產生圖象形成設備的方法

2023-05-27 07:28:01 1

專利名稱：產生圖象形成設備的方法
技術領域：
本發明涉及於電子發射裝置產生圖象形成設備的方法。
通常已知的電子發射裝置被粗略劃分為利用熱離子發射裝置和利用冷陰極發射裝置的兩種類型。冷陰極發射裝置包括場發射型(以下稱為「FE型」)裝置，金屬/絕緣體/金屬型(以下稱為「MIM型」裝置，表面傳導(導通)電子發射裝置，等等。已知包括這些FE型裝置的舉例揭示在W.P.DykeW.W.Dolan，電子物理學「場發射」導論中，8,89(1956)或在C.A.Spindt，「具有鉬錐的簿膜場發射陰極的物理特性」中，J.Appl.phys.,47,5248(1976)，等等。已知包括這些MIM型裝置的舉例揭示在C.A.Mead，「隧道發射裝置的」操作中，J.Appl.phys.,32,646(1961)，等等。包括這些表面傳導電子發射裝置的舉例揭示在M.I.Elinson,Radio Eng.Electron Phys.，中10,1290(1965)，等等。表面傳導電子發射裝置利用這樣一種現象，即當電子流被允許平行流動到基片形成的小區域的簿膜時，產生電子發射。迄今由Elinson上述發表的利用SnO2簿膜[M.I.Elinson,Radio Eng.Electron phys.,10,1290(1965)],利用Au簿膜[G.Dittmer:"Thin Solid Films,"9,317(1972]，利用In2O3/SnO2薄膜[M.Hartwell和C.G.Fonstad:"IEEE Trans.EDConf.,"5,9,(1975)]利用碳簿膜[Hisashi Araki:Shinku(Vacuum),Vol.26,No.1,P22(1983)]，以及等等的表面傳導電子發射裝置的舉例。
上述表面傳導電子發射裝置結構簡單，還易於製造，並具有這樣的優點，即許多裝置能被交叉排列成一大的面積。在各種應用上的研究取得該優異的特性。例如，包括充電束源，顯示裝置，等等的應用。具有許多表面傳導電子發射裝置的陣列的應用舉例是表面傳導電子發射裝置被平行排列的電子源，各裝置的兩端由各自的導線(也稱之為公共線)被連接成每一行，而許多行如下面將描述的被加以排列。(應參照例如，日本公開專利申請No.64-031332,1-283749,2-257552，等等)。特別是在圖象形成設備領域中，例如顯示裝置，利用取代CRT的液晶的平面型顯示裝置近來變得普及。然而，它們不是自身發射型，這樣，例如它們具有的問題包括背光(back light)。因此迄今仍希望自發射型顯示裝置的發展。自發射型顯示裝置的一例是一種顯示裝置的圖象形成設備，該顯示裝置包括在其中形成的通過從電子源發射電子用於發射可視光的一螢光件的許多表面導通電子發射裝置的電子源的組合。(應參考例如USP5,066,883。)。
在上述平面型圖象形成設備中，具有在其上排列大量電子發射裝置的電子源基片和在其中具有螢光件的圖象形成件，在其間的真空部分彼此相對配置。上述圖象形成設備以這樣的方式顯示圖象，即掃描信號和/或調製信號被送到電子源基片上形成的電子發射裝置，使得每個電子發射裝置或某些電子發射裝置發射電子，以及這些電子通過數百伏或數千伏或更高的陽極電壓Va加速以提供給圖象形成件，撞擊該螢光件，以便實現從其中發射光。
該上述平面型圖象形成設備，然而，在早期操作中，在顯示圖象上有時會遭受明顯的亮度降或點或線的缺陷。引起亮度降和缺陷產生的一個原因就是發生真空洩漏和由於在真空屏中真空的降低(壓力增加)而引起電子發射裝置的特性變差。在真空屏中真空降低發生過程如下隨著圖象形成裝置的激勵，電子束開始輻照螢光件和圖象形成件中的金屬外殼，和該屏單元包括在電子源基片中的導線電極，電子發射裝置，等等，導致吸附氣體分子的(或原子)的退吸和同時由於產生離子的撞擊也增強了氣體的退吸，這樣就使得這樣產生的氣體降低了真空屏中真空(或壓力增加)。
妨礙真空降低的可能干擾是「增加抽空性能」和「從每個屏單元降低脫氣量」。
對於前者，安裝一個足夠容量的吸氣泵(吸取真空泵)是可以想像的。在內部保持真空的普通顯示裝置中，例如CRT，有少量立體空間限制在吸氣泵的位置上，使得吸氣泵能在寬的區域中構成。在CRT情況下，在真空容器中，表面區域與其容積的比率也很小，這樣就能在其中保持足夠的真空。在上述平面型顯示裝置的的情況中，無論如何有許多空間限制了吸氣泵的位置，正常情況是，吸氣泵經常被構成在遠離圖象顯示區域的靠近屏邊緣的一限定區域。由於在平面型真空容器中，在容器的高度方面，到圖象顯示區域的距離是很大的，結果是就不容易保證吸氣泵的足夠的抽空傳導，也就不容易在局部顯示裝置中達到局部抽氣中的足夠抽空。
對於後者，在高溫下的抽空乾燥處理使用的普通處理以降低從屏單元的除氣量。然而在百十來度(℃)的一般乾燥是不適當的，這就不能說，對前述問題，該乾燥是一好的方案。在較高溫度下的乾燥其結果是不能使用不耐高溫真空乾燥的構件，即這些構件要經化學反應，合金組成，粘附的薄膜，等等，以及在顯示裝置中使用的各成分的組合，使得制約顯示裝置結構的因素增加了，這是不可取的。
本發明的一個目的是提供一種在圖象形成期間使電子發射裝置的變差減至最小，產生高可靠性的圖象形成設備的方法，特別是，在圖象形成期間由於從圖象形成件的氣體退吸，而使電子發射裝置的變差減至最小的產生高可靠性的圖象形成設備的方法。
本發明的另一個目的是，提供一種產生圖象形成設備的方法，其中在圖象形成期間，在圖象形成設備的產生過程中，把對電子發射裝置變差的影響能被減至最小。
根據本發明的圖象形成設備的產生方法是一種用於產生圖象形成設備的方法，該圖象形成設備包括一容器，在該容器中配置的電子發射裝置並具有在一對電極之間的電子發射部分，該電子發射裝置適合於在該對電極之間的應用電壓下發射電子，和用於從電子發射裝置發射的電子照射下形成圖象的圖象形成件，該產生方法具有的步驟是，利用從電子發射裝置發射的電子照射圖象形成件，其中照射圖象形成件的電子是這樣發射的電子，即在圖象形成設備的驅動圖象形成期間，提供給電子發射裝置的電壓其極性與電子發射裝置的對電極之間提供的電壓的極性相反。
根據本發明的圖象形成設備的另一產生方法是產生圖象形成設備的方法，該圖象形成設備包括一容器，配置在該容器中的電子發射裝置和在一對電極之間具有大量電子發射部位，電子發射裝置適合於在該對電極施加電壓時從大量電子發射部位中的某一些發射電子，和電子形成部件用於通過從電子發射裝置發射的電子照射形成圖象，該產生方法具有的步驟是，利用從電子發射裝置發射的電子照射圖象形成件，其中照射電子形成件的電子是在圖象形成設備驅動圖象形成期間從不同的電子發射部位發射的電子。


圖1A是本發明的表面導通電子發射裝置的結構的透視圖，和圖1B是其中沿1B-1B的截面圖；圖2A是本發明的另一種表面導通電子發射裝置的結構的透視圖，和圖2B是其中沿2B-2B的截面圖；圖3是本發明的橫向電子發射型電子發射裝置的結構的透視圖；圖4是本發明的表面導通電子發射裝置中發射電流Ie』，裝置電流If，和裝置電壓Vf的相互關係的舉例；圖5是本發明的簡單矩陣(無源矩陣)結構的電子源的示意圖；圖6是根據本發明生產的圖象形成設備的顯示屏舉例的示意圖；圖7A是螢光膜舉例的示意圖和圖7B是螢光膜另一舉例的示意圖；圖8是在圖象形成設備中，根據NTSC方法的TV信號進行顯示的驅動電路舉例的方框圖；圖9是根據本發明的真空系統；圖10是根據本發明的形成設備；圖11A是根據本發明的激勵形成操作中的電壓波形舉例，圖11B是在激勵形成操作中電壓波形的另一舉例；圖12A，圖12B，和圖12C分別是本發明老化(aging)操作波型舉例，本發明的驅動操作，和本發明的正常驅動；圖13是本發明的老化技術和老化設備；圖14是在表面導通電子發射裝置中觀察的光點形狀，和從電子發射單元和光點密度的距離關係；
圖15A和圖15B是本發明的圖象形成設備中電子束的軌跡；和圖16和圖17A,17B,17C,17D,17E,17F,17G和17H是本發明舉例中解釋產生步驟的各圖。
首先，該老化步驟是在圖象形成設備中先於驅動圖象形成之前，用加速的電子束照射圖象形成設備的屏容器中的部件的步驟，從而必定從部件中解吸附著和保存在屏容器中部件的氣體，並排除該氣體。
本發明老化步驟的基本原理是解吸和排除附著並保存在圖象形成設備的屏容器中的配置的圖象形成件的氣體。通過主要是利用加速的電子束照射圖象形成件，從圖象形成件中解吸氣體。通過連接到屏容器到其外側的排氣管道抽取氣體，達到抽空解吸氣體，還可以配置在屏容器中的吸氣泵吸附氣體，或者利用這二者的組合。在本發明的上述老化步驟中用電子束照射圖象形成件得以實現是通過預先予先利用在圖象形成設備中在連續圖象形成操作中使用的電子發射裝置。
完成本發明的發明人了解到，在上述老化步驟中使用的電子發射裝置的電子發射特性同老化步驟之前相比較被降低了。特別是有關電子發射裝置的驅動，提供到電子發射裝置的電壓極性在上述老化步驟期間與前述圖象形成期間相比被反相，從而電子發射特性近似等價於老化步驟之後的圖象形成期間所獲得的老化步驟之前的電子發射裝置的特性。
將詳細描述本發明的最佳實施例。
首先，本發明的電子發射裝置具有至少一對電極，當該對電極之間施加一電壓時適於發射電子，該裝置甚至在該對電極之間施加電壓的極性反向時也能發射電子，換言之，就是在該對電極之間的電場方向是反相的。
本發明電子發射裝置的第一例是一表面導通電子發射裝置。(表面通導電子發射裝置)圖1A是本發明的表面導通電子發射裝置的結構的示意圖和圖1B是圖1A的沿1B-1B的截面圖。在圖1A和1B中，標號1是基片，2是第一裝置電極，3是第二裝置電極，4是導電膜，5是導電膜4中的空隙。當對裝置電極2,3之間施加電壓時，表面導通電子發射裝置從靠近空隙5處發射電子。
在由本申請人申請的，例如日本公開專利號7-235255和8-264112中披露了表面導通電子發射裝置的一般結構，材料，和產生過程。
表面導通電子發射裝置具有如圖4所示的裝置電流特性和發射電流特性。圖4是在未示出的陽極被在表面導通電子發射裝置和用於發射電子的正電壓施加到陰極的狀態下所獲得的裝置電壓Vf對裝置電流If和發射電流Ie的關係圖，其中裝置電壓Vf是施加給與第二裝置電極3的基準(0V)相關的第一裝置電極2的電壓，裝置電流If是在兩個裝置電極之間流動的電流，和發射電流Ie是從表面導通電子發射裝置發射的並由陽極捕獲的電子電流。圖4中的電位是任意單位，因為發射電流Ie可考慮小於裝置電流If。橫坐標和縱坐標二者是線性比例。
如圖4所示，當施加給表面導通電子發射裝置的裝置電壓Vf超過確定的閾值電壓Vth時，發射電流Ie迅速增加；然而，利用低於閾值電壓Vth的裝置電壓檢測少的發射電流Ie。即，該裝置是對發射電流Ie具有確定的閾值電壓Vth的非線性裝置。
另外，如圖4所示，表面傳導電子發射裝置具有正的閾值電壓Vth(p)和負的閾值電壓Vth(n)，甚至用極性相反的電壓施加到裝置電極2,3之間裝置也發射電子，換言之，甚至在裝置電極2,3之間電場方向反向，該裝置也發射電子。
本發明電子發射裝置的另一最佳舉例是一圖3所示的橫向場發射型電子發射裝置。
圖3中，標號161指明電絕緣基片，162是第一電極，和163是第二電極，凸出的電子發射部分164,165被構成在相應的第一電極162和第二電極163的相對側表面上。在圖3所示的橫向場發射型電子發射裝置中，如上述裝置中在發射電流Ie和裝置電壓Vf之間有正閾值電壓Vth(p)和負閾值電壓Vth(n)，甚至施加給電極162,163的電壓極性反向，換言之，甚至電極162,163之間電場方向反向，該裝置也發射電子。
應注意，本發明的電子發射裝置不限於上述提供的表面導通電子發射裝置和上述橫向場發射型裝置而是任何一種如前所述的具有一對電極並在該對電極之間施加電壓時發射電子，甚至在該對電極之間電場方向相反時也能發射電子的裝置。
圖象形成設備的結構
以下將描述本發明的電子源。本發明的電子源例如是，在基片上配置的大量上述表面導通電子發射裝置或上述橫向場發射型電子發射裝置的電子源。
能從各種陣列中選擇電子發射裝置的陣列。
例如，陣列可以是類似於梯形布局，許多平行放置的電子發射裝置每一個在兩端被連接，電子發射裝置的許多行被在一方向上(稱之為行方向)，控制電極(也稱柵極)被放置在垂直於導線和上述電子發射裝置的方向(稱之為列方向)，來自於電子發射裝置的電子由控制電極控制。另一種陣列是大量電子發射裝置在X方向和Y方向上排列成矩陣，每一行中的電子發射裝置的一種電極被連接到X方向的公共導線上，和在每一列的電子發射裝置的另一電極被連接到Y方向的公共導線上。該陣列也被稱之為簡單(無源)矩陣布局。
作為一種舉例，簡單矩陣布局將參照圖5描述。在圖5中，數71指定是電子源基片，72m X方向導線Dxl至Dxm，和73n Y方向導線Dyl至Dyn。數74是電子發射裝置，例如，如上所述的。未示出的隔離絕緣層被插入在mx方向導線72和ny方向導線73之間，以使它們彼此電絕緣(m,n二者是正整數)。
前述電子發射裝置74的對電極(未示出)被電連接到mx方向導線72和ny方向導線73。
連接到X方向導線72的是掃描信號提供裝置(未示出)，用於為選擇配置在X方向上的電子發射裝置74的一行而提供一掃描信號。另一方面，連接到Y方向導線73的是調製信號產生裝置(未示出)，用於根據輸入信號，調製在Y方向配置的電子發射裝置74的每一列。提供給每個電子發射裝置的驅動電壓被提供作為掃描信號和提供給該裝置的調製信號之間的差電壓。
在上述結構中，每個裝置能利用簡單的矩陣導線被選擇並單獨驅動。
利用這樣簡單矩陣布局的電子源構成的圖象形成設備將參照圖6，圖7A，7B和圖8加以描述。圖6是圖象形成設備中顯示屏舉例的示意圖，和圖7A和7B每個是圖6圖象形成設備中使用的螢光膜。圖8是根據NTSC方法的TV信號，完成顯示的驅動電路舉例的示意圖。
圖6中，標號71是放置有大量電子發射裝置的電子源基片，81是被固定的電子源基片71的後板，和86是螢光膜84，金屬基座85，等等被構成在玻璃基片83的內表面上的面板。數82是構成顯示屏的包層88的支撐框，和支撐框82，後板81，和前板86。
數74表示電子發射裝置和分別連接到電子發射裝置的前述對電極的X方向導線和Y方向導線的72,73。
包層88也可由抗大氣壓力的足夠強度的材料構成，按裝成前板86和後板81之間間隔的非典型支撐。
圖7A和7B的每一個表示螢光膜的示意圖。螢光膜84隻由單色螢光部件構成。在彩色螢光膜的情況下，螢光膜由螢光部件92和取決於該螢光部件陣列的被稱之為黑條或黑矩陣的黑色導電材料構成。在彩色顯示的情況下，裝備黑條或黑矩陣的目的是通過必需三基色的螢光部件92之間的黑色部分進行彩色混合類似的自由混合，和抑制由於在螢光膜84上的環境光的反射而導致的對比度降低。黑條材料可從包括通常廣泛使用的石墨的基本成分的材料中選取，或者從具有一點發射和反射光的導電材料中選取。
金屬基座85通常設置在螢光膜84的內表面。金屬基座的設置目的是增強光的鏡反射亮度，以便從螢光件發射光傳播到內側，朝向面板86，使用金屬基座作為提供電子束加速電壓的電極，以便在包層以及等等中產生的離子撞擊時保護螢光件不受損壞。
面板86可以在螢光膜84的外表面側設置成透明電極(未示出)，以便於增強螢光膜84的導電特性。
產生圖象形成設備的方法
以下將描述產生本發明的上述圖象形成設備的方法。
以下參照圖6描述利用表面導通電子發射裝置作為電子發射裝置的用於產生圖象形成設備的方法舉例。
1)電子源基片的形成上述表面導通電子發射裝置的m個X方向導線72,n個Y方向導線73，和對裝置電極通過真空蒸發和光刻形成在絕緣基片71上。隔離絕緣層形成在m個X方向導線72和n個Y方向導線73之間，以便使導線相互電絕緣。上述每個表面導通電子發射裝置的對電極被形成在靠近X方向導線72和Y方向導線73之間的交會點中的一個，和每對裝置電極被電連接到X方向導線72和Y方向導線73。然後導電膜被形成在每對裝置電極之間。例如，該導電膜是通過金屬有機化合物溶液並通過旋轉器或噴墨方法或類似方法，及烘焙它(乾燥)來形成。
2)圖象形成件的形成(面板)淤漿法或類似方法可被用作為將螢光件固定到玻璃基片83上的方法。金屬基座85通常被設置在螢光膜84的內表面側和在產生螢光膜之後，通過處理螢光膜的內表面側的表面，以平滑操作(正常稱為鍍膜)和在真空中蒸發AL在其上，以此產生金屬基座(襯墊)。
3)密封圖6所示包層是利用密封技術製成。如上所述的具有電子源基片71的後板81，和具有圖象形成件並包括有螢光膜84和金屬基座85的前板86，與支撐框82放置在其間，燒結玻璃被提供到面板86，支撐框82，和後板81之間的連接部分，密封是通過在大氣中或氮環境中烘焙實現的。在密封情況下，位置充分對準，以便在彩色情況下使電子發射裝置對準各自的彩色螢光件。
圖9是隨後步驟中使用的系統方案的示意圖。圖系形成設備1131通過抽氣管1132連接到真空室1133，和進一步通過閥門1134連接到抽氣單元1135。壓力擔保1136和四極量光譜儀1137或類似物被附於真空室1133，以便於測量內部壓力和大氣中各個成分的局部壓力。由於直接測量圖象形成設備1131的包層88的內部壓力是困難的，所以操作狀態由測量真空室1133的內部壓力來控制。
氣體進入線1138被進一步連接到真空室1133，以便於引導必要的氣體進入真空室，以控制環境。引入物質源1140被連接到氣體進入線1138的另一端，和引入的物質被存儲在細頸瓶或氣瓶中。引入控制單元1139用於控制設置在氣體進入線中部的引入物質的引入比率。引入量控制裝置能從允許洩漏率控制值中特定選取，例如慢洩漏值，或質量流動控制器，這取決於引入物質的種類。
4)抽氣這樣完成的包層88內部氣體由真空泵通過連接到上述圖9設備的抽氣管1132抽取。
5)形成接著，執行形成步驟，以便在上述電子源基片上產生的裝置電極之間的導電膜中形成電子發射部分。在此情況下，例如，如圖10所示，通過連接Y方向導線73到公共電極141和同時從電源提供電壓脈衝到連接到X方向導線72中一個的各裝置的裝置電極之間，以在裝置電極之間的導電膜上形成。用於判斷操作完成的脈衝形式和條件被適當選擇為需求的情況。通過連續提供(或漩渦)具有移相的脈衝給X方向導線，這也可以影響到連接到X方向導線的裝置的批形成。序數143是測量電流的電阻器，144是測量電流的示波器。
激發形成中的電壓波形舉例示出在圖11A和11B。
電壓波形最好是脈衝波形。在此情況下，連續提供具有恆定電壓的脈衝峰值的脈衝技術在圖11A中示出，和提供具有增加脈衝峰值的電壓脈衝技術示出在圖11B。
在圖11A中，T1和T2表示脈衝寬度和電壓波形的脈衝分離。正常是，T1被設備在1微秒至10毫秒範圍，和T2是在10微秒至100毫秒範圍。三角波的峰值(激勵形成期間的峰電壓)依據表面導通電子發射裝置的形式而選擇。在這些條件下，例如，提供電壓若干秒至幾十分鐘。脈衝波形不限於三角波，而希望的波形，例如也可以使用矩形波。
如圖11B所示，三角波的峰值(激勵形成期間的峰壓)能被增加，例如在上述0.1V的步驟中。通過在脈衝分離T2和測量電流期間提供電壓，能夠檢測激勵形成操作的完成。例如提供約0.1V的電壓，在那時流動的裝置電流被測量，以計算電阻，以及用不少於1MΩ的電阻結束激勵形成。上述形成操作在裝置電極之間的導電膜中形成缺口(裂縫)，在裝置電極之間提供電壓，電子從缺口附近發射。
6)激勵在上述形成之後，在靠近前敘的缺口處對沉積的碳膜或碳化合物(圖2A和2B中的6)執行驅動操作。例如，通過對包層88內部足夠抽空，可執行驅動步驟，通過氣體進入線1138引入有機物質的氣體和通過抽氣管進入包層，以及分別提供脈衝。通過利用在軸空之後的環境中保留的，例如，通過油擴散泵或旋轉泵，或通過離子泵將內部足夠抽空成真空並向真空引入足夠的有機物質的氣體而保留的有機氣體來形成該有機物質的氣體。有機物質的優選壓力依真容器的形狀，有機物質的種類等等不同而不同，適當的設置取決於這些情況。適當的有機物質可從由烷，烯，和炔，芳烴，酒精，醛，酮，胺，有機酸，例如酚，羧基酸，和硫酸等等代表的脂類烴類選取。有機物質的特定舉例包括由CnH2n+2，例如甲烷，乙烷，和丙烷代表的飽和烴，和由CnH2n組成分子式的或類似的，例如乙烯，丙烯，苯，苯基氰(benxonitrile)，三腈，甲苯，甲醇，乙醇，甲醛，乙醛，丙銅，甲基乙基，酮，甲基胺，乙基胺，酚，甲酸，醋酸，丙酸，等等代表的非飽和烴。通過該操作，碳或碳化合物在當前環境下從有機物質沉澱到該裝置，這樣對裝置電流If和發射電流Ie帶來極大變化。驅動操作使用的電壓脈衝波形可以從例如，矩形波，三角波，正弦波，不規則波，等等中任意選擇。有圖12A所示的總是提供單極性脈衝的技術和圖12B所示的交替提供相反極性的脈衝技術，作為提供給本發明使用的表面導通電子發射裝置的技術，更可取的是使用具有正和負極性這二者的圖12B的類型的電壓脈衝。
在使用以恆定電壓保持電壓脈衝(驅動電壓Vact)的峰值的技術或隨時間逐漸增加電壓的技術，或類似技術進行上述驅動操作之後，裝置電壓被提供給表面導通電子發射裝置，以允許電流流經裝置表面，從而該裝置從電子發射單元(部分)發射足夠量的電子。在此時的電壓提供方法使用如上述形成情況的相同連接，並通過同時向連接到一方向導線的裝置的裝置電極之間提供電壓脈衝而實現。
上述步驟在碳膜6中形成窄的5′，或者如圖2A和2B所示的導電膜4的碳化物內側缺口，它可以增強電子發射效率。圖2A和2B中相同參加符號的序數與圖1A和1B中相同數表示的相同。
7)穩定在驅動之後可希望於進行隨後的穩定步驟。該步驟是從真空容器中抽取有機物質的步驟。在包層中真空單元的壓力最好不大於1×10-5pa和更可取的是不大於1×10-6pa。用於抽空包層的抽氣單元最好是不用油的一種，以便防止從該單元產生的油影響該裝置的特性。特別是該抽氣單元能從，例如，吸附泵，離子泵，等等中選擇。在真空容器內部抽氣期間，整個真空容器最好加熱，以便有利於對吸附在真空容器的內壁和電子發射裝置上的有機分子的抽取。在此時的加熱最好在100-300℃並儘可能地長些時間，而無須對這些條件進行限制，對這些條件的適當選擇取決於包括真空容量的尺寸和形狀，電子發射裝置的結構，等等的各種條件。在完成上述穩定步驟之後，有機物質被從真空單元充分移除，使得抑制碳或碳化合物的新的沉澱，以便使裝置電流If和發射電流Ie穩定。
8)封裝/吸氣在穩定操作之後，未示出的抽氣管由將被使用的氣體燃嘴加熱，從而封裝該包層。也進行吸氣操作，以便於在封裝包層88之後，保持在屏中的壓力。在包層88封裝之前或之後，立即進行的這一過程用於通過電阻加熱或高頻加熱來加熱放置在包層88中予定位置處的吸氣劑(未示出)，以形成沉澱膜。吸氣劑通常包含Ba或類似的基本成分，並通過沉澱膜的吸附作用，保持例如1×10-4至1×10-7pa的壓力。
9)老化步驟在封裝和吸氣劑蒸發(flash)之後，對如上產生的屏容器執行老化步驟。在其中封裝之後即進行老化，但是它也可以在封裝之前，即穩定之後進行老化。本發明的老化步驟的最佳實施例是在特定的吸氣劑蒸發之後執行。
將參照圖13描述本發明的老化步驟和老化設備。圖13是在上述生產過程下，對圖象形成設備的屏容器101，執行本發明老化步驟的老化設備的示意圖。在該生產過程下的屏容器101內側有基片，基片中設置有複數個發射裝置的電子源，和與設置有電子源的基片相對配置的圖象形成件。電子源驅動裝置通過終端外側該屏容器連接到該電子源，和用於加速電子束的高壓電源(陽極電源)連接到圖象形成件。電子源驅動裝置13是這樣一種單元，用於對排列在電子源基片上的和由電子源驅動控制單元121控制的電子發射裝置，提供希望的裝置電壓，從而驅動電壓Vf，驅動脈衝寬度，驅動掃描頻率，已驅動的裝置數，等都能任意設置。這裡的驅動掃描頻率是驅動線連續轉換驅動的頻率。驅動信號總線126將電子源驅動控制單元121連接到電子源驅動單元123，以發射(傳輸)驅動信號和控制信號。高壓電源(陽極電源)Va是用於向圖象形成件提供陽極電壓的單元。另外如上述，也提供附加裝置，包括用於測量在電子源驅動期間，在電子源基片上流動的電流(即裝置電流)的驅動電流測量單元124，用於測量在電子源基片和圖象形成件之間流動的電流(即發射電流)的陽極電流測量單元125，以及等等。驅動電流測量單元124和陽極電流測量單元125的每一個都能通過裝置電流信號總線127和通過發射電流信號總線128將測量電流值的數據傳輸到數據採集/分析單元122。電子源驅動控制單元121和數據採集/分析單元122的操作也能通過同步信號彼此同步進行；在此情況下，也可構成具有這二者功能的整個裝置並代替上述裝置。
利用以前描述的以簡單矩陣布局排列的表面導通電子發射裝置中的電子源的屏容器101作為舉例，將描述利用老化設備的老化步驟。
屏容器101外側設置有外部終端，用於電連接到X方向導線和Y方向導線，作為前述簡單矩陣的導線。例如，電子源驅動單元123通過外部終端連接到X方向導線，而驅動電流測量單元124類似地連接到Y方向導線。陽極電流測量單元125和陽極電源Va通過用於電連接的陽極終端連接到屏容器中設置的圖象形成件。
當超過上述閾值電壓的電壓從電子源驅動單元123施加到在上述條件下的X方向導線和Y方向導線之間時，從電子發射裝置中發射電子；當有關X方向導線和Y方向導線的正電壓被施加到陽極端時，從電子發射裝置的發射的電子能撞擊面板。在最終圖象形成期間，施加到X方向導線的電勢極性與相關的Y方向導線的電勢極性之間的關係是，這二者或正或負要維持能獲得良好圖象那麼長；在本實施例中，施加給用於在最終圖象形成期間(即，正常驅動期間)發射電子的裝置的電壓的電勢關係這樣選擇，使得連接到Y方向導線的第二裝置電極的電勢對於連接到X方向導線的電子發射裝置的第一裝置電極是正向的。
在本發明的老化步驟中，用於電子發射的裝置在老化步驟期間通過提供與前述正常驅動期間的電極極性相反的電壓來驅動的。上述舉例描述如下，從電子源驅動單元123輸出的電壓信號使用於電子發射的裝置的電壓的電勢關係被設置成，連接到Y方向導線的第二裝置電極的電勢相對於連接到X方向導線的電子發射裝置的第一裝置電極是負的。
接著描述的是圖14和圖15A和15B的在正常驅動期間和老化期間屏內側電子束的軌跡。圖14是前述表面導通電子發射裝置中觀察到的亮點形狀，和點的光密度與從在陽極電極和正常是到裝置電極的連接方向上電子發射單元之間的交叉點的距離的關係。圖15A和15B是沿X方向導線的電子發射單元的截面視圖，它示出利用以簡單矩陣布局排列的上述表面導通電子發射裝置的電子源的屏容器101的截面。圖15A是虛擬的正常驅動期間的電子束的軌跡圖和圖15B是虛擬的老化期間的電子束的軌跡圖。這些電子軌跡是基於經驗結果和利用簡化結構的有限元素(element)法的數字計算。雖然圖15A和15B僅對於特定屏結構和電勢關係是有效的，但在本發明老化步驟中的電子束軌跡並不限於該舉例，和束軌跡的說明也可用於其它結構，包括稱之為格柵結構，在該結構中，控制電極，例如設置在前述電子源的上部空間。為描述的簡化起見，以下描述利用圖15A和15B並在第二電極電勢確定為基準電勢(在此情況下是0V)的基礎上進行。
在圖15A和15B中，標號61是絕緣材料製成的基片，62是用於電隔離X方向導線和Y方向導線之間的電絕緣層，64是Y方向導線，65是電子發射裝置的第一裝置電極，66是電子發射裝置的第二裝置電極，和67是電子發射單元。第二裝置電極66直接連到Y方向導線64，和第一裝置電極65通過接觸孔連接到X方向導線。標號68是圖象形成件和69是玻璃基片，和圖象形成件68和電子發射單元67在之間真空區域的彼此距離是H。
圖15A示出圖象形成期間(或正常驅動期間)的電子束軌跡，在此期間，第一裝置電極65被設置成負的，以便建立起超過用於電子發射的閾值電壓的電壓(例如，施加如圖12C所示的電壓脈衝)。比第一裝置電極65較高電勢的dc電壓施加到圖象形成裝置(該電壓將作為陽極電壓)。圖15B示出本發明的老化步驟期間的電子束軌跡，與圖15A不同的是，施加給第一裝置電極65的電壓極性是正的(例如，施加圖12A所示的電壓脈衝)。如從圖15A和圖15B所示，與圖象形成件68碰撞的電子束的束斑點位置從陽極和正常到電子發射單元67之間交叉點移位到較高電勢的電極側，即第一裝置電極側或第二裝置電極側這二者之一。
當幾千伏至十幾千伏的正常驅動高電壓被施加到陽極產生圖象顯示時，從電子發射單元67發射的電子由陽極加速去撞擊上述的束斑點位置並促使從圖象形成件68中的氣體解吸。隨著氣體的解吸，產生正離子(即，電離的氣體分子)，正離子由高電勢加速，去撞擊形成電子源的各件，等等，使得在某些情況下，由於該離子的撞擊也能引起氣體解吸。在此情況下，由於從圖象形成件68發射的氣體和電子源部件包含的氣體，降低了電子發射裝置的特性，所以從電子發射裝置發射的電流量隨驅動減少。特別是，在屏容器101在產生期間或產生之後，當圖象形成件68由電子束首先撞擊時，電子發射裝置的特性的降低是很大的。應考慮到，在驅動早期，解吸有大量氣體。
本發明的老化步驟是這樣一種步驟，首先降低從圖象形成件68予先解吸的氣體，先於正常驅動的圖象形成期間，通過配置在屏容器中的吸氣劑或通過屏容器外側的抽氣單元移除它。老化步驟的基本特點是在老化步驟期間施加給電子發射裝置的電壓極性與上述圖象形成期間的相反。在圖象形成期間的電子發射特性近似等價於老化步驟之前的電子發射裝置的特性，甚至哪怕由於老化步驟中的解吸氣體，而產生電子發射裝置的特性的降低。與此相關的是，老化步驟可理解如下。正在發射電子的電子發射部位更易受前述解吸氣體的影響。進而，在電子發射裝置中的電子發射部位隨著由於極性的反相，而使電子發射裝置的對電極之間的電場方向的改變而變化。甚至哪怕，在老化步驟期間，發射電子的電子發射部位被變壞，在圖象形成期間，該相反極性所引起的從其它電子發射部位發射電子，比老化步驟期間由解吸氣體造成的影響很少；因此，電子發射特性近似等價於老化步驟之前電子發射裝置所達到的特性。
前述束斑點位置的不同取決於施加給電子發射裝置，即施加給控制電極和陽極的電壓，電子源基片的材料和尺寸，等等，但前述簡單矩陣中的束斑點位置能由等式1描述。
(等式1)Xc=AH(Vf/Va)]]>在等式1中，Xc是從陽極和正常到電子發射單元之間交叉點到裝置電極之間連接方向中束斑位置的距離，H是電子發射裝置和陽極之間的距離，Vf是施加到裝置電極之間的電壓，Va施加到陽極的電壓，和A是根據電子源基片等材料和結構確定的比例常數，例如，在以簡單矩陣結構產生的圖象形成設備和具有Vf和Va的束斑測量的位置關係情況下，該A=2.0。
束斑點位置Xc由最高束密度的位置表示，如圖14所示，但亮點(電子束撞擊位置)自身有某些擴展。令Xh表示從陽極和正常到電子發射單元之間的交叉點的最遠位置，和Xt表示最近位置。將A代入等示1Xh和Xt的值分別是2.33和0.95。其中電極之間的連接方向，該方向朝向圖14中是正電位的較高電勢裝置的電極。
本發明老化步驟的最佳驅動條件如下；適當選擇Vf和/或Va使得在老化(=Xca)期間某些或全部束斑點位置Xc等於在圖象形成期間(正常驅動期間)(=Xcp)的某些全部的束斑點位置Xc。這就實現了在正常驅動期間，在束斑點區域中的正向氣體解吸。例如，在本實施例中的簡單矩陣結構中，Vf和/或Va被選擇成滿足以下等式(等式2)np=2H(Vf/Va)+2H(Vfp/Vap)]]>這裡P是大量排列的電子發射裝置的X方向(圖15A和15B和水平方向)的間距，n是正整數，Vfp是圖象形成期間施加的電子發射裝置的驅動電壓，和Vap是在圖象形成期間施加給圖象形成件的電壓。
也可能執行的一種過程包括相對大量不同的，在一個老化操作期間的正整數n的驅動電壓條件的組合。
當Vf和/或Va被調製成，使得在老化步驟期間的束斑點位置Xca照射圖象形成期間的亮點的頭Xh至尾Xt的範圍，則抽氣操作能理想地完成，另外，上述條件即是，最大電子束密度的束斑點位置Xc如上所述正好對齊(Xca=Xcp)。即當調製Vf和/或Va滿足下式時，執行老化步驟。
(等式3)np/(2H)-1.165(Vfp/Vap)(Vf/Va)np/(2H)-]]>0.475(Vfp/Vap)]]>該驅動方法也可以利用這樣一種過程，包括相對大量不同的在一個老化操作期間正整數n的驅動電壓條件的組合。
本發明老化步驟的進一步最佳驅動條件如下在老化期間的電子源Va被控制在500至1000V電壓或更少。這能夠使在老化期間隨著氣體的解吸，在屏容器中由壓力的增加而導致的放電，而使電子源基片和其它元件受到的損害減至最小。很清楚，通過約500至1000V的加速電壓，充分論述了老化作用，例如，如披露在M·Nishijiam和F·M·Propst:phys·Rev.,132(1970)2368和其它文獻中的，在約400eV的電子能量上解吸氣體的交迭點中已經看到，事實上只少量增加了。
接著，參照圖8的描述是，在利用上述產生的簡單矩陣布局的電子源構成的顯示屏上，在NTSC方法的TV信號基礎上，作用於TV顯示的驅動電路的結構。在圖8中，10是圖象顯示屏，102是掃描電路，103是控制，和104是移位寄存器。105是行存儲器，106是同步信號分離器，107是調製信號發生器，和Vx和Va是直流電壓源。
該驅動電路適合於執行圖象顯示的正常驅動，還可以執行與正常驅動相反極性的顯示屏驅動，以用於由本電路執行老化步驟。
顯示屏101通過終端Dox1至Doxm，終端Doy1至Doyn連接到外部電子電路，和高壓端HV。施加到終端Dox1至Doxm的是用於連續驅動在顯示屏中設置的電子源的的掃描信號，該電子源即是以M行×N列的矩陣中一行一行的表面導通電子發射裝置矩陣導線組(每個N裝置)。
施加到終端Dy1至Dyn的是用於控制從該掃描信號選擇一行中的表面導通電子發射裝置的每個中輸出的電子束。直流電壓，例如10kV從dc電壓源Va施加到高壓端HV，這是加速電壓；用於傳遞足夠的能量激勵螢光件，以便從表面導通電子發射裝置中輸出電子束。
在老化期間，Va值可設置在500至1000V的電壓。
以下描述掃描電路102。該電路內部設置有M個轉換(開關)裝置(圖中由S1至Sm示出)。每個轉換裝置選擇直流電壓源Vx或0v(地電平)這二者之一電連接到顯示屏101的終端Dx1至Dxm。S1至Sm的每個轉移裝置的操作是基於從控制電路103輸出的控制信號Tscan，並能夠構成，例如作為FET的這樣轉換裝置的組合。
直流電壓源Vx能被設置成正的或負的這二者之一的極性電壓。
本例的直流電壓Vx被設置成輸出這樣的恆定電壓，即在表面導通電子發射裝置的不掃描特性基礎上(電子發射閾值電壓)提供給該裝置的驅動電壓不多於電子發射閾值電壓。
控制電路103具有匹配各單元操作的功能，使得在從外部提供的圖象信號的基礎上實現適宜的顯示。控制電路103在從同步信號分離器106寄送的同步信號Tsyre的基礎上，為每個單元產生Tscan,Tsft，和Tmry的每個控制信號。
同步信號分離器電路106是用於從外部提供的NTSC方法的TV信號中分離同步信號成分和亮度信號成分的電路，它可以利用普通頻率分離器(濾波器)電路或類似電路構成。由同步信號分離器106分離的同步信號由垂直同步信號和水平同步信號組成，但是由於所述描述方便緣由，它被示作為其中的Tsync信號。從上述TV信號中分離的圖象的亮度信號成分，由描述方便緣由，由數據信號表示。數據信號被輸入到移位寄存器104。
移位寄存器104是用於在從控制電路103寄送的控制信號Tsft基礎上的操作，對以時間序列串聯輸入的前述數據信號的圖象的每一行，完成串/並聯轉換的寄存器(這意味著，控制信號Tsft可以被說成是移位寄存器104的移位時鐘)。在串/並聯轉移之後，每個圖象行的數據(對應於N個電子發射裝置的驅動數據)作為來自移位寄存器104的Id1至Idn的N個並聯信號。
行存儲器105是用於在必要周期期間存儲一圖象行的數據的存儲裝置，它能根據從控制電路103寄送來的控制信號Tmry適當存儲者Id1至Idn的數據。存儲的數據作為I』d1至I』dn被輸出到調製信號產生時107。
調製信號產生器107是用於根據圖象數據I』d1至I』dn的每一個適當調製表面導通電子發射裝置的驅動的信號源，並通過終端Doy1至Doyn，從中提供輸出信號到在顯示屏101中的表面導通電子發射裝置。
如前所述，本發明提供的電子發射裝置具有涉及發射電流Ie的所述基本特徵。特別是有用於電子發射的確定的閾值電壓Vth，使得電子發射只發生在應用電壓超過Vth的情況下。隨著電壓超過電子發射的閾值，發射電流也對應著施加給該裝置的電壓變化而變化。從這樣的事實中能看到，當施加給該裝置的電壓脈衝時，在應用低於電子發射閾值的電壓情況下，沒有電子發射產生，但，例如應用高於電子發射閾值的電壓時，則輸出電子束。在此情況下，輸出電子束的密度，可通過改變脈衝峰值Vm來加以控制。這也就可能通過改變脈衝的寬度Pw來控制輸出電子束的總電荷量。
相應地，電壓調製方法，脈衝寬度調製方法，或類似方法，能作為根據輸入信號用作為調製電子發射裝置的方法。用於執行電壓調製方法的調製信號產生器107可以是根據輸入數據，用於產生恆定長度和調當調製峰值的電壓脈衝的電壓調製方法的電路。
用於執行脈衝寬度調製方法的調製信號產生器107可以是用於根據輸入數據產生恆定峰值和適當調製寬度的電壓脈衝的電壓脈衝的脈衝寬度調製方法的電路。
移位寄存器104和行存儲器105可以是數位訊號類型或模擬信號類型這二者之一。該點是串/並聯轉換和應當以予定速率執行的圖象信號存儲的點。
為使用數位訊號類型，同步信號分離器106的輸出的信號數據需要數位化。為此目的，106的輸出單元設置有A/D轉移器。與其連接中的調製信號產生器107中使用的電路稍不同於依賴行存儲器105的輸出信號是數位訊號還是模擬信號的電路。利用數位訊號的電壓調製方法的情況中，例如是D/A轉移器和如果必要附加一放大器。在脈衝寬度調製方法的情況中，調製信號產生器107，例如是包括有高速振蕩器，用於計算從振蕩器輸出波的計數器，和用於比較計數器輸出值和存儲器輸出值的比較器的電路。如果必要，該電路還可以設置一放大器，用於放大來自比較器的脈寬調製過的調製信號電壓，以驅動表面導通電子發射裝置。
在利用模擬信號的電壓調製方法的情況中，該調製信號產生器107可以是，例如利用一運算放大器的放大電路，如果必要還可以設置一電平移位電路。在脈衝寬度調製方法的情況中，例如可以使用壓控振蕩器(VCO)，和如果必要，還可以設置一放大器，用於放大表面導通電子發射裝置的驅動電壓的電壓。
在本發明提供的和以上述結構構成的圖象形成設備中，當電壓通過容器外側的終端Dox1至Doxm,Doy1至Doyn，施加到每個電子發射裝置時，產生電子發射。通過高壓端HV將高壓施加到金屬基座85或透明電極(未示出)，加速電子束。這樣加速的電子撞擊螢光膜84，出現螢光，形成圖象。
應注意到，這裡所述圖象形成設備的結構恰是本發明提供的圖象形成設備的一例，在本發明工藝思想基礎上，可以包含各種改型。雖然用於輸入信號的NTSC方法僅是一例，但輸入信號也可以是不限於NTSC方法的PAL方法，SECAM方法，及類似方法，或包括更多掃描線的TV信號方法(例如，包括MVSE方法的高清晰度TV方法的一種)。
本發明的圖象形成設備可應用於電視廣播系統的顯示裝置，電視會議系統的顯示裝置，計算機，以及等等，利用光敏磁鼓等構成的作為光印表機的圖象形成設備，等。
舉例本發明將以特定舉例進一步詳述，但是應注意，本發明並不意味著限定於這些實施例，和本發明在實現本發明的目的範圍內，還包含著各種代用品和每個單元的設計變化。該例是根據本發明老化步驟的一例，該老化步驟是在大量表面導通電子發射裝置以簡單矩陣布局排列在電子源基片上的圖象形成設備製造情況下，利用製造設備在吸氣劑蒸發和封裝之前執行的。
圖13是用於圖象形成設備的屏容器101的，用於執行根據本發明老化步驟的老化設備的示意圖。
在圖13中，101是屏容器，121是電子源驅動控制單元，122是數據採集/分析單元，123是電子源驅動單元，124是驅動電流測量單元，125陽極電流測量單元，126是驅動信號總線，127是裝置電流總線，和128是發射電流信號總線。
圖13中，101表示圖6所示的圖象形成設備的屏容器，其中該圖象形成設備的電子源是作為圖5示意圖中，大量表面導通電子發射裝置以簡單矩陣布局(包括三種顏色的100行×100列的矩陣中)排列的電子源。以下將描述屏容器的產生步驟。
屏容器的產生步驟
以下描述電子源基片的產生，圖象形成件的產生，和產生屏容器早期中密封/裝配的步驟。
如上所述有大量表面導通電子發射裝置的電子源基片的產生如下所述。根據該例的步驟產生的電子源基片的平面圖示出在圖16和沿17-17的截面圖示出在圖17A至17H。圖號71是基片，72是x方向導線(也稱低線)，73是y方向導線(也稱高線)，4是導電膜，2、3是裝置電極，141隔離絕緣層，和142是用於在裝置電極2和低線72之間進行電連接的接觸孔。
下面，將根據參照圖17A至17H的步驟順序，專門描述產生步驟。
步驟a通過噴射將在純淨的鹼石灰玻璃上沉澱0.5μ厚的矽氧化物膜，以獲得基片71。在該基片71上，通過蒸發，Ti和An被分別連續沉澱成50厚度和6000厚度。然後，通過旋轉器旋轉復蓋，施加光刻膠(Hoechst通用的AZ1370)，隨後烘焙。在烘焙之後，光掩膜圖象暴光並發展成x方向導線72的電阻形式。然後，Au/Ti沉澱膜經溼刻蝕，從而形成希望形狀的x方向導線72(圖17A)。
步驟b1.0μm厚的矽氧化物膜的隔離絕緣層141然後通過RF噴射而被沉澱(圖17B)。
步驟c用於形成接觸孔142的光刻膠模形成在前述步驟b中沉澱的矽氧化物膜上，和利用它作為模片通過刻蝕隔離絕緣層141形成接觸孔142。利用CF4和H2氣體，通過RIE(活性離子刻蝕)處理進行刻蝕(圖17C)步驟d然後，模片成為由光刻膠(Hitachi Kasei通用的RD-2000N)形成的裝置電極2和裝置電極3之間的間隙G，和通過蒸氣蒸發，將Ti和Ni分別連續沉澱成50的厚度和500的厚度。然後，光刻膠模用有機溶劑溶解和Ni/Ti沉澱膜經折卸，以形成具有3μm的裝置電極間隙G和200μm裝置電極的寬度W1的裝置電極2、3(圖17D)。
步驟e在裝置電極2、3上形成用於y方向導線73的光刻膠膜，Ti和Au分別通真空蒸發被連續沉澱成50厚度，和5000厚度，以及不必要的部分被折卸移除，從而形成希望形狀的y方向導線73(圖17E)。
步驟f通過真空蒸發沉澱1000厚的Gr膜151和然後成模，和通過旋轉器旋轉復蓋，將有機Pd(Okuno Seiyaku K.K通用的ccp4230)施加其上，隨後經過300℃的烘焙處理10分鐘。用於形成電子發射單元的簿膜4主要包括這樣形成的PdO的細小部分，具有85厚度和3.9×104Ω/□的表面電阻(圖17F)。
步驟g在烘焙之後，用酸刻蝕劑，刻蝕Cr膜151和用於形成電子發射單元的簿膜4，形成希望的模式(圖17G)。
步驟h通過真空蒸發，利用Ti和Au分別連續沉澱成50厚度和5000厚度所形成的模，使得覆蓋各部分，除了具有電阻的接觸孔142部分之外。不必要的部分被拆卸移除，從而填充接觸孔142(圖17H)。
根據上述步驟產生的是電子源基片，用於形成電子發射單元的x方向導線72，隔離絕緣層141,y方向導線73，裝置電極2、3，和簿膜4被形成在絕緣基片1上。
上述裝置電極，導線，和導電膜要使得電子發射裝置之間的間隔等於y方向420μm,x方向500μm的間隔。
利用這樣產生的電子源基片，圖6所示圖象形成設備製造，在下面隨同面板描述。
圖6中，71是配置有電子發射裝置的上述電子源基片，81是固定電子源基片71的後板，和86是其中螢光膜84，基座85等被形成在玻璃基片83的內表面上的面板。面板86和後板81之間的間隙是4μm。82代表支撐框，和後板81和面板86通過施加低熔點的熔化玻璃並在大氣中，以410℃烘焙10分鐘連接到支撐框82。這些支撐框82，面板86，和後板81組成包層88。
螢光膜84包括有用於實現彩色圖象的帶狀螢光件(見圖7A)。螢光膜84的製造首先形成黑條並通粘合方法將各自顏色的螢光件92施加到帶中間的區域。黑條的材料是通常使用的基本材料是石墨的材料。
金屬基座85被設置在螢光膜84的內表面側。金屬基座85的產生是這樣，在螢光膜84產生之後，螢光膜84的內表面經平滑操作(通常稱為加膜)和之後通過真空蒸發沉澱Al。
面板86設置有在螢光膜84的外表面側(或在玻璃基片83側)上的ITO的透明電極(未示出)，以便於增強螢光膜84的導電性能。
在上述封裝情況中，在彩色情況下，要足以對準，以便實現在各彩色螢光件72和表面導通電子發射裝置74之間相應對準。
形成/激勵/穩定步驟
接著執行形成和激勵步驟，然後進行穩定操作。
利用圖9所示的真空系統執行形成，激勵，穩定這些步驟。在圖9中，1131是由上述步驟製造的屏，和1132是連接屏1131到真空室1133的抽氣管。真空室1133被連接到門閥1134和門閥1134被連接到抽氣單元1135。抽氣單元1135的組成有磁懸浮型渦輪分子泵和乾燥泵，以便通未示出的閥門支撐連接在其中。真空室1133配備有用於監視內部壓力的壓力表1136和用於監視真空室1133內部氣體局部壓力的組成的四極量光譜議(Q量)1137。然而，通過氣體進入線1138連接真空室1133和配置在氣體進入線1138中間的氣體引導控制單元1139連接到細頸瓶，在該瓶中引入的物質源1140被封裝。在該舉例中，準備用於超高真空的變量洩漏值被用作空氣引導控制單元和苯基氰(benzonitrile)作為引入的物質源。
由前述步驟產生的屏的包層88中的氣體通過抽氣線1132和真空室1133利用抽氣單元1135抽取。在壓力表的指示達到約1×10-3Pa之後，通過圖6所示包層88的外部的終端Dx1至Dxm和Dy1至Dyn施加電壓到每個簿膜，以用於在前述電子源基片171上形成電子發射單元，以便在簿膜上形成電子發射單元，這樣就在本實施例中完成了電子源基片的形成操作。
為形成操作使用脈衝電壓。在本實施例中，脈衝寬度是1毫秒，脈衝距離是10毫秒。
然後利用圖9的設備和圖12B的電壓波型執行激勵操作。本例的激勵操作下述條件下執行脈寬是1毫秒，脈衝距離是10毫秒，峰值Vf是15V，正和負極性電壓施加相同的幅度，和操作是在作為壓力表1136指示的1×10-4Pa下的苯基氰(benzonitrile)條件下進行的並隨同測量裝置電流If和發射電流Ie。在先於激勵操作之前，真空室1133的內部被抽成大於2×10-5Pa或更少的壓力，和然後通過調節氣體引導控制單元1139將苯基氰引入真空室1133。在此情況下，用Q量1137檢驗苯基氰的氣體分子確實被引入真空室1133。
然後執行穩定操作。在以200℃對整個包層88加熱10小時，通過抽氣執行穩定操作。在穩定操作完成之後，真空室1133的壓力在室溫下約為1×10-6Pa。
老化步驟
接著，在上述步驟之後的屏101連接到圖13所示的老化設備。通過外部終端Dx1至Dxm，從電子源驅動單元123，向每線的每個電子發射裝置，以掃描頻率60Hz提供具有脈寬150微秒和脈衝峰值Vf=+15v的矩形脈衝，等於721v的直流高壓通過高壓端Hv施加到金屬基座85和透明電極(未示出)。在此時，外端Dy1至Dyn通過驅動電流測量單元124，實質上維持在基準電勢上(OV)。在該步驟中，Dy1至Dyn和Dx1至Dxm之間的驅動電勢關係與最終產生的圖象顯示期間是相反的。
在本發明的老化步驟中的電子發射裝置的驅動電壓Vf和陽極電壓Va的值被設置成滿足(等式2)。特別是，它們被確定如下。利用下述值在裝置電極之間的連接方向的x方向中的裝置至裝置間距P,P=5.0×10-4m，面板86和後板81之間的間隙H,H=4.0×10-3m，在正常驅動期間的裝置電極之間施加的電壓脈衝的峰值Vfp,Vfp=15v，和在正常驅動期間的陽極電壓Vap,Vap=8000v；當n=3和當在老化步驟期間施加到該裝置的電壓是Vf=15v時，在老化步驟中的陽極電壓Va被確定如下。
(等式4)35.010-4=24.010-3(15/Va)+24.010-3(15/8000)]]>通過在上述老化條件下的老化操作，在用於最終圖象形成的圖象形成單元中(即，在螢光件形成的象素單元)，是能夠完成解吸過種程的，特別是在大部分面積由電子束照射的條件下。
此方法是用從每個電子發射裝置發射的電子束轟擊面板和解吸的氣體分子通過抽氣管1132移出到顯示屏101的外側。該操作執行約1小時，然後完成老化操作。
封裝/吸氣劑蒸發步驟
在那之後，抽氣管1132由氣體噴嘴加熱至熔化，這樣完成了包圍88的封裝。在最後一步中，吸氣劑操作由高頻加熱執行，以便在封裝之後，維持屏中的壓力。
例1對照物
作為例1對照物，圖象形成設備以例1的相同方式形成，如密封/吸氣劑蒸發步驟等，僅僅除了老外步驟之外。這樣，在本對照物舉例所有步驟中，只有老化步驟未執行。
如上述完成的圖象形成設備以這樣一種方式由圖8所示的圖象形成設備的驅動裝置驅動，即通過外部終端Dx1至Dxm從信號產生裝置施加掃描信號和調製信號，Dy1至Dyn在每個電子發射裝置74的裝置電極之間施加15v的電壓脈衝，8Kv的高壓通過高壓端Hv施加到金屬基座85和透明電極上(未示出)，以加速電子束並轟擊螢光膜84，以實現激勵和發光，並依次帶來圖象顯示，以及並測量發射電流Ie。在此該顯示的圖象是整個表面呈白色。一個典型行(100裝置)的平均發射電流值Ie、Ie(μA)，和標準的平均偏差百分比，ΔIe(％)，是在開始結束之後立即的每一時計算的。其值在如表1所列。
表1
如表中所見，通過本發明老化步驟獲得的圖象形成設備與沒有老化步驟的普通圖象形成設備相比較，從開始到一長的期間，形成有高質量顯示圖象並建立在穩定基礎上。該例是根據本發明的大量表面導通電子發射裝置以簡單矩陣布局排列在電子源基片上的圖象形成設備的製造時期，通過利用圖象形成設備，在吸氣劑蒸發和封裝步驟之後進行的老化步驟的一例。
利用大量表面導通電子發射裝置的圖象顯示屏101，以如例1的相同方式製造。在該例中，用於顯示屏101的材料和尺寸與例1相同，除了電子發射裝置之間的x方向間隔和在面板上各彩色的螢光件間隔是360μm之外，然而，在顯示屏101產生步驟中，在穩定步驟之後執行的封裝/吸氣劑蒸發步驟並沒有進行老化步驟。
然後利用圖8所示圖象形成設備的驅動裝置對顯示屏101進行老化步驟。在此情況下，圖中的所有S1至Sm被設置成選擇Vx，電壓Vx被置成-7.5v，施加到Dy1至Dyn的掃描信號選擇的電壓被置成+7.5v,Va電壓從590v至890v的提升率為5v/min。在老化步驟期間的驅動電子源的掃描頻率是60Hz和對所有行的選擇一行的選擇時間是150微秒。在該步驟中，施加到Dy1至Dyn和Dx1至Dxm之間的電壓的電勢關係與下文進行的圖象顯示的電勢關係是反相的。
在該例中的老化步驟中，電子發射裝置的驅動電壓Vf和陽極電壓Va的值被設置成滿足(等式3)。特別是，它們被確定如下。利用下述值在裝置電極之間的連接方向上的x方向中的裝置至裝置的間距P,P=3.6×10-4m，面板86和後板81之間的間隙H,H=4.0×10-3m,在下文中將描述的圖象顯示期間的裝置電極之間施加的電壓脈衝的峰值Vfp，Vfp=15v和陽極電壓Vap=8000v；當n=4和當施加到老化步驟期間的裝置電極的電壓是Vf=15v，在老化期間的Va的最小電壓Vamin和最大電壓Vamax能從下述等式(等式3)關係中獲得。
(等式5-1)Vamin=15/(43.610-4/8.010-3-0.475(15/8000))2=590]]>(等式5-2)Vamax=15/(43.610-4/8.010-3-1.165)(15/800))2=894]]>老化步驟中的陽極電壓Va在這些值的基礎上確定。通過在上述老化條件下的老化操作，在最終圖象形成期間(即在螢光件的象素單元形成中)，特別是是在幾乎所有區域都由電子束照射的條件下，在圖象形成單元中解吸過程是有效的。
以此方法，用從每個電子發射裝置發射的電子束轟擊面板和通過在顯示屏101內部形成的吸氣泵抽取解吸的氣體分子。該操作執行約一小時，然後完成老化步驟。如例2對照物，圖象形成設備以例2相同的方式產生，包括封裝/吸氣劑蒸發步驟。所有對照舉例都未執行老化步驟。
如上所述的圖象形成設備由圖8所示的圖象形成設備的驅動裝置以這樣一種方式驅動，即掃描信號是-7.5v，調製信號的峰值Vx是+7.5v，通過外部終端Dx1至Dxm,Dy1至Dyn，從信號產生裝置向每個裝置發射裝置74的裝置電極之間施加15v的電壓脈衝，通過高壓端Hv，將18Kv高壓施加到金屬基座85和透明電極(未示出)上，以加速電子束和轟擊螢光膜84，使得達到激勵和發光並依次帶來圖象顯示，和測量發射電流Ie。在此時，整個表面的顯示圖象是白色。在開始和結束之後立即在此時計算一個典型行(100裝置)的平均發射電流值Ie,Ie(μA)，和平均標準偏差百分比，ΔIe(％)。這樣獲得數據如下表2。
表2
如從表中所見，通過本發明老化步驟獲得的圖象形成設備，與沒有老化步驟的普通圖象形成設備相比較，從開始到一長過程具有高質量的顯示圖象(極少偏差)，並在穩定基礎上。該例中產生的圖象形成設備與例2的圖象形成設備的結構和各步驟的所有處理條件相同，除了在為便於形成操作，激勵操作，穩定操作，吸氣操作，老化操作，和封裝而在抽氣之後執行的圖象形成設備的產生步驟之外。
如上所述產生的該例的圖象形成設備與例2相同的方式驅動，和其中的發射電流Ie被測量並與例2對照物比較，結果示於表3。
表3
從表中可知，通過本發明老化步驟獲得的圖象形成設備，與舉例對照物的圖象形成設備相比較，從驅動開始到長時間過程，形成有高質量顯示圖象(極少偏差)，並有穩定的基礎。該例中產生的圖象形成設備具有與例2相同的結構和相同的過程，除了在面板上的x方向的電子發射裝置之間的間隔和彩色螢光件的間隔是4.6×10-6m，電子發射裝置的三個多列產生在電子源基片上的x方向中，和在老化期間僅驅動電子發射裝置的附加的三列。
將進一步描述本發明的圖象形成設備的結構。
圖6所示的電子源基片71的簡單矩陣結構的該例包括x方向導線100行和y方向導線103列。這樣，三個多列被附加在x方向上和電子發射裝置的三個多列也相應附加其上。另一方面，在面板上形成的螢光件的列象素是顏色R、G、B總共100列。後板和面板之間對準，使得分別連接到y方向導線Dy1至Dy100的電子發射裝置發射的電子束照射在正常驅動期間在100列的各顏色的螢光件。
如上述執行位置對準，然後構成包層和密封，然後如列1的相同方式執行形成操作，激勵操作，和穩定操作，之後進行吸氣激勵步驟，和然後執行封裝步驟。由上述步驟獲得的在產生步驟下的圖象形成設備連接到以例2相同方式的圖8所設備，並經老化操作。
在圖8該例的S1至S3被設置成選擇地電勢加S4至S103在老化步驟期間選擇Vx。在上述設置下，Vx設置成-7.5v，提供給Dy1至Dyn的掃描信號選擇電壓是+7.5v,Va電壓以約6v/min的偏差率，從+650v至+1007v變化。在老化步驟期間，用於驅動電子源的掃描頻率是60Hz和用於所有行的一行選擇時間是150微秒。
在本實施例中的老化步驟中，電子發射裝置的驅動電壓Vf的值和陽極電壓值要滿足(等式3)。特別是，它們被確定如下。利用下述值在裝置電極之間連接方向的x方向中的裝置至裝置的間距P,P=4.6×10- 4m，面板86和後板81之間的間隙H,H=4.0×10-3m，在下文將描述的圖象顯示期間，裝置電極之間的電壓脈衝的峰值Vfp,Vfp=15v，和陽極電壓Vap=8000v；當n=3和當在老化步驟期間裝置電極之間的電壓是Vf=15v，從下述相關等式(等式3)中能獲得老化期間Va的最小電壓Vamin和最大電壓Vamax。
(等式6-1)Vamin=15+(34.610-424.010-3-0.475158000)2=650]]>(等式6-2)Vamax=15+(34.610-424.010-3-1.165158000)2=1007]]>在老化步驟中陽極電壓Va的範圍在這些值的基礎上確定。
令符號E(M,N)代表在x方向導線第M行和y方向導線第N列之間交叉點處連接的電子發射裝置。然後，在老化期間從E(M,N+3)發射的電子束照射在正常驅動期間從E(M,N)發射的電子束的照射位置。這裡1≤M≤100和1≤N≤100。
如上所述，通過本例以上老化條件下的老化操作，在最終圖象形成期間(即在螢光件形成象素單元中)，特別是電子照射的所有區域的圖象形成單元中，解吸過程起作用。該老化方法不限於n=3的情況，而是能如本例中那樣，適當設置相應到(等式3)中的n。
以此方法，用從每個電子發射裝置發射的電子束和通過在顯示屏101內形成的吸氣泵抽取的解吸的氣體分子的轟擊。該操作執行約一小時，然後完成老化操作。
如上述產生了本例的圖象形成設備並以例2所示的相同方式驅動，和其中的發射電流被測量並與例2對照物比較，結果如表4所示。
表4
從表中可見，通過本發明老化步驟獲得的圖象形成設備與對照舉例的圖象形成設備相比較，從驅動開始到一長時間，形成高質量的顯示圖象(極少偏差)並在穩定的基礎上。本例是利用橫向場發射型電子發射裝置，作為構成電子源的電子發射裝置的一例。電子源基片的基本結構基本與例1所示相同，而每個電子發射裝置的部分具有與圖3所示基本結構。
在圖3中，有用發射器的電極162，門電極163，發射器164，和用於通過在鹼石灰玻璃製成的電絕緣基片161上的0.5μm厚的矽氧化物膜的絕緣層形成老化的發射器165。發射器電極162，門電極163，發射器164，和老化發射器165是用0.3μm厚度的Pt薄膜製成的。發射器164的尖端作為在正常驅動期間的電子發射單元，而老化發射器165的尖端作為老化期間的電子發射單元。尖端角是30°。
根據與例1基本相同的過程執行產生電子源基片的方法。然而，在本例中，橫向場發射型電子發射裝置的發射器電極和門電極的製造代替了在例1中步驟d中進行表面導通電子發射裝置的裝置電極的形成。進而，本例中排除了在例1所執行的步驟f、g中的，用於表面導通電子發射裝置的電子發射單元的形成的導電膜的形成和成型。
發射器電極和門電極是通過噴射利用0.3μm厚度的Pt膜製成，接著，施加光刻膠和烘焙，形成保護膜層。之後，要用光掩膜暴光和發展形成相應於發射極電極162，門電極163，發射器164，和老化發射器165的形狀的保護模式。這之後，進行幹刻蝕，以形成希望形狀的發射極電
權利要求
1.用於產生圖象形成設備的方法，所述圖象形成設備包括一容器，配置在所述容器中並具有在一對電極之間的電子發射部分的電子發射裝置，所述電子發射裝置在所述對電極之間施加一電壓時適於發射電子，和利用從所述電子發射裝置發射的電子照射，以形成圖象的圖象形成件，所述產生方法具有的步驟是，利用從電子發射裝置發射的電子照射所述圖象形成件，其中照射所述圖象形成件的所述電子是通過在所述圖象形成設備的圖象形成驅動期間，向電子發射裝置提供與電子發射裝置的對電極之間施加的電壓的極性相反的電壓所發射的電子。
2.用於產生圖象形成設備的方法，所述圖象形成設備包括有一容器，配置在所述容器中並具有在一對電極之間大量電子發射部位的電子發射裝置，所述電子發射裝置，在所述對電極之間施加一電壓時，適於從所述大量電子發射部位中的某些部位發射電子，以及通過從所述電子發射裝置發射的電子的照射，形成圖象的圖象形成件，所述產生方法具有的步驟是，利用從所述電子發射裝置發射的電子照射該圖象形成件，其中所述照射圖象形成件的電子是在所述圖象形成設備的圖象形成驅動期間，從不同的電子發射部位發射的電子。
3.根據權利要求1或2的圖象形成設備的產生方法，其中所述利用從電子發射裝置發射的電子照射所述圖象形成件的所述步驟是在對所述容器內部抽真空下進行的。
4.根據權利要求1或2的圖象形成設備的產生方法，其中所述容器的封裝操作是在電子發射裝置發射的電子，照射所述圖象形成件的所述步驟之後執行的。
5.根據權利要求1或2的圖象形成設備的產生方法，其中在所述容器中的吸氣劑蒸發操作是在電子發射裝置發射的電子，照射所述圖象形成件的所述步驟之後執行的。
6.根據權利要求1或2的圖象形成設備的產生方法，其中所述利用從電子發射裝置發射的電子照射所述圖象形成件的步驟是在對所述容器內部抽真空下進行的，和該步驟之後，執行所述容器的封裝和所述容器中的吸氣劑蒸發操作。
7.根據權利要求1或2的圖象形成設備的產生方法，其中所述用從電子發射裝置發射的電子，照射所述圖象形成件的步驟是在所述容器的封裝操作完成之後執行的。
8.根據權利要求1或2的圖象形成設備的產生方法，其中所述用從電子發射裝置發射的電子，照射所述圖象形成件的步驟是在所述容器中的吸氣劑蒸發操作完成之後執行的。
9.根據權利要求1或2的圖象形成設備的產生方法，其中所述用從電子發射裝置發射的電子，照射所述圖象形成件的步驟是在所述容器的封裝操作和在所述容器中吸氣劑蒸發操作完成之後執行的。
10.根據權利要求1或2的圖象形成設備的產生方法，其中所述圖象形成設備具有大量所述電子發射裝置和其中利用從大量電子發射裝置發射的電子，照射所述圖象形成件的步驟是在這樣條件下執行的，即，P是所述大量電子發射裝置在所述對電極之間的連接方向上的陣列間距，-Vf是所述對電極中與一個電極相關的另一個電板的電勢，Va是施加到圖象形成件的電壓，Vfp是所述圖象形成設備的圖象形成驅動期間，所述對電極中與一個電極相關的所述另一個電極的電勢，Vap是所述圖象形成設備的圖象形成驅動期間，施加給圖象形件的電壓，和H是電子發射裝置和所述圖象形成件之間的距離，所述Va和所述Vp被設置成滿足下式np=2H(Vf/Va)+2H(Vfp/Vap)]]>其中n是正整數。
11.根據權利要求1或2的圖象形成設備的產生方法，其中所述圖象形成設備具有大量所述電子發射裝置和其中利用從大量電子發射裝置發射的電子，照射所述圖象形成件的所述步驟是在這樣條件下執行的，即，P是所述大量電子發射裝置在對電極之間的連接方向上的陣列間距，-Vf是所述對電極中與一個電極相關的另一個電極的電勢，Va是施加到圖象形成件的電壓，Vfp是所述圖象形成設備的圖象形成驅動期間，所述對電極中與一個電極相關的另一個電極的電勢，Vap是所述圖象形成設備的圖象形成驅動期間，施加到圖象形成件的電壓，和H是電子發射裝置和所述圖象形成件之間的距離，所述Va和所述Vp被設置成滿足下式nP/2H-1.165(Vfp/Vap)(Vf/Va)nP/(2H)-0.475]]>(Vfp/Vap)]]>其中n是正整數。
12.根據權利要求1或2的圖象形成設備的產生方法，其中所述電子發射裝置是表面導通電子發射裝置。
13.根據權利要求1或2的圖象形成設備的產生方法，其中所述電子發射裝置是場發射型電子發射裝置。
全文摘要
一種用於產生圖象形成設備的方法,該圖象形成設備包括:容器;配置在該容器中並具有在對電極之間的電子發射部分的電子發射裝置,該電子發射裝置在對電極之間施加電壓時適於發射電子;和用於利用從電子發射裝置發射的電子的照射,形成圖象的圖象形成件,該產生方法包括步驟是,利用從電子發射裝置發射的電子,照射圖象形成件的步驟,其中照電子形成件的電子是通過對電子發射裝置施加與圖象形成設備的圖象形成驅動期間,在電子發射裝置的對電極之間所施加電壓極性相反的電壓所發射的電子。
文檔編號H01J31/12GK1214599SQ9811993
公開日1999年4月21日 申請日期1998年8月6日 優先權日1997年8月6日
發明者浜元康弘 申請人:佳能株式會社