
作為這些面?zhèn)鲗碗娮影l(fā)射器件的典型例子，圖20示意地示出了在上述論文中由M.Hartwell等人提出的器件結構。在圖20中，標號1表示基片(以后稱為“基板”),4是導電薄膜，由濺射成H形的金屬氧化薄膜制成，其中借助于稱作激發(fā)成形的激發(fā)處理(下文說明)形成電子發(fā)射區(qū)5。附帶說明，在相對的器件電極之間的間距L為0.5-1mm，導電薄膜的寬度W為0.1mm。
在這種表面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件中，過去一直是，在開始發(fā)射電子之前，預先借助于稱作激發(fā)成形的激發(fā)處理形成電子發(fā)射區(qū)5。術語“激發(fā)成形”指的是在導電薄膜4上施加直流電壓或以大約1V/分鐘的非常慢的速度逐漸增加的電壓，從而使其局部破壞、變形或改變其性質，從而形成已經(jīng)轉變成高電阻狀態(tài)的電子發(fā)射區(qū)5。對于電子發(fā)射區(qū)5來說，在導電薄膜4的一部分中形成電子發(fā)射區(qū)，并且從電子發(fā)射區(qū)附近發(fā)射電子。
因為上述的面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件結構簡單，并可以相當容易地以高密度大量地形成，期望把它應用于圖象形成裝置之類的裝置中。如果穩(wěn)定的電子發(fā)射能繼續(xù)長的時間，并且電子發(fā)射的特性和效率得以改善，就可以在使用熒光膜作為圖象形成構件的圖象形成裝置中，實現(xiàn)低電流、明亮的高質量的裝置，例如扁的TV裝置。此外，由于降低了所需的電流，就可以降低驅動電路之類的構成圖象形成裝置的成本。
然而上述的由M.Hartwell提出的電子發(fā)射器件在穩(wěn)定的電子發(fā)射特性和效率方面并不是滿意的。因而，在現(xiàn)有技術的情況下就很難利用這種電子發(fā)射器件提供具有高亮度和良好穩(wěn)定性的圖象形成裝置。
由上述要解決的技術問題看來，本發(fā)明的目的在于提供一種電子發(fā)射器件，它具有穩(wěn)定的電子發(fā)射特性，還具有改善的電子發(fā)射效率。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種電子發(fā)射器件，它在工作時具有高的亮度和優(yōu)良的穩(wěn)定性。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的特征在于下列方面按照本發(fā)明的一個方面，提供一種電子發(fā)射器件，包括在電極之間的具有電子發(fā)射區(qū)的導電膜，其中導電膜具有在電子發(fā)射區(qū)中形成的一種膜，它主要由具有比導電膜的熔點較高的材料制成。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供一種電子發(fā)射器件，它包括在電極之間的具有電子發(fā)射區(qū)的導電膜，其中的導電膜具有在電子發(fā)射區(qū)形成的一種膜，它主要由這樣的材料制成，這種材料產(chǎn)生1.3×10-3Pa的蒸汽壓力的溫度比導電膜的材料產(chǎn)生同樣蒸汽壓力的溫度較高。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供一種電子發(fā)射器件的制造方法，電子發(fā)射器件包括在兩個電極之間的具有電子發(fā)射區(qū)的導電膜，其中所述方法包括在導電膜的電子發(fā)射區(qū)中形成一種主要由金屬材料制成的膜的步驟。
按照本發(fā)明的另一方面，提供一種包括在基板上排成陣列的大量的電子發(fā)射器件的電子源，包括這種電子源的一種圖象形成裝置以及制造電子源和圖象形成裝置的方法。


圖1A和1B是示意圖，表示本發(fā)明的電子發(fā)射器件的一種示例性的結構。
圖2是示意圖，表示本發(fā)明的電子發(fā)射器件的另一種示例性的結構。
圖3A和3D是說明本發(fā)明制造步驟的示意圖。
圖4A和4B是表明在本發(fā)明的制造過程中使用的三角波的波形的圖。
圖5示意在表示在本發(fā)明的制造步驟中使用的并為了改善特性的真空處理裝置。
圖6是本發(fā)明的電子發(fā)射器件的電子發(fā)射特性圖。
圖7是說明本發(fā)明的電子源的矩陣連線圖。
圖8是局部剖開的透視圖，示意地說明使用矩陣接線型的電子源的圖象形成裝置。
圖9A、9B是說明熒光物質膜排列的示意圖。
圖10是說明使用矩陣連線型電子源的圖象形成裝置的驅動方法的方塊圖。
圖11A、11B是在本發(fā)明的制造過程中使用的并為了改善特性的矩形脈沖的波形圖。
圖12是在本發(fā)明的制造方法中使用的電解質的涂鍍設備圖。
圖13A至13C是示意圖，說明電子發(fā)射區(qū)裂縫和主要由本發(fā)明的電子發(fā)射器件中的材料制成的鍍膜的排列。
圖14A至14H是截面圖，說明矩陣連線型的電子源的制造過程。
圖15說明為成形處理所進行的在矩陣連線型的電子源的制造過程中使用的電連接。
圖16是在本發(fā)明的圖象形成裝置的制造過程中使用的真空處理設備。
圖17是使用本發(fā)明的圖象形成裝置的一個系統(tǒng)結構方塊圖。
圖18A至18C說明梯形接線型的電子源的制造過程。
圖19是局部剖開的透視圖，示意地表示使用梯形接線型的電子源的圖象形成裝置。
圖20是由M.Hartwell等人提出的現(xiàn)有技術的結構示意圖。
圖21是梯形接線型電子源的排列示意圖。
上述的現(xiàn)有技術中的面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件不能實現(xiàn)足夠的電子發(fā)射穩(wěn)定性的一個原因在于電子發(fā)射區(qū)的微結構形狀的改變，這種改變是電流流過電子發(fā)射器件時產(chǎn)生的熱引起的，所產(chǎn)生的熱使構成面向縫隙的導電薄膜端部的材料由于升華而損失，或使導電薄膜局部熔化或變形。
為解決這個問題，在本發(fā)明中，在包含在導電薄膜中形成的縫隙的電子發(fā)射區(qū)內形成一層鍍膜，其材料主要由不同于電子發(fā)射區(qū)內的導電薄膜的金屬構成。為了防止在電子發(fā)射區(qū)內的導電薄膜由于局部熔化而變形或由于升華而損失，鍍膜的金屬材料要求具有比電子發(fā)射區(qū)內的導電薄膜的材料較高的熔點，或具有比電子發(fā)射區(qū)內的導電薄膜的材料較高的溫度，在此溫度下，它們產(chǎn)生的蒸汽壓高于器件被實際驅動時的真空氣壓，一般為1.3×10-3Pa(接近10-5托)。即使在金屬狀態(tài)下任何條件都不滿足的情況下，也能期望得到類似的優(yōu)點，例如，如果在表面上形成氧化物層，并且該氧化物滿足任何條件的話。在申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件的電子發(fā)射區(qū)在高電位側比在低電位側消耗的速率較高，因此，要求鍍膜至少覆蓋面向電子發(fā)射區(qū)縫隙的位于高電位側的導電薄膜的一端，最好也能覆蓋在高電位側的導電薄膜的一端。此外，本發(fā)明也包括這樣的結構，使得鍍膜覆蓋住導電薄膜上從其面向裂縫的端部向著器件電極延伸的并接近縫隙的導電薄膜的面積。
圖1A、1B分別為表示本發(fā)明的平面型面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件的結構的示意的平面圖和截面圖。
在圖1A和1B中，1代表基板，2和3是器件電極，4是導電薄膜，5是電子發(fā)射區(qū)，6是用較高熔點金屬制成的前述的鍍膜，基板1可以用任何種類的玻璃制成，例如石英玻璃，含少量雜質例如Na的玻璃，堿石灰玻璃，以及通過濺射使在堿石灰玻璃上具有SiO2迭層的玻璃或陶瓷例如氧化鋁。
器件電極2、3彼此相對，可用任何慣用的導電材料制成。例如可從Ni、Cr、Au、Mo、W.Pt、Ti、Al、Cu和Pd或其合金中選擇作為器件電極的材料，印刷導體包括金屬，例如Pd,Ag,Au,RuO2，以及Pd-Ag或其氧化物，玻璃等，透明導體例如In2O3-SnO3，以及半導體例如多晶硅。
器件電極之間的間距L，每個器件電極的長度W，導電薄膜4的形狀等根據(jù)應用形式和其它條件確定?？紤]到器件電極之間施加電壓的大小，能夠發(fā)射電子的電通量密度等因素，器件電極之間的間距L的范圍最好在幾十nm到幾百μm之間，在幾μm至幾十μm之間更好。
考慮到器件電極之間的電阻值以及電子發(fā)射特性，每個器件電極的寬度可以設定為幾μm到幾百μm的范圍內。器件電極2、3的膜厚可設定在幾十nm到幾μm的范圍內。
除圖1A和1B所示的結構之外，面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件也可以通過在基板1上依次層迭上導電薄膜4和彼此相對的器件電極2、3構成。
為了提供良好的電子發(fā)射特性，最好導電薄膜4由用細微粒制成的細微粒膜制成。導電薄膜4的厚度設定應考慮對器件電極2、3的臺階覆蓋、器件電極2、3之間的電阻值、成形處理條件(下面說明)等因素。一般地說，膜厚最好在幾個0.1nm到幾百個nm之間的范圍內，更好在1nm到50nm的范圍內。此外，導電薄膜4電阻值Rs的范圍在102到107Ω/□。注意，Rs根據(jù)R=Rs(1/W)確定，其中R是厚度為t的，寬度為W長度為1的薄膜的電阻。雖然在本說明中對成形處理將以激發(fā)處理作為例子進行說明，但進行成形處理的方式并不限于激發(fā)，還包括其它的能夠在膜中產(chǎn)生縫隙并形成高阻狀態(tài)的合適的物理或化學處理。
用于形成導電薄膜4的材料的實際例子包括金屬，例如Pd，Pt,Ru,Ag,Au,Ti,In,Gu,Cr,Fe,Zn,Sn以及Pb，氧化物，例如，PdO,SnO2,In2O3,PbO能主Sb3O3硼化物,例如LaB6,CeB6,YB4以及GdB4，碳化物，例如TiC和SiC，氮化物，例如TiN，半導體，例如Si和Ge。
因為本說明中經(jīng)常出現(xiàn)術語“細微?！保旅鎸Υ诵g語的意義進行解釋。
小的微粒被稱為“細微?！?，比“細微?！备〉奈⒘７Q為“超細微粒”。通常把小于超細微粒并由一百個或更少的原子構成的微粒叫作“原子團”。
不過，由各個術語表示的微粒大小之間的邊界并不是嚴格的，而是根據(jù)對微粒進行分類時所考慮的性質而改變的?！凹毼⒘！焙汀俺毼⒘！眱烧呓?jīng)常都被稱為“細微?！?，本說明書中就使用這一規(guī)則。
“Experimental Physics Lecture 14 Surface.Fine Particle”(Koreo Kino shita編輯，Kyoritsu出版，1981年9月1日)中寫道當術語“細微粒”用于本文時，它指的是直徑大約為2-3μm到10nm范圍內的微粒，術語“超細微?！眲t指的是微粒大小約在10nm至2-3nm范圍內的微粒。兩各微粒通常簡稱為“細微?！保⑶疑鲜龅姆秶皇菄栏竦?，而應當理解為一種指標。當構成微粒的原子數(shù)為2到幾十到幾百的數(shù)量級時，微粒被稱為原子團〔(195頁，PP.22-26)〕。
此外，根據(jù)在New Technology Development OperationGroup of Japan中由“Hayashi.Ultra Fine Partide Project”下的“超細微?！钡亩x，其大小的下限小于上面所述的，具體如下在“Ultra Fine Particle Project”(1981-1986)中，按照Creative Science＆Technology Promotion System，我們決定把微粒大小(直徑)在大約為1到100nm范圍內的微粒稱為“超細微粒”。根據(jù)這一定義，一個超細微粒是一種大約為100到108個原子的原子團粒。從原子的大小看來，超細微粒是一種大的或超大的顆?！?“Ultra Fine Particle-Creative Science＆Technology-”,Chikara Hayashi,Ryoji Veda以及Akira Tasaki編輯，Mita出版，1988，第2頁，PP.1至4)；并且“小于超細微粒的微粒，就是說由幾個到幾百個原子組成的微粒通常稱為“原子團”(Ibid.第2頁，PP.12到13)。
由上面使用的措辭看來，在本說明書中使用的術語“細微粒”指的是若干個原子與/或分子的集合，其微粒大小的下限大約為0.1nm到1nm，上限大約為幾μm。
電子發(fā)射區(qū)5由在部分的導電薄膜4中形成的高阻縫隙構成，并根據(jù)導電薄膜4的厚度、性質和材料以及激發(fā)成形(下文說明)等形成。電子發(fā)射裂縫5可以由微粒大小在幾個0.1nm到幾十個nm范圍內的導電的細微粒制成。導電的細微粒包含構成導電薄膜4的材料的部分或全部元素。電子發(fā)射縫隙5包括由較高熔點的材料制成的鍍膜6。
現(xiàn)在說明臺階型面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件。
圖2是一個示意圖，表示臺階型面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件的一種結構的例子，也可以作為本發(fā)明的面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件。
在圖2中，和圖1A、1B相同的部分用相同的標號表示。7表示臺階形成部分?；?、器件電極2、3、導電薄膜4以及電子發(fā)射縫隙5可用上述的平面型面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件中使用的相同材料制成。臺階部分7由電絕緣材料例如SiO2通過真空蒸汽淀積、印刷、濺射或類似的工藝制成。臺階形成部分7的膜厚相應于上述的平面型面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件中的器件電極之間的間距L，因而，其范圍為從幾十nm到幾十μm。雖然臺階形成部分7的膜厚是考慮臺階形成部分的制造過程、施加到器件電極之間的電壓、能夠發(fā)射電子的電通量密度等因素而設計的，但其范圍最好在幾十nm到幾μm之內。
在器件電極2、3和臺階形成部分7已經(jīng)形成之后，在器件電極2、3上層迭導電薄膜4。雖然在圖2中所示的電子發(fā)射縫隙5在臺階形成部分7中是一直線，但電子發(fā)射縫隙5的形狀和位置取決于制造條件、成形條件等，因而并不限于圖中所示的樣子。
雖然上述的面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件可用不同的方法制造，但在圖3A至3D中還是給出了制造方法的一個例子。
參照圖1A、1B和3A到3D，現(xiàn)在說明一種制造方法的連續(xù)的步驟。在圖3A至圖3D中，和圖1A、1B中相同的標號表示相同的部分。
1)基板1用洗滌劑、純水和有機溶劑充分清洗。然后通過真空蒸汽淀積、濺射或類似工藝在基片上淀積器件電極材料。在此之后，淀積的材料例如利用光刻成形，從而在基板1上形成器件電極2、3(圖3A)。
2)在包括形成有器件電極2、3的基板1上，涂上有機金屬溶液，從而形成有機金屬薄膜。含有導電薄膜4的金屬材料的有機金屬化合物的溶液可作為有機金屬溶液。有機金屬薄膜被加熱，以便煅燒金屬使其成為氧化物，然后通過去除、刻蝕或類似工藝形成導電薄膜4(圖3B)。雖然有機金屬熔液被涂在基板1上，但導電薄膜不僅可由簡單的涂抹形成，而且可通過真空蒸汽淀積、濺射、化學蒸汽淀積、分散涂覆、浸漬、旋轉涂覆等形成。
3)接下來進行稱作成形的激發(fā)處理。當由電源(未示出)在器件電極2、3之間施加電壓時，在導電薄膜4的一部分中便形成電子發(fā)射縫隙5(圖3C)。用于激發(fā)成形的電壓波形的例子如圖4A、4B所示。
電壓波形最好是脈沖形的，可以施加連續(xù)的具有恒定峰值的電壓脈沖進行激發(fā)成形(圖4A)，或施加其峰值逐漸增加的電壓脈沖(圖4B)。
在圖4A中，T1和T2分別代表電壓脈沖的脈寬和脈沖間隔。通常T1的范圍為1μsec.到10msec.，T2的范圍為10μsec.到100msec.。三角波的峰值(即在激發(fā)成形期間的峰值電壓)根據(jù)面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件的類型合適地選擇。在這些條件下，在合適的真空度下，施加電壓幾秒鐘到幾十分鐘的時間。脈沖波形不限于三角波，而是可以具有任何所需的形狀，例如矩形波。
在圖4B所示的方法中，T1、T2可設定為和圖4A的方法相同的值。三角波的峰值(即在激發(fā)期間的峰值電壓)例如以每個脈沖0.1V的速率逐漸增加。
激發(fā)成形完成的時間可由施加一個電壓來檢測。所施加電壓的值這樣選擇，使得不會使導電薄膜4發(fā)生局部破壞和變形，并且在脈沖間隔T2測量器件電流。例如，施加大約為0.1V的電壓，測量產(chǎn)生的器件電流以便確定電阻值。當電阻值超過1MΩ時，激發(fā)成形就完成了。
4)然后，形成由具有較高熔點的材料制成的涂膜。涂膜的材料最好是屬于Ⅳa、Ⅴa、Ⅵa、Ⅶa以及Ⅷa族中的第五第六周期中的單金屬或合金，或其混合物，因為它們有較高的熔點。更具體地說，在單金屬中Nb,Mo,Ru,Hf,Ta,W,Re,Os和Ir具有不低于2000℃的熔點，因此，最好用作這種材料，Zr和Rh也是可用的，因為其熔點接近2000℃。舉例來說，對于用來形成導電薄膜的Pd而言，產(chǎn)生1.3×10-3Pa(10-5托)的蒸氣壓的溫度為1370K而W為2840K,Ta為2680K,Re為2650K,Os為2600K,Nb為2390K等等。因而這些元素都可被較好地使用。具體地說，W是較好的材料，因為在這些材料當中它具有3380℃的最高的熔點。此外，屬于第四周期的Ni作為單金屬具有1453℃的熔點，低于Pd的1554℃，但是通過加入大約10％原子的W形成的Ni合金則具有上升到1500℃或更高的熔點。此外，當在合金表面形成氧化物層時，熔點升高到2000℃，并且由電場引起的蒸發(fā)速率極大地減少。因此，Ni也對防止電子發(fā)射區(qū)的損耗有極好的效果。
因為僅在電子發(fā)射區(qū)附近形成涂膜，使得使用任何薄膜淀積工藝是簡單的，用這種工藝，通過在器件電極之間施加電壓來淀積薄膜。尤其是可以使用對器件電極之間施加電壓的工藝并通過電解液電鍍或化學蒸汽生成形成鍍膜，通過化學蒸汽生成，在含有要被涂覆的金屬化合物的環(huán)境中在器件電極之間施加電壓，從而使化合物分解，淀積成金屬膜而形成鍍膜。
而電鍍過程中使用的電鍍槽包括例如含Na2WO4和NiSO4的檸檬酸-氨槽以及用來形成Ni薄膜的鎳磺基水楊酸鹽電鍍槽。用來形成化學蒸汽生成中的環(huán)境的金屬化合物包括例如金屬鹵化物如氟化物、氯化物、硼化物和碘化物，金屬烷基鹽如甲醇金屬、乙醇鹽以及苯甲基鹽，金屬β-二酮鹽和乙基丙酮鹽，二甲烷鹽，以及六氟乙基丙酮鹽，金屬烯炔(enyl)絡合物如烯丙基絡合物以及環(huán)戊乙二烯基絡合物，芳烴絡合物如苯絡合物，金屬碳酰，金屬醇鹽以及和上述任何物質結合的化合物。
從需要淀積上述的高熔點材料看來，本發(fā)明中使用的最佳化合物的例子包括NbF5,NbCl5,Nb(C5H5)(CO)4,Nb(C5b5)2Cl2,OsSF4,Os(C3H7O2)3,Os(CO)5,Os3(CO)12,Os(C5H5)2,ReF5,ReCl5,Re(CO)10,ReCl(CO)5,Re(CH3)(CO)5,Re(C5H5)(CO)3,Ta(C5H5)(CO)4,Ta(OC2H5)5,Ta(C5H5)2Cl2,Ta(C5H5)2H3,WF6,W(CO)6,W(C5H5)2Cl2,W(C5H5)2H2,W(CH3)6等。根據(jù)條件，除被涂覆的金屬之外的其它物質，例如碳可以包含在鍍膜內。
在這處理中，鍍膜的結晶可通過和金屬化合物一道引入具有侵蝕能力的物質例如氫進行控制。也可以通過把器件進行加熱控制鍍膜的形狀和其它方面，這些控制根據(jù)條件進行。
當鍍膜隨處理的進程被形成時，流過器件電極之間的電流被增加。相應地，通過測量電流值確定處理應結束的時刻。決定處理是否結束的條件根據(jù)處理方式，器件形狀諸因素合適地確定。
在完成處理之后，對器件進行清洗。尤其是在使用電鍍處理的情況下，器件用水或類似物質進行清洗，然后進行干燥。在使用化學蒸汽生成的情況下，金屬化合物被從真空處理設備中抽出，從而產(chǎn)生一個清潔的真空環(huán)境，與此同時，把器件與/或真空處理設備進行加熱到合適溫度，如果需要，使器件在清潔的真空環(huán)境中保留一段時間。
由上述處理形成的鍍膜可以是由細微粒稠密地排列而形成的膜。在這種情況下，細微粒的大小大約在30到100nm的范圍內，雖然微粒大小根據(jù)在處理與/或探測期間施加到器件上的電壓而改變。
下面參照圖5、圖6說明本發(fā)明的根據(jù)上述步驟制造的電子發(fā)射器件的基本特性。
圖5是作為例子的真空處理設備的示意圖，它用作測量/計算設備。在圖5中，和圖1A,1B中相同的標號表示相同的部分。參看圖5，其中15是真空容器，16是真空泵。電子發(fā)射器件被放在真空容器15中，電子發(fā)射器件包括基板1，在其上構成電子發(fā)射器件，器件電極2,3，導電薄膜4及電子發(fā)射縫隙5。雖然沒有示出，但由較高熔點的材料制成的鍍膜被鍍在內部并靠近縫隙。此外，11是供給電子發(fā)射器件器件電壓Vf的電源，10是安培表，當器件電流在器件電極2,3之間流過導電薄膜4時，用來測量器件電流，14是陽極，用來捕捉由器件的電子發(fā)射區(qū)5發(fā)出的發(fā)射電流Ie。此外，13是為陽極14提供電壓的高壓電源，12是測量由器件的電子發(fā)射區(qū)5發(fā)出的發(fā)射電流Ie的安培表。例如，可以通過加到陽極的電壓設定在1KV到10KV的范圍內，并把陽極到電子發(fā)射器件之間的距離設定在2mm到8mm的范圍內進行測量。
真空容器15還具有附帶裝置(未示出)，例如用來測量真空度的真空計，從而使器件在所需的真空環(huán)境下進行測量和計算。真空泵16包括標準的高真空設備系統(tǒng)，其中包括渦輪泵和旋轉泵，以及超高真空設備系統(tǒng)，包括離子泵之類。內部放有電子發(fā)射器件的整個真空處理設備可以用加熱器(未示出)加熱到250℃。這樣，真空處理設備便可用來進行前述的激發(fā)成形之后的步驟。18代表材料源，以安瓿的形式用來存儲要被引入真空處理設備的材料。17是用來調節(jié)引入的材料量的閥門。
圖6所示為由圖5的真空處理設備測得的發(fā)射電流Ie和器件電壓Vf之間的關系。注意圖6的曲線是以任意單位表示的，因為發(fā)射電流Ie要比器件電流If小得多?？v軸和橫軸的標度是線性的。
如圖6所示，本發(fā)明的面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件就發(fā)射電流Ie而言具有下列三個特征。
(ⅰ)在這種電子發(fā)射器件中，當器件電壓大于某一值時(稱為門限電壓，圖6中的Vth)，發(fā)射電流急劇增加，然而當?shù)陀陂T限限電壓時，發(fā)射電流則不易被檢測到。因而，這種器件是非線性器件，對發(fā)射電流Ie而言，有一確定的門限電壓Vth。
(ⅱ)發(fā)射電流Ie根據(jù)器件電壓Vf呈單調地增加，因而發(fā)射電流eI可由器件電壓Vf控制。
(ⅲ)被陽極14捕捉到的發(fā)射電荷取決于器件電壓Vf施加的時間長短。因而，這電荷量可用器件電壓Vf施加的時間長短進行控制。
從上所述可以理解，本發(fā)明的面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件的電子發(fā)射特性可以容易地被輸入信號控制。利用這一特點，可以實現(xiàn)各種領域中的應用，包括電子源，圖象形成裝置等，它們使用大量的電子發(fā)射器件的陣列。
此外，在圖6中，器件電流If隨器件電壓Vf單調增加(以后稱MI特性)。器件電流If對于器件電壓Vf可以呈現(xiàn)電壓控制的負阻特性(以后稱為VCNR特性)(未示出)。器件電流的這些特性是可以根據(jù)條件進行控制的。
按照本發(fā)明可以實現(xiàn)的電子發(fā)射器件的應用例子現(xiàn)在說明如下。例如，通過在基板上把大量的本發(fā)明的面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件排成陣列可以作成電子源或圖象形成裝置。
可以通過幾種方法把這種電子發(fā)射器件排列在基板上。
其中的一種方法是，把若干電子發(fā)射器件并排地(沿行的方向)進行排列，并在其兩端用導線并聯(lián)起來，從而形成電子發(fā)射器件的行，并排成大量的這種電子發(fā)射器件的行。控制電極(也叫柵極)置于電子發(fā)射器件的上方，處于垂直行引線的方向(稱為列方向)，用于控制電子發(fā)射器件的電子發(fā)射。這是一種梯形連線型的電子源。另一種方法是，若干電子發(fā)射器件沿X方向和Y方向排成矩陣。處于同一行中的二個以上的電子發(fā)射器件的一些相對電極共同連接于一個X方向連線，而處于同一列中的二個以上的電子發(fā)射器件的其它相對電極共同連接于一個Y方向連線。這是一種簡單矩陣連線型電子源。將首先對簡單矩陣連線型進行詳細說明。
可以應用本發(fā)明的面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件具有上述從(ⅰ)到(ⅲ)的特性。換句話說，從每個面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件發(fā)出的電子，當施加的電壓高于門限值時，根據(jù)在彼此相對的器件電極之間施加的脈沖狀電壓的峰值和寬度進行控制。另一方面，在電壓低于門限值時，則幾乎不發(fā)射電子。根據(jù)這些特性，即使有大量的面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件排列時，也能選擇一個所需的電子發(fā)射器件，并通過對每一相應器件施加一合適的脈沖狀電壓作為輸入信號來控制這一電子發(fā)射器件發(fā)射的電子數(shù)量。
按照上述原理通過排列若干本發(fā)明的電子發(fā)射器件而構成的電子源基板參照圖7說明如下。在圖7中，21代表電子源基板，22是X向引線，23是Y向引線，24是面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件，25是連線。其中面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件24可以是平面型或臺階型的。
然后，使用導電材料通過真空淀積、印刷、濺射或類似工藝形成m條X向引線22，由DX1、DX2、…，DXm表示。其中的材料、膜厚以及線寬根據(jù)情況合適地設計。此外，Y向引線23由n條線DY1,DY2,…DYn構成，并以和X向引線22相同的方式形成。中間絕緣層(未示出)被插在m條X向線22和n條Y向線23之間，使線22、23彼此絕緣。(注意此處m,n是正整數(shù))。
沒有示出的中間絕緣層由SiO2或類似物通過真空蒸汽淀積、印刷、濺射之類的工藝形成。例如，以所需的形狀形成中間絕緣層，使得覆蓋住其上已形成有X向引線22的基板21的局部或全部。中間絕緣層的厚度、材料和制造工藝被合適地設計，使得能承受電位差，尤其是在X向引線22和Y向引線23交叉處。X向引線22和Y向引線23被引出基板，以便提供外部端子。
面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件24的各自的成對的電極(未示出)被連接到m條X向引線22和n條Y向引線23，如連線25所示，連線25由導電材料通過真空蒸氣淀積、印刷、濺射之類工藝制成。
引線22和23的材料，連線25的材料，以及成對的器件電極的材料的構成元素可以部分地或全部相同，也可以彼此不同。例如，這些材料可以從上述的用作器件電極的材料中選擇。注意當器件電極和引線用同一種材料時，術語“器件電極”可以用來指器件電極和與其相連的引線。
X向引線22被電連接到用來提供掃描信號的掃描信號發(fā)生裝置(未示出)，從而響應輸入信號，選擇排列在X方向上的每行面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件24。另一方面，Y向引線23被連接到用來提供調制信號的調制信號發(fā)生裝置(未示出)，用來響應輸入信號，調制排列在Y方向上的每列面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件。施加于每個面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件的驅動電壓作為加到該器件的掃描信號和調制信號之間的電壓差被提供。
利用上述方案，通過利用簡單的矩陣連線，可以使各個器件被獨立地選擇和驅動。
現(xiàn)在參照圖8、9A,9B和10說明使用上述簡單矩陣連線型的電子源構成的。圖象形成裝置。圖8是表示圖象形成裝置的顯示屏的透視圖。圖9A、9B是用在圖8的圖象形成裝置中的熒光膜的示意圖，圖10是用于顯示NTSC制式的TV信號的圖象的驅動電路方塊圖。
在圖8中，21表示其上排列著若干電子發(fā)射器件的電子源基板，31是固定電子源基板21的后板，36是面板，由在玻璃基板33上的內表面上層迭上熒光膜34，金屬敷層35等制成，32是支撐框架。后板31和面板36通過施加玻璃料或類似物并在空氣或氮氣中以400℃到500℃的溫度烘烤10分鐘或更長時間，從而使其連接起來，借以氣密性密封連接部分，形成殼體37。
附帶說明，標號24表示面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件，22,23分別表示X和Y向引線，它們連接到面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件的各個成對的器件電極上。
如上所述，殼體37由面板36，支撐框架32和后板31構成。不過，因為后板31主要用來加強基板21的強度，如果基板21本身具有足夠的強度，后板31可作為一單獨的懸空構件。在這種情況下，支撐框架32可以氣密方式直接與基板21相連，從而由面板36、支撐框架32和基板21形成殼體37。此外，一種沒有示出的稱作墊片的支撐可以設置在面板36和后板37之間，使得殼體37有足夠的強度承受大氣壓力。
圖9A、9B示意地示出了熒光膜34的例子。熒光膜34可只由熒光物質制成，用來進行單色顯示。對于彩色顯示，熒光膜34由黑色導體38和熒光物質39的組合構成，根據(jù)熒光物質的圖形，黑色導體38被稱為黑條或黑色陣列。提供黑條或黑色陣列的目的在于用于彩色顯示的三原色中在熒光物質39之間提供黑色區(qū)域，使得混色變得不明顯，并抑制由于外部光的反射由熒光膜34引起的對比度的減小。黑條不僅可以由含有石墨為主要原料的材料構成，而且可由其它導電的，并對光有小的穿透性和反射率的材料構成。
不論圖象是單色的或彩色的，熒光物質可通過析出、印刷或類似工藝涂覆在玻璃基板33上。在熒光膜34的內表面，通常提供有金屬敷層35。金屬敷層借助于朝向面板36的鏡反射光具有增加亮度的作用，所反射的光是由熒光物質向內部發(fā)出的，并作為施加加速電子束的電壓的電極，并保護熒光物質不被殼體內產(chǎn)生的負離子的沖撞所破壞。金屬敷層可以在形成熒光膜之后，借助于把熒光膜的內表面弄平(這一步通常被稱為成膜)，然后例如通過真空蒸汽淀積在膜上淀積Al制成。
為了增加熒光膜的導電性，面板36可以包括提供在熒光膜34的外表面上的透明電極(未示出)。
在如上述那樣對殼體進行氣密密封之前，在彩色顯示的情況下，必須仔細地進行校準，使得各個顏色的熒光物質和電子發(fā)射器件被精確地相互定位。
作為例子，圖8所示的圖象形成裝置的制造步驟如下。
利用上述的處理步驟，殼體37通過抽空管(未示出)由不使用油的抽空設備抽空，例如離子泵或吸附泵，與此同時，如果需要，就把其適當加熱，從而建立真空度大約為10-5Pa的環(huán)境，此時剩余的有機材料的量已足夠小。然后，殼體37被氣密性地密封。為了在密封的殼體內維持這種真空度，殼體37內可放入吸氣劑。這一處理在密封殼體37的前后立即進行，利用電阻加熱或高頻加熱來加熱放在殼體37內的預定位置的吸氣劑(未示出)，從而形成吸氣劑的蒸汽淀積膜。通過蒸汽淀積膜的吸收作用，殼體內部可以維持1×10-4到1×10-5Pa的真空度。吸氣劑通常以Ba為主要成分。附帶說明，面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件成形處理之后的步驟被適當?shù)卦O置。
現(xiàn)在參照圖10說明在用簡單矩陣連線型的電子源構成的顯示屏上顯示NTSC制式的TV圖象的驅動電路的結構。在圖10中，41是圖象顯示屏，42是掃描電路，43是控制電路，44是位移寄存器，45是行存儲器，46是同步信號分離電路，47是調制信號發(fā)生器，Vx和Va是直流電壓源。
顯示屏41通過端子Dox1到Doxm以及Doy1到Doyn被連到外部電路和高壓端Hy上。施加于端子Dox1到Doxm上的信號是掃描信號，用于逐行地連續(xù)地驅動顯示屏內提供的電子源，即一組連接成M行N列的矩陣的面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件。
另一方面，施加于端子Doy1到Doyn上的信號是調制信號，用來控制在由掃描信號選擇的一行中從面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件輸出的電子束。高壓端子HV由直流電源Va提供例如為10KV的直流電壓。這直流電壓用作加速電壓，給面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件發(fā)出的電子束足夠的能量，以便激勵相應的熒光物質。
現(xiàn)在說明掃描電路42。掃描電路42包括M個開關元件(在圖10中用符號S1到Sm表示)。每個開關元件選擇直流電壓源Vx的輸出或OV(地電平)，并被電連接到顯示屏41的端子Dox1到Doxm中的相應的一個上。開關元件S1至m按照控制電路43輸出的控制信號Tscan進行操作，并且容易地由通用的開關元件例如FET組合而成。
直流電壓源Vx輸出一恒定的電壓，在本實施例中根據(jù)面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件的特性設定(即電子發(fā)射門限電壓)，使得加于不被掃描的器件上的驅動電壓低于電子發(fā)射門限電壓。
控制電路43的作用在于使不同元件彼此協(xié)調地操作，從而根據(jù)來自外部的視頻信號輸入正確地顯示圖象。因而，根據(jù)由同步信號分離電路46提供的同步信號Tsyn，控制電路43產(chǎn)生控制信號Tscan,Tsft和Tmry，用于相關的元件。
同步信號分離電路是從由外部提供的NTSCTV信號中分離同步信號分量和亮度信號分量，并且可由普通的頻率分離器(濾波器)之類構成。由同步信號分離電路46分離出的同步信號包括垂直同步，信號和水平同步信號，但這里為了便于說明，都用信號Tsync表示。此外，由TV信號中分離出來的視頻亮度信號分量為了便于說明用信號DATA表示。信號DATA被輸入到移位寄存器44。
移位寄存器44進行信號DATA的串/并轉換，對于圖象的每一行，信號DATA串行地輸入到寄存器中。移位寄存器44由從控制電路43提供的控制信號操作(因而，控制信號Tsft可稱為移位寄存器44的移位時鐘信號)。由串/并轉換產(chǎn)生的圖象的每行的數(shù)據(jù)(相當于用來驅N個電子發(fā)射器件的數(shù)據(jù))從移位寄存器44中作為N個并行信號Id1到Idn輸出。
行存儲器45是一種用來存儲圖象的一行的數(shù)據(jù)，存儲的時間長短根據(jù)需要而定。行存儲器45按照從控制電路43提供的控制信號Tmry存儲并行信號Id1到Idn的內容。所存儲的內容作為I’d1到I’dn輸出并提供給調制信號發(fā)生器47。
調制信號發(fā)生器47是一個信號源，用來按照各個視頻數(shù)據(jù)I’d1至I’dn以調制的方式正確地驅動面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件。調制信號發(fā)生器47的輸出信號通過端子Doy1至Doyn提供給顯示屏41中相應的面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件。
如上所述，可以采用本發(fā)明的電子發(fā)射器件每個都有下述的關于發(fā)射電流的基本特性。特別是電子發(fā)射器件具有確定的對于電子發(fā)射的門限電壓Vth，只有當施加電壓超過Vth時才發(fā)射電子。此外，對于超過電子發(fā)射門限的電壓，發(fā)射電流也根據(jù)施加于器件上的電壓的改變而改變。因此，當把脈沖狀的電壓加到器件上時，如果施加的電壓低于電子發(fā)射門限值，則不發(fā)射電子，但如果施加的電壓超過電子發(fā)射門限值，則產(chǎn)生電子束。在這種情況下，產(chǎn)生的電子束的強度可通過改變脈沖的峰值Vm進行控制。而且，可通過改變脈沖的寬度Pw來控制所產(chǎn)生的電子束的電荷的總量。
因而，這種電子發(fā)射器件可以用電壓調制方法、脈寬調制方法等按照輸入信號進行調制。在使用電壓調制方法的情況下，調制信號發(fā)生器47可通過使用電壓調制型電路來實現(xiàn)，它產(chǎn)生具有固定長度的電壓脈沖，并且根據(jù)輸入數(shù)據(jù)調制電壓脈沖的峰值。
在使用脈寬調制方法的情況下，調制信號發(fā)生器47可以用脈寬調制型電路實現(xiàn)，它產(chǎn)生具有固定峰值的電壓脈沖，并且根據(jù)輸入數(shù)據(jù)調制電壓脈沖的寬度。
移位寄存器44和行存儲器45可以設計成適用于數(shù)字信號和模擬信號的，不管怎樣，最重要的是以預定速度實現(xiàn)視頻信號的存儲和串/并轉換。
用于數(shù)字信號的設計，要求把來自同步信號發(fā)生電路46的輸出轉換成數(shù)字信號，不過這可以通過在電路46的輸出部分只增加一個A/D轉換器來容易地實現(xiàn)。此外，根據(jù)行存儲器45的輸出信號是數(shù)字的或模擬的，用于調制信號發(fā)生器47的電路必須以不同的方式進行設計。尤其是，當采使用數(shù)字信號的電壓調制方法時，則調制信號發(fā)生器47例如由D/A轉換器構成，如果需要的話，還可以包括放大器等等。當采用使用數(shù)字信號的脈寬調制方法時，則調制信號發(fā)生器47由含有高速振蕩器、用來對振蕩器輸出的脈沖數(shù)進行計數(shù)的計數(shù)器，以及用來比較計數(shù)器的輸出值和行存儲器的輸出值的比較器的電路構成。在這種情況下，如果需要，也可以增加一個放大器，用來放大調制信號的電壓，所述調制信號是從比較器輸出的，并具有調制的脈寬，作為面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件的驅動電壓。
在另一方面，當采用使用模擬信號的電壓調制方法時，調制信號發(fā)生器47可以由使用運算放大器的放大器構成，如果需要，可以增加電平改變電路。當采用使用模擬信號的脈寬調制方法時，調制信號發(fā)生器47可以由電壓控制的振蕩器(VCO)構成。在這種情況下，如果需要，也可以增加一個放大器，用來放大調制信號的電壓，用作面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件的驅動電壓。
在這樣構成的本發(fā)明的圖象形成裝置中，借助于通過伸向殼體外面的端子Dox1到Doxm以及Doy1到Doyn對電子發(fā)射器件施加電壓而發(fā)射電子。借助于對金屬敷層35或透明電極(未示出)通過高壓端子HV施加高電壓而使電子束加速。被加速的電子沖擊熒光膜34，從而發(fā)生熒光，形成圖象。
上述的圖象形成裝置的結構是可以應用本發(fā)明的圖象形成裝置的一個例子，根據(jù)本發(fā)明的技術構思可以作出各種修改。輸入信號不限于上述的NTSC TV信號，而是可以是任何其它的PAL以及SECAM的制式的TV信號，包括比上述一類具有較大掃描行數(shù)的另一種TV信號(例如所謂MUSE制式的高清晰度TV信號)。
現(xiàn)在參照圖21的19說明梯形連線型的電子源以及使用這種電子源的圖象形成裝置。
圖21是表示梯形連線型電子源的一個例子的示意圖。在圖21中，標號21是電子源基板，24是電子發(fā)射器件，26或Dx1到Dx10是連接電子發(fā)射器件24的公共引線。多個電子發(fā)射器件24并列地沿X方向排列在基板21上面形成行(電子發(fā)射器件形成的行叫作器件行)。通過排列多個這種器件行而構成電子源。借助于在每一器件行的公共引線之間正確地施加驅動電壓可以獨立地驅動各個器件行。尤其是對應該發(fā)射電子束的器件行施加超過電子發(fā)射門限值的電壓，而對不需要使其發(fā)射電子束的器件行施加低于電子發(fā)射門限值的電壓。附帶說明，位于兩個相鄰器件行之間的公共引線對Dx2到Dx9，例如Dx2和Dx3可以由一根線構成。
圖19是包含梯形連線型電子源的圖象形成裝置的屏結構例圖。標號84是柵極，85是使電子穿過的小孔，86是伸向殼體外面的端子，由Dox1,Dox2,…Doxm表示，87是伸向殼體外面的端子，由G1,G2,…,Gn表示，并和相應的柵極84相連，21是電子源基板。在圖19中，與圖8，11A和11B中相同的標號表示相同的元件。本實施例的圖象形成裝置與圖8所示的簡單矩陣結線式圖象形成裝置的主要區(qū)別在于，柵電極84介于電子源基板21和面板36之間。
柵電極84用于調制由面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器體發(fā)射的電子束。柵電極84是條形的電極，它們垂直于按梯形結線排列的器件行延伸，并且在其內設有與電子發(fā)射器件一一對應的圓孔85作為電子束的通路。柵電極的形狀和設置位置并不局限于圖19所示的情況。例如，圓孔可以是大量的網(wǎng)狀小孔，或是位于面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件的周圍或近旁。
外部端子86和外部柵端子87都伸到外殼之外，并與控制電路(未示出)電連接。
在本例的圖像形成裝置中可以控制輻射到熒光物質上的電子束，采用與按照逐行方式被依次驅動(掃描)的器件同步的方式同時間用于一行圖象的各行柵電極施加調制信號，從而以逐行的方式顯示一個圖象。
本發(fā)明的圖象形成裝置不僅可被用做TV廣播的顯示器，還可用做TV會議系統(tǒng)，計算機等等的顯示器，包括用于由感光鼓等等制成的激光打印機的圖象形成裝置。
以下結合實例未說明本發(fā)明。
〔例1〕本例電子發(fā)射器件的結構與圖1A和1B中所示相同。以下參考圖3A至3D說明本例電子發(fā)射器件的制造過程。
(步a)在純凈的鈉鈣玻璃上用濺射方式形成一個厚度0.5μm的氧化硅膜，制成基板1。在基板1上形成一層光刻膠(RD-2000N-41，由Hitachi Chemical Co.,Ltd.生產(chǎn))并且構圖。然后用蒸汽淀積方法在上面依次淀積5nm厚的Ti膜和100nm厚的Ni膜。用有機溶劑溶解光刻膠圖形，除去淀積的Ni/Ti膜，從而形成器件電極2,3。器件電極間的空隙L被定為L=3μm，每個器件電極的寬度W被定為W=300μm。
(步b)為了形成導電薄膜4，按下述方式形成一個Cr掩模。在已形成了器件電極2,3的基板1上用蒸汽淀積法淀積一個100nm厚的Cr膜，并且利用普通的光刻技術把開口限定為與導電薄膜4相對應的形狀。這樣就形成了Cr膜。
然后，在用一個旋涂器轉動的基板上涂上鈀(Pd)胺絡合溶液，然后在空氣中用300℃加熱鍛燒10分鐘。由此形成的膜是一種以PdO為主要成分的細微粒膜，其厚度為10nm。
(步c)利用濕法浸蝕除去Cr掩膜，去掉PdO細微粒膜使其構成圖形，就形成了所需形狀的導電薄膜4。導電薄膜4的電阻值Rs為2×104Ω/□。
(步d)
接著把器件傳送到一個真空處理裝置中進行成形處理，如圖5所示，該裝置具有測量/計算裝置的雙重作用。成形處理的過程是用一個抽真空裝置16把真空容器15的內部抽真空，直至2.3×10-3Pa的氣壓，然后在器件電極2和3之間施加脈沖電壓。
本例中所用的抽真空裝置是一種所謂超高真空抽氣系統(tǒng)，它包括一個吸附泵和一個離子泵。在下文中，若沒有特別的說明，都是采用這種超高真空系統(tǒng)作為抽真空裝置。
用于成形處理的電壓脈沖波形如4B所示，其脈沖寬度為T1=1毫秒。脈沖間隔T2=10毫秒。三角波的峰值按每步0.1V上升。在一個成形脈沖與下一成形脈沖之間插入一個0.1V的矩形脈沖(未示出)，以便在執(zhí)行成形過程的同時監(jiān)測電阻值。當電阻值超過1MΩ時，成形處理就完成了。完成時的電壓峰值(即成形電壓)為5.0至5.1V。
(步e)通過一個緩漏閥門17把WF6導入真空容器15，調節(jié)真空容器內的氣壓并保持在1.3×10-1Pa。然后對器件施加峰值為14V的三角波脈沖，對其進行激活處理。脈沖的寬度和間隔被設定為與上述成形處理中相同的值。通過激活處理在電子發(fā)射區(qū)中形成一個鈣(W)膜。在激活處理期間，在施加脈沖電壓的同時測量器件電流If和發(fā)射電流Ie。在本例中，由于電子發(fā)射效率η(=Ie/If)在約30分鐘后可達到最大值，此時就停止導入WF6并結束激活處理過程。通過Ie和If的測量結果對η進行計算，再計算η的時間導數(shù)δη/δt，并且確定其導數(shù)值在0值附近停留1分鐘的那個時間點，由此來判斷電子發(fā)射效率是否達到了最大值。
〔例2〕在完成了例1的步d之后，在步e中把H2和WF6一起導入真空容器。其他的步驟與例1相同。把H2的局部壓力調節(jié)到1.3×10-2Pa。
〔對照例1〕在完成了例1的步d之后，按下述過程執(zhí)行激活處理。
(步e)在對照例中，用一個由回轉泵和渦輪泵構成的超高真空抽氣系統(tǒng)對真空容器抽真空，把真空容器內的氣壓調節(jié)到約2.7×10-4Pa。然后對器件施加峰值為14V的三角波脈沖進行激活處理。通過激活處理，發(fā)射電流Ie和器件電流If急地增加。在激活處理期間，在施加脈沖電壓的同時測量器件電流If和發(fā)射電流Ie。
在激活處理持續(xù)執(zhí)行了30分鐘之后，停止施加脈沖，并且把排氣系統(tǒng)切換到與例1中相同的超高真空抽氣系統(tǒng)，然后持續(xù)地抽氣并把真空容器加熱到200℃。一旦確認了真空容器內的氣壓達到了1.3×10-6Pa，就停止加熱真空容器并結束激活處理。
對例1,2和對照例1的電子發(fā)射特性和與時間有關的變化進行測量。在測量期間把真空容器內的氣壓維持在1.3×10-6Pa。加在器件上的測量電壓脈沖是14V的矩形脈沖，其脈沖寬度為T1=100微秒，脈沖間隙T2=10毫秒。把陽極和器件間的距離設定為4mm，電壓為1KV，在此條件下測量Ie。
對器件連續(xù)驅動100小時，在此期間測量發(fā)射電流Ie的時間變化。
大量按例1,2和對照例1制造的器件中各選一個未經(jīng)測量的器件，用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察其電子發(fā)射區(qū)的構形。此外，為了計算W涂膜的結晶度，要觀察涂膜的電子束衍射，以便確認是否出現(xiàn)了衍射圖形。
發(fā)射電流Ie的測量結果如下
從SEM的觀察結果可以確認，在例1和2的兩個器件的電子發(fā)射縫隙的高電位(正電極)側形成了W涂膜，如圖13A所示。在低電位(負電極)側沒有發(fā)現(xiàn)明顯的涂膜。對幾個在與本例類似的條件下制造的器件進行觀察，在低電位側也發(fā)現(xiàn)有輕微的涂膜，這與制造條件有關，如圖13C所示。
電子束衍射測量的結果如下。在例1中，結晶部分呈現(xiàn)出清晰的衍射圖形，而能觀察到光環(huán)(halo)的非結晶部分是混合的，而在例2中則可以觀察到W的清晰的衍射圖。同時還可以看出，例2中的晶體夾峰形狀比例1的結晶部分更尖銳，并在例2中可以達到較高的結晶度。這些結果可能是由于在形成涂膜的步驟中引入了作為蝕刻氣體的氫氣，并且僅生成了具有良好結晶度的W晶體。
〔例3〕在完成了例1的步d之后，按下述方式執(zhí)行激活處理。
(步e)通過緩漏閥門把WF6導入真空容器，對真空容器內的壓力進行調節(jié)并保持在1.3×10-3Pa。然后把圖11A中所示的峰值為14V且極性交替切換的矩形脈沖加到器件上進行激活處理。脈沖寬度T1,T’1和周期T2分別為1毫秒和10毫秒，而極性相反的兩個脈沖間的間隔T’2為5毫秒。
在電子發(fā)射效率η達到最大值時停止處理，并對真空容器內部持續(xù)抽真空，使氣壓保持在1.3×10-6Pa以下。
〔例4〕按例3的過程制做器件，只是在步e中把H2和WF6一起導入真空容器內。WF6的局部壓力被調節(jié)到1.3×10-3Pa,H2的局部壓力被調節(jié)到1.3×10-4Pa。
對例3和4的器件測量其電子發(fā)射特性，用SEM觀察其構形，并且測量電子束衍射現(xiàn)象。電子發(fā)射特性的測量條件與例1,2和對照例1中所設定的條件相同，結果如下。
根據(jù)SEM對構形的觀察結果可以確認，在例3和4的器件的高、低電位兩側形成了相似的W涂膜，如圖13B所示。電子束衍射的結果是，例3與例1相同，用一部分呈現(xiàn)清晰的衍射圖形，而觀察到光環(huán)的那部分是混合的，同時，在例4中觀察到與2相同的清晰的結晶體衍射圖形。
〔例5〕在完成了例1的步d之后，按以下方式執(zhí)行激活處理。
(步e)打開緩漏閥門把W(CO)6導入真空容器，調節(jié)真空容器內的壓力并保持在1.3×10-2Pa。然后對器件施加圖11B所示的峰值為14V的矩形脈沖，進行激活處理。脈沖寬度T1和間隔T2分別為3毫秒和10毫秒。通過激活處理在電子發(fā)射區(qū)中形成一個鎢膜。在激活處理期間施加脈沖電壓的同時測量器件電流If和發(fā)射電流Ie。
在電子發(fā)射效率η達到最大值時停止提供脈沖和W(CO)6，并對真空容器內部持續(xù)抽真空，把壓力保持在1.3×10-6Pa以下。
〔例6〕按照與例5相同的條件制做器件，只是在步e中施加18V的矩形脈沖。
〔例7〕按照與例5相同的條件制做器件，只是在步e中把H2和W(CO)6一起導入真空容器。W(CO)6的局部壓力被調節(jié)到1.3×10-3Pa，而H2的局部壓力被調節(jié)到1.3×10-4Pa。
對例5至7的器件進行電子發(fā)射特性測量，條件與例1相同。結果如下。
用SEM對構形進行觀察的結果是在各個器件的電子發(fā)射區(qū)的高電位側都形成了W的涂膜，此結果與例2相同。
〔例8〕在完成了例1的步d后，按以下方式執(zhí)行激活處理。
(步e)打開緩漏閥門把W(C5H5)2H2導入真空容器，并調節(jié)真空容器內的氣壓并保持在1.3×10-2Pa。然后對器件施加圖11B所示的18V峰值的矩形脈沖進行激活處理。脈沖寬度T1和間隔T2分別為3毫秒和10毫秒。在電子發(fā)射區(qū)中形成一個鎢膜。在激活期間施加脈沖電壓的同時測量器件電流If和發(fā)射電流Ie。
在電子發(fā)射效率η達到最大值時停止提供脈沖和W(C5H5)2H2。
按照與例1相同的條件對本例的器件進行電子發(fā)射特性測量，結果如下。
用SEM觀察構形，從其結果可以確認在電子發(fā)射區(qū)的高電位側形成了涂膜，與例1相同。利用電子探測顯微分析儀(EPMA)檢查涂膜的成分，從中發(fā)現(xiàn)涂膜中除了W之外還含有大量的碳。
〔例9〕在完成了例1和步d之后，按以下方式執(zhí)行激活處理。
(步e)打開緩漏閥門把Mo(CO)6導入真空容器，并調節(jié)真空容器內的壓力使其保持在1.3×10-3Pa。然后把圖11B所示的峰值為16V的矩形脈沖施加到器件上進行激活處理。脈沖寬度T1和間隔T2分別為3毫秒和10毫秒。通過激活處理在電子發(fā)射區(qū)中形成一個鉬膜。在激活處理中施加脈沖電壓的同時測量器件電流If和發(fā)射電流Ie。
在電子發(fā)射效率n達到最大值時停止提供脈沖和Mo(CO)6，并對真空容器內部持續(xù)抽真空，使壓力保持在1.3×10-6Pa以下。
〔例10〕在完成了例1的步d之后按下述方式執(zhí)行激活處理。
(步e)打開緩漏閥門把Hf(C5H5)2H2導入真空容器，調節(jié)真空容器內的壓力并保持在1.3×10-3Pa。然后對器件施加圖11B所示的峰值為18V的矩形脈沖進行激活處理。脈沖寬度T1和間隔T2分別為3毫秒和10毫秒。通過激活處理在電子發(fā)射區(qū)中形成一個鉿膜。在激活處理期間施加脈沖電壓的同時測量器件電流If和發(fā)射電流Ie。
在電子發(fā)射效率η達到最大值時停止提供脈沖和Hf(C5H5)2H2。
按照與例1相同的條件對例9和10的器件進行電子發(fā)射特性測量，結果如下。
用SEM觀察構形的結果是，在例9和10的兩個器件的電子發(fā)射區(qū)的高電位側都形成了涂膜。
〔例11〕在完成了例1的步d之后，按以下方式執(zhí)行激活處理。
(步e)器件被浸入裝在圖12所示的一個鍍膜形成裝置中的電鍍液中，利用電鍍形成一個金屬膜。把器件電＜+2,3分別作為負和正電極，通過施加峰值為10V的三角波脈沖執(zhí)行電解電鍍。參照Takashi Omi,Masaru Batate及Hisashi Yamamoto的“SurfaceTechnology”,Vol.40,No.2311-316(1989)，電鍍液的成分是由.Na2WO4·2H2O；40g/l,NiS4·6H2O；70g/l以及檸檬酸；80g/l構成的，用NH4OH把PH值調整到6。
當流過器件的電流達到5mA時停止施加脈沖，隨后對器件進行清洗和干燥。
用這種激活處理方式可以在用成形處理形成的電子發(fā)射區(qū)的器件電極2一側初步形成一個由W和Ni的合金構成的涂膜。
按照與例1相同的條件對例11的器件進行電子發(fā)射特性測量。測量的方式是重新布置器件電極2,3，將其分別用做正、負電極，與電鍍步驟中的極性相反。對真空容器內部抽真空，把壓力保持在1.3×10-6Pa以下。測量結果如下。
〔例12〕在本例中，本發(fā)明的應用是制做一個如圖7所示在一個基板上包括大量面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件并按矩陣結線方式相互連接的電子源，并可用于制做一個采用該電子源的圖象形成裝置。在X-和Y-方向上的器件數(shù)量是100。
以下參照圖14A至14H說明制造過程。
步A在干凈的鈉鈣玻璃上用濺射法形成厚0.5μm的氧化硅膜，制備基板1。然后用真空蒸汽淀積法按次序在基板1上形成分層的5nm厚Cr膜和600nm厚的Au膜。使用旋涂器轉動基板，在其上涂上一種光刻膠(AE1370,Hoechst Co制造)并且烘烤。此后通過對一個光掩模圖象進行曝光和顯影形成下部導線22的電阻。分別用濕法蝕刻除去淀積的Au/Cr膜，從而形成所需圖形的下部導線22。
步B然后在整個基板上利用RF濺射淀積一個由1.0μm厚的氧化硅膜構成的層間隔離層61。
步C
涂上一種用于在步B中淀積的氧化硅膜中形成觸點孔62的光刻膠圖形，用它作為掩模，有選擇地蝕刻層間隔離層61，形成觸點孔62。蝕刻是采用一種CF4和H2的混合氣體用RIE(ReactiveIon Etching)方法執(zhí)行的。
步D用光刻膠(由Hitachi Chemical Co.Ltd.制造的RD-2000N-41)形成一個圖形，用于限定器件電極2,3以及介于二者之間的電子發(fā)射區(qū)G。然后用真空蒸汽淀積法按次序在其上淀積5nm厚的Ti膜和100nm厚的Ni膜。用有機溶液溶解光刻膠圖形，由此除去淀積的Ni/Ti膜。這樣就形成了電極寬度均為300μm的器件電極2,3，以及二者之間3μm的電子發(fā)射區(qū)。
步E上部導線23的光刻膠圖形被形成在器件電極2，和3之上。然后用真空蒸汽淀積法依次在其上淀積5nm厚的Ti膜和500nm厚的Ni膜。除去無用的光刻膠圖形，就構成了上部導線23。
步F接下來用真空蒸汽淀積法淀積一個30nm厚的Cr膜63，并對其構圖，使其具有與導電薄膜64的形狀相對應的開口。用一個旋涂器在旋轉狀態(tài)下把一種鈀(Pd)胺絡合溶液(CCP4230)涂在其上，并在300℃下加熱鍛燒12分鐘。由此就形成了由PdO的細微構成的導電薄膜64，膜的厚度為70nm。
步G采用蝕刻劑沿著由PdO細微粒構成的導電薄膜64的無用部分用濕法蝕刻的方式蝕刻掉Cr膜63。由此就構成了所需圖形的導電薄膜64，其電阻值Rs為4×104Ω/□。
步H在圖形中涂上一種抗蝕劑，蓋住除觸點孔62之外的表面。然后用真空蒸汽淀積法依次在其上淀積5nm厚的Ti膜和500nm厚的Au膜。除去無用的部分，使觸點孔62中填入淀積物質。
采用由此制成的電子源構成一個圖象形成裝置。以下參照圖8說明這種圖象形成裝置的制造方法。
步I把電子源基板21固定在一個后背板31上。一個面板36(包括疊壓在玻璃基板33內表面上的熒光膜34和金屬靠板35)被設在基板21上方5mm處，在中間插入支撐構架32，在用熔結玻璃使面板36，支撐構架32及后背板31之間的各部分接合之后，把部件置于空氣或氮氣環(huán)境中用400℃至500℃烘烤10分鐘以上，對接合部分進行氣密性封裝。熔結玻璃還可以使基板21固定在后背板31上。在圖8中，標號24是一個電子發(fā)射器件，而22,23分別是X-和Y-方向的導線。
熒光膜34僅是由單色熒光物質構成的。為了產(chǎn)生彩色圖象，本例中采用了條紋圖形的熒光物質。熒光膜34是這樣制成的，即首先形成黑色條紋，然后在黑色條紋間的間隙中作上相應顏色的熒光物質。采用現(xiàn)有技術中慣用的以石墨為主要成分的材料構成墨色條紋。用涂漿方法把熒光物質涂在玻璃基板33上。
在熒光膜34的內表面上通常要設置金屬靠板35。在熒光膜形成之后，修平熒光膜的內表面(這一步通常被稱為薄膜形成)制成金屬靠板35，然后用真空蒸汽淀積法在其上淀積Al。
為了增大熒光膜34的導電性，有時可以在熒光膜34的外側設置帶透明電極(未示出)的面板36。在本例中省去這種透明電極，因為金屬靠板自己就可以提供足夠的導電性。
在上述的氣密性封裝之前，需要使各個部件精確地對齊，這是因為在彩色器件中的各色熒光物質和電子發(fā)射器件相互之間必須精確地對齊。
步J用一個真空泵通過抽氣管管對由此制成的玻璃外殼內部抽真空，使真空度達到約10-4Pa。如圖15所示，通過互連的Y-方向導線23逐行進行成形處理。在圖15中，標號66是一個用于互連Y-方向導線23的共用電極，67是電源，68是用于測量電流的電阻，69是一個用于監(jiān)測電流的示波器。
步K接著形成一個涂膜。處理裝置的結構如圖16所示。通過抽氣管72把圖象形成裝置71連接到真空室73。用抽真空裝置74對真空室73抽真空，并且用壓力計75和四倍質譜儀(Q-mass)76檢測其內部環(huán)境。有兩個氣體輸入系統(tǒng)被連接到真空室73，一個是用于輸入激活材料的，另一個被用于輸入一種材料(蝕刻氣體)，用于蝕刻激活材料。在本例中沒有使用蝕刻氣體輸入系統(tǒng)。
激活材料輸入系統(tǒng)通過一個氣體輸入裝置77被連接到材料源78，裝置77包括一個電磁閥和一個質量流量控制器，在本例中的材料源78的制備方法是把W(CO)6充入安瓿中使其汽化。
控制氣體輸入裝置77向面板(殼體)輸入W(CO)6，并把殼體內的壓力調節(jié)到1.3×10-4Pa，然后施加18V的矩形脈沖。脈沖的寬度和間隔分別為3毫秒和10毫秒。
按逐行方式執(zhí)行激活處理。對連接到一行器件上的每個X-方向導線施加峰值Vact=18V的矩形脈沖，并且把所有Y-方向導線按步J中那樣連接到共用電極。
當流經(jīng)一行的器件電流If增加大到If＞200mA(每個器件2mA)時，對該行的激活處理就完成了，接著處理下一行。如此重復執(zhí)行激活處理直至最后一行。步L完成了對所有各行的激活處理之后，就關閉氣體插入裝置的閥門，停止插入W(CO)6，然后對玻璃殼體持續(xù)抽真空5個小時，同時把殼體整體加熱到200℃。此后用簡單矩陣方式驅動電子發(fā)射器件使其發(fā)射電子，使熒光膜的整個表面產(chǎn)生熒光，以便確定該面板的正常操作。在此之后加熱抽氣管并使其熔化形成氣密性封裝。接著用高頻加熱方法燒化放在面板內的吸氣劑(未示出)。
在由此制成的本發(fā)明的圖象形成裝置中，從各個信號發(fā)生裝置(未示出)通過伸到殼體外部的端子Dx1至Dxm和Dy1至Dyn向電子發(fā)射器件施加掃描信號和調制信號，使器件發(fā)射電子。通過高壓端子Hv向金屬靠板35施加5.0KV的高電壓使電子束加速，用加速的電子沖擊熒光膜34使其受激產(chǎn)生熒光，由此形成圖象。在全表面發(fā)光的狀態(tài)下對面板連續(xù)驅動100小時，在此期間一直保持著良好的圖象顯示狀態(tài)。
圖17示出了一例顯示器件的框圖，其中采用了例12的圖象形成裝置(顯示板)，使其能顯示來自包括TV廣播在內的各種圖象信息源的圖象信息。在圖17中，標號91是一個顯示板，92是用于顯示板的驅動器，93是顯示板控制器，94是多路轉換器，95是解碼器，96是輸入/輸出接口，97是CPU，98是圖象發(fā)生器，99,100和101是圖象存儲器接口，102是圖象輸入接口，103和104是電視信號接收機，105是一個輸入裝置。(當這一顯示裝置接收包括視頻信息和話音信息的TV信號時，該裝置自然能同時顯示圖象和重放話音。但是在本文中對揚聲器等等需要用來對話音信息進行接收，分離，復制，處理，存儲等等的設備沒有進行描述，它們并不直接涉及到本發(fā)明的特征)。
以下將隨著圖象信號的流程說明上述各部分的功能。
首先，TV信號接收機104是一個用于接收由電波或空間光導通信形式構成的無線傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)腡V圖象信號的電路。被接收的TV信號不僅限于特定的制式，而可以是例如NTSC-,PAL-和SECAM-制式。另一種比上述信號具有更多掃描線的TV信號(即包括MUSE-制式在內的所謂高清晰度TV信號)是一種適合利用這種顯示板的信號源，用這種顯示板可以增加屏幕尺寸和象素數(shù)量。由TV信號接收機104收到的TV信號被輸出給解碼器95。
TV信號接收機103是用于接收由同軸電纜或光纖形式構成的有線傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)腡V圖象信號的電路。和TV信號接收機104一樣，由TV信號接收機103接收的TV信號的種類不僅限于特定的一種，由接收機103接收的TV信號也被輸出到解碼器95。
圖象輸入接口102是用于從諸如TV攝像機或圖象閱讀掃描器等圖象輸入裝置提取圖象信號的電路。由接口102提取的圖象信號被輸出到解碼器95。
圖象存儲器接口101是用于提取存儲在磁帶錄象機(簡稱為VTR)中的圖象信號的電路。由接口101提取的信號被輸出到解碼器95。
圖象存儲器接口100是用于提取存儲在視盤中的圖象信號的電路。由接口100提取的圖象信號被輸入給解碼器95。
圖象存儲器接口99也是一個用于從所謂靜止圖片盤等存儲靜止圖片數(shù)據(jù)的設備中提取圖象信號的電路。由接口99提取的圖象信號被輸出到解碼器95。
輸入/輸出接口96是用于把顯示器件連接到外部計算機或計算機網(wǎng)絡以及打印機等輸出設備的電路。它不僅可以執(zhí)行圖象數(shù)據(jù)和字符/圖形信息的輸入/輸出，在某些場合還可以在顯示器件內的CPU與外部之間執(zhí)行控制信號和數(shù)字數(shù)據(jù)的輸入/輸出。
圖象發(fā)生器98是用于產(chǎn)生顯示圖象數(shù)據(jù)的電路，根據(jù)從外部通過輸入/輸出接口96輸入的圖象數(shù)據(jù)和字符/圖形信息、或是根據(jù)由CPU97輸出的圖象數(shù)據(jù)和字符/圖形信息來產(chǎn)生顯示圖象數(shù)據(jù)。在圖象發(fā)生器98內裝有可寫的存儲器，用于存儲圖象數(shù)據(jù)和字符/圖形信息，并裝有只讀存儲器用于存儲對應字符代碼的圖象圖形，以及用于處理圖象的處理器和其他為產(chǎn)生圖象所需的電路。
由圖象發(fā)生器98產(chǎn)生的顯示圖象數(shù)據(jù)通常被輸出給解碼器95，但有時也可以通過輸入/輸出接口96輸出給外部計算機網(wǎng)絡或是打印機。
CPU97執(zhí)行顯示器件的主要操作控制以及與顯示圖象的發(fā)生，選擇及編輯有關的各種任務。
例如，CPU97向多路轉換器94輸出一個控制信號，用于根據(jù)需要選擇一種或多種圖象信號的組合，以便將其顯示在顯示板上。按照這種連接方式，CPU97還按照待顯示的圖象信號向顯示板控制器72輸出控制信號，從而適當?shù)乜刂骑@示器件在圖片顯示頻率，掃描模式(隔行或非隔行掃描)，每個圖片的掃描線數(shù)量等方面的操作。
另外，CPU97直接向圖象發(fā)生器98輸出圖象數(shù)據(jù)和字符/圖形信息，或是通過輸入/輸出接口96連接到外部計算機或存儲器，以便輸入圖象數(shù)據(jù)和字符/圖形信息。當然，CPU97還可以為除上述之外的其他用途而用于與任何合適的任務有關的工作。例如，CPU97可以直接象個人計算機或文字處理器那樣涉及到信息的產(chǎn)生或處理功能。另一方面，CPU97也可以如上所述通過輸入/輸出接口96連接到外部的計算機網(wǎng)絡，以便和外部設備協(xié)同執(zhí)行數(shù)值計算或其他任務。
輸入裝置105是供用戶向CPU97輸入指令，程序及數(shù)據(jù)等等的設備，并可以是任何形式的輸入設置，例如鍵盤，鼠標，游戲桿，條碼閱讀器及話音識別裝置。
解碼器95是用于對由電路98至104輸入的各種圖象信號進行反變換的電路，將信號變換成三原色信號，或是變換成一個亮度信號，一個I信號和一個Q信號。如圖中虛線所示，解碼器95內最好包括一個圖象存儲器。這是因為解碼器95還要處理那些TV信號，例如包括MUSE-制式的TV信號，它需要一個圖象存儲器來執(zhí)行反變換。另外，圖象存儲器的存在還帶來了一個優(yōu)點，即使其易于顯示靜止圖片，或是易于執(zhí)行圖象處理和編輯，例如圖象的淡出，插入，放大，縮小及合成等等，這些工作是和圖象發(fā)生器98以CPU97共同執(zhí)行的。
多路轉換器94按照由CPU97輸入的控制信號根據(jù)需要選擇一個顯示圖象。換句話說，多路轉換器94選擇一個從解碼器95輸入的反變換圖象信號，并將其輸出到驅動器92。采用這種連接方式在一個圖片的顯示時間內切換地選擇兩個以上圖象信號，就可以象所謂多屏幕電視那樣在屏幕分割所限定的多個獨立區(qū)域中顯示不同的圖象。
顯示板控制器93是用于按照從CPU97輸入的控制信號控制驅動器92的工作方式的電路。
作為一種與顯示板的基本操作有關的功能，控制器93向驅動器92輸出一個信號，用于控制顯示板驅動電源(未示出)的操作順序，這僅是一個例子。另外，作為與顯示板驅動方式有關的一種功能，控制器93還可以向驅動器92輸出一個信號，用于控制圖片顯示頻率和掃描模式(隔行或非隔行掃描)。
根據(jù)不同情況，顯示板控制器93可以向驅動器92輸出控制信號，用于調整顯示圖象的亮度，對比度，色調及輪廓等圖象質量參數(shù)。
驅動器92是用于產(chǎn)生供給顯示板91的驅動信號的電路。驅動器92按照從多路轉換器94輸入的圖象信號和從顯示板控制器93輸入的控制信號進行工作。
采用按圖17所示布置方式的各個部件，并且利用上述的各種功能，該顯示器件可以在顯示板91上顯示出從各種圖象信息源輸入的圖象信息。具體地說，用解碼器95對包括TV廣播信號的各種圖象信號進行反變換，并根據(jù)要求由多路轉換器至少選擇其中之一，并將其輸入給驅動器92。另一方面，顯示控制器93按照待顯示的圖象信號發(fā)出一個控制信號去控制驅動器92的操作。驅動器92根據(jù)圖象信號和控制信號向顯示板91提供驅動信號，從而把圖象顯示在顯示板91上。上述的一系列操作都是由CPU97進行控制的。
除了在解碼器95內部的圖象存儲器，圖象發(fā)生器98及CPU97的協(xié)助下直接顯示選自多個項目的圖象信息之外，這種顯示器件還可以對待顯示的圖象信息執(zhí)行放大，縮小，旋轉，移動，邊沿加重，變淡，插入，色彩轉換以及圖象寬高比的轉換等等功能，同樣還可以執(zhí)行諸如合成，消除，復制，更換及嵌入等編輯功能。盡管在本例的說明中沒有特別地描述，還可以提供一個用于處理和編輯話音信息的電路，就象上述的圖象處理和編輯電路一樣。
相應地，即使只用本顯示器件作為單一的裝置，也可以將其作為TV廣播的顯示器，TV會議終端，處理靜止和運動圖象的圖象編輯器，計算機終端，含文字處理器的辦公自動化終端，以及游戲機等等；因此，它可以廣泛地用于工業(yè)和民用領域。
需要指出，圖17僅示出了采用顯示板的顯示器件的一個結構例，顯示板中的電子源由面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件構成，然而，本發(fā)明并不僅限于此例。例如，與用途無關的圖17中所示的某些電路可以刪除。反之，按照各種用途還可以增加電路部件。當這種顯示器件被用于TV電話時，作為附加部件最好是再提供一個TV攝像機，一個音頻話筒，一個照明燈及一個包括調制解調器的發(fā)送/接收電路。
〔例13〕本例涉及到一種梯形連線型的電子源及采用該電子源的圖象形成裝置。圖18A至18C逐步示出了該部件。以下說明本例電子源和圖象形成裝置的制造過程。按照100×100的數(shù)目布置電子發(fā)射器件，從而構成電子源。
步A在干凈的鈉鈣玻璃上用濺射法形成0.5μm厚的氧化硅膜，制備成電子源的基板21。在基板21上形成一層光刻膠(由HitachiChemical Co.,Ltd.制造的RD-2000N-41)，并對其構圖，形成與兼做器件電極的光用導線的形狀相應的開口。然后用真空蒸汽淀積法依次在其上淀積5nm厚的Ti膜和100nm厚的Ni膜。用有機溶液溶解光刻膠的圖形，再除去淀積的Ni/Ti膜，就構成了兼做器件電極的光用導線81。器件電極之間的間隔L被設定為L=3μm。
步B用真空蒸汽淀積法在基板1上淀積一個300nm厚的Cr膜，并用普通的光刻技術限定開口82，使其對應導電薄膜的圖形。由此就形成了Cr掩模83。
然后用旋涂器轉動基板，在其上涂一層鈀(Pd)胺絡合溶液(由OKuno。Pharmaceutical CO.,Ltd.制造的CCP-4230)，接著在空氣中用300℃加熱烘烤12分鐘。由此形成的是一種以PdO為主要成分的導電細微粒膜，厚度約為7nm。
步C利用濕法蝕刻除去Cr掩模，除去PdO細微粒膜以便對其構圖，形成所需形狀的導電薄膜4。導電薄膜4的電阻值Rs為2×104Ω/□。
步D接著把基板置于圖5所示的真空處理裝置中按逐行的方式執(zhí)行成形處理。成形處理的方法與例1中所用的流程相同。當各行的電阻值超過100kΩ時就結束該行的成形處理，接著再處理下一行。
步E把基板浸入與例11中所用的相同的電鍍液中，在正、負電極兩側的導線之間施加10V的矩形脈沖。按逐個線的方式進行電鍍。當流經(jīng)每個器件的電流達到5mA時就停止對該線的電鍍，然后再電鍍下一條線。在這種處理中所施加的電壓極性被設定為與發(fā)射電子時的實際工作極性相反。結果就在電鍍的負電極側，也就是實際驅動時的正電極側形成了一個由W-Ni合金構成的鍍膜。
步F按照例12的方式制成一個顯示板，但是，由于本例的顯示板有一個柵電極，其結構與例12中有所不同。按圖19所示裝配電子源的基板21，后背板31，面板36和柵電極84，使端子86和柵端子87伸到殼體的外部、85可以是一個用做電子通路的孔。
在全表面發(fā)光的狀態(tài)下對例12和13的圖象形成裝置(顯示板)連續(xù)驅動100小時，其結果是所有的板在操作期間都能保持穩(wěn)定的性能。
以上對本發(fā)明的電子發(fā)射器件，采用該電子發(fā)射器件的電子源以及采用該電子源的圖象形成裝置進行了充分的描述，通過長時間的驅動可以抑制電子發(fā)射特性的劣化，由此就獲得了穩(wěn)定的電子發(fā)射特性和穩(wěn)定的顯示功能。
權利要求
1．一種電子發(fā)射器件，包括一對電極；設置在所述電極之間的導電膜，所述導電膜具有包括縫隙的電子發(fā)射區(qū)；設置在所述縫隙中的涂敷膜，與所述導電膜相連，在所述縫隙中形成比所述縫隙窄的間隙，所述涂敷膜主要由在高于所述導電膜材料的溫度下產(chǎn)生1.3×10-3Pa的蒸氣壓的材料構成，其中所述材料是金屬或金屬氧化物。
2．根據(jù)權利要求1所述的電子發(fā)射器件，其中所述涂敷膜設在位于所述導電膜高電位的一端，朝向所述縫隙。
3．根據(jù)權利要求2所述的電子發(fā)射器件，其中所述涂敷膜還設在位于所述導電膜低電位的另一端，朝向所述縫隙。
4．按照權利要求1的電子發(fā)射器件，其特征是所述材料是由屬于Ⅳa,Ⅴa,Ⅵa,Ⅶa和Ⅷa族元素的組中選出的一種元素構成的金屬，或是這種金屬的氧化物。
5．按照權利要求3的電子發(fā)射器件，其特征是所述材料是由選自Mo,Hf,W和Ni的一種元素構成的金屬，或是該金屬的氧化物。
6．按照權利要求1的電子發(fā)射器件，其特征是所述膜是由一種平均粒度不小于30nm的細微粒形成的。
7．按照權利要求1的電子發(fā)射器件，其特征是上述電子發(fā)射區(qū)是設在上述導電膜中的一個縫隙。
8．按照權利要求1～4、6、7中任意一項的電子發(fā)射器件，其特征是上述電子發(fā)射器件是一種面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件。
9．一種電子源包括布置在基板上的許多電子發(fā)射器件，其特征是，上述電子發(fā)射器件是權利要求1～4、6、7中任意一項所述的一種電子發(fā)射器件。
10．按照權利要求9的電子源，其特征是，上述電子發(fā)射器件都是面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件。
11．按照權利要求9的電子源，其特征是，布置有許多個器件行，一個器件行包括許多相互電連接的電子發(fā)射器件。
12．按照權利要求9的電子源，其特征是上述許多電子發(fā)射器件按矩陣結線方式相互電連接。
13．一種圖象形成裝置，包括一個由布置在基板上的許多電子發(fā)射器件構成的電子源，以及一個圖象形成元件，其特征是，上述電子源是權利要求9所述的電子源。
14．按照權利要求13的圖象形成裝置，其特征是上述電子發(fā)射器件都是面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件。
15．按照權利要求13的圖象形成裝置，其特征是上述電子源是這樣一種電子源，其中布置有許多器件行，一個器件行包括許多相互電連接的電子發(fā)射器件。
16．按照權利要求13的圖象形成裝置，其特征是上述電子源是這樣一種電子源，其中的上述許多電子發(fā)射器件按矩陣結線方式相互電連接。
17．按照權利要求13的圖象形成裝置，其特征是上述圖象形成元件是一種熒光物質。
18．一種電子發(fā)射器件，包括一對導電膜，相互對置，具有第一間隔，該第一間隔是電子發(fā)射縫隙；設置在所述第一間隔內的一膜，至少與所述一對導電膜之一相連，使得在所述第一間隔內形成比所述第一間隔窄的第二間隔，所述膜包括作為主要成份的第一材料，第一材料在高于所述導電膜的第二材料的溫度上產(chǎn)生1.3×10-3Pa蒸氣壓，以及一對電極，分別與所述一對導電膜各膜相連；其中所述第一材料是金屬或金屬氧化物。
全文摘要
一種電子發(fā)射器件包括設在電極間的具有電子發(fā)射區(qū)的導電膜,該導電膜具有在電子發(fā)射區(qū)內形成的并且主要由熔點高于導電膜材料的一種材料制成的膜。另一方案是,制成該膜的主要材料產(chǎn)生1.3×10
文檔編號H01J31/12GK1310462SQ0013559
公開日2001年8月29日 申請日期1995年8月2日 優(yōu)先權日1994年8月2日
發(fā)明者巖崎達哉, 山野邊正人, 塚本健夫, 山本敬介, 浜元康弘 申請人:佳能株式會社