使用電子發射器的電子裝置及成象裝置的製作方法

2024-02-17 03:25:15

專利名稱：使用電子發射器的電子裝置及成象裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及與電子發射相關的電子裝置，並特別涉及用於通過電子成象的成象裝置。
通常，作為電子發射器件已知有兩類器件，即熱和冷陰極器件。冷陰極器件已知的例子為表面電導發射(SCE)型電子發射器件，場致發射型電子發射器件(以下稱為FE型電子發射器件)，及金屬/絕緣體/金屬型電子發射器件(以下稱為MIM型電子發射器件)。
例如，表面電導發射型電子發射器件在M.I.Elinson的「Radio Eng.Electron Phys.，」10，1290(1965)中有所描述，其他例子將在稍後說明。
表面電導發射型電子發射器件使用了這樣的物理現象，即在電流通過薄膜表面平行流過時則從基底上形成的小面積薄膜發射出電子。除了根據Elinson上述的SnO2薄膜之外，表面電導發射型電子發射器件包括使用Au薄膜[G.Dittmer的「Thin Solid Films」，9,317(1972)]，使用In2O3/SnO2薄膜[M.Hartwell和C.G.Fonstad，「IEEE Tran.ED Conf」，519(1975)]，碳薄膜[Hisashi Araki.等的，「Vacuum」，卷26，號1，頁22(1983)]的電子發射器件等等。
作為這些表面電導發射型電子發射器件的器件結構的典型示例，

圖19是表示由M.Hartwell等提出的上述表面電導發射型電子發射型器件的平面圖。參見圖19，標號3001表示基底；3004表示通過噴塗形成的金屬氧化物製成的導電薄膜。如圖19所示，這一導電薄膜3004具有H形的圖案。電子發射部分3005是通過對導電薄膜3004進行起電處理形成的(參見稍後所述的形成處理)。圖19中的間隔L設定為0.5到1mm，寬度W設定為0.1mm。為了說明的方便，電子發射部分3005示於圖19中幾乎在導電薄膜3004中心的一個矩形中。然而，這並沒有確切表示出電子發射部分3005實際的位置和形狀。
在上述由M.Hartwell等人提出的表面電導發射型電子發射器件中，電子發射部分3005典型地是在電子發射前通過對導電薄膜3004進行稱為激活形成處理的起電處理形成的。即，形成處理即是通過起電而形成電子發射部分。例如，恆定的DC電壓或以例如1V/min這樣很低的速率增加的DC電壓施加在導電薄膜3004兩端以便部分地破壞導電薄膜3004或使之變形，從而形成帶有高電阻的電子發射部分3005。注意，導電薄膜3004被破壞或變形的部分具有裂縫。在形成處理之後嚮導電薄膜3004施加適當的電壓時，在裂縫附近發射出電子。
FE型電子發射器件已知的例子在W.P.Dyke和W.W.Dolan的「Fieldemission」，Advance in Electron Physics，8，89(1956)和C.A.Spindt的「Physical properties of thin-film field emission cathodes withmolybodenium cones」，J.Appl.Phys.，47，5248(1976)中有述。
圖20是表示FE型器件結構(由以上C.A.Spindt等人提出)典型的例子的剖視圖。參見圖20，標號3010表示基底；3011表示由導電材料製成的發射器連線層；3012表示發射極錐(cone)；3301表示絕緣層，3014表示柵極。這一器件中，電壓施加在發射錐3012與柵極3014之間以便從發射錐3012的末端部分發射電子。
除了圖20的多層結構之外，作為FE型器件結構有另一例子，其中發射極和柵極設置在基底上幾乎與基底表面平行。
MIM型電子發射器件已知的例子在C.A.Mead，「Operation ofTunnel-Emission Devices」，J.Appl.Phys.，，32,646(1961)中有述。圖21表示MIM型器件的結構典型一例。圖21是MIM型電阻發射器件的剖視圖。參見圖21，標號3020表示基底；3021表示由金屬製成的下電極；3022表示厚度大約100A的薄絕緣層；3023表示由金屬製成的厚度大約80到300A的上電極。在MIM型電子發射器件中，在上電極3023和下電極3021之間施加適當的電壓以便從上電極3023表面發射電子。
由於上述冷陰極器件能夠在比對於熱陰極器件發射電子的溫度低的溫度下發射電子，故它們並需要任何加熱器。因而冷陰極器件結構比熱陰極器件簡單並能夠被做成微圖案。即便是大數量的器件也能夠以高密度配置在基底上，諸如基底熱熔的問題幾乎不會發生。此外，熱陰極器件的響應速度是低的，因為它由加熱器加熱時工作。
因此，對冷陰極器件的應用已經進行了積極的研究。
在冷陰極器件中，上述表面電導發射型電子發射器件有其優點，因為它們的結構簡單並易於製造。因此，在大面積的區域上能夠形成很多器件。如在本申請人提交的日本專利公開No.64-31332中所透露，已經對配置和驅動大量器件的方法進行了研究。有關表面電導發射型電子發射器件在諸如圖象顯示裝置和圖象記錄裝置等成象裝置、電子源等中的應用已經進行了研究。
作為在圖象顯示裝置中的一個應用，具體在由本申請人提交的美國專利No.5,066,833及日本專利公開No.2-257551和4-28137中透露，對使用表面電導發射型電子發射器件與在接收電子束時發光的螢光物質組合的圖象顯示裝置進行了研究。這類使用表面電導發射型電子發射器件與螢光物質組合的圖象顯示裝置預期比傳統的圖象顯示裝置將具有更優秀的特性。例如，與近來流行的液晶顯示裝置相比，上述顯示裝置的優越之處在於它不需要背光，因為是自發射型的，並具有寬廣的視角。
例如在由本申請人提交的美國專利No.4,904,895中透露了驅動多個逐一排布在一起的FE型電子發射器件的方法。作為FE型電子發射器件應用到圖象顯示裝置中的一個已知的例子是由R.Meyer等報導的扁平(flat)顯示裝置[R.Meyer「Recent Development on Microtips Display atLETI」，Tech.Digest of 4th Int.Vacuum Microelectronics Conf.，Nagahama，pp6-9(1991)]。
在由本申請人提交的日本專利公開No.3-55738中透露了逐一排布在一起的較大數量的MIM型電子發射器件應用到圖象顯示裝置中的一例。
在使用如上述一些電子發射器件的圖象顯示裝置中，作為替代CRT(陰極射線管)顯示裝置的薄型、扁平顯示裝置因其體積小重量輕而引起了很大的注意。
圖22是扁平圖象顯示裝置的顯示面板一例的透視圖，其中顯示面板的一部分被除去以便顯露顯示面板的內部結構。
在圖22中，標號3115表示後板；3116表示側壁；3117表示面板。後板3115、側壁3116、及面板3117形成一封閉的殼體(氣密容器)以便保持顯示面板內部為真空。
後板3115有基底3111固定在它上面，其上裝有N×M個冷陰極器件(M，N＝正整數，等於「2」或更大，根據顯示象素的目標數目適當設定)。如圖23所示，N×M個冷陰極器件3112以M個行向連線3113和N個列向連線3114排布。以基底3111、冷卻陰極器件3112、行向連線3113、及列向連線3114組成的部分將稱為「多電子束源」。在行向連線3113與列向連線3114的交叉點處，在連線之間形成絕緣層以保持電絕緣。
進而，由螢光物質製成的螢光膜3118在面板3117之下形成。螢光膜3118著有紅、綠、蘭三原色螢光物質(未示出)顏色。在構成螢光膜3118的螢光物質之間裝有黑色導電材料(未示出)。而且，由Al等製成的金屬本底(back)3119裝在螢光膜3118上後板3115一側的表面上。
在圖22中，符號Dx1到Dxm，Dy1到Dyn，及Hv表示對氣密結構提供顯示面板與與電路(未示出)的電連接的電連接端。端子Dx1到Dxm電連接到多電子束源的行向連線3113；Dy1到Dyn連接到列向連線3114；而Hv連接到金屬本底3119。
氣密容器的內部被抽空達10-6乇。由於圖象顯示裝置的顯示區域變得較大，圖象顯示裝置需要一種方法防止後板3115和面板3117由氣密容器內部和外部之間不同的壓力所引起的變形或損壞。如果通過對後板3115和面板3117進行熱處理而防止變形或損壞，則不但圖象顯示裝置的重量增加，而且當用戶從斜向觀看圖象時，會引起圖象的畸變和視差。對此，在圖22中，顯示面板包含一種由比較細的玻璃製成的結構支撐部件(稱為隔離器(spacer)或肋)3120以便抵抗大氣壓。使用了這種結構，則在其上形成有多電子束源的基底3111與其上形成有螢光膜的面板3117之間的間隔正常地保持在不足一毫米到幾個毫米之間。如上所述，氣密容器的內部保持為高真空狀態。
在使用上述顯示面板的圖象顯示裝置中，當電壓通過外部端子Dx1到Dxm及Dy1到Dyn施加到冷陰極器件3112時，通過冷陰極器件3112發射出電子。同時，幾百v到幾kV的高電壓通過外部端子Hv加到金屬後板3119以便對發射的電子加速並導致它們撞擊面板3117的內表面。於是，構成螢光膜3118的各個螢光物質被激活而發光，從而顯示圖象。
上述圖象顯示裝置等等的電子束裝置包含一個用於維持裝置的內部真空的外殼，排布在外殼內部的電子源，由電子源發射的電子束輻照在其上的靶，用於向靶加速電子束的加速電極，等等。除了這些，用於從其內部支撐外殼以抵抗施加到外殼上的大氣壓的支撐部件(隔離器)排布在外殼的內部。
這種圖象顯示裝置的顯示面板存在以下問題。
隔離器附近發射的一些電子擊中隔離器，或由發射電子的作用而產生的離子附著在隔離器上。進而，已經到達面板的某些電子被反射和散射，一些被散射的電子撞擊隔離器而使隔離器充電。由冷陰極器件發射的電子的軌跡被隔離器的充電所改變，且電子降落在螢光物質上與正常位置不同的位置。結果，在隔離器附近顯示出變形的圖象。
為了解決以上問題，通過使小電流流過隔離器而消除隔離器的充電(以下稱為消除充電)。這種情形下，在絕緣的隔離器表面形成高電阻膜以便使小電流流過隔離器的表面。所使用的高電阻膜為氧化錫膜，氧化錫和氧化銦的混合晶體薄膜，島嶼狀的金屬薄膜等。
隨著由冷陰極器件發射的電子的數目增加，充電消除能力變得較弱，而充電量取決於電子束的強度。因此，由器件在隔離器附近所發射的電子束取決於電子束的強度(亮度)而發生從靶上正常位置的偏移。例如，在顯示運動圖象時，圖象波動。
本發明的目的要提供一種包含在支撐部件附近的一支撐部件的新的結構。
根據本發明的電子裝置的第一方面具有以下的配置。
一種電子裝置，它包含具有電子發射器件的後基底，具有被電子輻照的部件的前基底，以及用來保持後基底和前基底之間的間隔的支撐部件，該電子裝置的特徵在於施加了用於從後基底向前基底加速電子的電場，支撐部件的表面具有從連接到後基底的部分算起長度為d1且在縱向每單位長度電阻為R1的第一區域，從連接到前基底的部分算起長度為d3且在縱向每單位長度電阻為R3的第三區域，介於第一和第三區域之間並在縱向每單位長度電阻為R2的第二區域，R1和R3都低於R2，且第一和第三區域的長度和電阻至少滿足以下條件之一a)d1＜d3
b)R1＞R3在第一方面，通過設定後基底側上第一區域每單位長度的電阻低於第二區域每單位長度的電阻，能夠向由電子發射器件發射的電子施加作用在離開支撐部件方向上的一個力。更具體地說，即如果設定第一區域每單位長度的電阻低於第二區域每單位長度的電阻，則加速電子的電場允許其支撐部件和後基底之間的連接部分的等位面的法線具有離開支撐部件方向上的分量。於是，電子接收在離開支撐部件方向上的力。特別在第一方面，電子的偏轉最好由滿足條件a)和b)至少之一來控制。更具體地說，在保持其餘要求不變時滿足條件a)的結構與滿足d1≥d2的結構比較。結果，滿足條件a)的結構在電子的實際輻照點離開從電子發射器件到前基底電子輻照表面上的投影點的偏移量較小。此外，在保持要求不變時滿足條件b)的結構與滿足R1≤R2的結構比較。結果，滿足條件b)的結構在電子的實際輻照點離開從電子發射器件到前基底電子輻照表面上的投影點的偏移量較小。這是由於前基底表面附近電子的速度高於後基底附近電子的速度，於是偏轉對電子的實際輻照點從電子發射器件到前基底的電子輻照面的投影點的偏移量的影響，在第一區域比在第三區域大。因而，這一偏移量能夠通過設定第一區域中的偏轉力和/或施加的力的距離小於第三區域中的偏轉力和/或施加力的距離而被抑制。進而，在保持其餘要求不變時滿足R1≤R3和d1≥d3的結構與滿足d1＜d3的結構比較。結果，偏移量在滿足d1＜d3的結構中比較小。在保持其餘要求不變時滿足R1≤R3和d1≥d3的結構與滿足R1＞R3的結構比較。結果，偏移量在滿足R1＞R3的結構中比較小。從這些結果可見，電子裝置可採用滿足條件a)和b)至少之一的各種結構。
當R1和R3充分低於R2時，認為第二區域側的第一區域端部與同後基底連接的第一區域部分具有相同的電位，並認為第二區域側的第三區域端部與同前基底連接的第三區域部分具有相同的電位，通過設定d3＞d1偏轉施加到第三區域中比施加到第一區域中更容易。
根據本發明的電子裝置的第二方面具有以下配置。
一種電子裝置，它包含具有電子發射器件的後基底，具有被電子輻照的部件的前基底，以及用來保持後基底和前基底之間的間隔的支撐部件，該電子裝置的特徵在於施加了用於從後基底向前基底加速電子的電場，支撐部件的表面具有從連接到後基底的部分算起長度為d1的第一區域，從連接到前基底的部分算起長度為d3的第三區域，及介於第一和第三區域之間的第二區域，第一和第三區域中支撐部件表面上的縱向每單位長度的電位差小於第二區域中支撐部件表面上的縱向每單位長度的電位差，並令ΔV1為連接到後基底的部分的電位與第二區域側上的第一區域部分的電位之間的電位差，ΔV3為連接到前基底的部分的電位與第二區域側上的第三區域部分的電位之間的電位差，該電位差滿足ΔV1/d1＞ΔV3/d3這一結構中，第一和第三區域中支撐部件表面上縱向每單位長度的電位差小於第二區域中支撐部件表面上縱向每單位長度的電位差。因此，電子在第一區域中接收離開支撐部件方向上的力，並在第三區域中接收趨向支撐部件方向上的力。如果支撐部件的第一和第三區域具有每單位長度不同的電位差，且特別設定第三區域中每單位長度的電位差小於第一區域中每單位長度的電位差，則大於後基底附近第一區域中偏轉的力施加到前基底附近的電子，電子在該處被加速而幾乎不偏轉。
在上述的各個方面，為了緩解第三區域中的充電，希望第三區域從連接到最容易發生充電的前基底延伸到對應於前基底與後基底之間的距離的1/10或稍多的位置。
在上述的各個方面，具有比第二區域表面的電導更高電導的部件可暴露在第一或第三區域的表面。可用獲得各種部件作為具有比第二區域表面電導高的電導的部件。這一較高電導部件可採用各種結構，並是在第一或第三區域的表面形成的薄膜或其表面與內部幾乎均勻的部件。
作為上述各個方面結構的具體的例子，第二區域也製成導電的且使得電流在前基底與後基底之間流動以緩解支撐部件的充電。為了給出第二區域理想的電導，可在支撐部件的表面上作為第二區域形成導電薄膜。特別地，當具有高絕緣性的部件用作為支撐部件的基底時，要在絕緣部件的表面上有效地形成導電薄膜。支撐部件適當的表面電阻為106到1012Ω。
在上述的各個方面，為了降低不希望有的放電的可能性，第二區域側上的第一區域端部的電位與第二區域側上的第三區域端部的電位之間的電位差，及第二區域側上的第一區域端部與第二區域側上的第三區域端部之間的間隔具有不大於8kV/mm的關係，並最好不大於4kV/mm。
在上述各個方面，希望支撐部件通過連線或電極連接到後基底或前基底。連線或電極在後基底或前基底上形成之後配置作為支撐部件的的部件時，在與事先在基底上形成的連線或電極鄰接處形成一個導體。這一結構能夠實現良好的電連接。還希望最好在前基底側配置加速電極以便施加用於從後基底向前基底加速電子的電場。希望支撐部件與前基底上的加速電極電連接。
在上述各個方面，電子發射器件為冷陰極型電子發射器件或表面電導發射型電子發射器件。該電子裝置可以包含多個電子發射器件。
根據本發明的成象裝置的第一方面具有以下配置。
使用上述任何之一電子裝置的成象裝置的特徵在於，圖象是在以電子輻照的部件上形成的。
根據本發明的成象裝置的第二方面具有以下配置。
使用上述任何之一電子裝置的成象裝置的特徵在於，被電子輻照的部件具有電子輻照時能夠發光的發光物質。
在成象裝置中，發光物質可以是螢光物質。
以下將參照圖1更為詳細地說明本發明。標號30表示包含螢光物質和金屬本底的面板(面基底)；31表示包含電子源基底的後板(後基底)；50表示隔離器的主體；51表示在隔離器表面上的高電阻薄膜；52表示與面板接觸的隔離器側面上的電極(中間層)；53表示與後板接觸的隔離器側面上的電極(中間層)；13表示器件驅動連線。這些部件50、51、52、53、和13組成了支撐部件(當中間層52和面板30，中間層53和後板31(即中間層53和連線13)分別通過玻璃料連接時，玻璃料(圖1中未示出)也是支撐部件的組成成分)。標號111表示一個器件；112表示典型的電子束軌跡；25表示等電位線。符號a表示對應於從面板的下表面到中間層52的下端的距離的第三區域的長度(具有電阻R3的區域的長度)；b表示對應於從後板31的上表面到中間層53的上端的距離的第一區域的長度(具有電阻R1的區域的長度)。
為了防止隔離器充電，可以降低作為充電防止薄膜的高電阻薄膜的電阻。但是這將導致功耗及產生熱的增加。因此，通過控制隔離器附近的電位梯度而不降低高電阻薄膜的電阻，能夠控制電子束。更具體來說，通過電子源基底側上的隔離器的電極53電子束暫時從隔離器離開。然後通過與面板接觸的隔離器的側面上的電極52使得電子束返回到正常的位置。這時，隔離器附近的空間具有由等電位線25所表示的電位分布。由於電子束越接近面板30就越是被加速，故在與面板接觸的隔離器的側面上的電極52做得比與電子源基底接觸的隔離器側面上的電極53要長，且面板側的電位梯度必須做得陡。
當沒有電子束直接撞擊隔離器時，面板附近的隔離器的充電大。充電量的變化被認為是電子束波動最大的影響。因此，形成與面板接觸的隔離器的側面上的電極52以便覆蓋這一充電區域。於是，能夠降低面板的電子束降落位置對電子發射量的依賴程度。
本發明的電子裝置具有以下形式。
(1)冷陰極器件是具有包含一對電極之間電子發射部分的導電薄膜的冷陰極器件，並最好是表面電導發射型電子發射器件。
(2)電子源是具有簡單矩陣布局的電子源，其中多個冷陰極器件由多個行方向連線和列方向連線在矩陣中連接。
(3)電子源是具有梯形布局的電子源，其中配置有平行排布並在每一器件兩端連接的多個冷陰極器件多個行(以下稱為行向)，並且沿垂直於這一連線方向(以下稱為列向)配置在冷陰極器件之上的控制電極(以下稱為格柵)控制著冷陰極器件發射的電子。
(4)根據本發明的概念，本發明不限於適於顯示的成象裝置。上述成象裝置還可以用作為替代發光二極體的光發射源用於由感光鼓、發光二極體等製成的光印表機。這時，適當地選擇m個行向連線和n個列向連線，成象裝置不僅可用作為線性發光源，而且還可用作為二維發光源。這種情形下，成象部件不限於諸如用於實施例(以下將說明)中的螢光物質等直接發光的物質，而可以是通過充以電子在其上形成潛象的部件。
從以下參照附圖的說明本發明的其他特點及優點將明顯顯現，其中所有附圖中相同的標號表示相同的或類似的部件。
圖1是說明一個實施例中的中間層結構的圖示；
圖2是表示隔離器充電的模型的曲線圖；圖3A-3C表示中間層組合的視圖；圖4是用於說明實施例中螢光物質排列的一例的圖示；圖5A-5B是表示顯示面板的面板上螢光物質排列的的其他例子的平面圖；圖6A-6B分別是用於實施例的扁平的表面電導發射型電子發射器件平面圖和剖視圖；圖7A-7E是分別表示製造扁平的表面電導發射型電子發射器件的步驟的圖示；圖8是表示在形成處理中施加電壓的波形的曲線圖；圖9A和9B是分別表示激活處理中施加電壓的波形和發射電流Ie的變化；圖10是用於本實施例的階梯形表面電導發射型電子發射器件的剖視圖；圖11A-11F是分別表示製造階梯形的表面電導發射型電子發射器件的步驟的圖示；圖12是用於本實施例的表面電導發射型電子發射器件的典型特性的曲線圖；圖13是表示實施例中圖象顯示裝置的顯示面板局部剖開的透視圖；圖14是圖13中沿著線A-A′剖開的顯示面板的剖視圖；圖15用於實施例的多電子束源的基底的局部平面圖；圖16是圖15中沿著線B-B′剖開的剖視圖；圖17是表示用於實施例的圖象顯示裝置的驅動電路簡化的配置框圖；圖18是表示通過實施例中隔離器的操作電子的運動軌跡的圖示；圖19是表示表面電導發射型電子發射器件的一例的圖示；圖20是表示FE型器件一例的圖示；圖21是表示MIM型器件一例的圖示；圖22是表示圖象顯示裝置的顯示面板局部剖開的透視圖；圖23是說明實施例中的中間層結構的圖示；圖24是說明實施例中的中間層另一結構的圖示；
圖25是說明實施例中的中間層又一結構的圖示；圖26用於實施例的多電子束源的基底的局部平面圖；以及圖27是說明實施例中的中間層另一結構的圖示。
以下將參照附圖詳細說明本發明的一個實施例。
圖象顯示裝置的一般描述
首先，以下將說明本發明適用的圖象顯示裝置的顯示面板的結構及製造這種顯示面板的方法。
圖13是顯示面板的透視圖，其中除去了顯示面板的局部以便顯示面板的內部結構。
圖13中，標號1015表示後板；1016表示側壁；1017表示面板。這些部件形成用於保持顯示面板內部真空的一個氣密容器。為了構成氣密容器，必須密封連接各個部件以獲得足夠的強度並保持氣密狀態。例如，燒結玻璃加到連接部分，並在空氣或氮氣氛中在400到500℃燒結，這樣部件就被密封連接。稍後將說明從容器內部抽掉空氣的方法。由於氣密容器內部要保持大約10-6乇的真空，故配置了具有面板側的中間層1031和後板側的中間層1032的隔離器1020，作為抵抗大氣壓以防止由大氣壓或突然的衝擊引起氣密容器的損壞。
後板1015具有固定在上面的基底1011，N×M個冷陰極器件1012裝設在基底上(N，M＝或大約「2」的正整數，根據顯示象素的對象數目適當設置這些數目。例如，在用於高質量電視顯示的顯示裝置中，理想的N＝3000或更大，M＝1000或更大。本實施例中，N＝3072，M＝1024。)。N×M個冷陰極器件1012配置以M個列向連線1013和N個行向連線1014。由這些部件1011到1014構成的部分將稱為「多電子束源」。
在用於本發明圖象顯示裝置的多電子束源中，冷陰極器件的材料、形狀及製造方法不限於這種在簡單矩陣中通過連線連接冷陰極器件製成的電子源。因而，多電子束源可以使用表面電導發射型(SCE)電子發射器件或FE型或MIM型冷陰極器件。
以下將說明通過在基底上配置SCE型電子發射器件(將在稍後說明)作為冷陰極器件，並把它們連接成簡單矩陣而製成的多電子束源的結構。
圖15是用於圖13中的顯示面板的多電子束源的平面圖。如圖6A和6B(將在稍後說明)中所示的SCE型電子發射器件配置在基底1011上。這些器件通過行向連線電極1013和列向連線電極1014連接成簡單矩陣。在每一行向連線電極1013和列向連線電極1014的交叉點，在電極之間形成絕緣層(未示出)以保持電絕緣。
圖16表示圖15中沿線B-B′剖開的剖視圖。
具有這種結構的多電子束源是這樣製造的事先在基底上形成行向連線電極1013，列向連線電極1014，電極絕緣膜(未示出)，及器件電極與SCE型電子發射器件的導電薄膜，並然後通過行向連線電極1013和列向連線電極1014向器件供電進行形成處理和激活處理(這兩者將在稍後說明)。
本實施例中，多電子束源的基底1011固定在氣密容器的後板1015上。然而，如果基底1011有足夠的強度，多電子束源的基底1011本身就可以用作為氣密容器的後板。
進而，在面板1017之下形成螢光膜1018。由於這一實施例是彩色顯示裝置，故螢光膜1018以紅綠蘭三原色螢光物質著色。如圖5A所示螢光物質部分成條形，在條形之間提供了黑色導電材料1010。提供黑色導電材料1010的目的是為了即便電子束輻照位置移動某些程度能夠防止顯示色彩偏移，通過阻斷外部光線的反射防止顯示對比度降低，防止螢光膜被電子束充電等。黑色等等材料1010主要包含石墨，然而只要能夠達到上述目的，也可採用任何其他材料。
而且，螢光膜的三原色不限於圖5A所示的條形。例如，可以採用圖5B所示三角形排布或任何其他排布方式。
注意，當形成單色顯示面板時，可向螢光膜1018施用單色螢光物質，而黑色導電材料可以不用。
而且，在螢光膜1018的後板一側的表面設置了在CRT領域周知的金屬本底1019。裝設金屬本底1019的目的是為了通過對從螢光膜1018所發射的光線的部分進行鏡反射而改進光利用率，為了防止螢光膜1018受到負離子之間的碰撞，為了用金屬本底1019作為施加電子束加速電壓的電極，為了使用金屬本底1019作為已激發螢光膜1018的電子的導電通路，等等。金屬本底1019是通過在面板1017上形成螢光膜1018，磨光該螢光膜前表面，並在其上真空沉積Al而形成的。注意，當螢光膜1018包含適用於低電壓的螢光材料時，不使用金屬本底1019。
而且，為了施加加速電壓或者改進螢光膜的導電性，例如由ITO等製成的透明電極可裝設在面板1017與螢光膜1018之間，雖然本實施例並沒有使用這種電極。
圖14是圖13中沿線A-A′剖開的簡化的剖視圖。各個部件的標號與圖13相同。本實施例中，除了低電阻膜21作為電緩解面板附近充電的電極之外，隔離器1020包含用於緩解絕緣部件1表面上的充電的高電阻膜11。低電阻膜21是在絕緣部件1的表面上形成的以緩解充電。而且，低電阻膜21是在面對面板1017的內表面(金屬本底1019等)的隔離器的鄰接面3上、及與面板1017的內表面接觸的隔離器的側面5上形成的。必要的數目的這種隔離器按必要的間隔以結合材料1041被固定在面板的內表面和基底1011的表面以達到以上目的。此外，高電阻膜11至少在暴露在氣密容器中的真空中的絕緣部件1的表面形成，並通過隔離器1020上的低電阻膜21及結合材料1041與面板1017的內表面(金屬本底1019等)及基底1011的表面(行或列向連線1013或1014)電連接。本實施例中，每一個隔離器1020具有薄板形狀，沿著對應的行向連線1013延伸，並與之電連接。
隔離器1020最好具有足夠好的絕緣性以耐受施加在基底1011上的行和列向連線1013和1014與面板1017的內表面的金屬本底1019之間的高電壓，並具有足夠的導電性以防止隔離器1020表面充電。
例如，作為隔離器1020的絕緣部件1，可使用石英玻璃件，包含少量雜質諸如Na的玻璃件，鹼石灰玻璃件，由礬土組成的陶瓷件等。注意，絕緣件1的熱膨脹係數最好接近於氣密容器和基底1011的熱膨脹係數。
如果忽略薄膜21形成的區域中電位的變化，則通過用於防止充電的高電阻膜11的電阻Rs分解施加到高電位側面板1017的加速電壓Va而獲得電流在隔離器1020的高電阻膜21中流過。從防止充電和功耗的觀點來考慮，隔離器的電阻Rs要設置在理想的範圍。從防止充電考慮，表表面電阻R/sq最好設置為1012Ω/sq或更低。為了獲得足夠的防止充電的效果，表面電阻R最好設置在1011Ω/sq或更低。這一表面電阻的低限與每一隔離器的形狀及施加在隔離器之間的電壓相關，並最好設置在105Ω/sq或更低。
在用於加速電子的電場的施加方向上高電阻膜每單位長度的電阻的理想範圍取決於膜的厚度、隔離器的寬度、及表面電阻，並最好為107到1013Ω/mm。
在絕緣材料上形成的高電阻膜的厚度最好落在10nm到1μm的範圍。雖然厚度與材料的表面能量、對基底的附著性質、及基底的溫度相關而變化，但具有10nm或更小的厚度的薄膜一般形成為島嶼形狀並表現出不穩定的電阻，結果造成不良的可重複生產特性。與此相反，如果厚度t為11μm或更大，則膜的應力增加致使增加了膜剝落的可能性。此外，為了形成膜就需要較長的時間周期，結果是造成低下的生產率。厚度最好落在50到500nm範圍之內。表面電阻R/sq為ρ/t，在考慮比較好的R/sq和t的範圍時防止充電薄膜的電導ρ最好落在0.1Ωcm到108Ωcm範圍之內。為了把表面電阻和薄膜厚度設置在更好的範圍內，電導ρ最好設置在102到106Ωcm。
如上所述，當電流流過隔離器上形成的高電阻膜或遮光顯示器產生熱時，隔離器的溫度要升高。如果高電阻膜的電阻溫度係數為很大的負值，則電阻隨溫度的增加而降低。結果，在隔離器中流的電流增加而升高了溫度。電流繼續增加超過了電源的限度。經驗上知道，引起電流這種過量增加的電阻溫度係數是其絕對值為1％或更大的負值。就這就是說，高電阻膜的電阻溫度係數最好數值在小於-1％。
作為具有防止充電性質的高電阻膜的材料，例如可使用金屬氧化物。在金屬氧化物中，最好使用氧化鉻，氧化鎳，氧化銅。這是由於，這些氧化物具有比較低的二次電阻發射效應，且即便由冷陰極器件1012發射的電阻與隔離器撞擊也不易充電。除了這種金屬氧化物之外，最好使用碳材料，因為它的二次電阻發射效應低。由於非晶形碳材料具有高電阻，故隔離器1020的電阻能夠控制在理想的數值。
鋁-過渡金屬氮化物是另一種具有防止充電特性的作為高電阻膜11較好的材料，因為通過調節過渡金屬的組成，其電阻可以在從良導體的電阻到絕緣體的電阻很寬的電阻範圍內控制。這種氮化物是一種穩定的材料，在顯示裝置製造過程(稍後將說明)中其電阻的只稍有變化。此外，這種材料電阻溫度顯示小於-1％，故實際上能夠易於使用。作為過渡金屬元素，可使用的有Ti，Cr，Ta，等。
通過薄膜形成方法，諸如噴塗，氮氣氛中的反應噴塗，電子束沉積，離子電鍍，或離子輔助沉積，鋁-過渡金屬和氮化物製成的膜(包含鋁-過渡金屬的氮化物膜)在絕緣比較上形成。金屬氧化物膜也可以通過相同的薄膜形成方法形成，所不同的只是使用氧替代氮。這種金屬氧化物膜也可以通過CVD或醇鹽塗敷形成。碳膜是沉積，噴塗，CVD，或等離子CVD形成的。特別是當要形成非晶形碳膜時，在膜形成處理的氣氛中包含氫，或使用烴氣體作為膜形成氣體。
隔離器1020的低電阻膜21的功能也是把高電阻膜11與在高電位側的面板1017(金屬本底1019等)進行電連接。低電阻膜21以下將又稱為中間電極層(中間層)。這一中間電極層(中間層)具有如下所述的多種功能。
(1)低電阻膜作用是把高電阻膜11電連接到面板1017和基底1011。
如上所述，形成高電阻膜11是為了防止隔離器1020的表面被充電。然而當高電阻膜11直接或通過結合材料1040連接到面板1017(金屬本底1019等)和基底1011(連線1013和1014等)時，在連接部分之間的接觸面產生了大的接觸電阻。結果，在隔離器的表面產生的電荷可能不會快速地消除。然而，通過在與面板1017、基底1011和結合材料1040接觸的隔離器1020的鄰接面3和側面部分5上形成低電阻膜，能夠改進連接狀態。
(2)低電阻膜的作用是使得高電阻膜11的電位分布均勻。
冷陰極器件1012發射的電子遵循根據在面板1017和基底1011之間形成的電位分布所形成的軌跡。為了防止電子軌跡在隔離器附近被擾亂，必須控制隔離器1020整個的電位分布。當高電阻膜11直接或通過結合材料1040連接到面板1017(金屬本底1019等)和基底1011(連線1013和1014等)時，由於連接部分之間的界面的接觸電阻致使連接狀態發生了變化。結果，高電阻膜11的電位分布可能從希望的數值偏移。為了避免這種情形，如果低電阻中間層在與面板1017和基底1011接觸的隔離器1020的隔離器末端部分(連接面3或側面部分5)的整個長上通體形成，則所希望的電位施加到中間層部分，高電阻膜11的整個電位能夠被有效地控制。
(3)中間層的作用是控制被發射的電子的軌跡。
冷陰極器件1012發射的電子遵循根據在面板1017和基底1011之間形成的電位分布所形成的軌跡。由冷陰極器件發射的電子在隔離器附近可能受到伴隨隔離器結構的強制(連線和器件位置的變化)。這種情形下，為了形成沒有畸變和紊亂的圖象，必須控制由冷陰極器件發射的電子的軌跡以便使電子輻照到面板1017上理想的位置。低電阻中間層在與面板1017和基底1011接觸的側面部分5形成，允許隔離器1020附近的電位分布具有理想的特性，從而控制了發射的電子軌跡。
作為低電阻膜21的材料，可以選擇具有充分低於高電阻膜11的電阻的材料。這種材料可以適當選擇，例如從金屬諸如Ni，Cr，Au，W，Pt，Ti，，Al，Cu，及Pd，它們的合金，由金屬諸如Pd，Ag，Au，RuO2和Pd-Ag或金屬氧化物和玻璃等構成的印刷導體，透明導體諸如In2O3-SnO2，及半導體材料諸如多晶矽中選擇。
結合材料1040必須具有導電性以便把隔離器1020與行向連線1013及金屬本底1019電連接起來。這就是說，可適當地使用含金屬顆粒導電填料的導電的膠粘劑或燒結玻璃。
在圖13中，符號Dx1到Dxm，Dy1到Dyn及Hv表示對氣密結構提供顯示面板與與電路(未示出)的電連接的電連接端子。端子Dx1到Dxm電連接到多電子束源的行向連線1013；Dy1到Dyn連接到列向連線1014；而Hv連接到面板的金屬本底1019。
為了從氣密容器內部抽取空氣並使其內部為真空，在形成氣密容器之後，連接抽氣管和真空泵(均未示出)，空氣從氣密容器中被抽取達到大約10-7乇。然後，密封抽氣管。為了保持氣密容器內部的真空狀態，在密封之前或之後立即在氣密容器內預定的位置形成吸氣劑膜(未示出)。吸氣劑膜是通過加熱和蒸發主要含例如Ba的吸氣劑材料形成的膜。吸氣劑膜的吸取-附著操作保持了容器內的真空狀態達1×10-5或1×10-7乇。
在使用以上的顯示面板的圖象顯示裝置中，當電壓通過外部端子Dx1到Dxm，Dy1到Dyn施加到冷陰極器件1012時，電子通過冷陰極器件1012發射。同時，幾百V到幾kV的高電壓通過外部電子Hv施加到金屬本底1019，以便加速發射的電子引起它們與面板1017內表面撞擊。由於這一操作，構成螢光膜1018的各個顏色的螢光物質被激勵而發光，從而顯示一圖象。
施加到作為本發明中的冷陰極器件的每一個SCE型電子發射裝置1012的電壓通常被設置大約為12到16V；金屬本底1019與冷陰極器件1012之間的距離大約為0.1mm到8mm；施加到金屬本底1019與冷陰極器件1012之間的電壓大約為0.1kV到10kV。
以上已經對顯示面板的基本結構和製造方法，根據本發明的實施例的圖象顯示裝置的總體情形進行了說明。
多電子束源的製造方法
以下將對根據本發明實施例的顯示面板中所使用多電子束源的製造方法進行說明。就通過在簡單矩陣中配置冷陰極器件而獲得本發明的圖象顯示裝置中使用的多電子束源來說，冷陰極器件的材料、形狀和製造方法是不被限制的。因而作為冷陰極器件，SCE型電子發射器件或FE型或MIM型冷陰極器件都可以使用。
在需要成本低廉大顯示屏的顯示裝置的場合下，這些冷陰極器件中SCE型電子發射器件是特別受歡迎的。具體來說，FE型器件的電子發射特性受到發射極錐和柵極相對位置和形狀的影響很大，故需要高精度製造技術來製造這種器件。這構成了達到大顯示面積和低廉製造成本的不利因素。就MIM型器件來說，絕緣層和上電極的厚度必須降低並使之均勻。這也構成達到大顯示面積和低廉製造成本的不利因素。(原文第41頁開始)與此相對的是，SCE型電子發射器件能夠通過相對簡單的製造方法製造，因而能夠達到顯示面積的增加和製造成本的降低。本發明人還發現，在SCE型電子發射器件中，其電子發射部分或其周圍部分包含有細顆粒膜的電子束源在電子發射特性方面是優越的，並而且它能易於被製造。於是，這一類型的電子束源是最適合用於高亮度度大屏幕圖象顯示裝置的多電子束源的電子束源。在本實施例的顯示面板上，採用了每一個都具有由細顆粒形成的電子發射部分或周圍部分的SCE型電子發射器件。首先，說明這種較好的SCE型電子發射器件的基本結構、製造方法和特性，稍後將說明具有簡單矩陣連接的SCE型電子發射器件的多電子束源的結構。
SCE器件的較好結構和製造方法
由細顆粒形成其電子發射部分或周圍部分的SCE型電子發射器件的典型結構包括扁平型結構和階梯型結構。
扁平SCE型電子發射器件
首先，將要說明扁平SCE型電子發射器件的結構和製造方法。圖6A是表示扁平SCE型電子發射器件的結構的平面圖；圖6B是該器件的剖視圖。在圖6A和6B中，標號1101表示基底；1102和1103表示表示器件電極；1104表示導電薄膜；1105表示由形成處理所形成的電子發射部分；1113表示由激活處理所形成的薄膜。
作為基底1101，例如石英玻璃和鹼石灰玻璃、例如礬土等各種陶瓷基底或帶有如由SiO2在其上形成的絕緣層的基底都可採用。
平行於基底1101並彼此相對設置的器件電極1102和1103包含導電材料。例如，任何金屬材料諸如Ni，Cr，Au，Mo，Pt，Ti，Cu，Pd，Ag，或這些金屬的合金，另外金屬氧化物諸如In2O3-SnO2，或半導體材料諸如多晶矽都可採用。電極易於通過諸如真空沉積等成膜技術和諸如光刻法或蝕刻法等模製技術的組合而形成，然而，任何其他方法(例如印刷技術)也可採用。
電極1102和1103的形狀根據電子發射器件應用的目的適當進行設計。一般來說，電極之間的間隔L通過從幾百埃(angstrom)到幾百微米的範圍內選擇設定。對於顯示裝置最好的範圍是從幾微米到幾十微米。至於電極的厚度d，可從幾百埃到幾微米的範圍內選擇適當的值。
導電薄膜1104包含細顆粒膜。「細顆粒膜」是一種包含大量細顆粒(包含眾多的顆粒)作為膜組成成分的膜。在顯微鏡觀察中，正常分離的顆粒按預定的間隔存在於膜中，或彼此相鄰，或彼此重疊。
一個顆粒的直徑在幾埃到幾千埃的範圍內。直徑最好在10埃到200埃的範圍內。膜的厚度考慮了如下條件進行適當的設定。即，對於與器件電極1102或1103電連接所必須的條件，對於稍後所述的形成處理的條件，對於設定稍後所述的細顆粒膜本身的電阻為適當的數值的條件等等。特別地，膜厚度可設置在幾埃到幾千埃的範圍內，更好是在10埃到500埃。
例如用於形成細顆粒膜的材料有金屬，諸如Pd，Pt，Ru，Ag，Au，Ti，In，Cu，Cr，Fe，Zn，Sn，Ta，W，以及Pb，氧化物，諸如PdO，SnO2，In2O3，PbO，以及Sb2O3，硼化物，如HfB2，ZrB2，LaB6，CeB6，YB4，以及GdB4，碳化物，例如TiC，ZrC，HfC，TaC，SiC，以及WC，氮化物，如TiN，ZrN，以及HfN，半導體諸如Si及Ge，以及碳。任何適當的材料都可適當地選擇。
如同上述，導電薄膜1104是使用細顆粒膜形成的，該薄膜的表面電阻設定為落在從103到107(Ω/sq)。
由於導電薄膜1104最好電連接到器件電極1102和1103，它們是彼此部分地重疊排布的。圖6B中，各個部件從底面按下面順序疊置基底，器件電極，及導電薄膜。這一重疊的順序從底面可以是基底，導電薄膜，以及器件電極。
電子發射部分1105是在導電薄膜1104的一部分形成的有裂縫的部分。電子發射部分1105的電阻高於周圍導電薄膜電阻。裂縫是通過稍後說明的形成處理在導電薄膜1104上形成的。在一些情形下，直徑幾個埃到幾百埃的顆粒被排布在該裂縫部分。由於確切地表示電子發射部分的實際位置和形狀是困難的，因而圖6A和6B只是大概示出裂縫部分。
包含碳或者碳的化合物的薄膜1113覆蓋了電子發射部分1115及其周圍部分。薄膜1113是在形成處理之後通過稍後說明的激活處理而形成的。
薄膜1113最好是單晶石墨，多晶石墨，無晶形碳，或者它們的混合物，而其厚度為500埃或者更小，並最好是300埃或者更小。由於確切地表示薄膜1113的實際位置或形狀是困難的，圖6A和6B只是大概示出該膜。圖6A表示出其部分薄膜1113被除去的器件。
以上描述了SCE型電阻發射器件較佳的基本結構。本實施例中，器件具有以下組成。
即，基底1101由鹼石灰玻璃組成，而器件電極1102和1103由Ni薄膜組成。器件電極的厚度d為1000埃，電極間隔L為2微米。
細顆粒膜的主要材料為Pd或者PdO。細顆粒膜的厚度大約為100埃，其寬度W為100微米。
以下將參照圖7A到7E說明製造一種較佳的扁平SCE型電子發射器件的方法。圖7A到7E是表示SCE型電子發射器件製造過程。注意，標號與圖6A和6B中相同。
(1)首先，如圖7A所示，在基底1101上形成器件電極1102和1103。
在形成電極1102和1103時，以洗滌劑，清水及有機溶劑充分洗淨基底1101，並在基底1101上沉積器件電極材料(作為沉積方法，可使用諸如沉積法及噴塗等成膜技術)。然後，使用光蝕刻技術在沉積的電極材料上進行模製。這樣，就形成圖7A中所示的器件電極對1102和1103。
(2)然後，如圖7B所示，形成導電薄膜1104。
在形成導電薄膜1104時，首先向圖7A中的基底1101施塗有機金屬溶劑，然後對施塗的溶劑進行乾燥和燒結，從而形成一細顆粒膜。此後，該細顆粒膜按照光蝕刻方法模製為預定形狀。該有機金屬溶液是指含有用於形成導電薄膜的細顆粒材料為主要成分的有機金屬化合物溶劑(即本實施例中是Pd)。本實施例中，有機金屬溶劑的施塗是通過浸漬方法進行的，然而諸如旋轉塗器方法或者散塗方法也可使用。
作為形成由細顆粒所製成的導電薄膜1104的一種成膜方法，在本實施例中所使用的施塗有機金屬溶液可以由任何其它方法代替，諸如真空沉積法，噴塗方法，或者化學蒸汽沉積法等等。
(3)然後如圖7C所示，從用於形成處理的電源1110在器件電極1102和1103之間施加一適當的電壓，然後進行形成處理以形成電子發射部分1105。
這裡的形成處理是對於由細顆粒膜所形成的導電薄膜1104進行電激勵，以便適當地破壞，變形或者劣化該導電薄膜的一部分，這樣改變膜而使之具有適合電子發射的結構。在導電薄膜中，變為適合電子發射的部分(即，電子發射部分1105)在薄膜中有適當的裂縫。比較具有電子發射部分1105的薄膜1104與形成處理之前的薄膜，在器件電極1102和1103之間測量的電阻已經大為增加。
以下參見圖8詳述說明用於形成處理，該圖示出從形成電源1110所施加的適當的電壓的波形的一個例子。在由細顆粒膜形成的導電薄膜的時，最好使用了脈衝形電壓。本實施例中，如圖8所示，以脈衝間隔T2連續施加具有脈寬T1的三角形脈衝。在施加電壓時，三角脈衝的峰值Vpf順序地增加。而且，在三角脈衝之間以適當的間隔插入一監視脈衝Pm，以監視形成電子發射部分1105的狀態，並通過一個電流計1111測量在插入時流過的電流。
在這個例子中，在10-5乇真空氣氛中，脈寬T1設定為1msec；而脈衝間隔T2設定為10msec。在每一脈衝其波峰值Vpf以0.1V增加。每次施加五個三角形波脈衝，插入一個監視脈衝Pm。為了避免對形成處理的有害作用，監視脈衝Pm的電壓Vpm設定為0.1V。當器件電極1102和1103之間的電阻變為1×106Ω時，即在施加監視脈衝時由電流計1111測量的電流變為1×10-7A或者更小時，終止形成處理的起電。
注意，以上處理方法最適合本實施例的SCE型電子發射器件。在改變SCE型電子發射器件的設計的情形下，例如關於細顆粒膜的材料或厚度，或者器件電極間隔L，則起電的條件要根據器件設計的改變而適當改變。
(4)然後如圖7D所示，從一激活電源1112在器件電極1102和1103之間施加一適當的電壓，並進行激活處理以改進前面步驟所獲得的電子發射特性。
這裡的激活處理是在適當的條件下對形成處理所形成的電子發射部分1105進行起電，以便在電子發射部分1105附近沉積碳或碳的化合物(圖7D中，示出作為材料1113所沉積的碳或碳的化合物材料)。比較電子發射部分1105與和處理之前的這部分，在施加相同電壓時發射電流一般能夠變為100倍或者更大。
激活處理是通過在104到105乇的真空氣氛中周期地施加電壓脈衝進行的，以聚焦主要從該真空氣氛中存在的的有機化合物衍生出的碳或碳的化合物。沉積物1113為任何單晶石墨，多晶石墨，無晶形碳，及其混合物。聚焦物的厚度為500埃或更小，並最好是300埃或更小。
以下參照圖9A更為詳細地說明激活處理，圖9A示出從激活電源1112所施加的一適當電壓的波形的一個例子。這例子中，通過周期地施加一預定電壓的矩形波而進行激活處理。更具體而言，矩形波電壓Vac設定為14V；脈寬T3設定為1msec；而脈衝間隔T4為10msec。注意，以上的起電條件對於本實施例的SCE型電子發射器件是最佳的。在改變SCE型電子發射器件的設計時，則起電的條件最好根據器件設計的改變而適當改變。
圖7D中，標號1114表示一陽極，連接到一直流(DC)高壓電源1115及電流計1116，用於俘獲從SCE型電子發射器件所發射的電流Ie(在激活處理之前當基底1101裝入顯示面板時，顯示面板的螢光面上的Al層用作為陽極1114)。在從激活電源1112施加電壓時，電流計1116測量發射電流Ie，這樣監視激活處理過程，以便控制激勵電源1112的工作狀態。圖9C示出由電流計1116所測量的發射電流Ie的一例。這個例子中，在來自激活電源1112的脈衝電壓開始施加時，發射電流Ie隨時間進程而增加，逐漸達到飽和，並然後幾乎不再增加。在基本飽和點處，停止從激活電源1112施加電壓，這時激活處理終止。
注意，以上的起電條件對於本實施例的SCE型電子發射器件是最佳的。在改變SCE型電子發射器件的設計時，則條件最好根據器件設計的改變而適當改變。
圖7E所示的SCE型電子發射器件是按照以上方式製造的。
階梯SCE型電子發射器件
以下對SCE型電子發射器件另一典型，即形成臺的SCE型電子發射器件進行說明，其中電子發射部分或其周圍部分由細顆粒膜形成。
圖10是表示階梯SCE電子發射器件的基本構成的剖視圖。圖10中，標號1201表示基底；1202和1203表示器件電極；1206表示用來造成電極1202和1203之間的高差的階梯形成部件；1204表示使用細顆粒膜導電薄膜；1205表示由形成處理所形成的電子發射部分；以及1213表示由激活處理所形成的薄膜。
階梯器件的結構與上述扁平器件的結構之間的差別在於，在階梯形成部件1206上設置了器件電極之一(這一例子中是1202)，並且導電薄膜1204覆蓋階梯形成部件1206的側面。圖10中這一結構中的器件間隔L設置為對應於階梯形成部件1206的高差。注意，基底1201，器件電極1202和1203，使用細顆粒膜的導電薄膜1204可包含在扁平SCE型電子發射器件的說明中給出的材料。而且，階梯形成部件1206包含電絕緣材料諸如SiO2。
以下參照圖11A到11F說明製造成階梯的SCE型電子發射器件的方法，這些圖示是表示製造過程的剖視圖。在這些圖示中，各個部件的標號與圖9中的相同。
(1)首先如圖11A所示，在基底1201上形成器件電極1203。
(2)然後如圖11B所示，沉積用於形成階梯形成部件的絕緣層。該絕緣層可通過噴塗方法積聚例如SiO2形成，然而該絕緣層可以由諸如真空沉積方法或印刷方法等成膜方法形成。
(3)然後如圖11C所示，在絕緣層上形成器件電極1202。
(4)然後如圖11D所示，例如使用蝕刻方法除去部分的絕緣層，暴露出器件電極1203。
(5)然後如圖11E所示，形成使用細顆粒膜的導電薄膜1204。在形成時，類似於上述扁平器件結構，使用諸如施塗法的成膜技術。
(6)然後，類似於扁平器件結構，執行形成處理以便形成電子發射部分1205(可進行類似於使用圖7C說明的形成處理)。
(7)然後，類似於扁平器件的結構，執行激活處理以便在電子發射部分附近沉積碳或碳的化合物(可進行類似於使用圖7D說明的激活處理)。
如上所述，製造成如圖11F所示階梯狀的SCE型電子發射器件。
用於顯示裝置中的SCE型電子發射器件的特性
上面已經說明了扁平SCE型電子發射器件和階梯狀SE型電子發射器件的結構和製造方法。以下將說明用於顯示裝置中的電子發射器件的特性。
圖12示出用於顯示裝置的器件的(發射電流Ie)對(器件電壓Vf(即施加到器件的電壓))的特性以及(器件電流If)對(器件電壓Vf)的特性的一個典型例子。注意，與器件電流If相比，發射電流Ie是很小的，因而以對於器件電流If相同的度量來圖示發射電流Ie是困難的。此外，這些特性由於改變諸如器件的尺寸和形狀等設計參數而變化。鑑於這些原因，圖12中的兩條曲線是分別以任意單位畫出的。
關於發射電流Ie，顯示裝置中所使用的器件有以下三個特性第一，當預定電平的電壓(稱為「閾值電壓Vth」)或更大的電壓施加到器件時，發射電流Ie劇烈增加，然而，當電壓低於閾值電壓Vth時，發射電流Ie幾乎檢測不到。
這就是說，該器件關於發射電流Ie具有基於清晰的閾值電壓Vth的非線性特性。
第二，發射電流Ie按照施加到器件的電壓Vf而改變。故發射電流Ie的大小可通過改變電壓Vf來控制。
第三，發射電流Ie迅速響應件電壓Vf的施加器而輸出。於是，從器件所要發射的電子的電荷量可由改變器件電壓Vf施加的時間段來控制。
具有以上三個特性的SCE型電子發射器件最適用於顯示裝置。例如，具有大量對應於顯示屏的象素數目所設置的器件的顯示裝置中，如果應用第一個特性，能夠通過順序地掃描顯示屏而進行顯示。這意味著，閾值電壓Vth或者高於該電壓的一個電壓適當地施加到一個被驅動的器件，同時低於閾值電壓Vth的一個電壓地施加到一個未被選擇的器件。這樣，通過順序地掃描顯示屏而順序地改變被驅動的器件使得能夠進行顯示。
而且，發射亮度可應用第二及第三特性來控制，該特性可實現灰度顯示。
簡單矩陣布線的多電子束源的結構
以下說明按以上以簡單矩陣布線排布大量SCE型電子發射器件的多電子束源的結構。
圖15是圖13中的顯示面板使用的多電子束源的平面圖。在基底上排布了類似於圖6A和6B中所示的SCE型電子發射器件。這些器件排布在帶有行向連線1013和列向連線1014的簡單矩陣中。在連線1013和1014的交叉點處，在連線之間形成一絕緣層(未示出)，以保持電絕緣。
圖16表示沿圖中B-B』線剖開的剖視圖。
注意，這種多電子束源是通過在基底上形成行向和列向連線1013和1014，在連線交叉點的絕緣層(未示出)，器件電極和導電薄膜，然後通過行向和列向連線1013和1014向各個器件供電，這樣進行形成處理和激活處理而製成的。
圖17是表示用於基於NTSC制式的電視信號進行電視顯示的驅動電路原理性配置的框圖。
參見圖17，製成一個顯示面板1701並按上述相同的方式操作。掃描電路1702掃描顯示行。控制電路1703產生信號等以便向掃描電路1702輸入。移位寄存器1704以行為單位對數據移位。行存儲器1705從移位寄存器1704向被調製信號產生器1707輸入1-行數據。同步信號分離電路1706從NTSC信號分離出同步信號。
以下將詳細說明圖17中每一組件的功能。
通過端子Dx1到Dxm及Dy1到Dyn和高壓端Hv顯示面板1701連接到外部電路。用於順序驅動顯示面板1701中的電子源1(即以行為單位(以n個器件為單位)連接在n×m矩陣中的一組電子發射器件15)的掃描信號施加到端子Dx1到Dxm。
由以上掃描信號所選擇的用於控制從對應於一行的電子發射器件15輸出的電子束的調製信號被施加到端子Dy1到Dyn。例如，5kV的DC電壓從DC電壓源Va施加到高壓端Hv。這一電壓是用於向從電子發射器件15輸出的電子束給出足夠的能量以激勵螢光物質的加速電壓。
以下將說明掃描電路1702。
這一電路裝有m個開關元件(在圖17中由標號S1到Sm表示)。每一開關元件的作用是選擇來自DC電壓源Vx的輸出電壓或者是0V(接地電平)，並與顯示面板1701的端子Dox1到Doxm對應的一個電連接。開關元件S1到Sm基於從控制電路1703輸出的控制信號Tscan操作。實際上，這一電路易於在與諸如FET開關元件組合中形成。
DC電壓源Vx基於圖12中的電子發射器件的特性設置以輸出恆定的電壓，使得要施加到沒有被掃描的器件的驅動電壓被設置為電子發射閾值電壓Vth或更低。
控制電路1703的作用是協調各個組件彼此的操作以便基於外部輸入的圖象信號進行正確的顯示。控制電路1703基於從以下將要說明的同步信號分離電路1706發送的同步信號，為各個組件產生控制信號Tscan，Tsft，Tmry。
同步信號分離電路1706是用於從外部輸入的NTSC電視信號分離出同步信號成分和亮度信號成分的電路。如所周知，使用頻率分離(濾波器)電路能夠易於形成這一電路。由同步信號分離電路1706分離出的同步信號，如所周知，是由垂直和水平同步信號構成的。這種情形下，為了敘述的方便，同步信號表示為信號Tsync。為了敘述的方便，從電視信號分離出來的圖象的亮度信號成分表示為信號DATA。這一信號輸入到移位寄存器1704。
移位寄存器1704以圖象的行為單位對按時間序列方式串行輸入的信號DATA進行串行/並行轉換。移位寄存器1704基於從控制電路1703發送的控制信號Tsft操作。換言之，控制信號Tsft是移位寄存器1704的移位時鐘。
通過串行/並行轉換獲得的一行數據(對應於用於n個電子發射器件的驅動數據)作為n個信號ID1到IDn從移位寄存器1704輸出。
行存儲器1705是用於對要求的時間周期存儲1行數據的存儲器。行存儲器1705根據從控制電路1703發送的控制信號Tmry正確地存儲信號ID1到IDn的內容。存儲的內容作為要向調製信號產生器1707輸入的數據I』D1到I』Dn被輸出。
調製信號產生器1707是一信號源，用於根據每一圖象數據I』D1到I』Dn對於每一電子發射器件15進行適當的驅動/調製。從調製信號產生器1707輸出的信號通過端子Doy1到Doyn施加到電子發射器件15。
如以上參照圖12所述，根據本發明的電子發射器件15具有關於發射電流Ie的以下基本特性。對於電子發射設定有一個清晰的閾值電壓Vth(在稍後所述的本實施例的表面導電型電子發射器件中為8V)。每一器件只有在施加了等於或高於閾值電壓Vth的電壓時才發射電子。
此外，如圖12所示，發射電流Ie隨電壓等於或高於電子發射閾值Vth的變化而變化。明顯地，當脈衝狀的電壓要施加到這一器件時，如果電壓低於電子發射閾值Vth則沒有電子發射。然而如果電壓等於或高於電子發射閾值Vth，則電子發射器件發射一電子束。這種情形下，輸出的電子束的強度可通過改變脈衝的峰值Vm被控制。此外，從器件輸出的電子束電荷的總量可通過改變脈衝的寬度Pw被控制。
於是作為根據輸入信號調製從每一電子發射器件的輸出的方案，可使用電壓調製方案，脈衝調製方案等等。在執行電壓調製方案時，用於產生固定長度的電壓脈衝並根據輸入數據調製脈衝的峰值的電壓調製電路，可用作為調製信號產生器1707。在執行脈寬調製方案時，用於產生固定峰值的電壓脈衝並根據輸入數據調製電壓脈衝寬度的脈寬調製電路，可用作為調製信號產生器1707。
移位寄存器1704和行存儲器1705可以是數位訊號式的或模擬信號式的。即只要圖象信號能夠被串行/並行轉換並以預定速度存儲即可。
當以上組件為數位訊號式時，從同步信號分離電路1706輸出的信號DATA必須轉換為數位訊號。為此，可向同步信號分離電路1706的輸出端接入一個A/D轉換器。根據行存儲器1705輸出的是數位訊號還是模擬信號，對調製信號產生器使用稍微不同的電路。具體來說，在使用數位訊號的電壓調製方案的情形下，例如使用D/A轉換電路用作為調製信號產生器1707，並在必要時添加放大電路等等。在脈寬調製方案的情形下，例如通過組合高速振蕩器、用於對從振蕩器輸出的信號波數計數的計數器、以及用來對從計數器輸出的數值與從存儲器輸出的數值進行比較的比較器所組成的電路用作為調製信號產生器1707。這一電路必要時可包括一放大器，用於把從比較器輸出的脈寬調製信號的電壓放大為用於電子發射器件的驅動電壓。
在使用模擬信號的電壓調製方案的情形下，例如可以使用應用運算放大器等的放大電路作為調製信號產生器1707，並必要時可添加移位電平電路等。在脈寬調製方案的情形下，例如，可採用壓控振蕩器(VCO)，並在需要時可向其添加用於把來自振蕩器的輸出放大為供給電子發射器件的驅動電壓。
在能夠具有以上配置之一的本實施例的圖象顯示裝置中，當電壓通過外部端子Dx1到Dxm及Dn1到Dyn施加到各個電子發射器件時，電子被發射。高電壓通過高電壓端子Hv施加到金屬本底1019或透明電極(未示出)以便加速電子束。被加速的電子撞擊螢光膜1018而引起發光，從而形成圖象。
圖象顯示裝置的以上配置是本發明可適用的成象裝置的一個例子。在本發明的精神和範圍內可以作出配置的各種變化和修改。雖然使用基於NTSC制式的信號作為輸入信號，但是輸入信號不限於此。例如，PAL制式和SECAM制式也可使用。此外，使用比這些制式更大量的掃描行的TV信號(高解析度TV諸如MUSE)制式也可使用。
中間層結構
以下將參照圖1更為詳細地對本發明進行說明。標號30表示包含螢光物質和金屬本底的面板(面基底)；31表示包含電子源基底的後板(後基底)；50表示隔離器的主體；51表示隔離器表面上的高電阻膜；52表示面板側上的電極(中間層)；53表示後板側上的電極(中間層)；13表示器件驅動連線；這些部件50，51，52，53，和13構成了支撐部件(當中間層53和後板31(即中間層53和連線13)分別通過玻璃料連接時，玻璃料(圖1中未示出)也是支撐部件的構成元件)。標號111表示一個器件；112表示一個典型的電子束軌跡；25表示等電位線。符號a表示對應於從面板的下表面到中間層52的下端距離的第三區域的距離(具有電阻率R3的區域的長度)。b表示表示對應於從後板31的上表面到中間層53的上端距離的第一區域的距離(具有電阻率R1的區域的長度)。
如果在隔離器附近發射的某些電子撞擊隔離器或由於某些原因發射的電子的作用所產生的離子附著在隔離器上，則隔離器被充電。由器件發射的電子的軌跡被隔離器的充電改變，並且電子到達的位置不同於正常的位置而使隔離器附近的圖象畸變。為了避免這種情形，在隔離器表面形成了高電阻膜51。在電子發射量增加時，充電消除能量變得較差，且電子束的著陸點隨電子發射量而波動。為了防止這種波動，必須使電子不直接撞擊隔離器。為此目的，如圖1所示，在與面板接觸的隔離器的側面上形成了用於把隔離器置為與電子源基底同電位的中間層52，並在與電子源基底接觸的隔離器的側面形成了用於把隔離器置為與電子源基底同電位的中間層53。這時，隔離器附近的電位具有電位線25所示的分布。按這一電位分布，器件111所發射的電子遵循如軌跡112那樣的軌跡，暫時與後板附近的隔離器分離開並在面板附近被隔離器拉回。由於電子束越是靠近面板就越是被加速，故中間層52做得比中間層53長，補強面板附近的電位比後板附近的電位更急劇的變化。
如果電子發射量大，即便使由器件發射的電子不直接撞擊隔離器，但隔離器在面板側也會被更多地充電，如圖2所示。在對應於電子源基底和面板之間從面板向後板的距離的1/10的位置處充電是最大的。由此，與面板接觸的隔離器的側面的上的中間層52做成具有等於或大於電子源基底和面板之間的距離的1/10的長度。
由於過長的隔離器的中間層52和53將導致放電擊穿電壓的降低和電子束位置過量的偏移，故隔離器電極的高度的設置要使得，加速電壓和隔離器的高電阻膜的暴露長度具有關係8kV/mm或更小。為了進一步增加放電擊穿電壓，希望設置隔離器電極的長度使得加速電壓和隔離器的高電阻膜的暴露長度具有關係4kV/mm或更小。
如圖3A-3C所示，中間層可以延伸到隔離器對面板的鄰接面和/或隔離器對電子源基底的鄰接面。這種情形下，隔離器和面板和/或電子源基底之間的導電狀態適當被改進。
以下將更為詳細地說明本發明的各個實施例。
在以下每一實施例中，多電子束源是通過在一矩陣中的M個行向連線和N個列向連線連接N×M(N＝3,072，M＝1,024)個SCE型電子發射器件，每一個器件在電極之間具有導電細顆粒膜上的電子發射部分而製備的(參見圖13和15)。
配置適當的數目的隔離器以獲得成象裝置對大氣壓的抵禦能力。
第一實施例
以下將參照圖18說明第一實施例。標號30表示包含螢光物質和金屬本底的面板；31表示包含電子源基底的後板；50表示隔離器；51表示在隔離器表面上的導電薄膜；52表示面板側上的中間層；53表示與後板側上的中間層；13表示列向或行向連線；111-1表示到隔離器最近的列或行上的器件(以下稱為最近的行)；111-2表示到隔離器第二最近的列或行上的器件(以下稱為第二最近的行；第三次最近及以下順次的行或列將稱為第n最近的行)；112-1表示來自最近的行典型的電子束軌跡；112-2表示來自第二最近的行典型的電子束軌跡；113-1表示來自最近的行的電子束的波動範圍；113-2表示來自第二最近的行的電子束的波動範圍；25表示等電位線。符號a表示從面板的下表面到面板側上的中間層的下端的長度；b表示從後板的上表面到後板側上的中間層的上端的距離；d表示電子源基底與面板之間的距離。
第一實施例的特點在於不僅使用中間層52和53建立了電連接，而且校正了隔離器附近的電子束軌跡112-1和112-2。電子源基底與面板之間的距離d設置為2mm，隔離器的厚度設置為200μm。隔離器的外表面與最近的行之間的距離設置為250μm，到第二最近行的距離設置為950μm。對第二最近行以後的行按700μm間隔排列。這時，隔離器的電阻設置為1010Ω，後板側的中間層的長度設置為220μm，面板側的中間層的長度設置為760μm。當2kV的電壓加到面板30驅動器件時，對於每器件3μA的電子發射量Ie，來自最近行的電子束在面板30上的位置向隔離器偏移大約150μm，而對於每器件0.14到5.6μA的Ie確認有大約150μm的位置變化(波動)。來自第二最近行的電子束位置向隔離器偏移大約150μm，且沒有隨Ie而發生的位置變化(波動)。這些數值指出，設該備與傳統的裝置相比有所改進，在傳統裝置中依賴於Ie的位置變化(波動)對於最近行為350μm，對於第二最近行為150μm。而這時，第二最近行之後器件都不受隔離器的影響。
第二實施例
第二實施例不同於第一實施例在於，電子源基底與面板之間的距離數值為3mm。這時，隔離器的電阻設置為1010Ω，後板側的中間層53的長度設置為300μm，面板側的中間層52的長度設置為1000μm。當3kV的電壓加到面板30驅動器件時，對於每器件3μA的電子發射量Ie，來自最近行的電子束在面板30上的位置向隔離器偏移大約150μm，而對於每器件0.14到5.6μA的Ie確認有大約150μm的位置變化(波動)。來自第二最近行的電子束位置向隔離器偏移大約350μm，並確認有大約150μm隨Ie而發生的位置變化(波動)。這些數值指出，設該備與傳統的裝置相比有所改進，在傳統裝置中依賴於Ie的位置變化(波動)為400μm。
第三實施例
第三實施例不同於第一實施例在於，後板側的中間層53的長度設置為300μm，面板側的中間層52的長度設置為1000μm。結果，來自最近行的電子束的位置從隔離器偏移大約70μm，而依賴於Ie的位置偏移(波動)大約為70μm。來自第二最近行的電子束位置向隔離器偏移大約70μm，並確認沒有隨Ie而發生的位置變化(波動)。這些數值指出，設該備與傳統的裝置相比有所改進，在傳統裝置中來自最近行行的電子束位置向隔離器偏移大約150μm，依賴於Ie的位置變化為350μm，來自第二最近行的電子束位置向隔離器偏移大約150μm，而依賴於Ie的位置偏移為150μm。
第四實施例
第四實施例的特徵在於形成了具有不同電阻的膜作為上和下中間層。在與第一實施例相同的結構中，電子源基底與面板之間的距離數值為2.3mm。
圖23是表示第四實施例中隔離器部分的剖視圖。標號31表示包含電子源基底的後板；30表示標包含螢光物質和金屬本底的面板；50表示隔離器；314表示後板側上的中間層；315表示面板側上的中間層；13表示連線；111表示器件；112表示電子束軌跡；51表示高電阻膜。在第四實施例中，後板側的中間層314的長度d3設置為1,100μm，面板側中間層315的長度設置為250μm。連線方向每一隔離器的長度設置為50mm這種情形下，設置隔離器的高電阻膜在面板和後板之間的每單位長度上具有大約5×109Ω/mm的電阻。設置後板側的中間層314具有每單位長度1×101Ω/mm或更小的電阻，設置面板側中間層315具有每單位長度大約1×101Ω/mm的電阻。當5kV的電壓加到面板30驅動器件時，對於每器件3μA的電子發射量Ie，來自最近行的電子束在面板30上的位置向隔離器偏移大約120μm，而對於每器件0.14到5.6μA的電子發射量Ie確認有大約90μm的位置變化(波動)。來自第二最近行的電子束位置向隔離器偏移大約290μm，並確認有大約60μm隨Ie而發生的位置變化(波動)。從這些結果得知類似於第一實施例，能夠提供位置隨Ie變化(波動)小的成象裝置。
在第四實施例中，後板側的電極314是通過在Ar氣氛中噴塗Al達1,000A厚而形成的。面板側的中間層314是通過在Ar氣氛中噴塗氧化錫靶達2,000A厚而形成的。高電阻膜51是通過使用NiO進行離子束沉積達2,000A厚而形成的。隔離器基底是由礬土製成的。
第五實施例
第五實施例示例說明使用塊形低電阻部件作為後板側上的中間層的情形。
圖24是表示第五實施例隔離器部分的剖視圖。標號31表示包含電子源基底的後板；30表示標包含螢光物質和金屬本底的面板；20表示隔離器；210表示塊形低電阻部件；13表示連線；111表示器件；112表示電子束軌跡；51表示高電阻膜。
在第五實施例中，後板側的中間層310的長度d3設置為1,100μm，低電阻部件的高度d1設置為150μm。連線方向每一隔離器的長度設置為40mm。在第五實施例中，後板側上的塊形低電阻部件210還起到連線電極的作用。第五實施例中，面板30的內表面與後板31的內表面之間的距離(以下稱為板厚度)h設置為2.3mm。這種情形下，塊形低電阻部件使得來自對隔離器間隔開大約300μm的器件列(以下稱為最近的行)的電子遵循離開隔離器方向的一個軌跡，並然後被電極310和隔離器上的正電荷拉向隔離器。結果是，電子到達螢光物質上正確的位置。這時。由器件行上(以下稱為第二最近行)的器件發射的電子的軌跡遠離隔離器大約1,100μm，而隨後的器件不受影響。類似於以上實施例，這樣能夠獲得沒有變形和波紋的圖象。
第五實施例中，作為塊形低電阻部件，使用350×300μm的鋁部件。然而，低電阻部件可以由金屬材料諸如Ni，Cr，Au，Mo，W，Pt，Ti，，Al，Cu，及Pd，以及這些金屬的合金。第五實施例以及第四實施例中，面板側上的電極310通過在Ar氣氛中噴塗Al達800A的厚度形成。第五實施例中，類似於第四實施例，隔離器的高電阻膜51由NiO形成。後板側上的中間層310和面板側上的低電阻部件的每一個具有大約每單位長度為1×101Ω/mm或更低的電阻。第五實施例中，隔離器由鹼石灰玻璃製成。
第六實施例
第六實施例示例說明使用塊形低電阻部件作為後板和面板側上的中間層的情形。
圖25是表示第六實施例隔離器部分的剖視圖。第六實施例的結構與第五實施例的結構相同。標號31表示包含電子源基底的後板；30表示標包含螢光物質和金屬本底的面板；20表示隔離器；210表示塊形低電阻部件；310表示後板側上的塊形低電阻部件；13表示連線；111表示器件；112表示電子束軌跡；51表示高電阻膜。面板30的內表面與後板31的內表面之間的距離(以下稱為板厚度)h設置為1.5mm，低電阻部件210的高度d3設置為900μm，低電阻部件310的高度d1設置為250μm。這種情形下，塊形低電阻部件使得來自對隔離器間隔開大約300μm的器件列(以下稱為最近的行)的電子遵循離開隔離器方向的一個軌跡，並然後被面板側上的隔離器的低電阻塊和隔離器的高電阻部分52的正電荷拉向隔離器。結果是，電子到達螢光物質上正確的位置。這時。由器件行上(以下稱為第二最近行)的器件發射的電子的軌跡遠離隔離器大約1,100μm，而隨後的器件不受影響。類似於以上實施例，這樣能夠獲得沒有變形和波紋的圖象。
第六實施例中，作為塊形低電阻部件，使用350×300μm的鋁部件和900×300μm的鋁部件分別用作為後板和面板側的塊形低電阻部件。然而，每一低電阻部件可以由金屬諸如金，鉑，銠和銅製成。後板側上的中間層310和面板側上的低電阻部件的每一個具有大約每單位長度為1×101Ω/mm或更低的電阻。第六實施例中，隔離器由氮化鋁製成。
第七實施例
第七實施例是針對扁平場致發射(FE)型電子發射器件用作為本發明的電子發射器件。
圖26是扁平FE型電子發射器件的平面圖。標號3101表示電子發射部分；3102和3103表示用於向電子發射部分3101施加電位的一對器件電極；3113表示行向連線；3114表示列向連線；1020表示隔離器。
在電子發射時，電壓施加在電極3102和3103之間以引起電子發射部分3101中的尖端末梢發射電子。電子被面向電子源的加速電壓(未示出)拉向與螢光物質(未示出)撞擊，並引起螢光物質發光。在第七實施例中，圖象裝置通過與第一實施例相同的的方法配置隔離器而形成，並且類似於第一實施例被驅動而獲得高質量的圖象，其中即便是在隔離器附近的電子束偏移也受到抑制。
第八實施例
第八實施例的特點在於，具有不同電阻的薄膜形成為上和下中間層，後板側的中間層做成比面板側的中間層長。
圖27是用於說明第八實施例的第一實施例中成象裝置在隔離器附近的剖視圖。根據第八實施例，在與第一實施例相同的結構中，電子源基底和面板之間的距離設置為3.0mm。
參見圖27，標號31表示包含電子源基底的後板；30表示標包含螢光物質和金屬本底的面板；20表示隔離器；324表示後板側的中間層；325表示面板側上中間層；13表示連線；111表示器件；112表示電子束軌跡；51表示高電阻膜。在第八實施例中，面板側的中間層325的長度d3設置為800μm，後板側的中間層324的長度d1設置為1,100μm，連線方向每一隔離器的長度設置為80mm。
這種情形下，隔離器的高電阻膜在面板和後板之間的每單位長度上具有大約6×109Ω/mm的電阻。後板側的中間層324具有每單位長度9×108Ω/mm或更小的電阻，設置面板側中間層325具有每單位長度大約1×104Ω/mm的電阻。當6.5kV的電壓加到面板30驅動器件時，對於每器件3μA的電子發射量Ie，來自最近行的電子束在面板30上的位置向隔離器偏移大約110μm，而對於每器件0.14到5.6μA的電子發射量Ie確認有大約150μm的位置變化(波動)。來自第二最近行的電子束位置向隔離器偏移大約300μm，並確認有大約70μm隨Ie而發生的位置變化(波動)。從這些結果得知類似於第一實施例，能夠提供位置隨Ie變化(波動)小的成象裝置。
在第八實施例中，面板側的電極325是通過在Ar氣氛中噴塗Al達1,000A厚而形成的。後板側的中間層324是通過在Ar氣氛中噴塗氧化鉻靶達2,000A厚而形成的。至於高電阻膜51，使用氧化鎳，並在氧等離子中噴塗鎳靶達1,500A厚。隔離器基底是由硼矽玻璃製成的。
即便面板側的中間層比後板側的中間層短，只要在面板側的中間層每單位長度的電阻和面板側的中間層每單位長度的電阻之間設置明顯的差異，並且面板側的中間層每單位長度的電阻較低，則就能夠對電子施加滿意的偏轉。
如上所述，根據本發明，能夠向由電子發射器件發射以到達應當被輻照的部件的電子施加較好的偏轉。特別地，在防止電子撞擊支撐部件的同時，能夠使得電子到達比較接近理想的著陸位置的位置。電子著陸位置隨被發射的電子數目的波動可被降低。此外，使用圖象顯示裝置作為成象裝置，能夠降低圖象的畸變和波紋。
由於在不背離本發明的精神和範圍之下能夠作出本發明的很多明顯有很大差別的實施例，故應當理解，本發明除去由所附權利要求定義之外並不限於其特別的實施例。
權利要求
1.一種電子裝置，它包括具有電子發射器件的後基底；具有被電子輻照的部件的前基底；以及用來保持所述後基底和所述前基底之間的間隔的支撐部件，其中施加了用於從所述後基底向所述前基底加速電子的電場，所述支撐部件的表面具有從連接到所述後基底的部分算起長度為d1且在縱向每單位長度電阻為R1的第一區域，從連接到所述前基底的部分算起長度為d3且在縱向每單位長度電阻為R3的第三區域，以及介於第一和第三區域之間並在縱向每單位長度電阻為R2的第二區域，R1和R3都低於R2，且第一和第三區域的長度和電阻至少滿足以下條件之一a)d1＜d3b)R1＞R3
2.根據權利要求1的裝置，其中所述支撐部件第三區域的長度d3對應於不小於所述前基底和所述後基底之間的距離的1/10。
3.根據權利要求1的裝置，其中其電導比第二區域表面的電導高的部件暴露在第一區域的表面。
4.根據權利要求1的裝置，其中其電導比第二區域表面的電導高的部件暴露在第三區域的表面。
5.根據權利要求1的裝置，其中第二區域的表面由其電導低於第一和第三區域表面的電導的部件製成。
6.根據權利要求1的裝置，其中第二區域側的第一區域的端部的電位與第二區域側的第三區域的端部的電位之間的電位差，以及第二區域側的第一區域的端部與第二區域側的第三區域的端部之間的間隔具有不大於8kV/mm的關係。
7.根據權利要求1的裝置，其中第二區域側的第一區域的端部的電位與第二區域側的第三區域的端部的電位之間的電位差，以及第二區域側的第一區域的端部與第二區域側的第三區域的端部之間的間隔具有不大於4kV/mm的關係。
8.根據權利要求1的裝置，其中所述支撐部件通過連線或電極連接到所述後基底或所述前基底。
9.根據權利要求1的裝置，其中所述電子發射器件為冷陰極型電子發射器件。
10.根據權利要求1的裝置，其中所述電子發射器件為表面電導發射型電子發射器件。
11.一種電子裝置，它包括具有電子發射器件的後基底，具有被電子輻照的部件的前基底，以及用來保持後基底和前基底之間的間隔的支撐部件，其中施加了用於從所述後基底向所述前基底加速電子的電場，所述支撐部件的表面具有從連接到所述後基底的部分算起長度為d1的第一區域，從連接到所述前基底的部分算起長度為d3的第三區域，及介於第一和第三區域之間的第二區域，所述支撐部件表面上在第一和第三區域中的縱向每單位長度的電位差小於所述支撐部件在第二區域中表面上的縱向每單位長度的電位差，並令ΔV1為連接到所述後基底的部分的電位與第二區域側上的第一區域端部的電位之間的電位差，ΔV3為連接到所述前基底的部分的電位與第二區域側上的第三區域端部的電位之間的電位差，這些電位差滿足ΔV1/d1＞ΔV3/d3
12.根據權利要求11的裝置，其中所述支撐部件第三區域的長度d3對應於不小於所述前基底和所述後基底之間的距離的1/10。
13.根據權利要求11的裝置，其中其電導比第二區域表面的電導高的部件暴露在第一區域的表面。
14.根據權利要求11的裝置，其中其電導比第二區域表面的電導高的部件暴露在第三區域的表面。
15.根據權利要求11的裝置，其中第二區域的表面由其電導低於第一和第三區域表面的電導的部件製成。
16.根據權利要求11的裝置，其中第二區域側的第一區域的端部的電位與第二區域側的第三區域的端部的電位之間的電位差，以及第二區域側的第一區域的端部與第二區域側的第三區域的端部之間的間隔具有不大於8kV/mm的關係。
17.根據權利要求11的裝置，其中第二區域側的第一區域的端部的電位與第二區域側的第三區域的端部的電位之間的電位差，以及第二區域側的第一區域的端部與第二區域側的第三區域的端部之間的間隔具有不大於4kV/mm的關係。
18.根據權利要求11的裝置，其中所述支撐部件通過連線或電極連接到所述後基底或所述前基底。
19.根據權利要求11的裝置，其中所述電子發射器件為冷陰極型電子發射器件。
20.根據權利要求11的裝置，其中所述電子發射器件為表面電導發射型電子發射器件。
21. 一種成象裝置，它包括權利要求1到20任何之一中定義的所述電子裝置，其中圖象在所述由電子輻照的部件上形成。
22.一種成象裝置，它包括權利要求1到20任何之一中定義的所述電子裝置，其中所述由電子輻照的部件具有在電子輻照時能夠發光的發光物質。
23.一種成象裝置，它包括權利要求1到20任何之一中定義的所述電子裝置，其中所述由電子輻照的部件具有在電子輻照時發光的螢光物質。
全文摘要
一種電子裝置包含帶有電子發射器件的後基底,由電子輻照的前基底,及用於保持這些基底之間的間隔的支撐部件。電場的分布受到控制,作用在離開支撐部件方向的力施加到被發射的電子以防止電子撞擊支撐部件。這時,向前基底電子被加速。由於在後基底側偏轉力產生的偏轉度大於在前基底側偏轉力產生的偏轉度,故後基底側偏轉力相對弱化。
文檔編號H01J9/24GK1198584SQ98106108
公開日1998年11月11日 申請日期1998年3月31日 優先權日1997年3月31日
發明者山崎康二, 伏見正弘, 光武英明 申請人:佳能株式會社