專利名稱：電子發(fā)射器件、使用它的電子源和顯示設(shè)備及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種電子發(fā)射器件、使用該器件的電子源和圖像顯示設(shè)備。此外，本發(fā)明還涉及一種信息顯示設(shè)備，比如電視，這種設(shè)備接收廣播信號比如電視廣播并執(zhí)行在廣播信號中包括的圖像信息、字符信息和聲頻信息的顯示和再現(xiàn)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的表面導電型電子發(fā)射器件的制造過程使用附圖24A至24D示意性地示出。首先，一對輔助電極2和3形成在基本絕緣的襯底1上(附圖24A)。接著，該對輔助電極2和3與導電膜4連接(附圖24B)。然后，執(zhí)行被稱為“通電形成(energization forming)”的處理，該處理通過在該對輔助電極2和3之間施加電壓在導電膜4的一部分上形成第一間隙7(附圖24C)。“通電形成”處理是使電流在導電膜4中流動以便通過該電流產(chǎn)生焦耳熱在一部分導電膜4上形成第一間隙7的過程。彼此相對且其間放置有第一間隙7的一對電極4a和4b通過“通電形成”處理形成。然后，優(yōu)選執(zhí)行被稱為“活化”的處理?！盎罨碧幚碓砩习ㄔ诤嫉臍怏w環(huán)境中在輔助電極對2和3之間施加電壓的過程。通過這種處理，碳膜21a和21b(它們都是導電膜)形成在第一間隙7中的襯底1上和在第一間隙7附近的電極4a和4b上(附圖24D)。通過上述過程形成了電子發(fā)射器件。
附圖8A所示為在執(zhí)行了“活化”處理之后電子發(fā)射器件的平面示意圖。附圖8B所示為沿著附圖8A的線B-B’的剖面示意圖，并且基本與附圖24D相同。在附圖24A至24D中，通過與附圖8A和8B中的參考標號相同的參考標號表示的部件與附圖8A和8B中的部件相同。在使電子發(fā)射器件發(fā)射電子時，使施加給輔助電極2和3中的一個電極的電位高于施加給另一個電極的電位。通過以這種方式對輔助電極2和3施加電壓，在第二間隙8產(chǎn)生強電場。結(jié)果，可認為電子從構(gòu)成第二間隙的外邊緣的部分(這些部分是在低電位側(cè)連接到輔助電極2或3的碳膜21a或21b的端緣)的許多位置(即多個電子發(fā)射區(qū))發(fā)射。
日本專利申請公開第H07-201274、日本專利申請公開第H04-132138、日本專利申請公開第H01-279557、日本專利申請公開第H02-247940和日本專利申請公開第H08-96699公開了通過控制輔助電極2和3和導電膜4等的形狀控制該間隙的位置的技術(shù)。
通過如下過程可以構(gòu)造圖像顯示設(shè)備使配備有由排列的多個這種電子發(fā)射器件構(gòu)成的電子源的襯底和配備有由熒光體等制成的發(fā)光膜的襯底相對并維持在真空中的襯底之間的間隔。

發(fā)明內(nèi)容
對于最近的圖像顯示設(shè)備，要求能夠在較長的期間上非常均勻且穩(wěn)定地顯示更加明亮的顯示圖像。因此，在配備有包括排列的多個電子發(fā)射器件的電子源的圖像顯示設(shè)備中，要求每個電子發(fā)射器件穩(wěn)定維持良好的電子發(fā)射特性較長的期間。此外，同時，也要求每個電子發(fā)射器件的電子發(fā)射量Ie的離差較小。
在“通電形成”處理中，其中形成了第一間隙7的位置極容易甚至被較小的作用因素改變。即，第一間隙7的位置和形狀由在“通電形成”處理過程中產(chǎn)生的焦耳熱集中的部位確定。
如果導電膜4在質(zhì)量上和形狀上是均勻的并且輔助電極2和3彼此對稱，則在導電膜4中產(chǎn)生的焦耳熱必定是均勻的。因此，認為，如果考慮對環(huán)境的熱傳導(例如，對輔助電極2和3的熱傳導)，焦耳熱最集中的位置正好在輔助電極2和3的中間。
然而，實際中發(fā)生了導電膜4的膜厚變化、輔助電極2和3的形狀誤差等。因此，幾乎在所有的情況下，如附圖8A所示，間隙(第一間隙7和第二間隙8)在輔助電極2和3之間的區(qū)域中較大彎曲地延伸。
此外，因為附圖8A是在執(zhí)行了“活化”處理之后的示意圖，因此沒有繪制出第一間隙7的形狀。但是，第一間隙7的形狀與第二間隙8的形狀幾乎是相同的彎曲形狀。此外，第一間隙7的寬度寬于第二間隙8的寬度。
因此，每個電子發(fā)射器件的間隙(第一間隙7和第二間隙8)的形狀彼此不同。結(jié)果，造成了電子發(fā)射特性的離差(變化)。
此外，如上文所述，普遍認為，在構(gòu)成間隙8的外部邊緣(它是一個碳膜21a或21b的端緣的一部分)的許多位置上發(fā)生了場發(fā)射(從這些位置穿透(發(fā)射)電子)。例如，在使第一輔助電極2的電位高于第二輔助電極3的電位并驅(qū)動該電子發(fā)射器件時，可以將通過第二電極4b連接到第二輔助電極3的第二碳膜21b看作發(fā)射器。結(jié)果，在構(gòu)成第二間隙8的外部邊緣(它是第二碳膜21b的端緣)的部分上存在許多電子發(fā)射點(區(qū)域)。即，普遍認為，許多電子發(fā)射點位于連接到輔助電極3或2的碳膜21a或21b的端緣上的一條線上，沿著第二間隙8將低電位施加給該輔助電極3或2上。
因此，如附圖8A等所示，在間隙(第二間隙8和第一間隙7)彎曲地延伸時，從輔助電極到每個電子發(fā)射點的有效電阻值發(fā)生了離差。結(jié)果，在這種電子發(fā)射器件中，幾乎在所有的情況下都發(fā)生了電子發(fā)射量的“波動”(它是這樣的一種現(xiàn)象其中電子發(fā)射電流的改變在短時間內(nèi)發(fā)生)。
此外，使用在作為已有技術(shù)示出的日本專利申請公開第H07-201274、日本專利申請公開第H04-132138、日本專利申請公開第H01-279557、日本專利申請公開第H02-247940和日本專利申請公開第H08-96699中公開的技術(shù)可以降低間隙(第二間隙8和第一間隙7)的彎曲。然而，雖然可以降低由作為主要原因的間隙彎曲引起的“波動”，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)僅僅消除彎曲的原因不足以減小電子發(fā)射量的“波動”。
因此，在包括上文提到的許多排列的電子發(fā)射器件的電子源中，預(yù)計源自間隙7和8之彎曲的電子發(fā)射特性的變化和電子發(fā)射量的改變以及電子發(fā)射量的“波動”都已經(jīng)發(fā)生。此外，在使用電子發(fā)射器件的圖像顯示設(shè)備中，已經(jīng)存在如下的情況所預(yù)計的亮度改變和亮度變化(離差)源自間隙的彎曲和電子發(fā)射量的“波動”。因此，難以實現(xiàn)高度精確的且良好的顯示圖像。
因此，考慮到上述的問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種具有很小的電子發(fā)射特性的離差以及被抑制了其電子發(fā)射量的“波動”的電子發(fā)射器件。
此外，同時，本發(fā)明的另一目的是提供一種電子發(fā)射特性的離差很小并且它的電子發(fā)射量的“波動”很小的電子發(fā)射器件的簡單的且可良好控制的制造方法。
此外，本發(fā)明的進一步目的是提供一種具有很小的電子發(fā)射特性的離差和穩(wěn)定的電子發(fā)射特性的電子源和該電子源的制造方法。同時，本發(fā)明的進一步目的是提供一種具有很小的亮度離差和改變的圖像顯示設(shè)備和該圖像顯示設(shè)備的制造方法。
因此，本發(fā)明解決了上述問題，本發(fā)明是一種包括襯底和設(shè)置在襯底上并在其中包括間隙的導電膜的電子發(fā)射器件，其中襯底至少包括含硅氧化物的第一部分和與第一部分并列設(shè)置并各自具有比第一部分的導熱性更高的導熱性的第二部分，其中第一和第二部分各自具有比導電膜的電阻更高的電阻，其中導電膜設(shè)置在第一和第二部分上，其中間隙設(shè)置在第一部分上。
此外，本發(fā)明的特征還在于“與第一部分的兩側(cè)并列地設(shè)置第二部分以將第一部分夾在第二部分之間”；“每個第二部分的導熱性至少是第一部分導熱性的四倍大”；“構(gòu)成第一和第二部分中的每部分的材料的電阻率是108Ωm或更大”；“導電膜的薄膜電阻是在102Ω/□至107Ω/□的范圍內(nèi)”；以及“第一部分包含硅氧化物作為主要成分”。
此外，本發(fā)明是一種電子發(fā)射器件，包括設(shè)置在襯底上的一對電極；和連接到該電極對并且其中包括間隙的導電膜，其中具有比導電膜的電阻更高的電阻的層，其中該層具有孔隙以暴露該間隙，其中襯底在該孔隙之下的一部分處的導熱性低于該層的導熱性。
本發(fā)明的特征還在于配備有本發(fā)明的多個電子發(fā)射器件的電子源以及包括該電子源和發(fā)光部件的圖像顯示設(shè)備。
本發(fā)明的特征還在于配備有輸出在所接收的廣播信號中包含的圖像信息、字符信息和聲頻信息中至少一種信息的至少一個接收器和連接到該接收器的圖像顯示設(shè)備的信息顯示設(shè)備。
此外，本發(fā)明是一種具有在其一部分上包括間隙的導電膜的電子發(fā)射器件的制造方法，該方法包括制備襯底的第一步驟，該襯底至少包括第一部分和與第一部分并列設(shè)置的第二部分，該第二部分具有各自比第一部分的導熱性更高的導熱性，其中第一和第二部分以具有比第一和第二部分的電阻更低的電阻的導電膜覆蓋；通過使電流在導電膜中流動而在第一部分上的一部分導電膜上形成間隙的第二步驟。
此外，本發(fā)明的特征還在于“每個第二部分的導熱性至少是第一部分導熱性的四倍大”；“構(gòu)成第一和第二部分中的每部分的材料的電阻率是108Ω或更大”；“導電膜的薄膜電阻是在102Ω/□至107Ω/□的范圍內(nèi)”；以及“第一部分包含硅氧化物作為主要成分”。
此外，本發(fā)明是一種配備有在襯底上設(shè)置的一對電極和連接到該對電極并且在其一部分處包括間隙的導電膜的電子發(fā)射器件的制造方法，該方法包括制備襯底的步驟，該襯底配備有(A)電極對、(B)連接該電極對兩者的導電膜和(C)具有位于該電極對之間以暴露該導電膜的一部分的孔隙的層，該層設(shè)置在導電膜上并具有比導電膜的電阻更高的電阻；和通過使電流經(jīng)該電極對在導電膜中流動而在導電膜的一部分上的孔隙中形成間隙的步驟，其中至少位于該孔隙之下的一部分襯底的導熱性低于該層的導熱性。
本發(fā)明的特征還在于通過使用本發(fā)明的多個電子發(fā)射器件的制造方法制造的電子源的制造方法和通過使用該電子源的制造方法制造的圖像顯示設(shè)備的制造方法，該圖像顯示設(shè)備包括發(fā)光部件。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射器件包括絕緣襯底；在該襯底上設(shè)置成彼此相對并且其間具有間隔(空間)的第一和第二電極；在襯底上第一和第二電極之間延伸的導電膜，該導電膜的一端連接到第一電極，其另一端連接到第二電極，該導電膜中還包括在第一和第二電極之間的位置處的間隙；和設(shè)置在該間隙之上的陽極，在第一和第二電極之間施加電壓時發(fā)射的電子朝向該陽極。
其中絕緣襯底包括在導電膜的間隙之下的第一絕緣材料的第一部分和在第一和第二電極之間的位于第一部分附近的第二絕緣材料的第二部分，和第一絕緣材料的熱膨脹率小于第二絕緣材料的熱膨脹率，第二絕緣材料的導熱性大于第一絕緣材料的導熱性。
在本實施例中，第二絕緣材料的導熱性至少是第一絕緣材料的導熱性的四倍大。
在本實施例中，在導電膜的間隙中的間隔方向上的第一部分的寬度小于在第一和第二電極之間的間隔的一半，優(yōu)選小于在第一和第二電極之間的間隔的十分之一。
根據(jù)本發(fā)明，可以實現(xiàn)具有很小的“波動”并且能夠在較長的時間內(nèi)保持具有很小的離差的良好電子發(fā)射特性的電子發(fā)射器件。此外，因為間隙(第一間隙7和/或第二間隙8)的位置和形狀，可以提供其電子發(fā)射特性的離差很小的電子發(fā)射器件和電子源。結(jié)果，可以提供一種能夠顯示具有良好的均勻性和具有很小的亮度變化的高質(zhì)量的顯示圖像的圖像顯示設(shè)備和信息顯示設(shè)備。


附圖1A、1B和1C所示為顯示本發(fā)明的電子發(fā)射器件的結(jié)構(gòu)實例的平面示意圖和剖面示意圖；附圖2A、2B、2C、2D和2E所示為本發(fā)明的電子發(fā)射器件的制造方法的概述的示意圖；附圖3A、3B和3C所示為本發(fā)明的電子發(fā)射器件的另一結(jié)構(gòu)實例的平面示意圖和剖面示意圖；
附圖4A、4B和4C所示為本發(fā)明的電子發(fā)射器件的進一步的結(jié)構(gòu)實例的平面示意圖和剖面示意圖；附圖5A、5B、5C、5D和5E所示為本發(fā)明的電子發(fā)射器件的制造方法的概述的示意圖；附圖6A、6B、6C和6D所示為本發(fā)明的電子發(fā)射器件的另一結(jié)構(gòu)實例的平面示意圖和剖面示意圖；附圖7A、7B、7C、7D、7E和7F所示為本發(fā)明的電子發(fā)射器件的制造方法的概述的示意圖；附圖8A和8B所示為說明常規(guī)的電子發(fā)射器件的實例的平面示意圖和剖面示意圖；附圖9A和9B所示為在制造本發(fā)明的電子發(fā)射器件時在施加形成脈沖時溫度分布的示意圖；附圖10所示為配備有電子發(fā)射器件的測量評估功能的真空室的實例的示意圖；附圖11A和11B所示為在制造本發(fā)明的電子發(fā)射器件時形成脈沖的實例的示意圖；和附圖12A和12B所示為在制造本發(fā)明的電子發(fā)射器件時激活脈沖的實例的示意圖；附圖13所示為本發(fā)明的電子發(fā)射器件的電子發(fā)射特性的示意圖；附圖14A、14B和14C所示為本發(fā)明的電子發(fā)射器件的驅(qū)動特性的示意圖；附圖15所示為說明使用本發(fā)明的電子發(fā)射器件的電子源襯底的示意圖；附圖16所示為說明使用本發(fā)明的電子發(fā)射器件的圖像顯示設(shè)備的實例的構(gòu)造的示意圖；附圖17A和17B所示為說明熒光膜的示意圖；附圖18所示為根據(jù)本發(fā)明的電子源和圖像顯示設(shè)備的制造過程的實例的示意圖；附圖19所示為根據(jù)本發(fā)明的電子源和圖像顯示設(shè)備的制造過程的實例的示意圖；附圖20所示為根據(jù)本發(fā)明的電子源和圖像顯示設(shè)備的制造過程的實例的示意圖；附圖21所示為根據(jù)本發(fā)明的電子源和圖像顯示設(shè)備的制造過程的實例的示意圖；附圖22所示為根據(jù)本發(fā)明的電子源和圖像顯示設(shè)備的制造過程的實例的示意圖；附圖23是本發(fā)明的電視設(shè)備的方塊圖；附圖24A、24B、24C和24D所示為常規(guī)的電子發(fā)射器件的制造過程的實例的示意圖；附圖25所示為根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射器件的一部分的示意圖；附圖26A、26B和26C所示為根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射器件的構(gòu)造的示意圖；附圖27所示為本發(fā)明的電子發(fā)射器件的改進實例的示意圖。
具體實施例方式
雖然下文詳細地描述根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射器件和它們的制造方法，但是在下文中示出的材料和取值僅僅是舉例。只要各種材料和各種取值的改進實例都落在能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目標和優(yōu)點的范圍內(nèi)，則可以采用這些改進的實例作為上述的材料和取值以應(yīng)用到本發(fā)明。
(第一實施例)使用附圖26A至26C首先描述作為根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射器件的形式的最典型的實例的第一實施例的基本結(jié)構(gòu)。
附圖26A所示為本發(fā)明典型結(jié)構(gòu)的平面示意圖。附圖26B和26C所示分別為沿著線B-B’和C-C’截取的剖面示意圖。
在附圖26A至26C中所示的形式的實例是這樣的實例襯底100基本由絕緣襯底1、第一部分5和第二部分6構(gòu)成。每個第二部分6具有比第一部分5的導熱性更高的導熱性(更高的熱導率)。在這種形式的實例中，第二部分6被分離設(shè)置在兩個區(qū)域上，并且第二部分被設(shè)置成將第一部分5置于它們之間。第一和第二部分彼此并列設(shè)置。
在襯底100上，第一輔助電極2和第二輔助電極3被設(shè)置成彼此分離一段間隔L1。第一導電膜30a和第二導電膜30b分別連接到第一輔助電極2和第二輔助電極3。第一導電膜30a和第二導電膜30b彼此相對，它們之間設(shè)置間隙8。即，間隙8被設(shè)置在第一輔助電極2和第二輔助電極3之間。間隙8被設(shè)置在正好在第一部分5之上的區(qū)域中?？紤]到驅(qū)動器的成本等因素，第二間隙8的寬度L3被典型地設(shè)定在從1納米到10納米的范圍內(nèi)(包含兩個端值)以使驅(qū)動電壓為30V或更小，并且還可以抑制由在驅(qū)動時意料之外的電壓變化引起的放電。
此外，附圖26A至26C說明了第一導電膜30a和第二導電膜30b為兩個完全分離的膜。然而，因為間隙8可以具有如上文所述的非常窄的寬度，因此間隙8、第一導電膜30a和第二導電膜30b可以總體地表示為“其中包含間隙的導電膜”。
此外，還存在一些這樣的情況其中第一導電膜30a和第二導電膜30b在非常微小的區(qū)域中彼此連接。因為非常微小的區(qū)域具有較高的電阻，因此該區(qū)域?qū)﹄娮影l(fā)射特性的影響受到限制，因此可以允許這種微小的區(qū)域。第一導電膜30a和第二導電膜30b在一部分上彼此連接的形式也可以表示為“其中包括間隙的導電膜”。
此外，附圖26A所示為間隙8沒有任何特定的周期性地彎曲的實例。然而，間隙8不必是彎曲的。間隙8可以是一種所需的形式比如直線、周期性纏繞的線、弧線、弧線和直線的組合形式。
因此，間隙8通過第一和第二導電膜30a和30b的設(shè)置形成以使它們的端緣(外部邊緣)可以彼此相對。
可以設(shè)想許多電子發(fā)射點(區(qū)域)存在于一個導電膜30a或30b的端緣的部分(它們是構(gòu)成間隙8的外部邊緣的部分)上。例如，在通過分別給第一和第二輔助電極2和3施加彼此不同的電位以使第一輔助電極2的電位可以高于第二輔助電極3的電位來驅(qū)動電子發(fā)射器件時，連接到第二輔助電極3的第二導電膜30b對應(yīng)于發(fā)射器。即，許多電子發(fā)射點(區(qū)域)存在于第二導電膜30b的端緣的部分(它們是構(gòu)成間隙8的外部邊緣的部分)上。相反，在通過分別給第一和第二輔助電極2和3施加彼此不同的電位以使第二輔助電極3的電位可以高于第一輔助電極2的電位來驅(qū)動電子發(fā)射器件時，連接到第一輔助電極2的第一導電膜30a對應(yīng)于電子發(fā)射膜(發(fā)射器)。即，許多電子發(fā)射點(區(qū)域)存在于第一導電膜30a的端緣的部分(它們是構(gòu)成間隙8的外部邊緣的部分)上。
間隙8也可以通過對導電膜執(zhí)行使用聚焦離子束(FIB)等的各種毫微級的高度精確的處理方法形成。因此，本發(fā)明的電子發(fā)射器件的間隙8不限于通過“活化”處理(將在下文中描述)形成的間隙。
此外，附圖26A至26C所示為由襯底1、第一部分5和第二部分6制成的襯底100的實例，該第一部分5和第二部分6分離地形成在襯底1的表面上。然而，第一部分5可以通過襯底1的一部分形成。此外，如附圖1A至1C所示，第一部分5可以由層疊在襯底1的表面上的另一部件形成。類似地，第二部分6可以由襯底1的一部分形成，或者可以是層疊在襯底1的表面上的另一部件。
然而，如上文所述，需要第二部分6具有比第一部分5的導熱性(熱導率)更高的導熱性。此外，具有與第一部分5和第二部分6的導熱性不同的導熱性的部分可以設(shè)置在襯底1上的未設(shè)置輔助電極2和3和導電膜30a和30b的區(qū)域中。作為這種區(qū)域，例如，除了在第一輔助電極2和第二輔助電極3之下的區(qū)域和在第一輔助電極2和第二輔助電極3之間的區(qū)域等區(qū)域之外的區(qū)域都可以使用。
通過采用這種結(jié)構(gòu)，可以降低電子發(fā)射量的“波動”。雖然這個原因是不確定的，但是本發(fā)明人認為這個原因是在間隙8的兩側(cè)上存在具有高導熱性的第二部分6則在驅(qū)動時能夠抑制導電膜30a和30b的溫度上升。本發(fā)明人認為這個原因是這種結(jié)構(gòu)可以抑制在驅(qū)動時導電膜30a和30b的材料的擴散和變形或者在襯底100中存在的雜質(zhì)離子的擴散。即，本發(fā)明人認為這個原因是從輔助電極2或3流到每個電子發(fā)射點(區(qū)域)的電流的離差和從輔助電極2或3到每個電子發(fā)射點(區(qū)域)的有效電阻的離差將會被抑制。此外，可以設(shè)想，因為在驅(qū)動時在間隙8的附近的溫度上升也被抑制了，因此在間隙8的附近襯底100的表面的熱變形也被抑制，結(jié)果間隙8的形狀改變也可以被抑制。因此，本發(fā)明人認為，穩(wěn)定了在驅(qū)動時有效地施加給間隙8的電壓，并且將會抑制發(fā)射電流Ie(或亮度)的“波動”。
此外，示出了至少第二部分6直接接觸導電膜30a和30b的形式。然而，只要它落在可以實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點的范圍內(nèi)，另一層可以設(shè)置在第二部分6和導電膜30a和30b之間。此外，只要在實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點的范圍內(nèi)，在第二部分6的整個面積上不需要第二部分6是均質(zhì)的。類似地，只要在實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點的范圍內(nèi)，另一層可以設(shè)置在第一部分5上，并且在第一部分5的整個面積上不需要第一部分5是均質(zhì)的。
此外，所示的導電膜30a和30b也可以由碳膜21a和21b和電極4a和4b構(gòu)成，這將作為第二實施例，并在下文中描述。
作為導電膜30a和30b的材料，可以使用導電材料比如金屬和半導體。例如，可以使用金屬比如Pd，Ni，Cr，Au，Ag，Mo，W，Pt，Ti，Al，Cu等、它們的合金以及碳。具體地，導電膜30a和30b優(yōu)選是碳膜，因為它們可以通過“活化”處理形成，這將在下文中描述。在本實施例中的碳膜由與將在下文中描述的第二實施例的碳膜的材料和組分相同的材料和組分制成。
導電膜30a和30b優(yōu)選被形成為具有在從102Ω/□至107Ω/□的電阻值的范圍內(nèi)(包括兩個端值)的薄膜電阻(Rs)。具有上述電阻值的膜厚具體地優(yōu)選在從5納米至100納米的范圍內(nèi)(包括兩個端值)。此外，Rs是在長度方向上進行測量時在具有厚度t、寬度w和長度l的膜的電阻R被設(shè)定為R＝Rs(1/w)時出現(xiàn)的值。在電阻率被設(shè)定為ρ時，Rs＝ρ/t。此外，每個導電膜30a和30b的寬度W′優(yōu)選被設(shè)定到小于每個輔助電極2和3的寬度W(參見附圖26A)。通過將寬度W設(shè)定到比寬度W′更寬，可以降低從每個輔助電極有2和3到每個電子發(fā)射區(qū)的距離的離差。雖然對寬度W′沒有特別的限制，但是作為實際的范圍所述寬度W′優(yōu)選在10微米到500微米的范圍內(nèi)(包括兩個端值)。
此外，第一輔助電極2和第二輔助電極3的主要作用是將電壓施加給導電膜30a和30b的端子作用。因此，如果存在將電壓施加給間隙8的其它裝置，則可以省去輔助電極2和3。
作為襯底1，可以使用石英玻璃、鈉鈣玻璃、由玻璃襯底和在玻璃襯底上層疊的硅氧化物(典型地SiO2)構(gòu)成的玻璃襯底或者包含降低的堿性成分的玻璃襯底。
第一部分5和第二部分6優(yōu)選由絕緣材料制成。原因在于，如果第一部分5是基本導電的材料，則在間隙8中產(chǎn)生強磁場是不可能的，在最糟糕的情況下不發(fā)射電子。此外，如果第二部分6具有較高的導電性，則存在的可能是在“活化”處理或驅(qū)動時在發(fā)生放電時出現(xiàn)具有足夠破壞電子發(fā)射點(區(qū)域)的幅值的電流。
因此，對于第一部分5，重要的是它基本是絕緣材料。而對于第二部分6，重要的是具有比導電膜30a和30b的導電率更低的導電率(典型地，具有較高的薄膜電阻值或者高電阻值)。構(gòu)成第一部分5的材料的電阻率實際上優(yōu)選與構(gòu)成第二部分6的材料的電阻率(108Ω或更大)具有相同的電阻率或者更大。換句話說，第一部分5的電阻值(或者薄膜電阻值)優(yōu)選具有與第二部分6的電阻值(或薄膜電阻值)相同的電阻值或者更大。
因此，如果考慮厚度(將在下文中描述)，則第一部分5和第二部分6的薄膜電阻值具體優(yōu)選為1013Ω/□或更大。為了實現(xiàn)這種薄膜電阻值，第一部分5和第二部分6實際優(yōu)選具有等于108Ω/m或更大的電阻率。
作為第二部分6的材料，選擇具有比襯底1和第一部分5的導熱性更高的導熱性(熱導率)的材料。具體地，可以使用氮化硅、氧化鋁、氮化鋁、五氧化鉭和氧化鈦。
此外，雖然第二部分6的厚度(在附圖26A至26C中在Z方向上的厚度)也取決于材料，但是為了本發(fā)明的優(yōu)點，它們優(yōu)選有效是10納米或更大，更為優(yōu)選的是100納米或更小。此外，雖然從有利的角度考慮對厚度的上限值沒有限制，但是考慮到過程的穩(wěn)定性或與襯底1的熱應(yīng)力優(yōu)選有效地使厚度為10微米或更小。
為了在“活化”處理(將在下文中描述)中實現(xiàn)高電子發(fā)射特性(特別是高電子發(fā)射量)并且為了在驅(qū)動時穩(wěn)定的緣故，第一部分5優(yōu)選包含硅氧化物(典型地SiO2)。此外，特別優(yōu)選的是，第一部分5包含硅氧化物作為主要成分。在包含硅氧化物作為主要成分的情況下，在第一部分5中包含的硅氧化物的百分比實際上為80wt％或更大，優(yōu)選90wt％或更大。
間隙8的寬度的實際范圍是1納米至10納米，如下文所描述。因此，如果在驅(qū)動時第一部分5發(fā)生了變形(熱膨脹)，則間隙8的形狀受到影響，并且導致發(fā)射電流Ie和器件電流If的改變。硅氧化物(典型為SiO2)具有非常小的線性熱膨脹系數(shù)。因此，即使間隙8的附近的溫度在驅(qū)動時變得較高，仍然可以特別有效地抑制發(fā)射電流Ie和器件電流If的改變比如“波動”。此外，為了實現(xiàn)具有足夠的可再現(xiàn)性的效果，優(yōu)選第二部分6的導熱性至少是第一部分5的導熱性的四倍大。
在第一輔助電極2和第二輔助電極3彼此相對設(shè)置的方向(X方向)上的間隔L1和每個厚度根據(jù)電子發(fā)射器件的使用形式等適當?shù)卦O(shè)計。例如，在電子發(fā)射器件被用于圖像顯示設(shè)備比如電視(將在下文中描述)的情況下，間隔L1和膜厚度根據(jù)它的分辨率對應(yīng)地設(shè)計。總之，因為要求高清晰度(HD)電視非常精確，因此需要使它的像素尺寸較小。因此，在限制電子發(fā)射器件的尺寸的同時，為了獲得足夠的亮度，設(shè)計電子發(fā)射器件以使可以獲得足夠的發(fā)射電流Ie。
第一輔助電極2和第二輔助電極3在X方向(彼此相對的方向)上的間隔L1實際被設(shè)定到從5微米到100微米的范圍內(nèi)(包括兩個端值)。間隔L1是5微米或更大的原因是，在間隔L1小于5微米時，存在這樣的一些情況在“活化”處理時(將在下文中描述)或者在驅(qū)動時產(chǎn)生不希望或意料之外的放電時嚴重地損害了電子發(fā)射器件。此外，間隔L1是100微米或更小的原因是，在用于高清晰度(HD)電視情況下在間隔L1大于100微米時，則變得難以設(shè)計這種輔助電極2和3。輔助電極2和3的膜厚實際在從100納米到10微米的范圍內(nèi)(包括兩個端值)。
作為輔助電極2和3的材料，可以使用導電材料比如金屬和半導體。例如，相應(yīng)地，可以使用金屬和合金比如Ni，Cr，Au，Mo，W，Pt，Ti，Al，Cu，Pd等和金屬或金屬氧化物比如Pd，Ag，Au，RuO2，Pd-Ag等。
因為與輔助電極2和3相比，導電膜30a和30b更薄，因此輔助電極2和3各自具有比導電膜30a和30b的導熱性高得多的導熱性。
第一部分5在X方向上的寬度L2被設(shè)定為比間隔L1窄得多。為了充分地降低電子發(fā)射量的“波動”，寬度L2優(yōu)選是間隔L1的一半或更小，更為優(yōu)選的是，是間隔L1的十分之一或更小。
第一部分5位于間隙8正下方，可取的是寬度L2的值盡可能大地接近間隙8的寬度(在附圖26A至26C的X方向上的寬度L3)。這是因為，為了實現(xiàn)上文所述的本發(fā)明的優(yōu)點，優(yōu)選導電膜30a和30b與位于它們正下方的第二部分6的接觸面積盡可能地大。然而，象執(zhí)行“活化”處理(將在下文中描述)的情況一樣，存在許多這樣的情況其中間隙8的彎曲形狀和寬度L3不可能均勻地形成，雖然該情形也取決于間隙8的制造方法。
因此，間隔L2的值被設(shè)定到大于間隙8的寬度L3?？紤]到構(gòu)圖的精度等，間隔L2實際被設(shè)定為10納米或更大，優(yōu)選20納米或更大。
在所有的情況下，為了實現(xiàn)上述的優(yōu)點，至少一部分間隙8必須位于第一部分5正上方的區(qū)域中。即，對于間隙8，在Y方向上延伸的至少一部分Z-X橫截面上存在的間隙8必須位于第一部分5正上方的區(qū)域內(nèi)。毋庸置疑，優(yōu)選在X-Y平面上的整個間隙8位于第一部分5正上方的區(qū)域內(nèi)，如附圖26A至26C所示。然而，在實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點的限度內(nèi)，例如，如附圖27所示，不排除如下的形式在X-Y平面上的間隙8的一部分從在第一部分5正上方的區(qū)域的里面伸到外部。
因此，實際中優(yōu)選在X-Y平面中的間隙8的80％或更多位于第一部分5正上方。此外，可以以在X-Y平面中的間隙8的面積的80％替換該80％的比率。此外，換句話說，實際需要的是，導電膜對30a和30b的端緣在X-Y平面上構(gòu)成間隙8的每個部分的長度的80％或更大位于第一部分5正上方。
此外，位于間隙8中的襯底100的表面(第一部分5的表面)優(yōu)選是凹面，該表面的形狀下文將參考“活化”處理進行描述。因為在這種形式下第一導電膜30a和第二導電膜30b的蠕變距離可以保持較長，因此可以改善蠕變耐受電壓，這是可取的。
此外，如果第一部分5設(shè)置在間隙8正下方，則不需要第一部分5位于輔助電極2和3之間的中心。此外，雖然在Y方向上以直線形成第一部分5的實例在附圖26A所示的實例中示出，但是第一部分5可以不是直線的。
附圖26C所示為甚至在第一輔助電極2和第二輔助電極3之間未設(shè)置導電膜30a和30b的區(qū)域中將第一部分5置于第二部分6之間的情況。然而，在本發(fā)明中，不限于這種形式，第一部分5可以不存在于在第一輔助電極2和第二輔助電極3之間未設(shè)置導電膜30a和30b的區(qū)域中。即，可以采用這樣的形式其中第二部分6占用位于第一輔助電極2和第二輔助電極3之間的未設(shè)置導電膜30a和30b的襯底100表面的所有區(qū)域。
然而，在任何形式下，在第二間隙8下設(shè)置第一部分5。因此，第一間隙7也可以被設(shè)置在第一部分5上。
此外，各種改進的實例可用于本發(fā)明的電子發(fā)射器件。
(第二實施例)使用附圖1A至1C描述作為本發(fā)明電子發(fā)射器件的改進實例的第二實施例的基本構(gòu)造。
附圖1A所示為本實施例的典型結(jié)構(gòu)的示意性平面圖。附圖1B和1C分別是沿著在附圖1A中的線B-B’和線C-C’的剖面示意圖。在附圖1A至1C中，對于在第一實施例中相同的部件以相同的參考標號表示。在這種形式的實例中間隔L1和寬度L2和L3的尺寸、每個部件的材料和尺寸等都與參考第一實施例已經(jīng)描述的尺寸和材料相同。
除了將在第一實施例中的導電膜(30a和30b)以碳膜(21a和21b)和電極(4a和4b)替代以外，本實施例與第一實施例相同。此外，碳膜(21a和21b)具有導電性。
在本實施例中，第一輔助電極2和第二輔助電極3設(shè)置在襯底100上。第一電極4a連接到第一輔助電極2，第二電極4b連接到第二輔助電極3。此外，第一碳膜21a連接到第一電極4a，第二碳膜21b連接到第二電極4b。
此外，第一電極4a和第二電極4b彼此相對地設(shè)置，在它們之間放置第一間隙7。第一間隙7的至少一部分(優(yōu)選全部)設(shè)置在第一部分5正上方。
此外，第一碳膜21a和第二碳膜21b彼此相對設(shè)置，在它們之間放置第二間隙8。第二間隙8設(shè)置在第一間隙7的里面。即，第一間隙7的寬度(在電極4a和4b之間的間隔)大于第二間隙8的寬度(第一碳膜21a和第二碳膜21b的間隔)。
本實施例的第二間隙8對應(yīng)于第一實施例的間隙8。因此，第二間隙8由第一碳膜21a的端緣(外部邊緣)和第二碳膜21b的端緣(外部邊緣)構(gòu)成，在本實例形式中這兩個端緣彼此相對。
可以設(shè)想許多電子發(fā)射區(qū)存在于構(gòu)成第二間隙8的外部邊緣的一個碳膜21a或21b的端緣的部分上。例如，在設(shè)定第一輔助電極2的電位高于第二輔助電極3的電位的情況下驅(qū)動電子發(fā)射器件時，連接到第二輔助電極3的第二碳膜30b對應(yīng)于發(fā)射器。即，許多電子發(fā)射區(qū)存在于第二碳膜30b的端緣的部分上，該部分是構(gòu)成第二間隙8的外部邊緣的部分。
在附圖1A至1C所示的形式的實例中，第一電極4a和第一碳膜21a構(gòu)成了在第一實施例中的第一導電膜30a。第二電極4b和第二碳膜21b構(gòu)成了第二導電膜30b。通過采用這種形式，可以使導電膜30a和30b具有兩種功能用作電子發(fā)射膜(發(fā)射器)的碳膜21a和21b和用作電阻器的電極4a和4b。即，通過控制電極4a和4b的電阻，可以控制從輔助電極2和3到第二間隙8的大部分有效電阻。結(jié)果，在第一碳膜21a和第二碳膜21b之間的放電可以被抑制，并且可以執(zhí)行對“波動”的進一步抑制。
第一間隙7的寬度典型地設(shè)定在從10納米至1微米的范圍內(nèi)(包括兩個端值)。此外，考慮到驅(qū)動器的成本為使電子發(fā)射器件的驅(qū)動電壓小于40V并且為抑制在驅(qū)動時由于非預(yù)期的電壓變化引起的意料之外的或不希望的放電，第二間隙8典型地設(shè)定在從1納米至10納米的范圍內(nèi)(包括兩個端值)。
此外，附圖1A至1C所示為作為完全分離的兩個膜的第一碳膜21a和第二碳膜21b。然而，因為第二間隙8如上文所述具有非常窄的寬度，因此第二間隙8、第一碳膜21a和第二碳膜21b可以被總體地表示為“其中包括間隙的導電膜”。
此外，第一碳膜21a和第二碳膜21b有時在非常微小的區(qū)域中彼此連接。因為非常微小的區(qū)域具有較高的電阻，因此對電子發(fā)射器件的電子發(fā)射特性的影響很有限，因此它是允許的。這種第一碳膜21a和第二碳膜21b在一部分上彼此連接的形式也可以表示為“其中包括間隙的導電膜”。
此外，附圖1A所示為第二間隙8沒有任何特定的周期性地彎曲的實例。然而，在本實施例中，間隙8不必是彎曲的。間隙8可以是一種所需的形式比如直線、周期性纏繞的線、弧線、弧線和直線的組合形式。
因此，間隙8通過第一碳膜21a和第二碳膜21b的相對的端緣(外部邊緣)形成。
可以設(shè)想許多電子發(fā)射區(qū)存在于一個碳膜21a或21b的端緣的部分(它們是構(gòu)成間隙8的外部邊緣的部分)上。例如，在通過給第一和第二輔助電極2和3施加一種電位以使第一輔助電極2的電位可以高于第二輔助電極3的電位來驅(qū)動電子發(fā)射器件時，連接到第二輔助電極3的第二碳膜21b對應(yīng)于發(fā)射器。即，許多電子發(fā)射區(qū)存在于第二碳膜21b的端緣的部分(它們是構(gòu)成間隙8的外部邊緣的部分)上。
雖然整個第二間隙8優(yōu)選與第一實施例類似地位于第一部分5正上方，但是實際上優(yōu)選的是80％或更多的第二間隙8位于第一部分5正上方。
通過對導電膜執(zhí)行各種處理技術(shù)比如電子束光刻和聚焦離子束(FIB)可以形成第一間隙7。因此，本發(fā)明的電子發(fā)射器件的第一間隙7不限于通過“活化”處理(將在下文中描述)形成的間隙。此外，類似地，第二間隙8也可以通過對碳膜執(zhí)行使用聚焦離子束(FIB)等的各種毫微級的高度精確的處理方法形成。因此，本發(fā)明的電子發(fā)射器件的第二間隙8不限于通過“活化”處理(將在下文中描述)形成的間隙。
通過采用這種結(jié)構(gòu)，可以類似于第一實施例地降低電子發(fā)射量的“波動”。雖然這個原因是不確定的，但是本發(fā)明人認為這個原因是在第二間隙8的兩側(cè)上存在具有高導熱性的第二部分6則在驅(qū)動時能夠抑制電極4a和4b的溫度上升。本發(fā)明人認為這個原因是通過這種結(jié)構(gòu)可以抑制在驅(qū)動時電極4a和4b的材料的擴散和變形或者在襯底100中存在的雜質(zhì)離子的擴散。
即，本發(fā)明人認為這個原因是從輔助電極2或3流到每個電子發(fā)射區(qū)的電流的擴散和從輔助電極2或3到每個電子發(fā)射區(qū)的有效電阻的離差將會被抑制。結(jié)果，本發(fā)明人認為，穩(wěn)定了在驅(qū)動時有效地施加給第二間隙8的電壓，并且將會抑制發(fā)射電流Ie(或亮度)的“波動”。
作為電極4a和4b的材料，可以使用導電材料比如金屬和半導體。例如，可以使用金屬比如Pd，Ni，Cr，Au，Ag，Mo，W，Pt，Ti，Al，Cu等、它們的合金，等等。在使電極4a和4b的電阻值太大時，不能獲得所需的電子發(fā)射量，結(jié)果，有時可能不能減少“波動”。因此，考慮到很好地執(zhí)行“通電形成”處理(下文將描述)的情況等因素，電極4a和4b優(yōu)選被形成為具有在102Ω/□至107Ω/□的范圍內(nèi)(包括兩個端值)的薄膜電阻(Rs)值。顯示上文所述的電阻值的膜厚具體地優(yōu)選在從5納米到100納米的范圍內(nèi)(包括兩個端值)。此外，Rs是在長度方向上進行測量時在具有厚度t、寬度w和長度l的膜的電阻R被設(shè)定為R＝Rs(1/w)時出現(xiàn)的值。在電阻率被設(shè)定為ρ時，Rs＝ρ/t。此外，每個電極4a和4b的寬度W′(參見附圖1A)優(yōu)選被設(shè)定到小于每個輔助電極2和3的寬度W。通過將寬度W設(shè)定得比寬度W′更寬，可以降低從每個輔助電極2和3到每個電子發(fā)射區(qū)的距離的離差。雖然對寬度W′沒有特別的限制，但是作為實際的范圍該寬度W′優(yōu)選在10微米到500微米的范圍內(nèi)(包括兩個端值)。此外，因為與輔助電極2和3相比所述電極4a和4b較薄，因此與電極4a和4b相比，輔助電極2和3具有高得多的導熱性。
碳膜21a和21b各自由含碳的膜制成。優(yōu)選該膜包含碳作為其主要成分。此外，含有碳作為主要成分的膜實際上是在碳膜中含70wt％或更高、優(yōu)選80wt％或更高的碳的一種碳膜。此外，碳膜21a和21b各自具有導電性。此外，碳膜21a和21b優(yōu)選包含類石墨碳。類石墨碳包括具有完美的石墨的晶體結(jié)構(gòu)的碳(所謂的HOPG)。此外，類石墨碳包括具有晶粒的碳，每個晶粒具有大約20納米的直徑，并具有輕微的無序的晶體結(jié)構(gòu)(PG)。此外，類石墨碳包括具有這樣的晶粒的碳，每個晶粒具有大約2納米的直徑，并具有較大的無序的晶體結(jié)構(gòu)(GC)。此外，類石墨碳也包括非晶的碳(表示非晶的碳和/或非晶碳和石墨晶體的混合物)。
即，即使存在層(比如在石墨顆粒之間的晶界)的無序性，該碳膜仍然優(yōu)選被用作碳膜21a和21b。
此外，可以省去輔助電極2和3，如參考第一實施例所描述。
至于襯底100，可以采用在第一實施例中所描述的襯底。
為了在“活化”處理中實現(xiàn)高電子發(fā)射特性(特別是高電子發(fā)射量)以及為了在驅(qū)動時穩(wěn)定的緣故，第一部分5優(yōu)選包含硅氧化物(典型地SiO2)。此外，特別優(yōu)選的是，第一部分5包含硅氧化物作為主要成分。在包含硅氧化物作為主要成分的情況下，實際中在第一部分5中包含的硅氧化物的百分比是80wt％或更高，優(yōu)選90wt％或更高。
第二間隙8的寬度是在從1納米到10納米的量級。因此，如果在驅(qū)動時第一部分5發(fā)生了變形，則第二間隙8的形狀受到影響，造成發(fā)射電流Ie和器件電流If的改變。硅氧化物(典型的是SiO2)具有非常小的線性熱膨脹系數(shù)。因此，即使第二間隙8附近的溫度在驅(qū)動時變得較高，仍然可以特別有效地抑制發(fā)射電流Ie和器件電流If的改變比如“波動”。此外，為了顯示這種具有良好的可再現(xiàn)性的效果，優(yōu)選第二部分6的導熱性至少是第一部分5的導熱性的四倍大。
第一部分5位于間隙8正下方，可取的是寬度L2的值盡可能大地接近第二間隙8的寬度(在附圖1A至1C的X方向上的寬度)。這是因為，為了實現(xiàn)上文所述的本發(fā)明的優(yōu)點，優(yōu)選電極4a和4b與位于它們正下方的第二部分6的接觸面積盡可能地大。然而，象執(zhí)行“活化”處理(將在下文中描述)的情況一樣，存在許多這樣的情況其中彎曲形狀和寬度L3不可能均勻地形成，雖然該情形也取決于間隙8的制造方法。
因此，間隔L2的值被設(shè)定到大于第二間隙8的寬度?？紤]到構(gòu)圖的精度等，間隔L2實際被設(shè)定為10納米或更大，優(yōu)選20納米或更大。
在所有的情況下，為了實現(xiàn)上述的優(yōu)點，至少一部分間隙8必須位于第一部分5正上方的區(qū)域中。即，對于間隙8，在Y方向上延伸的至少一部分Z-X橫截面上存在的間隙8必須位于第一部分5正上方的區(qū)域內(nèi)。毋庸置疑，優(yōu)選在X-Y平面上的整個間隙8位于第一部分5正上方的區(qū)域內(nèi)，如附圖1A至1C所示。然而，如參考第一實施例所描述，在實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點的限度內(nèi)，例如，如附圖27所示，不排除如下的形式在X-Y平面上的間隙8的一部分從第一部分5正上方的區(qū)域的里面凸伸。
因此，實際中優(yōu)選在X-Y平面中的間隙8的80％或更多位于第一部分5正上方。此外，可以以在X-Y平面中的間隙8的面積的80％替換該80％的比率。此外，換句話說，實際需要的是，導電膜對30a和30b的端緣在X-Y平面上構(gòu)成間隙8的每個部分的長度的80％或更大位于第一部分5正上方。
此外，如果第一部分5設(shè)置在第二間隙8正下方，則第一部分5不需要位于輔助電極2和3之間的中心上。此外，雖然在Y方向上形成呈一直線的第一部分5的實例在附圖A中示出的實例中顯示，但是第一部分5可以不是直線。
附圖1C所示為甚至在第一輔助電極2和第二輔助電極3之間未設(shè)置電極4a和4b的區(qū)域中將第一部分5置于第二部分6之間的情況。然而，在本發(fā)明中，不限于這種形式，第一部分5可以不存在于在第一輔助電極2和第二輔助電極3之間未設(shè)置電極4a和4b的區(qū)域中。即，可以采用這樣的形式其中第二部分6占用在第一輔助電極2和第二輔助電極3之間的未設(shè)置電極4a和4b的襯底100表面的所有區(qū)域。
然而，在任何形式下，在第二間隙8正下方設(shè)置第一部分5。因此，至少一部分第一間隙7被設(shè)置在第一部分5上。
(第三實施例)使用附圖3A至3C描述作為本發(fā)明電子發(fā)射器件的改進實例的第三實施例的基本構(gòu)造。
附圖3A所示為示意性平面圖。附圖3B和3C分別是沿著在附圖3A中的線B-B’和線C-C’截取的剖面示意圖。在附圖3A至3C中，對與第一和第二實施例中相同的部件以相同的參考標號表示。在這種形式的實例中間隔L1和寬度L2的尺寸、每個部件的材料和尺寸等都與針對第一和第二實施例已經(jīng)描述的尺寸和材料相同。
雖然在附圖1A至1C所示的第二實施例中第一部分5置于第二部分6之間，但是在附圖3A至3C中所示的本實施例并行地提供第一部分5和第二部分6。因此，本實施例與第一和第二實施例基本相同，但除了在襯底100的結(jié)構(gòu)和由襯底100的結(jié)構(gòu)的不同導致的第二間隙8的位置上與第二實施例不同之外。
此外，即使在附圖3A至3C所示的形式中仍然可以獲得與上述“波動”的抑制效果等效的效果。
然而，在附圖3A至3C所示的形式中，與輔助電極3相比，輔助電極2位置更靠近第二間隙8。因此，優(yōu)選驅(qū)動電子發(fā)射器件以便在使電子發(fā)射器件發(fā)射電子時(在驅(qū)動時)第二輔助電極3的電位可以低于第一輔助電極2的電位。
通過以這種方式驅(qū)動電子發(fā)射器件，連接到在低電位側(cè)的輔助電極3的第二電極4b用作發(fā)射器側(cè)。然后，許多電子發(fā)射點(區(qū)域)存在于構(gòu)成第二間隙8的第二碳膜21b端緣處。因此，通過將高電阻的第二部分6設(shè)置在發(fā)射器側(cè)上的電極4b正下方，與第一電極4a被設(shè)置在低電位的情況相比，即使產(chǎn)生了意料之外的或不希望的放電，仍然可以減少損失。
附圖3C所示為甚至在第一輔助電極2和第二輔助電極3之間未設(shè)置電極4a和4b的區(qū)域中并行地提供第二部分6和第一部分5的實例。此外，在未設(shè)置輔助電極2和3和電極4a和4b的區(qū)域中，可以設(shè)置具有與第一部分5和第二部分6不同的導熱性的部分。此外，在第一輔助電極2和3之間未設(shè)置電極4a和4b和碳膜21a和21b的區(qū)域中可以不存在第一部分5。即，可能采用這樣的形式其中由第二部分6占用其中未設(shè)置電極4a和4b的在輔助電極2和3之間的襯底100表面的所有區(qū)域。然而，在任何形式中，第一部分5設(shè)置在第二間隙8正下方。因此，第一間隙7也設(shè)置在第一部分5上。
此外，在本實施例中所示的襯底100的結(jié)構(gòu)也可適用于第一實施例的襯底100的結(jié)構(gòu)。即，在這種情況下，第一電極4a和第一碳膜21a(它們在附圖3A至3C中示出)以第一導電膜30a替換，第二電極4b和第二碳膜21b以第二導電膜30b替換。
(第四實施例)使用附圖4A至4C描述作為本發(fā)明電子發(fā)射器件的改進實例的第四實施例的基本結(jié)構(gòu)。
在附圖4A至4C中，對與第一至第三實施例中相同的部件以相同的參考標號表示。在這種形式的實例中間隔L1和寬度L2的尺寸、每個部件的材料和尺寸等都與針對第一至第三實施例已經(jīng)描述的尺寸和材料相同。
附圖4A所示為平面示意圖，附圖4B所示分別為沿著在附圖4A中的線B-B’和C-C’的剖面示意圖。
在這種改進的實例中，如附圖4B所示，配備有孔隙的第二部分6設(shè)置在電極4a和4b上，通過這個孔隙暴露了第二間隙8，如附圖4B所示。在附圖1A至1C和附圖3A至3C所示的形式中，第一部分5和第二部分6設(shè)置在電極4a和4b的下部側(cè)上的情況，但是在本實施例中第一部分5和第二部分6設(shè)置在電極4a和4b的上部側(cè)上。此外，在該改進的實例中的孔隙對應(yīng)于第一部分5。因為本發(fā)明的電子發(fā)射器件在真空中被驅(qū)動，所以在該改進的實例中第一部分5變成真空。
在這種形式的實例中，在碳膜21a和21b被用作第二實施例時，如附圖4B所示，優(yōu)選以導電膜21a和21b覆蓋第二部分6的孔隙部分的側(cè)面。如參考第一實施例所描述，第二部分6是具有高電阻的部件并且優(yōu)選由絕緣材料制成。因此，當從間隙8發(fā)射的電子通過該孔隙時，一部分發(fā)射的電子可能與第二部分6碰撞以給第二部分6的孔隙的里面充電。因此，優(yōu)選以具有導電性的導電膜21a和21b覆蓋在該孔隙中的表面(在該孔隙中的側(cè)表面)。通過形成被覆蓋的表面，即使電子在孔隙中與第二部分6的表面(側(cè)表面)碰撞，仍然可以抑制對發(fā)射的電子的束軌道的影響。此外，通過該孔隙可以確定從間隙8發(fā)射的電子的程度(電子束的直徑)。因此，除了上述的“波動”的抑制效果之外，本實施例的電子發(fā)射器件實現(xiàn)了僅僅通過控制孔隙的形狀能夠發(fā)射高度精確的電子束的效果。然后，使用本實施例的電子發(fā)射器件的圖像顯示設(shè)備可以實現(xiàn)高度精確的穩(wěn)定的顯示圖像。
(第五實施例)使用附圖6A至6D描述作為本發(fā)明電子發(fā)射器件的改進實例的第五實施例的基本結(jié)構(gòu)。
在附圖6A至6D中，針對與第一至第四實施例中相同的部件以相同的參考標號表示。在這種形式的實例中間隔L1和寬度L2的尺寸、每個部件的材料和尺寸等都與相對第一至第四實施例已經(jīng)描述的尺寸和材料相同。
在附圖6A至6D中所示的本實施例是排列這樣的方向的實例在該方向上第一碳膜21a和第二碳膜21b彼此相對以便與襯底1的表面交叉。更具體地說，它是在襯底1上層疊第一部分5、第二部分6和第一輔助電極2的實例。也是在這種形式的實例中，襯底100由襯底1、第一部分5和第二部分6構(gòu)成。
因此，第二間隙8設(shè)置在由第一部分5、第二部分6和第一輔助電極2構(gòu)成的層狀產(chǎn)品的側(cè)表面(第一部分5的側(cè)表面)上。除了這一點之外，本實施例與在附圖1A至1C或附圖3A至3C中所示的第二和第三實施例基本相同。此外，即使通過在附圖6A至6D中所示的形式，仍然可以獲得與上述的“波動”的抑制效果等效的效果。
附圖6A所示為平面示意圖，附圖6B是沿著在附圖6A中的線B-B’的剖面示意圖。附圖6C和6D是沿著附圖6A中的線B-B’的剖面示意圖的其它實例。
在本實施例中，如上文所述的附圖1中所示，第一部分5也可以被設(shè)置為置于第二部分6之間(附圖6B)。即，可以采用在襯底1上按順序?qū)盈B第二部分6、第一部分5、第二部分6、第一輔助電極2的形式。
此外，如在附圖3A至3C中所示的形式的實例一樣，可以采用并行地提供第一部分5和第二部分6的形式的實例。即，第一部分5可以設(shè)置在第一輔助電極2和第二部分6之間(附圖6C)。即，可以采用按順序?qū)盈B第二部分6、第一部分5和第一輔助電極2的形式。
此外，如附圖6D所示，第一輔助電極2的端部可以距離第一部分5的端部較遠。通過這種形式，在第一輔助電極2和第一碳膜21a之間的距離(即在第一輔助電極和第二間隙8之間的距離)可以較長。結(jié)果，通過控制第一電極4a的電阻值，如參考第三實施例已經(jīng)描述，即使發(fā)生了放電，仍然可以抑制對電子發(fā)射區(qū)的損壞。
此外，在這里所示的實例中，將層狀產(chǎn)品的側(cè)表面設(shè)置成基本垂直于襯底1的表面，在該層狀產(chǎn)品的側(cè)表面上設(shè)置第二間隙8。
在第一實施例中，第一導電膜30a和第二導電膜30b彼此相對的方向是襯底1的平面的方向(X方向)。此外，在第二至第四實施例中，第一碳膜21a和第二碳膜21b彼此相對的方向是襯底1的平面的方向(X方向)。
然而，考慮到提高電子發(fā)射效率η，優(yōu)選第一碳膜21a和第二碳膜21b彼此相對的方向垂直于襯底1的表面。
在本發(fā)明的電子發(fā)射器件中，陽極電極44被設(shè)置成在驅(qū)動時在Z方向上與襯底1的平面分離，這將參考附圖10描述。
因此，如果第一碳膜21a和第二碳膜21b彼此相對的方向象本實施例一樣對著陽極電極44，則可以使電子發(fā)射效率η較大。
然而，在本實施例中，層狀產(chǎn)品的側(cè)表面并不限于垂直于襯底1的表面。有效的是，優(yōu)選層狀產(chǎn)品的側(cè)表面在從30度到90度的范圍內(nèi)(包括兩個端值)被設(shè)定到襯底的表面。
此外，電子發(fā)射效率η是由電子發(fā)射量Ie/器件電流If表示的值。在此，電子發(fā)射量Ie是流入陽極電極44的電流，器件電流If可以通過在第一輔助電極2和第二輔助電極3之間流動的電流定義。
為了使電子發(fā)射效率η較高，在附圖6A至6C所示的形式的實例中，優(yōu)選在將第一輔助電極2的電位設(shè)定到高于第二輔助電極3的電位的情況下驅(qū)動電子發(fā)射器件。通過這種設(shè)定，因為要從間隙8附近發(fā)射的電子的發(fā)射方向?qū)χ枠O電極44，因此可以使到達陽極電極44的電流(電子發(fā)射量)遠多于器件電流If。
這樣，將第一輔助電極2的電位設(shè)定為在驅(qū)動時高于第二輔助電極3的電位的情況下，優(yōu)選第二部分6具有較高的絕緣性能。在執(zhí)行這種驅(qū)動時，如參考第三實施例所描述，連接到第二輔助電極3一側(cè)的第二碳膜21b成為電子發(fā)射體(發(fā)射器)。因此，如果位于第二電極4b正下方的第二部分6具有較高的絕緣性能，則即使產(chǎn)生了放電時仍然可以抑制對電子發(fā)射區(qū)的損壞。
此外，參考本實施例示出的襯底100的結(jié)構(gòu)也可以應(yīng)用到第一實施例的襯底100的結(jié)構(gòu)中。即，在這種情況下，在附圖6A至6D中所示的第一電極4a和第一碳膜21a由第一導電膜30a替換，第二電極4b和第二碳膜21b由第二導電膜30b替換。
接著，描述本發(fā)明的電子發(fā)射器件的制造方法。根據(jù)下文描述的本發(fā)明的制造方法，可以形成上文所述的第一至第五實施例的電子發(fā)射器件。
此外，形成上文所述的本發(fā)明電子發(fā)射器件的制造方法并不限于上文所述的使用“通電形成”處理和“活化”處理(將在下文中描述)的制造方法。
在下文中，示出了通過“通電形成”處理形成第一間隙7的技術(shù)。根據(jù)下文的制造方法，在“通電形成”處理中容易控制第一間隙7的形狀和位置。結(jié)果，因為通過進一步執(zhí)行“活化”處理可以將第二間隙8直接設(shè)置在第一部分5上，因此可以控制電子發(fā)射區(qū)的位置。
在下文中，描述使用“通電形成”處理和“活化”處理形成附圖1A至1C中所示的第二實施例的電子發(fā)射器件的情況。
首先，描述在對導電材料執(zhí)行“通電形成”處理時形成第一間隙7的過程，輔助電極2和3連接到該導電材料，這一點參考常規(guī)技術(shù)已經(jīng)描述過。
可以設(shè)想，在第一間隙7的形成的非常早期的階段，首先，通過焦耳熱使電極4a和4b的非常微小的部分具有高電阻(產(chǎn)生裂縫)。此外，在這個階段，僅僅形成最終要形成的第一間隙7的一部分。即，在基本垂直于輔助電極2和3彼此相對的方向(X方向)的方向上(Y方向)不再從電極4a和4b的端部到端部形成間隙7。然后，通過電極4a和4b流動的電流的分布由于上述的變化到高電阻(裂縫的產(chǎn)生)而改變，該電流是通過在“通電形成”中施加的電壓產(chǎn)生的電流。因此，可以設(shè)想，在電極4a和4b的另一部分上又發(fā)生了電流集中，并且在該部分上發(fā)生了變化到高電阻的改變(裂縫的產(chǎn)生)。因此認為，通過這種變化到高電阻的連續(xù)的連鎖反應(yīng)的發(fā)生，已經(jīng)改變到高電阻的部分(裂縫)逐漸彼此連接，并且在Y方向上存在的第一間隙7最終形成。
基于上述的主題，在下文的描述中通過以第二實施例的電子發(fā)射器件為例參考附圖2具體描述本發(fā)明的制造方法的實例。例如通過下面的步驟1-5實施根據(jù)本發(fā)明的制造方法。
(步驟1)充分地清洗襯底1，并使用光刻技術(shù)(抗蝕劑涂覆、曝光、顯影和蝕刻)形成第一部分5。此后，通過真空蒸發(fā)法、濺射法、CVD法等等方法淀積用于形成第二部分6的材料。此后，使用剝離劑實施剝離，第一部分5和第二部分6被設(shè)置成使第一部分5可以置于第二部分6之間(附圖2A)。因此，第一部分5和第二部分6彼此并置(第一部分5和第二部分6并排設(shè)置)。
這時，優(yōu)選形成第一部分5和第二部分6以使它們的表面(即襯底100的表面)基本平整。然而，只要在步驟3(將在下文中提及)中形成的導電膜4的膜厚不發(fā)生特別的改變，則第一部分5的表面對于第二部分6的表面可以變得多少有些不平坦。
此外，在此示出了在襯底1上形成第一部分5和第二部分6的實例。然而，第一部分5和第二部分6中之一或者兩者都可以形成在襯底1的一部分上。
作為襯底1，可以使用石英玻璃、鈉鈣玻璃、通過在玻璃襯底上層疊硅氧化物(典型地SiO2)構(gòu)成的玻璃襯底(其中氧化硅通過十分公知的薄膜形成方法比如濺射法形成)或者包含減小的堿性成分的玻璃襯底。優(yōu)選使用硅氧化物(典型地SiO2)作為本發(fā)明中的襯底1。
第一部分5位于第二間隙8正下方。因此，為了在間隙8處執(zhí)行電子的量子力學隧道效應(yīng)，要求第一部分5在間隙8中具有足夠高的絕緣性能。
因此，第一部分5優(yōu)選由絕緣材料制成。具體地說，在實際中構(gòu)成第一部分5的材料的電阻率等于或大于構(gòu)成第二部分6的材料的電阻率(108Ωm或更大)。此外，在以另一方式以薄膜電阻值表示電阻率時，第一部分5的薄膜電阻值優(yōu)選等于或大于第二部分的薄膜電阻值(1013Ω/□或更大)。
為通過“活化”處理(將在下文中描述)獲取良好的電子發(fā)射特性，絕緣材料優(yōu)選是包含硅氧化物(典型地SiO2)的材料。具體地，第一部分5優(yōu)選包含硅氧化物作為主要成分。在包含硅氧化物作為主要成分的情況下，實際中在第一部分5中包含的硅氧化物的比率80wt％或更大、優(yōu)選90wt％或更大。
具有比第一部分5的導熱性更高的導熱性的部件用于第二部分6。具體地說，優(yōu)選第二部分6的部件具有是第一部分的導熱性至少四倍大的導熱性，因為在這種導熱性下第一間隙7的位置很可能設(shè)置在第一部分5上。此外，使用比在步驟3(將在下文中描述)中在形成第二部分6中的導電膜4的電阻更高的電阻的材料。在第二部分6具有比在步驟3中形成的導電膜4的電阻更高的電阻時，在與導電膜4連接的輔助電極2和3之間的電阻值未落到導電膜4的電阻之下。結(jié)果，可以使在“活化”處理(將在下文中描述)時產(chǎn)生放電的可能性較低。此外，因為即使在產(chǎn)生放電時在第二部分6中存在的電子的數(shù)量較少，因此可以降低放電的影響。此外，因為可以穩(wěn)定在驅(qū)動時的發(fā)射電流Ie，因此在用于圖像顯示設(shè)備的情況下可以維持良好的圖像。
因此，第二部分6具有比電極4的電阻更高的電阻，并且它的材料優(yōu)選是具有108Ωm或更大的電阻率的材料。此外，在以另一方式通過薄膜電阻值表示時，第二部分6的薄膜電阻優(yōu)選為1013Ω/□或更大。
作為形成第二部分6的材料，如上文所述，選擇具有比用于第一部分5的材料的導熱性更高的導熱性的材料。具體地，可以使用氮化硅、氧化鋁、氮化鋁、五氧化鉭和氧化鈦。此外，在第二部分6由所述的材料形成并且第一部分5由包含硅氧化物作為主要成分的絕緣材料形成時，通過“活化”處理(將在下文中描述)可以將有效的電子發(fā)射區(qū)(第二間隙8)直接設(shè)置在第一部分5之上。這是因為，對包含硅氧化物的部件有效地執(zhí)行“活化”處理(將在下文中描述)。本發(fā)明人認為是如下的原因。通過用于第二部分6的材料(上文描述的)，即使執(zhí)行“活化”處理，仍然不能改善電子發(fā)射特性，并且不能形成產(chǎn)生良好的電子發(fā)射特性的第二間隙8。因此，即使第一間隙7的一部分偏離了第一部分5正上方的位置，通過執(zhí)行“活化”處理仍然可以在第一部分5上有效地形成電子發(fā)射區(qū)。
此外，雖然第二部分6的厚度也取決于上面的材料的選擇，但是為了本發(fā)明的優(yōu)點，每個厚度優(yōu)選為10納米或更大，更為優(yōu)選的是100納米或更大。此外，雖然不存在厚度的上限，但是考慮到過程的穩(wěn)定性以及熱應(yīng)力與襯底1的關(guān)系，優(yōu)選10微米或更小。
在執(zhí)行第一間隙7的形狀的控制時，將在X方向上的第一部分5的寬度L2設(shè)定為相對于間隔L1足夠小。為了有效地降低電子發(fā)射量的“波動”，寬度L2優(yōu)選被設(shè)定為L1/10或更小，或者實際中優(yōu)選為L1/10或更小。此外，實際中為了顯示抑制第一間隙7的彎曲范圍的效果，優(yōu)選第二部分6的導熱性是第一部分5的導熱性的至少四倍大。
(步驟2)接著，通過真空蒸發(fā)法、濺射法等淀積用于形成輔助電極2和3的材料。通過執(zhí)行使用光刻技術(shù)等的構(gòu)圖，形成第一輔助電極2和第二輔助電極3(附圖2B)。
這時，第一輔助電極2和第二輔助電極3被形成為使得第一部分5和第二部分6之間的邊界可以位于第一輔助電極2和第二輔助電極3之間。在此，因為使用將第一部分5置于第二部分6之間的形式，因此形成第一輔助電極2和第二輔助電極3以使得第一部分5和第二部分6之間的兩個邊界可以位于第一輔助電極2和第二輔助電極3之間。在附圖3A至3C所示的實施例中，形成第一輔助電極2和第二輔助電極3以使得第一部分5和第二部分6之間的一個邊界可以位于第一輔助電極2和第二輔助電極3之間。
作為輔助電極2和3的材料，可以使用導電材料比如金屬、半導體等。例如，可以使用金屬和合金比如Ni，Cr，Au，Mo，W，Pt，Ti，Al，Cu，Pd等和金屬或金屬氧化物比如Pd，Ag，Au，RuO2，Pd-Ag等。作為輔助電極2和3的膜厚、間隔L1、寬度W等，可以適當?shù)貞?yīng)用參考第一和第二實施例描述的值。
(步驟3)接著形成連接位于第一輔助電極2和第二輔助電極3之間的間隔(空間)的導電膜4(附圖2C)，該第一輔助電極2和第二輔助電極3都形成在襯底1上。
作為導電膜4的制造方法，例如，可以采用如下的方法。即，首先，涂覆有機金屬溶液以干燥，由此形成有機金屬膜。然后，執(zhí)行有機金屬膜的加熱烘焙處理以使有機金屬膜成為金屬化合物膜比如金屬膜或金屬氧化物膜。此后，通過剝離(lift off)執(zhí)行構(gòu)圖、蝕刻等，獲得了導電膜4。
作為導電膜4的材料，可以使用導電材料比如金屬、半導體等。例如，可以使用金屬或金屬化合物(合金、金屬氧化物等)比如Ni，Cr，Au，Mo，W，Pt，Ti，Al，Cu，Pd等。
此外，雖然在此基于應(yīng)用有機金屬溶液的方法已經(jīng)進行了描述，但是形成導電膜4的方法不限于這種方法。例如，導電膜4也可以通過十分公知的技術(shù)比如真空蒸汽方法、濺射法、CVD法、分散涂覆法、浸漬法、旋涂法、噴墨法等形成。
為了執(zhí)行適合于如下的步驟的“通電形成”處理，將導電膜4形成為具有從102Ω/□至107Ω/□的范圍內(nèi)(包括兩個端值)的薄膜電阻(Rs)。
此外，Rs是在長度方向上進行測量時在具有厚度t、寬度w和長度l的膜的電阻R被設(shè)定為R＝Rs(1/w)時出現(xiàn)的值。在電阻率被設(shè)定為ρ時，Rs＝ρ/t。
顯示上述的電阻值的膜厚在從5納米到50納米的范圍內(nèi)(包括兩個端值)。此外，導電膜4的寬度W′被設(shè)定為比每個輔助電極2和3的寬度W更小(參見附圖1A)。
此外，步驟3和步驟2其順序可以彼此替換。
(步驟4)接著執(zhí)行“通電形成”處理。具體地，通過使電流流經(jīng)導電膜4執(zhí)行該處理。為了使電流流經(jīng)導電膜4，具體地，可以通過在第一輔助電極2和第二輔助電極3之間施加電壓執(zhí)行“通電形成”處理。
通過使電流流經(jīng)導電膜4，第一間隙7形成在一部分導電膜4中(在第一部分5上)。結(jié)果，第一電極4a和第二電極4b被設(shè)置為在X方向上彼此相對，并在它們之間放置第一間隙7(附圖2D)。此外，第一電極4a和第二電極4b有時在微小的部分處彼此連接。
在例如將已經(jīng)完成步驟1-3的襯底100設(shè)置在附圖10中所示的真空室中并使該真空室的里面為真空之后可以執(zhí)行“通電形成”處理之后的處理。
此外，在附圖10中所示的測量評估設(shè)備配備有真空設(shè)備(真空室)，并且該真空室配備有真空室所要求的設(shè)備，比如沒有示出的排氣泵、真空計等。使真空室的里面能夠在所需的真空下執(zhí)行各種測量評估。
此外，排氣泵(未示)可以配備有不使用任何油的高真空室泵(比如磁性浮動渦輪泵、干密封真空泵等)和用于超高真空室系統(tǒng)的泵(比如離子泵)。
此外，通過將沒有示出的氣體引入設(shè)備附加地安裝到本測量評估設(shè)備，在所需的壓力下可以將用于“活化”處理(將在下文中描述)的含碳氣體引入到真空室中。此外，整個真空室和在該真空室中設(shè)置的襯底100可以通過未示出的加熱器加熱。
通過將具有恒壓(常數(shù))的脈沖峰值的脈沖電壓反復(fù)地施加到第一輔助電極2和第二輔助電極3之間的間隔中可以執(zhí)行“通電形成”處理。此外，也可以通過施加其脈沖峰值逐漸增加的脈沖電壓執(zhí)行“通電形成”處理。附圖11A示出了在其峰值恒定時的脈沖波形的實例。參考標號T1和T2表示在附圖11A中的電壓波形的脈沖寬度和脈沖間隔(暫停時間)。脈沖寬度T1可以被設(shè)定到從1微秒到10毫秒的范圍內(nèi)，脈沖間隔T2也可以設(shè)定到從10微秒到100毫秒的范圍內(nèi)。三角波和矩形波可用作要施加的脈沖波本身。
接著，附圖11B示出了在施加脈沖電壓的同時增加脈沖峰值的情況下的脈沖波形的實例。在附圖11B中，參考符號T1和T2分別表示電壓波形的脈沖寬度和脈沖間隔(暫停時間)。脈沖寬度T1可以被設(shè)定為從1微秒到10毫秒的范圍內(nèi)，脈沖間隔T2可以被設(shè)定為從10微秒到100毫秒的范圍內(nèi)。三角波和矩形波可用作要施加的脈沖波本身。要施加的脈沖電壓的峰值以例如0.1V的步幅增加。
在上文描述的實例中，在第一輔助電極2和第二輔助電極3之間施加三角波脈沖。然而，要施加給在輔助電極2和3之間的間隔的波形不限于三角波，并且可以使用所需的波形比如矩形波等。此外，三角波脈沖的峰值、脈沖寬度、脈沖間隔等也不限于上述的值。為了以良好的狀態(tài)形成第一間隙7，根據(jù)電阻值和電子發(fā)射器件的狀態(tài)可以選擇適合的值。
接著，使用附圖9A和9B描述在“通電形成”處理中為什么通過本發(fā)明的制造方法控制第一間隙7的形狀的原因。
在執(zhí)行常規(guī)的“通電形成”處理的情況下在電氣化的過程中的溫度分布在附圖9B中示出。在這種情況下，焦耳熱產(chǎn)生的溫度分布在輔助電極2和3之間變得較寬。結(jié)果，通過上文已經(jīng)提及的不同段的非均勻性，第一間隙7有時較大程度地彎曲，如附圖8A所示。另一方面，通過本發(fā)明的制造方法，可以使在執(zhí)行“通電形成”處理的情況下在電氣化的過程中的溫度分布較陡峭，如附圖9A所示。
在本發(fā)明中，因為熱量擴散到具有比第一部分5更高的導熱性的第二部分6，所以焦耳熱產(chǎn)生的溫度分布變得比常規(guī)的“通電形成”的溫度分布更陡峭。即使存在上述的不同段的非均勻性，第一間隙7仍然可以正好設(shè)置在第一部分5的寬度L2上。在寬度L2過度地偏離上述的范圍時，可能存在的情況是在附圖25中第一間隙7的一部分沒有直接落在第一部分5之上的范圍內(nèi)。然而，即使在這種情況下，如上文所述，通過“活化”處理(將在下文中描述)并選擇第一部分5和第二部分6的材料，可以將電子發(fā)射區(qū)有效地僅僅設(shè)置在第一部分5上。
(步驟5)接著，優(yōu)選執(zhí)行“活化”處理(附圖2E)。
如下地執(zhí)行“活化”處理將例如含碳的氣體引入到附圖10中所示的真空室中并在含該含碳的氣體的氣體環(huán)境下在輔助電極2和3之間施加雙極性電壓。
通過這種處理，碳膜21a和21b可以由在該氣體環(huán)境中存在的含碳的氣體形成。具體地說，碳膜21a和21b可以淀積在第一電極4a和第二電極4b之間的襯底100上(在第一部分5上)和在第一部分5附近的電極4a和4b上。
作為含碳的氣體，例如可以使用有機材料。作為有機材料，可以列舉脂族烴比如烷烴、烯烴和炔烴；芳香烴；乙醇；醛；酮；胺；有機酸比如酚、香芹酮、磺酸等；等。具體地，可以使用通過CnH2n+2的組分式表示的飽和烴比如甲烷、乙烷、丙烷等；通過CnH2n的組分式表示的不飽和烴比如乙烯、丙烯等；苯；甲苯；甲醇；乙醇；甲醛；乙醛；丙酮；丁酮；甲胺；乙胺；酚；甲酸；蟻酸；乙酸；丙酸；等。
此外，因為在真空室中包含碳的氣體的分壓優(yōu)選根據(jù)電子發(fā)射器件的形式、真空室的形狀、要使用的含碳氣體的種類等變化，因此適合地設(shè)定分壓。
作為在“活化”處理的過程中在給輔助電極2和3之間施加的電壓波形，例如也可以使用在附圖12A和12B中所示的脈沖波形。要施加的最大電壓值(絕對值)優(yōu)選在從10至25V的范圍內(nèi)適合地選擇。
參考符號T1表示要施加的脈沖電壓的脈沖寬度，參考符號T2表示在附圖12A中的脈沖間隔。在本實例中，雖然示出了電壓值具有等同的正和負絕對值的情況，但是該電壓值還可以具有不同的正和負絕對值。此外，參考符號T1表示正電壓值的脈沖電壓的脈沖寬度，參考符號T1′表示在附圖12B中的負電壓值的脈沖電壓的脈沖寬度。參考符號T2表示脈沖間隔。此外，在本實例中，雖然脈沖寬度T1和T1′滿足T1＞T1′的關(guān)系，而且可以將電壓值的正和負絕對值設(shè)定為相等，但是電壓值可以具有不同的正和負絕對值?！盎罨碧幚韮?yōu)選在器件電流If的上升變平緩之后結(jié)束。
此外，即使使用在附圖12A和12B中所示的任一波形，通過執(zhí)行“活化”處理直到器件電流If的上升變得平緩，在附圖2E中所示的襯底表面上可以形成質(zhì)量改變的部分(凹面部分)22。本發(fā)明人如下地看待質(zhì)量改變的部分(凹面部分)22。
在SiO2(襯底的材料)存在于碳的附近的條件下襯底的溫度上升時，Si被消耗。
通過發(fā)生這種反應(yīng)，消耗在襯底中的Si，削減襯底的表面(第一部分5的表面)以形成具有削減的表面的形狀(凹面部分)。
如果襯底具有質(zhì)量改變的部分(凹面部分)22，則第一碳膜21a和第二碳膜21b的蠕變距離可能增加。因此，可能抑制放電現(xiàn)象的發(fā)生和過量的器件電流If，這些都被認為是由在驅(qū)動時在第一碳膜21a和第二碳膜21b之間施加的較強的電場引起的。
可以使通過“活化”處理形成的碳膜21a和21b成為參考第二實施例描述的含類石墨碳的碳膜。
優(yōu)選在執(zhí)行其驅(qū)動之前(在將電子發(fā)射器件應(yīng)用到圖像顯示設(shè)備中的情況下是將電子束輻射到發(fā)光部件之前)執(zhí)行通過上述步驟1-5所生產(chǎn)的電子發(fā)射器件的“穩(wěn)定化”處理，這種“穩(wěn)定化”處理是在真空中執(zhí)行加熱的處理。
優(yōu)選通過執(zhí)行“穩(wěn)定化”處理通過上述的“活化”處理清除粘附到襯底100的表面和其它位置的過量的碳和過量的有機材料。
具體地，從真空室排出過量的碳和過量的有機材料。雖然優(yōu)選盡可能地清除在真空室中的有機材料，但是優(yōu)選清除有機材料高達1×10-8Ps或更小作為其分壓。此外，在包括除了有機材料之外的其它氣體的真空室中的總壓力優(yōu)選為3×10-6Pa或更小。
雖然在執(zhí)行了“穩(wěn)定化”處理之后優(yōu)選維持在“穩(wěn)定化”處理結(jié)束時的氣體環(huán)境作為在驅(qū)動電子發(fā)射器件時的氣體環(huán)境，但是氣體環(huán)境不限于這種氣體環(huán)境。如果充分地清除了有機材料，則即使在壓力本身稍稍升高時仍然可以維持足夠穩(wěn)定的特性。
根據(jù)上述的步驟可以形成本發(fā)明的電子發(fā)射器件。
此外，在附圖4A至4C中所示的實施例的電子發(fā)射器件可以例如如下地形成。使用附圖5A至5E描述實例。
在與第一部分5的材料等效的材料的襯底(該襯底被用作參考步驟1描述的襯底1)上執(zhí)行與上文已經(jīng)描述的步驟2和步驟3相同的步驟(附圖5A和5B)。接著，由與上文描述的第二部分6的材料等效的材料制成的層6被作為膜形成在導電膜4上。這時，在由與第二部分6的材料等效的材料制成的層的第一間隙7的位置上使用光刻技術(shù)等技術(shù)預(yù)先形成孔隙(附圖5C)。通過執(zhí)行與上文所述的步驟4相同的步驟，第一間隙7可以形成在該孔隙中(附圖5D)。接著，通過執(zhí)行與步驟5相同的步驟(附圖5E)，可以獲得具有在附圖4A至4C中所示的結(jié)構(gòu)的電子發(fā)射器件。
此外，在附圖6B中所示的實施例的電子發(fā)射器件例如如下地形成。使用附圖7A至7F描述實例。
首先，構(gòu)成第二部分6的材料層、構(gòu)成第一部分5的材料層、構(gòu)成第二部分6的材料層以上述順序?qū)盈B在參考上文所述的步驟1描述的襯底1上。通過真空蒸發(fā)法、濺射法、CVD法等方法，這些層中的每個層都可以被淀積在襯底1上。接著，通過真空蒸發(fā)法、濺射法、CVD法等方法，構(gòu)成第一輔助電極2的材料層被淀積在構(gòu)成第二部分6的材料層上(參見附圖7A)。
此后，配備有階梯形狀的層狀產(chǎn)品通過十分公知的構(gòu)圖方法比如光刻技術(shù)等形成(附圖7B)。
接著，將第二輔助電極3形成在襯底1上(附圖7C)。
接著，與上文所述的步驟3類似地形成導電膜4以便可以覆蓋層狀產(chǎn)品的側(cè)表面，并將第一輔助電極2和第二輔助電極3連接(附圖7D)。
然后，與上文所述的步驟4和步驟5類似地執(zhí)行“通電形成”處理和“活化”處理(附圖7E和7F)。
由此可以形成在附圖6B中所示的實施例的電子發(fā)射器件。此外，通過省去在上述的步驟中由構(gòu)成第二部分6的材料構(gòu)成的層的一側(cè)，可以形成在附圖6C中所示的形式的實例。此外，因為僅僅通過將第一輔助電極2的端部的位置的平移步驟進一步增加到附圖6C所示形式的實例的制造方法中，可以獲得在附圖6D中所示的形式的實例，因此通過增加構(gòu)圖步驟可以形成附圖6D中所示的形式的實例而不存在問題。
此外，上述的實施例的電子發(fā)射器件的制造方法僅僅是舉例，并且上文已經(jīng)描述的第一至第五實施例的電子發(fā)射器件并不限于通過上述的制造方法所制造的電子發(fā)射器件。
接著，參考附圖13描述在上述的第一至第五實施例中所示的本發(fā)明的電子發(fā)射器件的基本特性。在附圖13中示出了在本發(fā)明的電子發(fā)射器件的發(fā)射電流Ie和器件電流If與要施加給輔助電極2和3的器件電壓Vf之間的關(guān)系的典型實例，其中電流通過在附圖10中所示的測量評估設(shè)備測量。
此外，因為發(fā)射電流Ie顯著地小于器件電流If，因此附圖13以任意單位示出。本發(fā)明的電子發(fā)射器件相對于發(fā)射電流Ie具有三個特征，正如從附圖13中可以清楚看出。
首先，如果施加等于或大于某一電壓(稱為閾值電壓在附圖13中的Vth)的器件電壓，則本發(fā)明的電子發(fā)射器件的發(fā)射電流Ie快速地增加。另一方面，如果器件電壓等于或小于閾值電壓Vth，則幾乎難以檢測到發(fā)射電流Ie。即，電子發(fā)射器件是一種非線性器件，對于發(fā)射電流Ie它具有明顯的閾值電壓Vth。
第二，因為發(fā)射電流Ie取決于器件電壓Vf，則通過器件電壓Vf可以控制發(fā)射電流Ie。
第三，通過陽極電極44捕獲的發(fā)射的電荷取決于施加器件電壓Vf的時間。即，由陽極電極44捕獲的電荷量可以通過施加器件電壓Vf的時間控制。
通過使用電子發(fā)射器件的上述特性，根據(jù)輸入信號容易控制電子發(fā)射特性。
附圖14A至14C所示為驅(qū)動電子發(fā)射器件較長時間時的發(fā)射電流Ie(或亮度)。在附圖14A至14C中以相同的比例表示縱軸和橫軸。
如附圖14A所示，象附圖8A和8B中所示的常規(guī)的實例一樣，在第二間隙8的彎曲較大(即第一間隙7的彎曲較大)的情況下，發(fā)射電流Ie(或亮度)的波動較大。
此外，附圖14B所示為盡管第二間隙8的彎曲被抑制到較小則電子發(fā)射器件的發(fā)射電流Ie(或亮度)的改變的狀態(tài)，其中襯底100的整個表面由硅氧化物制成。附圖4B所示為相當于將在附圖1A至1C中所示的結(jié)構(gòu)中的第一部分5和第二部分6以單個硅氧化物層替代的形式的典型結(jié)構(gòu)的情況。在這種情況下，如附圖14B所示，發(fā)射電流Ie(或亮度)的波動不夠，盡管與附圖14A的波動相比，稍稍改善了波動。
附圖14C所示為在附圖1A至1C中所示的第二實施例的電子發(fā)射器件中的發(fā)射電流Ie(或亮度)的改變的狀態(tài)。此外，這個特性在本發(fā)明的其它實施例的電子發(fā)射器件中也相同?？梢栽O(shè)想，使用高導熱性材料，在驅(qū)動時在位于第一部分5上的第二間隙8的附近中產(chǎn)生的熱量立即擴散到第二部分6中。結(jié)果，如參考第一實施例所描述，抑制了在驅(qū)動時第二間隙8處的局部溫度上升和導電膜4a、4b、21a和21b它們本身的溫度上升。因此，在本發(fā)明的電子發(fā)射器件中，本發(fā)明人認為，最大地抑制了發(fā)射電流(或亮度)的波動。
接著，下文將描述在上文描述的第一至第五實施例中所示的本發(fā)明的電子發(fā)射器件的應(yīng)用實例。
例如通過將本發(fā)明的多個電子發(fā)射器件設(shè)置在襯底上，可以構(gòu)造電子源和圖像顯示設(shè)備比如平板型電視。
作為電子發(fā)射器件在襯底上的設(shè)置形式，例如，引用矩陣型設(shè)置。在這種設(shè)置形式中，上文所述的第一輔助電極2連接到在襯底上設(shè)置的X方向配線的m根配線中的一個。上文所述的第二輔助電極3電連接到在襯底上設(shè)置的Y方向配線的n根配線中的一個。此外，m和n都是正整數(shù)。
接著，使用附圖15描述矩陣型設(shè)置的電子源襯底的構(gòu)造。
上文所述的X方向配線72的m根配線由Dx1，Dx2，...，Dxm構(gòu)成，并通過真空蒸發(fā)法、印刷法、濺射法等形成在絕緣襯底71上。X方向配線72由導電材料比如金屬制成。Y方向配線73的n根配線由n根配線Dy1，Dy2，...，Dyn構(gòu)成，并可以通過與X方向配線72相同的技術(shù)和相同的材料形成。沒有示出的絕緣層設(shè)置在X方向配線72的m根配線和Y方向配線73的n根配線之間的每個部分上(交叉部分)。通過真空蒸發(fā)法、印刷法、濺射法等可以形成絕緣層。
此外，用于施加掃描信號的掃描信號施加裝置(未示出)電連接到X方向配線72。另一方面，用于施加調(diào)制從與掃描信號同步地選擇的每個電子發(fā)射器件74發(fā)出的電子的調(diào)制信號的調(diào)制信號發(fā)生裝置(未示出)電連接到Y(jié)方向配線73。用于施加給每個電子發(fā)射器件的器件電壓Vf被作為在所施加的掃描信號和調(diào)制信號之間的差電壓提供。
接著，參考附圖16、17A和17B描述使用上面的矩陣設(shè)置的電子源襯底的圖像顯示設(shè)備和電子源的實例。附圖16所示為構(gòu)成圖像顯示設(shè)備的外殼(顯示板)88的基本構(gòu)造圖，附圖17A和17B所示為顯示熒光膜的構(gòu)造的示意圖。
在附圖16中，本發(fā)明的多個電子發(fā)射器件74以矩陣的方式設(shè)置在電子源襯底(后板)71上。面板86由玻璃等制成的透明襯底83構(gòu)成，在該襯底的內(nèi)表面上形成了發(fā)光部件(熒光膜)84、導電膜85等。支撐框架82設(shè)置在面板86和后板71之間。通過給它們的結(jié)合區(qū)提供粘合劑比如熔結(jié)玻璃、銦等，使后板71、支撐框架82和面板86彼此密封。外殼(顯示板)88由密封結(jié)構(gòu)構(gòu)成。此外，上述的導電膜85是對應(yīng)于參考附圖10描述的陽極44的部件。
外殼88可以由面板86、支撐框架82和后板71構(gòu)成。此外，對大氣壓具有足夠的強度的外殼88可以通過在面板86和后板71之間安裝未示出的支撐部件(稱為隔離物)而構(gòu)造。
附圖17A合17B各自為在附圖16中所示的發(fā)光部件(比如熒光膜)84的具體結(jié)構(gòu)實例。在單色的情況下，發(fā)光部件(比如熒光膜)84僅由單色熒光體92組成。在構(gòu)成彩色圖像顯示設(shè)備的情況下，熒光膜84包括至少R、G和B三基色的熒光體92和在每種色彩之間設(shè)置的吸光部件91。黑色部件優(yōu)選用于吸光部件91。附圖17A所示為以條狀設(shè)置吸光部件91的形式。附圖17B所示為以矩陣形成設(shè)置吸光部件91的形式。一般地，附圖17A的形式被稱為“黑色條”，附圖17B的形式被稱為“黑色矩陣”。提供吸光部件91的目的是為了模糊在三基色熒光體的每個熒光體92之間的調(diào)色的部分上的色彩混合等(在彩色顯示時這是需要的)，并抑制由于通過熒光膜84反射外部光而引起的對比度的降低。作為吸光部件91的材料，不僅可以使用含石墨作為主要成分的材料(它經(jīng)常被普遍使用)，而且還可以使用任何材料，只要它們具有很小的光透射和反射特性即可。此外，該材料可以具有導電性或絕緣性。
此外，導電膜85(被稱為“金屬背”等)提供在熒光膜84的內(nèi)表面?zhèn)?電子發(fā)射器件74一側(cè))。導電膜85的目的是通過在從熒光體92發(fā)射到面板86一側(cè)的光中對朝電子發(fā)射器件74行進的光執(zhí)行鏡面反射來提高亮度。此外，其它的目的是用作施加電子束加速電壓的陽極，以及抑制通過在外殼88中產(chǎn)生的負離子的碰撞而導致的熒光體的損壞。
導電膜85優(yōu)選由鋁膜形成。導電膜85可以通過如下過程制造；在熒光膜84的制造之后執(zhí)行熒光膜84表面的平滑處理(通常稱為鍍膜)，并通過真空蒸發(fā)等將Al淀積在其上。
為了進一步提高熒光膜84的導電率，由ITO等制成的透明電極(未示)可以形成在面板86上的熒光膜84和透明襯底83之間。
在外殼88中的每個電子發(fā)射器件74連接到X方向配線72和Y方向配線73(上文參考附圖15已經(jīng)提到過它們)。因此，通過連接到每個電子發(fā)射器件74的端子Dox1-Doxm和Doy1-Doyn施加電壓可以從所需的電子發(fā)射器件74發(fā)射電子。這時，在從5kV到30kV的范圍內(nèi)(包括兩個端值)、優(yōu)選在從10kV到25kV的范圍內(nèi)(包括兩個端值)的電壓通過高壓端子87被施加給導電膜85。此外，在面板86和襯底71之間的間隔被設(shè)定到在從1毫米到5毫米的范圍內(nèi)(包括兩個端值)、優(yōu)選在從1毫米到3毫米的范圍內(nèi)(包括兩個端值)。通過實施這種結(jié)構(gòu)，從所選擇的電子發(fā)射器件發(fā)射的電子透過金屬背85，并與熒光膜84碰撞。然后，電子激勵熒光體92以使它發(fā)光，由此顯示圖像。
此外，在上文描述的結(jié)構(gòu)中，詳細的部分比如每個部件的材料并不限于上述的內(nèi)容，而是可以根據(jù)目標適當?shù)馗淖儭?br> 此外，使用參考附圖16描述的本發(fā)明的外殼(顯示板)88構(gòu)造信息顯示設(shè)備。
具體地，信息顯示設(shè)備包括接收設(shè)備和調(diào)諧接收的信號的調(diào)諧器，并通過將信號輸出給顯示板88在顯示屏上顯示或再現(xiàn)在調(diào)諧的信號中包含的信號。接收設(shè)備可以接收電視廣播的廣播信號等。此外，在調(diào)諧的信號中包括的信號指示圖像信息、字符信息和聲頻信息中的至少一個。此外，可以說，上文的“顯示屏”對應(yīng)于在附圖16中所示的顯示板88中的熒光膜84。這種結(jié)構(gòu)構(gòu)成了信息顯示設(shè)備比如電視。當然，在編碼廣播信號時，本發(fā)明的信息顯示設(shè)備也包括解碼器。此外，聲頻信號被輸出到聲頻再現(xiàn)裝置比如分離地提供的揚聲器，并可以與將在顯示板88上顯示的圖像信息和字符信息同步地再現(xiàn)。
此外，作為給顯示板88輸出圖像信息或字符信息以在顯示屏上顯示和/或再現(xiàn)的方法，例如可以執(zhí)行如下的方法。首先，對應(yīng)于顯示板88的每個像素的圖像信號從所接收的圖像信息或所接收的字符信息中產(chǎn)生。所產(chǎn)生的圖像信號被輸入到顯示板C11的驅(qū)動電路C12中。然后，基于輸入到驅(qū)動電路C12的圖像信號，控制從驅(qū)動電路C12施加給顯示板88中的每個電子發(fā)射器件74的電壓，以及顯示圖像。
附圖23所示為根據(jù)本發(fā)明的電視設(shè)備的方塊圖。由調(diào)諧器、解碼器等構(gòu)成的接收電路C20接收電視信號比如衛(wèi)星廣播、地面波等、通過網(wǎng)絡(luò)廣播的數(shù)據(jù)、等，并輸出解碼的圖像數(shù)據(jù)至接口(I/F)單元C30。I/F單元C30將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為顯示器件C10的顯示格式，并輸出圖像數(shù)據(jù)至圖像顯示設(shè)備C10(顯示板C11)。圖像顯示設(shè)備C10包括顯示板C11、驅(qū)動電路C12和控制電路C13?？刂齐娐稢13對輸入的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像處理比如適合于顯示板的校正處理，并輸出校正的圖像數(shù)據(jù)和各種控制的信號至驅(qū)動電路C12。驅(qū)動電路C12基于輸入圖像數(shù)據(jù)將驅(qū)動信號輸出至顯示板C11的每個配線(參考附圖16的Dox1-Doxm和Doy1-Doyn)，并顯示電視圖形。接收電路C20和I/F單元C30可以儲藏在與作為機頂盒(STB)的圖像顯示設(shè)備C10的殼體不同的殼體中，或者可以儲藏在與圖像顯示設(shè)備10的殼體相同的殼體中。
此外，I/F單元C30也可以被構(gòu)造成能夠與圖像記錄設(shè)備或圖像輸出設(shè)備比如打印機、數(shù)字視頻照相機、數(shù)字照相機、硬盤驅(qū)動器(HDD)、數(shù)字視頻盤(DVD)等連接。這種結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)在顯示板C11上的圖像記錄設(shè)備上記錄的圖像的顯示。此外，有時可以將能夠處理在顯示板C11上顯示的圖像的信息顯示設(shè)備(或電視)構(gòu)造成為圖像輸出設(shè)備輸出經(jīng)處理的圖像。
在此所描述的信息顯示設(shè)備的構(gòu)造是一種實例，基于本發(fā)明的精神可以進行各種改進。此外，通過與系統(tǒng)比如TV會議系統(tǒng)和計算機連接，本發(fā)明的信息顯示設(shè)備可以構(gòu)造成各種信息顯示設(shè)備。
實例在下文中，引用實例來更加精細地描述本發(fā)明。
(實例1)本實例為制造根據(jù)第二實施例描述的電子發(fā)射器件的實例。這個實例的電子發(fā)射器件的結(jié)構(gòu)與附圖1的結(jié)構(gòu)相同。在下文中，本實例的電子發(fā)射器件的基本結(jié)構(gòu)和制造方法參考附圖1和2進行描述。
(步驟-a)首先，包括對應(yīng)于第二部分6構(gòu)圖的孔隙的光抗蝕劑層形成在清潔的石英襯底1上。此后，使用干蝕刻法將對應(yīng)于第二部分6的構(gòu)圖的凹面部分形成在襯底1的表面上。因此，制備了五個相同的襯底1。
此后，Si3N4，AlN，Al2O3，TiO2和ZrO2淀積在對應(yīng)于每個襯底1的第二部分6的凹面部分上以便用于每個襯底1的材料可以彼此不同。Si3N4通過等離子體CVD法形成，AlN，Al2O3，TiO2和ZrO2通過濺射法形成。在本實例中，第一部分5由石英形成。
同時，制備用于測量電阻率和導熱性的石英襯底，并類似于上文所述的方法地將每種材料淀積在襯底上。然后，測量每種材料的電阻率和導熱性以獲得如下的結(jié)果。
在室溫下的電阻率是對于AlN為5×1013Ωm；對于Si3N4為1×1013Ωm；對于Al2O3為2×1013Ωm；對于ZrO2為1×108Ωm。此外，在室溫下的導熱性是對于AlN為200W/m·K；25W/m；對于Si3N4為25W/m·K；對于Al2O3為18W/m·K；對于TiO2為6W/m·K；對于ZrO2為4W/m·K。此外，石英襯底1的電阻率是1×1014Ωm或更大，其導熱性是1.4W/m·K。
淀積每種材料以使第二部分6和第一部分5的表面變得幾乎均勻。
隨后，通過有機溶劑溶解光抗蝕劑構(gòu)圖，并執(zhí)行在光抗蝕劑上的淀積膜的剝離。因此，獲得了被設(shè)置成使第二部分6之間為第一部分5的襯底100(附圖2A)。
此外，使第一部分的寬度L2為5微米，第二部分的厚度為2微米。
此外，制備這樣的襯底作為比較實例1，在該襯底上沒有形成第一部分5和第二部分6(即僅僅有石英襯底1)。此外，也制備這樣的襯底作為比較實例1′，在該襯底上每種材料沒有被構(gòu)圖，但是進行了淀積(使整個表面成為第二部分6)(步驟-b)接著，由5納米厚的Ti和45納米厚的Pt構(gòu)成的輔助電極2和3形成在本實例和比較實例1和1′的每個襯底100上。間隔L1被設(shè)置為20微米。
此外，每個襯底上第一部分5的中心被形成為差不多是輔助電極2和3的中心。此外，每個襯底上輔助電極2和3的寬度W(參見附圖1A至1C)被設(shè)置為500微米(附圖2B)。
(步驟-c)
隨后，在執(zhí)行烘焙處理之前在已經(jīng)進行了步驟-a和步驟-b處理的每個襯底100上通過旋涂法涂敷有機鈀化合物溶液。這樣，包含Pd作為主要的元素的導電膜4形成在每個襯底上。隨后，執(zhí)行導電膜4的構(gòu)圖以形成導電膜4從而彼此連接第一輔助電極2和第二輔助電極3(附圖2C)。所形成的導電膜4的薄膜電阻(Rs)是1×104Ω/□，膜厚被設(shè)定為10納米。
(步驟-d)接著，已經(jīng)進行了上述步驟-a至步驟-c處理的每個襯底100被設(shè)置在附圖10的真空室中，并該真空室抽真空以使它的里面達到1×10-6Pa的真空度。此后，使用電源41在第一輔助電極2和第二輔助電極3之間施加電壓Vf以執(zhí)行“通電形成”處理。結(jié)果，在導電膜4中形成第一間隙7以形成電極4a和4b(附圖2D)。此外，在“通電形成”處理中附圖11B所示的電壓波形被用作電壓波形。在本實例中，脈沖寬度T1被設(shè)置為1毫秒，脈沖間隔T2被設(shè)置為16.7毫秒。此外，三角波的峰值以0.1V步幅上升以執(zhí)行“通電形成”處理。此外，在第一輔助電極2和第二輔助電極3之間的測量值變成大約1MΩ或更大時使“通電形成”處理的結(jié)束。
(步驟-e)接著，執(zhí)行“活化”處理。具體地，將芐基腈引入到真空室中。此后，在如下的條件下在輔助電極2和3之間施加在附圖12A中所示的波形的脈沖電壓最大電壓值是±20V，脈沖寬度T1是1毫秒，以及脈沖間隔T2是10毫秒。在“活化”處理開始之后，確定器件電流If已經(jīng)進入了平緩的上升，停止電壓的施加以結(jié)束“活化”處理。結(jié)果，形成了碳膜21a和21b(附圖2E)。
通過上述的步驟形成每個電子發(fā)射器件。
因此，對比較實例1和1′的每個襯底100a和分別具有AlN，Si3N4，Al2O3，TiO2和ZrO2的第二部分6的襯底100執(zhí)行步驟-b至步驟-e的相同處理。此外，通過相同的制造方法在每個襯底100上生產(chǎn)電子發(fā)射器件。
此外，在本實例中，因為用于第二部分6的每種材料的電阻率是108Ωm或更大，因此在“活化”處理的過程中不會產(chǎn)生造成嚴重損壞的放電。
(步驟-f)接著，對每個電子發(fā)射器件執(zhí)行“穩(wěn)定”處理。具體地說，在通過以加熱器加熱真空室和電子發(fā)射器件來維持真空室和電子發(fā)射器件的溫度在大約250℃的同時繼續(xù)真空室的排氣。在20小時之后，停止通過加熱器加熱并使溫度返回到室溫。然后，真空室中的壓力達到大約1×10-8Pa。
接著，利用在附圖10中所示的測量設(shè)備執(zhí)行對每個電子發(fā)射器件的發(fā)射電流Ie和亮度的測量。
在發(fā)射電流Ie和亮度的測量過程中，在事先已經(jīng)涂敷了熒光體的陽極電極44和電子發(fā)射器件之間的距離H被設(shè)定到2毫米，通過高壓電源43將5kV的電位施加給陽極電極44。在這種狀態(tài)下，使用電源41在每個電子發(fā)射器件的第一輔助電極2和第二輔助電極3之間施加峰值為17V的矩形脈沖電壓。
此外，在進行這種測量時，以安培計42測量比較實例和本實例的每個電子發(fā)射器件的發(fā)射電流Ie，并從在真空室中提供的透明玻璃窗口(未示)中測量其熒光體亮度。所測量的發(fā)射電流Ie和所測量的亮度的“離差”在下表1中示出。因此，“離差”意味著通過在每個襯底100上形成的10個電子發(fā)射器件的發(fā)射電流Ie和亮度的(標準偏差/平均值×100(％))所表示的值。
表1

如表1所示，與比較實例1的電子發(fā)射量Ie和亮度相比較，本實例的電子發(fā)射器件的發(fā)射電流Ie的“離差”和亮度的“離差”有顯著的降低。此外，在比較實例1′和1的電子發(fā)射器件之間，比較實例1的電子發(fā)射器件的電子發(fā)射量Ie尤其大于比較實例1′的電子發(fā)射器件的電子發(fā)射量Ie和亮度。此外，關(guān)于“離差”，在比較實例1′和1的電子發(fā)射器件之間沒有如此顯著的差別。
在將ZrO2用作第二部分6的本實例的電子發(fā)射器件中，發(fā)射電流Ie的“離差”和亮度的“離差”與比較實例1′的電子發(fā)射器件的發(fā)射電流Ie的“離差”和亮度的“離差”相差沒有這樣大。然而，關(guān)于發(fā)射電流Ie，與比較實例1′的電子發(fā)射器件相比，在本實例的電子發(fā)射器件中能夠獲得這種極大的發(fā)射電流Ie(達到相差一位數(shù)字的程度)。這顯示本實施例的電子發(fā)射器件使用“活化”處理用于制造過程，比較實例1′的電子發(fā)射器件不直接在第一間隙7(第一部分5)下使用硅氧化物。即，認為比較實例1′的電子發(fā)射器件不能執(zhí)行充分的“活化”處理。
此外，在本實例的電子發(fā)射器件中，在第二部分6的導熱性是第一部分5的導熱性的至少四倍大時，發(fā)現(xiàn)對離差的抑制有顯著的影響。
在執(zhí)行了發(fā)射電流Ie和亮度的測量之后，以掃描電子顯微鏡(SEM)觀測每個電子發(fā)射器件的第二間隙8的附近。
在比較實例1′的每個電子發(fā)射器件中，電子發(fā)射區(qū)(間隙8)如附圖8A所示地較大地彎曲。此外，在比較實例1′的每個電子發(fā)射器件中，使碳膜21a和21b的淀積散開，并且第二間隙8也較大地彎曲。
另一方面，在本實施例的每個電子發(fā)射器件中，除了ZrO2用于第二部分6的實例之外，將第二間隙8有效地置于如附圖1A所示的第一部分5的寬度L2中。然而，在ZrO2用于第二部分6的實例中，存在這樣的部分在X-Y平面中的第二間隙8的一部分從第一部分5正上方的區(qū)域內(nèi)部凸伸一點到達外部，如附圖27所示。然而，在第一部分5正上方的區(qū)域中，在被附圖27之30a和30b所代替的附圖1之碳膜21a和21b的淀積量方面沒有發(fā)現(xiàn)顯著的離差。在從第一部分5正上方的區(qū)域凸伸一點的部分上在碳膜的淀積中發(fā)現(xiàn)了離差。因此，認為在從第一部分5正上方的區(qū)域凸伸一點的部分中不存在有效的電子發(fā)射區(qū)，并且電子發(fā)射區(qū)落在第一部分5正上方的區(qū)域中。
(實例2)在本實例中，附圖1A至1C所示結(jié)構(gòu)的電子發(fā)射器件通過與參考實例1描述的制造方法相同的方法制造。所使用的材料、尺寸等都與實例1的材料、尺寸等相同。此外，比較實例1的電子發(fā)射器件也通過與在此參考實例1描述的方法相同的方法形成。
然而，比較實例2的電子發(fā)射器件在此通過如下的方法形成。首先，對石英襯底1執(zhí)行實例1的步驟-b和步驟-c。與在實例1中的比較實例1類似，第一部分5和第二部分6沒有設(shè)置到比較實例2的襯底100上。接著，通過FIB，第一間隙7在Y方向上差不多在如附圖1A至1C等所示的第一輔助電極2和第二輔助電極3的中心延伸。即形成了第一電極4a和第二電極4b。此外，所形成的間隙7被形成為落在與實例1的第一部分5的寬度L2范圍相同的范圍中。此后，執(zhí)行與實例1的步驟-d和步驟-e相同的步驟。通過上文描述的處理，在石英襯底1上形成了比較實例2的10個電子發(fā)射器件。
在本實例中，測量以這種方式形成的每個電子發(fā)射器件的電子發(fā)射量Ie和亮度的“波動”。
此外，通過對每個電子發(fā)射器件執(zhí)行實際的驅(qū)動而在較長的時間上測量發(fā)射電流Ie和亮度來測量“波動”。在實際的驅(qū)動中，事先將熒光體提供給陽極電極44，與參考實例1描述的測量類似地制備陽極電極44。在陽極電極44和電子發(fā)射器件之間的距離H被設(shè)定到2毫米，并通過高壓電源43將5kV的電位施加給陽極電極44。具有15V的峰值、100微秒的脈沖寬度和60Hz的頻率的矩形的電壓脈沖從電源41反復(fù)地施加至電子發(fā)射器件的第一輔助電極2和第二輔助電極3之間。
應(yīng)用安培計42，測量本實例的電子發(fā)射器件和比較實例1和比較實例2的電子發(fā)射器件的發(fā)射電流Ie，并從在真空室中形成的透明玻璃窗口(未示)中測量熒光體的發(fā)光亮度。
在所有的電子發(fā)射器件中通過計算以相同的測量間隔多次執(zhí)行測量采集的多條數(shù)據(jù)的(標準偏差/平均值×100(％))獲取發(fā)射電流Ie和亮度的波動值。
每個電子發(fā)射器件的發(fā)射電流Ie和亮度的波動值在下表2中示出。
表2

如表2所示，(其中第二間隙8的彎曲小到與本實例第二間隙8的彎曲相同程度的)比較實例2的電子發(fā)射器件的發(fā)射電流Ie和亮度的波動值，小于比較實例1的電子發(fā)射器件的相應(yīng)波動值。
此外，在第二部分6的導熱性是在本實例電子發(fā)射器件中第一部分5的導熱性的至少四倍大的電子發(fā)射器件中，發(fā)射電流Ie和亮度的波動值變得異乎尋常地小。此外，將ZrO2用于本實例第二部分6的電子發(fā)射器件的發(fā)射電流Ie和亮度的波動值小于比較實例2的電子發(fā)射器件的波動值，但它們沒有任何異常的差別。
在發(fā)射電流Ie和亮度的測量之后以SEM觀測每個電子發(fā)射器件的第二間隙8的附近。除了比較實例2之外，觀測的結(jié)果與參考實施例1描述的形式的結(jié)果相同。比較實例1的電子發(fā)射器件的彎曲最大。將ZrO2用于第二部分6的電子發(fā)射器件的彎曲第二大。在任何其它的電子發(fā)射器件中，將第二間隙8的彎曲有效地落在第一部分5的寬度L2中，如附圖1A所示。
從實例1和實例2中發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的電子發(fā)射器件在發(fā)射電流方面具有很小的離差和很小的“波動”，是一種良好的電子發(fā)射器件。
(實例3)本實例說明制造在第三實施例中描述的電子發(fā)射器件的實例。
這個實例的電子發(fā)射器件的基本結(jié)構(gòu)與附圖4的結(jié)構(gòu)相同。在下文的描述中，參考附圖4和5描述本實例的電子發(fā)射器件的制造方法。
(步驟-a)首先，包括對應(yīng)于輔助電極2和3之構(gòu)圖的孔隙的光抗蝕劑形成在被清潔的石英襯底1上。隨后，依次淀積5納米厚的Ti和45納米厚的Pt。接著，以有機溶劑溶解光光抗蝕劑，并執(zhí)行淀積的Pt/Ti膜的剝離。然后，形成彼此以20微米的間隔L1相對的輔助電極2和3。此外，使輔助電極2和3之間的寬度W為500微米(附圖5A)。
此外，在本實例中，石英襯底1對應(yīng)于第一部分5。
(步驟-b)接著，在執(zhí)行熱烘焙處理之前通過旋涂法將有機鈀化合物溶劑涂敷在步驟-a中制造的襯底1上。這樣，形成了包含Pd作為主要元素的導電膜4。接著，執(zhí)行導電膜4的構(gòu)圖以形成導電膜4從而使輔助電極2和3彼此連接(附圖5B)。所形成的導電膜4的薄膜電阻(Rs)是1×104Ω/□。
(步驟-c)接著，光抗蝕劑層與形成在第二部分6上的孔隙圖形對應(yīng)地形成在通過步驟-b制造的襯底1上。通過這種方式，制備了5個相同的襯底1。
此后，Si3N4，AlN，Al2O3，TiO2和ZrO2淀積相應(yīng)的襯底1上以便用于每個襯底1的材料可以彼此不同。Si3N4通過等離子體CVD法形成，AlN，Al2O3，TiO2和ZrO2通過濺射法形成。同時，每種材料也可以淀積在用于電阻率和導熱性的測量的襯底上。在測量每個襯底的電阻率和導熱性時，每個測量的值與實例1的測量的值相同。
隨后，光抗蝕劑圖形通過有機溶劑溶解，執(zhí)行淀積的膜的構(gòu)圖。由此獲得了這樣的襯底1在襯底1上差不多在第一輔助電極2和第二輔助電極3之間的中心位置為第二部分6提供孔隙(附圖5C)。
此外，使第二部分6的孔隙的寬度L2為5微米，第二部分6的厚度為2微米。
接著，與實例1類似地執(zhí)行步驟-d至步驟-f。
在后面的處理中，形成電子發(fā)射器件。此外，也是在這個實例中與實例1類似地通過相同的制造方法在相同的襯底上形成10個電子發(fā)射器件。
此外，因為同樣在本實例中用于第二部分6的每種材料的電阻率是108Ωm或更大，因此在上述的“活化”處理中不會發(fā)生較大的放電。
與實例1類似地執(zhí)行每個電子發(fā)射器件的發(fā)射電流Ie和亮度的測量。所測量的發(fā)射電流Ie和所測量的亮度的“離差”在下表3中示出。此外，制造了與比較實例1相同的電子發(fā)射器件作為比較實例3。
表3

如表3所示，與常規(guī)的電子發(fā)射器件(比較實例3)相比，本實例的電子發(fā)射器件(即包括第二部分6的電子發(fā)射器件)的發(fā)射電流Ie和亮度的“離差”變得更小。此外，特別是具有至少是比較實例3的電子發(fā)射器件導熱性四倍的導熱性的器件的發(fā)射電流Ie和亮度的“離差”變得更小。
在特性評測之后，以SEM觀測每個電子發(fā)射器件的間隙8的附近。
在比較實例3的所有的電子發(fā)射器件中，第二間隙8較大地彎曲，如附圖8A所示。另一方面，本實例的每個電子發(fā)射器件的第二間隙8的任何彎曲都被限制在第二部分6中形成的孔隙的寬度L3內(nèi)，如附圖4A所示。
此外，在本實例的電子發(fā)射器件的“波動”類似于實例2地測量時，可以獲得具有與在表2中所示類似的很小“波動”的良好電子發(fā)射特性。
(實例4)本實例說明制造關(guān)于第五實施例描述的電子發(fā)射器件的實例。
本實例的電子發(fā)射器件的基本結(jié)構(gòu)與附圖6B的結(jié)構(gòu)相同。在下文中，參考附圖6A至6D和7A至7F描述本實例的電子發(fā)射器件的制造方法。
(步驟-a)首先，制備清潔的5個石英襯底1。然后，作為形成第二部分6的材料，將Si3N4，AlN，Al2O3，TiO2和ZrO2淀積在每個襯底1上以便用于每個襯底1的材料可以彼此不同。Si3N4通過等離子體CVD法形成，AlN，Al2O3，TiO2和ZrO2通過濺射法形成。同時，每種材料也可以淀積在用于電阻率和導熱性的測量的襯底上。在測量每個襯底的電阻率和導熱性時，每個測量的值與實例1的測量的值相同。
此后，通過CVD方法將硅氧化物(SiO2)淀積在所有的襯底1上作為構(gòu)成第一部分5的材料。同時，SiO2也淀積在用于電阻率和導熱性的測量的襯底上。在測量每個襯底的電阻率和導熱性時，每個測量的值與比較實例1和2的測量的值相同。
接著，將形成第二部分6的材料再次淀積在第一部分5上。在此，與構(gòu)成已經(jīng)首先形成在每個襯底1上的第二部分6的材料相同的材料被形成在第一部分5上。
此外，5納米厚的Ti和45納米厚的Pt被依次淀積在第二部分6上作為構(gòu)成輔助電極2的材料(附圖7A)。
此后，執(zhí)行光抗蝕劑的旋涂和掩模圖形的曝光和顯影。然后，由第一部分5和第二部分6構(gòu)成的層狀產(chǎn)品(將第一部分5置于第二部分6之間)和在該層狀產(chǎn)品上設(shè)置的第一輔助電極2通過干蝕刻形成(附圖7B)。
接著，在剝落光抗蝕劑之后，再次執(zhí)行光抗蝕劑的旋涂、掩模圖形的曝光和顯影以對應(yīng)于第二輔助電極3的圖形地形成其中形成了孔隙的光抗蝕劑。接著在該孔隙中依次地淀積5納米厚的Ti和45納米厚的Pt。接著，執(zhí)行光抗蝕劑的剝離并形成第二輔助電極3(附圖7C)。
輔助電極3和輔助電極2的寬度W被設(shè)定為500微米。第一部分5的膜厚被設(shè)定為50納米。在第二部分6中，在襯底1一側(cè)上的第二部分的膜厚被設(shè)定為500納米。另一方面，在遠離襯底1的一側(cè)上的第二部分6的膜厚被設(shè)定為30納米。
此外，也制備了這樣的襯底1(比較實例4)，在該襯底上在襯底1的表面和第一輔助電極2之間未形成第二部分6而是僅僅SiO2層(第一部分)被形成為580納米厚。此外，也制備了這樣的襯底1(比較實例4′)，在該襯底上在襯底1的表面和第一輔助電極2之間未形成第一部分5而是第二部分6被形成為580納米厚。
在下面的處理中執(zhí)行與實例1的步驟-c至步驟-f相同的步驟以形成電子發(fā)射器件。與實例1類似，在本實例中，在每個襯底上形成了10個電子發(fā)射器件。
此外，因為在本實例中用于第二部分的每種材料的電阻率是108Ω或更大，因此在上文所述的“活化”處理中不會產(chǎn)生較大的放電。
接著，類似于實例1和2，測量每種電子發(fā)射器件的發(fā)射電流Ie和亮度。所測量的發(fā)射電流Ie和所測量的亮度的“離差”在下表4中示出。
表4

如表4所示，本實例的電子發(fā)射器件的發(fā)射電流Ie和亮度的“離差”變得小于比較實例4的電子發(fā)射器件的發(fā)射電流Ie和亮度的“離差”。此外，在比較實例4和4′的電子發(fā)射器件之間，比較實例4的電子發(fā)射器件的發(fā)射電流Ie大于比較實例4′的電子發(fā)射器件的發(fā)射電流Ie。此外，發(fā)現(xiàn)在它們之間比較實例4和4′的電子發(fā)射器件的“離差”沒有如此顯著的差別。
將ZrO2用于第二部分6的電子發(fā)射器件的發(fā)射電流Ie和亮度的“離差”比比較實例的電子發(fā)射器件的發(fā)射電流Ie和亮度更加優(yōu)良，但是效果不是很大。然而，關(guān)于發(fā)射電流Ie，與比較實例4′的電子發(fā)射器件相比，在本實例的電子發(fā)射器件中能夠?qū)崿F(xiàn)這種很大的發(fā)射電流Ie(達到相差一位數(shù)字的程度)。這是因為，本實例的電子發(fā)射器件將“活化”處理用于制造過程，并且因為在比較實例4′的電子發(fā)射器件中，在第一間隙7正下方不存在硅氧化物，并且不能執(zhí)行充分的“活化”處理。
此外，在第二部分6的導熱性是第一部分5的導熱性的至少四倍大時，發(fā)現(xiàn)在抑制離差方面存在顯著的效果。
在上述的特性評估之后，以SEM觀測每個電子發(fā)射器件的第二間隙8的附近。在比較實例4和4′的任何電子發(fā)射器件中，電子發(fā)射區(qū)(間隙8)較大地彎曲，如附圖8A所示。此外，在比較實例4′的每個電子發(fā)射器件中，使碳膜21a和21b的淀積散開，并且第二間隙8也較大地彎曲。
另一方面，在本實例的每個電子發(fā)射器件中，第二間隙8有效地落在第一部分5的寬度L2中，如附圖1A所示，但除了其中將ZrO2用于第二部分6的實例之外。然而，在將ZrO2用于第二部分6的實例中，存在這樣的一部分，其中第一間隙7具有從第一部分5的寬度L凸伸的部分。然而，在第一部分5正上方的區(qū)域中，碳膜21a和21b的淀積量的離差沒有如此大。
此外，在本實例的電子發(fā)射器件的“波動”與實例2(如表2所示)類似時，獲得了具有很小“波動”的良好的電子發(fā)射特性。
(實例5)本實例說明了通過將許多電子發(fā)射器件以矩陣方式設(shè)置在襯底上形成電子源的實例，通過與參考實例1制造的電子發(fā)射器件的制造方法相同的制造方法已經(jīng)形成了該電子發(fā)射器件。本實例也是一個使用該電子源制造如在附圖16中所示的圖像顯示設(shè)備的實例。在下文中，描述了在本實例中制造的圖像顯示設(shè)備的制造過程。
(襯底制造步驟)硅氧化物膜形成在玻璃襯底71上。與第一部分5的圖形對應(yīng)地將光抗蝕劑形成在硅氧化物膜上。此后，使用干蝕刻法形成與第二部分6的圖形等效的凹面部分。此后，通過等離子體CVD方法淀積Si3N4作為第二部分6的材料以使第二部分6和硅氧化物膜的表面變得差不多均勻。隨后，通過有機溶劑溶解光抗蝕劑圖形，并執(zhí)行所淀積的膜的剝離以獲得襯底71，在襯底71中第二部分6將第一部分5置于其間。此外，第一部分5的寬度L2被設(shè)置為5微米，第二部分6的厚度被設(shè)置為2微米。此外，在本實例中，第一部分5由硅氧化物制成。
(輔助電極的制造步驟)接著，輔助電極2和3被形成在襯底71上(附圖18)。具體地說，在襯底71上將鈦Ti和鉑Pt的疊層膜形成為40納米厚之后，通過光刻法執(zhí)行疊層膜的構(gòu)圖以形成輔助電極2和3。在本實例中，設(shè)置輔助電極2和3以使第一部分5的中心差不多位于輔助電極2和3之間的中心。此外，輔助電極2和輔助電極3的間隔L1被設(shè)置為10微米，長度W被設(shè)置為200微米。
(Y方向的配線形成步驟)接著，如附圖19所示，包括銀作為主要成分的Y方向配線73被形成為與輔助電極3連接。Y方向配線73用作其中施加調(diào)制信號的配線的作用。
(絕緣層的形成步驟)接著，如附圖20所示，為了使在下一步驟中形成的X方向配線72和Y方向配線73隔離，設(shè)置由硅氧化物組成的絕緣層75。絕緣層75被設(shè)置為在X方向配線72(將在下文中描述)之下，以便覆蓋事先已經(jīng)形成的Y方向配線73。接觸孔被開鑿并形成在絕緣層75的一部分中以使得在X方向配線72和輔助電極2之間的電連接是可能的。
(X方向配線形成步驟)如附圖21所示，主要成分為銀的X方向配線72形成在先前形成的絕緣層75上。X方向配線72與Y方向配線73交叉，并且絕緣層75置于它們之間，X方向配線72在絕緣層75的接觸孔部分處連接到輔助電極2。X方向配線72用作被施加了掃描信號的配線。因此，形成了具有矩陣配線的襯底71。
(導電膜形成步驟)通過噴墨法將導電膜4形成在襯底71上的輔助電極2和輔助電極3之間(附圖22)，在襯底71上已形成了矩陣配線。在本實例中，有機鈀絡(luò)合物溶液被用作實施噴墨法的墨。施加有機鈀絡(luò)合物溶液以便連接在輔助電極2和輔助電極3之間。此后，在空氣中執(zhí)行對襯底71的熱烘焙處理以使導電膜4成為由一氧化鈀(PdO)制成的導電膜。
(“通電形成”處理和“活化”處理)接著將該襯底71設(shè)置在真空室中，在該襯底71上形成了由輔助電極2和輔助電極3構(gòu)成的許多單元，輔助電極2和輔助電極3通過上文所述的步驟通過導電膜4彼此連接。
然后，在使真空室排氣之后，執(zhí)行“通電形成”處理和“活化”處理。在“通電形成”處理和“活化”處理中，施加給每個單元的電壓的波形等與通過實例1的電子發(fā)射器件制造方法所示的一樣。
此外，通過將一個脈沖施加給在X方向配線72的多個配線中逐個選擇的X方向配線72的每個配線的方法來執(zhí)行“通電形成”處理。即，重復(fù)如下的處理“在選擇X方向配線72中的另一配線以給所選擇的配線施加一個脈沖之前，將一個脈沖施加給在X方向配線72的多個配線中所選擇的X方向配線72的一個配線”。
通過上述的處理，形成了襯底71，在該襯底71上設(shè)置了本實例的電子源(多個電子發(fā)射器件)。
隨后，如附圖16所示，由玻璃襯底83、熒光膜84和金屬背85(后兩者層疊在玻璃襯底的內(nèi)表面上)構(gòu)成的面板86設(shè)置在距襯底712毫米的上部位置上，并將支撐框架82置于它們之間。
然后，面板86、支撐框架82和襯底71的連接區(qū)的密封連接如下地執(zhí)行加熱銦(In)(它是一種低熔點金屬)并冷卻它。此外，因為在真空室中執(zhí)行密封連接處理，因此同時執(zhí)行密封連接和密封而不使用任何排氣管。
在本實例中，條狀熒光體(參見附圖17A)被用作熒光膜84(它是圖像形成部件)以執(zhí)行彩色顯示。設(shè)置第一黑色條91，在它們之間設(shè)置所需的間隔以形成條狀。接著，通過漿液法在黑色條91之間涂敷每種彩色熒光體92以制造熒光膜84。(經(jīng)常被使用的)包含石墨作為主要成分的材料被用作黑色條91的材料。
此外，由鋁制成的金屬背85提供在熒光膜84的內(nèi)表面?zhèn)?電子發(fā)射器件側(cè))上。通過在熒光膜84的內(nèi)表面?zhèn)壬蠄?zhí)行Al的真空蒸發(fā)制造金屬背85。
通過如上文所完成的圖像顯示設(shè)備的X方向配線和Y方向配線選擇所需的電子發(fā)射器件，并將14V的脈沖電壓施加給所選擇的電子發(fā)射器件。同時，在10kV的電壓通過高壓端子Hv施加給金屬背73時，可以較長時間地顯示亮度遮蔽很小和亮度變化很小的明亮且良好的圖像。
上文已經(jīng)描述的實施例和實例僅僅是本發(fā)明的實例，本發(fā)明并不排除對上文所描述的每種材料、每個尺寸等進行各種改進的實例。
權(quán)利要求
1.一種包括襯底和設(shè)置在所述襯底上并在其中包括間隙的導電膜的電子發(fā)射器件，其中所述襯底至少包括包含硅氧化物的第一部分和與所述第一部分并列設(shè)置的第二部分，所述第二部分的導熱性比所述第一部分的導熱性高，所述第一部分和所述第二部分的電阻比所述導電膜的電阻高，所述導電膜設(shè)置在所述第一部分和所述第二部分上，和所述間隙形成在所述第一部分之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射器件，其中所述第二部分并列地設(shè)置在所述第一部分的兩側(cè)以將所述第一部分夾在其間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射器件，其中所述第二部分的導熱性至少是所述第一部分導熱性的四倍大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射器件，其中構(gòu)成所述第一部分和所述第二部分的材料的電阻率是108Ωm或更大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射器件，其中所述導電膜的薄膜電阻是在102Ω/□至107Ω/□的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射器件，其中所述第一部分包含硅氧化物作為主要成分。
7.一種電子發(fā)射器件，包括設(shè)置在襯底上的一對電極；和連接到該對電極的導電膜，所述導電膜在其一部分上包括間隙，其中具有比所述導電膜的電阻更高的電阻的層設(shè)置在所述導電膜上，所述層包括孔隙，所述間隙通過該孔隙被暴露出來，和所述襯底在所述孔隙之下的位置處的導熱性低于所述層的導熱性。
8.一種包括多個電子發(fā)射器件的電子源，每個電子發(fā)射器件根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一權(quán)利要求制備。
9.一種圖像顯示設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子源和響應(yīng)從所述電子源發(fā)射的電子的輻射而發(fā)光的發(fā)光部件。
10.一種信息顯示設(shè)備，該信息顯示設(shè)備包括輸出在所接收的廣播信號中包含的圖像信息、字符信息和聲頻信息中至少一種信息的至少一個接收器和連接到所述接收器的圖像顯示設(shè)備，其中所述圖像顯示設(shè)備根據(jù)權(quán)利要求9制備。
11.一種電子發(fā)射器件的制造方法，該電子發(fā)射器件配備有在其一部分上包括間隙的導電膜，該電子發(fā)射器件的制造方法包括制備襯底，該襯底至少包括第一部分和具有比所述第一部分的導熱性更高的導熱性的第二部分，所述第二部分與所述第一部分并列設(shè)置，其中所述第一部分和所述第二部分設(shè)置在導電膜之下，該導電膜具有比所述第一部分和所述第二部分的電阻更低的電阻；和通過使電流在所述導電膜中流動，在所述第一部分之上的一部分導電膜處形成間隙。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子發(fā)射器件的制造方法，其中所述第二部分并列地設(shè)置在所述第一部分的兩側(cè)以將所述第一部分夾在其間。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子發(fā)射器件的制造方法，其中所述第二部分的導熱性至少是所述第一部分導熱性的四倍大。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子發(fā)射器件的制造方法，其中構(gòu)成所述第一部分和所述第二部分的材料的電阻率是108Ωm或更大。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子發(fā)射器件的制造方法，其中在所述第一步驟中所述導電膜的薄膜電阻是在102Ω/□至107Ω/□的范圍內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子發(fā)射器件的制造方法，其中所述第一部分包含硅氧化物作為主要成分。
17.一種電子發(fā)射器件的制造方法，該電子發(fā)射器件包括設(shè)置在襯底上的一對電極和連接到該對電極的導電膜，所述導電膜在其一部分上包括間隙，所述方法包括如下步驟制備所述襯底，該襯底配備有(A)電極對、(B)連接在所述電極對之間的導電膜和(C)包括位于所述電極對之間以暴露所述導電膜的一部分的孔隙的層，所述層設(shè)置在所述導電膜上并具有比所述導電膜的電阻更高的電阻；和通過使電流經(jīng)所述電極對流過所述導電膜，在所述孔隙之下的所述導電膜的一部分處形成間隙，其中在位于所述孔隙下方的一部分中所述襯底的導熱性低于所述層的導熱性。
18.一種包括多個電子發(fā)射器件的電子源的制造方法，其中通過根據(jù)權(quán)利要求11至17中的任一權(quán)利要求所述的制造方法制造所述多個電子發(fā)射器件中的每一個。
19.一種配備有電子源和響應(yīng)從所述電子源發(fā)射的電子的輻射而發(fā)光的發(fā)光部件的圖像顯示設(shè)備的制造方法，其中所述電子源是通過根據(jù)權(quán)利要求18所述的制造方法制造的電子源。
20.一種電子發(fā)射器件，包括絕緣襯底(5，6)；在該襯底上設(shè)置成彼此相對并且其間具有間隔的第一和第二電極(2，3)；在襯底上第一和第二電極之間延伸的導電膜(4)，該導電膜的一端連接到第一電極，其另一端連接到第二電極，在該導電膜中第一和第二電極之間的位置處包括間隙(7)；和設(shè)置在該間隙之上的陽極(86)，在第一和第二電極之間施加電壓時發(fā)射的電子朝向該陽極，其中所述絕緣襯底包括位于所述導電膜的間隙之下的第一絕緣材料的第一部分(5)和與第一部分相鄰并在第一和第二電極之間的第二絕緣材料的第二部分(6)，和第一絕緣材料的熱膨脹率小于第二絕緣材料的熱膨脹率，第二絕緣材料的熱導率大于第一絕緣材料的熱導率。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的電子發(fā)射器件，其中第二絕緣材料的熱導率至少是第一絕緣材料的熱導率的四倍大。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的電子發(fā)射器件，其中在所述導電膜之間隙的間隔方向上，第一部分(5)的寬度(L2)小于第一和第二電極之間的間隔(L1)的一半，優(yōu)選小于第一和第二電極之間間隔(L1)的十分之一。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電子發(fā)射特性的離差很小并且抑制了其電子發(fā)射量的“波動”的電子發(fā)射器件。該電子發(fā)射器件包括襯底和其中包括間隙的導電膜，該襯底配備有包含硅氧化物的第一部分和與第一部分并列設(shè)置并具有更高的導熱性的第二部分，該導電膜設(shè)置在襯底上，其中第一和第二部分具有比導電膜的電阻更高的電阻，該間隙設(shè)置在第一部分上。
文檔編號H01J9/02GK1913076SQ20061010747
公開日2007年2月14日 申請日期2006年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月25日
發(fā)明者糠信恒樹, 佐藤崇廣 申請人:佳能株式會社