電子發射元件、電子源、圖象形成裝置和信息顯示再現裝置的製造方法
2023-05-03 23:59:51
專利名稱：電子發射元件、電子源、圖象形成裝置和信息顯示再現裝置的製造方法
技術領域：
本發明涉及電子發射元件的製造方法、使用該電子發射元件的電子源的製造方法、使用該電子源的圖象形成裝置的製造方法。此外，本發明涉及能顯示、再現電視廣播、文字廣播、衛星廣播、有線電視廣播等各種信號的平面電視等信息顯示再現裝置的製造方法。
背景技術：
近年，象特開2002-150929號公報(對應的美國專利申請公開第2002031972號說明書)、特開2001-180920號公報(對應的美國專利申請公開第2001006869號說明書)、美國專利第6423583號說明書描述的那樣)，正在研究使用碳納米管等含碳的纖維(碳纖維)的電子裝置。
在使用排列了多個場致發射型(FE型)電子發射元件的電子源的平板型圖象顯示裝置(平板顯示器)中，要求更高清晰的析像度。在高清晰化中，與一個螢光體(子象素)對應的一個電子發射元件中允許的尺寸縮小。
而把碳纖維作為電子發射材料使用的場致發射型電子發射元件通常包含安放碳纖維的陰極、與該陰極隔開間隔配置的控制電極(用於從碳纖維引出電子的電極或負責調製或停止從碳纖維發射的電子電極)作為構成要件。須指出的是，有時也使用用於匯聚發射的電子束(射束整形)的電極。
作為對陰極配置碳纖維的方法，包含用印刷等方法把混合碳納米管等碳纖維的膏塗敷在陰極上，通過將其加熱，除去膏中的溶劑的方法；在陰極上配置催化劑後，在含碳纖維的原料的氣體中加熱陰極，使碳纖維CVD生長在陰極上的方法。
不管使用哪一種方法，都難以均勻地控制配置在陰極上的各碳纖維的長度和形狀。當然，在所述使用膏的方法中，作為混合在膏中的碳纖維，如果預先只使用形狀的均勻性高的碳纖維，就能減小所述形狀的差，但是本質上不會變為0，此外成本上升。此外，在所述CVD法中，通過適當控制碳纖維的生長條件，能減小形狀的差，但是本質上不會變為0，此外成本也上升。
如上所述，在各陰極上配置多個碳纖維的場致發射型電子發射元件中，本質上難以消除各碳纖維的形狀差。為了滿足上述的高清晰化的要求，一個電子發射元件中允許的面積愈來愈小。因此，有碳纖維把陰極、接近該陰極配置的控制電極(用於從碳纖維引出電子的電極或負責調製或停止從碳纖維發射的電子的電極)之間短路的情況。
具有這樣的由碳纖維引起的短路位置的電子發射元件中，洩漏電流集中流向該碳纖維，電子發射顯著減少，並且只在陰極和控制電極之間外加低電壓，就產生電流，所以耗電增大，結果作為電子發射元件，無法取得滿意的性能。
發明內容
本發明是為了解決上面所述的課題而提出的，其目的在於提供一種使用碳纖維的場致發射型電子發射元件的製造方法，在這種電子發射元件中，碳纖維不會把配置了多個碳纖維的陰極和接近該陰極配置的控制電極之間短路。結果，提供了電子發射特性優異的電子發射元件、電子源的製造方法，進而提供了能容易製作具有穩定均勻的顯示特性的圖象形成裝置的電子發射元件、電子源和圖象形成裝置的製造方法。
本發明的第一的方面是電子發射元件的製造方法，其特徵在於包括準備具有多個含碳的纖維的第一電極和與該第一電極隔開間隔配置的第二電極的第一步驟；和通過使電流流過所述多個含碳的纖維中把所述第一電極和第二電極短路的纖維，除去把所述電極間短路的該纖維的第二步驟。
在本發明的第一方面的電子發射元件的製造方法中，優選包含以下的構成。
所述第二步驟包含在所述第一電極和第二電極間施加電壓的步驟。
在所述第一電極和第二電極間施加電壓的步驟是在所述第一電極上外加比所述第二電極的電位還高的電位的步驟。
在包含與所述含碳的纖維反應的氣體的氣氛中進行所述第二步驟。
與所述含碳的纖維反應的氣體包含O2、H2O、CO中的至少一種。
本發明的第二方面是一種電子發射元件的製造方法，該電子發射元件在第一電極上具有多個含碳的纖維，通過在與所述第一電極相對配置的第二電極上外加比所述第一電極上外加的電位還高的電位，使電子發射，其特徵在於準備具有多個含碳的纖維的第一電極、與該第一電極隔開間隔配置的第二電極的第一步驟；和在所述第一電極上外加比所述第二電極的電位還高的電位的第二步驟。
在本發明的第二方面的電子發射元件的製造方法中，希望包含以下的構成。
在包含與所述含碳的纖維反應的氣體的氣氛中進行所述第二步驟。
與所述含碳的纖維反應的氣體包含O2、H2O、CO中的至少一種。
本發明的第三方面是一種電子源的製造方法，該電子源包含多個電子發射元件，該電子發射元件具有連接在第一電極上的多個含碳的纖維、第二電極，其特徵在於準備多個分別包含具有多個含碳的纖維的第一電極、第二電極的部件的第一步驟；檢查所述多個部件中所述第一電極和所述第二電極通過所述含碳的纖維短路的部件的存在的第二步驟；對於所述多個部件中的所述第一電極和所述第二電極通過所述含碳的纖維短路的部件，進行處理除去把所述第一電極和所述第二電極短路的含碳的纖維的第三步驟。
在本發明的電子源的製造方法中，希望包含以下的構成。
所述第三步驟包含在所述第一電極和第二電極間施加電壓的步驟。
所述第一電極和第二電極之間施加電壓的步驟在所述第一電極上外加比所述第二電極的電位還高的電位。
所述第三步驟在包含與所述含碳的纖維反應的氣體的氣氛中進行。
與所述含碳的纖維反應的氣體包含O2、H2O、CO中的至少一種。
本發明的第四方面是一種圖象顯示裝置的製造方法，該圖象顯示裝置具有電子源、通過從該電子源發射的電子的撞擊而發光的發光體，其特徵在於所述電子源由所述本發明的第三方面的製造方法製造。
本發明的第五方面是一種圖象顯示裝置的製造方法，該圖象顯示裝置具有包含多個電子發射元件的電子源、通過從該電子源發射的電子的撞擊而發光的發光體，其特徵在於所述電子發射元件由所述本發明第一方面或第二方面的製造方法製造。
此外，本發明的第六方面是一種信息顯示再現裝置，該信息顯示再現裝置至少具有輸出接收到的廣播信號中包含的圖象信息、文字信息和聲音信息中的至少一種的接收器和連接在該接收器上的圖象顯示裝置，其特徵在於所述圖象顯示裝置由所述本發明第四或第五方面的製造方法製造。
本發明具有除去把電極間短路的碳纖維的步驟，所以能提供防止該短路引起的洩漏電流、改善電子發射特性的電子發射元件。此外，根據本發明，能提供穩定良好的電子發射特性的電子發射元件，能進一步抑制驅動時的無用的電力消耗。
根據本發明，對於具有多個電子發射元件的電子源以及圖象顯示裝置，也能改善各電子發射元件的電子發射特性。因此，能提供良好表現圖象的明暗、沒有缺損象素、具有穩定、均勻的顯示特性，並抑制驅動時的無用的耗電的圖象顯示裝置和電視等信息顯示再現裝置。
下面簡要說明附圖。
圖1A、1B、1C、1D是表示本發明的電子發射元件的製造方法一例的圖。
圖2A和2B是表示本發明的除去短路的碳纖維的步驟中使用的裝置結構的圖。
圖3A和3B是表示本發明的臥式電子發射元件的結構的圖。
圖4是表示本發明的臥式電子發射元件的驅動時的情況的圖。
圖5是表示本發明的電子發射元件的電子發射特性的圖。
圖6是表示本發明的電子源的結構例子的圖。
圖7是表示本發明的圖象形成裝置的結構例子的圖。
圖8A、8B和8C是表示碳納米管的構造的概要圖。
圖9A、9B、9C、9D是表示石墨納米纖維的構造的概要圖。
圖10是表示本發明進行除去短路的碳纖維的處理前後的電子發射特性的圖。
圖11是表示本發明的立式電子發射元件結構例子的示意圖。
圖12是表示本發明的電視裝置的框圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖詳細說明本發明的實施方式。可是，只要沒有特別的說明，實施方式中所記載的構成部件的尺寸、材料、形狀、相對配置等並不把本發明的範圍限定於此。
在基於本發明的製造方法的電子發射元件中，作為電子發射材料，使用「含碳的纖維」即「碳纖維」。此外，也能改稱為「以碳為主要成分的纖維」、「以碳為主要成分的柱狀物質」、或「以碳為主要成分的線狀物質」。因此，含碳的纖維典型的是指碳的比例大於等於50atm％的纖維，此外，希望碳的比例大於等於70atm％，更希望碳的比例大於等於90atm％。須指出的是，當含碳的纖維是使用後面描述的催化劑(典型的為金屬)而生長的纖維時，纖維常常包裹著催化劑材料，或包含有催化劑材料。因此，本發明的含碳的纖維也包括在內部含有催化劑材料的纖維或包含催化劑材料的纖維。而且，對於這樣的包裹著金屬的含碳纖維的情況，本發明的含碳的纖維是指碳比例大於等於50atm％，此外，優選碳的比例大於等於70atm％，最好碳的比例大於等於90atm％。對於包裹著或包含有催化劑材料等與碳不同的材料的情況，包裹著或包含的材料與含碳的纖維中包含的碳相比，優選小於等於20質量％。此外，作為本發明的「碳纖維」，更具體而言，包含碳納米管、石墨納米纖維或無定形碳纖維。而且，其中，從電子發射特性的觀點出發，最好是石墨納米纖維。
圖8A～8C、圖9A～9D表示出所述碳纖維的形態的例子。在各圖中，圖8A和9A是在光學顯微鏡水平(～1000倍)能觀察到的形態，圖8B和9B是圖8A和9A的81或91的局部放大圖，示意地表示以掃描電子顯微鏡(SEM)的水平(～3萬倍)能觀察到的形態，圖8C和9C是圖8B以及9B的局部放大圖(圖8C是圖8B的82的局部放大圖，圖9C、9D分別是圖9B的92、93的局部放大圖)，示意地表示在透射電子顯微鏡(TEM)的水平(～100萬倍)能觀察到的形態。圖中，83、94是石墨片(graphen)。
如圖8C所示，石墨片83中，取圓筒形狀的形態被稱作「碳納米管」。由成為多重構造的多個圓筒構成的稱作「多層壁納米管」，由一個圓筒構成的稱作「單層壁納米管」。特別是使用管的頂端開放的構造時，電子發射所需要的閾值電場下降得最多。圖8C所示的例子是多層納米管。
而如圖9C和圖9D所示，由在與垂直於纖維的軸向不同的方向上層疊的石墨片94構成的纖維(配置為c軸與纖維的軸向不垂直的纖維)稱作「石墨納米纖維」。更具體而言，石墨納米纖維指石墨片層疊在其長度方向(纖維的軸向)的碳纖維。換言之，如圖9A～9D所示，是把相對於纖維的軸向不平行地配置的多個石墨片層疊而成的碳纖維。而碳納米管是把石墨片包圍著其長度方向(纖維的軸向)(圓筒形狀)配置的碳纖維。換言之，是石墨片(多個石墨片)相對於碳纖維的軸實質上平行配置的碳纖維。即，在所述碳納米管中，c軸(多個石墨片層疊的方向、或垂直於石墨片的面的方向)實質上垂直於纖維的軸向，而石墨納米纖維中，c軸(石墨片的重疊的方向，或垂直於石墨片的面的方向)與纖維的軸向(纖維的長度方向)是不垂直的(典型的是平行的)。
纖維的軸和石墨片的面形成的角度幾乎為90°時(纖維的軸與c軸平行或幾乎平行時)，稱作「薄層」型的石墨納米纖維。換言之，石墨片象紙牌那樣採用層疊多張的構造。而如圖9C、圖9D所示，石墨片64的面與纖維的軸向的角度小於90°大於0°的形態稱作「人字形」的石墨納米纖維。在「人字形」的形態中也有層疊開孔的杯狀石墨片的形態。此外，「人字形」的形態中也包括如圖9D所示的打開的書層疊的形態(層疊V字狀的石墨片的形態)。
人字形纖維軸的中心附近有時中空，有時塞著無定形碳(在TEM水平的電子射線衍射像中，無法觀察到伴隨著明確的晶格的點或晶格的明暗像，只能觀察到寬的環狀圖案)。
圖9B表示在碳纖維的直線性差的狀態下生長時的概略圖。由本發明的製造方法形成的纖維沒理由全都直線性差，並不排除如圖8B所示那樣直線性高的碳纖維。
須指出的是，把石墨的一個面稱作「石墨片」或「石墨薄片」。更具體而言，石墨是層疊把碳原子鋪滿通過sp2混合，用共價鍵形成的正六邊形而配置的碳平面(理想上埃之間的距離層疊的碳層為3.354)。把這一個一個碳平面稱作「石墨片」或「石墨薄片」。
希望作為本發明的電子發射材料使用的碳納米管、石墨納米纖維的電子發射閾值都為1V～10V/μm左右。優選使用石墨納米纖維，因為它的發射電流比碳納米管大。碳納米管和石墨納米纖維根據催化劑的種類、碳纖維的原料氣體的熱分解溫度能分開製作。也能用同一催化劑，根據溫度有選擇地控制具有雙方的構造的物質。此外，也能形成只有任意一方構造的碳纖維。
當使用碳纖維形成電子發射元件時，一個電子發射元件包含多個碳纖維。而且，作為電子發射材料的碳纖維，更優選使用石墨納米纖維。這是因為在把多個石墨納米纖維作為電子發射材料使用的電子發射元件中，與使用碳納米管時相比，更能確保大的電子發射電流密度。
石墨納米纖維與碳納米管不同，如圖9C等所示，在表面(纖維的側面)具有微細的凹凸形狀，所以認為容易發生電場集中，從纖維的側面也容易發射電子。而且，是石墨片從纖維的中心軸向纖維的外周延伸的形態，所以認為從纖維的側面更容易發射電子。
在碳納米管中，纖維的側面基本上相當於c面，所以在化學上是惰性的，也沒有石墨納米纖維的側面那樣的凹凸，所以認為不會從纖維的側面發射電子。因此，作為電子發射元件，優選使用石墨納米纖維作為碳纖維。
本發明的電子發射元件的第一種製造方法的特徵在於包括準備具有多個碳纖維的第一電極、與該第一電極隔開間隔配置的第二電極的第一步驟；通過使電流流向所述多個含碳的纖維中把所述第一電極和第二電極短路的纖維，除去該造成所述電極間短路的纖維的第二步驟。
此外，本發明的電子發射元件的第二種製造方法的特徵在於準備具有多個碳纖維的第一電極、與該第一電極隔開間隔配置的第二電極的第一步驟；在所述第一電極上外加比所述第二電極的電位還高的電位的第二步驟。
即，本發明的電子發射元件的製造方法的最大的特徵在於具有「除去」短路的纖維的步驟。即，在準備具有多個碳纖維的第一電極、與該第一電極接近配置的第二電極後，如果多個碳纖維中有把第一電極和第二電極短路的碳纖維，就將其「除去」。
須指出的是，本發明的「除去」當然也包含完全消除引起短路的纖維，但是即使殘留了一部分短路的纖維，如果能使造成第一電極和第二電極間短路的纖維引起的洩漏電流實質上變為不成問題的程度，也可以。
因此，只除去把引起第一電極和第二電極短路的纖維的與第二電極接觸的部分，在第一電極上殘留一部分引起短路的纖維的除去方法也包含在本發明的「除去」中。或者除去引起短路的纖維在第二電極和第一電極之間的部分，在第二電極和第一電極上分別殘留一部分，這樣的除去方法也包含在「除去」中。此外，把連接第二電極和第一電極之間的一部分或全部變為絕緣體的處理也包含在本發明的「除去」中。
在本發明中，作為除去方法的具體例，可以從外部對引起短路的碳纖維提供能量(雷射等)，通過該能量進行除去，也可以使STM等的探針接觸短路的碳纖維，在力學上破壞，或使其移動。此外，作為其他具體例，能採用在第一電極和第二電極之間施加電壓的方法。根據在第一電極和第二電極之間施加電壓的方法，有選擇地使電流在引起短路的纖維中流過，通過該電流的焦耳熱，能夠除去短路的纖維。基於焦耳熱的除去典型地伴隨著引起短路的碳纖維的升華所進行的除去，但是當然並不局限於升華。此外，也能組合所述多個手法，除去短路的碳纖維。
還有，為了輔助所述除去方法，也能在包含與碳纖維反應的物質的氣氛中進行所述方法。例如在所述施加電壓的方法中，如果在包含與碳纖維反應的物質的氣氛中進行，就能更容易除去短路的纖維。它是通過熱有選擇地使氣氛中包含的反應性物質和碳纖維的短路位置反應，除去短路位置的碳纖維。此外，通過在包含反應性物質的氣氛中進行修復處理，能進一步減少除去短路位置所需的能量。即能減少除去時對其他良好的碳纖維(未短路的纖維)的損傷。
碳纖維以碳為主成分，所以考慮到進行以下的(1)～(5)的順序的反應。
(1)(2)(3)(4)(5)能在除去短路的纖維時使用以上的(1)～(5)的反應。因此，H2O、CO、O2等作為與碳纖維反應的物質是有效的，但是與碳纖維反應的物質並不僅局限於此。
在所述施加電壓的方法中，外加的電壓的極性是與電子發射元件的驅動時相同的極性(即在第二電極上外加比配置著碳纖維的第一電極的電位還高的電位的狀態)時，雖然也根據電壓值，但是在不短路的碳纖維中也產生電子發射，結果，有時對未短路的碳纖維也產生以基於電子發射電流的熱為起因的除去。
因此，在通過施加電壓除去短路的纖維時，在使用與驅動時相同極性的電壓時，優選用低於驅動時所用的電壓進行所述除去。此外，優選使用外加在第一電極和第二電極上的電壓的極性與驅動時相反極性的電壓。本發明的第2製造方法中的第3步驟就是這樣的。通過這樣外加與驅動時相反極性的電壓，電流只流過短路的纖維，而不流過不短路的碳纖維，所以實質上能消除對不短路的纖維的損害。因此，當外加與驅動時相反極性的電壓時，如果在不產生第一電極和第二電極間的放電引起的破壞現象的範圍內，則實質上沒有外加的電壓的限制。
在通過施加電壓除去短路的纖維時，電壓的外加可以是外加多個脈衝電壓，也可以是DC那樣的在時間上連續的電壓。此外，為了減少對具有良好的電子發射特性的碳纖維的損害，希望從小的值開始使外加的電壓階梯狀地上升。因此，希望反覆外加脈衝電壓，使得峰值(電壓值)與時間一起升高。此外，外加的電壓取決於包圍的氣氛、第一電極和第二電極的間隔，但是典型的範圍為數V～數十V。
特別在形成排列多個電子發射元件的電子源、或把螢光體等發光體作為圖象顯示構件與排列多個電子發射元件的電子源相對配置的圖象顯示裝置時，基於施加電壓的除去方法是簡便、非常有效的方法。
例如，通過對多個電子發射元件全體施加電壓，能對短路的電子發射元件進行該短路的碳纖維的除去。當然，也能通過監視各電子發射元件的電流-電壓特性，確定認為短路的電子發射元件，只對該確定的電子發射元件施加電壓而進行。此外，在確定短路的電子發射元件時，為了抑制對良好的碳纖維的損害，優選通過對各電子發射元件外加與驅動時相反極性的電壓，監視各電子發射元件的電流-電壓特性。這樣，在本發明中，也包括檢查各電子發射元件的電流-電壓特性，根據該檢查結果，只對特定的電子發射元件施加電壓，除去引起短路的纖維的方法。
可是，當象顯示器那樣使用非常多的電子發射元件時，監視一個一個元件的特性要花費成本。因此，如上所述，通過採用對全部電子發射元件施加電壓的方法，能謀求低成本化。此外，如上所述，這時優選外加與驅動時相反極性的電壓。如果外加與驅動時相反極性的電壓，就能極力抑制對良好的電子發射元件的特性的影響，此外也沒必要考慮後面描述的公共連接多個電子發射元件的布線電阻引起的電壓下降，來詳細地抑制外加在各個元件上的電壓。
根據本發明，在具有澱積有碳纖維的第一電極和與該第一電極接近配置的第二電極的電子發射元件、使用該電子發射元件的電子源以及圖象顯示裝置中，在第一電極上配置碳纖維後，通過在第一電極和第二電極之間施加電壓(優選外加與驅動時相反極性的電壓)，能用簡易的方法保證沒有碳纖維引起的第一電極和第二電極間的短路，並且實現電子發射效率高的電子發射元件。該手法不管全部電子發射元件是否有短路(有無碳纖維引起的第一電極和第二電極間的短路)，通過施加電壓，能簡單、且可靠地實現沒有碳纖維引起的第一電極和第二電極間的短路，並且實現電子發射效率高的電子發射元件、使用該電子發射元件的電子源以及圖象顯示裝置。
此外，在形成平板型的圖象顯示裝置時，也可以在把形成了分別具有碳纖維的多個電子發射元件和用於驅動該電子發射元件的布線的電子源襯底、具有由螢光體構成的圖象顯示構件的螢光屏貼在一起，形成內部保持真空的外殼的步驟(稱作密封步驟)之後，進行所述除去步驟。可是，優選在上述密封步驟前，對所述電子源襯底進行上述的除去步驟。如果這樣，就能減少反應氣體或蒸發的碳汙染圖象顯示裝置內部，所以是優選的。而且，由於在進行各電子發射元件的特性檢查之後進行密封，所以成為不良品的面板減少，面板的成品率提高。
下面，參照圖1A～1D、2A～2B、圖3A～3B，以臥式的電子發射元件為例，具體說明本發明的電子發射元件的製造方法。
須指出的是，這裡，表示出的是臥式的電子發射元件，但是本發明的製造方法對於圖11所示的立式的電子發射元件也適用。而且，與立式的電子發射元件相比，臥式的電子發射元件的製造簡單，並且驅動時的電容成分少，所以能高速驅動，是優選的形態。還有，「臥式的電子發射元件」是指在平行於襯底表面的方向形成電場、通過該電場從碳纖維引出電子的形式的電子發射元件。而「立式的電子發射元件」是指在垂直於襯底表面的方向形成電場、通過該電場從碳纖維引出電子的形式的電子發射元件。所謂的旋轉型的電子發射元件包含在立式的電子發射元件中。
此外，在圖11所示的立式的電子發射元件中包括了陰極113和控制電極112(包括陽極116，稱作三極體(3端子)構造)，但是由於碳纖維115能以低電場強度發射電子，所以本發明也能應用於省略圖11的控制電極112、絕緣層114的結構的立式的電子發射元件。即由配置在襯底111上的陰極113和配置在其上的碳纖維115構成電子發射元件(如果包含陽極116，就稱作二極體(2端子)構造)時，也能應用本發明。
此外，在所述三極體構造中，如圖11所示，有時控制電極112也作為所謂的柵極(用於從碳纖維引出電子的電極)起作用，但是如上所述，由於碳纖維115能以低電場強度發射電子，所以有時陽極116也能用於從碳纖維引出電子，控制電極用於進行來自碳纖維的電子發射量的調製或電子發射或發射的電子束的匯聚等整形。
圖3A是臥式的電子發射元件的平面圖，圖3B是圖3A的3B-3B剖視圖。在圖3A～3B中，1是襯底(基體)，2是控制電極(第二電極)，3是陰極電極(第一電極)，4是電子發射材料的多個碳纖維。須指出的是，有時控制電極2也能作為所謂的柵極(用於從碳纖維4引出電子的電極)起作用，但是象已經在立式的電子發射元件的說明中描述的那樣，有時陽極(未圖示)也能用於從碳纖維引出電子，控制電極2用於進行來自碳纖維的電子發射量的調製或電子發射或發射的電子束的匯聚等整形。
此外，圖1A～1D示意地表示本實施方式的電子發射元件的一例。以下，按照圖1A～1D的順序說明本發明的電子發射元件的製造方法的一例。
(第一步驟)預先準備充分洗淨其表面的襯底1。襯底1能使用，例如石英玻璃、減少了襯底中包含的Na等雜質含量的襯底、把襯底中包含的Na部分置換為K的玻璃、鈉鈣玻璃、在矽等的襯底上層疊SiO2層的襯底、氧化鋁等陶瓷襯底。然後，在所述襯底1上層疊成為控制電極的第二電極2和成為應急的第一電極3。
電極2和電極3的材料可以是導電性材料，例如可以從碳、金屬、金屬的氮化物、金屬的碳化物、金屬的硼化物、半導體、半導體的金屬化合物中適當選擇。優選碳、金屬、金屬的氮化物或金屬的碳化物等耐熱性材料。電極2、3的厚度設定在數十nm到數μm的範圍內。此外，電極2和電極3的間隔適當設定在數μm～數百μm的範圍內，優選1μm～100μm的範圍。
(第二步驟)接著，在陰極3上配置多個碳纖維4。
以下說明使用CVD法時的例子。不過，在本發明中，除了CVD法，也能通過使用在電極3上配置預先準備的多個碳纖維的現有的公知手法進行。
作為現有的公知手法，把預先準備的多個碳纖維混合到印刷膏中，把該膏塗敷到電極3上，通過燒結除去膏中的粘合劑等有機材料，能在電極3上配置碳纖維4。須指出的是，通過在粘合劑中混合金屬粒子，能提高燒結後的碳纖維和電極3的電接觸。
此外，在本發明中，作為如上所述使用的碳纖維4，優選使用石墨納米纖維。特別是在使用石墨納米纖維的電子發射元件中，能獲得以低電場取得大的發射電流、製造簡單、具有穩定的電子發射特性的電子發射元件。
優選在第一電極3上配置粒子狀的催化劑6(圖1B)。作為催化劑粒子6的配置方法，準備預先在分散劑(溶劑)中分散有催化劑粒子的分散液，把它塗敷到第一電極3上，通過熱分解除去溶劑，能在第一電極3上配置多個催化劑粒子6。或者，通過濺射法等，在第一電極3上形成數埃～數百埃的催化劑層薄膜，對它加熱，使其凝固，能在第一電極3上配置多個催化劑粒子6。
作為構成所述催化劑粒子的材料，能使用Fe、Co、Pd、Ni、或從它們中選擇出的材料的合金。特別是在Pd、Ni中，能以低溫(大於等於400℃的溫度)生成石墨納米纖維。使用Fe、Co的石墨納米纖維的生成溫度要在800℃或以上，由於使用Pd、Ni的石墨納米纖維材料的生成能在低溫進行，從對其他構件的影響、製造成本的觀點出發是優選的。此外，如果使用Pd和Co的合金，就能形成電子發射特性優異的碳纖維。
通過在包含碳纖維的原料的氣體中加熱配置了催化劑粒子6的第一電極3，在第一電極3上使多個碳纖維4生長(圖1C)。能夠簡易地把各襯底1在含碳纖維的原料的氣體中加熱進行碳纖維的生長。通過該步驟，在生長的多個碳纖維4中，有時形成圖1C的符號4』所示的把第一電極3和第二電極2短路的碳纖維。
作為碳纖維的原料氣體，使用含碳的氣體，更適合使用碳化氫氣體。作為含碳的氣體，能使用例如乙烯、甲烷、丙烷、丙烯等碳化氫氣體、CO、CO2氣體，或乙醇、丙酮等有機溶劑的蒸汽。
(第三步驟)以下進行作為本發明的特徵的除去引起短路的碳纖維4』的步驟。作為除去短路的碳纖維4』的除去方法，如上所述，可以從外部對短路的碳纖維4』提供能量，通過該能量進行，也可以使STM等的探針接觸短路的碳纖維4』，在力學上破壞，或使短路的碳纖維4』移動。此外，能採用在第一電極3和第二電極2間施加電壓的方法。
以下，把通過在第一電極3和第二電極2之間外加與驅動時外加的電壓極性相反的電壓，進行短路的碳纖維4』的除去步驟的情形作為一例加以說明。此外，在以下說明的例子中，作為更希望的例子，表示了在包含與碳纖維進行化學反應的氣體的氣氛中在第一電極3和第二電極2間施加電壓的情形，但是沒必要一定在氣氛中導入與碳纖維進行化學反應的氣體。
首先，把結束第二步驟的襯底配置到圖2A～2B所示的真空裝置20內，通過排氣裝置23充分排氣。在圖2A～2B中，20是真空裝置，21是襯底支架，22是氣體導入閥門，23是排氣裝置，24是陽極(也稱為「正極」或「第三電極」)，對於與圖1A～1D相同的構件使用相同的符號。
接著從氣體導入閥門22導入能與碳纖維4化學反應的物質。
這裡所說的能與碳纖維4化學反應的物質例如是前面所述的O2、CO、H2O。或者所述能與纖維化學反應的物質是從CO2、O2、H2O中選擇的氣體和H2的混合氣體為好。所述物質的氣體導入壓力根據氣體種類的不同而不同，但是優選大於等於1×10-4Pa。
接著，導入所述氣體後，在電極2和電極3之間施加電壓，使第二電極2的電位低於第一電極3的電位。結果，電流(I)流過短路的碳纖維4』。在短路的碳纖維4』中，由於在短路位置產生的焦耳熱，依次進行前面所述的(1)～(5)式的反應，除去短路的碳纖維4』。須指出的是，圖2A是開始施加電壓時元件的示意圖，圖2B是除去短路的碳纖維後(修復處理後)元件的示意圖。
在進行所述短路的碳纖維4』的除去步驟的期間，希望與通過氣體導入閥門22不斷地導入反應氣體的同時，通過排氣裝置23把由反應氣體與碳纖維4』間的反應生成的反應生成物排出去。由於反應有時是可逆的變化，所以希望立刻從反應系統去除反應生成物。
此外，由於在所述例子中表示的是在減壓氣氛中施加電壓的例子，所以把襯底導入真空裝置20內，但是也可以在常壓(大氣壓)氣氛中，對第一電極3和第二電極2之間施加電壓，進行短路的碳纖維4』的除去步驟。作為常壓時的例子，例如作為典型的例子，在大氣中對第一電極和第二電極間施加電壓，進行短路的碳纖維4』的除去步驟。這時大氣中的氧相當於與碳纖維4』化學反應的氣體。通過有效利用大氣中的氧，能更廉價、更簡易地進行本發明的「除去」。
下面參照圖4、圖5說明經過所述步驟取得的電子發射元件的特性和動作。圖中，40是真空裝置，41是陽極，42是發光體即螢光體，43是排氣裝置，44是電場集中點，46是等電位線。
首先，把經過所述各步驟取得的電子發射元件設置在圖4所示的真空裝置中，通過排氣裝置43排氣到10-5Pa左右。然後，如圖4所示，使用高壓電源在離襯底1數mm、高度為H的位置處設置陽極(正極)41，在陰極3和陽極41之間外加由數kV構成的高電壓的陽極電壓Va。須指出的是，在本例子中，在陽極41上設置有覆蓋著導電性薄膜的螢光體42。
在電極2和電極3之間外加由數十V左右構成的脈衝電壓的元件電壓Vf，能計測流過的元件電流If和電子發射電流Ie。這時，如圖4所示那樣形成等電位線46，電場集中的點是由符號44表示的、最靠近碳纖維4的陽極41且在間隔的內側的地方。一般認為從位於電場集中點44附近的碳纖維4優先發射電子。
電子發射元件的電子發射電流Ie特性如圖5所示，Ie從施加電壓(元件電壓Vf)的閾值Vth處急劇上升，未觀測到Ie或電子發射效率的下降。
須指出的是，在不進行所述短路的碳纖維4』的除去步驟而製作的電子發射元件中，觀察到Ie(發射電流)變化小的電子發射元件的Ie值顯著的小、且電子發射效率也低的傾向。此外，在生成多個電子發射元件時，在各元件中，電子發射特性的離散大。
如果不進行作為本發明的特徵之一的短路碳纖維的除去步驟，在各元件的電子發射特性中就能觀察到顯著的差距。認為這是由於電子發射部件，即碳纖維的形狀是各種各樣的，具有電極間容易短路的部分的元件與不是這樣的元件的電子發射特性顯著不同而引起的。
本發明的電子源的製造方法是把所述電子發射元件的製造方法應用於在同一襯底上配置多個該電子發射元件而形成的電子源的製造方法中。
本發明的電子源的製造方法的特徵在於準備多個分別包含具有多個含碳的纖維的第一電極、與第一電極隔開配置的第二電極的部件的第一步驟；檢查所述多個部件中是否存在所述第一電極和所述第二電極通過所述含碳的纖維短路的部件的第二步驟；對於所述多個部件中的所述第一電極和所述第二電極通過所述含碳的纖維短路的部件，進行除去把所述第一電極和所述第二電極短路的含碳的纖維的處理的第三步驟。
即如果更具體描述，則在襯底1上配置多個在基體上由圖1A～1D的第一電極3和第二電極2構成的部件，如上所述，在各部件的第一電極上配置多個碳纖維4，接著，檢查是否存在把第一電極3和第二電極2短路的碳纖維4』，根據該檢查結果，進行除去短路的碳纖維4』的步驟。
下面，參照圖6說明應用圖1A～1D的製造方法的本發明電子源的製造方法的例子。
在圖6中，61是電子源基體，62是X方向布線，63是Y方向布線。64是電子發射元件。
X方向布線62由Dx1、Dx2、…Dxm等m條布線構成，能由使用真空蒸鍍法、印刷法、濺射法等形成的導電性材料構成。適當設計布線的材料、膜厚、寬度。Y方向布線63由Dy1、Dy2、…Dyn等n條布線構成，能與X方向布線62同樣形成。
在m條X方向布線62和n條Y方向布線63之間設置未圖示的層間絕緣膜，將兩者電學上分離開來(m、n都是正整數)。未圖示的層間絕緣膜能由使用真空蒸鍍法、印刷法、濺射法等形成的SiO2等構成。例如，在形成X方向布線62的電子源基體61的整個面上或一部分上以所需形狀形成，適當設定膜厚、材料、製造方法，使之能承受X方向布線62和Y方向布線63的交叉部的電位差。
構成電子發射元件64的所述第一電極以及第二電極(未圖示)分別與X方向布線62和Y方向布線63電連接。
在圖6的矩陣布線構造中，如果X方向布線和Y方向布線的數量增多，則同時全部選擇矩陣上的電子發射元件64，同時在全部電子發射元件上施加電壓，進行本發明的除去短路碳纖維的步驟時，有時由於電壓下降，在對各元件64的施加電壓中產生分布。
因此，優選用一行一行地(例如公共連接在一條X方向布線上的各電子發射元件)施加電壓的本發明的除去步驟的方法，對每一個電子發射元件依次施加電壓的本發明的除去步驟。或者，把全部電子發射元件分為幾個組，對各組依次進行本發明的除去步驟。此外，作為所述組，可以把連接在相鄰的幾個X方向布線(或Y方向布線)上的電子發射元件作為一組，還可以把連接在不相鄰的幾個X方向布線(或Y方向布線)上的電子發射元件作為一組。此外，也可以把連接在幾個X方向布線和幾個Y方向布線上的電子發射元件作為一組。
這裡，說明的是對全部電子發射元件進行使用施加電壓的本發明的除去步驟的例子，但是也可以不一律對全部電子發射元件進行使用施加電壓的本發明的除去步驟，而預先通過檢查來確定由於碳纖維而短路的電子發射元件，只對確定的電子發射元件進行本發明的除去步驟。
為了確定由於碳纖維而短路的電子發射元件，優選在本發明的除去步驟前預先測定各電子發射元件64的電特性。根據由該測定取得的數據，能判斷是否應該進行本發明的除去步驟。此外，根據該數據，能決定對哪個電子發射元件實施本發明的除去步驟。
作為測定(監視)的電特性，例如可以測定在各電子發射元件的第一電極和第二電極之間(在第一電極和陽極之間)外加一定電壓時產生的電流(第一電極和第二電極之間的電流和/或第一電極和陽極之間的電流)。
從這樣測定的電特性判斷，對全部電子發射元件或判斷為必要的電子發射元件實施本發明的除去步驟。
下面，描述一行一行(按線依次)進行本發明的除去步驟的具體方法。
例如，公共連接Dy1、Dy2、…Dyn等n條Y方向布線(例如GND連接)，在X方向布線Dx1上外加相對於Y方向布線電位為正的電位，對公共連接在Dx1上的電子發射元件進行基於施加電壓的本發明的除去步驟。須指出的是，在該處理時，最好在X方向布線上連接所述第二電極(控制電極)。接著，對Dx2施加電壓，對公共連接在Dx2上的電子發射元件進行基於施加電壓的本發明的除去步驟。同樣依次選擇Dx3、Dx4、…Dxm，對各X方向布線依次進行基於施加電壓的本發明的除去步驟。如此，能減少電壓下降的影響。此外，最好在選擇某X方向布線、施加電壓時，其他未選擇的X方向布線不浮置，設定為給定的電位。具體而言，優選把未選擇的X方向布線設定為與Y方向布線相同的電位。
這裡表示的是對於連接在某1條X方向布線上的全部電子發射元件進行本發明的除去步驟的例子，但是也可以對於連接在某1條X方向布線上的電子發射元件中的幾個進行本發明的除去步驟。即不對全部電子發射元件進行本發明的除去步驟，只對所需的電子發射元件進行。
接著，在一個元件一個元件進行本發明的除去步驟時，選擇個別的元件，成為能獨立施加電壓的狀態，對電子發射元件64一個一個按順序實施本發明的除去步驟。在本方法中，布線引起的電壓下降的影響小，但是除去步驟所需時間與元件數量成比例。因此，可以根據電子源的尺寸、應該進行除去步驟的電子發射元件的數量，決定同時進行除去步驟的電子發射元件的數量和同時進行除去步驟的所述組。
此外，在上面所述的本發明的製造方法中，說明了只在所述第一電極3上有選擇地配置碳纖維的例子，但是在該例子中，為了有選擇地配置碳纖維就需要的進行一些構圖步驟。因此，當使用通過施加電壓進行本發明的除去步驟時，也能省略所述構圖步驟。例如不是有選擇地只在第一電極3上配置碳纖維，而是在第一電極3和第二電極2上配置碳纖維(不進行精度特別高的構圖，在至少一方的電極上配置碳纖維)，然後進行所述的電壓施加步驟，電子發射元件用與在施加電壓步驟中外加的極性相反的極性驅動。即在施加電壓步驟中外加較高電位的那個電極在驅動時為低電位(即電子發射一側)。如果這樣，就能簡化所述碳纖維的配置時的構圖步驟。這樣的手法當然也能在所述電子源的製造方法中應用。
下面，參照圖7，說明使用簡單矩陣配置的電子源構成的圖象顯示裝置。圖7是表示圖象形成裝置的顯示面板一例的示意圖。
在圖7中，61是配置了多個由本發明的製造方法製造的電子發射元件的電子源基體，71是固定電子源基體61的後板，76是在玻璃基體73的內表面形成螢光膜74和金屬背板75等的螢光屏。72是支撐框，在支撐框72上使用玻璃粉連接後板71和螢光屏76。例如在大氣中、真空中或氮氣中，在400～500℃的溫度範圍內燒結10分鐘以上，密封構成外殼77。圖7所示的氣體導入管78、排氣管79在形成後面描述的外殼77後、進行本發明的除去步驟時是必要的，但是在其它的情況下並不是必須的。
如上所述，外殼77由螢光屏76、支撐框72、後板71構成。後板71主要用於增加電子源基體61的強度而設置，所以當電子源基體61自身具有充分的強度時，就可以不需要另外的後板71。即在基體61上直接密封支撐框72，用螢光屏76、支撐框72、基體61構成外殼77。而在螢光屏76、後板71之間通過設置稱作隔離塊的未圖示的支撐體，就能構成對大氣壓具有充分的強度的外殼77。
此外，在形成外殼77後進行本發明的除去步驟時，也可以通過氣體導入管78向封裝內部導入反應氣體，進行該步驟。須指出的是，導入的氣體和反應生成物隨時由排氣管79除去。
此外，使用參照圖6說明的本發明的封裝(顯示面板)77，能構成信息顯示再現裝置。
具體而言，信息顯示和再現裝置包括接收電視廣播等的廣播信號的接收裝置、選擇接收信號的調諧器和外殼77。從選擇信號中包含的圖象信息、文字信息和聲音信息中的至少一個向外殼(顯示面板)77輸出顯示和/或再現。通過該結構，能構成電視等信息顯示再現裝置。當然，當把廣播信號編碼時，本發明的信息顯示再現裝置也可以包含解碼器。此外，把聲音信號輸出到另外設置的揚聲器等聲音再現部件，與由外殼(顯示面板)77顯示的圖象信息、文字信息同步再現。
作為把圖象信息或文字信息向外殼(顯示面板)77輸出顯示和/或再現的方法，例如能按如下方式進行。首先，從接收的圖象信息或文字信息生成與外殼(顯示面板)77的各象素對應的圖象信號。然後把生成的圖象信號輸入到外殼(顯示面板)77的驅動電路中。然後，根據輸入到驅動電路中的圖象信號控制從驅動電路外加到外殼(顯示面板)77內的各電子發射元件上的電壓，顯示圖象。
圖12是表示本發明的電視裝置的框圖。接收電路由調諧器或解碼器等構成，接收衛星廣播、地面波等電視信號、通過網絡的數據廣播等，把解碼的圖象數據向I/F單元輸出。I/F單元把圖象數據變換為顯示裝置的顯示格式，輸出到所述外殼(顯示面板)77。圖象顯示裝置包含外殼(顯示面板)、驅動電路和控制電路。控制電路對輸入的圖象數據進行適合於顯示面板的修正處理等圖象處理，並且對驅動電路輸出圖象數據和各種控制信號。驅動電路根據輸入的圖象數據向外殼(顯示面板)77的各布線(參照圖7的Dox1～Doxm、Doy1～Doyn)輸出驅動信號，顯示電視圖象。接收電路和I/F單元可以作為機頂盒(STB)收藏在與圖象顯示裝置不同的框體中，也可以與圖象顯示裝置收藏在相同的框體中。
這裡描述的圖象顯示裝置的結構是能應用本發明的圖象顯示裝置的一例，根據本發明的技術思想，能進行各種變形。此外，本發明的圖象顯示裝置也能作為電視會議系統或計算機的顯示裝置使用。
本發明的圖象形成裝置能作為電視廣播的顯示裝置、電視會議系統或計算機的顯示裝置使用。
以下詳細說明本發明的具體實施例。
(實施例1)作為實施例1，表示通過在電子發射元件的第一電極和第二電極間外加與驅動時相反的偏置電壓，除去短路的碳纖維的例子。
圖3A和3B表示本實施例中製作的電子發射元件的平面圖和剖視圖。下面，按照圖1A～1D詳細說明本實施例中的電子發射元件的製造步驟。
(第一步驟)對襯底1使用石英襯底，充分進行洗淨後，作為第一電極3、第二電極2，通過濺射法，連續蒸鍍厚5nm的Ti和厚30nm的Pt。
接著，在光刻步驟中，使用正片型光刻膠形成抗蝕劑圖形。接著把形成圖形的所述光刻膠作為掩模，進行Pt層、Ti層的幹蝕刻，形成由電極間的間隔為5μm的控制電極2和陰極3(圖1A)。
(第二步驟)接著用EB(電子束)蒸鍍澱積約100nm厚度的Cr膜。在光刻步驟中使用正片型光刻膠形成抗蝕劑圖形。接著在形成圖形的所述光刻膠上形成與應該配置碳纖維4的區域(邊長100μm的正方形)對應的開口，用硝酸鈰類的蝕刻液除去該開口內露出的Cr，使開口內露出陰極電極。剝離光刻膠後，用旋轉鍍膜對整個表面塗敷在Pd絡合物中加入異丙醇等的絡合物溶液。
塗敷後，在大氣中300℃進行熱處理，在第一電極3上形成厚約10nm的氧化鈀後，用硝酸鈰類的蝕刻液除去Cr膜。
然後，在用氮稀釋的2％的氫氣流中加熱到200℃。在該階段中在陰極3表面上形成多個Pd粒子(催化劑粒子6)(圖1B)。
接著，在用氮稀釋的1％的乙炔氣流中，在500℃進行20分鐘熱處理。如果用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察它，就在配置了Pd粒子的區域上，以直徑20～50nm左右，形成一邊彎曲一邊延伸為纖維狀的多個碳纖維4(圖1C)。
這時，一層碳纖維4的平均厚度約為2μm。此外，在SEM像中，如圖1C所示，觀察到一部分碳纖維4』與控制電極2接觸的狀態。這時，使控制電極2的電位高於陰極3的電位，在陰極3和控制電極2之間外加10V時流過的電流約為5μA。
(第三步驟)在圖2A和2B的真空裝置20內配置元件，通過排氣裝置23把內部排氣到1×10-5Pa後，從氣體導入閥門22導入氧氣，直到真空裝置20內的真空度變為1×10-4Pa，把柵極2的電位設定為比陰極3的電位還低，反覆外加峰值為25V的脈衝電壓。該繼續施加電壓10分鐘後，用SEM再度觀察短路的部位，確認除去了短路的部位(圖1D)。
把由以上的步驟形成的電子發射元件在圖4的真空裝置40中，通過排氣裝置43充分排氣，達到2×10-6Pa，如圖4所示，在隔開H＝2mm的陽極41上外加陽極電壓Va＝10kV。
這時，在電子發射元件上外加元件電壓Vf＝20V的脈衝電壓，計測流過的元件電流If和電子發射電流Ie。須指出的是，在進行計測時，在陰極3和控制電極2之間外加20V的脈衝電壓，從而使控制電極2比陰極3的電位高。
電子發射元件的Ie特性如圖5所示，Ie從施加電壓的閾值Vth處急劇增加，在Vf為15V，測定出約1μA的電子發射電流Ie。電子發射效率高，能取得良好的電子發射特性。而If與Ie的特性類似，但是值還是Ie大很多。此外，參照圖10說明本實施例中進行的除去步驟的機構。圖10表示除去處理前後的元件特性的變化。
圖10的處理前的電子發射元件在低電場區域中If和Vf表現出接近線性的特性。而且如上所述，在氧氣氛中在陰極3和控制電極2之間外加與驅動時相反的偏置電壓，元件的If急劇下降。而且，外加在元件上的電壓逐漸上升，進行處理，直到在圖10的閾值電壓Vth時，流過陰極3和控制電極2之間的電流變為無法確認的程度。接著，排出氧氣，之後再度評價元件特性，則電子發射的特性從閾值電壓Vth附近發生變化。這時，洩漏電流沒了，從電子發射特性能推測通過除去步驟除掉了短路部位。
(實施例2)
作為實施例2，通過在多個X方向布線和多個Y方向布線上連接多個電子發射元件，形成矩陣狀的電子源，形成使用電子源的圖象顯示裝置。在本實施例中，參照圖6、圖7說明按各X方向布線進行除去步驟的例子。
在本實施例中，X方向布線62由400條布線構成，是由蒸鍍法形成的厚度約1μm、寬度300μm的以Ag為主的布線。Y方向布線63由600條布線構成，厚度為0.5μm、寬度為100μm，與X方向布線62同樣形成。在X方向布線62和Y方向布線63的各交叉部位設置未圖示的層間絕緣膜，把兩者電學隔離。使用濺射法，由厚度約0.8μm的SiO2形成未圖示的層間絕緣膜。
構成發射元件64的陰極和控制電極(未圖示)分別連接在一根X方向布線62和一根Y方向布線63上。在本實施例中，Y方向布線63與陰極連接，X方向布線62與控制電極連接。
各電子發射元件的製造方法以及構造基本與實施例1同樣。下面說明在本實施例中除去短路的碳纖維的步驟。
在本實施例中，在大氣中進行除去步驟。通過充分利用大氣中的氧，能更廉價、更簡易地除去短路的碳纖維。
首先，把Dy1、Dy2、…Dy600等600條Y方向布線共同設定為接地電位(0V)，在Dx1外加峰值為負25V的脈衝，對連接在Dx1上的全部電子發射元件64有選擇地進行除去短路的碳纖維的步驟。接著選擇Dx2，外加與Dx1上外加的電位同樣的電位，對連接在Dx2上的全部電子發射元件64有選擇地進行除去步驟。同樣，依次選擇Dx3、Dx4、…Dx400，按各X方向布線依次進行除去步驟。
在除去步驟後，對各電子發射元件外加比驅動時還低的電壓來確認有無漏電流，結果，在全部元件中確認沒有漏電流。
接著，把在玻璃基體73的內表面形成了螢光膜74和金屬背板75等的螢光屏76對位，從而與進行上述的除去步驟的簡單矩陣配置的電子源襯底相對，在電子源襯底61和螢光屏76之間配置在電子源襯底61和螢光屏76的各相對部分上配置接合材料的支撐框72。然後，把螢光屏76、電子源襯底61和支撐框72放入能在內部維持真空的密封爐中，進行密封，形成圖7所示的外殼77。須指出的是，在圖7中，表示出的是固定電子源襯底61用的後板71，但是在本實施例中，電子源襯底自身兼作後板。此外在圖7中表示氣體導入管78、排氣管79，但是在本實施例中，在真空中進行密封，所以不設置氣體導入館78、排氣管79。
此外，X方向布線62、Y方向布線63分別與Dox1～Doxm、Doy1～Doyn的端子連接，引出到外殼77的外部。
在形成螢光膜74後，進行螢光膜74的內側表面的平滑處理(通常稱作「鍍膜」)，然後使用真空蒸鍍澱積Al膜，從而製作金屬背板75。
對這樣取得的外殼77供給TV信號，在各電子發射元件上外加30V的電壓，作為圖象顯示裝置進行顯示，能顯示均勻性高的好的圖象。
(實施例3)在本實施例中，表示在由配置多個實施例2的電子發射元件的矩陣電子源構成的作為圖象形成裝置的顯示裝置中，只對短路的電子發射元件進行除去步驟的例子。
與實施例2同樣製作圖6所示的電子源。在本實施例中，Y方向布線63與陰極連接，X方向布線62與控制電極連接。
除了不進行短路的碳纖維的除去步驟，通過與實施例1同樣的結構和製造方法形成的電子源，計測各電子發射元件的電流-電壓特性，在幾個電子發射元件中觀測碳纖維引起的短路引起的漏電流。須指出的是，在本實施例中，在真空中對各電子發射元件外加5V的電壓，測定電流-電壓特性。
因此，對觀測到漏電流的各電子發射元件，在真空中選擇與該電子發射元件連接的Y方向布線和X方向布線，在該Y方向布線和X方向布線上施加電壓，對各電子發射元件獨立施加電壓，進行短路的碳纖維的除去步驟。須指出的是，在本實施例中，在所述電流-電壓的測定時，對流過1μA以上電流的電子發射元件，進行除去步驟。此外，在本實施例中，通過在控制電極2上外加比陰極3的電位高40V的電位，進行所述除去步驟。
這樣，使用本實施例中製作的矩陣電子源，與實施例2同樣地製作圖7的顯示裝置，與實施例2的顯示裝置相比，能取得亮度更高的圖象。
權利要求
1.一種電子發射元件的製造方法，包括準備具有多個含碳的纖維的第一電極和與該第一電極隔開間隔配置的第二電極的第一步驟；以及通過使電流流過所述多個含碳的纖維中把所述第一電極和第二電極短路的纖維，除去該造成所述電極間短路的纖維的第二步驟。
2.根據權利要求1所述的電子發射元件的製造方法，其特徵在於所述第一步驟包含在所述第一電極和第二電極間施加電壓的步驟。
3.根據權利要求1或2所述的電子發射元件的製造方法，其特徵在於在所述第一電極和第二電極間施加電壓的步驟是在所述第一電極上外加比所述第二電極的電位還高的電位的步驟。
4.根據權利要求1～3中的任意一項所述的電子發射元件的製造方法，其特徵在於在包含與所述含碳的纖維反應的氣體的氣氛中進行所述第二步驟。
5.根據權利要求4所述的電子發射元件的製造方法，其特徵在於與所述含碳的纖維反應的氣體包含O2、H2O、CO中的至少一種。
6.一種電子發射元件的製造方法，該電子發射元件在第一電極上具有多個含碳的纖維，通過在與所述第一電極相對配置的第二電極上外加比外加在所述第一電極上的電位還高的電位，使電子發射，其特徵在於準備具有多個含碳的纖維的第一電極和與該第一電極隔開間隔配置的第二電極的第一步驟；以及在所述第一電極上外加比所述第二電極的電位還高的電位的第二步驟。
7.根據權利要求6所述的電子發射元件的製造方法，其特徵在於在包含與所述含碳的纖維反應的氣體的氣氛中進行所述第二步驟。
8.根據權利要求7所述的電子發射元件的製造方法，其特徵在於與所述含碳的纖維反應的氣體包含O2、H2O、CO中的至少一種。
9.一種電子源的製造方法，該電子源包含多個電子發射元件，該電子發射元件具有連接在第一電極上的多個含碳的纖維、第二電極，其特徵在於準備多個分別包含具有多個含碳的纖維的第一電極、第二電極的部件的第一步驟；檢查所述多個部件中是否存在所述第一電極和所述第二電極通過所述含碳的纖維短路的部件的第二步驟；以及對於所述多個部件中的所述第一電極和所述第二電極通過所述含碳的纖維短路的部件，對造成所述第一電極和所述第二電極短路的含碳的纖維進行除去處理的第三步驟。
10.根據權利要求9所述的電子源的製造方法，其特徵在於所述第三步驟包含在所述第一電極和第二電極之間施加電壓的步驟。
11.根據權利要求10所述的電子源的製造方法，其特徵在於在所述第一電極和第二電極之間施加電壓的步驟是在所述第一電極上外加比所述第二電極的電位還高的電位的步驟。
12.根據權利要求9～11中的任意一項所述的電子源的製造方法，其特徵在於在包含與所述含碳的纖維反應的氣體的氣氛中進行所述第三步驟。
13.根據權利要求12所述的電子源的製造方法，其特徵在於與所述含碳的纖維反應的氣體包含O2、H2O、CO中的至少一種。
14.一種圖象顯示裝置的製造方法，該圖象顯示裝置具有電子源和通過從該電子源發射出的電子的撞擊而發光的發光體，其特徵在於所述電子源由權利要求9～13中的任意一項所述的製造方法製造。
15.一種圖象顯示裝置的製造方法，該圖象顯示裝置具有包含多個電子發射元件的電子源和通過從該電子源發射出的電子的撞擊而發光的發光體，其特徵在於所述電子發射元件由權利要求1～8中的任意一項所述的製造方法製造。
16.一種信息顯示再現裝置的製造方法，該信息顯示再現裝置至少具有輸出接收的廣播信號中包含的圖象信息、文字信息和聲音信息中的至少一種的接收器、連接在該接收器上的圖象顯示裝置，其特徵在於所述圖象顯示裝置由權利要求14或15所述的製造方法製造。
全文摘要
一種使用碳纖維作為電子部件的電子發射元件的製造方法，包括準備具有多個含碳的纖維4的第一電極3、第二電極2之後，在第一電極3和第二電極之間施加電壓，使第一電極3的電位比第二電極2還高，除去把第一電極3和第二電極短路的碳纖維4』。通過除去造成陰極和控制電極短路的碳纖維，能夠提供具有均勻的電子發射特性的電子發射元件。
文檔編號H01J1/30GK1637998SQ20041009788
公開日2005年7月13日 申請日期2004年11月30日 優先權日2003年12月1日
發明者島津晃, 竹上毅 申請人:佳能株式會社