專利名稱：制造電子束裝置的方法,制造圖像形成裝置的方法,用這些制造方法制造的電子束裝置和 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在襯底上形成多個(gè)電子發(fā)射部分的電子束裝置、和與電子發(fā)射部分對(duì)置形成圖像形成部件的圖像形成裝置、以及制造它們的方法。
至今，作為電子發(fā)射元件，已知有熱陰極元件和冷陰極元件兩種類型。作為這些元件中的冷陰極元件，已知例如表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件、場致發(fā)射型(以下稱為“FIE型”)、金屬/絕緣層/金屬型發(fā)射元件(以下稱為“MIM型”)等。
作為表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件，已知有例如M.I.Elinson的披露于Radio Eng.Electron phys.10，1290(1965)中的實(shí)例或下面將描述的其它實(shí)例。
表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件利用使電流與膜表面平行地流進(jìn)襯底上形成的小區(qū)域薄膜中所引起的電子發(fā)射現(xiàn)象。作為表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件，已報(bào)道過上述Elinson等人的使用SiO2薄膜的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件、使用Au薄膜的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件[G.Dittmer“Thin Solid Films”，9317(1972)]、使用In2O3/SnO2薄膜的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件[M.Hartwell an C.G.Fonstad“IEEE Trans.EDConf.”，519(1975)]、使用碳薄膜的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件[HisashiAraki，等人的“Vapor Vacuum”，Vol.26，No.1，p22(1983)]等。
作為表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的典型實(shí)例，圖93中示出M.Hartwell的上述元件的平面圖。圖93中，參考標(biāo)號(hào)8001表示襯底，參考標(biāo)號(hào)8004表示由通過濺射形成的金屬氧化物構(gòu)成的導(dǎo)電薄膜。導(dǎo)電薄膜8004形成于如圖93所示的H形平面中。在導(dǎo)電薄膜8004上進(jìn)行后述的稱為“帶電(electrification)形成”的帶電工藝處理，形成電子發(fā)射部分8005。圖93中，設(shè)置間隔L為0.5-1(mm)，w為0.1(mm)。為了便于在圖中展示，電子發(fā)射部分8005表示為在導(dǎo)電薄膜8004中心的矩形?？墒牵撔螤钍鞘疽庑缘模⒉皇菍?shí)際電子發(fā)射部分的位置和構(gòu)形的真實(shí)表示。
在包括M.Hartwell等人提出的元件的上述表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件中，通常在進(jìn)行電子發(fā)射之前通過稱為“帶電形成”的帶電工藝處理，在導(dǎo)電膜8004上形成電子發(fā)射部分。換言之，帶電形成涉及把恒定直流電壓或以約1伏/分那樣的非常慢的速率建立的直流電壓施加到導(dǎo)電膜8004的兩端使其帶電，從而局部破壞、變形或改變導(dǎo)電膜8004并使其帶電，形成高電阻狀態(tài)下的電子發(fā)射部分8005。在被局部破壞、變形或改變的導(dǎo)電膜8004的部分中產(chǎn)生裂縫。在上述帶電形成之后把適當(dāng)電壓施加給導(dǎo)電薄膜8004的情況下，從接近裂縫的部分進(jìn)行電子發(fā)射。
FE型的實(shí)例披露于W.P.Dyke和W.W.Dolan在Electron Physics，8，89(1956)上發(fā)表的“Field Emission”，以及C.A.Spindt在J.Appl.Phys.，475，248(1976)上發(fā)表的“Physical properties of thin-film fieldemission cathodes with molybdenum cones”等。
作為FE元件元件結(jié)構(gòu)的典型實(shí)例，圖94示出由上述C.A.Spindt等人制備的元件的剖面圖。在該圖中，參考標(biāo)號(hào)8010表示襯底，8011是用導(dǎo)電材料制備的發(fā)射體布線，8012是發(fā)射錐體，8013是絕緣層和8014是柵電極。這種類型的元件是被設(shè)計(jì)成可在發(fā)射錐體8012與柵電極8014之間施加適當(dāng)?shù)碾妷海员銖陌l(fā)射錐體8012的前端部產(chǎn)生電場發(fā)射。
此外，作為FE元件的另一個(gè)元件結(jié)構(gòu)，有在襯底上與襯底平面大體平行地設(shè)置發(fā)射體和柵電極而不采用圖94所示疊層結(jié)構(gòu)的實(shí)例。
并且，作為MIM型的實(shí)例，已知有披露于C.A.Mead在J.Appl.Phys.，32，646(1961)上發(fā)表的“Operation of tunnel-emission devices”等等。圖95中示出MIM型元件結(jié)構(gòu)的典型實(shí)例。圖95是剖面圖，圖中，參考標(biāo)號(hào)8020表示襯底，8021是由金屬制備的下電極，8022是厚度約為10nm的絕緣層，和8023是由厚度約為8-30nm的金屬制備的上電極。在MIM型中，在上電極8023與下電極8021之間施加適當(dāng)?shù)碾妷?，從而從上電極8023的表面產(chǎn)生電子發(fā)射。
上述冷陰極元件不需要加熱器進(jìn)行加熱，因與熱陰極元件相比，它可以在低溫下獲得電子發(fā)射。因此，冷陰極元件的結(jié)構(gòu)比熱陰極元件的結(jié)構(gòu)簡單，并且冷陰極元件可制備微細(xì)元件。此外，在冷陰極元件中，即使在襯底上高密度地設(shè)置大量的元件，象襯底熱熔那樣的問題也不易發(fā)生。并且，因熱陰極元件利用加熱器加熱進(jìn)行工作，因而在響應(yīng)速度上冷陰極元件與熱陰極元件不同，冷陰極元件的響應(yīng)速度高，熱陰極元件的響應(yīng)速度低。由于上述理由，已對(duì)冷陰極元件展開了廣泛的研究。
例如，在冷陰極元件中，由于表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的結(jié)構(gòu)特別簡單并且容易制造，因而它具有可在大面積上形成大量元件的優(yōu)點(diǎn)。
為此，正如本申請人在JP-A-64-31332中所披露的那樣，已對(duì)設(shè)置和驅(qū)動(dòng)大量元件的方法進(jìn)行了研究。
作為表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的應(yīng)用，已研究了例如圖像顯示裝置、如圖像記錄裝置之類的圖形形成裝置、電荷束源等。
特別是，作為對(duì)圖像顯示裝置的應(yīng)用，已研究了組合表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件與因電子束照射而發(fā)光的熒光體的圖像顯示裝置，正如例如本申請人的美國專利5066883、以及JP-A-2-257551和JP-A-4-28137中所披露的那樣。在采用表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件與熒光體的組合的圖像顯示裝置中，期待優(yōu)于常規(guī)的其它圖像顯示裝置的特性。例如，與近年來流行的液晶顯示裝置相比，上述圖像顯示裝置具有下列優(yōu)勢因該圖像顯示裝置是自發(fā)光型的，因而不需要背光并且可視角度寬。
此外，在例如本申請人的美國專利4904895中披露了設(shè)置和驅(qū)動(dòng)大量FE型元件的方法。并且，作為把FE型元件用于圖像顯示裝置的實(shí)例，已公開了例如由R.Meyer[R.Meyer“Recent Development onMicro-tips Display at LETI”，Tech.Digest of 4th Int.Vacuum Micro-electronics Conf.，Nagahama，PP.6-9(1991))]報(bào)道的平板型顯示裝置。
此外，例如由本申請人在JP-A-3-55738中披露了設(shè)置大量MIM型元件和應(yīng)用于圖像顯示裝置的實(shí)例。
在采用上述電子發(fā)射元件的圖像顯示裝置中，引人注意的是深度淺的平板型圖像顯示裝置，由于省空間和重量輕，因而它可作為CRT型圖像顯示裝置的替代品。
圖96是表示顯示板部分實(shí)例的透視圖，該顯示板部分形成平面型圖像顯示裝置并且被切割以展示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
圖96中，參考標(biāo)號(hào)8115表示背板，8116表示側(cè)壁，8117表示面板，并且背板8115、側(cè)壁8116和面板8117構(gòu)成殼體(氣密容器)，用于維持真空狀態(tài)下的顯示板內(nèi)部。
背板8115固定有襯底8111，在襯底8111上形成N×M個(gè)冷陰極元件8112(N和M是等于或大于2的正整數(shù)，根據(jù)顯示像素的目標(biāo)數(shù)適當(dāng)設(shè)定)。此外，如圖96所示，用M行布線8113和N列布線8114來布線N×M個(gè)冷陰極元件8112。由襯底8111、冷陰極元件8112、行布線8113和列布線8114構(gòu)成的部分被稱為多束電子源。此外，至少在行布線8113和列布線8114彼此交叉的部分，在這兩個(gè)布線之間形成絕緣層(未示出)，以保持電絕緣。
面板8117的下表面形成有熒光膜8118，由其上分別涂敷紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)三基色熒光體(未示出)的熒光體形成熒光膜8118。此外，在形成熒光膜8118的各色熒光體之間設(shè)置黑色材料(未示出)，在熒光膜8118于背板8115側(cè)的表面上形成由鋁等構(gòu)成的金屬敷層8119。
Dx1-Dxm、Dy1-Dyn和Hv是具有氣密性結(jié)構(gòu)的連接端子，供電連接顯示板與電子電路(未示出)。Dx1-Dxm電連接到多束電子源的行布線8113，Dy1-Dyn電連接到多束電子源的列布線8114，和Hv電連接到金屬敷層8119。
此外，上述氣密性容器的內(nèi)部維持在約1×10-4Pa的真空狀態(tài)，并且需要防止因圖像顯示裝置的顯示面積增加時(shí)，氣密性容器內(nèi)部與外部之間的壓力差引起的背板8115和面板8117變形和毀壞的裝置。在增加背板8115和面板8117的厚度的方法中，不僅圖像顯示裝置的重量增加，而且當(dāng)從傾斜方向觀看顯示裝置時(shí)還發(fā)生圖像畸變或視差。相反，圖96中，提供了一種由相對(duì)薄的玻璃基板形成的支撐結(jié)構(gòu)(稱為隔板或肋條)8120，用于支撐大氣壓力。利用該結(jié)構(gòu)，在其上形成多個(gè)束電子源的襯底8111與其上形成熒光膜8118的面板8117之間正常地保持接近毫米到幾毫米的空間，氣密性容器的內(nèi)部如上所述維持在高真空狀態(tài)。
在采用上述顯示板的圖像顯示裝置中，當(dāng)通過容器外部端子Dx1-Dxm和Dy1-Dyn把電壓分別施加給各冷陰極元件8112時(shí)，從各冷陰極元件8112發(fā)射電子。同時(shí)，通過容器外部端子Hv把幾百伏(v)到幾千伏(kv)的高電壓施加給金屬敷層8119，加速上述發(fā)射的電子，使其轟擊面板8117的內(nèi)表面。結(jié)果，形成熒光膜8118的各色熒光體被激勵(lì)發(fā)光，從而顯示圖像。
通常，利用施加在電子源與熒光體之間的電壓(加速電壓)加速從電子源發(fā)射的電子，并且使其轟擊熒光體以發(fā)光。因此，隨著加速電壓增加，顯示圖像的亮度就變得越亮?？墒牵缟纤?，在電子源與具有熒光體的襯底之間的相對(duì)距離較短的薄型圖像形成裝置的情況下，因加速電壓，形成于電子源與熒光體之間的電場強(qiáng)度變大。
上面的情況存在下列問題。
在對(duì)電子源施加大電場，具體地說，在多個(gè)束電子源與面板8117之間施加幾百伏或以上的高電壓(即，1kv/mm或以上的大電場)以加速從冷陰極元件8112發(fā)射的電子的情況下，在電子源上存在例如如塵埃、突起之類的雜質(zhì)材料(以下一般地稱為突起)。有電場集中到突起上和從其發(fā)射電子的情況。因受到發(fā)射電流或大電場產(chǎn)生的熱量的影響，突起的結(jié)構(gòu)還變得尖銳，電場強(qiáng)度變得更高，所發(fā)射的電子量增加。
當(dāng)如上所述發(fā)生正反饋時(shí)，最后發(fā)生如突起被熱損壞之類的現(xiàn)象。當(dāng)如上所述發(fā)生上述現(xiàn)象時(shí)，不僅突起被損壞，而且圖像形成裝置內(nèi)的真空氣氛變劣。這擔(dān)當(dāng)觸發(fā)器，從而在電子源與施加大電場的熒光體之間發(fā)生放電現(xiàn)象。被加速的陽離子與電子源碰撞，使電子源損壞，從而導(dǎo)致圖像缺陷產(chǎn)生之類的問題。
作為抑制上述放電現(xiàn)象的方法，例如，已知為了抑制火花放電預(yù)先在高真空中進(jìn)行火花放電的方法(例如，“high voltagetechnology”(ElectricInstitute，Ohm Company1981))。上述處理通常被稱為“調(diào)整(conditioning)”。
在制造大面積圖像形成裝置中，有預(yù)先實(shí)施調(diào)整處理影響電子發(fā)射特性的情況。這是因?yàn)樵谡{(diào)整處理期間因放電在元件中消耗的焦?fàn)枱崾箤?dǎo)電薄膜被破壞。
圖26展示在該處理中的等效電路圖。假定上述現(xiàn)象因存儲(chǔ)于由電子源襯底2071與進(jìn)行調(diào)整處理的加高電壓的電極2010構(gòu)成的電容器中的電荷引起。
當(dāng)電壓V施加在由其面積分別為S且彼此間隔距離d的兩個(gè)電極形成的平行板電容器上時(shí)，存儲(chǔ)的電荷量Q可表示為Q＝CV＝εSV/d。當(dāng)在調(diào)整處理中出現(xiàn)相同的電場時(shí)，存儲(chǔ)于由電子源襯底2071與加高電壓的電極2010構(gòu)成的電容器中的能量E可表示為E＝CV/2＝εSV/2d，其中ε是這兩個(gè)電極之間的材料(或真空)的介電常數(shù)。
為此，當(dāng)利用電子源襯底2071和與其對(duì)置且面積相等的加高電壓的電極2010進(jìn)行調(diào)整處理時(shí)，出現(xiàn)了在放電操作期間電子源襯底所消耗的能量與所述面積成比例增加的問題。
再有，作為抑制上述放電現(xiàn)象的另一個(gè)方法，在JP-A-8-106847中披露了在電弧放電發(fā)生時(shí)的電弧放電操作期間，為了限制從外部電壓源通過陽極作為電弧流過發(fā)射體的大電流，在陽極與外部電壓源之間設(shè)置電感器的技術(shù)。在本說明書中，異常放電包括上述電弧放電。
圖97示意性表示披露于上述JP-A-8-106847中的技術(shù)要點(diǎn)。圖97中，參考標(biāo)號(hào)9121表示襯底；9122是陰極；9123是發(fā)射體；9124是陰極導(dǎo)體；9125是絕緣體；9126是柵極；9127是陽極；9128是電感器；9129是電阻器；和9130是電壓源。該技術(shù)是電場發(fā)射元件被用作電子發(fā)射元件，通過提供電感器9128，盡管弧光放電在陽極9127與發(fā)射體9123(陰極)之間發(fā)生，但基本上可限制與陽極9127和發(fā)射體9123之間的電弧放電有關(guān)且由電壓源9130供給的電流。換言之，在發(fā)生電弧放電和陽極電位低的情況下，可暫時(shí)限制從外部電源輸送電荷。
可是，大屏幕圖像形成裝置在陽極與陰極之間的電容大，因而產(chǎn)生存儲(chǔ)于陽極與陰極中的電荷量大，和當(dāng)異常放電開始時(shí)，響應(yīng)于陽極電位的降低，電荷通過放電通路移動(dòng)的問題。在立刻進(jìn)行電荷移動(dòng)的情況下，電流值明顯變大。不必說，當(dāng)電流從外部電源流入陽極時(shí)，不能觀察到電流，即，在限制電荷從外電源進(jìn)入的上述方法中，不能抑制電流。
這是因?yàn)樵诋惓７烹姲l(fā)生的情況下，陽極的低電位被恢復(fù)，換言之，僅僅充電由陽極和陰極襯底構(gòu)成的電容器的電流，或連接電弧的電流可作為電弧放電的結(jié)果被觀察到。本發(fā)明人通過在異常放電期間測量陽極電極上隨時(shí)間的電荷，認(rèn)識(shí)到以約μ秒或更短時(shí)標(biāo)發(fā)生電荷響應(yīng)于陽極電位降低的移動(dòng)。此外，本發(fā)明人還認(rèn)識(shí)到，響應(yīng)于陽極電位降低的電流因其流過放電通路而引起損傷。因此，在進(jìn)行調(diào)整處理中，需要抑制相應(yīng)于陽極電位降低的電流流過放電通路。
再有，一旦異常放電發(fā)生，那么就可能發(fā)生再次異常放電，重要的是要防止再次異常放電。當(dāng)再次異常放電以鏈接方式發(fā)生時(shí)，因存在即使在第一次異常放電中沒有造成損傷，但作為結(jié)果發(fā)生了大量損傷的情況，因而需要可靠地防止再次異常放電。
本發(fā)明的目的在于提供一種制造方法和即使在長時(shí)間顯示圖像時(shí)也不具有有缺陷的像素的圖像形成裝置，其中該方法可消除包括在以圖像形成裝置為代表的電子束裝置內(nèi)可導(dǎo)致放電現(xiàn)象的如突起之類的因素，從而利用該制造方法制造高可靠的優(yōu)異電子束裝置(電子源)。
此外，本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供可抑制因異常放電引起的損傷和盡可能防止再次異常放電發(fā)生的用于圖像形成裝置的制造方法和制造設(shè)備。
按照本發(fā)明，提供制造電子束裝置的方法，在該電子束裝置中，在襯底上設(shè)置發(fā)射電子的電子發(fā)射部分和電連接所述電子發(fā)射部分的布線，該方法包括在襯底上形成布線的布線形成步驟；和在襯底上形成電子發(fā)射部分的電子發(fā)射部分形成工藝步驟；其中，在完成布線形成步驟之后和在完成電子發(fā)射部分形成工藝步驟之前，進(jìn)行對(duì)形成布線的襯底施加規(guī)定電場的電場施加工藝步驟。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，電場的電場強(qiáng)度為1kV/mm或以上。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，電場施加工藝步驟包括通過施加電場從襯底的一部分放電，從而把該部分變?yōu)殡y以放電的形狀的步驟，其中該部分是在電場施加工藝步驟之后的包括電子發(fā)射部分形成工藝步驟的各工藝中或在使用電子束裝置時(shí)容易放電的部分。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，電子發(fā)射部分形成步驟包括形成成對(duì)電極的電極形成步驟，其中從相應(yīng)于各電子發(fā)射部分的布線對(duì)電極給出不同的電位，和在進(jìn)行電極形成步驟之前實(shí)施電場施加步驟。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，電極對(duì)包括構(gòu)成表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的一對(duì)電極。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，電極形成步驟包括下列步驟在襯底上形成導(dǎo)電薄膜的薄膜形成步驟，和在形成的導(dǎo)電薄膜中產(chǎn)生間隙，并由導(dǎo)電薄膜構(gòu)成位于間隙兩側(cè)的電極對(duì)。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，在實(shí)施薄膜形成步驟之前進(jìn)行電場施加步驟。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，在完成薄膜形成步驟之后和在導(dǎo)電薄膜中產(chǎn)生間隙之前進(jìn)行電場施加步驟。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，電極對(duì)包括電場發(fā)射型電子發(fā)射元件的發(fā)射體和柵極。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，電場發(fā)射型電子發(fā)射元件包括從端部發(fā)射電子的發(fā)射體和在端部與柵極之間產(chǎn)生電場的柵極。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，在形成發(fā)射體之前進(jìn)行電場施加步驟。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，在形成柵極之前進(jìn)行電場施加步驟。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，通過布線按梯狀形式或矩陣形式把多個(gè)電子發(fā)射部分連接到襯底的一個(gè)主表面上。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，在電場施加步驟中，與其上設(shè)置布線的襯底的表面對(duì)置電極，在電極與襯底上的布線之間加電壓，以施加電場。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，在電場施加步驟期間改變電極與布線之間所給出的電壓。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，在電場施加步驟期間改變電極與布線之間的距離。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，限流電阻器連接在電極與對(duì)電極加電壓的電源之間。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，在真空氣氛中進(jìn)行電場施加步驟。
按照本發(fā)明，提供制造圖像形成裝置的方法，該圖像形成裝置包括在襯底上形成分別具有一對(duì)元件電極的多個(gè)電子源元件的電子源，和與襯底上的電子源對(duì)置的圖像形成部分，其中在相同的襯底上還形成與各元件電極電連接的導(dǎo)電薄膜和形成在導(dǎo)電薄膜一部分上的電子發(fā)射部分，各電子源元件的元件電極通過布線按梯狀或矩陣形式連接，該方法包括在完成形成布線的步驟之后和在完成形成電子發(fā)射部分的步驟之前，實(shí)施對(duì)其上形成布線的襯底施加規(guī)定電場的電場施加步驟。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，組合按照信息信號(hào)控制從各電子源元件發(fā)射的電子束的控制電極。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，按這樣的方式進(jìn)行電場施加工藝步驟，即使加電場的電極和襯底彼此對(duì)置，在電極與布線之間加電壓，和使儲(chǔ)存在由電極與襯底形成的電容器中的能量等于或小于破壞導(dǎo)電薄膜的能量。
按照本發(fā)明，提供制造電子束裝置的方法，該電子束裝置包括多個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件，該方法包括在襯底上形成多對(duì)元件電極的步驟；通過絕緣層彼此層疊的多個(gè)行方向布線和多個(gè)列方向布線與多對(duì)元件電極的各電極連接，從而按矩陣形成公共布線的步驟；在各對(duì)元件電極之間形成導(dǎo)電薄膜的步驟；對(duì)各對(duì)元件電極之間的導(dǎo)電薄膜實(shí)施帶電工藝的形成電子發(fā)射部分的形成步驟；和在電極與公共布線之間加電壓的施加電場的調(diào)整步驟，其中用于對(duì)具有公共布線的表面施加電場的電極與襯底彼此對(duì)置；其中在儲(chǔ)存于由電極和襯底形成的電容器中的能量等于或小于破壞導(dǎo)電薄膜的條件下進(jìn)行調(diào)整步驟。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，假定電極與襯底彼此面對(duì)的區(qū)域面積為S，電極與襯底之間的距離為Hc，施加于電極與公共布線之間的電壓為Vc，真空的介電常數(shù)為ε，可破壞導(dǎo)電薄膜的能量為Eth，那么在下列條件下進(jìn)行調(diào)整步驟ε×S×Vc2/2Hc＜Eth ……(1)。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，在調(diào)整步驟中使用多個(gè)施加電場的電極。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，在調(diào)整步驟中改變電極與襯底之間的相對(duì)位置。
按照本發(fā)明，提供制造圖像形成裝置的方法，該圖像形成裝置包括其上形成多個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的襯底，和與襯底上的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件對(duì)置的圖像形成部件，該方法包括在襯底上形成多對(duì)元件電極的步驟；通過絕緣層彼此層疊的多個(gè)行方向布線和多個(gè)列方向布線與多對(duì)元件電極的各電極連接，從而按矩陣形成公共布線的步驟；在各對(duì)元件電極之間形成導(dǎo)電薄膜的步驟；對(duì)各對(duì)元件電極之間的導(dǎo)電薄膜實(shí)施帶電工藝的形成電子發(fā)射部分的形成步驟；和在電極與公共布線之間加電壓的施加電場的調(diào)整步驟，其中用于對(duì)具有公共布線的表面施加電場的電極與襯底彼此對(duì)置；其中在儲(chǔ)存于由電極和襯底形成的電容器中的能量等于或小于破壞導(dǎo)電薄膜的條件下進(jìn)行調(diào)整步驟。
按照本發(fā)明，提供制造電子束裝置的方法，該電子束裝置包括第一板，第一板具有產(chǎn)生電子束的電子束源，該方法包括在第一板和與第一板對(duì)置的電極之間施加電壓的步驟；其中，在步驟中，在第一板和與第一板對(duì)置的電極之間施加允許引導(dǎo)電流流動(dòng)的電壓。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，電壓是可保持引導(dǎo)電流流動(dòng)的狀態(tài)的電壓。
按照本發(fā)明，提供制造電子束裝置的方法，該電子束裝置包括第一板，第一板具有由導(dǎo)電膜形成且產(chǎn)生電子束的電子束源，該方法包括在第一板和與第一板對(duì)置的電極之間施加電壓的步驟；其中，在步驟中，施加能夠?qū)?dǎo)電膜產(chǎn)生影響的電壓。
按照本發(fā)明，提供制造圖像形成裝置的方法，該圖像形成裝置包括其上形成電子束源的背板和其上形成因電子束的照射而發(fā)光的熒光體的面板，該方法包括在形成包括背板和面板的真空容器之前，對(duì)其上形成電極的襯底加高壓的步驟。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，在完成電子束源之前，對(duì)其上形成電極的背板襯底進(jìn)行高壓施加步驟。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，在真空中實(shí)施高壓施加步驟。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，在氣體中實(shí)施高壓施加步驟。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，在其上形成電極的襯底與具有反電極的虛設(shè)面板之間施加高壓。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，其上形成電極的襯底具有到達(dá)電子發(fā)射元件的饋送布線，用布線作為一個(gè)電極和用虛設(shè)面板作為另一個(gè)電極來施加高壓。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，其上形成電極的襯底具有用于饋送的多個(gè)行方向布線和多個(gè)列方向布線， 以按矩陣排布多個(gè)電子發(fā)射元件，使所有行方向布線和列方向布線為公共布線，用行方向和列方向布線作為一個(gè)電極和用虛設(shè)面板作為另一個(gè)電極來施加高壓。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，高壓是從低電壓逐漸升高的直流電壓。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，高壓是從低電壓逐漸升高的交流電壓。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，高壓是從低電壓逐漸升高的脈沖電壓。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，電子束源是冷陰極元件。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，電子束源是表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件。
按照本發(fā)明，提供制造圖像形成裝置的方法，該圖像形成裝置包括其上形成電子束源的背板、其上形成因電子束的照射而發(fā)光的熒光體的面板、和設(shè)置在背板與面板之間的結(jié)構(gòu)支撐件，該方法包括在面板、背板和結(jié)構(gòu)支撐件組裝在一起成為顯示板之后，在面板與背板之間施加高壓的步驟；和在施加高壓的步驟之后的形成電子源的步驟。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，在真空中實(shí)施高壓施加步驟。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，通過把氣體引入圖像形成裝置中來實(shí)施高壓施加步驟。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，電子束源具有通過多個(gè)布線彼此連接的多個(gè)電子發(fā)射元件，和在高壓施加步驟中，使多個(gè)布線共同接地，并對(duì)面板施加高壓。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，結(jié)構(gòu)支撐件具有矩形形狀并被設(shè)置在電子束源與面板之間，使其縱向與多個(gè)布線平行。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，電子束源具有通過多個(gè)行方向布線和多個(gè)列方向布線按矩陣排布的多個(gè)電子發(fā)射元件，和在高壓施加步驟中，使多個(gè)行方向布線和多個(gè)列方向布線共同接地，并對(duì)面板施加高壓。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，結(jié)構(gòu)支撐件具有矩形形狀并被設(shè)置在電子束源與面板之間，使其縱向與多個(gè)行方向布線和多個(gè)列方向布線中任一個(gè)平行。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，高壓是其峰值從低電壓逐漸升高的交流電壓。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，高壓是其峰值從低電壓逐漸升高的脈沖電壓。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，高壓是從低電壓逐漸升高的單調(diào)增加的電壓。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，電子束源是冷陰極元件。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，電子束源是表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，電子源形成步驟包括帶電形成步驟。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，電子源形成步驟包括帶電激活步驟。
按照本發(fā)明，提供制造電子束裝置的方法，該電子束裝置包括具有產(chǎn)生電子束的電子束源的第一板和與第一板對(duì)置的電極，該方法包括在第一板與電極之間施加電壓的第一步驟；在第一步驟之后形成電子束源的步驟。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，在第一步驟之后進(jìn)行的電子束源形成步驟包括通過對(duì)導(dǎo)電膜加電在導(dǎo)電膜上形成高電阻部分的步驟。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，在第一步驟之后的電子束源形成步驟包括在電子發(fā)射部分、接近電子發(fā)射部分的部分、或在電子發(fā)射部分和接近電子發(fā)射部分的部分上淀積淀積物的步驟。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，在第一板上形成布線之后進(jìn)行第一步驟。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，在形成具有電子發(fā)射部分的導(dǎo)電薄膜之后進(jìn)行第一步驟。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，通過在第一板與電極之間施加電壓，電流流過第一板與電極之間。
在按照本發(fā)明的制造電子束裝置的方法的一個(gè)方式中，因在第一板與電極之間產(chǎn)生的放電，電流流動(dòng)。
按照本發(fā)明，提供制造圖像形成裝置的方法，在制造構(gòu)成圖像形成裝置的電子源襯底的步驟中，包括在與構(gòu)成電子源的電子源襯底相對(duì)的位置處設(shè)置電極和在電極與電子源襯底之間施加高壓的調(diào)整步驟，該方法包括電極的薄層電阻分別不同的多種調(diào)整步驟。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，以電子源襯底側(cè)作為陰極，在電子束源襯底與電極之間施加高壓。
按照本發(fā)明，提供制造圖像形成裝置的方法，在制造構(gòu)成圖像形成裝置的陽極的步驟中，包括在與構(gòu)成陽極的陽極襯底相對(duì)的位置處設(shè)置電極和在電極與陽極襯底之間施加高壓的調(diào)整步驟，該方法還包括電極的薄層電阻分別不同的多種調(diào)整步驟。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，以陽極襯底側(cè)作為陽極，在陽極襯底與電極之間施加高壓。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，還包括形成允許電子轟擊陽極襯底而發(fā)光的熒光膜的熒光膜形成步驟；在熒光膜形成步驟之后進(jìn)行的第一調(diào)整步驟；和在第一調(diào)整步驟之后，利用其薄層電阻小于第一調(diào)整步驟中的薄層電阻的電極進(jìn)行的第二調(diào)整步驟。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，還包括在襯底與電極之間形成的電場強(qiáng)度各不相同的調(diào)整步驟。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，改變在施加給電極的電壓和襯底與電極之間距離中的至少一項(xiàng)，使電場強(qiáng)度分別不同。
按照本發(fā)明，提供制造板型圖像形成裝置的方法，該圖像形成裝置包括其上設(shè)置電子束源的陰極襯底和與陰極襯底對(duì)置的圖像形成陽極襯底，以陰極襯底作為陰極，對(duì)與陰極襯底對(duì)置的陽極施加高壓，檢測施加高壓產(chǎn)生的異常放電，以在陰極襯底的制造期間抑制異常放電。
按照本發(fā)明，提供制造板型圖像形成裝置的方法，該圖像形成裝置包括其上設(shè)置電子束源的陰極襯底和與陰極襯底對(duì)置的圖像形成陽極襯底，以陰極襯底作為陰極，對(duì)與陰極襯底對(duì)置的陽極施加高壓，檢測施加高壓產(chǎn)生的異常放電，允許陽極的電位接近陰極的電位， 以在陰極襯底的制造期間抑制異常放電。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，檢測異常放電，以切斷陽極和與陽極連接的高壓電源之間的電連接。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，陰極襯底是按矩陣設(shè)置作為電子束源的多個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。
按照本發(fā)明，提供用于制造板型圖像形成裝置的裝置，該圖像形成裝置包括其上設(shè)置電子束源的陰極襯底和與陰極襯底對(duì)置的圖像形成陽極襯底，用于制造板型圖像形成裝置的裝置包括陽極；與陽極連接的高壓電源；檢測部件，通過從高壓電源施加高壓，檢測在陽極和與陽極襯底對(duì)置的陰極之間產(chǎn)生的異常放電；其中，通過高壓電源在設(shè)置為陰極的陰極襯底與陽極之間施加高壓，和用檢測部件來檢測所產(chǎn)生的異常放電，以抑制在制備陰極襯底期間的異常放電。
按照本發(fā)明，提供用于制造板型圖像形成裝置的裝置，該圖像形成裝置包括其上設(shè)置電子束源的陰極襯底和與陰極襯底對(duì)置的圖像形成陽極襯底，用于制造板型圖像形成裝置的裝置包括陽極；與陽極連接的高壓電源；和檢測部件，通過從高壓電源施加高壓，檢測在陽極和與陽極襯底對(duì)置的陰極之間產(chǎn)生的異常放電；其中，通過高壓電源在設(shè)置為陰極的陰極襯底與陽極之間施加高壓，和用檢測部件來檢測所產(chǎn)生的異常放電，和允許陽極電位接近陰極電位，以抑制在制備陰極襯底期間的異常放電。
在按照本發(fā)明的用于制造圖像形成裝置的裝置的一個(gè)方式中，還包括根據(jù)檢測部件檢測的異常放電，切斷陽極和與陽極連接的高壓電源之間電連接的部件。
在按照本發(fā)明的用于制造圖像形成裝置的裝置的一個(gè)方式中， 陰極襯底具有作為電子源的按矩陣設(shè)置的多個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。
按照上述制造方法制造的按照本發(fā)明的電子束裝置。
按照上述制造方法制造的按照本發(fā)明的圖像形成裝置。
按照本發(fā)明，提供制造電子源的方法，該電子源在襯底上具有多個(gè)電子發(fā)射元件和與電子發(fā)射元件連接的布線，其中電子發(fā)射元件包括設(shè)置于襯底上的一對(duì)對(duì)置電極、與電極連接且在電極之間的區(qū)域中具有第一裂縫的導(dǎo)電膜、和淀積在第一裂縫內(nèi)以及在包括第一裂縫的導(dǎo)電膜的區(qū)域中的主要包含碳的淀積物，并且在第一裂縫內(nèi)具有窄于第一裂縫的第二裂縫，該方法包括下列步驟形成導(dǎo)電膜；在導(dǎo)電膜中形成第一裂縫(形成步驟)；形成主要包含碳的淀積物(激活步驟)，在形成步驟之后進(jìn)行激活步驟；和在與襯底的表面大體垂直的方向上施加電場(調(diào)整步驟)，其中襯底上至少形成有布線和形成電子發(fā)射元件處的電極；其中，在形成步驟之前進(jìn)行調(diào)整步驟。
在按照本發(fā)明的制造電子源的方法的一個(gè)方式中，通過與按間隔在襯底上形成電極和布線的襯底的表面相對(duì)地設(shè)置調(diào)整電極，和在調(diào)整電極與襯底之間施加電壓，來進(jìn)行調(diào)整步驟。
在按照本發(fā)明的制造電子源的方法的一個(gè)方式中，在襯底上形成布線和電極的步驟之后進(jìn)行調(diào)整步驟，然后進(jìn)行形成導(dǎo)電膜的步驟。
在按照本發(fā)明的制造電子源的方法的一個(gè)方式中，調(diào)整步驟包括在襯底上形成布線和電極的步驟之后和在導(dǎo)電膜形成步驟之前進(jìn)行的第一調(diào)整步驟；以及在導(dǎo)電膜形成步驟之后和形成步驟之前進(jìn)行的第二調(diào)整步驟；其中，假設(shè)進(jìn)行第一和第二調(diào)整步驟時(shí)的調(diào)整電極的薄層電阻分別為R1和R2，那么值R1和R2滿足R1＜R2。
在按照本發(fā)明的制造電子源的方法的一個(gè)方式中，還包括第三調(diào)整步驟在形成步驟之后和激活步驟之前，與其上按間隔形成電極和布線的襯底的表面相對(duì)地設(shè)置調(diào)整電極，和在調(diào)整電極與襯底之間施加電壓，以在與其上形成電子發(fā)射元件的襯底的表面大體垂直的方向上施加電場，其中，調(diào)整電極的薄層電阻R3滿足R2＜R3。
在按照本發(fā)明的制造電子源的方法的一個(gè)方式中，還包括第四調(diào)整步驟在激活步驟之后，與其上按間隔形成電極和布線的襯底的表面相對(duì)地設(shè)置調(diào)整電極，和在調(diào)整電極與襯底之間施加電壓，以在與其上形成電子發(fā)射元件的襯底的表面大體垂直的方向上施加電場，其中，調(diào)整電極的薄層電阻R4滿足R4＜R1。
在按照本發(fā)明的制造電子源的方法的一個(gè)方式中，一邊監(jiān)視調(diào)整電極與襯底之間放電的引導(dǎo)現(xiàn)象，一邊執(zhí)行調(diào)整步驟，當(dāng)檢測到引導(dǎo)現(xiàn)象時(shí)進(jìn)行允許調(diào)整電極的電位接近陰極電位的控制。
在按照本發(fā)明的制造電子源的方法的一個(gè)方式中，把電壓施加部件連接在調(diào)整電極與襯底之間，一邊執(zhí)行調(diào)整步驟，一邊監(jiān)視調(diào)整電極與襯底之間放電的引導(dǎo)現(xiàn)象，當(dāng)檢測到引導(dǎo)現(xiàn)象時(shí)進(jìn)行切斷調(diào)整電極與電壓施加部件之間的電連接的控制。
在按照本發(fā)明的制造電子源的方法的一個(gè)方式中，利用具有與襯底相對(duì)的區(qū)域且該區(qū)域的面積小于其上設(shè)置電子發(fā)射元件的襯底的表面面積的調(diào)整電極，一邊移動(dòng)襯底上的調(diào)整電極，一邊保持調(diào)整電極與襯底之間的間距為規(guī)定值，以此來執(zhí)行調(diào)整步驟。
在按照本發(fā)明的制造電子源的方法的一個(gè)方式中，一邊改變調(diào)整電極與襯底之間的間距，一邊進(jìn)行調(diào)整步驟。
按照本發(fā)明，提供制造圖像形成裝置的方法，該圖像形成裝置包括電子源和因從襯底上的電子源發(fā)射的電子束的照射而形成圖像的圖像形成部件，其中電子源具有多個(gè)電子發(fā)射元件和與電子發(fā)射元件連接的布線，在氣密性容器內(nèi)電子源與圖像形成部件彼此對(duì)置，第一個(gè)電子發(fā)射元件包括設(shè)置于襯底上的一對(duì)對(duì)置電極、與電極連接且在電極之間的區(qū)域中具有第一裂縫的導(dǎo)電膜、和淀積在第一裂縫內(nèi)以及在包括第一裂縫的導(dǎo)電膜的區(qū)域中的主要包含碳的淀積物，并且在第一裂縫內(nèi)具有窄于第一裂縫的第二裂縫，該方法包括下列步驟在襯底上形成布線和電極；形成導(dǎo)電膜；在導(dǎo)電膜中形成第一裂縫(形成步驟)；形成主要包含碳的淀積物(激活步驟)，在形成步驟之后進(jìn)行激活步驟；和在與襯底的表面大體垂直的方向上施加電場(調(diào)整步驟)，其中襯底上至少形成有布線和形成電子發(fā)射元件處的電極；和組裝氣密性容器，使其包括電子源和圖像形成部件；其中，在組裝氣密性容器的步驟之后和形成步驟之前，在圖像形成部件與襯底之間施加電壓，進(jìn)行調(diào)整步驟。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，一邊監(jiān)視圖像形成部件與襯底之間放電的引導(dǎo)現(xiàn)象，一邊執(zhí)行調(diào)整步驟， 當(dāng)檢測到引導(dǎo)現(xiàn)象時(shí)進(jìn)行允許圖像形成部件的電位接近襯底電位的控制。
在按照本發(fā)明的制造圖像形成裝置的方法的一個(gè)方式中，把電壓施加部件連接在圖像形成部件與襯底之間，一邊執(zhí)行調(diào)整步驟，一邊監(jiān)視圖像形成部件與襯底之間放電的引導(dǎo)現(xiàn)象，當(dāng)檢測到引導(dǎo)現(xiàn)象時(shí)進(jìn)行切斷圖像形成部件與電壓施加部件之間電連接的控制。
按照本發(fā)明，提供執(zhí)行電子源制造方法的制造裝置，其中與襯底相對(duì)的調(diào)整電極的區(qū)域小于其上設(shè)置電子發(fā)射元件的襯底的表面面積，和提供移動(dòng)調(diào)整電極，同時(shí)保持調(diào)整電極與襯底之間的間距為規(guī)定值的移動(dòng)部件。
在按照本發(fā)明的制造裝置的一個(gè)方式中，包括用于在調(diào)整步驟中控制調(diào)整電極與襯底之間的間距的控制部件。
按照本發(fā)明，提供執(zhí)行電子源制造方法的制造裝置，其中提供用于監(jiān)視調(diào)整電極與襯底之間放電的引導(dǎo)現(xiàn)象的監(jiān)視部件；和電位改變部件，根據(jù)表示監(jiān)視部件檢測到引導(dǎo)現(xiàn)象的信號(hào)，使調(diào)整電極的電位接近襯底的電位。
在按照本發(fā)明的電子源的制造裝置的一個(gè)方式中，電位改變部件包括開關(guān)，用于接通/斷開使調(diào)整電極與襯底短路的電路。
按照本發(fā)明，提供執(zhí)行圖像形成裝置制造方法的制造裝置，其中提供用于監(jiān)視圖像形成部件與襯底之間放電的引導(dǎo)現(xiàn)象的監(jiān)視部件；和電位改變部件，根據(jù)表示監(jiān)視部件檢測到引導(dǎo)現(xiàn)象的信號(hào)，使圖像形成部件的電位接近襯底的電位。
在按照本發(fā)明的制造裝置的一個(gè)方式中，電位改變部件包括開關(guān)，用于接通/斷開使圖像形成部件與襯底短路的電路。
按照本發(fā)明，提供用于執(zhí)行電子源制造方法的制造裝置，其中提供用于監(jiān)視所述調(diào)整電極與所述襯底之間放電的引導(dǎo)現(xiàn)象的監(jiān)視部件；和連接切斷部件，根據(jù)表示所述監(jiān)視部件檢測到所述引導(dǎo)現(xiàn)象的信號(hào)，切斷所述調(diào)整電極與所述電壓施加裝置之間的電連接。
按照本發(fā)明，提供用于執(zhí)行圖像形成裝置制造方法的制造裝置，其中提供用于監(jiān)視所述圖像形成部件與所述襯底之間放電的引導(dǎo)現(xiàn)象的監(jiān)視部件；和連接切斷部件，根據(jù)表示所述監(jiān)視部件檢測到所述引導(dǎo)現(xiàn)象的信號(hào)，切斷所述圖像形成部件與所述電壓施加裝置之間的電連接。
圖1A-1B是展示按照本發(fā)明實(shí)施例的構(gòu)成電子源的電子發(fā)射元件結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2A-2C是展示制造電子發(fā)射元件的方法實(shí)例的工藝圖；圖3A-3B是展示按照本發(fā)明用于制造電子源的方法中的帶電形成的電壓波形實(shí)例圖；圖4是展示真空處理裝置實(shí)例的示意圖，該裝置具有用于評(píng)價(jià)按照本發(fā)明構(gòu)成電子源的電子發(fā)射元件的電子發(fā)射特性的測量評(píng)價(jià)功能；圖5是展示按照本發(fā)明構(gòu)成電子源的電子發(fā)射元件中發(fā)射電流Ie、元件電流If和元件電壓Vf的關(guān)系實(shí)例的曲線；圖6是展示在按照本發(fā)明實(shí)施例的電子源中按簡單矩陣設(shè)置的電子源實(shí)例的示意圖；圖7A和7B是展示在按照本發(fā)明制造電子源方法的電場施加工藝中電子源襯底與電極的排列結(jié)構(gòu)圖；圖8是展示按照本發(fā)明實(shí)施例在圖像形成裝置中采用按簡單矩陣排列的電子源的顯示板實(shí)例的示意圖；圖9A和9B是展示用于顯示板的熒光膜實(shí)例的示意圖；圖10是展示按照本發(fā)明在圖像形成裝置中響應(yīng)于NTSC系統(tǒng)的電視信號(hào)進(jìn)行顯示的驅(qū)動(dòng)電路實(shí)例的方框圖；圖11是展示按照本發(fā)明在制造電子源方法中進(jìn)行形成和激活工藝的真空排氣裝置的示意圖；圖12是展示按照本發(fā)明在制造電子源方法中進(jìn)行形成和激活工藝的連接方法的示意圖；圖13是展示按照本發(fā)明另一實(shí)施例在電子源中按梯狀形式排列電子源實(shí)例的示意圖；圖14是展示按照本發(fā)明另一實(shí)施例在圖像形成裝置中使用按梯狀形式排列電子源的顯示板實(shí)例的示意圖；圖15是展示按照實(shí)施例1的電子源的局部剖面圖；圖16A-16D是展示按照實(shí)施例1的制造工藝的圖；圖17E-17G是展示按照實(shí)施例1的制造電子源的工藝圖；圖18是展示按照實(shí)施例1的用于電子源襯底的電場施加工藝中的裝置的示意圖；圖19是展示按照實(shí)施例1在電子源中施加電壓與放電次數(shù)的特性圖；圖20是展示按照實(shí)施例2的用于電子源襯底的電場施加工藝中的裝置的示意圖；圖21是展示按照實(shí)施例2在電子源中施加電壓與放電次數(shù)的特性圖；圖22是展示按照本發(fā)明的圖像形成裝置實(shí)例的方框圖；圖23是展示應(yīng)用本發(fā)明的電子源襯底的調(diào)整工藝的示意圖；圖24是展示應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行電子源襯底調(diào)整工藝的真空排氣裝置的示意圖；圖25是展示按照本發(fā)明在圖像形成裝置中進(jìn)行形成和激活工藝的連接方法的示意圖；圖26是展示調(diào)整工藝中的等效電路的示意圖；圖27是展示調(diào)整工藝中高壓施加電極與放電破壞次數(shù)之間關(guān)系的曲線圖；圖28是應(yīng)用本發(fā)明的電子源襯底的調(diào)整工藝的示意圖；圖29是展示應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行電子源襯底調(diào)整工藝的真空排氣裝置的示意圖；圖30是應(yīng)用本發(fā)明的電子源的平面圖；圖31是沿圖30的線A-A′截取的剖面圖；圖32A-32G是展示圖31所示制造工藝的剖面圖；圖33A和33B是展示應(yīng)用本發(fā)明的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件結(jié)構(gòu)的示意性平面圖和剖面圖；圖34是展示應(yīng)用本發(fā)明的垂直型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件結(jié)構(gòu)的示意圖；圖35A-35C是展示應(yīng)用本發(fā)明的制造表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的方法實(shí)例的示意圖；圖36A和36B展示應(yīng)用本發(fā)明的用于制造表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的帶電形成工藝中電壓波形實(shí)例的示意圖；圖37是展示具有測量評(píng)價(jià)功能的真空處理裝置實(shí)例的示意圖；圖38是展示應(yīng)用本發(fā)明的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件中發(fā)射電流Ie、元件電流If和元件電壓Vf的關(guān)系實(shí)例的曲線；
圖39是展示應(yīng)用本發(fā)明的按簡單矩陣設(shè)置的電子源實(shí)例的示意圖；圖40是展示應(yīng)用本發(fā)明的圖像形成裝置的顯示板實(shí)例的示意圖；圖41A和41B是展示熒光膜實(shí)例的示意圖；圖42是展示在圖像形成裝置中響應(yīng)于NTSC系統(tǒng)的電視信號(hào)進(jìn)行顯示的驅(qū)動(dòng)電路實(shí)例的方框圖；圖43是展示應(yīng)用本發(fā)明的按梯狀形式排列的電子源實(shí)例的示意圖；圖44是展示應(yīng)用本發(fā)明的圖像形成裝置的顯示板實(shí)例的示意圖；圖45是展示按照本發(fā)明在圖像形成裝置中進(jìn)行形成和各種工藝的真空排氣裝置的示意圖；圖46是展示按照本發(fā)明制造圖像形成裝置的方法的工藝流程圖；圖47是用于說明按照本發(fā)明的調(diào)整作用的圖；圖48是展示按照本發(fā)明實(shí)施制造圖像形成裝置的方法的裝置的示意圖；圖49是展示按照本發(fā)明在制造圖像形成裝置的方法中施加電壓與放電次數(shù)的關(guān)系圖；圖50是展示按照本發(fā)明在制造圖像形成裝置的方法中施加電壓與放電次數(shù)的關(guān)系圖；圖51是展示按照本發(fā)明實(shí)施例的圖像顯示裝置的局部剖切顯示板的透視圖；圖52是展示多電子束源結(jié)構(gòu)的平面圖；圖53是展示多電子束源襯底的局部剖面圖；圖54A-54E是展示制造平面型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的工藝的剖面圖；圖55A和55B是展示平面型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的示意圖；圖56是展示帶電形成工藝中的所加電壓波形圖；圖57A和57B是展示帶電激活工藝中所加電壓波形與發(fā)射電流Ie的變化的圖58是展示垂直型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的剖面圖；圖59A-59F是展示制造垂直型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的工藝的剖面圖；圖60是展示垂直型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的典型特性的曲線圖；圖61A-61C是示例顯示板面板上的熒光體排列結(jié)構(gòu)的平面圖；圖62是展示按照本發(fā)明實(shí)施例在制造圖像形成裝置的方法中的工藝的流程圖；圖63是說明按照本發(fā)明實(shí)施例的調(diào)整作用的圖；圖64是展示按照本發(fā)明實(shí)施例實(shí)施制造圖像形成裝置的方法的裝置的示意圖；圖65是展示按照本發(fā)明實(shí)施例在制造圖像形成裝置的方法中所加電壓與放電次數(shù)的關(guān)系圖；圖66是展示按照本發(fā)明實(shí)施例在制造圖像形成裝置的方法中的工藝的流程圖；圖67是展示按照本發(fā)明實(shí)施例在制造圖像形成裝置的方法中所加電壓與放電次數(shù)的關(guān)系圖；圖68是展示按照本發(fā)明實(shí)施例的圖像顯示裝置的顯示板被局部剖切的透視圖；圖69是展示按照本發(fā)明實(shí)施例的多電子束源襯底的平面圖；圖70是展示沿圖69中所示多電子束源的線B-B′截取的剖面圖；圖71是展示沿圖68中所示顯示板的線A-A′截取的剖面圖；圖72A和72B是展示用于本發(fā)明實(shí)施例的平面型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的示意性平面圖和剖面圖；圖73A-73E是展示制造圖72A和72B中所示平面型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的工藝的剖面圖；圖74是展示按照本發(fā)明實(shí)施例在制造圖像形成裝置的方法的帶電形成工藝中所加電壓的波形圖；圖75A和75B是展示按照本發(fā)明實(shí)施例在制造圖像形成裝置的方法的帶電激活工藝中所加電壓的波形與發(fā)射電流Ie的變化圖；圖76是展示按照本發(fā)明實(shí)施例在圖像形成裝置中的垂直型表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件的剖面圖；圖77A-77F是展示制造圖76中所示垂直型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的工藝剖面圖；圖78是展示按照本發(fā)明實(shí)施例圖像形成裝置中的表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件的典型特性圖；圖79是展示本發(fā)明實(shí)施例的圖像形成裝置中驅(qū)動(dòng)電路的示意結(jié)構(gòu)的方框圖；圖80是展示本發(fā)明實(shí)施例的用于圖像形成裝置中的多功能圖像顯示裝置的方框圖；圖81是示例按照本發(fā)明實(shí)施例在圖像形成裝置中的顯示板面板上的熒光體排列結(jié)構(gòu)的平面圖；圖82是示例按照本發(fā)明實(shí)施例在圖像形成裝置中的顯示板面板上的熒光體排列結(jié)構(gòu)的另一個(gè)平面圖；圖83A和83B是展示按照本發(fā)明實(shí)施例制造圖像形成裝置的方法的示意圖；圖84是說明按照本發(fā)明實(shí)施例的制造方法制造的圖像形成裝置的示意圖；圖85是展示用按照本發(fā)明實(shí)施例的制造方法制造的構(gòu)成圖像形成裝置的陰極襯底的示意圖；圖86A和86B是展示用按照本發(fā)明實(shí)施例的制造方法制造的構(gòu)成圖像形成裝置的陽極襯底的示意圖；圖87是展示用按照本發(fā)明實(shí)施例的制造方法制造的圖像形成裝置的示意圖；圖88是展示用按照本發(fā)明實(shí)施例的制造方法制造的圖像形成裝置的主要結(jié)構(gòu)的示意性透視圖；圖89是展示圖像形成裝置的結(jié)構(gòu)單元的陰極襯底的示意性透視圖90A和90B是展示作為陰極襯底結(jié)構(gòu)單元的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的示意圖；圖91是展示用于本實(shí)施例的制造裝置主要結(jié)構(gòu)的示意圖；圖92是展示用于本實(shí)施例的制造裝置主要結(jié)構(gòu)的另一實(shí)例的示意圖；圖93是展示常規(guī)表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件的實(shí)例圖；圖94是展示常規(guī)FE型元件的實(shí)例圖；圖95是展示常規(guī)MIM型元件的實(shí)例圖；圖96是展示顯示板被局部剖切的圖像形成裝置的顯示板的透視圖；和圖97是展示按照現(xiàn)有技術(shù)在圖像形成裝置中限制弧光電流的技術(shù)的示意圖。
下面，將參照附圖描述按照本發(fā)明的優(yōu)選的第一至第六實(shí)施方式和與各實(shí)施方式一致的各實(shí)施例。
-第一實(shí)施例-作為構(gòu)成本發(fā)明電子源的電子發(fā)射元件，優(yōu)選地采用表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件可為平面型和垂直型，以下，利用作為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的采用平面型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件構(gòu)成電子源和圖像形成裝置的實(shí)例，將詳細(xì)描述本發(fā)明。用于本發(fā)明中的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件例如是披露于JP-A-7-235255中的元件。
圖1是展示用于本發(fā)明的平面型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的結(jié)構(gòu)實(shí)例圖，其中圖1A和1B分別是其平面圖和剖面圖。參照圖1，參考標(biāo)號(hào)1表示襯底，2和3是元件電極，4是導(dǎo)電膜和5是電子發(fā)射部分。
襯底1可以由石英玻璃、具有如Na之類的低雜質(zhì)含量的玻璃、鈉鈣玻璃、在鈉鈣玻璃上層疊用濺射法等形成的SiO2所形成的玻璃襯底、如氧化鋁之類的陶瓷和硅襯底等。
對(duì)置元件電極2和3的材料可以是通常的導(dǎo)電材料。例如，該材料可從下列材料中適當(dāng)選取如Ni、Cr、Au、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu或Pd之類的金屬或這些金屬的合金；如Pd、Ag、Au、RuO2、Pd或Ag之類的金屬或那些材料的金屬氧化物；如玻璃之類構(gòu)成的印刷導(dǎo)體；如In2O3-SnO2之類的透明導(dǎo)體；和如多晶硅之類的半導(dǎo)體材料。
考慮到應(yīng)用形式等來設(shè)計(jì)元件電極之間的間隔L、元件電極的長度W、導(dǎo)電膜4的構(gòu)形等。元件電極之間的間隔L優(yōu)選地設(shè)置在從幾百nm到幾百μm的范圍，考慮到施加在元件電極之間的電壓等，把間隔L設(shè)置在從幾μm到幾十μm的范圍更好?？紤]到電極電阻和電子發(fā)射特性，把元件電極的長度W優(yōu)選地設(shè)置在從幾μm到幾百μm的范圍，并且元件電極2和3的厚度d優(yōu)選地設(shè)置在幾十nm到幾μm的范圍。
按照本發(fā)明的電子發(fā)射元件不限于圖1中所示的結(jié)構(gòu)，適用于導(dǎo)電膜4和對(duì)置電極2和3按所述順序疊置在襯底1上的結(jié)構(gòu)。
考慮到元件電極2和3上的臺(tái)階覆蓋、元件電極2和3之間的電阻、以下將說明的形成條件等，適當(dāng)設(shè)置導(dǎo)電膜4的厚度，一般優(yōu)選地設(shè)置在0.1nm的幾倍到幾百nm的范圍，設(shè)置在1nm到50nm的范圍更好。電阻Rs為102到107歐姆/□的值。R是當(dāng)t為厚度、w為寬度和l為長度的薄膜的電阻Rs滿足R＝Rs(l/w)時(shí)獲得的值。
導(dǎo)電膜4的材料可從下列材料中適當(dāng)選取如Pd、Pt、Ru、Ag、Au、Ti、In、Cu、Fe、Zn、Sn、Ta、W或Pd之類的金屬；如PdO、SnO2、In2O3、PdO或Sb2O3之類的氧化物；如HfB2、ZrB2、LaB6、CeB6、YB4或GdB4之類的硼化物；如TiC、ZrC、HfC、TaC、SiC或WC之類的碳化物；如TiN、ZrN或HfN之類的氮化物；如Si或Ge之類的半導(dǎo)體；和碳等。
電子發(fā)射部分5由在導(dǎo)電膜4的一部分中形成的大電阻裂縫組成，該裂縫取決于導(dǎo)電膜4的厚度、質(zhì)量和材料，以及如后所述的帶電形成之類的方法。有在電子發(fā)射部分5的內(nèi)部存在粒徑為0.1nm的幾倍到幾十nm的導(dǎo)電細(xì)晶粒的情況。導(dǎo)電細(xì)晶粒包含于構(gòu)成導(dǎo)電膜4的材料的元件一部分或其所有元件。電子發(fā)射部分5和在電子發(fā)射部分5附近的導(dǎo)電膜4還可包括碳或碳化合物。
圖2中展示制造上述電子發(fā)射元件的方法的基本實(shí)例。圖2中，與圖1中所示相同的部分被標(biāo)以相同的標(biāo)號(hào)。
1)在用清潔劑、純水、有機(jī)溶劑等充分清洗襯底1之后，用真空蒸發(fā)法、濺射法等在襯底1上淀積元件電極的材料，例如采用光刻技術(shù)在襯底1上形成元件電極2和3(圖2A)。
2)在淀積有元件電極2和3的襯底1上涂敷有機(jī)金屬溶劑，從而形成有機(jī)金屬薄膜。作為有機(jī)金屬溶液，可使用主要包含上述導(dǎo)電薄膜4的材料中的金屬的有機(jī)金屬化合物的溶液。通過加熱烘焙有機(jī)金屬薄膜，然后通過剝離(lift-off)、腐蝕等進(jìn)行構(gòu)圖，從而形成導(dǎo)電膜4(圖2B)。在該例中，對(duì)涂敷有機(jī)金屬溶液的方法進(jìn)行了說明。可是，形成導(dǎo)電膜4的方法并不限于上述方法，也可使用真空蒸發(fā)法、濺射法、化學(xué)氣相淀積法、分散涂敷法、浸漬法、旋涂法、噴墨法等。
在使用噴墨法的情況下，因從約10ng到幾十ng的細(xì)液滴可高再現(xiàn)性地產(chǎn)生并提供給襯底，并且不需要光刻構(gòu)圖和真空處理，因而從生產(chǎn)率的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選噴墨法。作為實(shí)現(xiàn)噴墨法的裝置，使用以電-熱轉(zhuǎn)換部件作為能量產(chǎn)生元件的泡沫噴射(bubble jet)型、和用壓電元件等的壓電噴射型。作為烘焙上述液滴的裝置，有使用電磁波照射裝置、熱空氣照射裝置、或加熱整個(gè)襯底的裝置。作為電磁波照射裝置，例如使用紅外線燈、氬離子激光器、半導(dǎo)體激光器等。
3)接著，進(jìn)行形成工藝處理。參照采用帶電工藝處理的方法來說明進(jìn)行形成工藝處理的方法實(shí)例。當(dāng)利用未示出的電源在元件電極2和3之間加電時(shí)，在導(dǎo)電膜4的一部分上形成其結(jié)構(gòu)已改變的電子發(fā)射部分5(圖2C)。在導(dǎo)電膜4中通過帶電形成形成其結(jié)構(gòu)被局部破壞、變形或改變的已改變部分(通常，以裂縫形式的部分有許多情況)。該部分構(gòu)成電子發(fā)射部分5。帶電形成的電壓波形實(shí)例示于圖3中。
優(yōu)選地，電壓波形為脈沖波形。在脈沖波形的情況下，有連續(xù)施加如圖3A所示那樣的其脈沖峰值為恒定電壓的脈沖方式，和施加其脈沖峰值為如圖3B所示那樣的不斷增大的電壓脈沖方式。
首先，參照圖3A說明其脈沖峰值設(shè)定為恒定電壓的情況。圖3A中，T1和T2是電壓波形的脈沖寬度和脈沖間隔。按照表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的形式適當(dāng)選擇限幅波的峰值(在帶電形成工藝處理期間的峰電壓)。在上述條件下，施加例如幾秒到幾十分鐘的電壓。脈沖波形不限于限幅波，也可采用如矩形波之類的期望波形。
下面，參照圖3B說明施加其脈沖峰值不斷增大的電壓脈沖的情況。圖3B中，T1和T2與圖3A中所示的相同。此外，限幅波的峰值每一次增加約0.1V。
通過在脈沖間隔T2期間施加電壓達(dá)到導(dǎo)電膜4不再被局部破壞或變形的程度和測量電流，可檢測出帶電形成工藝處理完成。例如，測量因加約0.1V的電壓而流動(dòng)的電流，確定電阻，和當(dāng)檢測的電阻為1MΩ或以上時(shí)，完成帶電形成。
4)對(duì)經(jīng)過形成工藝處理的元件進(jìn)行稱為“激活工藝”的工藝處理。激活工藝是明顯改變元件電流If和發(fā)射電流Ie的工藝。
激活工藝在包含有機(jī)材料的氣氛下反復(fù)加脈沖電壓，正如在帶電形成中那樣。在這種情況下，根據(jù)環(huán)境適當(dāng)設(shè)置有機(jī)材料的優(yōu)選氣體壓力，因它取決于上述應(yīng)用形式、真空容器形狀、有機(jī)材料的種類等。
通過上述工藝處理，在形成于導(dǎo)電膜的電子發(fā)射部分上淀積來自氣氛中有機(jī)材料的碳或碳化合物，從而明顯改變元件電流If和發(fā)射電流Ie。
在該實(shí)例中，碳或碳化合物例如是石墨(所謂的HOPG、PG和GC，其中HOPG指基本上完全結(jié)晶的石墨結(jié)構(gòu)，PG指晶粒中有約20nm的輕度無序結(jié)構(gòu)，和GC指晶粒中有約2nm的更大無序結(jié)構(gòu))、或非晶碳(指非晶碳和非晶碳與石墨微晶的混合物)，其厚度優(yōu)選地設(shè)置為50nm或以下，為30nm或以下更好。
可用于本發(fā)明的適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)材料可以是如鏈烷、烯烴或炔之類的脂肪烴；芳香烴；酒精；醛；酮；胺；或如苯酚、羧酸或磺酸之類的有機(jī)酸。特別是，可以使用用CnH2n＋2表示的如甲烷、乙烷、丙烷之類的飽合烴；用CnH2n、CnH2n－2等表示的如乙烯、丙烯、或乙炔、苯、甲醇、乙醇、甲醛、乙醛、丙酮、丁酮、甲胺、乙胺、苯酚、甲酸、乙酸、丙酸之類的不飽合烴等等。本發(fā)明中，根據(jù)使用場合要求，這些有機(jī)材料可以獨(dú)立使用或混合在一起使用。
此外，可以用不是有機(jī)材料的其它氣體來稀釋這些有機(jī)材料。可用作稀釋氣體的氣體種類可以是如氮、氬或氙之類的惰性氣體。
本發(fā)明中，在激活工藝中加電壓的方法中，要考慮如電壓值隨時(shí)間的改變、加電壓的方向或波形之類的條件。
在形成工藝中通過隨時(shí)間升高電壓值的方法或使用固定電壓的方法，可實(shí)施電壓值隨時(shí)間的改變。
當(dāng)測量電流If和發(fā)射電流Ie時(shí)，可適當(dāng)進(jìn)行激活工藝處理完成的判斷。
5)優(yōu)選地，對(duì)通過上述工藝獲得的電子發(fā)射元件進(jìn)行穩(wěn)定化工藝處理。該工藝是從真空容器排出有機(jī)材料的過程。優(yōu)選地，從真空容器排出有機(jī)材料的真空排氣裝置是使用無油系統(tǒng)的裝置， 以便沒有從該裝置產(chǎn)生的油對(duì)各電子發(fā)射元件特性產(chǎn)生的不利影響。特別是， 可采用如吸附泵或離子泵之類的真空排氣裝置。
在真空容器內(nèi)的有機(jī)化合物的分壓優(yōu)選地設(shè)置為使碳或碳化合物基本上不再重新淀積的分壓，即1.3×10-6Pa或以下，特別優(yōu)選地設(shè)置為1.3×10-8Pa或以下。當(dāng)從真空容器進(jìn)一步排出有機(jī)材料時(shí)，加熱整個(gè)真空容器，以使被真空容器內(nèi)壁或各電子發(fā)射元件吸收的有機(jī)材料的分子容易地排出。在這種情況下，加熱條件被設(shè)置為80-250℃，優(yōu)選地設(shè)置為150℃或以上，期望加熱處理進(jìn)行盡可能長的時(shí)間?？墒牵景l(fā)明并不特別限制上述條件，只要在按照如真空容器的尺寸和形狀或電子發(fā)射元件的結(jié)構(gòu)之類的各種條件適當(dāng)選擇的條件下進(jìn)行上述處理即可。必須盡可能減小真空容器中的壓力，優(yōu)選為1×10-5Pa或以下，為3×10-6Pa或以下更好。
優(yōu)選地，在穩(wěn)定化工藝處理進(jìn)行之后保持驅(qū)動(dòng)時(shí)的氣氛為在完成上述穩(wěn)定化工藝之后的氣氛，但所述氣氛并不限于此，也就是說，即使本身壓力約有上升，但如果有機(jī)材料被充分去除，那么也可維持足夠穩(wěn)定的特性。由于應(yīng)用這樣的真空氣氛，可抑制碳或碳化合物的附加淀積和去除吸附于真空容器上的H2O和O2等，結(jié)果，使元件電流If和發(fā)射電流Ie穩(wěn)定。
參照圖4和5將說明通過上述工藝處理獲得的用于本發(fā)明的電子發(fā)射元件的基本特性。
圖4是表示真空處理裝置的實(shí)例的示意圖，真空處理裝置還有測量評(píng)價(jià)裝置的功能。在圖4中，與圖1中所示相同的部分被標(biāo)以與圖1中的部分相同的標(biāo)號(hào)。參照圖4，參考標(biāo)號(hào)45表示真空容器，46是排氣泵。電子發(fā)射元件設(shè)置在真空容器45內(nèi)。即，參考標(biāo)號(hào)1表示構(gòu)成電子發(fā)射元件的襯底，2和3是元件電極，4是導(dǎo)電膜和5是電子發(fā)射部分。參考標(biāo)號(hào)41表示將元件電壓Vf提供給電子發(fā)射元件的電源，40是用于測量在元件電極2和3之間的導(dǎo)電膜4中流動(dòng)的電流If的安培計(jì)，和44是用于捕獲從元件電子發(fā)射部分發(fā)射的發(fā)射電流Ie的陽極。參考標(biāo)號(hào)43是將電壓提供給陽極44的高壓源，42是用于測量從元件電子發(fā)射部分5發(fā)射的發(fā)射電流Ie的安培計(jì)。作為實(shí)例，可在陽極電壓在從1kv到10kv的范圍中和陽極與電子發(fā)射元件之間的距離H在從2mm到8mm的范圍中的條件下進(jìn)行測量。
未示出的如真空計(jì)之類的在真空環(huán)境下用以進(jìn)行測量的裝置設(shè)置在真空容器45中，在預(yù)定的真空環(huán)境下進(jìn)行測量評(píng)價(jià)。排氣泵46由包括渦輪泵、旋轉(zhuǎn)泵等的普通高真空裝置系統(tǒng)以及包括離子泵等的超高真空裝置系統(tǒng)構(gòu)成。通過未示出的加熱器可加熱本實(shí)例中設(shè)置電子源襯底的整個(gè)真空處理裝置。因此，利用真空處理裝置可進(jìn)行上述帶電形成之后的工藝處理。
圖5是示意性表示用圖4中所示的真空處理裝置測量的發(fā)射電流Ie、元件電流If和元件電壓Vf的關(guān)系曲線圖。圖5中，由于發(fā)射電流Ie與元件電流If相比明顯地小得多，因而它可用任意單位來表示。橫坐標(biāo)軸和縱坐標(biāo)軸是線性標(biāo)度。
由圖5明顯看出，用于本發(fā)明的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件具有發(fā)射電流Ie的下列三個(gè)特性。
(i)當(dāng)?shù)扔诨蚋哂谀骋浑妷?圖5中稱為“閾值電壓”Vth)的元件電壓施加給電子發(fā)射元件時(shí)，發(fā)射電流Ie迅速地增加，而當(dāng)所施加的電壓低于閾值電壓Vth時(shí)，幾乎不能檢測到發(fā)射電流Ie。即，就發(fā)射電流而言，電子發(fā)射元件是具有一定閾值電壓Vth的非線性元件。
(ii)因發(fā)射電流Ie以單調(diào)增加的方式取決于元件電壓Vt，因而可用元件電壓Vf控制發(fā)射電流Ie。
(iii)由陽極44捕獲的發(fā)射電荷取決于對(duì)電子發(fā)射元件施加元件電壓Vf期間的時(shí)間周期。即，利用對(duì)電子發(fā)射元件施加元件電壓Vf期間的時(shí)間周期來控制陽極44捕獲的發(fā)射電荷。
正如由上述所理解的那樣，用于本發(fā)明的電子發(fā)射元件響應(yīng)于輸入信號(hào)可容易地控制電子發(fā)射特性。利用該性能，用于本發(fā)明的電子發(fā)射元件可用于各種領(lǐng)域，例如被構(gòu)成為可設(shè)置多個(gè)電子發(fā)射元件的電子源、圖像形成裝置等。圖5展示元件電流If隨元件電壓Vf單調(diào)增加的實(shí)例(以下稱為“MI特性”)。有元件電流If相對(duì)于元件電壓Vf呈現(xiàn)電壓控制型負(fù)阻特性的情況(以下被稱為“VCNR特性”)(未示出)。通過控制上述工藝可控制這些特性。
按在襯底上設(shè)置多個(gè)電子發(fā)射元件的方式設(shè)計(jì)按照本發(fā)明的電子源，通過使電子源與圖像形成部件進(jìn)行組合來構(gòu)成按照本發(fā)明的圖像形成裝置，其中通過來自電子源的電子束照射，圖像形成部件可形成圖像。
在按照本發(fā)明的電子源中，可應(yīng)用各種排列結(jié)構(gòu)的電子發(fā)射元件。作為一個(gè)實(shí)例，有梯狀排列結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，平行排列的大量電子發(fā)射元件在其兩端相互連接，以便設(shè)置大量的電子發(fā)射元件行(稱為“行方向”)，和在沿與上述布線垂直的方向(稱為“列方向”)上設(shè)置于電子發(fā)射元件上的控制電極(也稱為“柵極”)的控制下，驅(qū)動(dòng)來自電子發(fā)射元件的電子。作為另一個(gè)實(shí)例，有沿X方向和Y方向按矩陣設(shè)置多個(gè)電子發(fā)射元件的排列結(jié)構(gòu)，其中，設(shè)置在同行中的多個(gè)電子發(fā)射元件的那些電極共同連接到X方向的布線上，設(shè)置在同列中的多個(gè)電子發(fā)射元件的那些電極共同連接到Y(jié)方向布線上，這就是所謂的簡單矩陣排列結(jié)構(gòu)。首先，下面將詳細(xì)描述簡單矩陣的排列結(jié)構(gòu)。
圖6是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的按簡單矩陣排列的電子源的示意圖。參照圖6，參考標(biāo)號(hào)61表示電子源襯底，62是X方向布線，和63是Y方向布線。參考標(biāo)號(hào)64表示表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件，和65是連接(connections)。
m個(gè)X方向布線62由m個(gè)布線Dx1、Dx2、…、Dxm組成，可由用真空蒸發(fā)法、印刷法、濺射法等形成的導(dǎo)電金屬來形成。適當(dāng)設(shè)計(jì)布線的材料、厚度和寬度。Y方向布線63由n個(gè)布線Dy1、Dy2、…、Dyn組成，并按與X方向布線62相同的方式形成。
在m個(gè)X方向布線62和n個(gè)Y方向布線63之間設(shè)置未示出的層間絕緣層，以便這些布線62和63彼此電隔離(m和n都是正整數(shù))。未示出的層間絕緣層由用真空蒸發(fā)法、印刷法、濺射法等形成的SiO2構(gòu)成。例如，在其上形成X方向布線62的襯底61的整個(gè)表面或部分表面上按預(yù)定結(jié)構(gòu)形成層間絕緣層，特別是，適當(dāng)設(shè)定層間絕緣層的厚度、材料和制造方法，以便可承受X方向布線62和Y方向布線63的交叉部分的電位差。
X方向布線62和Y方向布線63被分別引出作為外部端子。用m個(gè)X方向布線62、n個(gè)Y方向布線63和由導(dǎo)電金屬等構(gòu)成的連接65來電連接構(gòu)成表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件64的各對(duì)電極(未示出)。布線62和布線63的材料、連接65的材料和元件電極對(duì)的材料可部分或全部彼此相同或彼此不同。這些材料適當(dāng)選自例如元件電極的上述材料。在元件電極的材料與布線材料一致的情況下，連接到元件電極的布線可被看作元件電極。
用于本發(fā)明的電子發(fā)射元件具有如上所述的特性(i)到(iii)，即當(dāng)元件電壓等于或大于閾值電壓時(shí)，可利用加在對(duì)置元件電極之間的脈沖電壓的峰值和寬度來控制電子發(fā)射元件的發(fā)射元件。另一方面，當(dāng)元件電壓低于閾值電壓時(shí)，使發(fā)射元件幾乎不發(fā)射。按照該特性，即使在設(shè)置大量電子發(fā)射元件的情況下，如果將脈沖電壓適當(dāng)加在各元件上，也可根據(jù)輸入信號(hào)來選擇電子發(fā)射元件，控制發(fā)射的電子量。
例如，Y方向布線63與未示出的掃描信號(hào)供給裝置連接，其中掃描信號(hào)供給裝置提供掃描信號(hào)，用于選擇在Y方向上設(shè)置的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件64的行。另一方面，X方向布線62與未示出的調(diào)制信號(hào)發(fā)生裝置連接，其中響應(yīng)于輸入信號(hào)，調(diào)制信號(hào)發(fā)生裝置調(diào)制在X方向上設(shè)置的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件64的各列。施加給各電子發(fā)射元件的驅(qū)動(dòng)電壓被用作提供給元件的掃描信號(hào)與調(diào)制信號(hào)之間的差動(dòng)電壓。
在以上的結(jié)構(gòu)中，通過利用簡單矩陣布線，選擇單獨(dú)的元件以便獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)。
按照本發(fā)明方法的特征在于對(duì)這樣制備的具有大量電子源的電子源襯底施加高電場。在電子源中形成有在圖象形成裝置中引發(fā)放電現(xiàn)象的突起等的情況下，按照本發(fā)明通過允許在電場施加工藝處理中產(chǎn)生放電現(xiàn)象以此來破壞該突起。即，通過預(yù)先提供與圖像形成裝置的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)相同的狀態(tài)，有意產(chǎn)生放電，來破壞和去除在圖象形成裝置中引起放電現(xiàn)象的突起等。
優(yōu)選地，按照本發(fā)明對(duì)電子源襯底施加電場的工藝在后述的形成工藝之前進(jìn)行。這是因?yàn)橛锌赡苡捎谝呀?jīng)過形成工藝處理的具有裂縫的導(dǎo)電膜在形成工藝之后連接到矩陣布線上，在對(duì)電子源襯底加電場時(shí)電流流到電子源襯底上的情況下，因矩陣布線的布線電阻，所以通過提高電位來對(duì)導(dǎo)電膜施加高于形成工藝中所加電壓的電壓，于是破壞了裂縫形式，從而不能制造電子源。相反，在形成工藝之前，因電流通過導(dǎo)電膜流出，因而抑制電位升高，從而能夠減少損傷。
此外，在襯底上僅形成矩陣布線和元件電極的情況下，因?qū)?dǎo)電膜沒有影響，因而優(yōu)選實(shí)施電場施加工藝。
圖7是展示襯底排列結(jié)構(gòu)實(shí)例和在電子源襯底與電極彼此對(duì)置時(shí)在襯底與電極之間加電場實(shí)例的原理圖。
如圖7A所示，在與連接到GND的襯底平臺(tái)73上設(shè)置的電子源襯底71相對(duì)的位置處設(shè)置電極72。此外，電子源襯底71上的布線74共同連接到布線端部上的導(dǎo)電引出(takeoff)部件75上，和通過電纜等連接到GND，電極72連接到高壓電源76。在該實(shí)例中，導(dǎo)電引出部件由壓配合使用的較軟金屬材料(金、銦等)形成的片或?qū)Ь€構(gòu)成。然后，在電子源襯底71與電極72之間加電壓，以便對(duì)電子源襯底加電場E。
通常，因驅(qū)動(dòng)許多電子發(fā)射元件而期望矩陣布線的布線電阻低，因此最好使布線的厚度和寬度盡可能大。為了確保圖形形成裝置的分辨率，難以使布線的寬度盡量大，而是使布線的厚度較大。
在準(zhǔn)備較厚布線的情況下，有進(jìn)行真空蒸發(fā)的時(shí)間周期變長或進(jìn)行重復(fù)印刷的情況。在這種情況下，會(huì)增加雜質(zhì)粘附于布線等上的危險(xiǎn)，導(dǎo)致加高電場的突出產(chǎn)生的可能性。
在后述的圖像形成裝置中，熒光體與矩陣布線的上布線之間的距離最短，在上布線中，熒光體與其中上布線橫過下布線的區(qū)域之間的距離最短。因此，在采用如圖7A所示的板狀電極的情況下，需要使與電子源襯底的平行度足夠，在電子源襯底的整個(gè)表面上施加足夠的電場。
此外，最好把限流電阻器(未示出)插入加高電壓的電纜中，以調(diào)整電流上限。
利用用于測量在電子源襯底之間流過的電流的裝置77可評(píng)價(jià)在電子源襯底之間發(fā)生的放電現(xiàn)象。
必須使電場施加工藝中所加電場的強(qiáng)度等于或大于作為圖像形成裝置的電子源與熒光體之間所加電場的強(qiáng)度。電場施加工藝中所加電場的強(qiáng)度約為1kv/mm或以上。
在電場施加工藝中加電場的時(shí)間周期最好設(shè)置為大至驅(qū)動(dòng)圖形顯示裝置的時(shí)間周期，但使電場施加工藝中的時(shí)間周期更長。如果施加的電場強(qiáng)度高于實(shí)際驅(qū)動(dòng)操作期間施加電場的強(qiáng)度，那么可使電場施加工藝中的上述時(shí)間周期縮短。
例如，如圖7B所示，提出一種使電場逐漸增大，并在規(guī)定的時(shí)間周期內(nèi)維持期望電場的方法。
下面參照圖8-10說明采用本發(fā)明的按簡單矩陣設(shè)置的電子源構(gòu)成的圖像形成裝置。
圖8是表示按照本發(fā)明實(shí)施方式的圖像形成裝置中的顯示板實(shí)例的示意圖，圖9是表示用于圖8所示顯示板中的熒光膜的示意圖。圖10是表示響應(yīng)于NTSC系統(tǒng)的電視信號(hào)進(jìn)行顯示的驅(qū)動(dòng)電路實(shí)例的方框圖。
參照圖8，參考標(biāo)號(hào)61表示其中設(shè)置多個(gè)電子發(fā)射元件的電子源襯底；81是固定有電子源襯底61的背板；86是在玻璃襯底83內(nèi)表面上形成熒光膜84、金屬敷層85等的面板。參考標(biāo)號(hào)82表示支撐框架，通過低熔點(diǎn)等的熔接玻璃，支撐框架82與背板81和面板86連接。參考標(biāo)號(hào)64相應(yīng)于圖1中所示的電子發(fā)射元件。參考標(biāo)號(hào)62和63是連接到表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的一對(duì)元件電極的X方向布線和Y方向布線。為了簡便省略各元件的導(dǎo)電膜。
外殼88由如上所述的面板86、支撐框架82和背板81構(gòu)成。由于主要是為了增強(qiáng)襯底61強(qiáng)度的目的而提供背板81，因而如果襯底71本身具有足夠的強(qiáng)度，那么就不必分開提供背板81。換言之，支撐框架82可直接密封粘接到襯底61上，以使外殼88由面板86、支撐框架82和襯底61構(gòu)成。另一方面，如果被稱為“隔板”的未示出的支撐部件設(shè)置在面板86與背板81之間，那么可構(gòu)成具有抵抗大氣壓力的足夠強(qiáng)度的外殼88。
圖9是展示熒光膜的示意圖。在單色的情況下，熒光膜84可僅由熒光體構(gòu)成。在彩色熒光膜的情況下，熒光膜84可由黑色導(dǎo)電部件91和熒光體92構(gòu)成，因設(shè)置有熒光體而稱其為“黑條”或“黑色矩陣”。提供黑條和黑色矩陣的目的在于，通過使彩色顯示情況下所需要的三基色熒光體的各熒光體的邊界部分變黑來使混合顏色等中立(neutral)，和抑制因外光在熒光膜84上的反射引起的對(duì)比度劣化。黑條的材料可由主要包含常用的石墨的材料構(gòu)成，或由導(dǎo)電且光的透射和反射少的材料構(gòu)成。
不論單色或彩色，在玻璃襯底83上涂敷熒光體的方法都可采用沉積或印刷法等。通常在熒光膜84的內(nèi)表面?zhèn)壬显O(shè)置金屬敷層85。提供金屬敷層的目的是通過將熒光體發(fā)射光中的射向內(nèi)表面?zhèn)鹊墓忡R面反射到面板86側(cè)來提高亮度，以將金屬敷層用作施加電子束加速電壓的電極，保護(hù)熒光體免受因外殼內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)離子碰撞等引起的任何損傷。在制備熒光膜之后，通過使熒光膜的內(nèi)表面光滑(一般稱為“成膜”)，然后通過真空蒸發(fā)等淀積鋁來制造金屬敷層。
為了增強(qiáng)熒光膜84的導(dǎo)電率，在面板86的熒光膜84的外表面可配置透明電極(未示出)。
當(dāng)進(jìn)行外殼的上述密封連接時(shí)，在彩色顯示的情況下，必須使各色熒光體與電子發(fā)射元件相對(duì)應(yīng)，和必須進(jìn)行足夠的定位。
以下將說明如圖8所示圖像形成裝置中顯示板制造方法的實(shí)例。
圖11是表示用于上述工藝中的裝置概要的示意圖。顯示板101通過排氣管132與真空容器133耦接并且還通過閘閥134與排氣裝置135連接。壓力計(jì)136、四極質(zhì)譜儀137等連接到真空容器133，以測量內(nèi)部壓力和氣氛中各成分的分壓力。因難以直接測量顯示板101的外殼88中的內(nèi)部壓力等，因而測量真空容器133中的壓力等，從而控制處理?xiàng)l件。此外，為了將所需氣體導(dǎo)入真空容器中來控制氣氛，把氣體引導(dǎo)管道138連接到真空容器133上。氣體引導(dǎo)管道138的另一端與引導(dǎo)材料源140連接，引導(dǎo)材料被置于AMPOULE或貯氣瓶中進(jìn)行存儲(chǔ)。在氣體引導(dǎo)管道上設(shè)置引導(dǎo)量控制部件139，用于控制導(dǎo)入引導(dǎo)材料的速率。作為特定的引導(dǎo)量控制部件，根據(jù)引導(dǎo)材料的種類如采用如可控制泄漏流速的慢漏閥、質(zhì)量流控制器等。
用圖11中所示裝置從外殼88內(nèi)抽出氣體進(jìn)行形成工藝處理。例如在如圖12所示的情況下，Y方向布線63與公共電極141連接，同時(shí)利用電源142對(duì)與X方向布線62之一連接的元件施加電壓脈沖，從而能夠進(jìn)行形成工藝處理。按照上述形成各個(gè)元件的方法可選擇如脈沖形狀等的條件和處理完成的判斷。再有，如果對(duì)多個(gè)X方向布線順序施加其相位偏移的脈沖(滾動(dòng))，那么可以對(duì)一起連接到多個(gè)X方向布線的元件進(jìn)行形成工藝處理。在該附圖中，參考標(biāo)號(hào)143表示電流測量電阻器，144表示電流測量示波器。
在形成工藝處理完成之后，實(shí)施激活工藝處理。在從外殼88排出足夠的氣體之后，從氣體引導(dǎo)管道將有機(jī)材料導(dǎo)入外殼88中。
在這樣形成的包含有機(jī)材料的氣氛中，對(duì)各電子發(fā)射元件施加電壓，結(jié)果，在電子發(fā)射部分上淀積碳、碳化合物或這些材料的混合物，正如在各個(gè)元件的情況下那樣，發(fā)射電子量急劇上升。此外，在該實(shí)例中，在電壓施加方法中，Y方向布線63可以與公共電極141連接，和對(duì)多個(gè)X方向布線62順序施加其相位偏移的脈沖(滾動(dòng))，從而可以激活一起連接到多個(gè)X方向布線62的元件。按照上述激活各個(gè)元件的方法可選擇如脈沖形狀等的條件和處理完成的判斷。
在完成激活工藝處理之后，最好如各個(gè)元件那樣進(jìn)行穩(wěn)定化工藝處理。用如離子泵或吸附泵之類的無油排氣裝置135通過排氣管132對(duì)外殼88內(nèi)的氣體進(jìn)行排氣，同時(shí)適當(dāng)加熱以便維持在80-250℃，從而提供有機(jī)材料量足夠少的氣氛，然后，用燃燒器加熱排氣管和使其熔化進(jìn)行密封。為了維持密封外殼88之后的壓力，可實(shí)施吸氣工藝處理。這是直接在密封外殼88之前或密封外殼88之后，利用電阻器加熱或高頻加熱等產(chǎn)生的熱來加熱設(shè)置于外殼內(nèi)規(guī)定位置處的吸氣劑(未示出)，從而形成淀積膜的工藝。吸氣劑一般主要包含Ba等，通過淀積膜的吸附作用維持外殼88內(nèi)的氣氛。
下面，參照圖10對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)例進(jìn)行說明。在利用簡單矩陣結(jié)構(gòu)的電子源構(gòu)成的顯示板上進(jìn)行基于NTSC系統(tǒng)電視信號(hào)的電視顯示。參照圖10，參考標(biāo)號(hào)101表示顯示板；102表示掃描電路；103表示控制電路；104表示移位寄存器；105表示行存儲(chǔ)器；106表示同頻信號(hào)分離電路；107表示調(diào)制信號(hào)分離器；和Vx和Vxa是直流電壓源。顯示板101通過端子Dx1-Dxm、Dy1-Dyn和高壓端子87與外電路連接。端子Dy1-Dyn加有掃描信號(hào)，用于順序驅(qū)動(dòng)設(shè)置于顯示板中的電子源，即按m行×n列的矩陣一行(m個(gè)元件)接一行設(shè)置的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件組。
端子Dx1-Dxm加有調(diào)制信號(hào)，用于控制按照掃描信號(hào)選擇的一行表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的各元件的輸出電子束。高壓端子87加有由直流電壓源Va提供的例如10kv的直流電壓。這是加速電壓，用于對(duì)從表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件發(fā)射的電子束提供足以激勵(lì)熒光體的能量。將說明掃描電路102。掃描電路102包括n個(gè)開關(guān)元件(圖中，用S1-Sm示意性表示)。各開關(guān)元件選擇直流電壓源V的輸出電壓和0伏(地電平)中的任一個(gè)電壓，并與顯示板101的端子Dy1-Dyn電連接。各開關(guān)元件S1-Sm基于從控制電路103輸出的控制信號(hào)Tscan進(jìn)行工作，和由如FETs之類的開關(guān)元件的組合構(gòu)成。
在本例中，直流電壓源Vx被設(shè)置成可輸出恒定電壓，以便根據(jù)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的特性(電子發(fā)射閾值電壓)，使施加于未被掃描元件上的驅(qū)動(dòng)電壓變?yōu)殡娮影l(fā)射閾值電壓或以下。
控制電路103具有使各部件的工作相互匹配，以便根據(jù)從外部輸入的圖像信號(hào)適當(dāng)進(jìn)行顯示的功能?？刂齐娐?03根據(jù)從同步信號(hào)分離電路106傳送的同步信號(hào)sync，產(chǎn)生對(duì)于各部件的Tscan、Tsft和Tmry的各控制信號(hào)。
同步信號(hào)分離電路106是使同步信號(hào)成分和亮度信號(hào)成分與從外部輸入的NTSC系統(tǒng)的電視信號(hào)分離并且通常由頻率除法(濾波)電路等構(gòu)成的電路。由同步信號(hào)分離電路106分離的同步信號(hào)由垂直同步信號(hào)和水平同步信號(hào)構(gòu)成，但在本例中，為便于說明將其表示為信號(hào)Tscan。為方便起見，將與電視信號(hào)分離的亮度信號(hào)成分表示為DATA信號(hào)。DATA信號(hào)輸入給移位寄存器104。
移位寄存器104被這樣設(shè)計(jì)，以便對(duì)于圖像的一行，暫時(shí)串并行轉(zhuǎn)換串聯(lián)輸入的DATA信號(hào)，和根據(jù)從控制電路103傳送的控制信號(hào)Tsft進(jìn)行工作(即，控制信號(hào)Tsft還被稱為移位寄存器104的“移位時(shí)鐘”)。作為m個(gè)并行信號(hào)Id1-Idm，從移位寄存器104輸出已從串行轉(zhuǎn)換成并行的一行圖像的數(shù)據(jù)(對(duì)應(yīng)于電子發(fā)射元件的m個(gè)元件的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù))。
行存儲(chǔ)器105是用于存儲(chǔ)要求時(shí)間周期的一行圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置，并且按照從控制電路103傳送的控制信號(hào)Tmry，適當(dāng)存儲(chǔ)Id1-Idm的內(nèi)容，存儲(chǔ)的內(nèi)容作為Id′1-Id′m輸出，輸入給調(diào)制信號(hào)發(fā)生器107。
調(diào)制信號(hào)發(fā)生器107是按照各圖像數(shù)據(jù)Id′1-Id′m適當(dāng)驅(qū)動(dòng)和調(diào)制各表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的信號(hào)源，并且通過端子Dx1-Dxm其輸出信號(hào)被提供給顯示板101內(nèi)的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。
如上所述，用于本發(fā)明的電子發(fā)射元件具有發(fā)射電流Ie的基本特性。即，電子發(fā)射具有一定的閾值電壓Vth，僅在電壓Vth或以上的電壓時(shí)才發(fā)射電子。對(duì)于等于或高于電子發(fā)射閾值的電壓，發(fā)射電流還根據(jù)加給元件的電源電壓的改變而改變。根據(jù)以上事實(shí)，在脈沖電壓加給電子發(fā)射元件的情況下，例如，如果對(duì)元件施加低于電子發(fā)射閾值的電壓，那么就不能進(jìn)行電子發(fā)射?？墒牵谑┘拥扔诨蚋哂陔娮影l(fā)射閾值的電壓情況下，可輸出電子束。在這種情況中，通過改變脈沖峰值V之差，可控制輸出電子束的強(qiáng)度。此外，通過改變脈沖寬度Pw可以控制輸出的電子束電荷總量。因此，作為根據(jù)輸入信號(hào)調(diào)制電子發(fā)射元件的系統(tǒng)，可用電壓調(diào)制系統(tǒng)、脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)等。在實(shí)施電壓調(diào)制系統(tǒng)中，作為調(diào)制信號(hào)發(fā)生器107，可采用產(chǎn)生恒定長度的電壓脈沖和按照輸入數(shù)據(jù)適當(dāng)調(diào)制脈沖峰值的電壓調(diào)制系統(tǒng)的電路。
在脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)的實(shí)施中，作為調(diào)制信號(hào)發(fā)生器107，可采用產(chǎn)生恒定峰值的電壓脈沖和按照輸入數(shù)據(jù)適當(dāng)調(diào)制脈沖寬度的脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)的電路。
移位寄存器104和行存儲(chǔ)器105可以是數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)或模擬信號(hào)系統(tǒng)。這是因?yàn)閳D像信號(hào)的串并行轉(zhuǎn)換和使其存儲(chǔ)以給定的速度進(jìn)行。
在采用數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)的情況下，需要將同步信號(hào)分離電路106的輸出信號(hào)DATA轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并且在這種情況下，A/D轉(zhuǎn)換器可設(shè)置在同步信號(hào)分離電路106的輸出部分。就上述結(jié)構(gòu)而言，用于調(diào)制信號(hào)發(fā)生器107的電路根據(jù)行存儲(chǔ)器105的輸出信號(hào)是數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)而稍有不同。即，在電壓調(diào)制系統(tǒng)采用數(shù)字信號(hào)的情況下，調(diào)制信號(hào)發(fā)生器107配有例如D/A轉(zhuǎn)換電路，并且在需要時(shí)對(duì)發(fā)生器107添加放大電路等。在脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)的情況下，調(diào)制信號(hào)發(fā)生器107配有例如組合高速振蕩器、計(jì)數(shù)從振蕩器輸出的波形數(shù)的計(jì)數(shù)器(計(jì)數(shù)器)、和一起比較計(jì)數(shù)器輸出值與存儲(chǔ)器輸出值的比較器(比較器)。在需要時(shí)，電壓放大從比較器輸出且脈沖寬度被調(diào)制到表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的驅(qū)動(dòng)電壓的被調(diào)制信號(hào)的放大器可添加到該電路中。
在采用模擬信號(hào)的電壓調(diào)制系統(tǒng)的情況下，調(diào)制信號(hào)發(fā)生器107可配有例如使用運(yùn)算放大器等的放大電路，在需要時(shí)，電平移動(dòng)電路等可添加到該系統(tǒng)中。在脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)的情況下，例如，可采用電壓控制型振蕩電路(VCO)，需要時(shí)，把電壓放大到表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的驅(qū)動(dòng)電壓的放大器可添加到該電路。在按照本發(fā)明這樣構(gòu)成的圖像形成裝置中，通過設(shè)置于容器外部的端子Dx1-Dxm和端子Dy1-Dyn對(duì)各電子發(fā)射元件加電壓，從而引起電子發(fā)射。通過高壓端子87對(duì)金屬敷層85或透明電極(未示出)加高壓，從而加速電子束。被加速的電子轟擊熒光膜84，發(fā)射光，從而形成圖像。
圖像形成裝置的上述結(jié)構(gòu)是采用本發(fā)明的圖像形成裝置的實(shí)例，在本發(fā)明技術(shù)構(gòu)思的基礎(chǔ)上還可進(jìn)行各種變形。輸入信號(hào)是NTSC系統(tǒng)的信號(hào)，但輸入信號(hào)并不限于該系統(tǒng)，可采用PAL和SECAM系統(tǒng)等，還可采用具有多于PAL和SECAM系統(tǒng)的大量掃描線的TV信號(hào)(例如，包括MUSE系統(tǒng)的高級(jí)TV)系統(tǒng)。
圖13是表示作為本發(fā)明電子源另一個(gè)實(shí)施方式的按梯狀形式設(shè)置的電子源實(shí)例的示意圖。參照圖直3，參考標(biāo)號(hào)110表示電子源襯底，和111表示電子發(fā)射元件。參考標(biāo)號(hào)112表示用于連接電子發(fā)射元件111的公共布線D1-D10。在襯底110上與X方向平行地設(shè)置多個(gè)電子發(fā)射元件111(也稱為“元件行”)。設(shè)置多個(gè)電子發(fā)射元件111以構(gòu)成電子源。當(dāng)在各元件行的公共布線之間加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，可獨(dú)立驅(qū)動(dòng)各元件行。即，將發(fā)射電子束的元件行加有電子發(fā)射閾值或以上的電壓，而不發(fā)射電子束的元件行加有低于電子發(fā)射閾值的電壓。通過集成，可使設(shè)置在各元件行之間的公共布線D2-D9例如D2和D3集成為相同布線。
圖14是表示在具有按照本發(fā)明實(shí)施方式的按梯狀形式設(shè)置的電子源的圖像形成裝置中顯示板結(jié)構(gòu)實(shí)例的示意圖。參照標(biāo)號(hào)120表示柵電極；121表示電子通過的開口；和122表示容器外部端子D1、D2、…、Dm。參考標(biāo)號(hào)123是與柵電極120連接的容器外部端子G1、G2、...、 Gn。
圖14中，與圖8和13中所示相同的部分被標(biāo)以與這些附圖相同的參考標(biāo)號(hào)。在圖14所示顯示板與圖8所示簡單矩陣排列的顯示板之間的較大區(qū)別是在電子源襯底110與面板86之間是否設(shè)置柵電極120。
柵電極120設(shè)置成可調(diào)制從表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件發(fā)射的電子束和對(duì)各元件中的每一個(gè)提供一個(gè)電路開口121，以便允許電子束通過與梯狀結(jié)構(gòu)的元件行垂直設(shè)置的條形電極。柵電極的形狀和設(shè)置柵電極的位置并不限于圖14中所示的情況。例如，在格網(wǎng)中設(shè)置大量的通口作為開口，或在表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的周圍或附近設(shè)置格柵。
容器外部端子122和柵容器外部端子123電連接到未示出的控制電路。在按照本實(shí)例的圖像形成裝置中，與元件行的逐行順序驅(qū)動(dòng)(掃描)操作同步，同時(shí)對(duì)柵電極列施加對(duì)于一行圖像的調(diào)制信號(hào)。利用該操作，可控制各電子束對(duì)熒光體的照射，從而可以逐行顯示圖像。按照本發(fā)明的圖像形成裝置可用作電視廣播的顯示裝置、用于電視會(huì)議系統(tǒng)的顯示裝置、計(jì)算機(jī)等，用光敏鼓等來構(gòu)成的圖像形成裝置可用作光電印刷器等。
圖22是表示按照本發(fā)明的圖像形成裝置實(shí)例的方框圖，其中圖像形成裝置被構(gòu)成為可顯示來自各種圖像信息源例如包括電視廣播的顯示圖像信息。
該圖中，參考標(biāo)號(hào)1700表示顯示板，1701是顯示板的驅(qū)動(dòng)電路，1702是顯示控制器，1703是多路復(fù)用器，1704是解碼器，1705是輸入/輸出接口電路，1706是CPU，1707是圖像產(chǎn)生電路，1708-1710是圖像存儲(chǔ)器接口電路，1711是圖像輸入接口電路，1712和1713是TV信號(hào)接收電路，和1714是輸入部分。
當(dāng)本裝置接收包括視頻信息和音頻信息的信號(hào)時(shí)，例如電視信號(hào)，該圖像形成裝置顯示視頻信息同時(shí)可重現(xiàn)音頻信息?？墒?，為了簡便起見，省略有關(guān)音頻信息的接收、分離、重現(xiàn)、處理、存儲(chǔ)以及揚(yáng)聲器等不直接涉及本發(fā)明的電路。
下面，沿著圖像信號(hào)的流向說明各部分的功能。
首先，TV信號(hào)接收電路1713是用于接收在無線電發(fā)送系統(tǒng)例如電波或空間光通信上發(fā)送的TV信號(hào)的電路。不特別限制接收TV信號(hào)的系統(tǒng)，可采用例如NTSC系統(tǒng)、PAL系統(tǒng)、SECAM系統(tǒng)等中的任何系統(tǒng)。所謂高級(jí)TV信號(hào)的系統(tǒng)，例如具有比那些系統(tǒng)多的大量掃描線的MUSE系統(tǒng)是適當(dāng)?shù)男盘?hào)源，可表現(xiàn)出適于大面積或大量像素的上述顯示板的優(yōu)點(diǎn)。
由TV信號(hào)接收電路1713接收的TV信號(hào)輸出給解碼器1704。
TV信號(hào)接收電路1712是用于接收在有線傳送系統(tǒng)例如同軸電纜或光纖上傳送的TV信號(hào)的電路。正如上述TV信號(hào)接收電路1713中那樣，不特別限制接收TV信號(hào)的系統(tǒng)。此外，由該電路接收的TV信號(hào)輸出給解碼器1704。
圖像輸入接口電路1711是用于接收來自如TV攝像機(jī)或圖像閱讀掃描器等的圖像輸出裝置的圖像信號(hào)的電路，該接收的圖像信號(hào)被輸出給解碼器1704。
圖像存儲(chǔ)接口電路1710是用于接收存儲(chǔ)在錄像機(jī)(以下稱為“VTR”)中的圖像信號(hào)的電路，和所接收的圖像信號(hào)被輸出給解碼器1704。
圖像存儲(chǔ)接口電路1709是用于接收存儲(chǔ)在視頻盤中的圖像信號(hào)的電路，和所接收的圖像信號(hào)被輸出給解碼器1704。
圖像存儲(chǔ)接口電路1708是用于接收來自正如在靜止圖像盤中那樣的存儲(chǔ)靜止圖像數(shù)據(jù)的裝置的圖像信號(hào)的電路，和所接收的圖像信號(hào)被輸出給解碼器1704。
輸入/輸出接口電路1705是用于連接本圖像顯示裝置與如外部計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或打印機(jī)之類的輸出裝置的電路。輸入/輸出接口電路1705輸入/輸出圖像數(shù)據(jù)、字符/圖形信息等，并且還可在需要時(shí)在設(shè)置于本圖像形成裝置中的CPU 1706與外部之間進(jìn)行控制信號(hào)或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的輸入/輸出。
圖像產(chǎn)生電路1707是根據(jù)從外部通過輸入/輸出接口電路1705輸入的圖像數(shù)據(jù)或字符/圖形信息，或從CPU1706輸出的圖像數(shù)據(jù)或字符/圖形信息，產(chǎn)生用于顯示的圖像數(shù)據(jù)的電路。圖像產(chǎn)生電路1707的內(nèi)部配有產(chǎn)生圖像所需的電路，例如用于存儲(chǔ)如圖像數(shù)據(jù)和字符/圖形信息的可重寫存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)相應(yīng)于符號(hào)代碼的圖像圖形的只讀存儲(chǔ)器，用于進(jìn)行圖像處理的處理器等。
由圖像產(chǎn)生電路1707產(chǎn)生的進(jìn)行顯示的圖像數(shù)據(jù)被輸出給解碼器1704，需要時(shí)還可通過輸入/輸出接口電路1705輸出給外部計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或打印機(jī)。
CPU1706主要進(jìn)行本圖像顯示裝置的操作控制，和有關(guān)顯示圖像的產(chǎn)生、選擇或編輯的工作。
例如，控制信號(hào)輸出給多路復(fù)用器1703，適當(dāng)選擇或組合在顯示板上顯示的圖像信號(hào)。在這種情況下，響應(yīng)于要顯示的圖像信號(hào)，對(duì)顯示板控制器1702產(chǎn)生控制信號(hào)，適當(dāng)控制如屏幕顯示頻率、掃描方法(例如，隔行掃描或非隔行掃描)或一屏的掃描線數(shù)等顯示裝置的工作。此外，圖像數(shù)據(jù)或字符/圖形信息直接輸出給圖像產(chǎn)生電路1707，或通過輸入/輸出接口電路1705對(duì)外部計(jì)算機(jī)或存儲(chǔ)器進(jìn)行存取，輸入圖像數(shù)據(jù)或字符/圖形信息。
CPU1706可適于用于其它目的的工作。例如，作為個(gè)人計(jì)算機(jī)、字處理器等中的CPU1706可直接有產(chǎn)生或處理信息的功能。再有，如上所述，通過輸入/輸出接口電路1705，CPU1706可連接到外部計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，并與外部裝置一起共同進(jìn)行如數(shù)字計(jì)算之類的操作。
輸入部分1714被設(shè)計(jì)成可由用戶將命令、程序或數(shù)據(jù)輸入給CPU1706?？刹捎酶鞣N輸入裝置如鍵盤、鼠標(biāo)器、操縱桿、條形碼閱讀器或語音識(shí)別裝置等。
解碼器1704是用于將從上述裝置1707-1713輸入的各種圖像信號(hào)反向轉(zhuǎn)換成三基色信號(hào)或亮度信號(hào)和I信號(hào)、Q信號(hào)的電路。正如圖中虛線所示，期望解碼器1704包括圖像存儲(chǔ)器。這將涉及要求備用圖像存儲(chǔ)器的正如在MUSE系統(tǒng)中那樣轉(zhuǎn)換的電視信號(hào)。此外，由于提供了圖像存儲(chǔ)器，因而有助于靜止圖像的顯示。再有，具有有助于與圖像產(chǎn)生電路1707和CPU1706協(xié)同地進(jìn)行如圖像淡化、內(nèi)插、放大、縮小或合成之類的圖像處理和編輯的優(yōu)點(diǎn)。
設(shè)計(jì)多路復(fù)用器1703，使其可根據(jù)從CPU1706輸入的控制信號(hào)適當(dāng)選擇顯示圖像。即，多路復(fù)用器1703從由解碼器1704輸入的反向轉(zhuǎn)換圖像信號(hào)中選擇期望的圖像信號(hào)，并將所選圖像信號(hào)輸出給驅(qū)動(dòng)電路1701。在這種情況下，如果在一屏幕的顯示周期內(nèi)可大幅度改變和選擇圖像信號(hào)，那么一屏幕被分成多個(gè)區(qū)域，以便在各區(qū)域上顯示不同的圖像，正如所謂的多屏幕電視那樣。
顯示板控制器1702是根據(jù)從上述CPU1706輸入的控制信號(hào)，控制驅(qū)動(dòng)電路1701操作的電路。
作為顯示板的基本操作，例如，把用于控制電源(示示出)的驅(qū)動(dòng)顯示板的操作順序的信號(hào)輸出給驅(qū)動(dòng)電路1701。作為驅(qū)動(dòng)顯示板的方法，例如，把用于控制屏幕顯示頻率或掃描方法(例如，隔行掃描或非隔行掃描)的信號(hào)輸出給驅(qū)動(dòng)電路1701。此外，需要時(shí)，把與調(diào)整圖像質(zhì)量如顯示圖像的亮度、對(duì)比度、色調(diào)或清晰度等有關(guān)的控制信號(hào)輸出給驅(qū)動(dòng)電路1701。
驅(qū)動(dòng)電路1701是用于產(chǎn)生施加給顯示板直700的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和根據(jù)從多路復(fù)用器1703輸入的圖像信號(hào)和從顯示板控制器1702輸入的控制信號(hào)進(jìn)行操作的電路。
以上對(duì)各部件的功能進(jìn)行了說明。利用圖22中示意表示的結(jié)構(gòu)，本圖像形成裝置可在顯示板1700上顯示從各種圖像信息源輸入的圖像信息。即，在如電視廣播的各種圖像信號(hào)被解碼器1704反向轉(zhuǎn)換之后，在多路復(fù)用器1703中適當(dāng)選擇這些圖像信號(hào)，然后輸入給驅(qū)動(dòng)電路1701。另一方面，響應(yīng)于要顯示的圖像信號(hào)，顯示控制器1702產(chǎn)生用于控制驅(qū)動(dòng)電路1701操作的控制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路1701根據(jù)圖像信號(hào)和控制信號(hào)對(duì)顯示板1700施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)。利用上述操作，在顯示板1700上顯示圖像。由CPU1706按統(tǒng)一(generalizing)方式控制這些順序操作。
本圖像形成裝置不僅顯示從配置于解碼器1704中的圖像存儲(chǔ)器中或從圖像產(chǎn)生電路1707中選擇的圖像或從信息中選擇的圖像，而且還可進(jìn)行如圖像的放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)、邊緣加重、淡化、內(nèi)插、顏色轉(zhuǎn)變或縱橫比轉(zhuǎn)換的圖像處理，或?qū)τ谝@示的圖像信息進(jìn)行如合成、擦除、連接、置換或插入的圖像編輯。正如上述圖像處理或圖像編輯中那樣，可提供用于處理或編輯音頻信息的專用電路。
因此，本圖像形成裝置可提供用于電視廣播的顯示裝置、用于電視會(huì)議的終端裝置、用于處理靜止圖像或活動(dòng)圖像的圖像編輯裝置、計(jì)算機(jī)終端裝置、如字處理器的商務(wù)終端裝置、播放機(jī)等的功能。
因此，本圖像形成裝置非常廣泛地用于如工業(yè)或公共應(yīng)用等的應(yīng)用領(lǐng)域。
圖22僅展示了采用具有作為電子束源的電子發(fā)射元件的顯示板的圖像形成裝置的結(jié)構(gòu)例，不用說，按照本發(fā)明的圖像形成裝置不限于上述結(jié)構(gòu)。
例如，可從圖22所示結(jié)構(gòu)單元中省略與使用目的無關(guān)的有關(guān)功能的電路。相反，為了使用的目的，可添加某些結(jié)構(gòu)單元。例如，在本圖像顯示裝置用作電視電話的情況下，最好添加電視攝像機(jī)、音頻麥克風(fēng)、照明裝置、包括調(diào)制解調(diào)器的發(fā)送/接收電路作為結(jié)構(gòu)單元。
在按照本實(shí)例的圖像形成裝置中，由于容易使具有作為電子束源的電子發(fā)射元件的顯示板薄型化，因而可減小顯示裝置的深度。此外，在具有作為電子束源的電子發(fā)射元件的顯示板中，因容易使屏幕變大，亮度變高和可視角度特性也良好，因而在圖像形成裝置中可顯示高可視的使觀看的人深深感動(dòng)的圖像。此外，由于電子源實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定和利用高效電子發(fā)射特性，因而可實(shí)現(xiàn)壽命長，明亮和高級(jí)的彩色平面電視。
-實(shí)例-(實(shí)例1)在本實(shí)施列中，制造具有如圖8所示那樣構(gòu)成的顯示板的圖像形成裝置。圖15是展示電子源的局部剖面圖。圖中，參考標(biāo)號(hào)61表示襯底；62是相應(yīng)于圖8中所示Dxm的X方向布線(也稱為“下布線”)，63是相應(yīng)于圖8中所示Dyn的Y方向布線(也稱為“上布線”)；4是包括電子發(fā)射部分(未示出)的導(dǎo)電膜；2和3是元件電極；151是導(dǎo)間絕緣層；和152是接觸孔。
在按照本實(shí)例的電子源中，在X方向布線上形成300個(gè)電子發(fā)射元件，和在Y方向布線上形成100個(gè)電子發(fā)射元件。
下面，參照圖16和17按照工藝順序詳細(xì)說明制造方法。
步驟a用真空蒸發(fā)法在襯底61上順序?qū)盈B厚度為5nm的Cr膜和厚度為600nm的Au膜，其中襯底61是用濺射法在清洗過的鈉鈣玻璃上形成厚度為5μm的氧化硅膜5而獲得的。然后，用旋涂器在該層的上表面上旋轉(zhuǎn)涂敷光刻膠(Hext公司制備的“AZ1370”)并烘焙，曝光和顯影光掩模圖像，形成下布線62的光刻膠圖形，濕式腐蝕Au/Cr淀積膜，形成預(yù)定形狀的下布線62(圖16A)。
步驟b接著，用RF濺射法在該層的上表面上淀積厚度為1.0μm的由氧化硅形成的層間絕緣層151(圖16B)。
步驟c制備在步驟b中淀積的氧化硅膜中用于形成接觸孔152的光刻膠圖形，利用該光刻膠圖形作為掩模腐蝕層間絕緣層151，形成接觸孔152(圖16C)。利用CF4和H2氣體通過RIE(反應(yīng)離子腐蝕)法進(jìn)行該腐蝕。
步驟d然后，在光刻膠(Hitachi Kasei公司制備的“RD-2000N-41”)中形成用于制備元件電極2與元件電極3之間間隙L的圖形，用真空蒸發(fā)法，在該層的上表面上順序淀積厚度為5nm的Ti膜和厚度為100nm的Ni膜。用有機(jī)溶劑軟化該光刻膠圖形，剝離Ni/Ti淀積膜，形成元件電極2和元件電極3，其中元件電極間隔L為5μm和元件電極寬度W為300μm(圖16D)。
步驟e在元件電極3上形成上布線63的光刻膠圖形之后，用真空蒸發(fā)法，在該層的上表面上順序淀積厚度為5nm的Ti膜和厚度為500nm的Au膜，通過剝離去除不需要的部分，形成預(yù)定形狀的上布線63。
步驟f通過真空蒸發(fā)淀積和構(gòu)圖厚度為100nm的Cr，用旋涂器在Cr膜上旋轉(zhuǎn)涂敷有機(jī)Pd溶劑(Okuno Chemicals公司制備的“ccp4230”)，然后加熱和在300℃烘焙10分鐘。這樣形成的由以PdO作為主要成分構(gòu)成的導(dǎo)電膜4的厚度為10nm，薄層電阻為5×104Ω/□。
此后，用酸性腐蝕劑把經(jīng)過烘焙的Cr膜和導(dǎo)電膜4腐蝕成預(yù)定圖形(圖17F)。
步驟g圖形被設(shè)計(jì)為在除形成接觸孔152的部分之外涂敷光刻膠，然后用真空蒸發(fā)法，在該層的上表面上順序淀積厚度為5nm的Ti膜和厚度為500nm的Au膜，和通過剝離去除不需要的部分，以嵌入接觸孔152中(圖17G)。
通過上述工序，在襯底61上形成下布線62、層間絕緣膜151、上布線63、元件電極2和3、導(dǎo)電膜4等。
隨后，利用以上述方式制造的電子源，用如圖18所示那樣構(gòu)成的電場施加裝置對(duì)電子源襯底171施加電場。
首先，在設(shè)置于鋁制備的臺(tái)面板172上的電子源襯底171的上下布線的端部加壓固定厚度為500μm和寬度為5mm的銦片175，從而使臺(tái)面板172和所有的布線共用。此外，用絕緣支撐部件(鈉鈣玻璃)176固定的鋁電極174設(shè)置在與電子源襯底171相對(duì)的位置處。在本例中，電子源襯底171與電極174之間的相對(duì)距離設(shè)置為3mm。
接著，使電子源襯底171的布線和臺(tái)面板172共用的銦片175與GND連接，電極174通過100kΩ的電阻器177與高壓電源178連接。并且，用伏特計(jì)179測量電阻器177兩端之間的電壓，以測量流過電阻器177的電流。然后，如圖19所示，在電子源襯底171與電極174之間加電壓(圖19中的折線曲線)并維持4小時(shí)的15kV。圖19中示出流過電阻器177的電流是1mA或以上時(shí)的放電次數(shù)。如圖19中明顯看出，由于放電操作從6kV開始直到放電操作維持在5kV保持2小時(shí)，因而測出總數(shù)為18次的放電操作(圖19中的條形曲線)。
此后，關(guān)閉高壓電源178，從該裝置中取出電子源襯底，并從電子源襯底上取出銦片。
接著，利用以上述方式加電場的電子源襯底，如下制造如圖8所示那樣構(gòu)成的圖像形成裝置。
將其上制備大量平面型表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射元件的襯底61固定到背板81上，通過支撐框架82在襯底61之上5mm處設(shè)置面板86(以在玻璃襯底83內(nèi)表面上形成熒光膜84和金屬敷層85的方式構(gòu)成)。然后，在面板86、支撐框架82和背板81的連接部位涂敷熔接玻璃，并在大氣中于410℃下烘焙10分鐘或以上，從而制備外殼88。再有，襯底61也可通過熔接玻璃固定到背板81上。
作為熒光膜84，使用其中設(shè)置黑條的彩色熒光膜，熒光膜84由黑色導(dǎo)電材料91和熒光體92構(gòu)成。預(yù)先形成黑條，然后在各間隔部分涂敷相應(yīng)顏色的各熒光體，于是制備熒光膜84。在玻璃襯底上涂敷熒光體的方法是漿料法。在熒光膜84的內(nèi)表面上設(shè)置金屬敷層85。在制備熒光膜之后，使熒光膜84的內(nèi)表面光滑(一般稱為“成膜”)，然后真空蒸發(fā)鋁，由此制備金屬敷層85。在彩色的情況下，在進(jìn)行上述密封中，使各色熒光體對(duì)應(yīng)于電子發(fā)射元件，因而可進(jìn)行足夠的定位。
將這樣完成的外殼88連接到真空裝置上，通過排氣管(未示出)，用浮磁型渦輪分子泵對(duì)該真空裝置抽真空。
此后，對(duì)外殼88抽真空到1.3×10-4Pa。
通過容器外部端子Dx1-Dxm(m＝300)和端子Dy1-Dyn(n＝100)對(duì)電子發(fā)射元件64的電極2和3加電壓，在導(dǎo)電膜4上進(jìn)行帶電處理(形成處理)，由此制備電子發(fā)射部分5。
這樣制備的電子發(fā)射部分5變成這樣的狀態(tài)，即分散有主要包含paradium元件的細(xì)顆粒和細(xì)顆粒的平均粒徑為3nm。
隨后，將6.6×10-4Pa的氰苯導(dǎo)入外殼88中。
使容器外部端子Dx1-Dxm(m＝300)共用，將電源(未示出)順序連接到Dy1-Dyn(n＝100)，在相應(yīng)的電子發(fā)射元件64的電極2和3之間加電壓，進(jìn)行激活工藝處理。
之后，從外殼88中抽出氰苯。
最后，作為穩(wěn)定化處理，在1.33×10-4Pa的壓力下于150C進(jìn)行10小時(shí)的烘焙之后，用氣體加熱器加熱未示出的排氣管，使其熔化來密封外殼88。在按照本發(fā)明這樣完成的圖像形成裝置中，各電子發(fā)射元件通過容器外部端子Dx1-Dxm(m＝300)和端子Dy1-Dyn(n＝100)連接到GND，和通過高壓端子87對(duì)金屬敷層85加8kV的高壓。
作為施加8kV電壓以測量6小時(shí)的耐靜態(tài)電壓的結(jié)果，沒有觀察到突然放電現(xiàn)象。
在本說明書中，將突然放電現(xiàn)象定義為在高壓端子中流過的電流超過5mA的次數(shù)。作為測量各電子發(fā)射元件的單個(gè)特性(Ie)的結(jié)果，維持偏差為8％。
在本說明書中，設(shè)定偏差為用各元件Ie值的平均值除差值所獲得的值。
(比較例1)按與實(shí)例1相同的方式來制造圖像形成裝置，只是沒有進(jìn)行使用圖18裝置的電場施加工藝處理。作為按與實(shí)例直相同的方式測量6小時(shí)的耐靜態(tài)電壓的結(jié)果，觀察到8次突然放電現(xiàn)象。電子源因放電現(xiàn)象被損壞。
此外，作為在圖像顯示之后和之前測量各電子發(fā)射元件的單個(gè)特性(Ie)的結(jié)果，偏差從8％改變?yōu)?7％。
(實(shí)例2)按與實(shí)例1相同的方式制造圖像形成裝置，只是通過圖20的裝置來進(jìn)行電場施加工藝處理。在圖20的裝置中，用相同的參考標(biāo)號(hào)來表示與圖18中相同的部分。圖中，參考標(biāo)號(hào)196表示固定帶有電極的鈉鈣玻璃的支撐部件，該支撐部件配有可變機(jī)構(gòu)，以便改變電極174與電子源襯底171之間的距離。
如圖21所示，從高壓施加的電壓保持恒定為15kV，電極與電子源襯底之間的距離(圖21中的折線曲線)從20mm變?yōu)?mm并保持3小時(shí)。
在采用圖20所示裝置的電場施加工藝中，15次觀察到在電子源襯底之間流過的電流為1mA或以上的突然放電現(xiàn)象(圖21中的條形曲線)。
作為按與實(shí)例1相同的方式測量這樣獲得的圖像形成裝置中的6小時(shí)的耐靜態(tài)電壓的結(jié)果，沒有觀察到突然放電現(xiàn)象。因此，沒有觀察到因放電操作引起的電子源的損傷。
此外，作為在圖像顯示之后和之前測量各電子發(fā)射元件的單個(gè)特性(Ie)的結(jié)果，偏差維持在8％。
-第二實(shí)施例-應(yīng)用本發(fā)明的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的基本結(jié)構(gòu)大致規(guī)定為平面型和垂直型。
下面將說明平面型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。
圖23是表示應(yīng)用本發(fā)明的平面型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件結(jié)構(gòu)的示意圖，其中圖23A是平面圖，圖23B是剖面圖。
圖23中，參考標(biāo)號(hào)2001表示襯底；2002和2003是元件電極；2004是導(dǎo)電薄膜，和2005是電子發(fā)射部分。
襯底2001可以由石英玻璃、具有如Na之類的低雜質(zhì)含量的玻璃、鈉鈣玻璃、在鈉鈣玻璃上層疊用濺射法等形成的SiO2所形成的玻璃襯底、如氧化鋁之類的陶瓷和硅襯底等。
對(duì)置元件電極2002和2003的材料可以是通常的導(dǎo)電材料。例如，元件電極2002和2003的材料可從下列材料中適當(dāng)選取如Ni、Cr、Au、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu或Pd之類的金屬或這些金屬的合金；如Pd、Ag、Au、RuO2、Pd-Ag之類的金屬或那些材料的金屬氧化物；如玻璃之類構(gòu)成的印刷導(dǎo)體；如In2O3-SnO2之類的透明導(dǎo)體；和如多晶硅之類的半導(dǎo)體材料。
考慮到應(yīng)用形式等來設(shè)計(jì)元件電極之間的間隔L、元件電極的長度W、導(dǎo)電膜2004的構(gòu)形等。元件電極之間的間隔L優(yōu)選地設(shè)置在從幾百nm到幾百μm的范圍，設(shè)置在從幾μm到幾十μm的范圍更好。
考慮到電極電阻和電子發(fā)射特性，把元件電極的長度W優(yōu)選地設(shè)置在從幾μm到幾百μm的范圍，并且元件電極2002和2003的膜厚度d優(yōu)選地設(shè)置在幾十nm到幾μm的范圍。
按照本發(fā)明的電子發(fā)射元件不限于圖23中所示的結(jié)構(gòu)，還可用于導(dǎo)電膜2004和對(duì)置電極2002和2003按所述順序疊置在襯底2001上的結(jié)構(gòu)。
最好由細(xì)顆粒形成的細(xì)顆粒膜用作導(dǎo)電薄膜2004，以便獲得優(yōu)異的電子發(fā)射特性?？紤]到元件電極2002和2003上的臺(tái)階覆蓋、元件電極2002和2003之間的電阻、以下將說明的形成條件等，適當(dāng)設(shè)置導(dǎo)電膜2004的厚度，一般優(yōu)選地設(shè)置在0.1nm的幾倍到幾百nm的范圍，設(shè)置在1nm到50nm的范圍更好。電阻Rs為102到107歐姆/□的值。Rs是當(dāng)t為厚度、w為寬度和l為長度的薄膜的電阻R滿足R＝Rs(l/w)時(shí)獲得的值。在本說明書中，參照帶電工藝處理實(shí)例來說明形成處理，但形成處理并不限于此，包括通過在膜中產(chǎn)生裂縫來形成高電阻狀態(tài)的工藝。
導(dǎo)電膜2004的材料可從下列材料中適當(dāng)選取如Pd、Pt、Ru、Ag、Au、Ti、In、Cu、Fe、Zn、Sn、Ta、W或Pd之類的金屬；如PdO、SnO2、In2O3、PdO或Sb2O3之類的氧化物；如HfB2、ZrB2、LaB6、CeB6、YB4或GdB4之類的硼化物；如TiC、ZrC、HfC、TaC、SiC或WC之類的碳化物；如TiN、ZrN或H真N之類的氮化物；如Si或Ge之類的半導(dǎo)體；和碳等。
在本說明書中所述的細(xì)顆粒膜是其中多個(gè)細(xì)顆粒組成在一起的膜，微細(xì)結(jié)構(gòu)取單獨(dú)分散細(xì)顆粒的狀態(tài)，或細(xì)顆粒彼此重疊相鄰的狀態(tài)(包括幾個(gè)細(xì)顆粒集合在一起，整個(gè)形成島狀結(jié)構(gòu)的情況)。細(xì)顆粒的粒徑設(shè)置在0.1nm的幾倍到幾百nm的范圍，最好從1nm到20nm。
在本說明書中，由于術(shù)語“細(xì)顆粒”頻繁使用，因而說明其含義。
小的顆粒被稱為“細(xì)顆?！保取凹?xì)顆?！备〉念w粒被稱為“超細(xì)顆粒”。比“超細(xì)顆?！备『驮訑?shù)約為幾百或以下的顆粒被稱為“基團(tuán)(cluster)”。
可是，各顆粒的邊界并不嚴(yán)格而是取決于顆粒如何按照明顯的性能進(jìn)行分類。此外，有“細(xì)顆粒”和“超細(xì)顆粒”一同被稱為“細(xì)顆?！钡那闆r，本說明書中對(duì)其進(jìn)行說明。
“Experimental Physics Lecture No.14，Surface and FineGrain”(由Tadao Kinoshita編輯并由Kyoritsu Publication于1986年9月1日出版)從字面上披露了下列內(nèi)容。
“在本公開中，“細(xì)顆粒”的直徑為約2-3μm至約10nm，特別是“超細(xì)顆?！钡念w粒直徑為約10nm至約2-3nm。細(xì)顆粒和超細(xì)顆粒共同都可只表述為細(xì)顆粒，并且這些顆粒的邊界不嚴(yán)格和不是基本標(biāo)準(zhǔn)。其中構(gòu)成顆粒的原子數(shù)約為2-幾十至幾百的顆粒被稱為“基團(tuán)”“(P.195，22-26行)。
此外，由Shin Gijutsu Kaihatsu Jigyo Group在“Hayashi/UltraFine Grain Project”中的“ultra finegrains”的定義公開了如下的更小顆粒直徑下限“在Sozo Kagaku Gijutsu Suishin Seido(1981-1986)的“Ultra Fineparticle Project”中，顆粒尺寸(直徑)在約1-100nm范圍中的顆粒被稱為“超細(xì)顆?！?。結(jié)果，一個(gè)超細(xì)顆粒是約100-108個(gè)原子的集合。與原子尺寸相比，超細(xì)顆粒是大或巨大的顆?！?由TatsuetsuHayashi，Ryoji Ueda，AkiraTasaki撰寫的Ultra Fine Particle，SozoKagaku Gijuts，Mita Publication的1-4行，1988)，“比超細(xì)顆粒小的顆粒，即由幾-幾百原子構(gòu)成的一個(gè)顆粒通常稱為“基團(tuán)””(該公開文獻(xiàn)的第2頁，第12-13行)。
考慮到上述一般定義，在本說明書中，“細(xì)顆粒”是指顆粒直徑下限約為0.1nm-1nm的幾倍和其上限約為幾μm的大量原子和分子的集合。
電子發(fā)射部分2005由形成在導(dǎo)電膜2004一部分中的高電阻裂縫構(gòu)成，并且取決于導(dǎo)電膜2004的厚度、質(zhì)量和材料，此外，將在下文中描述如帶電形成等的方法。有顆粒直徑為0.1nm-幾十nm的幾倍的導(dǎo)電細(xì)顆粒存在于電子發(fā)射部分2005的內(nèi)部。導(dǎo)電細(xì)顆粒包含構(gòu)成導(dǎo)電膜2004的材料的部分或所有的元素。電子發(fā)射部分2005和在電子發(fā)射部分2005附近的導(dǎo)電膜2004可包括碳或碳化合物。
下面，對(duì)垂直型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件進(jìn)行說明。
圖34是表示應(yīng)用本發(fā)明表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的垂直型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件實(shí)例的示意圖。
參照圖34，與圖33中所示相同的部分被標(biāo)以與圖33所示相同的參考標(biāo)號(hào)。參考標(biāo)號(hào)2021表示臺(tái)階形成部分。襯底2001、元件電極2002和2003、導(dǎo)電薄膜2004和電子發(fā)射部分2005可由與上述平面型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件中相同的材料構(gòu)成。臺(tái)階形成部分2021可由例如用真空蒸發(fā)法、印刷法、濺射法等形成的SiO2之類的絕緣材料構(gòu)成。臺(tái)階形成部分2021的厚度可設(shè)定在相應(yīng)于如上所述平面型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的元件電極間隔L的幾百nm至幾十μm的范圍?？紤]到形成臺(tái)階形成部分和在元件電極之間加電壓的方法來設(shè)定該厚度，最好設(shè)定在幾十nm至幾μm的范圍。
在制備元件電極2002和2003以及臺(tái)階形成部分2021之后，在元件電極2002和2003上疊置導(dǎo)電薄膜4。在圖34中，在臺(tái)階形成部分2021中形成電子發(fā)射部分2005?？墒?，導(dǎo)電薄膜4取決于制備條件、形成條件等，并且導(dǎo)電薄膜4的構(gòu)形和位置也不限于此。
有各種制造上述表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的方法，圖35中示意性展示該方法的一個(gè)實(shí)例。
下面，參照圖33和35說明制造方法的實(shí)例。圖35中，與圖33所示相同的部分被標(biāo)以圖33中的相同參考標(biāo)號(hào)。
1)在用清潔劑、純水、有機(jī)溶劑等充分清洗襯底2001之后，用真空蒸發(fā)法、濺射法等在襯底2001上淀積元件電極的材料，例如采用光刻技術(shù)在襯底2001上形成元件電極2002和2003(圖35A)。
2)在設(shè)置有元件電極2002和2003的襯底2001上涂敷有機(jī)金屬溶劑，從而形成有機(jī)金屬薄膜。作為有機(jī)金屬溶液，可使用主要包含上述導(dǎo)電膜2004的材料中的金屬的有機(jī)金屬化合物的溶液。通過加熱烘焙有機(jī)金屬薄膜，然后通過剝離、腐蝕等進(jìn)行構(gòu)圖，從而形成導(dǎo)電膜2004(圖35B)。在本例中，對(duì)涂敷有機(jī)金屬溶液的方法進(jìn)行了說明?？墒牵纬蓪?dǎo)電膜2004的方法并不限于上述方法，也可使用真空蒸發(fā)法、濺射法、化學(xué)氣相淀積法、分散涂敷法、浸漬法、旋涂法等。
3)接著，進(jìn)行形成工藝處理。參照采用帶電工藝處理的方法來說明進(jìn)行形成工藝處理的方法實(shí)例。當(dāng)利用未示出的電源在元件電極2002和2003之間加電時(shí)，在導(dǎo)電膜2004的一部分上形成其結(jié)構(gòu)已改變的電子發(fā)射部分2005(圖35C)。在導(dǎo)電膜2004中通過帶電形成工藝形成具有其結(jié)構(gòu)被局部破壞、變形或改變的已改變部分。該部分構(gòu)成電子發(fā)射部分2005。帶電形成的電壓波形實(shí)例示于圖36中。
優(yōu)選地，電壓波形為脈沖波形。在脈沖波形的情況下，有連續(xù)施加如圖26A所示那樣的其脈沖峰值為恒定電壓的脈沖方式，和施加其脈沖峰值為如圖36B所示那樣的不斷增大的電壓脈沖方式。
在圖36A中，T1和T2是電壓波形的脈沖寬度和脈沖間隔。通常，T1設(shè)定在1微秒-10毫秒的范圍，T2設(shè)定在10微秒-10毫秒的范圍。按照表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的形式適當(dāng)選擇限幅波的峰值(在帶電形成工藝處理期間的峰電壓)。在上述條件下，施加例如幾秒到幾十分鐘的電壓。脈沖波形不限于限幅波，也可采用如矩形波之類的期望波形。
圖26B中，T1和T2與圖36A中所示的T1和T2相同。此外，限幅波的峰值(在帶電形成工藝處理期間的峰電壓)每一次增加例如約0.1V。
通過在脈沖間隔T2期間施加電壓達(dá)到導(dǎo)電膜2不再被局部破壞或變形的程度并測量電流，可檢測出帶電形成工藝處理完成。例如，測量因加約0.1V的電壓而流動(dòng)的元件電流，確定電阻，和當(dāng)檢測的電阻為1MΩ或以上時(shí)，完成帶電形成。
4)最好，對(duì)經(jīng)過形成工藝處理的元件進(jìn)行稱為“激活工藝”的工藝處理。激活工藝是明顯改變元件電流If和發(fā)射電流Ie的工藝。
激活工藝可在包含有機(jī)材料的氣氛下反復(fù)加脈沖電壓，正如在帶電形成中那樣。該氣氛利用在用例如油擴(kuò)散泵、旋轉(zhuǎn)泵等從真空容器排氣的情況下維持在氣氛中的有機(jī)氣體來產(chǎn)生，或通過將適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)材料氣體導(dǎo)入已用離子泵等充分排氣的真空中束獲得該氣氛。在這種情況下，根據(jù)環(huán)境適當(dāng)設(shè)置有機(jī)材料的優(yōu)選氣體壓力，因它取決于上述應(yīng)用形式、真空容器形狀、有機(jī)材料的種類等。適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)材料可以是如鏈烷、烯烴或炔之類的脂肪烴；芳香烴；酒精；醛；酮；胺；或如苯酚、羧酸或磺酸之類的有機(jī)酸。特別是，可以使用用CnH2n＋2表示的如甲烷、乙烷或丙烷之類的飽合烴；用CnH2n等式表示的如乙烯、丙烯、苯、甲苯、甲醇、乙醇、甲醛、乙醛、丙酮、丁酮、甲胺、乙胺、苯酚、甲酸、乙酸、丙酸之類的不飽合烴等，或這些材料的混合物。
通過上述工藝處理，在元件上淀積來自氣氛中存在的有機(jī)材料的碳或碳化合物，從而明顯改變元件電流If和發(fā)射電流Ie。
當(dāng)測量元件電流If和發(fā)射電流Ie時(shí)，可適當(dāng)進(jìn)行激活工藝處理完成的判斷。脈沖寬度、脈沖間隔、脈沖峰值等被適當(dāng)設(shè)定。
碳或碳化合物例如是石墨(所謂的HOPG、PG和GC，其中HOPG指基本上完全結(jié)晶的石墨結(jié)構(gòu)，PG指晶粒中有約20nm的輕度無序晶體結(jié)構(gòu)，和GC指晶粒中有約2nm的更大無序晶體結(jié)構(gòu))、或非晶碳(指非晶碳和非晶碳與石墨微晶的混合物)，其厚度優(yōu)選地設(shè)置為50nm或以下，為30nm或以下更好。
5)優(yōu)選地，對(duì)通過上述工藝獲得的電子發(fā)射元件進(jìn)行穩(wěn)定化工藝處理。該工藝是從真空容器排出有機(jī)材料的過程。優(yōu)選地，從真空容器排出有機(jī)材料的真空排氣裝置是使用無油系統(tǒng)的裝置，以便沒有從該裝置產(chǎn)生的油對(duì)各電子發(fā)射元件特性產(chǎn)生的不利影響。特別是，可采用如吸附泵或離子泵之類的真空排氣裝置。
在使用油擴(kuò)散泵或旋轉(zhuǎn)泵作為排氣裝置和利用由上述激活工藝處理中的那些泵產(chǎn)生的油成分衍生的有機(jī)氣體的情況下，需要盡可能大地抑制該成分的分壓。優(yōu)選地把真空容器內(nèi)有機(jī)化合物的分壓設(shè)置為使碳或碳化合物基本上不再重新淀積的分壓，即1.3×10-6Pa或以下，特別優(yōu)選地設(shè)置為1.3×10-8Pa或以下。當(dāng)從真空容器進(jìn)一步排出有機(jī)材料時(shí)，加熱整個(gè)真空容器，以使被真空容器內(nèi)壁或各電子發(fā)射元件吸收的有機(jī)材料的分子容易地排出。在這種情況下，加熱條件被設(shè)置為80-250℃，優(yōu)選地設(shè)置為150℃或以上，期望加熱處理進(jìn)行盡可能長的時(shí)間?？墒?，本發(fā)明并不特別限制上述條件，只要在按照如真空容器的尺寸和形狀或電子發(fā)射元件的結(jié)構(gòu)之類的各種條件適當(dāng)選擇的條件下進(jìn)行上述處理即可。必須盡可能減小真空容器中的壓力，優(yōu)選為1×10-5Pa或以下，為3×10-6Pa或以下更好。
優(yōu)選地，在穩(wěn)定化工藝處理進(jìn)行之后保持驅(qū)動(dòng)時(shí)的氣氛為在完成上述穩(wěn)定化工藝之后的氣氛，但所述氣氛并不限于此，也就是說，即使本身壓力約有上升，但如果有機(jī)材料被充分去除，那么也可維持足夠穩(wěn)定的特性。
由于應(yīng)用這樣的真空氣氛，可抑制碳或碳化合物的附加淀積和去除吸附于真空容器上的H2O和O2等，結(jié)果，使元件電流If和發(fā)射電流Ie穩(wěn)定。
參照圖37和38將說明通過上述工藝處理獲得的用于本發(fā)明的電子發(fā)射元件的基本特性。
圖37是表示真空處理裝置實(shí)例的示意圖，真空處理裝置還有測量評(píng)價(jià)裝置的功能。在圖37中，與圖33中所示相同的部分被標(biāo)以與圖33中的部分相同的標(biāo)號(hào)。參照圖37，參考標(biāo)號(hào)2055表示真空容器，2056是排氣泵。電子發(fā)射元件設(shè)置在真空容器2055內(nèi)。即，參考標(biāo)號(hào)2001表示構(gòu)成電子發(fā)射元件的襯底，2002和2003是元件電極，2004是導(dǎo)電膜和2005是電子發(fā)射部分。參考標(biāo)號(hào)2051表示將元件電壓Vf提供給電子發(fā)射元件的電源，2050是用于測量在元件電極2002和2003之間的導(dǎo)電膜2004中流動(dòng)的元件電流If的安培計(jì)，和2054是用于捕獲從元件電子發(fā)射部分發(fā)射的發(fā)射電流Ie的陽極。參考標(biāo)號(hào)2053是將電壓提供給陽極2054的高壓源，2052是用于測量從元件的電子發(fā)射部分2005發(fā)射的發(fā)射電流Ie的安培計(jì)。作為實(shí)例，可在陽極電壓在從1kv到10kv的范圍中和陽極與電子發(fā)射元件之間的距離H在從2mm到8mm的范圍的條件下進(jìn)行測量。
未示出的如真空計(jì)之類的在真空環(huán)境下用以進(jìn)行測量的裝置設(shè)置在真空容器2055中，在預(yù)定的真空環(huán)境下進(jìn)行測量評(píng)價(jià)。排氣泵2056由包括渦輪泵、旋轉(zhuǎn)泵等的普通高真空裝置系統(tǒng)以及包括離子泵等的超高真空裝置系統(tǒng)構(gòu)成。通過未示出的加熱器可加熱本實(shí)例中設(shè)置電子源襯底的整個(gè)真空處理裝置。因此，利用真空處理裝置可進(jìn)行上述帶電形成工藝之后的工藝處理。
圖38是示意性表示用圖37中所示的真空處理裝置測量的發(fā)射電流Ie、元件電流If和元件電壓Vf的關(guān)系曲線圖。圖38中，由于與元件電流If相比發(fā)射電流Ie明顯地小得多，因而它可用任意單位來表示。橫坐標(biāo)軸和縱坐標(biāo)軸是線性標(biāo)度。
由圖38明顯看出，用于本發(fā)明的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件具有發(fā)射電流Ie的下列三個(gè)特性。
(i)當(dāng)?shù)扔诨蚋哂谀骋浑妷?圖38中稱為“閾值電壓”Vth)的元件電壓施加給電子發(fā)射元件時(shí)，發(fā)射電流Ie迅速地增加，而當(dāng)所施加的電壓低于閾值電壓Vth時(shí)，幾乎不能檢測到發(fā)射電流Ie。即，就發(fā)射電流而言，電子發(fā)射元件是具有一定閾值電壓Vth的非線性元件。
(ii)因發(fā)射電流Ie以單調(diào)增加的方式取決于元件電壓Vt，因而可用元件電壓Vf控制發(fā)射電流Ie。
(iii)由陽極2054捕獲的發(fā)射電荷取決于對(duì)電子發(fā)射元件施加元件電壓Vf期間的時(shí)間周期。即，利用對(duì)電子發(fā)射元件施加元件電壓Vf期間的時(shí)間周期來控制陽極2054捕獲的發(fā)射電荷。
正如由上述所理解的那樣，應(yīng)用本發(fā)明的電子發(fā)射元件響應(yīng)于輸入信號(hào)可容易地控制電子發(fā)射特性。利用該性能，用于本發(fā)明的電子發(fā)射元件可用于各種領(lǐng)域，例如被構(gòu)成為可設(shè)置多個(gè)電子發(fā)射元件的電子源、圖像形成裝置等。
圖38中，有用實(shí)線表示的元件電流If隨元件電壓Vf單調(diào)增加的實(shí)例(以下稱為“MI特性”)。有元件電流If相對(duì)于元件電壓Vf呈現(xiàn)電壓控制型負(fù)阻特性的情況(以下被稱為“VCNR特性”)(未示出)。通過控制上述工藝可控制這些特性。
按在襯底上設(shè)置多個(gè)電子發(fā)射元件的方式設(shè)計(jì)按照本發(fā)明的電子源，通過使電子源與圖像形成部件進(jìn)行組合來構(gòu)成按照本發(fā)明的圖像形成裝置，其中通過來自電子源的電子束照射，圖像形成部件可形成圖像。
以下說明應(yīng)用本發(fā)明的電子發(fā)射元件的應(yīng)用例。
在襯底上設(shè)置應(yīng)用本發(fā)明的多個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件，從而可構(gòu)成例如電子源或圖像形成裝置?？蓱?yīng)用電子發(fā)射元件的各種結(jié)構(gòu)。
作為一個(gè)實(shí)例，有梯狀排列結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，平行排列的大量電子發(fā)射元件在其兩端相互連接，以便設(shè)置大量的電子發(fā)射元件行(稱為“行方向”)，和在沿與上述布線垂直的方向(稱為“列方向”)設(shè)置于電子發(fā)射元件上的控制電極(也稱為“柵極”)的控制下，驅(qū)動(dòng)來自電子發(fā)射元件的電子。作為另一個(gè)實(shí)例，有沿X方向和Y方向按矩陣設(shè)置多個(gè)電子發(fā)射元件的排列結(jié)構(gòu)，其中，設(shè)置在同行中的多個(gè)電子發(fā)射元件的那些電極共同連接到X方向的布線上，設(shè)置在同列中的多個(gè)電子發(fā)射元件的那些電極共同連接到Y(jié)方向布線上，這就是所謂的簡單矩陣排列結(jié)構(gòu)。首先，下面將詳細(xì)描述簡單矩陣的排列結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件具有如上所述的特性(i)到(iii)，即當(dāng)元件電壓等于或大于閾值電壓時(shí)，可利用加在對(duì)置元件電極之間的脈沖狀電壓的峰值和寬度來控制表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的發(fā)射元件。另一方面，當(dāng)元件電壓低于閾值電壓時(shí)，使發(fā)射元件幾乎不發(fā)射。按照該特性，即使在設(shè)置大量電子發(fā)射元件的情況下，如果將脈沖電壓適當(dāng)加在各元件上，也可根據(jù)輸入信號(hào)來選擇表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件，控制發(fā)射的電子量。
以下，參照圖39，對(duì)通過設(shè)置本發(fā)明的基于上述原理的多個(gè)電子發(fā)射元件所獲得的電子源襯底進(jìn)行說明。參照圖39，參考標(biāo)號(hào)2071表示電子源襯底，2072是X方向布線，和2073是Y方向布線。參考標(biāo)號(hào)2074表示表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件，和2075是連接。表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件2074可以是上述平面型或垂直型中的任何一種。
m個(gè)X方向布線2072包括布線Dx1、Dx2、…、Dxm，可由用真空蒸發(fā)法、印刷法、濺射法等形成的導(dǎo)電金屬等形成。適當(dāng)設(shè)計(jì)布線的材料、厚度和寬度。Y方向布線2073由n個(gè)布線Dy1、Dy2、…、Dyn組成，并按與X方向布線2072相同的方式形成。
在m個(gè)X方向布線2072和n個(gè)Y方向布線2073之間設(shè)置未示出的層間絕緣層，以便這些布線2072和2073彼此電隔離(m和n都是正整數(shù))。
未示出的層間絕緣層由用真空蒸發(fā)法、印刷法、濺射法等形成的SiO2構(gòu)成。例如，在其上形成X方向布線2072的襯底2071的整個(gè)表面或部分表面上按預(yù)定結(jié)構(gòu)形成層間絕緣層，特別是，適當(dāng)設(shè)定層間絕緣層的厚度、材料和制造方法，以便可承受X方向布線2072和Y方向布線2073的交叉部分的電位差。X方向布線2072和Y方向布線2073被分別引出作為外部端子。
用m個(gè)X方向布線2072、n個(gè)Y方向布線2073和由導(dǎo)電金屬等構(gòu)成的連接2075來電連接構(gòu)成表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件2074的各對(duì)電極(未示出)。
布線2072和布線2073的材料、連接2075的材料和元件電極對(duì)的材料可部分或全部彼此相同或彼此不同。這些材料適當(dāng)選自例如元件電極的上述材料。在元件電極的材料與布線材料一致的情況下，連接到元件電極的布線可被看作元件電極。
X方向布線2072與未示出的掃描信號(hào)供給裝置連接，其中掃描信號(hào)供給裝置提供掃描信號(hào)，用于選擇在X方向上設(shè)置的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件2074的行。另一方面，Y方向布線2073與未示出的調(diào)制信號(hào)發(fā)生裝置連接，其中響應(yīng)于輸入信號(hào)，調(diào)制信號(hào)發(fā)生裝置調(diào)制在Y方向上設(shè)置的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件2074的各列。施加給各電子發(fā)射元件的驅(qū)動(dòng)電壓被用作提供給元件的掃描信號(hào)與調(diào)制信號(hào)之間的差動(dòng)電壓。
在以上的結(jié)構(gòu)中，通過利用簡單矩陣布線，選擇單獨(dú)的元件以便獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)。
在對(duì)具有這樣的大量電子源的電子源襯底加高電壓的條件下進(jìn)行按照本發(fā)明的調(diào)整工藝處理。
圖23和24是展示進(jìn)行調(diào)整工藝處理的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。在這些圖中，參考標(biāo)號(hào)2071表示電子源襯底，2010是高壓施加電極，和2015是高壓電源。與各元件連接的布線共同接地。此外，為了防止因放電引起的過流，把限制電阻器2012插在高壓施加電極2010和高壓電流2015之間。
參考標(biāo)號(hào)2055表示真空容器，2056表示排氣泵。在真空容器2055內(nèi)設(shè)置在X、Y和Z方向上可移動(dòng)的機(jī)械平臺(tái)2013，和在機(jī)械平臺(tái)2013上設(shè)置高壓施加電極2010。電子源襯底2071固定到機(jī)械平臺(tái)2013上。通過導(dǎo)電引出部件使X方向布線和Y方向布線共同位于各布線端部并接地。高壓施加電極2010通過限制電阻器與高壓電源2015連接。此外，參考標(biāo)號(hào)2052表示安培計(jì)。
通過控制機(jī)械平臺(tái)可確定電子源襯底與高壓施加電極之間的距離Hc。再有，施加給高壓施加電極的電壓Vc如下確定假定使用電子源襯底以便對(duì)與電子源襯底相隔距離H的對(duì)置電極加電壓Va。在這種情況下，確定本工藝處理中的高壓電源的電壓Vc和電子源襯底與高壓施加電極之間的距離Hc，使其滿足Vc/Hc＞Va/H。實(shí)際上，有在Vc/Hc(電場強(qiáng)度Ec)為Va/H(電場強(qiáng)度Ea)的約1.1-1.5倍的條件下進(jìn)行該處理的許多情況。
例如，在按照本發(fā)明的電子源襯底被用于圖像形成裝置的情況下，在該工藝處理中作為圖像形成裝置，需要施加等于或大于施加于電子源襯底與熒光體之間的電場強(qiáng)度的電場強(qiáng)度。在使用上述電子源的情況下，電場強(qiáng)度約為1-8kV/mm。
通過測量流過高壓施加電極與電子源襯底之間的電流，可知在該工藝處理中有/無放電操作。例如，通過監(jiān)測限制電阻器兩端的電壓可確認(rèn)流過上述限制電阻器的電流。
在調(diào)整工藝處理中，電子源或圖像形成裝置的部件被這樣布線，可在該條件下破壞電極或?qū)щ娔ぁ?br> 在該工藝之前和之后，通過元件特性的改變可評(píng)價(jià)在該工藝處理中因放電引起的元件的破壞。
在形成工藝之前進(jìn)行該工藝的情況下，通過各元件電阻的改變可確認(rèn)元件的破壞，在形成工藝之后進(jìn)行該工藝的情況下，通過各元件電子發(fā)射特性的改變可確認(rèn)元件的破壞。
例如，如果在形成工藝之前元件電阻變高，那么當(dāng)在后進(jìn)行形成工藝處理時(shí)不能獲得足夠的電子發(fā)射特性。此外，如果在形成工藝之后電子發(fā)射特性劣化，那么即使在后進(jìn)行激活工藝也不能獲得足夠的電子發(fā)射特性。由此，在引起電子源襯底不均勻的成品上出現(xiàn)問題。
在形成工藝之前的電子源襯底中，假定在該工藝之前各元件的電阻為R1，在該工藝之后各元件的電阻為R2。假定在該工藝中觀察到N次放電。此外，當(dāng)該工藝之前后的各元件電阻之比R2/R1例如為2，因在后進(jìn)行形成工藝時(shí)不能足夠的發(fā)射特性，因而判斷在該工藝中元件被破壞，其數(shù)量為k。認(rèn)為k/N是被一次放電操作破壞的元件平均數(shù)，稱k/N為“放電破壞的數(shù)量”。
在形成工藝之后的電子源襯底中，假定在該工藝之前各元件的發(fā)射電流為I1，在該工藝之后各元件的發(fā)射電流為I2。例如，當(dāng)比值I1/I2超過2時(shí)，因即使在后進(jìn)行形成工藝時(shí)也不能足夠的特性，因而判斷在該工藝中元件被破壞，可以定義放電破壞的數(shù)量為k和在該工藝中放電次數(shù)為N。
如上所述，為了減小電子源和圖像形成裝置的部件被破壞的可能性，可使儲(chǔ)存在電子源和由高壓施加電極構(gòu)成的電容器中的能量更小。具體地說，可設(shè)置高壓施加電極的面積，使其小于電子源襯底的面積，和在保持高壓施加電極和電子源襯底之間的間隔為規(guī)定值時(shí)，使高壓施加電極和電子源襯底兩者相對(duì)移動(dòng)。
上述部件的破壞具有相對(duì)于上述能量即高壓施加電極面積的閾值，當(dāng)能量也就是面積大于規(guī)定值Eth和Sth時(shí)，部件的破壞是明顯的。在特定工藝中已知上述值的情況下，使用小于Sth的高壓施加電極，以便上述能量不超過已知值來進(jìn)行調(diào)整工藝處理。
圖27中示出通過改變高壓施加電極的面積S來進(jìn)行該工藝時(shí)的放電破壞數(shù)量k/N。放電破壞數(shù)量k/N可取從0-電子源襯底上元件數(shù)m×n的數(shù)量。通過一次放電所有元件都幾乎不被破壞，放電破壞的數(shù)量是與X方向或Y方面上元件數(shù)量相同的程度。此外，在該圖中，Sn是電子源襯底的面積。
上述關(guān)系取決于電子源襯底的結(jié)構(gòu)、X方向和Y方向布線的電阻以及元件的特性(導(dǎo)電膜的結(jié)構(gòu)、制造工藝等)。 圖27中的曲線(a)描繪出相對(duì)于高壓施加電極的面積S，在形成工藝之前電子源襯底的調(diào)整工藝中放電破壞的數(shù)量。另一方面，圖27的曲線(b)描繪出在形成工藝之后相對(duì)于電子源襯底的放電破壞的數(shù)量。在任何情況下，發(fā)現(xiàn)當(dāng)高壓施加電極的面積增加到等于或大于閾值Sth時(shí)，放電破壞的數(shù)量就增加。這是因?yàn)楫?dāng)高壓施加電極的面積等于或大于Sth時(shí)，儲(chǔ)存在高壓施加電極與電子源襯底形成的電容器中的能量Econ在放電操作期間破壞了導(dǎo)電薄膜。即，當(dāng)采用面積為S的高壓施加電極時(shí)，儲(chǔ)存在電容器中的能量為Econ＝ε×S/Hc×Vc2/2。，當(dāng)采用面積等于或大于Sth的高壓施加電極時(shí)，放電時(shí)在電子源襯底上消耗能量，使導(dǎo)電薄膜破壞。
例如，在如圖27A中所示那樣的使用Pd的導(dǎo)電薄膜中，儲(chǔ)存在由面積為Sth的高壓施加電極和電子源襯底形成的電容器中的能量大體為1×10-2焦。
在形成工藝之后，與形成工藝之前相比，Sth的值，即Eth明顯變小。為了在該步驟中進(jìn)行調(diào)整工藝處理而不損壞部件，需要使用面積非常小的高壓施加電極。盡管在實(shí)際應(yīng)用中不是優(yōu)選的，在形成工藝之前進(jìn)行調(diào)整工藝處理和在調(diào)整工藝期間因某些原因的新的放電因素發(fā)生的情況下，最好用非常小的電極再次進(jìn)行調(diào)整工藝處理。
當(dāng)用面積等于或大于Sth的高壓施加電極進(jìn)行調(diào)整工藝時(shí)，在放電操作期間在電子源襯底上消耗能量，該膜被破壞。此外，如果在條件1Eth＞Econ下進(jìn)行調(diào)整工藝處理，由圖5A顯然可知，不會(huì)出現(xiàn)破壞。
換言之，假定電極與絕緣襯底彼此面對(duì)的區(qū)域面積為S，電極與襯底之間的距離為Hc，施加在電極與公共布線之間的電壓為Vc，真空的介電常數(shù)為ε，和破壞導(dǎo)電薄膜的能量為Eth，在下列條件下進(jìn)行調(diào)整工藝ε×S×Vc2/2Hc＜Eth……(1)結(jié)果，可在沒有因破壞導(dǎo)電薄膜而損壞電子發(fā)射元件的情況下進(jìn)行調(diào)整工藝處理。
如上所述，當(dāng)適當(dāng)選擇高壓施加電極的面積S時(shí)，使放電操作期間由導(dǎo)電薄膜消耗的能量被設(shè)置為低于在放電操作期間破壞導(dǎo)電薄膜的能量Eth，從而能夠防止在放電操作期間破壞導(dǎo)電薄膜。
此外，把儲(chǔ)存在電容器中的能量設(shè)定為放電操作期間破壞導(dǎo)電薄膜的能量Eth或以下的方法可通過減小所加電壓Vc同時(shí)保持施加給電子源襯底的電場Vc/Hc，而不是通過減小高壓施加電極的面積實(shí)現(xiàn)。
并且，如果如上所述適當(dāng)選擇高壓施加電極的面積，可在不破壞經(jīng)過形成工藝處理的電子源襯底的情況下進(jìn)行該工藝。
例如，當(dāng)形成使用上述Pd的導(dǎo)電膜時(shí)，正如所獲得的破壞導(dǎo)電薄膜的能量為1×10-4焦。圖27B示出在該階段中高壓施加電極的面積與放電破壞的數(shù)量之間的關(guān)系。
在可實(shí)現(xiàn)該工藝目的的范圍內(nèi)任何選擇臺(tái)面的移動(dòng)速度。
此外，在因高壓施加電極與電子源襯底的相對(duì)移動(dòng)速度和高壓施加電極的面積而較長時(shí)間地進(jìn)行該工藝時(shí)，多個(gè)高壓施加電極可共同通過限制電阻器并與高壓電源連接。
再有，具有與電子源襯底相同面積的高壓施加電極可被分成多個(gè)部件，各高壓施加電極可共同通過限制電阻器并與高壓電源連接。在這種情況下，不必移動(dòng)電子源襯底或高壓施加電極，就可在短時(shí)間內(nèi)獲得本發(fā)明的效果。
將參照圖40、41和42說明用按簡單矩陣結(jié)構(gòu)的電子源構(gòu)成的圖像形成裝置。圖40是展示圖像形成裝置的顯示板實(shí)例的示意圖，圖41是展示用于圖40所示圖像形成裝置中的熒光膜實(shí)例的示意圖，和圖42是展示響應(yīng)于NTSC系統(tǒng)的電視信號(hào)進(jìn)行顯示的驅(qū)動(dòng)電路實(shí)例的方框圖。
參照圖40，參考標(biāo)號(hào)71表示其中設(shè)置多個(gè)電子發(fā)射元件的電子源襯底；2081是固定有電子源襯底2071的背板；2086是在玻璃襯底2083內(nèi)表面上形成熒光膜2084、金屬敷層2085等的面板。參考標(biāo)號(hào)2082表示支撐框架，通過低熔點(diǎn)等的熔接玻璃，支撐框架2082與背板2081和面板2086連接。
參考標(biāo)號(hào)2074相應(yīng)于圖23中所示的電子發(fā)射元件。參考標(biāo)號(hào)2072和2073是連接到表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的一對(duì)元件電極的X方向布線和Y方向布線。
如上所述，外殼2088由面板2086、支撐框架2082和背板2081構(gòu)成。由于主要是為了增強(qiáng)襯底2071強(qiáng)度的目的而提供背板2081，因而如果襯底2071本身具有足夠的強(qiáng)度，那么就不必分開提供背板2081。
換言之，支撐框架2082可直接密封粘接到襯底2071上，以使外殼2088由面板2086、支撐框架2082和襯底2071構(gòu)成。另一方面，如果被稱為“隔板”的未示出的支撐部件設(shè)置在面板2086與背板2081之間，那么可構(gòu)成具有抵抗大氣壓力的足夠強(qiáng)度的外殼2088。
圖41是展示熒光膜的示意圖。在單色的情況下，熒光膜2084可僅由熒光體構(gòu)成。在彩色熒光膜的情況下，熒光膜2084可由黑色導(dǎo)電部件2091和熒光體2092構(gòu)成，因設(shè)置有熒光體而稱其為“黑條”或“黑色矩陣”。提供黑條和黑色矩陣的目的在于，通過使彩色顯示情況下所需要的三基色熒光體的各熒光體的邊界部分變黑來使混合顏色等中立，和抑制因外光在熒光膜2084上的反射引起的對(duì)比度劣化。黑條的材料可由主要包含常用的石墨的材料構(gòu)成，或由導(dǎo)電且光的透射和反射少的材料構(gòu)成。
不論單色或彩色，在玻璃襯底2083上涂敷熒光體的方法都可采用沉積或印刷法等。通常在熒光膜2084的內(nèi)表面?zhèn)壬显O(shè)置金屬敷層2085。提供金屬敷層的目的是通過將熒光體發(fā)射光中的射向內(nèi)表面?zhèn)鹊墓忡R面反射到面板2086側(cè)來提高亮度，以將金屬敷層用作施加電子束加速電壓的電極，保護(hù)熒光體免受因外殼內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)離子碰撞等引起的任何損傷。在制備熒光膜之后，通過使熒光膜的內(nèi)表面光滑(一般稱為“成膜”)，然后通過真空蒸發(fā)等淀積鋁來制造金屬敷層。
為了增強(qiáng)熒光膜2084的導(dǎo)電率，在面板2086的熒光膜2084的外表面可配置透明電極(未示出)。
當(dāng)進(jìn)行外殼的上述密封連接時(shí)，在彩色顯示的情況下，必須使各色熒光體與電子發(fā)射元件相對(duì)應(yīng)，和必須進(jìn)行足夠的定位。
以下將說明制造如圖40所示圖像形成裝置的方法實(shí)例。
圖43是表示用于上述工藝中的裝置概要的示意圖。圖像形成裝置2131通過排氣管2132與真空容器2133耦接并且還通過閘閥2134與排氣裝置2135連接。壓力計(jì)2136、四極質(zhì)譜儀2137等連接到真空容器2133，以測量內(nèi)部壓力和氣氛中各成分的分壓力。
因難以直接測量圖像形成裝置2131的外殼2088中的內(nèi)部壓力等，因而測量真空容器133中的壓力等，來控制處理?xiàng)l件。
此外，為了將所需氣體導(dǎo)入真空容器中來控制氣氛，把氣體引導(dǎo)管道2138連接到真空容器2133上。氣體引導(dǎo)管道2138的另一端與引導(dǎo)材料源2140連接，引導(dǎo)材料被置于AMPOULE或貯氣瓶中進(jìn)行存儲(chǔ)。在氣體引導(dǎo)管道上設(shè)置引導(dǎo)量控制部件2139，用于控制導(dǎo)入引導(dǎo)材料的速率。作為特定的引導(dǎo)量控制部件，根據(jù)引導(dǎo)材料的種類如采用例如可控制泄漏流速的慢漏閥、質(zhì)量流控制器等。
用圖45中所示裝置從外殼2088內(nèi)抽出氣體進(jìn)行形成工藝處理。例如在如圖25所示的情況下，Y方向布線2073與公共電極2141連接，同時(shí)利用電源2142對(duì)同時(shí)與X方向布線2072之一連接的元件施加電壓脈沖，從而能夠進(jìn)行形成工藝處理。按照上述形成各個(gè)元件的方法可選擇如脈沖形狀等的條件和處理完成的判斷。再有，如果對(duì)多個(gè)X方向布線順序施加其相位偏移的脈沖(滾動(dòng))，那么可以對(duì)一起連接到多個(gè)X方向布線的元件進(jìn)行形成工藝處理。在該附圖中，參考標(biāo)號(hào)2143表示電流測量電阻器，2144表示電流測量示波器。
在形成工藝處理完成之后，實(shí)施激活工藝處理。在從外殼2188排出足夠的氣體之后，從氣體引導(dǎo)管道2138將有機(jī)材料導(dǎo)入外殼2088中。另一方面，如上所述，作為激活各元件的方法，首先用油擴(kuò)散泵或旋轉(zhuǎn)泵排氣，由此可以利用維持在真空氣氛中的有機(jī)材料。此外，需要時(shí)也可導(dǎo)入非有機(jī)材料的其它材料。在這樣形成的有有機(jī)材料的氣氛中，對(duì)各電子發(fā)射元件施加電壓，結(jié)果在電子發(fā)射部分上淀積碳、碳化合物或這些材料的混合物，正如在各個(gè)元件的情況下那樣，發(fā)射電子量急劇上升。此外，在該實(shí)例中，在電壓施加方法中，通過與上述形成工藝中相同的連接，可同時(shí)對(duì)連接在一個(gè)方向布線上的元件加電壓脈沖。
在完成激活工藝處理之后，最好如單個(gè)元件那樣進(jìn)行穩(wěn)定化工藝處理。
用例如離子泵或吸附泵之類的無油排氣裝置2135通過排氣管2132對(duì)外殼2088內(nèi)的氣體進(jìn)行排氣，同時(shí)適當(dāng)加熱以便維持在80-250℃，從而提供有機(jī)材料量足夠少的氣氛，然后，用燃燒器加熱排氣管，使其熔化以進(jìn)行密封。為了維持密封外殼2088之后的壓力，可實(shí)施吸氣工藝處理。這是直接在密封外殼2088之前或密封外殼2088之后，利用電阻器加熱或高頻加熱等產(chǎn)生的熱來加熱設(shè)置于外殼2088內(nèi)規(guī)定位置處的吸氣劑(未示出)，從而形成淀積膜的工藝。吸氣劑一般地主要包含Ba等，通過淀積膜的吸附作用維持外殼2088內(nèi)的氣氛。
下面，參照圖42對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)例進(jìn)行說明，驅(qū)動(dòng)電路用于在利用簡單矩陣結(jié)構(gòu)的電子源構(gòu)成的顯示板上進(jìn)行基于NTSC系統(tǒng)電視信號(hào)的電視顯示。參照圖42，參考標(biāo)號(hào)2101表示圖像顯示板；2102表示掃描電路；2103表示控制電路；2104表示移位寄存器；2105表示行存儲(chǔ)器；2106表示同頻信號(hào)分離電路；2107表示調(diào)制信號(hào)分離器；和Vx和Vxa是直流電壓源。
顯示板2101通過端子Dox1-Doxm、Doy1-Doyn和高壓端子Hv與外電路連接。端子Dox1-Doxm加有掃描信號(hào)，用于順序驅(qū)動(dòng)設(shè)置于顯示板中的電子源，即按m行×n列的矩陣一行(n個(gè)元件)接一行設(shè)置的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件組。
端子Doy1-Doyn加有調(diào)制信號(hào)，用于控制按照掃描信號(hào)選擇的一行表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的各元件的輸出電子束。高壓端子Hv加有由直流電壓源Va提供的例如10kv的直流電壓。這是加速電壓，用于對(duì)從表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件發(fā)射的電子束提供足以激勵(lì)熒光體的能量。
將說明掃描電路2102。掃描電路2102包括M個(gè)開關(guān)元件(圖中，用S1-Sm示意性表示)。各開關(guān)元件選擇直流電壓源Vx的輸出電壓和0伏(地電平)中的任一個(gè)電壓，并與顯示板2101的端子Dox1-Doxm電連接。各開關(guān)元件S1-Sm基于從控制電路2103輸出的控制信號(hào)Tscan進(jìn)行工作，和由如FETs之類的開關(guān)元件的組合構(gòu)成。
在本例中，直流電壓源Vx被設(shè)置成可輸出恒定電壓，以便根據(jù)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的特性(電子發(fā)射閾值電壓)，使施加于未被掃描元件上的驅(qū)動(dòng)電壓變?yōu)殡娮影l(fā)射閾值電壓或以下。
控制電路2103具有使各部件的工作相互匹配，以便根據(jù)從外部輸入的圖像信號(hào)適當(dāng)進(jìn)行顯示的功能?？刂齐娐?103根據(jù)從同步信號(hào)分離電路2106傳送的同步信號(hào)Tsync，產(chǎn)生對(duì)于各部件的Tscan、Tsft和Tmry的各控制信號(hào)。
同步信號(hào)分離電路2106是使同步信號(hào)成分和亮度信號(hào)成分與從外部輸入的NTSC系統(tǒng)的電視信號(hào)分離并且通常由頻率除法(濾波)電路等構(gòu)成的電路。由同步信號(hào)分離電路2106分離的同步信號(hào)由垂直同步信號(hào)和水平同步信號(hào)構(gòu)成，但在本例中，為便于說明將其表示為信號(hào)Tscan。為方便起見，將與電視信號(hào)分離的亮度信號(hào)成分表示為DATA信號(hào)。DATA信號(hào)被輸入給移位寄存器2104。
移位寄存器2104被這樣設(shè)計(jì)，以便對(duì)于圖像的一行，暫時(shí)串并行轉(zhuǎn)換串聯(lián)輸入的DATA信號(hào)，和根據(jù)從控制電路2103傳送的控制信號(hào)Tsft進(jìn)行工作(即，控制信號(hào)Tsft還被稱為移位寄存器2104的“移位時(shí)鐘”)。作為n個(gè)并行信號(hào)Id1-Idn，從移位寄存器2104輸出已從串行轉(zhuǎn)換成并行的一行圖像的數(shù)據(jù)(對(duì)應(yīng)于電子發(fā)射元件的n個(gè)元件的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù))。
行存儲(chǔ)器2105是用于存儲(chǔ)要求時(shí)間周期的一行圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置，并且按照從控制電路2103傳送的控制信號(hào)Tmry，適當(dāng)存儲(chǔ)Id1-Idn的內(nèi)容，存儲(chǔ)的內(nèi)容作為Id1-Idn輸出，輸入給調(diào)制信號(hào)發(fā)生器2107。
調(diào)制信號(hào)發(fā)生器2107是按照各圖像數(shù)據(jù)Id1-Idn適當(dāng)驅(qū)動(dòng)和調(diào)制各表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的信號(hào)源，并且通過端子Doy1-Doyn其輸出信號(hào)被提供給顯示板2101內(nèi)的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。
如上所述，本發(fā)明的電子發(fā)射元件具有發(fā)射電流Ie的基本特性。即，電子發(fā)射具有一定的閾值電壓Vth，僅在電壓Vth或以上的電壓時(shí)才有電子發(fā)射。對(duì)于等于或高于電子發(fā)射閾值的電壓，發(fā)射電流還根據(jù)加給元件的電源電壓的改變而改變。根據(jù)以上事實(shí)，在脈沖電壓加給電子發(fā)射元件的情況下，例如，如果對(duì)元件施加低于電子發(fā)射閾值的電壓，那么就不能進(jìn)行電子發(fā)射?？墒牵谑┘拥扔诨蚋哂陔娮影l(fā)射閾值的電壓情況下，可輸出電子束。在這種情況中，通過改變脈沖峰值Vm，可控制輸出電子束的強(qiáng)度。此外，通過改變脈沖寬度Pw可以控制輸出的電子束電荷總量。
因此，作為根據(jù)輸入信號(hào)調(diào)制電子發(fā)射元件的系統(tǒng)，可用電壓調(diào)制系統(tǒng)、脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)等。在實(shí)施電壓調(diào)制系統(tǒng)中，作為調(diào)制信號(hào)發(fā)生器2107，可采用產(chǎn)生恒定長度的電壓脈沖和按照輸入數(shù)據(jù)適當(dāng)調(diào)制脈沖峰值的電壓調(diào)制系統(tǒng)的電路。
在脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)的實(shí)施中，作為調(diào)制信號(hào)發(fā)生器2107，可采用產(chǎn)生恒定峰值的電壓脈沖和按照輸入數(shù)據(jù)適當(dāng)調(diào)制脈沖寬度的脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)的電路。
移位寄存器2104和行存儲(chǔ)器2105可以是數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)或模擬信號(hào)系統(tǒng)。這是因?yàn)閳D像信號(hào)的串并行轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)以給定的速度進(jìn)行。
在采用數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)的情況下，需要將同步信號(hào)分離電路2106的輸出信號(hào)DATA轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并且在這種情況下，A/D轉(zhuǎn)換器可設(shè)置在同步信號(hào)分離電路2106的輸出部分。就上述結(jié)構(gòu)而言，用于調(diào)制信號(hào)發(fā)生器2107的電路根據(jù)行存儲(chǔ)器2105的輸出信號(hào)是數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)而稍有不同。即，在電壓調(diào)制系統(tǒng)采用數(shù)字信號(hào)的情況下，調(diào)制信號(hào)發(fā)生器2107配有例如D/A轉(zhuǎn)換電路，并且在需要時(shí)對(duì)發(fā)生器2107添加放大電路等。在脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)的情況下，調(diào)制信號(hào)發(fā)生器2107配有例如組合高速振蕩器、計(jì)數(shù)從振蕩器輸出的波形數(shù)的計(jì)數(shù)器(計(jì)數(shù)器)、和一起比較計(jì)數(shù)器輸出值與存儲(chǔ)器輸出值的比較器(比較器)。在需要時(shí)，電壓放大從比較器輸出且脈沖寬度被調(diào)制到表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的驅(qū)動(dòng)電壓的被調(diào)制信號(hào)的放大器可添加到該電路中。
在采用模擬信號(hào)的電壓調(diào)制系統(tǒng)的情況下，調(diào)制信號(hào)發(fā)生器2107可配有例如使用運(yùn)算放大器等的放大電路，在需要時(shí)，電平移動(dòng)電路等可添加到該系統(tǒng)中。在脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)的情況下，例如，可采用電壓控制型振蕩電路(VCO)，需要時(shí)，把電壓放大到表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的驅(qū)動(dòng)電壓的放大器可添加到該電路。
在按照本發(fā)明這樣構(gòu)成的圖像形成裝置中，通過設(shè)置于容器外部的端子Dox1-Doxm和端子Doy1-Doyn對(duì)各電子發(fā)射元件加電壓，從而引起電子發(fā)射。通過高壓端子Hv對(duì)金屬敷層2085或透明電極(未示出)加高壓，從而加速電子束。被加速的電子轟擊熒光膜2084而發(fā)射光，從而形成圖像。
圖像形成裝置的上述結(jié)構(gòu)是采用本發(fā)明的圖像形成裝置的實(shí)例，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思基礎(chǔ)上還可進(jìn)行各種改變。輸入信號(hào)是NTSC系統(tǒng)的信號(hào)，但輸入信號(hào)并不限于該系統(tǒng)，可采用PAL和SECAM系統(tǒng)等，還可采用具有多于PAL和SECAM系統(tǒng)的大量掃描線的TV信號(hào)(例如，包括MUSE系統(tǒng)的高級(jí)TV)系統(tǒng)。
圖43是展示按梯狀形式設(shè)置的電子源實(shí)例的示意圖。參照圖43，參考標(biāo)號(hào)2110表示電子源襯底，和2111表示電子發(fā)射元件。參考標(biāo)號(hào)2112和Dx1-Dx10表示用于連接電子發(fā)射元件2111的公共布線。在襯底2110上與X方向平行地設(shè)置多個(gè)電子發(fā)射元件2111(也稱為“元件行”)。設(shè)置多個(gè)電子發(fā)射元件2111以構(gòu)成電子源。當(dāng)在各元件行的公共布線之間加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，可獨(dú)立驅(qū)動(dòng)各元件行。即，將發(fā)射電子束的元件行加有電子發(fā)射閾值或以上的電壓，而不發(fā)射電子束的元件行加有低于電子發(fā)射閾值的電壓。通過集成，可使設(shè)置在各元件行之間的公共布線Dx2-Dx9例如Dx2和Dx3集成為相同布線。
圖44是展示在具有按梯狀形式設(shè)置的電子源的圖像形成裝置中顯示板結(jié)構(gòu)實(shí)例的示意圖。參照標(biāo)號(hào)2120表示柵電極；2121表示電子通過的開口；和2122表示容器外部端子Dox1、Dox2、…、Doxm。參考標(biāo)號(hào)2123是與柵電極2120連接的容器外部端子G1、G2、…、Gn，和2110是使各元件行之間的公共布線彼此相同的電子源襯底。圖44中，與圖40和43中所示相同的部分被標(biāo)以與這些附圖相同的參考標(biāo)號(hào)。在圖44所示圖像形成裝置與圖40所示簡單矩陣排列的圖像形成裝置之間的較大區(qū)別是在電子源襯底2110與面板2086之間是否設(shè)置柵電極2120。
圖44中，柵電極2120設(shè)置在襯底2110與面板2086之間。柵電極2120設(shè)置成可調(diào)制從表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件發(fā)射的電子束和具有對(duì)各元件中的每一個(gè)的一個(gè)電路開口2121，以便允許電子束通過與梯狀結(jié)構(gòu)的元件行垂直設(shè)置的條形電極。柵電極的形狀和設(shè)置柵電極的位置并不限于圖44中所示的情況。例如，在格網(wǎng)中設(shè)置大量的通口作為開口，或在表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的周圍或附近設(shè)置格柵。
容器外部端子2122和柵容器外部端子2123電連接到未示出的控制電路。
在按照本實(shí)例的圖像形成裝置中，與元件行的逐行順序驅(qū)動(dòng)(掃描)操作同步，同時(shí)對(duì)柵電極列施加對(duì)于一行圖像的調(diào)制信號(hào)。利用該操作，可控制各電子束對(duì)熒光體的照射，從而可以逐行顯示圖像。
按照本發(fā)明的圖像形成裝置可用作電視廣播的顯示裝置、用于電視會(huì)議系統(tǒng)的顯示裝置、和計(jì)算機(jī)等，用光敏鼓等來構(gòu)成的圖像形成裝置可用作光電印刷器等。
-實(shí)例-下面，更詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施例。
(實(shí)施1)本實(shí)施例是按照本發(fā)明的通過調(diào)整處理制造的電子源襯底的實(shí)施。
在該實(shí)施例中，說明用于顯示器等的圖像形成裝置。圖40是圖像形成裝置的基本結(jié)構(gòu)圖，和圖41是熒光膜。電子源部分的平面圖示于圖30中。此外，圖31中示出沿該圖中線A-A′截取的剖面圖。圖30和31中相同的參考標(biāo)號(hào)表示相同的部分。圖中，參考標(biāo)號(hào)2071表示襯底；2072是相應(yīng)于圖30中所示Doxm的X方向布線(也稱為“下布線”)，2073是相應(yīng)于圖40中所示Doyn的Y方向布線(也稱為“上布線”)；2004是包括電子發(fā)射部分的薄膜；2002和2003是元件電極；2151是導(dǎo)間絕緣層；和2152是用于電連接元件電極2002和下布線2072的接觸孔。
在按照本實(shí)例的電子源襯底中，在X方向布線上形成2000個(gè)電子發(fā)射元件，和在Y方向布線上形成1100個(gè)電子發(fā)射元件。此外，電子源襯底的尺寸在X方向上為900 mm和在Y方向上為500 mm。
下面，參照圖32按照工藝順序詳細(xì)說明制造方法。
步驟a用真空蒸發(fā)法在襯底2071上順序?qū)盈B厚度為5nm的Cr膜和厚度為600nm的Au膜，其中襯底2071是用濺射法在清洗過的鈉鈣玻璃上形成厚度為0.5μm的氧化硅膜而獲得的。然后，用旋涂器在該層的上表面上旋轉(zhuǎn)涂敷光刻膠(Hext公司制備的AZ1370)并烘焙，曝光和顯影光掩模圖像，形成下布線2072的光刻膠圖形，濕式腐蝕Au/Cr淀積膜，形成預(yù)定形狀的下布線2072。
步驟b接著，用RF濺射法淀積厚度為1.0μm的由氧化硅形成的層間絕緣層2151。
步驟c制備在步驟b中淀積的氧化硅膜中用于形成接觸孔2152的光刻膠圖形，用該光刻膠圖形作掩模腐蝕層間絕緣層2151，形成接觸孔2152。利用CF4和H2氣體通過RIE(反應(yīng)離子腐蝕)法進(jìn)行該腐蝕。
步驟d然后，在光刻膠(Hitachi Kasei公司制備的RD-2000N-41)中形成用于制備元件電極2與元件電極3之間間隙G的圖形，用真空蒸發(fā)法，順序淀積厚度為5nm的Ti膜和厚度為100nm的Ni膜。用有機(jī)溶劑軟化該光刻膠圖形，剝離Ni/Ti淀積膜，形成元件電極2002和元件電極2003，其中元件電極間隔L1為5μm和元件電極寬度W1為300μm。
步驟e在元件電極2003上形成上布線2073的光刻膠圖形之后，用真空蒸發(fā)法，順序淀積厚度為5nm的Ti膜和厚度為500nm的Au膜，通過剝離去除不需要的部分，形成預(yù)定形狀的上布線2073。
步驟f通過真空蒸發(fā)淀積和構(gòu)圖厚度為100nm的Cr，用旋涂器在Cr膜上旋轉(zhuǎn)涂敷有機(jī)Pd溶劑(Okuno Chemicals公司制備的ccp 4230)，然后加熱和在300℃烘焙10分鐘。這樣形成的由以PdO作為主要成分構(gòu)成的導(dǎo)電膜2004的厚度為10nm，薄層電阻為5×104Ω/□。
此后，用酸性腐蝕劑把經(jīng)過烘焙的Cr膜和導(dǎo)電膜2004腐蝕成預(yù)定圖形。
步驟g圖形被設(shè)計(jì)為在除形成接觸孔2152的部分之外涂敷光刻膠，然后用真空蒸發(fā)法順序淀積厚度為5nm的Ti膜和厚度為500nm的Au膜，和通過剝離去除不需要的部分，以嵌入接觸孔2152中。
通過上述工序，在絕緣襯底2071上形成下布線2072、層間絕緣膜2151、上布線2073、元件電極2002和2003、導(dǎo)電膜2004等。這樣形成的下布線、上布線和導(dǎo)電薄膜的電阻分別約為5Ω、3Ω和300Ω。隨后，通過如圖23和24中所示那樣構(gòu)成的裝置，對(duì)以上述方式制備的電子源襯底進(jìn)行調(diào)整工藝處理。
首先，在電子源襯底2071的上下布線的端部加壓固定厚度為500μm和寬度為5mm的銦片(導(dǎo)電引出部件)2014，使所有布線共用和接地，然后固定到機(jī)械平臺(tái)2013上。
由于本實(shí)施例中的電子源襯底的面積大于上述Sth，因而用比Sth小的電極作為高壓施加電極。換言之，使用在X方向上為100mm和在Y方向上為500mm的高壓施加電極。在這種情況下，與電子源襯底相對(duì)的面積為0.05m2。通過5MΩ的限制電阻器，高壓施加電極與高壓電源連接。
此后，在Z方向上移動(dòng)機(jī)械平臺(tái)2013，以便與高壓施加電極的距離變?yōu)?mm。再有，對(duì)高壓施加電極加10kV的直流電壓。
在這種情況下，儲(chǔ)存在由高壓施加電極和電子源襯底形成的電容器中的能量Econ大體為1.1×10-2焦。這是等于或低于放電操作期間破壞上述導(dǎo)電薄膜時(shí)的能量Eth的能量。
在X方向上按10mm/分鐘移動(dòng)機(jī)械平臺(tái)，使其通過高壓施加電極。在這種情況下，使電子源襯底通過高壓施加電極所需要的時(shí)間為10分鐘。
此外，在控制電阻器兩端的電壓下，測量流過高壓施加電極和電子源襯底之間的電流。在該工藝中，觀察到4次流過電子源襯底之間的電流為10μA或以上的放電現(xiàn)象。
隨后，切斷高壓電源，從裝置中取出電子源襯底，并從電子源襯底上取出銦片2014。
在該調(diào)整工藝處理之前，各元件電阻約為300Ω，在該工藝之后沒有測量到各元件電阻有大的差別。
接著，利用電子源襯底，如下制造如圖40所示那樣構(gòu)成的圖像形成裝置。
將其上制備大量平面型表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射元件的襯底2071固定到背板2081上，通過支撐框架2082在襯底2001之上3mm處設(shè)置面板2086(以在玻璃襯底2083內(nèi)表面上形成熒光膜2084和金屬敷層2085的方式構(gòu)成)。然后，在面板2086、支撐框架2082和背板2081的連接部位涂敷熔接玻璃，并在大氣中于410℃下烘焙10分鐘或以上，使這些部件彼此密封地連接在一起，從而制備外殼2088。再有，襯底2071也可通過熔接玻璃固定到背板2081上。圖40中，參考標(biāo)號(hào)2074表示電子發(fā)射元件，2072和2073分別是X方向布線和Y方向布線。
熒光膜2084由按黑色導(dǎo)電材料構(gòu)成的黑條2091和熒光體2092排列的彩色熒光膜形成。預(yù)先形成黑條，然后在各間隔部分涂敷相應(yīng)顏色的各熒光體，于是制備熒光膜2084。在玻璃襯底上涂敷熒光體的方法是漿料法。在熒光膜2084的內(nèi)表面上設(shè)置金屬敷層2085。在制備熒光膜之后，使熒光膜的內(nèi)表面光滑(一般稱為“成膜”)，然后真空蒸發(fā)鋁，由此制備金屬敷層2085。在彩色的情況下，在進(jìn)行上述密封中，使各色熒光體對(duì)應(yīng)于電子發(fā)射元件，因而可進(jìn)行足夠的定位。
將這樣完成的外殼2088連接到真空裝置上，通過排氣管(未示出)，用浮磁型渦輪調(diào)整泵對(duì)該真空裝置抽真空。
此后，對(duì)外殼2088抽真空到1.3×10-4Pa。通過容器外部端子Dox1-Doxm(m＝2000)和端子Doy1-Doyn(n＝1100)在電子發(fā)射元件2074的電極2002和2003之間加電壓，和通過對(duì)導(dǎo)電膜2004進(jìn)行帶電工藝處理(形成工藝處理)，由此制備電子發(fā)射部分2005。
圖36中示出形成工藝的電壓波形。圖36B中，T1和T2是電壓波形的脈沖寬度和脈沖間隔，本實(shí)施例中，T1設(shè)定為1微秒，T2設(shè)定為10毫秒，峰值(在形成工藝處理期間的峰電壓)按0.1V的級(jí)差增加。此外，在形成工藝處理期間同時(shí)以0.1V的電壓在T2之間插入電阻測量脈沖，以測量電阻。當(dāng)由電阻測量脈沖所測量的值變?yōu)榧s1MΩ或以上使形成工藝處理完成，同時(shí)，完成對(duì)元件施加電壓。各元件的形成電壓為10.0V。
這樣制備的電子發(fā)射部分5變成這樣的狀態(tài)，即分散有主要包含paradium元件的細(xì)顆粒和細(xì)顆粒的平均粒徑為3nm。
隨后，將6.6×10-4Pa的氰苯導(dǎo)入外殼2088中。
使容器外部端子Dox1-Doxm(m＝2000)共用，將電源(未示出)順序連接到Doy1-Doyn(n＝1100)，在相應(yīng)R電子發(fā)射元件2074的電極2002和2003之間加電壓，進(jìn)行激活工藝處理。
在激活工藝期間的加電壓條件是使用峰值為±10V、脈沖寬度為0.1毫秒和脈沖間隔為5毫秒的兩極的限幅波(圖36B)。因此，峰值以3.3mV/秒的速率從±10V逐步增加到±16V，當(dāng)達(dá)到±16V時(shí)完成電壓施加。
之后，從外殼2088中抽出氰苯。
最后，作為穩(wěn)定化處理，在約1.33×10-4Pa的壓力下于150℃進(jìn)行10小時(shí)的烘焙之后，用氣體加熱器加熱未示出的排氣管，使其熔化來密封外殼2088。
在按照本發(fā)明這樣完成的圖像形成裝置中，利用未示出的信號(hào)產(chǎn)生部件通過容器外部端子Dox1-Doxm(m＝2000)和端子Doy1-Doyn(n＝1100)對(duì)各電子發(fā)射元件施加掃描信號(hào)和調(diào)制信號(hào)，從而發(fā)射電子，和通過高壓端子Hv對(duì)金屬敷層2085加10kV的高壓，使電子束加速，轟擊熒光膜2084進(jìn)行激活和發(fā)光，由此顯示圖像。
在圖像顯示中各電子發(fā)射元件的發(fā)射電流(Ie)的偏差(離散σ/平均R)為8％。
如上所述，即使在制造大面積電子源襯底中，在對(duì)電子發(fā)射元件沒有損傷的情況下可實(shí)現(xiàn)調(diào)整工藝處理，并可抑制圖像形成操作期間的放電，提供具有均勻特性的電子源襯底。
(實(shí)例2)本實(shí)施例展示在形成工藝之后進(jìn)行本發(fā)明的調(diào)整工藝處理以制備電子源襯底的實(shí)例。
本實(shí)施例也是制造圖像形成裝置的實(shí)例。
在本實(shí)施例的電子源襯底上，在X方向布線上形成720個(gè)電子發(fā)射元件和在Y方向布線上形成240個(gè)電子發(fā)射元件。此外，電子源襯底的尺寸是在X方向?yàn)?00mm和在Y方向?yàn)?50mm。
直到調(diào)整工藝，電子源襯底的結(jié)構(gòu)和制造方法都與實(shí)例1中的相同。按照本實(shí)施例對(duì)電子源襯底進(jìn)行第一調(diào)整工藝處理。高壓施加電極的尺寸是在X方向上為200mm和在Y方向上為150mm。在該工藝中，電子源襯底保持在面對(duì)高壓施加電極的位置30分鐘。如限制電阻器(5MΩ)之類的其它方法，按實(shí)例1中那樣對(duì)高壓施加電極施加電壓(10kV)、和采用在高壓施加電極與電子源襯底之間的距離(2mm)等。
在這種情況下，儲(chǔ)存在由高壓施加電極和電子源襯底形成的電容器中的能量Vcon為6.6×10-3焦。這是等于或低于放電操作期間破壞上述導(dǎo)電薄膜時(shí)的能量Eth的能量。
在該工藝中，觀察到一次放電操作。盡管在該工藝之前各元件的電阻約為300Ω，在該工藝之后沒有測量到各元件電阻有大的差別。在圖37的裝置內(nèi)設(shè)置如上所述那樣制備的電子源襯底，從真空外殼2055的內(nèi)部排出氣體。在這種情況下，如圖25所示，Y方向布線2073連接到公共電極2141，和通過電源2142對(duì)同時(shí)與X方向布線2072之一連接的元件施加電壓脈沖，由此進(jìn)行形成工藝處理。如脈沖形狀和處理終止的評(píng)價(jià)等的條件按與實(shí)例1相同的方法進(jìn)行。對(duì)各X方向布線2072順序進(jìn)行相同的操作，以對(duì)所有元件進(jìn)行形成處理。形成電壓VF為5.0V。
隨后，將6.6×10-4Pa的氰苯導(dǎo)入外殼2055中，進(jìn)行激活。
正如在形成工藝處理中那樣，如圖25所示，使Y方向布線2073連接到公共電極2141，和通過電源2142對(duì)同時(shí)與X方向布線2072之一連接的元件施加電壓脈沖，由此進(jìn)行激活。電壓施加條件是采用其峰值為±5V、脈沖寬度為0.1毫秒和脈沖間隔為5毫秒的兩極限幅波(圖36B)。因此，峰值以3.3mV/秒的速率從±5V逐步增加到±14V，當(dāng)達(dá)到±14V時(shí)完成電壓施加。對(duì)各X方向布線2072順序進(jìn)行相同的操作，以激活所有的元件。
之后，從外殼2055中抽出氰苯。
最后，作為穩(wěn)定化處理，在約1.33×10-4Pa的壓力下于150℃進(jìn)行10小時(shí)的烘焙。
通過高壓電源對(duì)位于這樣制備的電子源襯底之上3mm的陽極2054加10kV的電壓，以驅(qū)動(dòng)電子源襯底上的元件。其中，作為所用的陽極為在玻璃襯底整個(gè)表面上設(shè)置單色熒光膜和金屬敷層且其上形成有透明電極。
正如形成工藝中那樣，如圖25所示，使Y方向布線2073連接到公共電極2141，和通過電源2142對(duì)同時(shí)與X方向布線2072之一連接的元件施加電壓脈沖，由此驅(qū)動(dòng)元件。在圖36A中，T1和T2是電壓波形的脈沖寬度和脈沖間隔，在本實(shí)施例中，T1設(shè)定在16.7微秒，T2設(shè)定在1毫秒，峰值為15V。
此時(shí)，在直流方式下在電子源襯底的一部分上可看見較弱的光發(fā)射。因在隨后的驅(qū)動(dòng)操作期間，微弱的光發(fā)射都將導(dǎo)致使元件劣化按的放電，因而再次實(shí)施調(diào)整工藝。利用如圖28和29中所示那樣構(gòu)成的電場施加裝置完成調(diào)整工藝處理。
首先，在電子源襯底2071的上下布線的端部加壓固定厚度為500μm和寬度為5mm的銦片2014，使所有布線共用和接地，然后固定到機(jī)械平臺(tái)2013上。使用的高壓施加電極在X方向和Y方向上都為1mm。此時(shí)，與電子源襯底相對(duì)的面積為1×10-6m2。通過5MΩ的限制電阻器，高壓施加電極2011與高壓電源連接。此后，在Z方向上移動(dòng)機(jī)械平臺(tái)2013，以便與高壓施加電極2011的距離變?yōu)?mm。再有，通過高壓電源2015對(duì)高壓施加電極加12kV的直流電壓。
此時(shí)，儲(chǔ)存在由高壓施加電極2011和電子源襯底2071形成的電容器中的能量Econ大體為3.2×10-7焦。這是等于或低于破壞上述導(dǎo)電薄膜的放電操作中的能量Eth的能量。
在X方向上按10mm/分鐘移動(dòng)機(jī)械平臺(tái)2013，和使高壓施加電極2011在Y方向上按100mm/分鐘重復(fù)地往復(fù)移動(dòng)10mm的寬度。此時(shí)，移動(dòng)機(jī)械平臺(tái)2013，以便觀察到上述弱光發(fā)射的區(qū)域在高壓施加電極11之下通過。
此外，在控制電阻器2012兩端的電壓下，測量流過高壓施加電極2011和電子源襯底2071之間的電流。在該工藝中，觀察到1次流過電子源襯底之間的電流為10μA或以上的放電現(xiàn)象。
隨后，切斷高壓電源，從裝置中取出電子源襯底2071，并從電子源襯底2071上取出銦片2014。
在圖27所示的裝置內(nèi)再次放置電子源襯底2071，按與該調(diào)整工藝相同的方式驅(qū)動(dòng)電子源襯底上的元件。沒有發(fā)現(xiàn)所測過的弱光發(fā)射。此外，電子發(fā)射元件的發(fā)射電流沒有改變。
如上所述，即使在形成工藝之后的該工藝處理中，也可在對(duì)電子源襯底上的電子發(fā)射元件沒有損傷的情況下完成調(diào)整工藝處理。結(jié)果，可有效地提供這樣制備的電子源襯底。
(實(shí)例3)本實(shí)施例展示通過使用多個(gè)高壓施加電極來進(jìn)行調(diào)整工藝處理的實(shí)例。直到調(diào)整工藝，電子源襯底的結(jié)構(gòu)和制造方法都與實(shí)例1中的相同。用于調(diào)整工藝中的高壓施加電極是10個(gè)電極，其結(jié)構(gòu)與實(shí)例1中高壓施加電極結(jié)構(gòu)相同。在X方向上以10mm的間隔設(shè)置各電極。例如對(duì)各高壓施加電極施加的電壓(10kV)、和各高壓施加電極與電子源襯底之間的距離(2mm)等都相同，只是各電極分別通過限制電阻器(5MΩ)與高壓電源連接。此外，按與實(shí)例1中相同的方式移動(dòng)機(jī)械平臺(tái)?？墒牵闺娮釉匆r底的任意點(diǎn)通過至少任意一個(gè)高壓施加電極所需要的時(shí)間約為10分鐘。在本工藝中，觀察到3次放電操作，和獲得與實(shí)例1中相同的效果。
如上所述，利用多個(gè)高壓施加電極，可在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行調(diào)整工藝處理。
(實(shí)例4)在本實(shí)施例中，控制電壓以便在調(diào)整工藝期間在電子源襯底和與電子源襯底相對(duì)的電極之間流過引導(dǎo)電流。
利用該方法，可施加電壓而不產(chǎn)生瞬間放電。
-第三實(shí)施例-下面，結(jié)合具體數(shù)據(jù)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。在下列說明中，為了簡便，所有制造工藝中的背板，即“其上形成有電極的襯底”等都被稱為背板。
(實(shí)施例1)首先，參照圖46簡要說明按照本發(fā)明的圖像顯示裝置的制造方法的工藝圖。
首先，在真空容器中設(shè)置背板(其上形成有電極的襯底)，在抽真空之后實(shí)施作為本發(fā)明特征的對(duì)背板施加高壓的工藝(步驟S101)。在背板上形成元件電極和布線，但還沒有形成電子發(fā)射元件。在本例中，本工藝是對(duì)陰極板加高壓的工藝，該工藝作為在密封之前的工藝中的預(yù)處理，對(duì)制成電子源之前其上形成有電極的背板襯底進(jìn)行處理。下面將說明細(xì)節(jié)。該工藝處理可在真空或氣體中進(jìn)行。
具體地說，在本工藝中，優(yōu)選地在其上形成有電極的襯底與具有電極且與襯底相對(duì)的虛設(shè)面板之間施加高壓。此外，該襯底最好具有對(duì)電子發(fā)射元件的饋電布線，和用該布線作為一個(gè)電極、虛設(shè)面板作為另一個(gè)電極來施加高壓。例如，在其上形成有電極的襯底具有用于對(duì)按矩陣的多個(gè)電子發(fā)射元件布線饋電的多個(gè)行方向布線和多個(gè)列方向布線，和所有行方向布線和列方向布線都連接在一起的情況下，用布線作為一個(gè)電極和虛設(shè)面板作為另一個(gè)電極來施加高壓。所用高壓是從低電壓逐漸升高的直流電壓、從低電壓逐漸升高的交流電壓、從低電壓逐漸升高的脈沖電壓等。
下面詳細(xì)說明該工藝。
接著，在背板上形成電子發(fā)射元件(步驟S102)。在本例中，表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件用作電子發(fā)射元件。其細(xì)節(jié)后述。
然后，組裝由背板、側(cè)壁、具有熒光體的面板、具有抵抗大氣壓力結(jié)構(gòu)的隔板等構(gòu)成的氣密性容器(步驟S103)。組裝方法的細(xì)節(jié)后述。
接著，通過排氣管從氣密性容器內(nèi)部排氣達(dá)到1.3×10-4Pa的真空(步驟S104)。排氣方法的細(xì)節(jié)后述。
然后，進(jìn)行操作表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件所需的電子源工藝處理(步驟S105)。具體地說，該工藝處理包括用于形成電子發(fā)射元件的帶電形成工藝和用于改善電子發(fā)射特性的帶電激活工藝。這些工藝的細(xì)節(jié)后述。
最后密封排氣管(步驟S106)。
作為本發(fā)明特征的對(duì)背板加高壓的兩個(gè)目的如下所述。
第一，盡可能發(fā)現(xiàn)有明顯缺陷的產(chǎn)品，提高制造成品率。
在常規(guī)制造方法中，在電子源工藝處理之后的最后階段施加相當(dāng)于圖像顯示的高壓。相反，由于在這之前進(jìn)行加高壓的工藝，發(fā)現(xiàn)不能加高壓的缺陷產(chǎn)品，因而可中斷隨后的工藝處理。認(rèn)為在因塵埃附著、結(jié)構(gòu)缺陷等連續(xù)產(chǎn)生放電和不能提高抵抗電壓的狀態(tài)下不能施加高壓。
第二，利用所謂的調(diào)整作用去除由背板引起的放電源，以提高耐絕緣電壓和耐放電電壓。
參照圖47的示意圖說明調(diào)整作用。
圖47中，橫坐標(biāo)軸是放電次數(shù)，縱坐標(biāo)軸是此時(shí)的放電電壓。由圖明顯看出，隨著放電次數(shù)增加，放電電壓升高，抵抗電壓被提高。
反復(fù)放電來提高抵抗電壓通常被稱為調(diào)整作用。認(rèn)為產(chǎn)生調(diào)整作用的因素是被吸收氣體的去除或吸附、因使微細(xì)突起平滑而引起的電場發(fā)射電子流的減少、因熱熔化而引起的表面構(gòu)形的改善等。目前還不能證明這些細(xì)節(jié)。
此外，因真空放電的起因幾乎都在陰極側(cè)，因而為了提高成品率，在本例的圖像形成裝置中對(duì)作為陰極的背板加高壓的工藝和如上所述的調(diào)整都是非常有效的。
在采用表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的圖像形成裝置中，發(fā)現(xiàn)了調(diào)整作用?？墒牵缟纤?，由于有在表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件上的放電損傷較大，和放電部分周圍的元件明顯劣化的問題，因而迄今也不能實(shí)現(xiàn)調(diào)整工藝處理。
另一方面，按照本發(fā)明，通過調(diào)整作用來提高耐放電電壓，可提供元件無損傷的方法，即放電損傷完全沒有不利影響的方法。
認(rèn)為可實(shí)現(xiàn)元件無損傷的調(diào)整的理由如下。
即，在加高壓的工藝處理中，還沒有形成表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件，因伴隨調(diào)整的放電引起的損傷限于布線和元件電極。因損傷達(dá)到不影響電特性的程度，沒有對(duì)在后形成的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件產(chǎn)生影響，因而也完全沒有對(duì)顯示圖像產(chǎn)生影響。事實(shí)上，作為本發(fā)明人觀察的結(jié)果，在調(diào)整工藝之后的背板，盡管在放電部分附近的布線和元件電極發(fā)生變形或碎裂，但沒有發(fā)現(xiàn)電特性上有缺陷(斷路、短路等)。
如上所述，本發(fā)明最顯著的特征就在于工藝處理的順序。即，本發(fā)明的特征在于在形成真空容器之前即在形成電子發(fā)射元件之前對(duì)背板加高壓，從而提高圖像形成裝置的耐放電電壓而沒有對(duì)電子源特性的負(fù)面影響。
下面，詳細(xì)說明作為本發(fā)明特征的對(duì)背板加高壓的工藝。
圖48表示第一實(shí)例的大致結(jié)構(gòu)。首先，如圖48所示，在夾具3306中設(shè)置背板3015、作為對(duì)置電極的虛設(shè)面板3104、和保持間隙的虛設(shè)框架3305。通過在面積與實(shí)際面板相同且其上設(shè)置有未示出的高壓施加引出布線的玻璃板(厚6mm)上，涂敷尺寸與顯示屏幕一致的ITO透明電極3108，獲得用于本例中的虛設(shè)面板3104。
虛設(shè)框架3305設(shè)置在組裝實(shí)際圖像形成裝置時(shí)的框架位置處，其厚度決定背板3015與虛設(shè)面板3104之間的間隙(本例中為2mm)。
利用金屬夾具3306的彈簧片結(jié)構(gòu)，通過真空容器3307使背板3015上的多個(gè)行方向布線3013和多個(gè)列方向布線3014都變?yōu)榈仉娢弧?br> 將夾具設(shè)置在真空容器3307中，并在真空排氣之后實(shí)施對(duì)背板加高壓的工藝處理。背板形成有元件電極和布線，但還沒有形成電子發(fā)射元件。下面說明形成元件電極、布線和電子發(fā)射元件的方法。
本例中，保持真空容器為約1.3×10-5Pa的真空。
通過固定于容器上的未示出的電流引入端子和虛設(shè)面板3304上未示出的高壓引出布線，高壓直流電源產(chǎn)生裝置3301與ITO透明電極3308連接。
圖49是展示施加電壓和放電次數(shù)隨時(shí)間變化的示意圖。
施加電壓是直流電壓，如圖所示，按500V/5分鐘的速率從4kV升高到12kV，并在12V維持15分鐘。在本例中，施加電壓按規(guī)定速率升高，并可按階梯狀升高。
當(dāng)放電稍超過4kV時(shí)開始觀察，放電增加一直到約10kV。此后，放電開始減少，和在12kV維持放電，不久放電就變?yōu)?。這是因上述調(diào)整作用引起的。
上述電壓、升高速率、維持的時(shí)間周期等都是用于本發(fā)明圖像形成裝置的優(yōu)選值，如果設(shè)計(jì)改變，希望該條件也應(yīng)適當(dāng)改變。在這種情況下，要求按等于或高于圖像顯示所需要的加速電壓的電壓，并在沒有觀察到放電之后的足夠時(shí)間周期內(nèi)維持該電壓。
利用通過上述工藝制備的圖像顯示裝置，可獲得良好的顯示圖像同時(shí)沒有放電。
(1)圖像顯示裝置概述下面，對(duì)采用本發(fā)明的圖像顯示裝置中的顯示板的結(jié)構(gòu)和制造方法進(jìn)行說明。
圖51是展示用于本實(shí)施例的顯示板的透視圖，該顯示板的一部分被切割以展示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
圖中，參考標(biāo)號(hào)3015表示背板，3016表示側(cè)壁，3017表示面板，并且部件3015-3017構(gòu)成用于維持真空狀態(tài)下的顯示板內(nèi)部的氣密性容器。在組裝該氣密性容器時(shí)，需要密封各部件的連接部分以便維持足夠的強(qiáng)度和氣密性。例如用熔接玻璃涂敷連接部位，然后在大氣或氮?dú)鈿夥罩杏?00-500℃下烘焙10分鐘或以上，從而實(shí)現(xiàn)密封。后面將說明排出氣密性容器內(nèi)部的氣體使其成為真空的方法。此外，因上述氣密性容器內(nèi)部維持在約1.3×10-4Pa的真空狀態(tài)，因而為了防止氣密性容器因大氣壓力、無意的沖擊等而被破壞，設(shè)置隔板3020作為抵抗大氣壓力的結(jié)構(gòu)體。
隔板3020需要提供足夠的絕緣性，以抵抗施加于襯底3011上的行方向布線3013和列方向布線3014與面板3017肌表面上的金屬敷層3019之間的高壓。需要時(shí)，為了防止隔板3020表面上的電荷，可在其真空露出部分上設(shè)置半導(dǎo)體膜。
在所述方式中，隔板3020的結(jié)構(gòu)是薄板，與行方向布線3013平行地設(shè)置，并通過在連接部分上涂敷例如熔接玻璃和在大氣或氮?dú)鈿夥罩杏?00-500℃下烘焙該熔接玻璃10分鐘或以上來進(jìn)行固定。
背板3015固定有襯底3011，在襯底3011上形成N×M個(gè)冷陰極元件3012(N和M是等于或大于2的正整數(shù)，根據(jù)顯示像素的目標(biāo)數(shù)適當(dāng)設(shè)定。例如，在用于高質(zhì)量電視顯示的顯示裝置中，期望設(shè)定數(shù)量N＝3000和M＝1000，或更大數(shù)量)。用M個(gè)行方向布線3013和N個(gè)列方向布線3014按簡單矩陣來排布N×M個(gè)冷陰極元件。由上述部件3011-3014構(gòu)成的部分被稱為“多電子束源”。
下面，說明多電子束源的結(jié)構(gòu)，在多電子束源中，在襯底上設(shè)置表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件(將在后說明)作為冷陰極元件和按簡單矩陣布線。
圖52表示用于圖51所示顯示板中的多電子束源的平面圖。在襯底3011上設(shè)置將在后面說明的與圖55中所示相同的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件，用行方向布線3013和列方向布線3014按簡單矩陣來排布這些元件。在行方向布線3013和列方向布線3014彼此交叉的部分上，在電極之間形成絕緣層(未示出)，以保持電絕緣。
圖53表示沿圖52的線B-B′截取的剖面圖。
按這樣的方式制備這樣構(gòu)成的多電子束源，即預(yù)先在襯底上形成行方向布線3013、列方向布線3014、層間絕緣層(未示出)和元件電極以及表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的導(dǎo)電薄膜之后，通過行方向布線3013和列方向布線3014對(duì)各元件加電，進(jìn)行帶電形成工藝處理和帶電激活工藝處理。
在本實(shí)施例中，在氣密性容器的背板3015上固定多電子束源的襯底3011?？墒牵诙嚯娮邮吹囊r底3011具有足夠強(qiáng)度的情況下，多電子束源的襯底3011本身也可用作氣密性容器的背板。
此外，在面板3017的下表面上形成熒光膜3018。
由于本實(shí)施例涉及彩色顯示裝置，因而在熒光膜3018的部分上分別鍍敷用于CRT領(lǐng)域的由紅、綠和藍(lán)構(gòu)成的三基色熒光體。有區(qū)別地鍍敷各色熒光體，例如按如圖61A中所示的條形，并且在熒光條之間設(shè)置黑導(dǎo)電體3010。提供黑導(dǎo)電體3010的目的是即使電子束照射的位置稍有偏移也可防止顯示顏色的偏離，和通過防止外光反射可防止顯示對(duì)比度劣化，以及防止因電子束引起的熒光膜的充電等。黑導(dǎo)電體3010主要包含石黑，可是，也可使用適于上述目的的非石墨的其它材料。
此外，有區(qū)別地鍍敷三基色熒光體的方式并不限于按圖61A所示的條形結(jié)構(gòu)，例如，也可采用如圖61B所示的三角形形式或其它結(jié)構(gòu)(例如，圖61C)。
在制備單色顯示板的情況下，單色熒光材料可用作熒光膜3018，可不必使用黑導(dǎo)電體。提供金屬敷層3019的目的是通過局部鏡面反射從熒光膜3018發(fā)射的光，保護(hù)熒光膜3018免受負(fù)離子的碰撞，和將金屬敷層用作施加電子束加速電壓的電極，以及將金屬敷層用作激活熒光膜3018的電子的導(dǎo)電通路等。按在面板襯底3017上形成熒光膜3018之后，使熒光膜的內(nèi)表面光滑和在光滑表面上真空淀積鋁的方式來形成金屬敷層3019。在由用于低電壓的熒光材料構(gòu)成的熒光膜3018的情況下，可不采用金屬敷層3019。
此外，盡管在本實(shí)施例中沒有使用，為了施加加速電壓和提高熒光膜的導(dǎo)電率，還可在面板襯底3017與熒光膜3018之間設(shè)置例如由ITO構(gòu)成的透明電極。
并且，Dx1-Dxm和Dy1-Dyn以及Hv是具有氣密性結(jié)構(gòu)的電連接端子，用以電連接顯示板和未示出的電路。Dx1-Dxm與多電子束源的行方向布線3013電連接，Dy1-Dyn與多電子束源的列方向布線3014電連接，和Hv與面板的金屬敷層3019電連接。
再有，為了從氣密性容器內(nèi)部排出氣體，在組裝氣密性容器之后，將其與未示出的排氣管和真空泵連接，從氣密性容器內(nèi)部排出氣體達(dá)到約1.3×10-5Pa的真空度。
此后，密封排氣管，為了在氣密性容器內(nèi)維持真空度，直接在密封之前或在密封后，在氣密性容器內(nèi)的規(guī)定位置處形成吸氣膜(未示出)。利用加熱器或高頻加熱的加熱，加熱和淀積主要包含例如Ba等的吸氣材料，形成吸氣膜，并且，因吸氣膜的吸附作用將該氣密性容器內(nèi)部維持在1.3×10-3Pa-1.3×10-5Pa的真空度。
在采用上述顯示板的圖像顯示裝置中，當(dāng)通過容器外部端子Dx1-Dxm和Dy1-Dyn把電壓分別施加給各冷陰極元件3012時(shí)，從各冷陰極元件3012發(fā)射電子。同時(shí)，通過容器外部端子Hv把幾百伏(v)到幾千伏(kv)的高電壓施加給金屬敷層3019，加速發(fā)射的電子，使其轟擊面板3017的內(nèi)表面。結(jié)果，形成熒光膜3018的各色熒光體被激勵(lì)發(fā)光，從而顯示圖像。
通常，對(duì)作為冷陰極元件的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件3012加約12-16V的電壓，在金屬敷層3019與冷陰極元件3012之間的距離d約為0.1-8mm，在金屬敷層3019與冷陰極元件3012之間的電壓約為0.1kV-10kV。
以上對(duì)按照本發(fā)明實(shí)施例的顯示板的制造方法和基本結(jié)構(gòu)以及圖像顯示裝置的要點(diǎn)進(jìn)行了說明。
(2)多電子束源的制造方法下面，對(duì)用于上述實(shí)例的圖像形成裝置的多電子束源的制造方法進(jìn)行說明。如果多電子束源是冷陰極元件按簡單矩陣設(shè)置的電子源，那么按照本發(fā)明的上述圖像形成裝置中的多電子束源不限于冷陰極元件的材料、結(jié)構(gòu)或制造方法。因此，例如，可采用表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件或FE型、MIM型等的冷陰極元件。
可是，在要求顯示屏幕大并且便宜的顯示裝置的環(huán)境下，在這些冷陰極元件中，特別優(yōu)選表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。即，在FE型中，因發(fā)射錐體和柵極的相對(duì)位置和結(jié)構(gòu)大大影響電子發(fā)射特性，因而要求有非常高精度的制造技術(shù)?？墒牵瑸榱藢?shí)現(xiàn)大面積和低制造成本，這些都變?yōu)榱瞬焕蛩?。此外，在MIM型中，需要使絕緣層和上電極的厚度薄且均勻?？墒?，為了實(shí)現(xiàn)大面積和低制造成本，這些也都成為不利因素。按此觀點(diǎn)，在表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件中，因制造方法相對(duì)簡單，因而容易實(shí)現(xiàn)大面積和低成本。再有，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件中，由細(xì)顆粒膜形成電子發(fā)射部分或其周邊部分的電子發(fā)射元件在電子發(fā)射特性方面特別優(yōu)異并且容易制造。因此，當(dāng)這樣的元件用于亮度高且屏幕大的圖像顯示裝置中的多電子束源中時(shí)，更優(yōu)先選取這樣的元件。因此，在上述實(shí)施例的顯示板中，采用由細(xì)顆粒膜形成電子發(fā)射部分或其周邊部分的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。首先，說明優(yōu)選的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的基本結(jié)構(gòu)、制造方法和特性，然后說明按簡單矩陣排布大量這種元件的多電子束源的結(jié)構(gòu)。由細(xì)顆粒膜形成電子發(fā)射部分或其周邊部分的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的代表性結(jié)構(gòu)分成平面型和垂直型兩種結(jié)構(gòu)。首先，說明平面型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的元件結(jié)構(gòu)和制造方法。
圖55A和55B是用于說明平面型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的結(jié)構(gòu)的平面圖和剖面圖。在這些圖中，參考標(biāo)號(hào)3101表示襯底，3102和3103是元件電極，3104是導(dǎo)電膜，3105是通過帶電形成工藝形成的電子發(fā)射部分，和3113是通過帶電激活工藝形成的膜。
襯底3101可以是例如由如石英玻璃或鈉鈣玻璃之類的各種玻璃襯底、如氧化鋁之類的各種陶瓷襯底、其上層疊加如SiO2之類材料的絕緣層的上述襯底等形成。
此外，設(shè)置在襯底3101上且彼此與襯底表面平行的對(duì)置元件電極3102和3103由導(dǎo)電材料制備。例如，元件電極3102和3103的材料可從下列材料中適當(dāng)選取如Ni、Cr、Au、Mo、W、Pt、Cu、Pd或Ag之類的金屬或這些金屬的合金；如In2O3-SnO2之類的金屬氧化物；和如多晶硅之類的半導(dǎo)體材料。例如組合采用如蒸氣蒸發(fā)之類的成膜技術(shù)以及如光刻或腐蝕之類的構(gòu)圖技術(shù)，可容易地形成電極?？墒?，元件電極3102和3103也可利用其它方法(例如，印刷技術(shù))形成。
根據(jù)電子發(fā)射元件的使用目的可適當(dāng)設(shè)計(jì)元件電極3102和3103的結(jié)構(gòu)。一般來說，通常從幾十nm到幾百μm的范圍選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)值來設(shè)計(jì)電極間隔L。在它們中，電子發(fā)射元件用于圖像顯示裝置的優(yōu)選范圍為幾μm到幾十μm。
此外，通常從幾十nm到幾μm范圍的適當(dāng)數(shù)值來選擇元件電極的厚度d。
再有，細(xì)顆粒膜用于導(dǎo)電薄膜3104上。這里所說的細(xì)顆粒膜指包含大量細(xì)顆粒作為結(jié)構(gòu)單元(還包含島的集合)的膜。當(dāng)用顯微鏡觀察細(xì)顆粒膜時(shí)，通常觀察到各細(xì)顆粒彼此隔離的結(jié)構(gòu)、各細(xì)顆粒彼此相鄰的結(jié)構(gòu)、或各細(xì)顆粒彼此重疊的結(jié)構(gòu)。
用于細(xì)顆粒膜的細(xì)顆粒直徑在從幾nm到幾百nm的范圍，更優(yōu)選地，在從1nm到20nm的范圍?？紤]到下述各種條件適當(dāng)設(shè)置細(xì)顆粒膜的厚度。即，各種條件是使細(xì)顆粒與元件電極3102或3103令人滿意地電連接所需要的條件；令人滿意地進(jìn)行后述帶電形成所需要的條件；把細(xì)顆粒膜本身的電阻設(shè)置為后述適當(dāng)值所需要的條件等。具體地說， 電阻在從幾nm到幾百nm的范圍中選擇，最好在從1nm到50nm的范圍。
此外，用于形成細(xì)顆粒膜的材料例如可以是如Pd、Pt、Ru、Ag、Au、Ti、In、Cu、Cr、Fe、Zn、Sn、Ta、W或Pd之類的金屬；如PdO、SnO2、In2O3、PdO或Sb2O3之類的氧化物；如HfB2、ZrB2、LaB6、CeB6、YB4或GdB4之類的硼化物；如TiC、ZrC、HfC、TaC、SiC或WC之類的碳化物；如TiN、ZrN或HfN之類的氮化物；如Si或Ge之類的半導(dǎo)體；和碳等，由此可選取適當(dāng)?shù)牟牧稀?br> 如上所述，導(dǎo)電薄膜3104由細(xì)顆粒膜形成，其薄片電阻設(shè)置在103-107Ω/□的范圍內(nèi)。
因期望導(dǎo)電薄膜3104和元件電極3102、3103彼此令人滿意地電連接，因而各部件的部分彼此重疊在一起。
重疊方式是在圖55的實(shí)例中，從底部按所述順序，彼此重疊襯底、元件電極和導(dǎo)電薄膜，但根據(jù)需要，也可以從底部按所述順序，彼此重疊襯底、導(dǎo)電薄膜和元件電極。
此外，電子發(fā)射部分3105是形成在導(dǎo)電薄膜3104上的裂縫部分并且具有高于導(dǎo)電薄膜的電阻性能。通過對(duì)導(dǎo)電薄膜3104實(shí)施后述的帶電形成工藝處理來形成裂縫。有在裂縫內(nèi)設(shè)置粒徑為幾nm至幾十nm的細(xì)顆粒的情況。由于難以在圖中精確地展示其實(shí)際電子發(fā)射部分的位置和結(jié)構(gòu)，因而在圖55中示意性示出。
再有，薄膜3113是由碳或碳化合物構(gòu)成的薄膜并覆蓋電子發(fā)射部分3105及其附近。通過實(shí)施后述的在帶電形成工藝之后的帶電激活工藝，形成薄膜3113。
薄膜3113由單晶石墨、多晶石墨和非晶碳或其混合物中的任一個(gè)構(gòu)成，其厚度設(shè)置為50nm或以下，設(shè)置為30nm或以下更好。
因難以在圖中精確地展示實(shí)際薄膜3113的位置和結(jié)構(gòu)，因而在圖55中示意性示出。此外，圖55A表示去除薄膜3113一部分的元件。
以上描述了優(yōu)選元件的基本結(jié)構(gòu)，下面將說明其具體結(jié)構(gòu)。
即，襯底3101由鈉鈣玻璃構(gòu)成，元件電極3102和3103由Ni薄膜形成。元件電極的厚度d是100nm，電極間距L是2μm。作為細(xì)顆粒的主要材料，采用Pd或PdO，細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)(frame)的厚度約為10nm，寬度約為100μm。
下面，說明制造優(yōu)選平面型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的方法。圖54A-54D是用于說明制造表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的工藝方法的剖面圖，各參考標(biāo)號(hào)與圖10中的相同。
1)首先，如圖54A所示，在襯底3101上形成元件電極3102和3103。
在形成元件電極3102和3103中，已預(yù)先用清潔劑、純水和有機(jī)溶劑充分清洗過襯底3101，并在襯底上淀積元件電極的材料(作為淀積方法，例如可采用如真空蒸發(fā)法或?yàn)R射法)。然后，利用光刻技術(shù)和腐蝕技術(shù)對(duì)淀積的電極材料構(gòu)圖，形成圖54A中所示的一對(duì)元件電極3102和3103。
2)然后，如圖54B所示，形成導(dǎo)電薄膜3104。
在形成導(dǎo)電薄膜3104中，在上述圖54A中所示的襯底上涂敷有機(jī)金屬溶劑之后，使其干燥。在進(jìn)行加熱烘焙處理形成細(xì)顆粒膜之后，通過光刻腐蝕按規(guī)定的圖形對(duì)該膜構(gòu)圖。在本例中，有機(jī)金屬溶劑指包含以用于導(dǎo)電薄膜的細(xì)顆粒材料作為主要元素的有機(jī)金屬化合物的溶液。(具體地說，本實(shí)施例中的主要元素是Pd。此外，在本實(shí)施例中，作為涂敷方法，采用浸漬法，可是，也可采用如旋涂法或噴射法等其它方法。)再有，作為形成由細(xì)顆粒膜構(gòu)成的導(dǎo)電薄膜的方法，有采用例如真空蒸發(fā)法、濺射法、或化學(xué)氣相淀積法的情況，在本實(shí)施例中也可采用其它有機(jī)金屬溶液涂敷方法。
3)然后，如圖54C所示，在元件電極3102和3103之間施加來自形成電源3110的適當(dāng)電壓，進(jìn)行帶電形成，從而形成電子發(fā)射部分3105。
帶電形成工藝指對(duì)由細(xì)顆粒膜形成的導(dǎo)電薄膜3104加電，以適當(dāng)?shù)仄茐?、變形或影響?dǎo)電膜3104的一部分，使其成為適于進(jìn)行電子發(fā)射的結(jié)構(gòu)。在由細(xì)顆粒膜形成的導(dǎo)電薄膜中的被改變成為進(jìn)行電子發(fā)射的優(yōu)選結(jié)構(gòu)的部分(即，電子發(fā)射部分3105)中，適當(dāng)?shù)牧芽p形成于該薄膜中。與形成之前的電子發(fā)射部分3105相比，在電子發(fā)射部分3105形成之后的在元件電極3102和3103之間測量的電阻大大增加。
為了更詳細(xì)地說明帶電形成方法，圖56展示從形成電源3110施加的適當(dāng)電壓波形的實(shí)例。在由細(xì)顆粒膜形成的導(dǎo)電薄膜被構(gòu)成的情況下，優(yōu)選脈沖電壓，并且在本實(shí)施例的情況下，如圖所示，以脈沖間隔T2連續(xù)地施加分別具有脈沖寬度T1的限幅脈沖。在這種情況下，限幅脈沖的脈沖峰值Vpf順序升高。此外，用于監(jiān)測電子發(fā)射部分3105的形成狀態(tài)的監(jiān)測脈沖插入在按適當(dāng)間隔的限幅脈沖之間，并用安培計(jì)3111測量該狀態(tài)下流過的電流。
本實(shí)施例中，在約1.3×10-3Pa的真空氣氛下，例如脈沖寬度T1為1毫秒，脈沖間隔T2為10毫秒，和每1脈沖的峰值Vpf升高0.1V。然后，在所加的每5個(gè)限幅脈沖之間插入一個(gè)監(jiān)測脈沖Pm。設(shè)置監(jiān)測脈沖的電壓Vpm為0.1V，以便沒有對(duì)形成工藝的不利影響。然后，在元件電極3102和3103之間的電阻變?yōu)?×106Ω時(shí)，即在施加監(jiān)測脈沖時(shí)用安培計(jì)3111測量的電流變?yōu)?×10-7A或以下時(shí)，完成用于形成工藝的加電。
在上述方法中，按照本實(shí)施例有適合表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的優(yōu)選方法，例如，在如細(xì)顆粒膜的材料和厚度、元件電極間隔L等的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的設(shè)計(jì)被改變的情況下，期望根據(jù)設(shè)計(jì)的變化改變帶電條件。
4)然后，如圖54D所示，利用激活電源3112在元件電極3102和3103之間加適當(dāng)?shù)碾妷?，?shí)施帶電激活工藝處理，從而提高電子發(fā)射特性。
帶電激活工藝是在適當(dāng)?shù)臈l件下對(duì)通過上述帶電形成工藝形成的電子發(fā)射部分3105加電，以在電子發(fā)射部分3105的附近淀積碳或碳的化合物(圖中，用部件3113示意性表示由碳或碳的化合物構(gòu)成的堆積)的工藝。與還沒有進(jìn)行帶電激活工藝處理的情況相比，通過帶電激活工藝處理在相同電源電壓下的發(fā)射電流一般可增加100倍或以上。
具體地說，在約1.3×10-2Pa-1.3×10-3Pa范圍內(nèi)的真空氣氛下周期性地加電壓脈沖，淀積從真空氣氛中存在的有機(jī)化合物導(dǎo)出的碳或碳的化合物。堆積物3113由單晶石墨、多晶石墨和非晶碳或其混合物中的任一個(gè)構(gòu)成，其厚度設(shè)置為50nm或以下，設(shè)置為30nm或以下更好。
為了更詳細(xì)地說明帶電方法，圖57A示出從激活電源3112施加的適當(dāng)電壓波形的實(shí)例。在本實(shí)施例中周期性地施加恒定電壓的矩形波，以進(jìn)行帶電激活工藝處理。具體地說，矩形波的電壓Vac設(shè)置為14V，脈沖寬度T3設(shè)置為1毫秒，脈沖間隔T4設(shè)置為10毫秒。上述帶電條件是按照本實(shí)施例的適于表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的優(yōu)選條件，當(dāng)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的設(shè)計(jì)改變時(shí)，期望根據(jù)設(shè)計(jì)的變化適當(dāng)改變該條件。
圖55中示出的參考標(biāo)號(hào)3114是用于捕獲從表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件發(fā)射的發(fā)射電流Ie的陽極，和連接直流高壓源3115和電流計(jì)3116(在襯底3101被組裝成顯示板進(jìn)行激活工藝時(shí)，顯示板的熒光面用作陽極3114)。在從激活電源3112施加電壓的同時(shí)，用電流計(jì)3116測量發(fā)射電流Ie，監(jiān)測帶電激活工藝的進(jìn)行狀態(tài)，以控制測量激活電源3112的工作。圖57B中示出從用電流計(jì)3116測量的發(fā)射電流例。當(dāng)從激活電源3112開始施加脈沖電壓時(shí)，發(fā)射電流Ie隨時(shí)間增加，然后達(dá)到飽合，基本上不再增加。以這種方式，在發(fā)射電流Ie基本飽合的時(shí)間點(diǎn)，停止從從激活電源3112加電壓，完成帶電激活工藝處理。
上述帶電條件是按照本實(shí)例的適于表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的優(yōu)選條件，當(dāng)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的設(shè)計(jì)改變時(shí)，期望根據(jù)設(shè)計(jì)的變化適當(dāng)改變該條件。
在上述方式中，制備如圖54E所示的按照本實(shí)施例的平面型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。下面，說明表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的另一個(gè)典型結(jié)構(gòu)即垂直型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件，其中由細(xì)顆粒膜形成電子發(fā)射部分或其周圍部分。
圖58是用于說明垂直型基本結(jié)構(gòu)的示意性剖面圖，圖中，參考標(biāo)號(hào)3201表示襯底，3202和3203是元件電極，3206是臺(tái)階形成部件，3204是由細(xì)顆粒膜形成的導(dǎo)電薄膜，3205是通過帶電形成工藝形成的電子發(fā)射部分，和3213是通過帶電激活工藝形成的薄膜。
垂直型與上述平面型的差別在于元件電極之一(3202)設(shè)置在臺(tái)階形成部件3206上，導(dǎo)電薄膜3204涂敷在臺(tái)階形成部件3206側(cè)面上。因此，上述圖55中所示的平面型中的元件電極間隔L在垂直型中被設(shè)置為臺(tái)階形成部件3206的臺(tái)階高度Ls。在襯底3201中，元件電極3202和3203以及由細(xì)顆粒膜形成的導(dǎo)電薄膜3204的材料可采用與上述平面型中所述的相同材料。此外，臺(tái)階形成部件3206由導(dǎo)電絕緣材料例如SiO2構(gòu)成。
下面，說明制造垂直型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的方法。圖59A-59F是用于說明制造方法的剖面圖，各部件的參考標(biāo)號(hào)與圖55中所示的相同。
1)首先，如圖59A所示，在襯底3201上形成元件電極3203。
2)接著，如圖59B所示，層疊用于形成臺(tái)階形成部件的絕緣層?？赏ㄟ^濺射法層疊例如SiO2來形成該絕緣層。但是，也可采用如真空蒸發(fā)法或印刷法之類的其它膜形成方法。
3)然后，如圖59C所示，在絕緣層上形成元件電極3202。
4)接著，如圖59D所示，利用例如腐蝕法去除一部分絕緣層，露出元件電極3203。
5)接著，如圖59E所示，形成由細(xì)顆粒膜構(gòu)成的導(dǎo)電薄膜3204。在該形成中，與上述平面型類似地采用如涂敷法之類的膜形成技術(shù)。
6)然后，實(shí)施帶電形成工藝處理，形成如上述平面型中那樣的電子發(fā)射部分(可進(jìn)行與參照圖54C所述平面型的帶電形成工藝相同的工藝)。
7)然后，實(shí)施帶電激活工藝處理，正如上述平面型那樣，在電子發(fā)射部分附近淀積碳或碳化合物(可進(jìn)行與參照圖54D所述平面型的帶電激活工藝相同的工藝)。
以上述方式，制備圖59F中所示的垂直型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。以上對(duì)平面型和垂直型表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件的元件結(jié)構(gòu)和制造方法進(jìn)行了說明。下面，說明用于顯示裝置的元件特性。
圖60表示用于顯示裝置的元件發(fā)射電流Ie與元件供給電壓Vf的特性、元件電流If與元件供給電壓Vf的特性的典型實(shí)例。由于與元件電流If相比，發(fā)射電流Ie明顯地小得多，因而難以用相同單位表示發(fā)射電流Ie，和通過改變?nèi)缭叽缁蚪Y(jié)構(gòu)之類的設(shè)計(jì)參數(shù)來改變這些特性。因此，分別用任意單位來表示這些特性。
相對(duì)于發(fā)射電流Ie來說，用于顯示裝置的元件具有下列三個(gè)特性。
第一，當(dāng)?shù)扔诨蚋哂谝?guī)定電壓(稱為“閾值電壓Vth”)的電壓施加給元件時(shí)，發(fā)射電流Ie迅速增加。另一方面，當(dāng)所施加的電壓低于閾值電壓Vth時(shí)，幾乎不能檢測到發(fā)射電流Ie。換言之，就發(fā)射電流Ie而言，該元件是具有一定閾值電壓Vth的非線性元件。
第二，因發(fā)射電流Ie隨施加給元件的電壓Vt而改變，因而可用電壓Vf控制發(fā)射電流Ie的幅值。
第三，因從元件發(fā)射的電流Ie響應(yīng)于加給元件的電壓Vf的響應(yīng)速度快，因而利用施加電壓Vf的時(shí)間周期長度來控制從元件發(fā)射的電子電荷量。
因具有上述特性，因而表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件優(yōu)選地用于顯示裝置。例如，在對(duì)應(yīng)于顯示屏幕的像素設(shè)置大量元件的顯示裝置中，利用第一特性可順序掃描顯示屏幕和進(jìn)行顯示。
換言之，響應(yīng)于期望的光發(fā)射亮度，適當(dāng)施加等于或高于閾值電壓Vth的電壓，和對(duì)未選擇狀態(tài)的元件施加低于閾值電壓Vth的電壓。當(dāng)驅(qū)動(dòng)元件順序改變時(shí)，可順序掃描顯示屏幕和進(jìn)行顯示。
此外，因利用第二特性或第三特性可控制發(fā)光亮度，因而可進(jìn)行分級(jí)(graduation)顯示。
(實(shí)施例2)實(shí)施例2與實(shí)施例1的區(qū)別在于將交流電壓用于電源波形。
在本例中，由于施加60Hz的波峰電壓同時(shí)逐步升高，以使一側(cè)峰值變?yōu)榕c圖49中的相同。
借助交流電壓，對(duì)背板可施加正和負(fù)極電位，在各周期進(jìn)行升高電壓處理，從而能夠更有效地獲得調(diào)整效果。
在本例中，交流電壓用于電源波形，但是，也可交替施加有正和負(fù)極的直流電壓或?qū)⑵浞殖蓛纱问┘印?br> 此外，脈沖電壓，更優(yōu)選的是沖擊電壓，可用于電源波形。在這種情況下，可更好地減少對(duì)表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件的帶電或放電。
利用這樣獲得的圖像顯示裝置，可獲得沒有放電的很好的顯示圖像。
(實(shí)施例3)實(shí)施例3與實(shí)施例1的區(qū)別在于施加高電壓(高壓)時(shí)的氣氛不同。在實(shí)施例1中，在真空氣氛中加高壓，而在本實(shí)施例中，在氮?dú)鈿夥罩屑痈邏骸?br> 具體地說，在從真空容器內(nèi)部排出氣體之后，引入氮?dú)?，以便提供約400Pa的壓力。此后，該工藝轉(zhuǎn)移到加高壓的處理。圖50是展示隨時(shí)間的施加電壓和放電次數(shù)的示意圖。
如圖中所示，電源電壓按50V/20分鐘的速率升高到100V-300kV，和在300V維持15分鐘。本例中，電源電壓按給定速率升高，和可按階梯形式升高。當(dāng)放電稍超過150kV時(shí)開始觀察，放電增加直到約250kV。此后，放電開始逐漸減少，和在300V維持放電，不久放電就變?yōu)?。
與在真空氣氛中加高壓的情況相比，發(fā)現(xiàn)在引入氮?dú)獾臍夥罩袕姆浅５偷碾妷洪_始放電。此外，通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)到，在本例的氮?dú)鈿夥罩惺┘又钡?00V的高壓可獲得與真空氣氛中10kV的情況大體相同的結(jié)果。
如上所述，按照本實(shí)例，可以較小尺寸設(shè)計(jì)該裝置而沒有對(duì)元件的任何損傷。
從氮?dú)庖约昂?、氖氣、氬氣、氫氣、氧氣、二氧化碳、空氣等中適當(dāng)選擇引入的氣體。此外，上述壓力是用于本發(fā)明圖像顯示裝置的優(yōu)選值，并且期望在設(shè)計(jì)改變時(shí)適當(dāng)改變該壓力。更優(yōu)選地是，把該壓力設(shè)置為幾十Pa至幾百Pa。
所用的直流電壓是如實(shí)施例中那樣的直流電壓?？墒?，也可施加如實(shí)施例2中那樣的交流電壓、脈沖電壓等。
這樣制備的圖像顯示裝置可獲得沒有放電的極好顯示圖像。
-第四實(shí)施例-(實(shí)施例1)下面，詳細(xì)說明按照本發(fā)明的圖像顯示裝置。
首先，參照圖62簡要說明按照本發(fā)明的圖像顯示裝置的制造方法的工藝圖。
首先，組裝由背板、側(cè)壁、具有熒光體的面板、隔板等構(gòu)成的氣密性容器(步驟S101)。組裝方法的細(xì)節(jié)后述。
此外，按照本發(fā)明的電子源使用表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件。其細(xì)節(jié)后述。
接著，通過排氣管從氣密性容器內(nèi)部排氣達(dá)到1.3×10-4Pa的真空(步驟S102)。排氣方法的細(xì)節(jié)后述。
然后，在120℃進(jìn)行烘焙處理(步驟S103)，隨后實(shí)施作為本發(fā)明特征的在面板與背板之間加高壓的工藝(步驟S104)。
然后，進(jìn)行操作表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件所需的電子源工藝處理。具體地說，該工藝處理包括用于形成電子發(fā)射部分的帶電形成工藝(步驟S直05)和用于改善電子發(fā)射特性的帶電激活工藝(步驟S106)。這些工藝的細(xì)節(jié)后述。
最后，密封排氣管(步驟S107)。
下面說明作為本發(fā)明特征的在面板與背板之間加高壓的兩個(gè)目的。
第一，盡可能發(fā)現(xiàn)有明顯缺陷的產(chǎn)品，提高制造成品率。在常規(guī)制造方法中，在電子源工藝處理之后的最后階段施加相當(dāng)于圖像顯示的高壓。相反，由于在這之前進(jìn)行加高壓的工藝，發(fā)現(xiàn)不能加高壓的缺陷產(chǎn)品，因而可中斷隨后的工藝處理。認(rèn)為在因塵埃附著而降低面板與背板之間電阻、或因結(jié)構(gòu)缺陷等連續(xù)產(chǎn)生放電的情況下，不能施加高壓。
第二，利用所謂的調(diào)整作用提高面板與背板之間的耐絕緣電壓和耐放電電壓。
參照圖63的示意圖說明調(diào)整作用。
圖63中，橫坐標(biāo)軸是放電次數(shù)，縱坐標(biāo)軸是此時(shí)的放電電壓。由圖明顯看出，隨著放電次數(shù)增加，放電電壓升高，抵抗電壓被提高。
反復(fù)放電來提高抵抗電壓通常被稱為調(diào)整作用。認(rèn)為產(chǎn)生調(diào)整作用的因素是被吸收氣體的去除或吸附、因使微細(xì)突起平滑而引起的電場發(fā)射電子流的減少、因熱熔化而引起的表面構(gòu)形的改善等。目前還不能證明這些細(xì)節(jié)。
在采用表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件的圖像形成裝置中，發(fā)現(xiàn)了調(diào)整作用?？墒?，如上所述，由于有在表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件上因放電引起的損傷較大，和放電部分周圍的元件明顯劣化的問題，因而迄今也不能實(shí)現(xiàn)調(diào)整工藝處理。
按照本實(shí)施例，在面板與背板之間加高壓來產(chǎn)生放電，通過調(diào)整作用來提高耐放電電壓，從而可提供表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件無損傷(放電損傷完全沒有不利影響)的方法。
認(rèn)為在本實(shí)施例中可實(shí)現(xiàn)元件無損傷的調(diào)整的兩個(gè)理由如下。
首先，因在后述帶電形成工藝之前進(jìn)行加高壓的工藝，因而在表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件的電極之間的電阻較低的情況下進(jìn)行調(diào)整，放電電荷可靠地釋放到地，即，因放電引起的的異常電壓難以施加到表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件上。
另一個(gè)理由是因在后述的帶電形成工藝和帶電激活工藝之前進(jìn)行加高壓工藝，在還沒有形成表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的狀態(tài)下進(jìn)行調(diào)整工藝處理，因此，即使表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件部分因放電受到某些損傷，但該損傷可在激活工藝中被修復(fù)。
如上所述，本發(fā)明最顯著的特征就在于工藝處理的順序。即，本發(fā)明的特征在于在電子源工藝之前(在電子源元件完全形成之前)，從而提高耐放電電壓而沒有對(duì)電子源特性的負(fù)面影響。
下面，詳細(xì)說明作為本發(fā)明特征的在面板與背板之間加高壓的工藝。
本實(shí)施例中，在排氣之后和加電壓之前在約120℃進(jìn)行約2小時(shí)的烘烤工藝處理，這是為了去除表面吸附的氣體和提高真空度而進(jìn)行的，以使調(diào)整工藝可在短時(shí)間周期內(nèi)更有效地進(jìn)行。
圖64是本實(shí)施例大致結(jié)構(gòu)的方框圖。
通過限流電阻器4402，高壓直流電源發(fā)生裝置4401與面板4017連接，面板4017加有直流電壓。實(shí)際上，直流電壓施加給面板4017上未示出的金屬敷層上。
如圖68所示，通過背板4015上的行方向布線4013和列方向布線4014，按矩陣排布各表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件4012，和如圖64所示，行方向布線4013和列方向布線4014連接到地電位。
圖65是展示隨時(shí)間的電源電壓和放電次數(shù)的示意圖。
如圖所示，施加電壓按500V/5分鐘的速率從4kV升高到10kV，并在10kV維持15分鐘。在本例中，施加電壓按規(guī)定速率升高，并可按階梯狀升高。
當(dāng)放電稍超過4kV時(shí)開始觀察，直到約10kV放電都增加。此后，放電維持在10kV，放電開始減少，不久就變?yōu)?。這是因上述調(diào)整作用引起的。此外，所觀察的放電包括在隔板表面或側(cè)壁表面上的沿面放電和在包括電子源、行方向布線和列方向布線的背板與面板之間的真空放電。
上述電壓、升高速率、維持的時(shí)間周期等都是用于本發(fā)明圖像形成裝置的優(yōu)選值，如果設(shè)計(jì)改變，希望該條件也適當(dāng)改變。在這種情況下，要求按等于或高于圖像顯示所需要的加速電壓的電壓，并在沒有觀察到放電之后的足夠時(shí)間周期內(nèi)維持該電壓。
利用通過上述工藝制備的圖像顯示裝置，可獲得沒有放電的良好顯示圖像。
(1)圖像顯示裝置概述下面，對(duì)采用本發(fā)明的圖像顯示裝置中的顯示板的結(jié)構(gòu)和制造方法進(jìn)行說明。
圖68是展示用于本實(shí)施例的顯示板的透視圖，該顯示板的一部分被切割以展示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
圖中，參考標(biāo)號(hào)4015表示背板，4016表示側(cè)壁，4017表示面板，并且部件4015-4017構(gòu)成用于維持真空狀態(tài)下的顯示板內(nèi)部的氣密性容器。在組裝該氣密性容器中，需要密封各部件的連接部分以便維持足夠的強(qiáng)度和氣密性。例如用熔接玻璃涂敷連接部位，然后在大氣或氮?dú)鈿夥罩杏?00-500℃下烘焙10分鐘或以上，從而實(shí)現(xiàn)密封。后面將說明排出氣密性容器內(nèi)部的氣體使其成為真空的方法。此外，因上述氣密性容器內(nèi)部維持在約1.3×10-4Pa的真空狀態(tài)，因而為了防止氣密性容器因大氣壓力、無意的沖擊等而被破壞，設(shè)置隔板1020作為抵抗大氣壓力的結(jié)構(gòu)體。
隔板3020需要提供足夠的絕緣性，以抵抗施加于襯底3011上的行方向布線3013和列方向布線3014與面板3017肌表面上的金屬敷層3019之間的高壓。需要時(shí)，為了防止隔板3020表面上的電荷，可在其真空露出部分上設(shè)置半導(dǎo)體膜。
背板4015固定有襯底4011，在襯底4011上形成N×M個(gè)冷陰極元件4012(N和M是等于或大于2的正整數(shù)，根據(jù)顯示像素的目標(biāo)數(shù)來適當(dāng)設(shè)定。例如，在用于高質(zhì)量電視顯示的顯示裝置中，期望設(shè)定數(shù)量N＝3000和M＝1000，或更大數(shù)量)。用M個(gè)行方向布線4013和N個(gè)列方向布線4014按簡單矩陣來排布N×M個(gè)冷陰極元件。由上述部件4011-4014構(gòu)成的部分被稱為“多電子束源”。
下面，說明多電子束源的結(jié)構(gòu)，在多電子束源中，在襯底上設(shè)置表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件(將在后說明)作為冷陰極元件和按簡單矩陣布線。
圖69表示用于圖68所示顯示板中的多電子束源的平面圖。在襯底4011上設(shè)置將在后面說明的與圖72中所示相同的表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件，用行方向布線4013和列方向布線4014按簡單矩陣來排布這些元件。在行方向布線4013和列方向布線4014彼此交叉的部分，在電極之間形成絕緣層(未示出)，以保持電絕緣。
圖70表示沿圖69的線B-B′截取的剖面圖。
按這樣的方式制備這樣構(gòu)成的多電子束源，即預(yù)先在襯底上形成行方向布線4013、列方向布線4014、層間絕緣層(未示出)和元件電極以及表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件的導(dǎo)電薄膜之后，通過行方向布線4013和列方向布線4014對(duì)各元件加電，進(jìn)行帶電形成工藝處理(后述)和帶電激活工藝處理(后述)。
在本實(shí)施例中，在氣密性容器的背板4015上固定多電子束源的襯底4011。可是，在多電子束源的襯底4011具有足夠強(qiáng)度的情況下，多電子束源的襯底4011本身也可用作氣密性容器的背板。
此外，在面板4017的下表面上形成熒光膜4018。
由于本實(shí)施例涉及彩色顯示裝置，因而在熒光膜4018的部分上分別鍍敷用于CRT領(lǐng)域的由紅、綠和藍(lán)構(gòu)成的三基色熒光體。有區(qū)別地鍍敷各色熒光體，例如按如圖81A中所示的條形，并且在熒光條之間設(shè)置黑導(dǎo)電體4010。提供黑導(dǎo)電體4010的目的是即使電子束照射的位置稍有偏移也可防止顯示顏色的偏離，和通過防止外光反射可防止顯示對(duì)比度劣化，以及防止因電子束引起的熒光膜的充電等。黑導(dǎo)電體4010主要包含石黑，可是，也可使用適于上述目的的非石墨的其它材料。
此外，有區(qū)別地鍍敷三基色熒光體的方式并不限于按圖81A所示的條形結(jié)構(gòu)，例如，也可采用如圖81B所示的三角形形式或其它結(jié)構(gòu)(例如，圖82)。
在制備單色顯示板的情況下，單色熒光材料可用作熒光膜4018，可不必使用黑導(dǎo)電體。
此外，在背板一側(cè)的熒光膜4018的表面上設(shè)置CRT領(lǐng)域公知的金屬敷層4019。提供金屬敷層4019的目的是通過局部鏡面反射從熒光膜4018發(fā)射的光，保護(hù)熒光膜3018免受負(fù)離子的碰撞，和將金屬敷層用作施加電子束加速電壓的電極，以及將金屬敷層用作激活熒光膜4018的電子的導(dǎo)電通路等。按在面板襯底4017上形成熒光膜4018之后，使熒光膜的內(nèi)表面光滑和在光滑表面上真空淀積鋁的方式來形成金屬敷層4019。在由用于低電壓的熒光材料構(gòu)成的熒光膜4018的情況下，可不采用金屬敷層4019。
此外，盡管在本實(shí)施例中沒有使用，為了施加加速電壓和提高熒光膜的導(dǎo)電率，還可在面板襯底4017與熒光膜4018之間設(shè)置例如由ITO構(gòu)成的透明電極。
圖71是沿圖68的線A-A′截取的示意性剖面圖，各部件的參考標(biāo)號(hào)相應(yīng)于圖68中所示的那些。隔板4020涂有用于防止在絕緣部件4301表面上的電荷的高電阻膜4311。此外，在隔板面對(duì)面板4017內(nèi)側(cè)(金屬敷層4019等)和面對(duì)襯底4011表面(行方向布線4013或列方向布線4014)的對(duì)接表面4303以及鄰接對(duì)接表面的側(cè)部4305上形成低電阻膜4321。實(shí)現(xiàn)上述目的所需數(shù)量的隔板4020按預(yù)定的間隔設(shè)置，并通過粘合劑4041固定到面板內(nèi)側(cè)和襯底4011的表面上。再有，在絕緣部件4301的表面中至少暴露于氣密性容器內(nèi)的真空的表面上形成高電阻膜4311，并通過隔板4020上的低電阻膜4321和粘合劑4041與面板4017(金屬敷層4019等)的內(nèi)側(cè)和襯底4011的表面(行方向布線4013或列方向布線4014)電連接。在所述實(shí)施例中，隔板4020成形為薄板，與行方向布線4013平行地設(shè)置，并與行方向布線4013電連接。
隔板4020必需具有足以抵抗施加在襯底4011上的行方向布線4013和列方向布線4014與面板4017內(nèi)表面上的金屬敷層4019之間的高電壓的絕緣性，此外還具有導(dǎo)電性，以便防止隔板4020上的電荷。
隔板4020的絕緣材料1例如由石英玻璃、具有如Na之類的低雜質(zhì)含量的玻璃、鈉鈣玻璃、或如氧化鋁之類的陶瓷件。絕緣部件4301的熱膨脹系數(shù)最好接近氣密性容器和襯底4011的部件的熱膨脹系數(shù)。
通過用作為高電阻膜的高電阻膜4311的電阻Rs除施加在高電位側(cè)的面板4017(金屬敷層4019等)的加速電壓Va獲得的電流流過構(gòu)成隔板4020的高電阻膜4311。因此，根據(jù)電荷和功耗，將隔板的電阻Rs設(shè)置在期望的范圍。從抗靜電的觀點(diǎn)來自，薄層電阻率最好設(shè)置為1012Ω/□或以下。為了獲得足夠的抗靜電效果，最好將薄層電阻率設(shè)置為1011Ω/□或以下。薄層電阻率的下限最好設(shè)置為105Ω/□或以上，盡管取決于隔板的結(jié)構(gòu)和施加于隔板之間的電壓。
期望把形成于絕緣材料上的高電阻膜的厚度t設(shè)置在從10nm至1μn的范圍。盡管高電阻膜取決于材料的表面能量、與襯底的粘接和襯底溫度，但一般按島狀形成厚度為10nm或以下的薄膜，其電阻不穩(wěn)定和重復(fù)性差。另一方面，如果厚度t為1μn或以上，那么膜應(yīng)力變大，結(jié)果膜剝離的風(fēng)險(xiǎn)變高和膜形成時(shí)間周期變長，使生產(chǎn)率降低。因此，期望厚度設(shè)置在從50nm至500mn的范圍。薄層電阻為ρ/t，根據(jù)薄層電阻和厚度t的上述優(yōu)選范圍，抗靜電膜的電阻率ρ優(yōu)選地設(shè)置為102Ωcm至108Ωcm。并且，為了實(shí)現(xiàn)更優(yōu)選的薄層電阻和膜厚，把ρ最好設(shè)置為0.1Ωcm至108Ωcm。
因電流流過如上所述作為高電阻膜形成于隔板表面上的高電阻膜而使隔板的溫度升高，或整個(gè)顯示器在其工作期間產(chǎn)生熱。當(dāng)高電阻膜的電阻溫度系數(shù)是大的負(fù)值時(shí)，流過隔板的電流增加，和溫度進(jìn)一步升高。那么，電流連續(xù)增大，直到通過電源的限制。當(dāng)上述電流失控發(fā)生時(shí)，電阻系數(shù)值從實(shí)驗(yàn)得出是負(fù)值，其絕對(duì)值為1％或以上。即，期望高電阻膜的電阻溫度系數(shù)是大于-1％的值。
具有高電阻特性的高電阻膜4311的材料可由例如金屬氧化物形成。在金屬氧化物中，優(yōu)選材料是鉻、鎳和銅的氧化物。認(rèn)為這是因?yàn)檫@些氧化物的二次電子發(fā)射系數(shù)相對(duì)較低，并且即使在從冷陰極元件4012發(fā)射的電子轟擊隔板4020的情況下其也難以改變。除金屬氧化物之外，因碳的二次電子發(fā)射系數(shù)小，因而它也是優(yōu)選材料。特別是，因非晶碳的電阻在，隔板電阻容易被控制到期望的值。
作為高電阻膜4311的其它材料，因可在從優(yōu)異的電導(dǎo)體到絕緣體的寬范圍上控制電阻，因而鋁的氮化物和過渡金屬合金是優(yōu)選的材料。此外，由于在后述的顯示裝置制造工藝中其電阻改變小，因而它們是穩(wěn)定的材料。這些材料的電阻溫度系數(shù)大于-1％和易于用于特殊使用目的。作為過渡金屬元素，有Ti、Cr、Ta等。
利用如濺射法、在氮?dú)鈿夥罩械姆磻?yīng)濺射、電子束蒸氣蒸發(fā)(vaporevaporation)、離子鍍敷、離子輔助蒸發(fā)等在絕緣部件上形成合金氮化物(alloy nitride)。也可利用相同的薄膜形成方法制備金屬氧化物膜。但是，在這種情況下，采用氧氣來代替氮?dú)?。甚至用CVD方法或烷氧基涂敷法也可形成鋁金屬氧化物。用蒸氣蒸發(fā)法、濺射法、CVD法或等離子體CVD法來制備碳膜，特別是在制備非晶碳的情況下，在成膜氣氛中包含氫氣，或氫氣用作成膜氣體。
形成隔板4020的低電阻膜4321這樣來設(shè)置，即高電阻膜4311在高電位一側(cè)(金屬敷層4019等)與面板4017電連接，在低電位一側(cè)與襯底4011(布線4013、4014等)電連接。以下，還稱低電阻膜4321為“中間電極層(中間層)”。中間電極層(中間層)可提供如下所述的多種功能。
(1)使高電阻膜4311與面板4017和襯底4011電連接。
如以上已描述的那樣，為了防止隔板4020表面上的電荷，提供高電阻膜4311。在高電阻膜4311直接通過或通過對(duì)接部件4041與面板4017(金屬敷層4019等)和襯底4011(布線4013和4014等)連接的情況下，在連接部分的界面上產(chǎn)生大的接觸電阻，結(jié)果，在隔板表面上產(chǎn)生的電荷不能迅速地去除。為了消除該缺點(diǎn)，在隔板4020與面板4017、襯底4011和對(duì)接部件4041接觸的對(duì)接表面4303和側(cè)邊部分4305上設(shè)置低電阻中間層。
(2)使高電阻膜4311電位分布均勻。
按照在面板4017和襯底4011之間形成的電位分布，從冷陰極元件4012發(fā)射的電子形成電子軌跡。為了防止電子軌跡在隔板4020附近畸變，期望在整個(gè)區(qū)域上控制高電阻膜4311的電位分布。在高電阻膜4311直接通過或通過對(duì)接部件4041與面板4017(金屬敷層4019等)和襯底4011(布線4013和4014等)連接的情況下，因在連接部分界面上的接觸電阻，有可能發(fā)生連接狀態(tài)的不均勻，和高電阻膜4311的電位分布與期望值偏離。為了防止該缺點(diǎn)，在隔板4020與面板4017、襯底4011對(duì)接的隔板端部(對(duì)接表面3和側(cè)邊部分4305)整個(gè)區(qū)域上設(shè)置低電阻中間層，和對(duì)中間層部分加規(guī)定的電位，從而能夠控制整個(gè)高電阻膜4311的電位。
(3)控制發(fā)射電子的軌跡。
按照在面板4017和襯底4011之間形成的電位分布，從冷陰極元件4012發(fā)射的電子形成電子軌跡。因衛(wèi)板的位置，從隔板附近的冷陰極元件4012發(fā)射的電子受到限制(布線和元件位置的改變等)。在這種情況下，為了形成圖像而沒有形變和不均勻，需要控制發(fā)射電子的軌跡，使電子照射在面板4017的規(guī)定位置。如果在與面板4017和襯底4011對(duì)接的表面的側(cè)部4305上設(shè)置低電阻中間層，那么在隔板4020附近的電位分布可提供預(yù)定的特性，以便控制發(fā)射電子的軌跡。
可從具有低于高電阻膜4311至少一個(gè)數(shù)位的電阻的材料中選擇低電阻膜4321，可從下列材料中適當(dāng)選取如Ni、Cr、Au、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu或Pd之類的金屬或這些金屬的合金；如Pd、Ag、Au、RuO2、Pd-Ag之類的金屬或金屬氧化物；如玻璃之類構(gòu)成的印刷導(dǎo)體；如In2O3-SnO2之類的透明導(dǎo)體；和如多晶硅之類的半導(dǎo)體材料。
需要粘合劑4041具備導(dǎo)電性，以便隔板4020與行方向布線4013和金屬敷層4019電連接。即，優(yōu)選添加導(dǎo)電粘接劑、金屬顆?；?qū)щ娞盍系娜劢硬ＡА?br> 并且，Dx1-Dxm和Dy1-Dyn以及Hv是具有氣密性結(jié)構(gòu)的電連接端子，用以電連接顯示板和未示出的電路。Dx1-Dxm與多電子束源的行方向布線4013電連接，Dy1-Dyn與多電子束源的列方向布線4014電連接，和Hv與面板的金屬敷層4019電連接。
再有，為了從氣密性容器內(nèi)部排出氣體，在組裝氣密性容器之后，將其與未示出的排氣管和真空泵連接，從氣密性容器內(nèi)部排出氣體達(dá)到約1.3×10-5Pa的真空度。
此后，密封排氣管，為了在氣密性容器內(nèi)維持真空度，直接在密封之前或在密封后，在氣密性容器內(nèi)的規(guī)定位置處形成吸氣膜(未示出)。利用加熱器或高頻加熱，加熱和淀積主要包含例如Ba等的吸氣材料，形成吸氣膜，并且，因吸氣膜的吸附作用將該氣密性容器內(nèi)部維持在1.3×10-3Pa-1.3×10-5Pa的真空度。
在采用上述顯示板的圖像顯示裝置中，當(dāng)通過容器外部端子Dx1-Dxm和Dy1-Dyn把電壓分別施加給各冷陰極元件4012時(shí)，從各冷陰極元件4012發(fā)射電子。同時(shí)，通過容器外部端子Hv把幾百伏(v)到幾千伏(kv)的高電壓施加給金屬敷層4019，加速發(fā)射的電子，使其轟擊面板4017的內(nèi)表面。結(jié)果，形成熒光膜3018的各色熒光體被激勵(lì)發(fā)光，從而顯示圖像。
通常，對(duì)作為按照本發(fā)明的冷陰極元件的表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件4012加約12-16V的電壓，在金屬敷層4019與冷陰極元件4012之間的距離d約為0.1-8mm，在金屬敷層4019與冷陰極元件4012之間的電壓約為0.1kV-10kV。
以上對(duì)按照本發(fā)明該實(shí)施例的顯示板的制造方法和基本結(jié)構(gòu)以及圖像顯示裝置的概要進(jìn)行了說明。
(2)多電子束源的制造方法下面，對(duì)用于本實(shí)施例顯示板的多電子束源的制造方法進(jìn)行說明。如果多電子束源是冷陰極元件按簡單矩陣排布的電子源，那么用于本發(fā)明圖像形成裝置中的多電子束源不限于冷陰極元件的材料、結(jié)構(gòu)或制造方法。因此，例如，可采用表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件或FE型或MIM型的冷陰極元件。
在要求顯示屏幕大并且便宜的圖像顯示裝置的環(huán)境下，在這些冷陰極元件中，特別優(yōu)選表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。即，在FE型中，因發(fā)射錐體和柵極的相對(duì)位置和結(jié)構(gòu)大大影響電子發(fā)射特性，因而要求有非常高精度的制造技術(shù)?？墒牵瑸榱藢?shí)現(xiàn)大面積和低制造成本，這些都變?yōu)榱瞬焕蛩亍４送?，在MIM型中，需要使絕緣層和上電極的厚度薄且均勻。可是，為了實(shí)現(xiàn)大面積和低制造成本，這些也都成為不利因素。按此觀點(diǎn)，在表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件中，因制造方法相對(duì)簡單，因而容易實(shí)現(xiàn)大面積和低制造成本。再有，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件中，由細(xì)顆粒膜形成電子發(fā)射部分或其周邊部分的電子發(fā)射元件在發(fā)射特性方面特別優(yōu)異并且容易制造。因此，當(dāng)這樣的元件用于亮度高且屏幕大的圖像顯示裝置中的多電子束源中時(shí)，更優(yōu)先選取這樣的元件。因此，在上述實(shí)施例的顯示板中，采用由細(xì)顆粒膜形成電子發(fā)射部分或其周邊部分的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。首先，說明優(yōu)選的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的基本結(jié)構(gòu)、制造方法和特性，然后說明按簡單矩陣排布大量這種元件的多電子束源的結(jié)構(gòu)。由細(xì)顆粒膜形成電子發(fā)射部分或其周邊部分的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的代表性結(jié)構(gòu)分成平面型和垂直型兩種結(jié)構(gòu)。首先，說明平面型表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件的元件結(jié)構(gòu)和制造方法。
圖72A和72B是用于說明平面型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的結(jié)構(gòu)的平面圖和剖面圖。在這些圖中，參考標(biāo)號(hào)4011表示襯底，4102和4103是元件電極，4104是導(dǎo)電薄膜，4105是通過帶電形成工藝形成的電子發(fā)射部分，和4113是通過帶電激活工藝形成的膜。
襯底4011可以是例如由如石英玻璃或鈉鈣玻璃之類的各種玻璃襯底、如氧化鋁之類的各種陶瓷襯底、其上層疊加如SiO2之類材料的絕緣層的上述襯底等形成。
此外，設(shè)置在襯底4011上且彼此與襯底表面平行的元件電極4102和4103由導(dǎo)電材料制備。例如，元件電極4102和4103的材料可從下列材料中適當(dāng)選取如Ni、Cr、Au、Mo、W、Pt、Cu、Pd或Ag之類的金屬或這些金屬的合金；如In2O3-SnO2之類的金屬氧化物；和如多晶硅之類的半導(dǎo)體材料。例如組合采用如蒸氣蒸發(fā)之類的成膜技術(shù)以及如光刻或腐蝕之類的構(gòu)圖技術(shù)，可容易地形成電極。可是，元件電極4102和4103也可利用其它方法(例如，印刷技術(shù))形成。
根據(jù)電子發(fā)射元件的使用目的可適當(dāng)設(shè)計(jì)元件電極4102和4103的結(jié)構(gòu)。一般來說，通常從幾十nm到幾百μm的范圍選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)值來設(shè)計(jì)電極間隔L。在它們中，電子發(fā)射元件用于圖像顯示裝置的優(yōu)選范圍為幾μm到幾十μm。此外，通常從幾十nm到幾μm范圍的適當(dāng)數(shù)值來選擇元件電極的厚度d。
再有，細(xì)顆粒膜用于導(dǎo)電薄膜4104的一部分上。這里所說的細(xì)顆粒膜指包含大量細(xì)顆粒作為結(jié)構(gòu)單元(還包含島的集合)的膜。當(dāng)用顯微鏡觀察細(xì)顆粒膜時(shí)，通常觀察到各細(xì)顆粒彼此隔離的結(jié)構(gòu)、各細(xì)顆粒彼此相鄰的結(jié)構(gòu)、或各細(xì)顆粒彼此重疊的結(jié)構(gòu)。
用于細(xì)顆粒膜的細(xì)顆粒直徑在從幾nm到幾百nm的范圍，更優(yōu)選地，在從1nm到20nm的范圍。此外，考慮到下述各種條件適當(dāng)設(shè)置細(xì)顆粒膜的厚度。即，各種條件是使細(xì)顆粒膜與元件電極4102或4103令人滿意地電連接所需要的條件；令人滿意地進(jìn)行后述帶電形成所需要的條件；把細(xì)顆粒膜本身的電阻設(shè)置為后述適當(dāng)值所需要的條件等。具體地說，電阻在從幾nm到幾百nm的范圍中選擇，最好在從1nm到50nm的范圍。
此外，用于形成細(xì)顆粒膜的材料例如可以是如Pd、Pt、Ru、Ag、Au、Ti、In、Cu、Cr、Fe、Zn、Sn、Ta、W或Pd之類的金屬；如PdO、SnO2、In2O3、PdO或Sb2O之類的氧化物；如HfB2、ZrB2、LaB6、CeB6、YB4或GdB4之類的硼化物；如TiC、ZrC、HfC、TaC、SiC或WC之類的碳化物；如TiN、ZrN或HfN之類的氮化物；如Si或Ge之類的半導(dǎo)體；和碳等，由此可選取適當(dāng)?shù)牟牧稀?br> 如上所述，導(dǎo)電薄膜4104由細(xì)顆粒膜形成，其薄片電阻設(shè)置在103-107Ω/□的范圍內(nèi)。
因期望導(dǎo)電薄膜4104和元件電極4102、4103彼此令人滿意地電連接，因而各部件的部分彼此重疊在一起。重疊方式是在圖72的實(shí)例中，從底部按所述順序，彼此重疊襯底、元件電極和導(dǎo)電薄膜，但根據(jù)需要，也可以從底部按所述順序，彼此重疊襯底、導(dǎo)電薄膜和元件電極。
此外，電子發(fā)射部分4105是形成在導(dǎo)電薄膜4104一部分上的裂縫部分并且具有高于導(dǎo)電薄膜的電阻性能。通過對(duì)導(dǎo)電薄膜4104實(shí)施后述的帶電形成工藝處理來形成裂縫。有在裂縫內(nèi)設(shè)置粒徑為幾nm至幾十nm的細(xì)顆粒的情況。由于難以在圖中精確地展示其實(shí)際電子發(fā)射部分的位置和結(jié)構(gòu)，因而在圖72中示意性示出。
再有，薄膜4113是由碳或碳化合物構(gòu)成的薄膜并覆蓋電子發(fā)射部分4105及其附近。通過實(shí)施后述的在帶電形成工藝之后的帶電激活工藝，形成薄膜4113。
薄膜4113由單晶石墨、多晶石墨和非晶碳或其混合物中的任一個(gè)構(gòu)成，其厚度設(shè)置為50nm或以下，設(shè)置為30nm或以下更好。因難以在圖中精確地展示實(shí)際薄膜4113的位置和結(jié)構(gòu)，因而在圖72中示意性表示。此外，圖72A表示去除薄膜4113的電子發(fā)射部分4105一部分之后的元件。
以上描述了優(yōu)選元件的基本結(jié)構(gòu)，下面將說明其具體結(jié)構(gòu)。
即，襯底4011由鈉鈣玻璃構(gòu)成，元件電極4102和4103由Ni薄膜形成。元件電極的厚度d是10nm，電極間距L是2μm。
作為細(xì)顆粒的主要材料，采用Pd或PdO，細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)(frame)的厚度約為10nm，寬度約為100μm。
下面，說明制造優(yōu)選平面型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的方法。圖73A-73E是用于說明制造表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的工藝方法的剖面圖，各參考標(biāo)號(hào)與圖72中的相同。
1)首先，如圖73A所示，在襯底4011上形成元件電極4102和4103。
在形成元件電極4102和4103中，已預(yù)先用清潔劑、純水和有機(jī)溶劑充分清洗過襯底4011，并淀積元件電極的材料。作為淀積方法，例如可采用如真空蒸發(fā)法或?yàn)R射法的真空成膜技術(shù)或采用濺射法。然后，利用光刻技術(shù)和腐蝕技術(shù)對(duì)淀積的電極材料構(gòu)圖，形成圖73A中所示的一對(duì)元件電極4102和4103。
2)然后，如圖73B所示，形成導(dǎo)電薄膜4104。
在形成導(dǎo)電薄膜4104中，在上述圖73A中所示的襯底上涂敷有機(jī)金屬溶劑之后，使其干燥。在進(jìn)行加熱烘焙處理形成細(xì)顆粒膜之后，通過光刻腐蝕按規(guī)定的圖形對(duì)該膜構(gòu)圖。在本例中，有機(jī)金屬溶劑指包含以用于導(dǎo)電薄膜的細(xì)顆粒材料作為主要元素的有機(jī)金屬化合物的溶液。(具體地說，本實(shí)施例中的主要元素是Pd。此外，在本實(shí)施例中，作為涂敷方法，采用浸漬法，可是，也可采用如旋涂法或噴射法等其它方法。)再有，作為形成由細(xì)顆粒膜構(gòu)成的導(dǎo)電薄膜的方法，有采用例如真空蒸發(fā)法、濺射法、或化學(xué)氣相淀積法的情況，在本實(shí)施例中也可采用其它有機(jī)金屬溶液涂敷方法。
3)然后，如圖73C所示，在元件電極4102和4103之間施加來自形成電源4110的適當(dāng)電壓，進(jìn)行帶電形成，從而形成電子發(fā)射部分4105。
帶電形成工藝指對(duì)由細(xì)顆粒膜形成的導(dǎo)電薄膜4104加電，以適當(dāng)?shù)仄茐?、變形或影響?dǎo)電膜4104的一部分，使其成為適于進(jìn)行電子發(fā)射的結(jié)構(gòu)。在由細(xì)顆粒膜形成的導(dǎo)電薄膜中的被改變成為進(jìn)行電子發(fā)射的優(yōu)選結(jié)構(gòu)的部分(即，電子發(fā)射部分4105)中，適當(dāng)?shù)牧芽p形成于該薄膜中。與形成之前的電子發(fā)射部分4105相比，在電子發(fā)射部分4105形成之后的在元件電極4102和4103之間測量的電阻大大增加。
為了更詳細(xì)地說明帶電形成方法，圖74展示從形成電源4110施加的適當(dāng)電壓波形的實(shí)例。在由細(xì)顆粒膜形成的導(dǎo)電薄膜被構(gòu)成的情況下，優(yōu)選脈沖電壓，并且在本實(shí)施例的情況下，如圖所示，以脈沖間隔T2連續(xù)地施加分別具有脈沖寬度T1的限幅脈沖。在這種情況下，限幅脈沖的脈沖峰值Vpf順序升高。此外，用于監(jiān)測電子發(fā)射部分4105的形成狀態(tài)的監(jiān)測脈沖插入在按適當(dāng)間隔的限幅脈沖之間，并用安培計(jì)4111測量該狀態(tài)下流過的電流。
本實(shí)施例中，在約1.3×10-3Pa的真空氣氛下，例如脈沖寬度T1為1毫秒，脈沖間隔T2為10毫秒，和每1脈沖的峰值Vpf升高0.1V。然后，在所加的每5個(gè)限幅脈沖之間插入一個(gè)監(jiān)測脈沖Pm。設(shè)置監(jiān)測脈沖的電壓Vpm為0.1V，以便沒有對(duì)形成工藝的不利影響。然后，在元件電極4102和4103之間的電阻變?yōu)?×106Ω時(shí)，即在施加監(jiān)測脈沖時(shí)用安培計(jì)4111測量的電流變?yōu)?×10-7A或以下時(shí)，完成用于形成工藝的加電。
在上述方法中，按照本實(shí)施例有適合表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件的優(yōu)選方法，例如，在如細(xì)顆粒膜的材料和厚度、元件電極間隔L等的表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件的設(shè)計(jì)被改變的情況下，期望根據(jù)設(shè)計(jì)的變化改變帶電條件。
4)然后，如圖73D所示，利用激活電源4112在元件電極4102和4103之間加適當(dāng)?shù)碾妷?，?shí)施帶電激活工藝處理，從而提高電子發(fā)射特性。
帶電激活工藝是在適當(dāng)?shù)臈l件下對(duì)通過上述帶電形成工藝形成的電子發(fā)射部分4105加電，以在電子發(fā)射部分4105的附近淀積碳或碳的化合物(圖中，用部件4113示意性表示由碳或碳的化合物構(gòu)成的堆積)的工藝。與還沒有進(jìn)行帶電激活工藝處理的情況相比，通過帶電激活工藝處理在相同電源電壓下的發(fā)射電流一般可增加100倍或以上。
具體地說，在約1.3×10-2Pa-1.3×10-3Pa范圍內(nèi)的真空氣氛下周期性地加電壓脈沖，淀積從真空氣氛中存在的有機(jī)化合物導(dǎo)出的碳或碳的化合物。堆積物4113由單晶石墨、多晶石墨和非晶碳或其混合物中的任一個(gè)構(gòu)成，其厚度設(shè)置為50nm或以下，設(shè)置為30nm或以下更好。
為了更詳細(xì)地說明帶電方法，圖57A示出從激活電源4112施加的適當(dāng)電壓波形的實(shí)例。在本實(shí)施例中周期性地施加恒定電壓的矩形波，以進(jìn)行帶電激活工藝處理。具體地說，矩形波的電壓Vac設(shè)置為14V，脈沖寬度T3設(shè)置為1毫秒，脈沖間隔T4設(shè)置為10毫秒。上述帶電條件是按照本實(shí)施例的適于表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的優(yōu)選條件，當(dāng)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的設(shè)計(jì)改變時(shí)，期望根據(jù)設(shè)計(jì)的變化適當(dāng)改變該條件。
圖73D中示出的參考標(biāo)號(hào)4114是用于捕獲從表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件發(fā)射的發(fā)射電流Ie的陽極，和連接直流高壓源4115和電流計(jì)4116(在襯底4011被組裝成顯示板進(jìn)行激活工藝時(shí)，顯示板的熒光面用作陽極4114)。在從激活電源4112施加電壓的同時(shí)，用電流計(jì)4116測量發(fā)射電流Ie，監(jiān)測帶電激活工藝的進(jìn)行狀態(tài)，以控制測量激活電源4112的工作。圖75B中示出從用電流計(jì)4116測量的發(fā)射電流Ie的例子。當(dāng)從激活電源4112開始施加脈沖電壓時(shí)，發(fā)射電流Ie隨時(shí)間增加，然后達(dá)到飽合，基本上不再增加。以這種方式，在發(fā)射電流Ie基本飽合的時(shí)間點(diǎn)，停止從從激活電源4112加電壓，完成帶電激活工藝處理。
上述帶電條件是按照本實(shí)例的適于表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件的優(yōu)選條件，當(dāng)表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件的設(shè)計(jì)改變時(shí)，期望根據(jù)設(shè)計(jì)的變化適當(dāng)改變該條件。
在上述方式中，制備如圖73E所示的按照本實(shí)施例的平面型表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件。下面，說明表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件的另一個(gè)典型結(jié)構(gòu)即垂直型表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件，其中由細(xì)顆粒膜形成電子發(fā)射部分或其周圍部分。
圖76是用于說明垂直型基本結(jié)構(gòu)的示意性剖面圖，圖中，參考標(biāo)號(hào)4011表示襯底，4202和4203是元件電極，4206是臺(tái)階形成部件，4204是由細(xì)顆粒膜形成的導(dǎo)電薄膜，4105是通過帶電形成工藝形成的電子發(fā)射部分，和4213是通過帶電激活工藝形成的薄膜。
垂直型與上述平面型的差別在于元件電極之一(4202)設(shè)置在臺(tái)階形成部件4206上，導(dǎo)電薄膜4204涂敷在臺(tái)階形成部件4206側(cè)面上。因此，上述圖72中所示的平面型中的元件電極間隔L在垂直型中被設(shè)置為臺(tái)階形成部件4206的臺(tái)階高度Ls。在襯底4011中，元件電極4202和4203以及由細(xì)顆粒膜形成的導(dǎo)電薄膜4204的材料可采用與上述平面型中所述的相同材料。此外，臺(tái)階形成部件4206由導(dǎo)電絕緣材料例如SiO2構(gòu)成。
下面，說明制造垂直型表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件的方法。圖77A-77F是用于說明制造方法的剖面圖，各部件的參考標(biāo)號(hào)與圖76中所示的相同。
1)首先，如圖77A所示，在襯底4011上形成元件電極4203。
2)接著，如圖77B所示，層疊用于形成臺(tái)階形成部件的絕緣層?？赏ㄟ^濺射法層疊例如SiO2來形成該絕緣層。但是，也可采用如真空蒸發(fā)法或印刷法之類的其它膜形成方法。
3)然后，如圖77C所示，在絕緣層上形成元件電極4202。
4)接著，如圖77D所示，利用例如腐蝕法去除一部分絕緣層，露出元件電極4203。
5)接著，如圖77E所示，形成由細(xì)顆粒膜構(gòu)成的導(dǎo)電薄膜4204。在該形成中，與上述平面型類似地采用如涂敷法之類的膜形成技術(shù)。
6)然后，實(shí)施帶電形成工藝處理，形成如上述平面型中那樣的電子發(fā)射部分(可進(jìn)行與參照圖73C所述平面型的帶電形成工藝相同的工藝)。
7)然后，實(shí)施帶電激活工藝處理，正如上述平面型那樣，在電子發(fā)射部分附近淀積碳或碳化合物(可進(jìn)行與參照圖73D所述平面型的帶電激活工藝相同的工藝)。
以上述方式，制備圖77F中所示的垂直型表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件。以上對(duì)平面型和垂直型表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件的元件結(jié)構(gòu)和制造方法進(jìn)行了說明。下面，說明用于顯示裝置的元件特性。
圖78表示用于顯示裝置的元件發(fā)射電流Ie與元件供給電壓Vf的特性、元件電流If與元件供給電壓Vf的特性的典型實(shí)例。由于與元件電流If相比，發(fā)射電流Ie明顯地小得多，因而難以用相同單位表示發(fā)射電流Ie，和通過改變?nèi)缭叽缁蚪Y(jié)構(gòu)之類的設(shè)計(jì)參數(shù)來改變這些特性。因此，分別用任意單位來表示這兩個(gè)特性。
相對(duì)于發(fā)射電流Ie來說，用于顯示裝置的元件具有下列三個(gè)特性。
第一，當(dāng)?shù)扔诨蚋哂谝?guī)定電壓(稱為“閾值電壓Vth”)的電壓施加給元件時(shí)，發(fā)射電流Ie迅速增加。另一方面，當(dāng)所施加的電壓低于閾值電壓Vth時(shí)，幾乎不能檢測到發(fā)射電流Ie。
第二，因發(fā)射電流Ie隨施加給元件的電壓Vt而改變，因而可用電壓Vf控制發(fā)射電流Ie的幅值。
第三，因從元件發(fā)射的電流Ie響應(yīng)于加給元件的電壓Vf的響應(yīng)速度快，因而利用施加電壓Vf的時(shí)間周期長度來控制從元件發(fā)射的電子電荷量。
因具有上述特性，因而表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件優(yōu)選地用于顯示裝置。例如，在對(duì)應(yīng)于顯示屏幕的像素設(shè)置大量元件的顯示裝置中，利用第一特性可順序掃描顯示屏幕和進(jìn)行顯示。換言之，響應(yīng)于期望的光發(fā)射亮度，適當(dāng)施加等于或高于閾值電壓Vth的電壓，和對(duì)未選擇狀態(tài)的元件施加低于閾值電壓Vth的電壓。當(dāng)驅(qū)動(dòng)元件順序改變時(shí)，可順序掃描顯示屏幕和進(jìn)行顯示。
此外，因利用第二特性或第三特性可控制發(fā)光亮度，因而可進(jìn)行分級(jí)顯示。下面，對(duì)其中在襯底上設(shè)置并按簡單矩陣排布作為冷陰極元件的表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件的多電子束源的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
圖69表示用于圖68中所示顯示板中的多電子束源的平面圖。在襯底上設(shè)置與圖72中所示相同的表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件，并通過行方向布線4003和列方向布線4004按簡單矩陣排布這些元件。在行方向布線4013和列方向布線1014彼此交叉的部分形成電極間的絕緣層(未示出)，以保持電絕緣。
圖70表示沿圖69的線B-B′截取的剖面圖。
按下列方式制備這樣構(gòu)成的多電子束源，即預(yù)先在襯底上形成行方向布線4013、列方向布線4014、內(nèi)電極絕緣層(未示出)、表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件的元件電極和導(dǎo)電薄膜，然后通過行方向布線4013和列方向布線4014對(duì)各元件加電，進(jìn)行帶電形成工藝處理和帶電激活工藝處理。
(3)驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)(和驅(qū)動(dòng)方法)圖79是表示基于NTSC系統(tǒng)的電視信號(hào)進(jìn)行電視顯示的驅(qū)動(dòng)電路實(shí)例大致結(jié)構(gòu)的方框圖。圖中，顯示板4701對(duì)應(yīng)于如上所述制備和操作的顯示板。此外，掃描電路4702掃描顯示線，和控制電路4703產(chǎn)生輸入給掃描電路4702的信號(hào)等。移位寄存器4707使數(shù)據(jù)移位一行，行存儲(chǔ)器4705將來自移位寄存器4704的一行數(shù)據(jù)輸出給被調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生器4707。同步信號(hào)分離電路4706分離同步信號(hào)與NTSC信號(hào)。
以下，詳細(xì)說明圖79中所示裝置中各部分的功能。
首先，顯示板4701通過端子Dx1-Dxm、Dy1-Dyn和高壓端子Hv與外電路連接。對(duì)端子Dx1-Dxm，即按m行×n列的矩陣排布的冷陰極元件的各行(n個(gè)像素)施加用于順序驅(qū)動(dòng)設(shè)置于顯示板中的多電子束源的掃描信號(hào)。另一方面，對(duì)端子Dy1-Dyn加調(diào)制信號(hào)，用于控制由上述掃描信號(hào)選擇的一行的各n個(gè)元件的輸出電子束。再有，對(duì)高壓端子87施加由直流電壓源Va提供的例如5kv的直流電壓。這是加速電壓，用于對(duì)從多電子束源輸出的電子束提供足以激勵(lì)熒光體的能量。
將說明掃描電路4702。該電路包括m個(gè)開關(guān)元件(圖中，用S1-Sm示意性表示)。其中，各開關(guān)元件選擇直流電壓源Vx的輸出電壓和0伏(地電平)中的任一個(gè)電壓，并與顯示板4701的端子Dx1-Dxm電連接。各開關(guān)元件S1-Sm基于從控制電路4703輸出的控制信號(hào)Tscan進(jìn)行工作，實(shí)際上，可容易地由如FETs之類的開關(guān)元件的組合來構(gòu)成。上述直流電壓源Vx被設(shè)置成可輸出恒定電壓，以便根據(jù)圖78中所示的電子發(fā)射元件的特性，使施加于未被掃描元件上的驅(qū)動(dòng)電壓變?yōu)殡娮影l(fā)射閾值電壓或以下。
控制電路4703使各部件的工作相互匹配，以便根據(jù)從外部輸入的圖像信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)顯示。根據(jù)從后述的同步信號(hào)分離電路4706傳送的同步信號(hào)Tsync，產(chǎn)生對(duì)于各部件的Tscan、Tsft和Tmry的各控制信號(hào)。同步信號(hào)分離電路4706是使同步信號(hào)成分和亮度信號(hào)成分與從外部輸入的NTSC系統(tǒng)的電視信號(hào)分離的電路。眾所周知，由同步信號(hào)分離電路4706分離的同步信號(hào)由垂直同步信號(hào)和水平同步信號(hào)構(gòu)成，但為了便于說明將其表示為信號(hào)Tscan。另一方面，為方便起見，將與上述電視信號(hào)分離的圖像的亮度信號(hào)成分表示為DATA信號(hào)，并將該信號(hào)輸入給移位寄存器4704。
移位寄存器4704串并行轉(zhuǎn)換對(duì)于圖像的一行按時(shí)間順序以串聯(lián)方式輸入的上述DATA信號(hào)，和根據(jù)從上述控制電路4703傳送的控制信號(hào)Tsft進(jìn)行工作。換言之，控制信號(hào)Tsft還被稱為移位寄存器4704的移位時(shí)鐘。作為n個(gè)信號(hào)Id1-Idn，從移位寄存器4704輸出已被串/行轉(zhuǎn)換的一行圖像的數(shù)據(jù)(對(duì)應(yīng)于電子發(fā)射元件的n個(gè)元件的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù))。
行存儲(chǔ)器4705是用于存儲(chǔ)要求時(shí)間周期的一行圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置，并且按照從控制電路4703傳送的控制信號(hào)Tmry，適當(dāng)存儲(chǔ)Id1-Idn的內(nèi)容，存儲(chǔ)的內(nèi)容作為Id′1-Id′n輸出，然后輸入給調(diào)制信號(hào)發(fā)生器4707。
調(diào)制信號(hào)發(fā)生器4707是按照上述各圖像數(shù)據(jù)Id′1-Id′n適當(dāng)驅(qū)動(dòng)和調(diào)制各電子發(fā)射元件4015的信號(hào)源，并且通過端子Dx1-Dxn其輸出信號(hào)被提供給顯示板4701內(nèi)的電子發(fā)射元件4015。
如參照圖78所述的那樣，本發(fā)明的表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件具有發(fā)射電流Ie的基本特性。即，電子發(fā)射具有一定的閾值電壓Vth(在按照后述的實(shí)施方式的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件中為8V)，僅在施加閾值電壓Vth或以上的電壓時(shí)才發(fā)射電子。此外，對(duì)于等于或高于電子發(fā)射閾值的電壓，發(fā)射電流還根據(jù)如圖78所示電壓的改變而改變。根據(jù)以上事實(shí)，在脈沖電壓加給元件的情況下，例如，如果對(duì)元件施加低于電子發(fā)射閾值的電壓，那么就不能進(jìn)行電子發(fā)射。另一方面，在對(duì)元件施加等于或高于電子發(fā)射閾值的電壓情況下，可從表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件輸出電子束。在這種情況中，通過改變脈沖峰值Vm之差，可控制輸出電子束的強(qiáng)度。此外，通過改變脈沖寬度Pw可以控制輸出的電子束電荷總量。
因此，作為根據(jù)輸入信號(hào)調(diào)制電子發(fā)射元件的系統(tǒng)，可用電壓調(diào)制系統(tǒng)、脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)等。在實(shí)施電壓調(diào)制系統(tǒng)中，作為調(diào)制信號(hào)發(fā)生器4707，可采用產(chǎn)生恒定長度的電壓脈沖和按照輸入數(shù)據(jù)適當(dāng)調(diào)制脈沖峰值的電壓調(diào)制系統(tǒng)的電路。此外，在脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)的實(shí)施中，作為調(diào)制信號(hào)發(fā)生器4707，可采用產(chǎn)生恒定峰值的電壓脈沖和按照輸入數(shù)據(jù)適當(dāng)調(diào)制電壓脈沖寬度的脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)的電路。
移位寄存器4704和行存儲(chǔ)器4705可以是數(shù)字信號(hào)型或模擬信號(hào)型。即，這是因?yàn)閳D像信號(hào)的串并轉(zhuǎn)換和以給定的速度進(jìn)行存儲(chǔ)。
在采用數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)的情況下，需要將同步信號(hào)分離電路4706的輸出信號(hào)DATA轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。為滿足此，在同步信號(hào)分離電路4706的輸出部分上設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換器。就此而言，用于調(diào)制信號(hào)發(fā)生器的電路根據(jù)行存儲(chǔ)器4705的輸出信號(hào)是數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)而稍有不同。換言之，在電壓調(diào)制系統(tǒng)采用數(shù)字信號(hào)的情況下，例如D/A轉(zhuǎn)換電路用于調(diào)制信號(hào)發(fā)生器4707，并且在需要時(shí)添加放大電路等。在脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)的情況下，在調(diào)制信號(hào)發(fā)生器4707中有例如組合高速振蕩器、計(jì)數(shù)從振蕩器輸出的波形數(shù)的計(jì)數(shù)器、和比較計(jì)數(shù)器輸出值與存儲(chǔ)器輸出值的比較器的電路。需要時(shí)，可添加電壓放大從比較器輸出且脈沖寬度被調(diào)制到電子發(fā)射元件的驅(qū)動(dòng)電壓的被調(diào)制信號(hào)的放大器。
在采用模擬信號(hào)的電壓調(diào)制系統(tǒng)的情況下，調(diào)制信號(hào)發(fā)生器4707可配有例如使用運(yùn)算放大器的放大電路，并且在需要時(shí)可添加電平移動(dòng)電路等。在脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)的情況下，例如，可采用電壓控制型振蕩電路(VCO)，需要時(shí)，可添加把電壓放大到電子發(fā)射元件的驅(qū)動(dòng)電壓的放大器。
在按照本發(fā)明這樣構(gòu)成的圖像顯示裝置中，通過容器外部端子Dx1-Dxm和端子Dy1-Dyn對(duì)各電子發(fā)射元件加電壓，從而發(fā)射電子。通過高壓端子Hv對(duì)金屬敷層4019或透明電極(未示出)加高壓，從而加速電子束。被加速的電子轟擊熒光膜4018而發(fā)光，從而形成圖像。
圖像顯示裝置的上述結(jié)構(gòu)是采用本發(fā)明的圖像形成裝置的實(shí)例，在本發(fā)明技術(shù)構(gòu)思的基礎(chǔ)上還可進(jìn)行各種改變。本例中輸入信號(hào)是NTSC系統(tǒng)的信號(hào)?？墒牵斎胄盘?hào)并不限于此，可采用PAL系統(tǒng)、SECAM系統(tǒng)，還可采用具有多于這些系統(tǒng)的大量掃描線的TV信號(hào)系統(tǒng)(例如，所謂的高級(jí)TV)。
(4)導(dǎo)出形式圖80是表示按這樣的方式構(gòu)成的多功能顯示裝置的一個(gè)實(shí)例圖，即可在利用上述表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件作為電子束源的顯示板上顯示來自例如包括電視廣播的各種圖像信息源的圖像信息。
圖中，參考標(biāo)號(hào)5100表示顯示板，5101是顯示板的驅(qū)動(dòng)電路，5102是顯示控制器，5103是多路復(fù)用器，5104是解碼器，5105是輸入/輸出接口電路，5106是CPU，5107是圖像產(chǎn)生電路，5108、5109和5110是圖像存儲(chǔ)器接口電路，5111是圖像輸入接口電路，5112和5113是TV信號(hào)接收電路，和5114是輸入部分。
當(dāng)該裝置接收包括視頻信息和音頻信息的信號(hào)時(shí)，例如電視信號(hào)，按照本實(shí)施例的顯示裝置顯示視頻信息同時(shí)可重現(xiàn)音頻信息?？墒?，為了簡便起見，省略有關(guān)音頻信息的接收、分離、重現(xiàn)、處理、存儲(chǔ)以及不直接涉及本發(fā)明的揚(yáng)聲器等。
下面，沿著圖像信號(hào)的流向說明各部分的功能。
首先，TV信號(hào)接收電路5113是用于接收在無線電發(fā)送系統(tǒng)例如電波或空間光通信上發(fā)送的TV圖像信號(hào)的電路。不特別限制接收TV信號(hào)的系統(tǒng)，可采用例如NTSC系統(tǒng)、PAL系統(tǒng)、SECAM系統(tǒng)等中的各種系統(tǒng)。此外，具有比那些系統(tǒng)多的掃描線(例如，高級(jí)TV)的TV信號(hào)是適當(dāng)?shù)男盘?hào)源，可表現(xiàn)出適于大面積或大量像素的上述顯示板的優(yōu)點(diǎn)。由TV信號(hào)接收電路5113接收的TV信號(hào)輸出給解碼器5104。
TV信號(hào)接收電路5112是用于接收在有線傳送系統(tǒng)例如同軸電纜或光纖上傳送的TV信號(hào)的電路。正如上述TV信號(hào)接收電路5113中那樣，不特別限制接收TV信號(hào)的系統(tǒng)。此外，由該電路接收的TV信號(hào)輸出給解碼器5104。
圖像輸入接口電路5111是用于接收來自如TV攝像機(jī)或圖像閱讀掃描器等的圖像輸出裝置的圖像信號(hào)的電路，該接收的圖像信號(hào)被輸出給解碼器5104。
再有，圖像存儲(chǔ)接口電路5110是用于接收存儲(chǔ)在錄像機(jī)(以下稱為“VTR”)中的圖像信號(hào)的電路，所接收的圖像信號(hào)被輸出給解碼器5104。
并且，圖像存儲(chǔ)接口電路5109是用于接收存儲(chǔ)在視頻盤中的圖像信號(hào)的電路，所接收的圖像信號(hào)被輸出給解碼器5104。
并且，圖像存儲(chǔ)接口電路5108是用于接收來自如所謂靜止圖像盤那樣的存儲(chǔ)靜止圖像數(shù)據(jù)的裝置的圖像信號(hào)的電路，所接收的圖像信號(hào)被輸出給解碼器5104。
輸入/輸出接口電路5105是用于連接本顯示裝置與如外部計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或打印機(jī)之類的輸出裝置的電路。輸入/輸出接口電路5105輸入/輸出圖像數(shù)據(jù)、字符/圖形信息，并且還可在需要時(shí)在設(shè)置于本圖像形成裝置中的CPU5106與外部之間進(jìn)行控制信號(hào)或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的輸入/輸出。
圖像產(chǎn)生電路5107是根據(jù)從外部通過輸入/輸出接口電路5105輸入的圖像數(shù)據(jù)或字符/圖形信息，或從CPU5106輸出的圖像數(shù)據(jù)或字符/圖形信息，產(chǎn)生用于顯示的圖像數(shù)據(jù)的電路。圖像產(chǎn)生電路5107的內(nèi)部配有產(chǎn)生圖像所需的電路，例如用于存儲(chǔ)如圖像數(shù)據(jù)和字符/圖形信息的可重寫存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)相應(yīng)于符號(hào)代碼的圖像圖形的只讀存儲(chǔ)器，用于進(jìn)行圖像處理的處理器等。
由圖像產(chǎn)生電路5107產(chǎn)生的進(jìn)行顯示的圖像數(shù)據(jù)被輸出給解碼器5104，需要時(shí)還可通過輸入/輸出接口電路5105輸出給外部計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或打印機(jī)。
CPU5106主要進(jìn)行本顯示裝置的操作控制，和有關(guān)顯示圖像的產(chǎn)生、選擇或編輯的工作。
例如，控制信號(hào)輸出給多路復(fù)用器5103，適當(dāng)選擇或組合在顯示板上顯示的圖像信號(hào)。在這種情況下，響應(yīng)于要顯示的圖像信號(hào)，對(duì)顯示板控制器5102產(chǎn)生控制信號(hào)，適當(dāng)控制如屏幕顯示頻率、掃描方法(例如，隔行掃描或非隔行掃描)或一屏的掃描線數(shù)量等顯示裝置的工作。
此外，圖像數(shù)據(jù)或字符/圖形信息直接輸出給圖像產(chǎn)生電路5107，或通過輸入/輸出接口電路5105對(duì)外部計(jì)算機(jī)或存儲(chǔ)器進(jìn)行存取，輸入圖像數(shù)據(jù)或字符/圖形信息。
并且，CPU5106可適于其它目的的工作。例如，作為個(gè)人計(jì)算機(jī)、字處理器等中的CPU5106可直接有產(chǎn)生或處理信息的功能。
再有，如上所述，通過輸入/輸出接口電路5105，CPU5106可連接到外部計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，并與外部裝置一起共同進(jìn)行如數(shù)字計(jì)算之類的操作。
并且，輸入部分5114被設(shè)計(jì)成可由用戶將命令、程序或數(shù)據(jù)輸入給CPU5106?？刹捎酶鞣N輸入裝置，如除鍵盤或鼠標(biāo)器之外，還可采用操縱桿、條形碼閱讀器或語音識(shí)別裝置等。
此外，解碼器5104是用于將從上述裝置5107-5113輸入的各種圖像信號(hào)反向轉(zhuǎn)換成三基色信號(hào)或亮度信號(hào)和I信號(hào)、Q信號(hào)的電路。正如圖中虛線所示，期望解碼器5104包括圖像存儲(chǔ)器。這將涉及要求備用圖像存儲(chǔ)器的正如在MUSE系統(tǒng)中那樣轉(zhuǎn)換的電視信號(hào)。此外，由于提供了圖像存儲(chǔ)器，因而有助于靜止圖像的顯示。再有，具有有助于與圖像產(chǎn)生電路5107和CPU5106協(xié)同地進(jìn)行如圖像淡化、內(nèi)插、放大、縮小或合成之類的圖像處理和編輯的優(yōu)點(diǎn)。
設(shè)計(jì)多路復(fù)用器5103，使其可根據(jù)從CPU5106輸入的控制信號(hào)適當(dāng)選擇顯示圖像。即，多路復(fù)用器5103從由解碼器5104輸入的反向轉(zhuǎn)換圖像信號(hào)中選擇期望的圖像信號(hào)，并將所選圖像信號(hào)輸出給驅(qū)動(dòng)電路5101。在這種情況下，如果在一屏幕的顯示周期內(nèi)可大幅度改變和選擇圖像信號(hào)，那么一屏幕被分成多個(gè)區(qū)域，以便在各區(qū)域上顯示不同的圖像，正如所謂的多屏幕電視那樣。
再有，顯示板控制器5102是根據(jù)從上述CPU5106輸入的控制信號(hào)，控制驅(qū)動(dòng)電路5101操作的電路。
并且，作為顯示板的基本操作，例如，把用于控制電源(示示出)的驅(qū)動(dòng)顯示板的操作順序的信號(hào)輸出給驅(qū)動(dòng)電路5101。
并且，作為驅(qū)動(dòng)顯示板的方法，例如，把用于控制屏幕顯示頻率或掃描方法(例如，隔行掃描或非隔行掃描)的信號(hào)輸出給驅(qū)動(dòng)電路5101。
再有，需要時(shí)，把與調(diào)整圖像質(zhì)量如顯示圖像的亮度、對(duì)比度、色調(diào)或清晰度等有關(guān)的控制信號(hào)輸出給驅(qū)動(dòng)電路5101。
并且，驅(qū)動(dòng)電路5101是用于產(chǎn)生施加給顯示板5100的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和根據(jù)從多路復(fù)用器5103輸入的圖像信號(hào)和從顯示板控制器5102輸入的控制信號(hào)進(jìn)行操作的電路。
以上對(duì)各部件的功能進(jìn)行了說明。利用圖80中所示的結(jié)構(gòu)，本顯示裝置可在顯示板5100上顯示從各種圖像信息源輸入的圖像信息。
即，在如電視廣播之類的各種圖像信號(hào)被解碼器5104反向轉(zhuǎn)換之后，在多路復(fù)用器5103中適當(dāng)選擇這些圖像信號(hào)，然后輸入給驅(qū)動(dòng)電路5101。另一方面，響應(yīng)于要顯示的圖像信號(hào)，顯示控制器5102產(chǎn)生用于控制驅(qū)動(dòng)電路5101操作的控制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路5101根據(jù)圖像信號(hào)和控制信號(hào)對(duì)顯示板5100施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
利用上述操作，在顯示板5100上顯示圖像。由CPU5106按統(tǒng)一方式控制這些順序操作。
再有，本顯示裝置不僅與配置于解碼器5104、圖像產(chǎn)生電路5107和CPU5106中的圖像存儲(chǔ)器協(xié)同操作，不僅顯示從眾多圖像信息中選擇的圖像，而且還可進(jìn)行如圖像的放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)、邊緣加重、淡化、內(nèi)插、顏色轉(zhuǎn)變或縱橫比轉(zhuǎn)換的圖像處理，或?qū)τ谝@示的圖像信息進(jìn)行如合成、擦除、連接、置換或插入的圖像編輯。此外，盡管在該實(shí)施例中沒有特別描述，但正如上述圖像處理或圖像編輯中那樣，可提供用于處理或編輯音頻信息的專用電路。
因此，本顯示裝置可提供電視廣播的顯示裝置、用于電視會(huì)議的終端裝置、用于處理靜止圖像和活動(dòng)圖像的圖像編輯裝置、計(jì)算機(jī)終端裝置、如字處理器的商務(wù)終端裝置、播放機(jī)等的功能。因此，本顯示裝置非常廣泛地用于如工業(yè)或公共應(yīng)用等的應(yīng)用領(lǐng)域。
圖80僅展示了采用具有作為電子束源的表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件的顯示板的顯示裝置的一結(jié)構(gòu)例，不用說，按照本發(fā)明的顯示裝置不限于上述結(jié)構(gòu)。例如，可從圖80所示結(jié)構(gòu)單元中省略與使用目的無關(guān)的有關(guān)功能的電路。相反，為了使用的目的，可添加某些結(jié)構(gòu)單元。例如，在本顯示裝置用作電視電話的情況下，最好添加電視攝像機(jī)、音頻麥克風(fēng)、照明裝置、包括調(diào)制解調(diào)器的發(fā)送/接收電路作為結(jié)構(gòu)單元。
在本顯示裝置中，由于容易使具有作為電子束源的表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件的顯示板薄型化，因而可減小整個(gè)顯示裝置的深度。此外，在具有作為電子束源的表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件的顯示板中，因容易使屏幕變大，亮度變高和可視角度特性也良好，因而在圖像形成裝置中可顯示高可視的使觀看的人深深感動(dòng)的圖像。
(實(shí)施例2)下面，僅說明按照本發(fā)明的圖像顯示裝置與實(shí)施例1的不同之外。
與實(shí)施例1的區(qū)別在于將交流電壓用于電源波形。
在本實(shí)施例中，由于施加60Hz的正弦波峰電壓同時(shí)逐步升高，以使一側(cè)峰值變?yōu)榕c圖65中的相同。
借助交流電壓，對(duì)面板和背板可施加正和負(fù)極電位，在各周期進(jìn)行升高電壓處理，從而能夠更有效地獲得調(diào)整效果。
在本實(shí)施例中，交流電壓用于電源波形，但是，也可交替地施加有正和負(fù)極的直流電壓或?qū)⑵浞殖蓛纱问┘印?br> 此外，脈沖電壓，更優(yōu)選的是沖擊電壓，可用于電源波形。在這種情況下，有可更好地減少對(duì)表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件的帶電或放電的作用。
正如實(shí)施例1中那樣，在面板與背板之間施加高壓的工藝順序是在帶電形成工藝之前。
利用這樣獲得的圖像顯示裝置，可獲得沒有放電的很好的顯示圖像。
(實(shí)施例3)下面，僅說明按照本發(fā)明的圖像顯示裝置與實(shí)施例1的不同之外。
實(shí)施例3與實(shí)施例1的區(qū)別在于施加高電壓(高壓)時(shí)的氣氛不同。在實(shí)施例1中，在真空氣氛中加高壓，而在本實(shí)施例中，在氮?dú)鈿夥罩屑痈邏骸?br> 圖66表示本實(shí)施例的工藝流程。
具體地說，在從顯示板內(nèi)部排出氣體和進(jìn)行烘焙(在120℃進(jìn)行約2小時(shí))之后，引入干燥的氮?dú)?，以便提供約400Pa的壓力(步驟S601)。此后，該工藝轉(zhuǎn)移到加高壓的處理(步驟S104)。然后，排出氣體(步驟S602)和該工藝轉(zhuǎn)移到電子源工藝處理上。圖67是展示隨時(shí)間的施加電壓和放電次數(shù)的示意圖。
如圖67中所示，電源電壓按50V/20分鐘的速率升高到100V-250V，和在250V維持15分鐘。本例中，電源電壓按給定速率升高，和可按階梯形式升高。
當(dāng)放電稍超過150kV時(shí)開始觀察，放電增加直到約250kV。在250V維持放電之后，放電逐漸減少，不久放電就變?yōu)?。
與在真空氣氛中加高壓的情況相比，發(fā)現(xiàn)在引入氮?dú)獾臍夥罩袕姆浅５偷碾妷洪_始放電。此外，通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)到，在本實(shí)施例的氮?dú)鈿夥罩惺┘又钡?50V的高壓可獲得與真空氣氛中的10kV的情況大體相同的結(jié)果。
如上所述，按照本實(shí)例，可以較小尺寸設(shè)計(jì)該裝置而沒有對(duì)元件的任何損傷。
從氮?dú)庖约昂?、氖氣、氬氣、氫氣、氧氣、二氧化碳、空氣等中適當(dāng)選擇引入的氣體。
此外，上述壓力是用于本發(fā)明圖像顯示裝置的優(yōu)選值，并且期望在設(shè)計(jì)改變時(shí)適當(dāng)改變該壓力。更優(yōu)選地是，把該壓力設(shè)置為幾十Pa至幾百Pa。
所用的電源電壓是如實(shí)施例中那樣的直流電壓?？墒?，也可施加如實(shí)施例2中那樣的交流電壓、脈沖電壓等。
正如實(shí)施例1中那樣，施加高壓的工藝順序是在帶電形成工藝之前，但也可以在帶電激活工藝之前。
這樣制備的圖像顯示裝置可獲得沒有放電的極好顯示圖像。
-第五實(shí)施例-以下，參照


本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的細(xì)節(jié)。只要沒有特殊說明，本實(shí)施例中結(jié)構(gòu)部件的所述尺寸、材料、結(jié)構(gòu)、相對(duì)位置等不限于本發(fā)明的范圍。
參照圖83和84說明按照本發(fā)明該實(shí)施例的圖像形成裝置的制造方法。
圖83是表示按照本發(fā)明實(shí)施例的圖像形成裝置制造方法的示意圖，其中圖83A表示第一調(diào)整工藝，和圖83B表示第二調(diào)整工藝。
圖中，參考標(biāo)號(hào)6001表示經(jīng)受調(diào)整工藝處理的襯底(陽極襯底或陰極襯底)；6002是在第一調(diào)整工藝期間與襯底6001對(duì)置的電極；6003是在第二調(diào)整工藝期間與襯底6001對(duì)置的電極；和6004是高壓電源。
用于第一調(diào)整工藝的電極6002的薄層電阻與用于第二調(diào)整工藝的電極6003的薄層電阻不同。
薄層電阻是當(dāng)寬度為w、長度為t的薄膜的電阻R滿足R＝Rs(l/w)時(shí)的電阻Rs。
通過用于上述調(diào)整工藝中的電極的薄層電阻可控制當(dāng)存儲(chǔ)于與電子源襯底對(duì)置的電極或陽極襯底中的電荷因異常放電而在放電通路中流動(dòng)時(shí)的電荷量。
即，因電阻較高，在電極部分可更好地抑制電荷的移動(dòng)，甚至在放電通路中也可抑制電荷的這種移動(dòng)。
圖84是用于展示通過本發(fā)明實(shí)施例的制造方法制備的圖像形成裝置的示意圖。
圖84中，參考標(biāo)號(hào)6005表示陰極電極；6006是陽極襯底；和6007是高壓電源。
首先，參照圖84說明圖像形成裝置的操作過程。
在陰極襯底6005上形成多個(gè)電子發(fā)射元件，在陽極襯底6006上設(shè)置如熒光體之類的發(fā)光部件。
為了對(duì)從陰極襯底6005發(fā)射的電子束施加足夠的加速電壓，相對(duì)于陰極襯底6005，對(duì)陽極襯底6006施加來自高壓電源7的幾kV至幾十kV的正電位。
在上述環(huán)境下，發(fā)射由形成于陰極襯底6005上的電子發(fā)射元件控制的電子，以便使形成于陽極襯底6006上的熒光體發(fā)光。
在這種情況下，電子的流動(dòng)與本說明書中所指的異常放電明顯不同。
陽極襯底6006和陰極襯底6005一般保持在真空中，并且陰極襯底6005與陽極襯底6006之間的距離小于發(fā)射電子的平均自由路徑。
為了穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)上述環(huán)境，采用按照本實(shí)施例的制造方法。
參照圖83說明該制造方法。
在按照本實(shí)施例的制造方法中，在制備陽極襯底或陰極襯底工藝的適當(dāng)階段提供在陽極襯底或陰極襯底6001的表面上加電場的工藝。
預(yù)先對(duì)陽極襯底或陰極襯底6001加電場的目的被認(rèn)為在于襯底的耐壓，用以提高襯底的耐壓等。
為此，優(yōu)選地，在該工藝中對(duì)襯底表面加的電場大體與該裝置在其后被用作圖像形成裝置時(shí)所加的電場相同或高于該電場。
由施加在對(duì)置電極6002、6003與襯底之間的電壓(高壓電源6004的電壓)、襯底6001與電極6002、6003之間的距離等來確定對(duì)襯底表面所加的電場。
可以用如直流方式或脈沖方式之類的任何方式來構(gòu)成電壓源，并可使電源電壓逐漸增加地來實(shí)現(xiàn)。
在調(diào)整工藝中，如果采用具有高薄層電阻的電極，那么可抑制存儲(chǔ)在對(duì)置電極與襯底6001之間的電荷當(dāng)如上所述的異常放電發(fā)生時(shí)在放電通路中的流動(dòng)。
結(jié)果，上述結(jié)構(gòu)可防止大規(guī)模的弧光放電發(fā)生或使其規(guī)模明顯減小，從而能夠防止可再次發(fā)生的異常放電。
換言之，在調(diào)整工藝中，可以明顯在減輕對(duì)襯底6001的損傷和提高襯底1的耐壓。
在進(jìn)行調(diào)整工藝的制造工藝的工藝期間沒有特別的限制?？墒牵?，在會(huì)引起放電的雜質(zhì)等被引入的工藝之后實(shí)施調(diào)整工藝。
如上所述，由于電極的薄層電阻較高。因而可更好地抑制放電電流。
可是，為了有效地提高耐壓，在調(diào)整工藝中要求規(guī)定值或以上的放電電流。
為此，根據(jù)襯底結(jié)構(gòu)、設(shè)想的雜質(zhì)材料種類等適當(dāng)選擇用于本工藝的電極的薄層電阻，并且，如上所述，用薄層電阻不同的電機(jī)有進(jìn)行不同種類的調(diào)整工藝處理，即，適當(dāng)選擇第一調(diào)整工藝和第二調(diào)整工藝。
如上所述完成本工藝處理，從而能夠制備可抑制異常放電發(fā)生的圖像形成裝置。
此外，當(dāng)實(shí)施按照本實(shí)施例的調(diào)整工藝時(shí)，可減少可能在本工藝中出現(xiàn)的損傷，制備具有良好成品率的襯底。
-實(shí)例-下面，說明更具體的實(shí)施例。
首先，說明通過包括基于本發(fā)明上述實(shí)施例的制造工藝的工藝制備陰極電極(電子源襯底)的情況。
作為電子發(fā)射元件，制備由按矩陣設(shè)置表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的電子源構(gòu)成的陰極襯底。
圖85表示其上形成電子源的陰極襯底的示意圖。
圖85中，參考標(biāo)號(hào)6011表示X方向布線，6012是Y方向布線，和6013是表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。
在本實(shí)施例中，在Y方向上制備720個(gè)元件(n＝720)和在X方向上制備240個(gè)元件(m＝240)。
表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件6013配置有對(duì)置元件電極，并在元件電極之間形成導(dǎo)電薄膜。
此外，在導(dǎo)電薄膜上形成未示出的電子發(fā)射部分。
在調(diào)整工藝中，與調(diào)整電極相對(duì)地設(shè)置形成電子發(fā)射部分的陰極襯底的表面。
使陰極襯底上的布線接地，和把調(diào)整電極連接到高壓電源上。
通過絕緣體支撐陰極襯底和調(diào)整電極，以便它們之間的距離變?yōu)?mm。
(電極形成工藝)首先，通過光刻在陰極襯底上形成元件電極，和用印刷法在陰極襯底上形成X方向布線、Y方向布線、和設(shè)置于X方向布線與Y方向布線彼此交叉的位置處的層間絕緣層(未示出)。
(第一調(diào)整工藝)在第一調(diào)整工藝中，采用其薄層電阻為103Ω/□的電極。
在本實(shí)施例中，對(duì)電極施加脈沖寬度為200ms和1Hz的矩形波，并且該波的峰值按10V/秒的速率升高到30kV。
作為使用光電倍增管測量光發(fā)射以在該工藝中檢測異常放電的結(jié)果，在本工藝中檢測到三次異常放電。
(薄膜形成工藝)隨后，用BJ法(利用泡沫噴射系統(tǒng)(一種油墨噴射系統(tǒng))進(jìn)行的方法)在元件電極之間形成導(dǎo)電薄膜。
(第二調(diào)整工藝)在第二調(diào)整工藝中，采用其薄層電阻為105Ω/□的電極。
在本工藝中，按與第一調(diào)整工藝中的相同方式加電場。在本工藝中，檢測到五次異常放電。
(電子發(fā)射部分形成工藝)此外，在上述導(dǎo)電薄膜上實(shí)施形成電子發(fā)射部分的工藝。
(第三調(diào)整工藝)在第三調(diào)整工藝中，采用其薄層電阻為107Ω/□的電極。
在本工藝中，對(duì)電極施加來自高壓電源的正的高壓。
在本工藝中，直流電壓按10V/秒的速率升高到25kV，從而完成該工藝。
在本工藝中，檢測到一次異常放電。
(第四調(diào)整工藝)最后，實(shí)施第四調(diào)整工藝。
所用電極的薄層電阻為幾Ω/□，和施加來自高壓電源的直流電壓，然后保持30秒。
在本工藝中，沒有檢測到異常放電。
下面，說明利用包括基于上述本發(fā)明實(shí)施例的制造工藝的工藝制備陽極襯底的情況。
圖86是展示按照本實(shí)施例的制造工藝制備的陽極襯底結(jié)構(gòu)的示意圖，其中圖86A是其平面圖，圖86B是其側(cè)面圖。
在這些圖中，參考標(biāo)號(hào)6016表示用于施加加速電子束所需高壓的高壓取出部分；6017是金屬敷層；和6018是熒光體。
在調(diào)整工藝中，設(shè)置陽極襯底，使其上形成有金屬敷層和熒光膜的陽極襯底的表面與電極對(duì)置。
此外，陽極襯底使高壓取出部分接地，和把調(diào)整電極連接到高壓電源上。
通過絕緣體支撐陽極襯底和調(diào)整電極，以便它們之間的距離變?yōu)?mm。
(第一調(diào)整工藝)對(duì)形成有熒光膜的陽極襯底(熒光膜形成工藝)進(jìn)行第一調(diào)整工藝處理。
在本例中，在調(diào)整工藝中，采用其薄層電阻為1010Ω/□的電極，施加來自高壓電源的負(fù)高壓，開始第一調(diào)整工藝處理。
在本實(shí)施例中，直流電壓按-10V/秒的速率從0kV升高到-30kV，然后在-30kV保持一小時(shí)，從而完成該工藝處理。
作為使用光電倍增管測量光發(fā)射以在該工藝中檢測異常放電的結(jié)果，在本工藝中檢測到一次異常放電。
(第二調(diào)整工藝)接著，實(shí)施第二調(diào)整工藝。
在本工藝中，采用其薄層電阻為幾Ω/□的電極，和施加來自高壓電源的高壓，進(jìn)行第二調(diào)整工藝處理。
在本工藝中，-20kV的直流電壓被保持30分鐘，以完成該工藝處理。在本工藝中，沒有檢測到異常放電。
利用這樣制備的陰極襯底和陽極襯底來制備圖像顯示部分。
圖87是展示用按照本發(fā)明實(shí)施例的制造方法制備的圖像形成裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖。
圖87中，用相同的參考標(biāo)號(hào)來表示與圖85中相同的部分。
此外，圖中，參考標(biāo)號(hào)6014表示支撐陰極襯底6010的背板；6018是熒光體；6017是金屬敷層；6019是支撐陽極襯底6015和陰極襯底6010的支撐框架。
在陰極襯底與陽極襯底之間的距離為2mm。
此外，對(duì)置的元件電極設(shè)置在表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件6013上，和在元件電極之間施加約15V的電壓，從而允許元件電流If流過電極之間，同時(shí)發(fā)射電子。
為了評(píng)價(jià)利用上述本發(fā)明實(shí)施例的制造方法制備的圖像形成裝置的特性，進(jìn)行下列評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。
首先，對(duì)陽極施加10kV的高壓，以驅(qū)動(dòng)未示出的驅(qū)動(dòng)單元，該驅(qū)動(dòng)單元與陰極襯底6010的X方向布線6011，具體地說是Dox1、Dox2、…、Dox(m-1)、Doxm和Y方向布線6012，具體地說是Doy1-D、Doy2、…、Doy(n-1)、Doyn連接，從而顯示圖像和檢查有/無像素缺陷。
結(jié)果，沒有發(fā)現(xiàn)與異常放電有關(guān)的像素缺陷，即發(fā)現(xiàn)在調(diào)整工藝中沒有損傷像素。
接著，在這種狀態(tài)下，一邊顯示圖像一邊進(jìn)行300小時(shí)的耐久試驗(yàn)。
結(jié)果，保持優(yōu)良的圖像而沒有產(chǎn)生異常放電。
-第六實(shí)施例-以下，說明應(yīng)用本發(fā)明制造圖像形成裝置的具體實(shí)施例。
圖88是表示按照本發(fā)明實(shí)施例制造方法制備的圖像形成裝置主要結(jié)構(gòu)的示意性透視圖。
參照圖88，圖像形成裝置包括陽極襯底7001和陰極襯底7002，如圖89所示，按這樣的方式構(gòu)成陰極襯底7002，即在陰極電極7002上按矩陣設(shè)置用作電子源的大量表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件7015(圖中的畫圈部分)。按這樣的方式構(gòu)成陽極襯底7001，即在玻璃襯底7017上嵌入和固定進(jìn)行彩色顯示的R、G和B熒光面7018和覆蓋熒光面7018的金屬敷層7019，金屬敷層7019由鋁構(gòu)成且其厚度約為100(nm)。
此外，參考標(biāo)號(hào)7012表示X方向布線；7013是Y方向布線；7016是支撐陰極襯底7002的背板；和7020是固定陽極襯底7001和陰極襯底7002的支撐框架。
圖90是展示表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件7015的示意圖，其中圖90A是其平面圖，圖90B是其剖面圖。
電子發(fā)射元件7015包括在陰極襯底7002上相鄰的一對(duì)元件電極7021和7022，導(dǎo)電薄膜7024與元件電極7021和7022連接并在其一部分中具有電子發(fā)射部分7023。電子發(fā)射部分7023是導(dǎo)電薄膜7024的一部分被破壞、變形或影響成高電阻狀態(tài)的部分。此外，有在電子發(fā)射元件7023上和電子發(fā)射元件7023周圍形成主要包含碳或碳化合物的淀積膜7025以便控制電子發(fā)射的情況。
通過在元件電極7021與7022之間施加約7015(V)的電壓，以在元件電極7021與7022之間提供元件電流If，電子發(fā)射元件7015就可從電子發(fā)射部分7023發(fā)射電子。
本實(shí)施例涉及在制備上述圖像形成裝置的工藝中制備陰極襯底7002時(shí)的工藝。
圖91和92是展示按照本實(shí)施例的制造裝置的主要結(jié)構(gòu)的示意圖。圖92中，用相同的參考標(biāo)號(hào)表示與圖91中相同的部分。
參照圖91，參考標(biāo)號(hào)7001表示陽極襯底；7002是陰極襯底；7003是用于檢測異常放電的檢測裝置；7004是短路陽極和陰極的轉(zhuǎn)換開關(guān)；7005是高壓電源；7006是當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)7004短路時(shí)的電阻；和7008是從檢測裝置7003傳送的信號(hào)，用于控制轉(zhuǎn)換開關(guān)7004。另一方面，圖89中，參考標(biāo)號(hào)7007表示在陽極與高壓電源之間的轉(zhuǎn)換開關(guān)，7009是從檢測裝置7003傳送的信號(hào)，用于控制轉(zhuǎn)換開關(guān)7007。
以下，說明圖91中所示制造裝置的功能。在由陽極和陰極形成的電容大的情況下特別優(yōu)選該制造裝置。
首先，在制備作為陰極襯底7002上的電子源的電子發(fā)射元件7015的工藝的預(yù)定階段，在真空中對(duì)陽極襯底7001′施加相對(duì)于陰極襯底7002的正高壓。陽極襯底7001′用于實(shí)施與形成圖像的陽極襯底7001不同的調(diào)整。
不必說，陽極襯底7001′是上述圖像形成襯底。在這種情況下，例對(duì)一邊使陽極施加的電位逐漸增加，一邊實(shí)施該工藝。此時(shí)，在電位達(dá)到預(yù)定電位之前發(fā)生異常放電的情況下，用檢測裝置7003來檢測異常放電，然后產(chǎn)生信號(hào)7008以斷開/接通轉(zhuǎn)換開關(guān)7004。
例如在監(jiān)測陽極電位和發(fā)現(xiàn)電位的變化大于某一閾值的情況下，檢測裝置7003和信號(hào)7008可輸出使轉(zhuǎn)換開關(guān)7004斷開/接通的信號(hào)。優(yōu)選地，信號(hào)7008是在接通轉(zhuǎn)換開關(guān)7004規(guī)定時(shí)間周期之后，一檢測到異常放電就斷開轉(zhuǎn)換開關(guān)7004的信號(hào)。優(yōu)選地，考慮所用高壓電源7005的特性，選擇在規(guī)定時(shí)間周期接通轉(zhuǎn)換開關(guān)7004的時(shí)間。為了提高輸出穩(wěn)定性的一般目的，最好與電感和電容等組合使用高壓電源7005。
此外，最好在異常放電操作期間可實(shí)際忽略從高壓電源供給的電荷，和提供在異常放電操作發(fā)生時(shí)幾乎不能立即降低高壓電源的輸出電壓的穩(wěn)定的直流電源。換言之，轉(zhuǎn)換開關(guān)7004接通規(guī)定時(shí)間周期的上述時(shí)間周期被選擇為在陽極襯底7001′的電位為正常電位的工藝中高壓電源的輸出電壓幾乎不能降低的時(shí)間周期。進(jìn)行上述控制直到陽極電位變?yōu)轭A(yù)定值，以此來實(shí)施該工藝，從而完成調(diào)整工藝。
下面說明圖92中所示制造裝置的功能。圖92中，轉(zhuǎn)換開關(guān)7007設(shè)置在陽極襯底7001′與高壓電源之間，按照來自檢測裝置7003的信號(hào)7009控制轉(zhuǎn)換開關(guān)7007。在再次發(fā)生的異常放電主要對(duì)元件造成損傷的情況下優(yōu)選圖92中所示的制造裝置。
如上所述，進(jìn)行在真空中對(duì)陽極襯底施加高電位的調(diào)整處理。當(dāng)檢測到異常放電時(shí)斷開轉(zhuǎn)換開關(guān)7007。結(jié)果，陽極和高壓電源可斷開電連接任意的時(shí)間周期而沒有對(duì)高壓電源加載。在由該狀態(tài)陽極與高壓電源彼此電連接的情況下，在斷開轉(zhuǎn)換開關(guān)7007之后可接通轉(zhuǎn)換開關(guān)7007。進(jìn)行上述控制直到陽極電位變?yōu)轭A(yù)定值，以此來實(shí)施該工藝，從而完成調(diào)整工藝。
下面說明制造裝置的操作原理。為了用作圖像形成裝置，使用在陽極襯底7001上設(shè)置如各對(duì)熒光體之類的發(fā)光部件，和為了對(duì)電子束施加足夠的加速電壓，施加幾kV到幾十kV的高正電位。在上述條件下，由形成于陰極襯底7002上的電子發(fā)射元件控制的電子被射出，使形成于陽極襯底7001上的熒光面7018發(fā)熒光。在這種情況下，電子的流動(dòng)與本實(shí)施例中所指的異常放電明顯不同。陽極襯底7001和陰極襯底7002正常保持在真空中，陽極襯底7001和陰極襯底7002之間的距離小于所發(fā)射電子的平均自由路徑。
為了穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)上述條件，采用本發(fā)明。即，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了如下所述的相對(duì)于陰極襯底7002對(duì)陽極施加幾kV到幾十kV的高正電位的調(diào)整工藝處理在圖91所示的結(jié)構(gòu)中，相對(duì)于陰極襯底7002對(duì)陽極襯底7001施加大約幾kV到幾十kV的高正電位。該電位選自與圖像形成操作期間所加電壓值大體相同或高于該電位的電位。在這種情況下，陰極襯底7002與陽極襯底7001之間的空間維持在真空氣氛中?？梢园慈缰绷鞣绞交蛎}沖形式進(jìn)行電壓施加，并可在逐漸增加所加電壓的同時(shí)實(shí)施該工藝。
通過用靠近陽極襯底7001′設(shè)置的電壓表測量陽極電位的變化，可確定異常放電的開始。在這種情況下，在發(fā)生電位變化大于某一閾值時(shí)，可輸出使轉(zhuǎn)換開關(guān)7004斷開/接通操作的信號(hào)。此外，有觀察與異常放電有關(guān)的熒光現(xiàn)象的方法。
下面，說明發(fā)生異常放電時(shí)的控制。異常放電發(fā)生，和一旦電流開始流過陽極襯底7001′與陰極襯底7002之間的真空空間時(shí)就按通轉(zhuǎn)換開關(guān)7004。然后，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)7004部分?jǐn)嚅_存儲(chǔ)于陽極中的電荷。在這種情況下，如果測量異常放電和接通轉(zhuǎn)換開關(guān)7004時(shí)所需的時(shí)間周期足夠短，那么可部分中斷流過陽極襯底7001′與陰極襯底7002之間的真空空間的電流或?qū)⑵湟种频捷^小值。結(jié)果，可明顯減輕在陰極襯底7002上自然發(fā)生的損傷。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)7004短路時(shí)的電阻器7006用于保護(hù)轉(zhuǎn)換開關(guān)7004，期望電阻器7006的電阻盡可能小。
接著，再接通轉(zhuǎn)換開關(guān)7004。在這種情況下，如果在陽極襯底7001′與陰極襯底7002之間的真空空間中沒有電流流過，那么來自高壓電源7005的電流作為把陽極電位再恢復(fù)到固定值的電荷電流流動(dòng)。
以上描述涉及圖91中所示結(jié)構(gòu)的情況。在圖92所示結(jié)構(gòu)中，如何進(jìn)行控制是不同的。異常放電發(fā)生，和一旦電流開始流過陽極襯底7001′與陰極襯底7002之間的真空空間時(shí)就斷開轉(zhuǎn)換開關(guān)7007，和使陽極襯底7001′與高壓電源7005中斷電連接。結(jié)果，在放電操作期間作為電流釋放存儲(chǔ)于陽極襯底7001′中的電荷。可是，當(dāng)實(shí)現(xiàn)斷開轉(zhuǎn)換開關(guān)7007的操作時(shí)，陽極襯底7001′的電位可保持在這樣的狀態(tài)，即在任意時(shí)間周期內(nèi)電位接近陰極襯底7002。如果使保持電位的時(shí)間周期足夠，那么可更可靠地防止發(fā)生二次放電。此外，由于使陽極襯底7001′與高壓電源5中斷電連接，因而不再擔(dān)心大負(fù)載會(huì)加給高壓電源7005。
上述兩種方法都是有效的，甚至可組合這些方法來實(shí)施該工藝。在這種情況下，可影響第一次發(fā)生的異常放電操作，抑制流過真空空間的電流，從而能夠防止再次發(fā)生異常放電。
按照本實(shí)施例，可明顯減輕在陰極襯底7002上自然發(fā)生的損傷，從而能夠?qū)嵤┱{(diào)整工藝處理。再有，實(shí)施調(diào)整工藝處理，從而能夠制造可抑制異常放電發(fā)生的圖像形成裝置。
-實(shí)例1-如圖91中示意那樣設(shè)置陽極襯底7001′、陰極襯底7002、異常放電檢測裝置7003、短路陽極和陰極的開關(guān)7004、高壓電源7005和電阻器7006，以實(shí)現(xiàn)調(diào)整工藝處理。異常放電檢測裝置7003和控制信號(hào)7008是由設(shè)置于陽極襯底7001′附近的安培計(jì)，和在觀察到20(V)或以上的電位降的情況下對(duì)轉(zhuǎn)換開關(guān)7004發(fā)送脈沖寬度為10(微秒)的觸發(fā)信號(hào)的系統(tǒng)構(gòu)成。還配置計(jì)數(shù)器，以計(jì)數(shù)控制次數(shù)。此外，把高壓半導(dǎo)體開關(guān)用作轉(zhuǎn)換開關(guān)7004，直流高壓電源用作高壓電源7005，電阻器7006設(shè)置為100Ω。此外，在本實(shí)施例中，按在Y方向720個(gè)元件(n＝720)和在X方向240個(gè)元件(m＝240)的方式設(shè)置表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件7015。
在本實(shí)施例中制備的圖像形成裝置中，陰極襯底7002與圖像形成陽極襯底7001′之間的距離為2(mm)，在圖形形成操作期間施加給陽極的最大電壓為10(kV)。因此，調(diào)整工藝條件是陰極襯底7002與圖像形成陽極襯底7001′之間的距離為2(mm)，施加給調(diào)整陽極電極7001′的最大電壓為15(kV)。以下，順序說明按照本實(shí)施例的制造工藝。
1)用圖89中所示意表示的陰極襯底7002作為陰極，和如圖91所示的調(diào)整陽極電極7001′作為陽極來形成裝置。成形調(diào)整陽極電極7001′，使其在陽極襯底7001′與陰極襯底7002對(duì)置時(shí)具有與陰極襯底7002上的至少導(dǎo)電部分重疊的部分。對(duì)陽極襯底7001′實(shí)施與圖像形成陽極襯底7001不同的調(diào)整工藝處理。此外，為了用陰極襯底7002作陰極，使形成于陰極襯底7002上的X方向布線和Y方向布線接地。在陽極襯底7001′與陰極襯底7002之間插入未示出的絕緣塊，使陽極襯底7001′與陰極襯底7002之間的間隔保持為2(mm)。此外，在真空容器(未示出)內(nèi)設(shè)置陽極襯底7001′、陰極襯底7002和絕緣塊等。
2)從上述真空容器內(nèi)排氣。結(jié)果，在陽極襯底7001？與陰極襯底7002之間形成真空狀態(tài)。
3)當(dāng)真空容器內(nèi)的壓力低于1×10-3(Pa)時(shí)，利用高壓電源7005對(duì)陽極襯底7001′加高壓，從而開始調(diào)整工藝處理。在本實(shí)施例中，按10V/秒的速率從5kV升高到15kV，然后在15kV維持大約10分鐘，從而實(shí)施該工藝處理。一邊升高電壓，一邊用異常放電檢測裝置7003測量有/無異常放電，在檢測到異常放電的情況下，通過控制信號(hào)7004控制轉(zhuǎn)換開關(guān)7004。在本實(shí)施例中，檢測到7次異常放電，相應(yīng)地進(jìn)行了7次控制。
4)在上述調(diào)整工藝完成之后，使真空容器內(nèi)的壓力返回到大氣，對(duì)陰極襯底7002實(shí)施電子源的工藝處理，最后制備如圖88所示的圖像顯示部分。
如上所述，為了評(píng)價(jià)用按照本發(fā)明制造方法制備的圖像形成裝置的特性，進(jìn)行下列評(píng)價(jià)。
首先，對(duì)陽極施加10kV的高壓，以驅(qū)動(dòng)未示出的驅(qū)動(dòng)單元，該驅(qū)動(dòng)單元與陰極襯底7002的X方向布線7012，具體地說是Dox1、Dox2、…、Dox(m-1)、Doxm和Y方向布線7013，具體地說是Doy1-D、Doy2、…、Doy(n-1)、Doyn連接，從而顯示圖像和檢查有/無像素缺陷。結(jié)果，沒有發(fā)現(xiàn)與異常放電有關(guān)的像素缺陷。即發(fā)現(xiàn)在調(diào)整工藝中沒有損傷像素。
接著，在這種狀態(tài)下，一邊顯示各種圖像一邊進(jìn)行300小時(shí)的耐久試驗(yàn)。結(jié)果，保持優(yōu)良的圖像而沒有產(chǎn)生異常放電。根據(jù)上述事實(shí)，證明用按照本發(fā)明的制造方法制備的圖像形成裝置可有效地抑制異常放電。
(實(shí)例2)實(shí)例1的調(diào)整工藝是在組裝圖88所示的圖像顯示裝置之后進(jìn)行的。在調(diào)整工藝期間在陰極襯底7002與陽極襯底7001′之間形成真空狀態(tài)。
本例是在與實(shí)例1相同的條件下進(jìn)行調(diào)整工藝處理，只是提供光檢測裝置作為檢測裝置7003，和檢測有/無異常放電，以斷開/接通轉(zhuǎn)換開關(guān)7004。
光檢測器檢測檢測通過照射從陰極襯底7002發(fā)射的電子產(chǎn)生的光，而不管對(duì)熒光體的驅(qū)動(dòng)。當(dāng)檢測到與異常放電有關(guān)的信號(hào)時(shí)，接通轉(zhuǎn)換開關(guān)7004，在10(μm)之后再斷開轉(zhuǎn)換開關(guān)7004。正如實(shí)例1中那樣，按10V/秒的速率從5kV升高到15kV，然后在15kV維持大約10分鐘，來實(shí)施該工藝處理。結(jié)果，檢測到11次異常放電，相應(yīng)地進(jìn)行了11次控制。此后，通過必需的工藝，連接未示出的驅(qū)動(dòng)單元等，完成形成圖像的裝置。
正如實(shí)例1中那樣，對(duì)陽極襯底7001′施加10kV的高壓，進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果，沒有發(fā)現(xiàn)與異常放電有關(guān)的像素缺陷，即發(fā)現(xiàn)在調(diào)整工藝中沒有損傷像素。接著，在這種狀態(tài)下，一邊顯示各種圖像一邊進(jìn)行300小時(shí)的耐久試驗(yàn)。結(jié)果，保持優(yōu)良的圖像而沒有產(chǎn)生異常放電。根據(jù)上述事實(shí)，證明用按照本發(fā)明的圖像形成裝置的制造方法制備的圖像形成裝置可有效地抑制異常放電。
(實(shí)例3)如圖92中示意那樣設(shè)置陽極襯底7001′、陰極襯底7002、異常放電檢測裝置7003、高壓電源7004和陽極與高壓電源之間的轉(zhuǎn)換開關(guān)7007，以實(shí)現(xiàn)調(diào)整工藝處理。參考標(biāo)號(hào)7009表示控制信號(hào)。檢測裝置7003由如實(shí)例2中那樣的光檢測裝置形成，和由檢測有/無異常放電并在檢測到異常放電時(shí)對(duì)開關(guān)7007發(fā)送脈沖寬度為5秒的觸發(fā)信號(hào)的系統(tǒng)構(gòu)成。還配置計(jì)數(shù)器，以計(jì)數(shù)控制次數(shù)。此外，把真空開關(guān)用作轉(zhuǎn)換開關(guān)7007，把直流高壓電源用作高壓電源7005。
在本實(shí)施例中，因?qū)D(zhuǎn)換開關(guān)7007發(fā)送脈沖寬度為5秒的觸發(fā)信號(hào)作為控制信號(hào)，因而在異常放電操作期間使陽極襯底7001′與高壓電源7005中斷電連接約5秒。用如實(shí)例1中那樣的按矩陣設(shè)置作為電子發(fā)射元件的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件7015的電子源構(gòu)成陰極襯底7002?？墒?，在本實(shí)施例中，按在Y方向240個(gè)元件(n＝240)和在X方向80個(gè)元件(m＝80)的方式設(shè)置表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件7015。注意，同樣地，在本實(shí)施例中，如實(shí)例1那樣，在形成導(dǎo)電膜之后進(jìn)行該工藝。
在本實(shí)施例中制備的圖像形成裝置中，陰極襯底7002與圖像形成陽極襯底7001′之間的距離為2.5(mm)，在圖形形成操作期間施加給陽極的最大電壓為12(kV)。因此，調(diào)整工藝條件是陰極襯底7002與陽極襯底7001′之間的距離為2.5(mm)，施加給調(diào)整陽極電極的最大電壓為18(kV)。以下，順序說明制造工藝。
1)用圖89中所示意的陰極襯底7002作為陰極，和用如圖92所示的調(diào)整陽極電極7001′作為陽極來形成裝置。成形調(diào)整陽極電極7001′，使其在陽極襯底7001′與陰極襯底7002對(duì)置時(shí)具有與陰極襯底7002上的至少導(dǎo)電部分重疊的部分。此外，為了用陰極襯底7002作陰極，使形成于陰極襯底7012上的X方向布線和Y方向布線7013接地。在陽極襯底7001′與陰極襯底7002之間插入未示出的絕緣塊，使陽極襯底7001′與陰極襯底7002之間的間隔保持為2(mm)。此外，在真空容器(未示出)內(nèi)設(shè)置陽極襯底7001′、陰極襯底7002和絕緣塊等。
2)從上述真空容器內(nèi)排氣。結(jié)果，在陽極襯底7001？與陰極襯底7002之間形成真空狀態(tài)。
3)當(dāng)真空容器內(nèi)的壓力低于1×10-3(Pa)時(shí)，利用高壓電源7005對(duì)陽極襯底7001′加高壓，從而開始調(diào)整工藝處理。在本實(shí)施例中，按10V/秒的速率從6kV升高到18kV，然后在18kV維持大約10分鐘，從而實(shí)施該工藝處理。一邊升高電壓，一邊用檢測裝置7003測量有/無異常放電，在檢測到異常放電的情況下，通過控制信號(hào)7009控制轉(zhuǎn)換開關(guān)7007。在這種情況下，由于如上所述使陽極襯底7001′與高壓電源7005中斷電連接約5秒，因而在本實(shí)施例中檢測到異常放電的情況下，除上述控制外，還控制高壓電源7005升高的停止和在檢測異常放電之前維持電壓約5秒。
設(shè)置使陽極襯底7001′與高壓電源7005中斷電連接的時(shí)間同期為約5秒的理由是為了有效地防止再次發(fā)生異常放電。作為在這種條件下實(shí)施調(diào)整工藝的結(jié)果，在本實(shí)施例中檢測到19次異常放電，相應(yīng)地進(jìn)行了19次控制。此外，異常放電按29秒的最短間隔發(fā)生，因而認(rèn)為在本實(shí)施例中可有效地防止再次發(fā)生異常放電。由于該原因，認(rèn)為因在檢測到異常放電之后使陽極襯底7001′與高壓電源7005中斷電連接約5秒，即使陽極襯底7001′與陰極襯底7002的真空度局部變劣，也可把真空度恢復(fù)到某些程度。
4)在上述調(diào)整工藝完成之后，使真空容器內(nèi)的壓力返回到大氣，對(duì)陰極襯底7002上的電子源實(shí)施形成電子源的工藝處理，最后制備如圖88所示的圖像顯示部分。
如上所述，為了評(píng)價(jià)用按照本發(fā)明制造方法制備的圖像形成裝置的特性，進(jìn)行下列評(píng)價(jià)。
首先，對(duì)陽極施加12kV的高壓，以驅(qū)動(dòng)未示出的驅(qū)動(dòng)單元，該驅(qū)動(dòng)單元與陰極襯底7002的X方向布線7012，具體地說是Dox1、Dox2、…、Dox(m-1)、Doxm和Y方向布線7013，具體地說是Doy1-D、Doy2、…、Doy(n-1)、Doyn連接，從而顯示圖像和檢查有/無像素缺陷。結(jié)果，沒有發(fā)現(xiàn)與異常放電有關(guān)的像素缺陷。即發(fā)現(xiàn)在調(diào)整工藝中沒有損傷像素。接著，在這種狀態(tài)下，一邊顯示各種圖像一邊進(jìn)行300小時(shí)的耐久試驗(yàn)。結(jié)果，保持優(yōu)良的圖像而沒有產(chǎn)生異常放電。根據(jù)上述事實(shí)，證明用按照本發(fā)明的制造方法制備的圖像形成裝置可有效地抑制異常放電。
在上述實(shí)例1-3中，作為抑制調(diào)整工藝期間異常放電的方法，有使陽極電位接近陰極電位，或使陽極和高壓電源中斷電連接的所述方法。即使把這些方法組合在一起也不會(huì)出現(xiàn)問題。此外，異常放電觀察裝置不限于這些情況。
參照表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件的實(shí)例進(jìn)行了上述說明。可是，采用本發(fā)明的電子束裝置和圖像顯示裝置不限于采用表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件的裝置。例如，有被看作為錐體形狀的電場發(fā)射元件。作為電極對(duì)，有稱為“發(fā)射錐體”的發(fā)射體電極，和有具有開口部分的柵極，在發(fā)射體與柵極之間加電壓以發(fā)射電子。具體地說，已知具有作為發(fā)射體的尖端部分的電極，其中從該尖端部分發(fā)射電子。本發(fā)明優(yōu)選地用于采用上述電場發(fā)射元件的電子束裝置。
具體地說，正如上述各實(shí)施方式和各實(shí)施例中那樣，在形成布線之后和形成發(fā)射體和/或柵極的開口部分之前進(jìn)行調(diào)整工藝。
按照本發(fā)明，對(duì)電子源實(shí)施加電壓工藝處理，從而在驅(qū)動(dòng)以圖像形成裝置為代表的電子束裝置中消除如突起之類的引發(fā)放電現(xiàn)象的因素，于是實(shí)現(xiàn)沒有像素缺陷的顯示特性優(yōu)異且可長時(shí)間周期地顯示圖像的圖像形成裝置。
此外，按照本發(fā)明，在調(diào)整工藝中，因把儲(chǔ)存于由電極與電子源襯底形成的電容器中的能量限制為等于或低于破壞導(dǎo)電薄膜的能量，因而可限制在該工藝中的放電操作期間由電子源襯底消耗的能量，從而能夠抑制對(duì)導(dǎo)電薄膜的破壞。
特別是，在制造大面積的電子源襯底中，可實(shí)施該工藝而不會(huì)損傷電子源襯底上的元件。
并且，因在電子源襯底制造期間的任何工藝中都可進(jìn)行調(diào)整工藝，因而可高效地制備電子源襯底。
此外，按照本發(fā)明，由于提供使用其薄層電阻彼此不同的電極進(jìn)行多種調(diào)整工藝，因而可抑制制造工藝期間或在最后產(chǎn)品制造之后的使用中發(fā)生異常放電，從而具有高可靠性。
權(quán)利要求
1.制造電子束裝置的方法，在該電子束裝置中，在襯底上設(shè)置發(fā)射電子的電子發(fā)射部分和電連接所述電子發(fā)射部分的布線，所述方法的特征在于包括在所述襯底上形成布線的布線形成步驟；和在所述襯底上形成所述電子發(fā)射部分的電子發(fā)射部分形成工藝步驟；其中，在完成所述布線形成步驟之后和在完成電子發(fā)射部分形成工藝步驟之前，進(jìn)行對(duì)形成所述布線的所述襯底施加規(guī)定電場的電場施加工藝步驟。
2.如權(quán)利要求1的制造電子束裝置的方法，其特征在于，所述電場的電場強(qiáng)度為1kV/mm或以上。
3.如權(quán)利要求1的制造電子束裝置的方法，其特征在于，所述電場施加工藝步驟包括通過施加所述電場從所述襯底的一部分放電，從而把所述部分變?yōu)殡y以放電的形狀的步驟，所述部分是在所述電場施加工藝步驟之后的包括所述電子發(fā)射部分形成工藝步驟的各工藝中或在使用所述電子束裝置時(shí)容易放電的部分。
4.如權(quán)利要求1的制造電子束裝置的方法，其特征在于，所述電子發(fā)射部分形成步驟包括形成成對(duì)電極的電極形成步驟，其中從相應(yīng)于所述各電子發(fā)射部分的所述布線對(duì)電極給出不同的電位，和在進(jìn)行所述電極形成步驟之前實(shí)施所述電場施加步驟。
5.如權(quán)利要求4的制造電子束裝置的方法，其特征在于，所述電極對(duì)包括構(gòu)成表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的一對(duì)電極。
6.如權(quán)利要求5的制造電子束裝置的方法，其特征在于，所述電極形成步驟包括下列步驟在所述襯底上形成導(dǎo)電薄膜的薄膜形成步驟，和在所述形成的導(dǎo)電薄膜中產(chǎn)生間隙，并由所述導(dǎo)電薄膜構(gòu)成位于所述間隙兩側(cè)的所述電極對(duì)。
7.如權(quán)利要求6的制造電子束裝置的方法，其特征在于，在實(shí)施所述薄膜形成步驟之前進(jìn)行所述電場施加步驟。
8.如權(quán)利要求6的制造電子束裝置的方法，其特征在于，在完成所述薄膜形成步驟之后和在所述導(dǎo)電薄膜中產(chǎn)生間隙之前進(jìn)行所述電場施加步驟。
9.如權(quán)利要求4的制造電子束裝置的方法，其特征在于，所述電極對(duì)包括電場發(fā)射型電子發(fā)射元件的發(fā)射體和柵極。
10.如權(quán)利要求9的制造電子束裝置的方法，其特征在于，所述電場發(fā)射型電子發(fā)射元件包括從端部發(fā)射電子的所述發(fā)射體和在所述端部與所述柵極之間產(chǎn)生電場的所述柵極。
11.如權(quán)利要求9或10的制造電子束裝置的方法，其特征在于，在形成所述發(fā)射體之前進(jìn)行所述電場施加步驟。
12.如權(quán)利要求11的制造電子束裝置的方法，其特征在于，在形成所述柵極之前進(jìn)行所述電場施加步驟。
13.如權(quán)利要求12的制造電子束裝置的方法，其特征在于，通過所述布線按梯狀形式或矩陣形式把所述多個(gè)電子發(fā)射部分連接到所述襯底的一個(gè)主表面上。
14.如權(quán)利要求13的制造電子束裝置的方法，其特征在于，在所述電場施加步驟中，與其上設(shè)置所述布線的所述襯底的表面相對(duì)地設(shè)置電極，在所述電極與所述襯底上的布線之間加電壓，以施加所述電場。
15.如權(quán)利要求13的制造電子束裝置的方法，其特征在于，在所述電場施加步驟期間改變所述電極與所述布線之間所給出的電壓。
16.如權(quán)利要求13的制造電子束裝置的方法，其特征在于，在所述電場施加步驟期間改變所述電極與所述布線之間的距離。
17.如權(quán)利要求13的制造電子束裝置的方法，其特征在于，限流電阻器連接在所述電極與對(duì)所述電極加電壓的所述電源之間。
18.如權(quán)利要求13的制造電子束裝置的方法，其特征在于，在真空氣氛中進(jìn)行所述電場施加步驟。
19.制造圖像形成裝置的方法，該圖像形成裝置包括在襯底上形成分別具有一對(duì)元件電極的多個(gè)電子源元件的電子源，和與所述襯底上的所述電子源對(duì)置的圖像形成部分，其中在相同的襯底上還形成與各所述元件電極電連接的導(dǎo)電薄膜和形成在所述導(dǎo)電薄膜一部分上的電子發(fā)射部分，所述各電子源元件的所述元件電極通過布線按梯狀或矩陣形式連接，所述方法的特征在于包括在完成形成所述布線的步驟之后和在完成形成所述電子發(fā)射部分的步驟之前，實(shí)施對(duì)其上形成所述布線的所述襯底施加規(guī)定電場的電場施加步驟。
20.如權(quán)利要求19的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，組合按照信息信號(hào)控制從所述各電子源元件發(fā)射的電子束的控制電極。
21.如權(quán)利要求1的制造電子束裝置的方法，其特征在于，按這樣的方式進(jìn)行所述電場施加工藝步驟，即使加電場的所述電極和所述襯底彼此對(duì)置，在所述電極與所述布線之間加電壓，和使儲(chǔ)存在由所述電極與所述襯底形成的電容器中的能量等于或小于破壞所述導(dǎo)電薄膜的能量。
22.制造電子束裝置的方法，該電子束裝置包括多個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件，所述方法的特征在于包括在襯底上形成多對(duì)元件電極的步驟；通過絕緣層彼此層疊的多個(gè)行方向布線和多個(gè)列方向布線與所述多對(duì)元件電極的各電極連接，從而按矩陣形成公共布線的步驟；在各對(duì)元件電極之間形成導(dǎo)電薄膜的步驟；對(duì)各對(duì)元件電極之間的所述導(dǎo)電薄膜實(shí)施帶電工藝的形成電子發(fā)射部分的形成步驟；和在所述電極與所述公共布線之間加電壓的施加所述電場的調(diào)整步驟，其中用于對(duì)具有所述公共布線的表面施加電場的電極與所述襯底彼此對(duì)置；其中在儲(chǔ)存于由所述電極和所述襯底形成的電容器中的能量等于或小于破壞所述導(dǎo)電薄膜的能量的條件下進(jìn)行所述調(diào)整步驟。
23.如權(quán)利要求22的制造電子束裝置的方法，其特征在于，假定所述電極與所述襯底彼此面對(duì)的區(qū)域面積為S，所述電極與所述襯底之間的距離為Hc，施加于所述電極與所述公共布線之間的電壓為Vc，真空的介電常數(shù)為ε，可破壞所述導(dǎo)電薄膜的能量為Eth，那么在下列條件下進(jìn)行所述調(diào)整步驟ε×S×Vc2/2Hc＜Eth ……(1)。
24.如權(quán)利要求22的制造電子束裝置的方法，其特征在于，在所述調(diào)整步驟中使用多個(gè)施加所述電場的電極。
25.如權(quán)利要求22的制造電子束裝置的方法，其特征在于，在所述調(diào)整步驟中改變所述電極與所述襯底之間的相對(duì)位置。
26.制造圖像形成裝置的方法，該圖像形成裝置包括其上形成多個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的襯底，和與所述襯底上的所述表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件對(duì)置的圖像形成部件，所述方法的特征在于包括在襯底上形成多對(duì)元件電極的步驟；通過絕緣層彼此層疊的多個(gè)行方向布線和多個(gè)列方向布線與所述多對(duì)元件電極的各電極連接，從而按矩陣形成公共布線的步驟；在各對(duì)元件電極之間形成導(dǎo)電薄膜的步驟；對(duì)各對(duì)元件電極之間的所述導(dǎo)電薄膜實(shí)施帶電工藝形成電子發(fā)射部分的形成步驟；和在所述電極與所述公共布線之間加電壓的施加所述電場的調(diào)整步驟，其中用于對(duì)具有所述公共布線的表面施加電場的電極與所述襯底彼此對(duì)置；其中在儲(chǔ)存于由所述電極和所述襯底形成的電容器中的能量等于或小于破壞所述導(dǎo)電薄膜的能量的條件下進(jìn)行所述調(diào)整步驟。
27.制造電子束裝置的方法，該電子束裝置包括第一板，第一板具有產(chǎn)生電子束的電子束源，所述方法的特征在于包括在所述第一板和與所述第一板對(duì)置的電極之間施加電壓的步驟；其中，在所述步驟中，在所述第一板和與所述第一板對(duì)置的電極之間施加允許引導(dǎo)電流流動(dòng)的電壓。
28.如權(quán)利要求27的制造電子束裝置的方法，其特征在于，所述電壓是可保持所述引導(dǎo)電流流動(dòng)的狀態(tài)的電壓。
29.制造電子束裝置的方法，該電子束裝置包括第一板，第一板具有由導(dǎo)電膜形成且產(chǎn)生電子束的電子束源，所述方法的特征在于包括在所述第一板和與所述第一板對(duì)置的電極之間施加電壓的步驟；其中，在所述步驟中，施加能夠?qū)?dǎo)電膜產(chǎn)生影響的電壓。
30.制造圖像形成裝置的方法，該圖像形成裝置包括其上形成電子束源的背板和其上形成因電子束的照射而發(fā)光的熒光體的面板，所述方法的特征在于包括在形成包括所述背板和所述面板的真空容器之前，對(duì)其上形成電極的襯底加高壓的步驟。
31.如權(quán)利要求30的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，在完成電子束源之前，對(duì)其上形成電極的背板襯底進(jìn)行所述高壓施加步驟。
32.如權(quán)利要求30的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，在真空中實(shí)施所述高壓施加步驟。
33.如權(quán)利要求30的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，在氣體中實(shí)施所述高壓施加步驟。
34.如權(quán)利要求30的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，在其上形成電極的所述襯底與具有反電極的虛設(shè)面板之間施加高壓。
35.如權(quán)利要求30的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，其上形成電極的所述襯底具有到達(dá)電子發(fā)射元件的饋送布線，用布線作為一個(gè)電極和用虛設(shè)面板作為另一個(gè)電極來施加高壓。
36.如權(quán)利要求30的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，其上形成電極的所述襯底具有用于饋送的多個(gè)行方向布線和多個(gè)列方向布線，以按矩陣排布多個(gè)電子發(fā)射元件，使所有行方向布線和列方向布線為公共布線，用行方向和列方向布線作為一個(gè)電極和用虛設(shè)面板作為另一個(gè)電極來施加高壓。
37.如權(quán)利要求30的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，所述高壓是從低電壓逐漸升高的直流電壓。
38.如權(quán)利要求30的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，所述高壓是從低電壓逐漸升高的交流電壓。
39.如權(quán)利要求30的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，所述高壓是從低電壓逐漸升高的脈沖電壓。
40.如權(quán)利要求30的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，所述電子束源是冷陰極元件。
41.如權(quán)利要求30的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，所述電子束源是表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件。
42.制造圖像形成裝置的方法，該圖像形成裝置包括其上形成電子束源的背板、其上形成因電子束的照射而發(fā)光的熒光體的面板、和設(shè)置在所述背板與所述面板之間的結(jié)構(gòu)支撐件，所述方法的特征在于包括在所述面板、所述背板和所述結(jié)構(gòu)支撐件組裝在一起成為顯示板之后，在所述面板與所述背板之間施加高壓的步驟；和在所述施加高壓的步驟之后的形成電子源的步驟。
43.如權(quán)利要求42的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，在真空中實(shí)施所述高壓施加步驟。
44.如權(quán)利要求42的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，通過把氣體引入圖像形成裝置中來實(shí)施所述高壓施加步驟。
45.如權(quán)利要求42的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，所述電子束源具有通過多個(gè)布線彼此連接的多個(gè)電子發(fā)射元件，和在所述高壓施加步驟中，使所述多個(gè)布線共同接地，并對(duì)所述面板施加所述高壓。
46.如權(quán)利要求45的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)支撐件具有矩形形狀并被設(shè)置在所述電子束源與所述面板之間，使其縱向與所述多個(gè)布線平行。
47.如權(quán)利要求42的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，所述電子束源具有通過多個(gè)行方向布線和多個(gè)列方向布線按矩陣排布的多個(gè)電子發(fā)射元件，和在所述高壓施加步驟中，使所述多個(gè)行方向布線和多個(gè)列方向布線共同接地，并對(duì)所述面板施加所述高壓。
48.如權(quán)利要求47的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)支撐件具有矩形形狀并被設(shè)置在所述電子束源與所述面板之間，使其縱向與所述多個(gè)行方向布線和所述多個(gè)列方向布線中任一個(gè)平行。
49.如權(quán)利要求42的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，所述高壓是其峰值從低電壓逐漸升高的交流電壓。
50.如權(quán)利要求42的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，所述高壓是其峰值從低電壓逐漸升高的脈沖電壓。
51.如權(quán)利要求42的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，所述高壓是從低電壓逐漸升高的單調(diào)增加的電壓。
52.如權(quán)利要求42的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，所述電子束源是冷陰極元件。
53.如權(quán)利要求42的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，所述電子束源是表面?zhèn)鲗?dǎo)型發(fā)射元件。
54.如權(quán)利要求53的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，所述電子源形成步驟包括帶電形成步驟。
55.如權(quán)利要求53的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，所述電子源形成步驟包括帶電激活步驟。
56.制造電子束裝置的方法，該電子束裝置包括具有產(chǎn)生電子束的電子束源的第一板和與所述第一板對(duì)置的電極，所述方法的特征在于包括在所述第一板與所述電極之間施加電壓的第一步驟；在所述第一步驟之后形成所述電子束源的步驟。
57.如權(quán)利要求56的制造電子束裝置的方法，其特征在于，在所述第一步驟之后進(jìn)行的所述電子束源形成步驟包括通過對(duì)所述導(dǎo)電膜加電在導(dǎo)電膜上形成高電阻部分的步驟。
58.如權(quán)利要求56的制造電子束裝置的方法，其特征在于，在所述第一步驟之后的所述電子束源形成步驟包括在電子發(fā)射部分、接近電子發(fā)射部分的部分、或在所述電子發(fā)射部分和接近電子發(fā)射部分的所述部分上淀積淀積物的步驟。
59.如權(quán)利要求56的制造電子束裝置的方法，其特征在于，在所述第一板上形成布線之后進(jìn)行所述第一步驟。
60.如權(quán)利要求56的制造電子束裝置的方法，其特征在于，在形成具有電子發(fā)射部分的導(dǎo)電薄膜之后進(jìn)行所述第一步驟。
61.如權(quán)利要求56的制造電子束裝置的方法，其特征在于，通過在所述第一板與所述電極之間施加電壓，電流流過所述第一板與所述電極之間。
62.如權(quán)利要求61的制造電子束裝置的方法，其特征在于，通過在所述第一板與所述電極之間產(chǎn)生的放電使電流流動(dòng)。
63.制造圖像形成裝置的方法，在制造構(gòu)成圖像形成裝置的電子源襯底的步驟中，包括在與構(gòu)成電子源的所述電子源襯底相對(duì)的位置處設(shè)置電極和在所述電極與電子源襯底之間施加高壓的調(diào)整步驟，所述方法的特征在于包括所述電極的薄層電阻分別不同的多種調(diào)整步驟。
64.如權(quán)利要求63的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，以所述電子源襯底側(cè)作為陰極，在所述電子束源襯底與所述電極之間施加高壓。
65.如權(quán)利要求63的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于還包括在所述電子源襯底上形成元件電極的電極形成步驟；在所述電極形成步驟之后進(jìn)行的第一調(diào)整步驟；在所述第一調(diào)整步驟之后在所述元件電極之間形成導(dǎo)電薄膜的薄膜形成步驟；在所述薄膜形成步驟之后，利用其薄層電阻大于所述第一調(diào)整步驟中的薄層電阻的電極進(jìn)行的第二調(diào)整步驟；在所述第二調(diào)整步驟之后在所述導(dǎo)電薄膜中形成電子發(fā)射部分的電子發(fā)射部分形成步驟；在所述電子發(fā)射部分形成步驟之后，利用其薄層電阻大于所述第二調(diào)整步驟中的薄層電阻的電極進(jìn)行的第三調(diào)整步驟；和在所述第三調(diào)整步驟之后，利用其薄層電阻小于所述第一調(diào)整步驟中的薄層電阻的電極進(jìn)行的第四調(diào)整步驟；
66.制造圖像形成裝置的方法，在制造構(gòu)成圖像形成裝置的陽極的步驟中，包括在與構(gòu)成所述陽極的陽極襯底相對(duì)的位置處設(shè)置電極和在所述電極與陽極襯底之間施加高壓的調(diào)整步驟，所述方法的特征在于還包括所述電極的薄層電阻分別不同的多種調(diào)整步驟。
67.如權(quán)利要求66的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，以所述陽極襯底側(cè)作為陽極，在所述陽極襯底與所述電極之間施加高壓。
68.如權(quán)利要求66的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于還包括形成允許電子轟擊所述陽極襯底而發(fā)光的熒光膜的熒光膜形成步驟；在所述熒光膜形成步驟之后進(jìn)行的第一調(diào)整步驟；和在所述第一調(diào)整步驟之后，利用其薄層電阻小于所述第一調(diào)整步驟中的薄層電阻的電極進(jìn)行的第二調(diào)整步驟。
69.如權(quán)利要求63的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于還包括在所述襯底與所述電極之間形成的電場強(qiáng)度各不相同的調(diào)整步驟。
70.如權(quán)利要求69的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，改變在施加給所述電極的電壓和所述襯底與所述電極之間距離中的至少一項(xiàng)，使電場強(qiáng)度分別不同。
71.制造板型圖像形成裝置的方法，該圖像形成裝置包括其上設(shè)置電子束源的陰極襯底和與所述陰極襯底對(duì)置的圖像形成陽極襯底，其特征在于，以所述陰極襯底作為陰極，對(duì)與所述陰極襯底對(duì)置的陽極施加高壓，檢測施加所述高壓產(chǎn)生的異常放電，以在所述陰極襯底的制造期間抑制所述異常放電。
72.制造板型圖像形成裝置的方法，該圖像形成裝置包括其上設(shè)置電子束源的陰極襯底和與所述陰極襯底對(duì)置的圖像形成陽極襯底，其特征在于，以所述陰極襯底作為陰極，對(duì)與所述陰極襯底對(duì)置的陽極施加高壓，檢測施加所述高壓產(chǎn)生的異常放電，允許所述陽極的電位接近所述陰極的電位，以在所述陰極襯底的制造期間抑制所述異常放電。
73.如權(quán)利要求71的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，檢測異常放電，以切斷所述陽極和與所述陽極連接的高壓電源之間的電連接。
74.如權(quán)利要求71的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，所述陰極襯底是按矩陣設(shè)置作為所述電子束源的多個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。
75.用于制造板型圖像形成裝置的裝置，該圖像形成裝置包括其上設(shè)置電子束源的陰極襯底和與所述陰極襯底對(duì)置的圖像形成陽極襯底，所述用于制造板型圖像形成裝置的裝置包括陽極；與所述陽極連接的高壓電源；檢測部件，通過從所述高壓電源施加高壓，檢測在所述陽極和與所述陽極襯底對(duì)置的陰極之間產(chǎn)生的異常放電；其中，通過所述高壓電源在設(shè)置為所述陰極的所述陰極襯底與所述陽極之間施加高壓，和用所述檢測部件來檢測所產(chǎn)生的異常放電，以抑制在制備所述陰極襯底期間的所述異常放電。
76.用于制造板型圖像形成裝置的裝置，該圖像形成裝置包括其上設(shè)置電子束源的陰極襯底和與所述陰極襯底對(duì)置的圖像形成陽極襯底，所述用于制造板型圖像形成裝置的裝置包括陽極；與所述陽極連接的高壓電源；和檢測部件，通過從所述高壓電源施加高壓，檢測在所述陽極和與所述陽極襯底對(duì)置的陰極之間產(chǎn)生的異常放電；其中，通過所述高壓電源在設(shè)置為所述陰極的所述陰極襯底與所述陽極之間施加高壓，和用所述檢測部件來檢測所產(chǎn)生的異常放電，和允許所述陽極電位接近所述陰極電位，以抑制在制備所述陰極襯底期間的所述異常放電。
77.如權(quán)利要求75或76的用于制造圖像形成裝置的裝置，其特征在于還包括根據(jù)所述檢測部件檢測的異常放電，切斷所述陽極和與所述陽極連接的所述高壓電源之間電連接的部件。
78.如權(quán)利要求75的用于制造圖像形成裝置的裝置，其特征在于，所述陰極襯底具有作為所述電子源的按矩陣設(shè)置的多個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。
79.電子束裝置，其特征在于，通過按照權(quán)利要求1-18、21-25、27-29和56-62中任一項(xiàng)的制造方法來制造。
80.圖像形成裝置，其特征在于，通過按照權(quán)利要求19、20、26、30-55和63-74中任一項(xiàng)的制造方法來制造。
81.制造電子源的方法，該電子源在襯底上具有多個(gè)電子發(fā)射元件和與所述電子發(fā)射元件連接的布線，其中所述電子發(fā)射元件包括設(shè)置于所述襯底上的一對(duì)對(duì)置電極、與所述電極連接且在所述電極之間的區(qū)域中具有第一裂縫的導(dǎo)電膜、和淀積在所述第一裂縫內(nèi)以及在包括所述第一裂縫的所述導(dǎo)電膜的區(qū)域中的主要包含碳的淀積物，并且在所述第一裂縫內(nèi)具有窄于所述第一裂縫的第二裂縫，所述方法的特征在于包括下列步驟在所述襯底上形成所述布線和所述電極；形成所述導(dǎo)電膜；在所述導(dǎo)電膜中形成所述第一裂縫(形成步驟)；形成主要包含碳的淀積物(激活步驟)，在所述形成步驟之后進(jìn)行所述激活步驟；和在與所述襯底的表面大體垂直的方向上施加電場(調(diào)整步驟)，其中所述襯底上至少形成有所述布線和形成所述電子發(fā)射元件處的所述電極；其中，在所述形成步驟之前進(jìn)行所述調(diào)整步驟。
82.如權(quán)利要求81的制造電子源的方法，其特征在于，通過與按間隔在所述襯底上形成所述電極和所述布線的所述襯底的表面相對(duì)地設(shè)置調(diào)整電極，和在所述調(diào)整電極與所述襯底之間施加電壓，來進(jìn)行所述調(diào)整步驟。
83.如權(quán)利要求82的制造電子源的方法，其特征在于，在所述襯底上形成所述布線和所述電極的所述步驟之后進(jìn)行所述調(diào)整步驟，然后進(jìn)行形成所述導(dǎo)電膜的所述步驟。
84.如權(quán)利要求82的制造電子源的方法，其特征在于，所述調(diào)整步驟包括在所述襯底上形成所述布線和所述電極的所述步驟之后和在所述導(dǎo)電膜形成步驟之前進(jìn)行的第一調(diào)整步驟；以及在所述導(dǎo)電膜形成步驟之后和所述形成步驟之前進(jìn)行的第二調(diào)整步驟；其中，假設(shè)進(jìn)行所述第一和第二調(diào)整步驟時(shí)的所述調(diào)整電極的薄層電阻分別為R1和R2，那么值R1和R2滿足R1＜R2。
85.如權(quán)利要求84的制造電子源的方法，其特征在于還包括第三調(diào)整步驟在所述形成步驟之后和所述激活步驟之前，與其上按間隔形成所述電極和所述布線的所述襯底的表面相對(duì)地設(shè)置所述調(diào)整電極，和在所述調(diào)整電極與所述襯底之間施加電壓，以在與其上形成所述電子發(fā)射元件的所述襯底的表面大體垂直的方向上施加電場，其中，所述調(diào)整電極的薄層電阻R3滿足R2＜R3。
86.如權(quán)利要求85的制造電子源的方法，其特征在于還包括第四調(diào)整步驟在所述激活步驟之后，與其上按間隔形成所述電極和所述布線的所述襯底的表面相對(duì)地設(shè)置所述調(diào)整電極，和在所述調(diào)整電極與所述襯底之間施加電壓，以在與其上形成所述電子發(fā)射元件的所述襯底的表面大體垂直的方向上施加電場，其中，所述調(diào)整電極的薄層電阻R4滿足R4＜R1。
87.如權(quán)利要求82的制造電子源的方法，其特征在于，一邊監(jiān)視所述調(diào)整電極與所述襯底之間放電的引導(dǎo)現(xiàn)象，一邊執(zhí)行所述調(diào)整步驟，當(dāng)檢測到所述引導(dǎo)現(xiàn)象時(shí)進(jìn)行允許所述調(diào)整電極的電位接近所述陰極電位的控制。
88.如權(quán)利要求82的制造電子源的方法，其特征在于，把電壓施加部件連接在調(diào)整電極與所述襯底之間，一邊執(zhí)行所述調(diào)整步驟，一邊監(jiān)視所述調(diào)整電極與所述襯底之間放電的引導(dǎo)現(xiàn)象，當(dāng)檢測到所述引導(dǎo)現(xiàn)象時(shí)進(jìn)行切斷所述調(diào)整電極與所述電壓施加部件之間的電連接的控制。
89.如權(quán)利要求82的制造電子源的方法，其特征在于，利用具有與所述襯底相對(duì)的區(qū)域且該區(qū)域的面積小于其上設(shè)置所述電子發(fā)射元件的所述襯底的表面面積的調(diào)整電極，一邊移動(dòng)所述襯底上的所述調(diào)整電極，一邊保持所述調(diào)整電極與所述襯底之間的間距為規(guī)定值，以此來執(zhí)行所述調(diào)整步驟。
90.如權(quán)利要求82的制造電子源的方法，其特征在于，一邊改變所述調(diào)整電極與所述襯底之間的間距，一邊進(jìn)行所述調(diào)整步驟。
91.制造圖像形成裝置的方法，該圖像形成裝置包括電子源和因從襯底上的所述電子源發(fā)射的電子束的照射而形成圖像的圖像形成部件，其中所述電子源具有多個(gè)電子發(fā)射元件和與所述電子發(fā)射元件連接的布線，在氣密性容器內(nèi)所述電子源與所述圖像形成部件彼此對(duì)置，第一個(gè)所述電子發(fā)射元件包括設(shè)置于所述襯底上的一對(duì)對(duì)置電極、與所述電極連接且在所述電極之間的區(qū)域中具有第一裂縫的導(dǎo)電膜、和淀積在所述第一裂縫內(nèi)以及在包括所述第一裂縫的所述導(dǎo)電膜的區(qū)域中的主要包含碳的淀積物，并且在所述第一裂縫內(nèi)具有窄于所述第一裂縫的第二裂縫，所述方法的特征在于包括下列步驟在襯底上形成所述布線和所述電極；形成所述導(dǎo)電膜；在所述導(dǎo)電膜中形成所述第一裂縫(形成步驟)；形成主要包含碳的所述淀積物(激活步驟)，在所述形成步驟之后進(jìn)行所述激活步驟；和在與所述襯底的表面大體垂直的方向上施加電場(調(diào)整步驟)，其中所述襯底上至少形成有所述布線和形成所述電子發(fā)射元件處的所述電極；和組裝所述氣密性容器，使其包括所述電子源和所述圖像形成部件；其中，在組裝所述氣密性容器的所述步驟之后和所述形成步驟之前，在所述圖像形成部件與所述襯底之間施加電壓，進(jìn)行所述調(diào)整步驟。
92.如權(quán)利要求91的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，一邊監(jiān)視所述圖像形成部件與所述襯底之間放電的引導(dǎo)現(xiàn)象，一邊執(zhí)行所述調(diào)整步驟，當(dāng)檢測到所述引導(dǎo)現(xiàn)象時(shí)進(jìn)行允許所述圖像形成部件的電位接近所述襯底電位的控制。
93.如權(quán)利要求91的制造圖像形成裝置的方法，其特征在于，把電壓施加部件連接在所述圖像形成部件與所述襯底之間，一邊執(zhí)行所述調(diào)整步驟，一邊監(jiān)視所述圖像形成部件與所述襯底之間放電的引導(dǎo)現(xiàn)象，當(dāng)檢測到所述引導(dǎo)現(xiàn)象時(shí)進(jìn)行切斷所述圖像形成部件與所述電壓施加部件之間電連接的控制。
94.用于實(shí)施如權(quán)利要求89的所述電子源制造方法的制造裝置，其特征在于，與所述襯底相對(duì)的所述調(diào)整電極的區(qū)域小于其上設(shè)置所述電子發(fā)射元件的所述襯底的表面面積，和提供移動(dòng)所述調(diào)整電極，同時(shí)保持所述調(diào)整電極與所述襯底之間的間距為規(guī)定值的移動(dòng)部件。
95.用于實(shí)施如權(quán)利要求90的電子源制造方法的制造裝置，其特征在于包括用于在所述調(diào)整步驟中控制所述調(diào)整電極與所述襯底之間的間距的控制部件。
96.用于實(shí)施如權(quán)利要求87的所述電子源制造方法的制造裝置，其特征在于包括用于監(jiān)視所述調(diào)整電極與所述襯底之間放電的引導(dǎo)現(xiàn)象的監(jiān)視部件；和電位改變部件，根據(jù)表示所述監(jiān)視部件檢測到所述引導(dǎo)現(xiàn)象的信號(hào)，使所述調(diào)整電極的電位接近所述襯底的電位。
97.用于如權(quán)利要求96的電子源的制造裝置，其特征在于，所述電位改變部件包括開關(guān)，用于接通/斷開使所述調(diào)整電極與所述襯底短路的電路。
98.用于實(shí)施如權(quán)利要求92的所述圖像形成裝置制造方法的制造裝置，其特征在于包括用于監(jiān)視所述圖像形成部件與所述襯底之間放電的引導(dǎo)現(xiàn)象的監(jiān)視部件；和電位改變部件，根據(jù)表示所述監(jiān)視部件檢測到所述引導(dǎo)現(xiàn)象的信號(hào)，使所述圖像形成部件的電位接近所述襯底的電位。
99.用于如權(quán)利要求97的圖像形成裝置的制造裝置，其特征在于，所述電位改變部件包括開關(guān)，用于接通/斷開使所述圖像形成部件與所述襯底短路的電路。
100.用于實(shí)施如權(quán)利要求88的所述電子源制造方法的制造裝置，其特征在于包括用于監(jiān)視所述調(diào)整電極與所述襯底之間放電的引導(dǎo)現(xiàn)象的監(jiān)視部件；和連接切斷部件，根據(jù)表示所述監(jiān)視部件檢測到所述引導(dǎo)現(xiàn)象的信號(hào)，切斷所述調(diào)整電極與所述電壓施加裝置之間的電連接。
101.用于實(shí)施如權(quán)利要求93的所述圖像形成裝置制造方法的制造裝置，其特征在于包括用于監(jiān)視所述圖像形成部件與所述襯底之間放電的引導(dǎo)現(xiàn)象的監(jiān)視部件；和連接切斷部件，根據(jù)表示所述監(jiān)視部件檢測到所述引導(dǎo)現(xiàn)象的信號(hào)，切斷所述圖像形成部件與所述電壓施加裝置之間的電連接。
全文摘要
在使用電子發(fā)射元件特別是表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的圖像形成裝置(電子束裝置)的制造工藝中,其上形成布線和元件電極的電子源襯底上的布線與面板的電極相對(duì),在布線與電極之間施加規(guī)定電壓,從而預(yù)先產(chǎn)生放電現(xiàn)象,于是可消除突起等。以這種方式,當(dāng)對(duì)電子源進(jìn)行電場施加工藝時(shí),就可消除在驅(qū)動(dòng)以圖像形成裝置為代表的電子束裝置中會(huì)引起電子源中放電現(xiàn)象的如突起之類的因素,從而實(shí)現(xiàn)即使長時(shí)間進(jìn)行圖像顯示,其顯示特性也優(yōu)良且沒有像素缺陷的圖像形成裝置。
文檔編號(hào)H01J9/02GK1335999SQ00801304
公開日2002年2月13日 申請日期2000年1月19日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月19日
發(fā)明者安藤洋一, 山本敬介, 川崎秀司, 小林玉樹, 茂木聰史, 羽山彰 申請人:佳能株式會(huì)社