製造帶有電子發射元件的電子源基片及電子裝置的方法

2023-09-21 11:15:45 2

專利名稱：製造帶有電子發射元件的電子源基片及電子裝置的方法
本專利申請包括的發明涉及製造帶電子發射元件的電子源基片的方法和用該基片製造電子裝置的方法。
以前公知的電子發射元件廣義上分為兩種類型即熱電子發射元件和冷陰極電子發射元件。冷陰極電子發射元件具有下列類型例如場致發射型(以下用「FE型」表示)，金屬/絕緣層/金屬型(以下用「MIM型」表示)，和表面傳導型。
作為FE型電子發射元件的例子，在W.P.Dyke和W.W.Doran的《場發射》(「Field Emission」)載於《電子物理學進展》(Advance in ElectronPhysics),8,89(1956)中或在C.A.Spindt，《具有鉬錐尖的薄膜場發射陰極的物理特性》(「Physical Properties of Thin-film Field Emission CathodesWith Molybdenium Cones」),J.Appl-phys.47,5248(1976)中公開的元件已經公知了。
作為MIM型電子發射元件的例子，在C.A.Mead的《隧道發射器件使用》(「Operation of Tunnel-Emission Devices」),J.Appl.Phys,32,646(1961)中公開的元件已經公知。M.I.Elinson，《無線電工程》(RadioEng.)電子物理(Electron Phys.),10,1290(1965)中公開的元件已經公知。
作為表面傳導型電子發射元件的例子，在表面傳導型電子發射元件是利用電子流平行於形成在基片上的小面積薄膜的表面流動而產生電子發射的現象。表面傳導型電子發射元件包括使用在G.Dittmer在固體薄膜，9,317(1972)報導的Au薄膜的元件，使用M.Hartweu和C.G.Fonstad在IEEE Troms.ED Conf.519(1975)中報導的In2O3/SnO22薄膜的元件；和使用Hisashi Araki等人在Vacuum,Vol.26,No.1,Page 22(1983)報導的碳薄膜的元件，此外還有上述Elinson提出的SnO2薄膜的元件。
作為表面傳導型電子發射元件的典型例子，下面通過圖20中所示模型說明由上述M.Hartwen等人提出的元件的結構。在圖中，1表示基片，4表示由金屬氧化物通過濺射等形成圖形為字母H形狀的導電薄膜，其中還結合有通過在下面將描述的稱之為激勵成形的充電處理形成的電子發射部分5。如圖中所示，元件電極2和3之間的間隔L設置成使其長度在0.5到1mm範圍內，而薄膜的寬度W』為0.1mm。電子發射部分5是通過模型的方式描繪的，因為其位置和形狀是不清楚或不確定的。
在這種表面傳導型電子發射元件中，在電子發射之前將導電薄膜4進行稱為激勵成形的充電處理，以比形成電子發射部分5，這是最常見的方法。具體地說，激勵成形旨在使電子發射部分藉助於充電而形成。其要點是，例如，將DC電壓或逐漸升高的電壓加在上述導電薄膜4的兩相反端，由此使該薄膜產生局部裂縫，變形或變異，結果在高電阻狀態下形成電子發射部分5。例如這種處理使導電薄膜4局部形成裂縫，可以使此薄膜從裂縫的周圍發射電子。已進行上述激勵成形處理的表面傳導型電子發射元件能根據導電薄膜4上所加的電壓和相應地通過該元件的電子流感應而從電子發射部分6發射電子。
上述性能的表面傳導型電子發射元件結構簡單，而Ⅲ在製造時可以使用半導體製造的常規技術，因此使其具有可以排列在大表面區域上形成多種多樣的表面傳導型電子發射元件的優點。對這種特性的應用已進行了大量研究。可以引用諸如顯示裝置的帶電束源和成像裝置作為所進行的研究目標的適當例子。


圖19表示本專利申請人在JP-A-02-56822中公開的電子發射元件的結構。在該圖中，1表示基片，2和3分別表示元件電極，4表示導電薄膜，以及5表示電子發射部分。各種各樣的方法都適用於製造電子發射元件。例如，電子電極2和3可以通過半導體工藝中常見的真空薄膜技術和光刻磨蝕腐蝕技術形成在基片1上。然後導電薄膜4可以通過例如旋轉塗覆的分散塗覆方法而形成。然後，通過在元件電極2和3上加電壓以此進行電流-流動處理而形成電子發射部分5。當用於形成排列在大表面區域上多種多樣的元件時，上述的常規製造方法具有下述缺點必不可少地提供大型光刻腐蝕裝置、需要大量的步驟，以及製造的成本提高。為克服這些缺陷，已提出了不用半導體工藝構圖表面傳導型電子發射元件的導電薄膜，而是利用噴墨原理以液體的形式在表面上直接沉積含有一種金屬元素的溶液(如JP-A-08-171850)。
然而，在JP-A-08-17185。中公開的常規噴墨方法是通過利用如圖18A、18B和18C(這裡所示的組成部分與圖19中的意思相同)中所示的單個噴頭進行直接噴塗液體。對於較大表面積的基片來說，需要大量時間構圖一個基片，這就限制了產量的增加。常規方法還有設備的成本提高的缺陷，因為基片和噴頭之間相對運動的行程需要隨著基片的尺寸而增加。
本發明的任務在於，減少製造電子源基片所需的時間，提高製造電子源基片的產量，和提高電子源基片的質量。
本發明的一個目的是減少製造電子源基片的時間。為達到該目的，本發明的構成如下。
本發明的工藝用於製造具有多個電子發射元件的電子源基片，每個電子發射元件具有以一定間隔相對配置的一對元件電極，設置在間隔內並與該對元件電極都相連的導電薄膜、和在導電薄膜中形成的電子發射部分。此工藝包括形成導電薄膜的步驟，其方法為利用含金屬元素的溶液以液態塗於基片上的形成導電薄膜的區域上，其中對應於每個分別具有多個形成導電薄膜的位置的區域具有至少一個液體出口，而且液體出口和基片相對運動從而使液體至少一次塗於用於形成導電薄膜的各個位置上。
製造的時間能夠減少，而且通過使液體從各出口到各個區域的塗敷可以減小相對運動的範圍。
通過固定多個液體出口的相對位置能夠減小液體出口和基片的相對運動範圍。此多個出口的相對位置最如預先調節。
在本發明中，前述多個區域是以第一方向和不平行於第一方向的第二方向分割基片上用於形成導電薄膜的區域而形成的。通過液體出口在第一方向上的運動(掃描)，液體從液體出口排出而將液體塗於各個區域上，在第二方向設置的液體出口也通過在第一方向上的運動依次在各區域上噴塗液體。
在本發明中，通過製成相同形狀的多個區域而有效地進行液體噴塗。
在液體多次塗於一個導電形成區域中的情況下，為防止導電薄膜變形或為提高導電薄膜的均勻性，本發明的工藝構成如下。
本發明的工藝用於製造具有電子發射元件的電子源基片，其中電子發射元件包括以一定間隔相對設置的一對元件電極、位於該間隔內且與該對元件電極都相連的導電薄膜、形成在導電薄膜上的電子發射部分。此工藝包括形成導電薄膜的步驟即把含有金屬元素的溶液以液態形式從液體出口兩次或多次塗於基片上的導電薄膜部分上，其中一次液體塗敷和下一次液體塗敷之間的時間間隔比在容許限度內用於控制下一次液體塗敷的時間要長。
在本發明的構成中，在將液體塗於多個形成導電薄膜的位置上時，應合適地選擇形成導電薄膜的位置的數量、液體塗敷的溫度或溼度、塗敷液體的溶液成分、溶液的溶劑成分等，以滿足第二次或後來的液體塗敷的上述條件，並縮短等待的時間。
這種情況下，在本發明中，在對著具有各個形成導電薄膜的多個位置的各個的多個區域設置至少一個液體出口，並且液體出口和基片相對運動以在各個形成導電薄膜的位置上至少一次塗敷液體的合適地選擇液體塗敷的溫度或溼度、噴塗的液體的溶液成分，溶液的溶劑成分以及導電薄膜區域的分割的子區數量，以滿足液體塗敷的時間間隔的上述條件，並縮短等待時間。
在這裡，用於在容許限度內抑制下一次塗敷液體的散布的上述時間間隔可以是在首次塗敷液體的分布的大概範圍內保持第二次或後來塗敷液體的分布時間間隔，或者可以是在每次液體塗敷時，用於抑制液體的散布以在兩次或多次噴塗液體時達到用於準備所要求的電子發射元件的最終容許散布範圍的時間間隔。更確切地說，此時間間隔可以比1.8秒長。
在本發明中，液體塗敷可以通過噴墨系統來實施。特別是，該噴墨系統可以是利用熱能以在溶液中產生汽泡，從而利用汽泡噴塗液體的噴墨系統，或者可以是利用壓力-元件噴塗溶液的噴墨系統。
本發明的工藝用於製造具有電子源基片和受從電子發射元件發射的電子輻射的輻射接收部件的電子裝置，電子源基片具有多個電子發射元件，此電子發射元件包括以一定間隔相對設置的一對元件電極、位於此間隔內並與該對元件電極都相連的導電薄膜、和形成在導電薄膜上的電子發射部分；此工藝包括通過製造電子源基片的上述任意方法製造電子源基片。
輻射接收部件可以是利用電子輻射形成圖像的成像部件，還可以是利用電子輻射發光的發光體或螢光體。
圖1是表示根據本發明的一個例子的液體塗敷的方法的透視圖；圖2是噴頭的一部分和元件部分的部分放大圖；圖3A和3B表示使用常規的一個噴頭的液體塗敷情況的示意圖；圖4A和4B表示在本發明的分割區域上進行液體塗敷的情況的示意圖；圖5表示被分成m×n個相等區域的元件區域；圖6表示在本發明的例1中製備的矩陣排列型電子源基片；圖7表示在本發明的例2中製備的梯狀排列型電子源基片；圖8A和8B表示適用於本申請的表面傳導型電子發射元件的結構的平面示意圖和截面示意圖；圖9表示用在本發明中的噴墨頭單元的例子的結構；圖10表示用在本發明中的噴墨頭單元的另一例子的結構；圖11A和11B表示在製造本發明的表面傳導型電子發射元件中適用於電流成形處理的電壓波形的例子；圖12是表示適用於本發明的矩陣排列型電子源基片的示意圖；圖13是表示適用於本發明的成像裝置的矩陣布線型顯示屏板的示意圖；圖14A和14B是用在成像裝置中的螢光粉膜的例子的示意圖；圖15是在根據本發明的工藝製備的成像裝置中用於顯示NTSC系統的電視信號的驅動電路的例子的方框圖；圖16是表示適用於本發明的使用梯狀布線的電子源基片的示意圖；圖17表示在適用於本發明的矩陣排列型電子源基片上的液體塗敷位置；圖18A、18B和18C表示常規液體塗敷情況的示意圖；圖19是常規表面傳導型電子發射元件的透視圖；圖20是常規表面傳導型電子發射元件的平面示意圖。
下面描述本發明的優選實施例。
首先，解釋適用於本發明的表面傳導型電子發射元件。圖8A和8B是表示適用於本發明的表面傳導型電子發射元件的結構的平面示意圖和截面示意圖。在圖8A和8B中，該元件包括基片1，元件電極2,3，導電薄膜4，以及電子發射部分5。
基片1可以是由下面材料構成的石英玻璃、含有象Na等小劑量雜質的低摻雜玻璃、鈉鈣玻璃、表面沉積SiO2的玻璃基片、例如氧化鋁的陶瓷基板等等。構成彼此相對的反向電極2,3的材料可以選自各種導電材料，包括例如Ni,Cr、Au、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu和Pd等金屬及其合金；由例如Pd,As,Ag,Au,RuO2和Pd-Ag等金屬或金屬氧化物和玻璃之類構成的印刷導體；例如In2O3-SnO2等透明導體，以及例如多晶矽等半導體材料。
元件電極間的間隔L、元件電極的長度W、導電薄膜4的形狀等等設計得符合實際使用要求。元件電極的間隔L取值範圍最好從幾千到幾百μm，在考慮元件電極間所加的電壓時，其範圍最好是從1μm到100μm。
考慮到電極的電阻率和電子發射特性，元件電極的長度w範圍是從幾μm到幾百μm。元件電極2,3的厚度範圍是從100到1μm。
也可以使用不同於圖8中所示的另一種結構，其中導電薄膜4和相反元件電極2,3按順序疊加在基片1上。
為達到所要求的電子發射特性，導電薄膜4最好是由細顆粒構成的細顆粒薄膜構成。薄膜厚度的設計應考慮元件電極2,3的臺階覆蓋、元件電極2,3間的電阻率、後面提到的激勵成形條件等等。其厚度範圍最好是從幾幾千從10到500則更好。電阻相對Rs的範圍從102到107Ω/方。其中Rs是R的函數，即R=Rs(1/w)，其中R是厚度為t、寬度w和長度L的薄膜的電阻，並且Rs=p/t,p為薄膜材料的電阻率。在這裡，作為一個例子，所描述的成形處理是關於電流-流動處理的，但是並不限於此。也可以使用其它成形方法，通過在薄膜中形成裂縫而呈現高電阻狀態。
導電薄膜4可以由下列材料構成例如Pd,Pt,Ru,Ag,Au,Ti,In,Cu,Cr,Fe,Zn,Sn,Ta,W,和Pb等金屬；例如HfB2,ZrB2,LaB6,CeB6,YB4和GdB4等硼化物；例如PdO,SnO2,Zn2O3,PbO,和Sb2O3等金屬氧化物；例如TiC,ZrC,Hfc,TaC,SiC,和Wc等碳化物；例如TiN,ZrN，和HfH等氮化物；例如Si和Ge等半導體；碳等等。這裡的細粒薄膜是由細顆料的集合構成的薄膜，該細結構包括各個細顆粒的分散狀態和彼此相鄰或堆積(包括含有細顆粒的集合體的島狀結構)的細顆粒狀態。細顆粒的直徑範圍最好從幾到1μm，從10到200更好。
下面說明根據本發明用於形成表面傳導型電子發射元件的導電薄膜。
圖1表示根據本發明通過使用多個噴墨噴頭製備電子源基片的工藝。在圖1中，標號6表示噴墨噴頭，9表示工作檯，10表示電子發射區，以及61表示電子源基片。圖2是關於圖1中的右上邊的噴頭的放大圖，並大致上表示出噴墨噴頭6，元件電極2,3和液體8的相對位置。標號1表示基片。在圖中，元件區域的每個分區(子區)都使用一個噴墨噴頭，且一一對應，從而塗敷含有導電薄膜材料的液體。
液體釋放頭機構不受限制，只要它能按照所要求的量(常數或變化的)排出所要求的液體即可。特別是，噴墨系統適用於能夠形成約幾十毫微克的液體。噴墨系統可以是任何類型的，例如使用壓力元件的壓力-噴射系統，和利用加熱器的熱能形成汽泡用以噴射的氣泡噴射系統。
圖9和圖10表示噴墨噴頭單元的例子。圖9表示由下列部分組成的汽泡噴射系統的噴頭單元基片221，熱產生部分222，支撐板223，液體流動路徑224，第一噴嘴225，第二噴嘴226，分隔墨汁流動路徑的隔牆227，墨汁室228,229，墨汁進口2210,2211，和蓋板2212。
圖10表示具有下列組成部分的壓力噴射系統的噴頭單元玻璃製成的第一噴嘴231，玻璃製成的第二噴嘴233，圓筒形壓力元件233，過濾器234，液體墨汁供應管235,236，和電信號輸入端237。圖9和圖10中，使用了兩噴嘴，但噴嘴的數量不限於此。
圖1和圖2中，液體8可以是由含有用於形成導電薄膜的一種元素或一種化合物的水溶液或有機溶劑組成的。例如，含有鈀或其化合物作為形成導電薄膜的元素或化合物的液體包括乙醇胺型組合物的水溶液，例如乙酸鈀-乙醇胺組合物(PA-ME)，乙酸鈀-二乙醇胺組合物(PA-DE)，乙酸鈀-三乙醇胺組合物(PA-TE)，乙酸鈀-丁基乙醇胺組合物(PA-BE)，和乙酸鈀-二甲基乙醇胺組合物(PA-DME)；胺基酸型組合物的水溶液，例如鈀-甘氨酸組合物(Pd-Gly)，鈀-β-氨基丙酸組合物(Pd-β-Ala)，和鈀-DL-氨基丙酸組合物(Pd-DL-Ala)；和乙酸鈀-雙(二丙胺)組合物的丁基乙酸溶液。
在液體的塗敷中，如圖1所示，基片1的區域等分成m×n個子區，對應於每個等分的子區使用m×n個噴墨噴頭(或其整數倍個)，而且通過噴頭和基片的相對運動而使至少一種溶液液體塗敷於元件部分的每個子區。
在本實施例中，m×n個噴墨噴頭具有的液滴塗敷性能是單個噴頭的m×n倍，從而能以基片和噴頭的相同的相對運動速度，一次減少1/(m×n)的係數實行液體塗敷，以此可以提高產量。
此外，m×n個噴墨噴頭和基片的相對運動區域可以彼此相一致，而且所有噴頭是在相對於基片相同的方向同時運動的。從而，用於驅動相對運動的驅動機構的行程能夠減到通過單個噴頭處理的機構的行程的1/(m×n)，由此，在生產大面積基片時能使驅動機構和整個裝置小型化。
在前一次塗敷的液體乾燥之前在一個相同元件上進行多次液體塗敷的情況下，會出現這樣的問題，即液體的量比前一次塗敷的液體量增加了，從而增加了液體斑點的直徑而損壞了導電薄膜所形成的圖形的精細度。因此，在進行多次液體塗敷時，應根據液體塗敷的溫度和溼度以及液體的溶劑成分將m×n個子區設計成具有乾燥的時間間隔，從而穩定地和均勻地形成精細導電薄膜圖形。
如此塗於基片上的有機金屬溶液滴通過烘烤熱分解以形成導電薄膜。
下面說明圖8中的電子發射部分5。電子發射部分5是由形成在一部分導電薄膜4中的高電阻裂縫構成的，這取決於導電薄膜4的厚度、質量和材料以及激勵成形。電子發射部分S可以在其內部含有直徑為1000或更小的導電細顆粒。此導電細顆粒含有某些或所有的構成導電薄膜4的元素。電子發射部分5和與其相鄰的一部分導電薄膜4可以含有碳或碳的化合物。
對如此形成的導電薄膜4進行成形處理。例如，可通過電流-流動處理進行成形處理，以容許由圖中未示出的電源供給的電子流在元件電極2,3之間流動以修改形成電子發射部分的部分導電薄膜4的結構。
激勵成形能引起局部結構變化，例如導電薄膜4的毀壞、變形和修改。此變化的位置就構成了電子發射部分5。
圖11A和11B表示用於激勵成形的電壓波形的例子。電壓波最好是脈衝波形的，包括如圖11A所示的連續作用的高度恆定的電壓脈衝和如圖11B所示的增加電壓的脈衝。
圖11A中，T1表示脈寬，T2表示電壓波形的脈衝間隔。通常T1的選擇範圍是從1μsee到10msec，而T2的選擇範周是從10μsec到100msec。根據表面傳導型電子發射元件的形狀應合適選擇三角形波的波高(激勵成形中的峰值電壓)。在這樣的條件下，所加電壓的時間範圍為從幾秒到幾十分鐘。此脈衝波形不限於三角形波，還可以是任何要求的波形，例如方波。
圖11B中，T1和T2與圖11A中的相同。其波高(激勵成形中的峰值電壓)可以增加，例如每級增加約0.1V。
激勵成形的完成可以通過以脈衝間隔T2施加使導電薄膜4局部不損壞或不變形的電壓並測量電流強度來檢測。例如，當在施加約0.1V電壓通過元件電流測量的電阻為1MQ或更高時，激勵成形結束。
成形處理後的元件最好進行激活處理。激活處理明顯地改變元件電流(If)和發射電流(Ie)。
例如，激活處理可以通過在含有有機物質的氣體氣氛中象在激勵成形處理中那樣反覆施加脈衝而進行。含有機物質的氣體氣氛可以通過例如用油擴散泵或旋轉式泵將真空室抽真空並利用剩餘的有機氣體形成，或者通過用離子泵等將真空室充分抽真空並將合適的有機物質氣體引入真空室形成。有機物質氣體的壓力是由前面所述的實際使用類型、真空室的形狀、有機物質的種類等決定的。合適的有機物質包括例如鏈烷烴鏈烯烴和炔的脂族烴；芳香烴；乙醇；醛類；酮；胺；酚類；和諸如羧酸和磺酸的有機酸。其具體例子包括用CnH2n+2表示的飽和碳氫化合物，例如甲烷，乙烷、和丙烷；用CnH2n表示的非飽和碳烴化合物，例如乙烯和丙烯；苯；甲苯；甲醇；乙醇；甲醛；乙醛；丙酮；甲基-乙基酮；甲胺；乙胺；苯酚；甲酸；乙酸；丙酸；及類似物。通過這種處理，碳或碳的化合物從氣氛中的有機物質中澱積到元件上，從而明顯改變元件電流If和發射電流Ie。還應合適確定脈寬、脈衝間隔、脈衝波高等。
激活處理的完成是通過測量元件電流If和發射電流Ie來檢測的。
上述碳或有機化合物包括石墨(單晶的或多晶的)，無定形碳(單個無定形碳，或無定形碳和上述石墨的精製晶體的混合物)。澱積的薄膜厚度最好不大於500，不大於300則更好。
激活處理後的電子發射元件最好還要進行穩定化處理。穩定化處理是在具有不高於1×10-8Torr的有機物質的分壓的真空室中進行的，其分壓不高於1×10-10Torr則更好。真空室中的壓力範圍最好是從1×10-6.5到10-7Torr，最好不高於1×10-8Torr。為避免油對元件特性產生有害影響，所以用於把真空室抽成真空的真空裝置最好是無油的。具體的真空裝置包括吸附泵和離子泵。在抽真空過程中，真空室被完全加熱以利於吸附在真空室壁上和電子發射元件上的有機物質分子被抽走。加熱條件下的抽真空最好是在溫度範圍從80℃到200℃下進行5小時或更長，但不限於此。在考慮真空室的尺寸、電子發射元件的結構等情況下合適選擇抽真空的條件。順便提及，上面有機物質的分壓是通過用質譜儀測量主要由碳和氫組成的10-200質量數的有機分子的分壓併合成這些分壓而測試的。
穩定化處理之後，在實際驅動中，最好保持穩定化處理的氣氛，但並不限於此。通過充分去除有機物質，即使在真空度稍微下降的情況下元件的特性也能穩定保持。這種真空氣氛避免了額外澱積碳或碳化合物。可以保持元件電流If和發射電流Ie的穩定。
下面說明本發明的成像裝置。在成像裝置中，電子發射元件可以以各種方式排列在電子源基片上。
在一種排列中，許多平行排列的電子發射元件以其各自的端部相互連接。這種電子發射元件的排列以平行線(在列方向)方式設置。在這種布線上，在垂直上面的布線的方向上(在行方向)提供控制電極(也稱柵)，以形成控制電子發射元件發出的電子的梯狀排列。
在另一種排列中，電子發射元件在X方向和Y方向以矩陳形式排列，各個電子發射元件的一側的電極在X方向共同連接，而另一側的電極在Y方向共同連接。這種排列的類型是單矩陣排列，將在下面詳細說明。
參照圖12說明本發明的具有以矩陣排列的電子發射元件的電子源基片。圖12中，標號71表示電子源基片，72表示X方向布線，73表示Y方向布線，74表示表面傳導型電子發射元件，75表示布線。
X方向的布線72包括m條布線Dx1,Dx2,…,Dxm，它們由導電金屬或類似材料構成。而布線的材料，層厚、以及寬度都應合適確定。Y方向的布線73包括n條布線Dy1,Dy2,…,Dyn，它們與X方向布線72以相同方式構成。在m條X方向布線72和n條Y方向布線73之間提供絕緣中間層，以使兩者電氣絕緣，圖中未示出絕緣中間層。(符號m和n分別為整數)。
圖中未示出的絕緣中間層是由SiO2或類似物質構成。例如，絕緣中間層可以提供在具有X方向布線72的基片的全部或部分表面上。所選擇的絕緣中間層材料，和形成工藝應能經受住在X方向布線72和Y方向布線73的交點外的電勢差。X方向布線72和Y方向布線73被分別導出，作為外部端子。
構成電子發射元件74的一對電極(圖中未示出)通過m條X方向布線72、n條Y方向布線73以及連接線75電氣連接。
構成布線72和布線73的材料、構成連接線75的材料以及構成元件電極對的材料可以完全相同，也可以彼此部分不同。這些材料可以例如合適地選自構成元件電極的上述材料。當用作布線的材料和用作元件電極的材料相同時，與該元件電極相連的布線可以稱為元件電極。將X方向布線72連接到掃描信號施加裝置(圖中未示出)上以在X方向為選擇的電子發射元件74的行施加掃描信號。將Y方向布線73連接到調製信號發生裝置(圖中未示出)上以根據輸入信號在Y方向調製電子發射元件74的各個行。為各個電子發射元件提供驅動電壓，作為掃描信號和調製信號之間的電壓差。
在上述結構中，各個元件可以通過利用簡單的矩陣布線單獨地選擇和驅動。
下面通過參照13到15解釋用簡單矩陣排列的電子源基片構成的成像裝置。圖13示意地表示圖像成形裝置的顯示屏板的例子。圖14A和14B示意地表示用在圖13的顯示屏板中的螢光粉膜。圖15是根據NTSC型電視信號驅動用於顯示的電路的例子的方框圖。
圖13中，電子發射元件排列在基片71上。底板81固定基片71。面板86是由在其內表面具有螢光粉膜84和金屬敷層85等的玻璃基片83構成。把底板81和面板86用熔結玻璃等連接到支撐框架82上。外殼88可以通過烘烤熔融密封，例如在400℃到500℃的空氣或氮氣氛中烘烤超過10分鐘。符號Hv表示高壓端子。表面傳導型電子發射元件74相當於圖8A和8B中所示的一個元件。X方向布線72和Y方向布線73連接到表面傳導型電子發射元件的成對電極上。
外殼88是由上述的面板86，支撐框架82、和底板81構成。由於提供的底板81主要是為了提高基片71的強度，所以如果電子源基片本身有足夠的強度就可以省去分離的底板81。即，支撐框架82可以直接連接到基片71上，而面板86、支撐框架82、和基片71構成外殼88。另一方面，在面板86和底板81之間可以提供稱作隔板的支撐部件(抗大氣壓部件)，以給外殼88提供抵抗大氣壓力的足夠強度，圖中未示出隔板。
圖14A和14B示意表示螢光粉膜。單色螢光粉膜可以只由螢光粉構成。彩色螢光粉膜可以由稱作黑帶(圖14A)或黑色基體(圖14B)的黑色部件91和螢光粉92構成，這取決於螢光粉的配置。提供黑帶或黑度的目的是為了使彩色顯示所需的三基色螢光粉92之間的界限變黑，從而使混色不明顯並防止由於外部光的反射而造成對比度下降。黑帶或黑底是由具有對光幾乎不傳輸或幾乎不反射性質的材料構成，例如主要由通常所用的石墨組成的材料。
為得到單色或多色可以通過沉積法或印刷法將螢光粉塗於玻璃基片83上。通常在螢光粉膜84的內表面上提供金屬敷層85。提供金屬敷層的目的是為了通過螢光粉將內部發出的光反射到面板86的一側以提高亮度，並作為施加電子束加速電壓的電極，並保護螢光粉免受由外殼內產生的負離子的碰撞引起的損壞。螢光粉膜形成之後，通過將螢光粉膜的內表面弄平(通常稱為「成膜」)並通過真空澱積或類似方法在其上澱積Al而製備金屬敷層。
此外在面板86中，可以在螢光粉膜84(玻璃基片83的一側)的外表面上提供透明電極(圖中未示出)。
在上述熔融密封處，為了得到彩色顯示，彩色螢光粉應該按位置記錄以分別與電子發射元件相對。
通過如下方法可以製造圖13所示的成像裝置。
外殼88用適合的加熱以與上述穩定化處理相同的方式通過抽真空開口進行抽真空，用例如離子泵和吸附泵等無油真空裝置將其抽成約10-7torr的真空度以得到幾乎不含有機物質的氣氛，並將其密封。密封之後為保持外殼88中的真空，可以進行吸氣處理。在吸氣處理中，設置在外殼88中的預定位置的吸氣劑(圖中未示出)在外殼88密封之前或之後立即用電阻加熱、高頻加熱或類似加熱方法進行加熱以形成汽化澱積膜。通常吸氣劑主要是由Ba或類似物質構成。汽化澱積膜通過吸收可以保持真空度，例如保持外殼88內的真空度從10-5到10-7torr。
參照圖15解釋根據顯示屏板中的NTSC系統的電視信號用於電視顯示的驅動電路的結構的例子，其中顯示屏板使用了簡單矩陣排列的電子源基片。在圖15中，標號101表示圖像顯示屏板，102表示驅動電路，103表示控制電路，104表示移位寄存器，105表示行存儲器，106表示同步信號分離電路，以及107表示調製信號發生器，符號Vx和Va分別表示DC電源。
顯示屏板通過端子Dox1,…,Doxm，端子Doy1,…,Doyn，以及高壓端Hv與外部電子電路相連。為驅動電子源，掃描信號作用於端子Dox1,…,Doxm，即作用於以一行接一行(一行N個元件)的M行和N列的矩陣布線的表面傳導型電子發射源。調製信號作用於端子Dy1,…,Dyn，用於控制由上述掃描信號選擇的一行表面傳導型電子發射元件的各個元件的輸出電子束。例如10KV的DC電壓從DC電壓源Va加在高壓端HV上。此電壓是用於給電子發射元件發射的電子束提供足夠能量以激勵螢光粉的加速電壓。
掃描電路102中具有M個開關元件(用符號S1,…、Sm示意性地表示)。每個開關元件既可以選擇DC電壓源Vx的輸出電壓也可以選擇DV電壓(地電平)，並與顯示屏板101的任何端子Dx1,…,Dxm電氣連接。開關元件S1,…,Sm根據從控制電路103輸出的控制信號Tscan起作用，並且可以由如FET的組合開關元件構成。
此例中設置的DC電壓源應輸出恆定的電壓，從而根據表面傳導型電子發射元件的特性使未被掃描的元件保持在低於電子發射閾值電壓的電壓上。
控制電路103的作用是調節各個部分的工作以根據以外部施加的圖像信號進行合適地顯示。控制電路103根據同步信號Tsync產生控制信號Tscan,Tsft和Tmry。
同步信號分離電路106將從外面輸入的NTSC系統的電視信號分離成同步信號分量和亮度信號分量，而且可以由普通頻率分離電路(濾波器)構成。同步信號被同步信號分離電路106分成垂直同步信號和水平同步信號。同步信號在圖中用Tsync信號表示。從上面電視信號分離出的圖像亮度信號分量用DATA信號表示。DATA信號被送入移位寄存器104。
移位寄存器104根據從控制電路103輸入的控制信號Tsft為每一行圖像進行依次串行輸入的DATA信號的行/列轉換。(控制信號Tsft可以認為是移位寄存器104的移位時鐘。)為每一行進行串行/並行轉換之後(根據N個電子發射元件的驅動數據)的數據作為N個並行信號Id1,…,Idn從移位寄存器104輸出。
行存儲器105是為每行存儲圖像數據只存儲必需的時間的存儲裝置，而且根據從控制電路103輸入的控制信號存儲Id1,…,Idn的存儲信息。所存儲的存儲信息以I』d1,…,I』dn形式輸出並輸入到調製信號發生器107。
調製信號發生器107是適當地根據圖像數據I』d1,…,I』dn用於驅動和調製各個電子發射元件的信號源。其輸出信號通過端子Doy1,…,Doyn作用於顯示屏板101的電子發射元件上。
本發明的表面傳導型電子發射元件具有如下面講述的放電電流Ie的基本特性。在電子發射中定義了閾值電壓Vth。只有當電壓高於閾值電壓Vth時才產生電子發射，這取決於加在元件上的電壓。因此，當所加的電壓低於Vth時不會產生電子發射，而只有通過施加高於Vth的電壓時才會發射電子束。通過施加高於電子發射閾值電壓的電壓，發射電流隨著加在元件上的電壓的變化而變化。因此，在給元件施加脈衝電壓時，在低於電子發射電壓的電壓不會產生電子發射，而在高於電子發射閾值電壓的電壓才會輸出電子束。輸出的電子束的強度可以通過改變波形高度Vm來控制。輸出的電子束的總電子電荷量可以通過改變脈寬Pw來控制。
因此，電子發射元件可以用電壓調製法、脈寬調製法或類似方法根據輸入信號進行調製。在電壓調製法中，調製信號發生器107可以使用產生恆定長度的電壓脈衝並適當地根據輸入數據對脈衝的波高進行調製的電壓調製型電路。
在脈寬調製方法中，調製信號發生器107可以使用產生恆定波高的電壓脈衝並適當根據輸入數據對電壓脈衝的脈寬進行調製的脈寬調製型電路。
移位寄存器104和行存儲器105既可以是數位訊號系統，也可以是模擬信號系統，只要圖像信號的串並行轉換和存儲能以規定的速度進行即可。
在數位訊號系統中，從同步信號分離電路106輸出的信號DATA應該被轉換為數位訊號，這可以通過在電路106的輸出部分提供的A/D轉換器來完成。用在調製信號發生器107中的電路稍有差別，這取決於行存儲器105的輸出信號的種類數字的或摸擬的。在使用數位訊號的電壓調製系統中，調製信號發生器107可以使用D/A轉換電路，並且按需要外加放大電路或類似電路。在脈衝調製系統中，調製信號發生器107可以使用高速振蕩器、用於計算振蕩器輸出的數量的計數器、和用於把計數器的輸出與上面存儲器的輸出進行比較的比較器的組合電路。如果需要，可以給其加上放大器，用於把比較器輸出的修正過的修正信號電壓放大到表面傳導型電子發射元件的驅動電壓。
在使用模擬信號的電壓調製系統中，調製信號發生器107可以使用含有OP放大器等的放大器電路。如果需要，還可以給其加上電平移位電路。在脈寬調製系統中，可以使用電壓控制型振蕩電路(VCO)，而且如果需要，還可以包括用於將電壓放大電子發射元件的驅動電壓的放大器。
在上面結構的顯示屏板中，是通過外部端子Dox1,…Doxm和Doy1,…Doyn將電壓加在各個電子發射元件上而引起電子發射的。通過高壓端HV將高電壓加在金屬敷層85或透明電極(圖中未示出)上以加速電子束。被加速了的電子撞擊螢光粉膜84，從而產生用於形成圖像的光發射。
這裡所述的成像裝置的結構只是一個例子而已，在本發明的技術構思的基礎上，還可以以各種方式改進。在上述解釋中，信號是通過NTSC系統輸入的，但信號的輸入方法並不限於此，包括PAL系統、SECAM系統以及使用多掃描線的其它TV信號系統(例如，以MUSE系統為代表的高質量TV)。
電子源基片和成像裝置所使用的梯狀排列將參照圖16進行說明。
圖16示意地表示梯狀電子源基片的例子。圖16中，標號110表示電子源基片，而標號111表示電子發射元件。公共布線112(Dx1,…,Dx10)連接電子發射元件111。多個電子發射元件111在X方向平行排列(元件行)。多個元件行構成了電子源。每個元件行單獨由所加驅動電壓驅動其中所加電壓應高於電子發射閾值電壓以使元件行產生電子束髮射，而所加電壓低於該閾值電壓時不能使元件產生電子束髮射。元件行之間的公共布線Dx2,…,Dx1，例如Dx2和Dx3，可以是相同的布線。
圖16的電子源基片可以代替圖12的電子源以與圖13相同的方式構成成像裝置。
下面參照加工例子更詳細地描述本發明。[例1]圖1是最好地描述本發明特性的圖，表示用多個噴墨噴頭製造作為元件的電子源基片的方法。圖2是圖1的部分放大圖，示意地以放大尺寸表示噴墨噴頭和元件電極部分之間的位置關係以及液體澱積的條件。圖3A、3B、4A、4B是表示在液體塗敷過程中噴墨噴頭和基片之間相對運動的示意圖。
下面通過主要參照圖1,2,3A,3B,4A和4B按其進行的順序依次說明製造電子源基片的方法的步驟。
在本例子中，基片的尺寸是常規尺寸的兩倍，而等分的電子發射元件的m×n個區域設置為4。如圖1所示，9表示其上具有有待於形成導電薄膜的電子源基片的平臺支架。這裡，10表示電子發射元件區域。此部分被等分為4個區域，即2×2。對應每個這些被等分的區域，共有4個噴墨噴頭。
圖2以放大的尺寸部分地描繪了噴頭和元件部分。電子源基片上的表面傳導型電子發射元件具有與上述實施例形式相同的結構。其組成元件與圖8中所示元件相同，是由基片1、元件電極2和3、以及導電薄膜(細顆粒薄膜)4構成。此電子源基片61還帶有圖中未示出的布線電極。
下面簡述製造此電子源基片的程序。
首先，用玻璃基片作為絕緣基片。此玻璃基片徹底用例如有機溶劑清洗，然後在120℃的烘乾爐中烘乾。在基片上，每個具有500μm的寬度並以20μm間隔分隔開的多對元件電極形成有Pt膜(2000)，而且這些電極用布線連接。這種布線採用如圖6中所示的矩陣布線結構。
用作液體原材料的溶液是通過在水中溶解佔重量濃度0.05％的聚乙烯乙醇、佔重量濃度15％的2-丙醇、佔重量濃度1％的乙烯乙二醇以及鈀佔重量濃度0.15％的鈀乙酸乙醇胺絡合物[Pd(NH2CH2CH2OH)4(CH3COO)2]得到的水溶液。對於噴墨頭來說，利用了汽泡噴射的原理，其要點是通過熱能在溶液中產生汽泡，並藉助於汽泡的形成使溶液噴射。
在這裡，通過參照圖3A,3B,4A和4B，與常規使用一個噴頭用於噴塗小基片的方法相比較，說明使用分別對應於四個等分電子發射區域的四個噴墨噴頭用於噴塗液體的方法。在圖中，6表示噴墨頭。圖3A和3B表示利用一個噴頭在元件區域10的組成元件部分上進行液體噴塗的情況，這種噴塗是通過位於元件部分的右上角的噴頭在X方向11和Y方向相對於基片61(圖3A)運動而進行的。這種情況產生的X和Y方向的驅動行程在圖3B中用13和14表示。此噴塗是通過在Y方向上產生運動並且同時在X方向重複掃描來完成的。通過驅動基片一側上的平臺而產生驅動。
圖4A和4B表示具有接近於圖3A和3B的基片的兩倍的外部尺寸和正好是上述基片的兩倍的元件區域10的尺寸的電子源基片。元件區域10被等分成2×2個元件區域，即4個。等分的區域一一對應於四個噴墨頭，噴頭和基片在X方向11和Y方向12之間的相對運動對於四個噴頭驅動速度和驅動距離都是相同的。
當通過噴頭驅動或基片一側平臺驅動而得到相同的相對運動時，本例的目的是驅動基片一側並同時固定噴頭一側(圖4A)。
作為用於驅動平臺的具體裝置，本例採用了使用LAB(線性空氣軸承)在X方向驅動的方法和使用滾珠軸承在Y方向驅動的方法。由於穿過整個元件區域表面的液體噴塗是通過在Y方向產生運動而且同時在X方向重複掃描而得到的，並且因而在X側的驅動要求是能更快、更準確工作的驅動裝置，因此，應選擇用在X側的更快、更準確工作的LAB和用在Y側的低成本、更容易操作的滾珠軸承的組合。當然可以在X側和Y側都採用LAB。還可以在兩側都採用滾珠軸承的原理，只要在兩側上所起的作用符合要求即可。
如上所述本例採用了四個噴頭。由於噴頭的固定產生的這四個噴頭的位置關係應在將液體噴塗於元件區域之前在噴頭的固定過程中進行調節，以便校正可能產生的錯誤。在本例中，這種調節是通過將液體噴塗於基片上的元件區域的外面、測量從有關噴頭噴出的液體落在基片上的位置、並根據一個所選擇的噴頭的位置調整噴頭的位置來完成的，以此保證液體噴塗於正確位置。
由於如圖4B所示對應四個等分區域的噴頭的任務是對相關區域進行噴塗，因此，它們能夠塗覆的四個等分區域，這些區域與以相同的時間間隔，完全相同的行程的圖3B所示的常規單個噴頭的驅動行程13和14相比，尺寸上是其兩倍，表面積是其四倍。而且，在這裡可以不用對其改進而直接使用用於常規驅動速度和行程的驅動機構。
所有的上述裝置總體來說都是由CPU來控制的。用作驅動XY平臺目的的LAB(線性空氣軸承)和滾珠軸承經過X方向驅動電路和Y方向驅動電路連接到用於控制所有上述裝置的CPU上。噴墨頭經過噴頭驅動電路連接到CPU上。另外，用於檢測XY平臺的位置的X側雷射長度測試器和Y側雷射長度測試器也與CPU相連，並通過對其輸送關於XY位置的信息而工作。
在參考存儲在CPU中的組成元件的坐標系分析關於平臺的位置信息的同時，CPU根據從X側雷射長度測試器和Y側雷射長度測試器獲得的關於平臺位置的信息，經過噴頭驅動電路利用噴墨頭使液體塗於相關元件上。用於將噴塗液體的信號傳輸到噴頭的定時是由平臺的運動速度和從噴頭到基片的液體的行程的持續時間決定的。
對於元件電極之間的間隔來說，四個重疊的液體的噴塗是以與常規條件相同的方式依次進行的。這種情況下，液體噴塗於一個元件的持續時間與常規條件的相同。在其上進行液體噴塗之後的元件電極基片在350℃條件下在烘烤爐中加熱20分鐘，以排除有機物質。結果，由細顆粒的氧化鈀(PdO)構成的導電薄膜形成在元件電極部分上。
測量通過烘烤形成的圓柱的直徑，結果為100μm，其膜厚為150A。最後的元件長度約為100μm。
通過上述程序，在具有是常規基片的四倍的元件形成區域的大面積基片上進行的液體噴塗可以通過利用以與常規條件相同的持續時間的常規驅動機構來實現。
此外，通過在其上形成有導電薄膜的元件電極2和3之間施加電壓，可以對導電薄膜進行激勵成形處理，因而形成電子發射部分。此處理完成了具有一組表面傳導型電子發射元件的電子源基片的製造。
通過上面例1所述方法製造的大面積電子源基片具有與常規電子源基片同等的電子發射性能。例2意在描述帶有表面傳導型電子發射元件的成像裝置的製造方法，其中的表面傳導型電子發射元件用本發明的製造方法來獲得。本例使用了以多列排列並與布線相連之後形成如圖7所示梯狀的電極。
用於製造表面傳導型電子發射元件的方法在基本原理上與例1完全相同。所採用的將電子發射元件區域等分成2×2，或4個區域並對應各等分區域設置四個噴墨噴頭的原理如圖1所示。
用作液體原材料的是有機溶劑型鈀乙酸-雙二丙基胺絡合物的乙酸丁酯溶液。噴墨噴頭適於用壓力噴射的原理來工作。例1中採用的鈀乙酸乙醇胺絡合物的水溶液和汽泡噴射原理的噴墨噴頭可以毫無障礙地被替換。
兩倍的尺寸和四倍表面區域的區域可以如例1那樣，通過用常規程序中相同的驅動機構和相同的持續時間來處理。
此外，通過在其上形成有導電薄膜的元件電極2和3之間施加電壓，可以對導電薄膜進行激勵成形處理，因而能夠形成電子發射部分。此處理完成了具有一組表面傳導型電子發射元件的電子源基片的製造。
在所製成的此電子源基片上形成如圖13所示帶有面板86、支撐框架82和底板81的外殼88，然後將其真空密封，從而製成成像裝置，此成像裝置具有根據NTSC系統的電視信號進行電視顯示的驅動電路，如圖15所示。
通過上述例2的方法製造的大面積成像裝置穿過四倍大的整個螢光屏，產生與常規裝置產生的相同質量的圖像。本發明的第三個例子表示通過與例1相同的方式將基片等分成四個區域並對應四等分區域設置帶有多個噴嘴的噴墨頭來製造電子源基片的情況。
本例在567mm×420mm的區域內製造了總數為1.05百萬個的電子發射元件，其電子發射元件區域具有在X方向以間距270μm排列的2100個元件，和在Y方向以間距840μm排列的500個元件。
在本例中，電子發射元件區域被等分成2×2即4個區域，並設置每個具有50個噴嘴的噴墨頭以在液體塗於電子發射元件區域上之前對應四個等分的區域。每個等分區域具有排列總數為262500個的元件，即在X方向的1050個元件和Y方向的250個元件。這裡使用的噴頭每個都具有以與Y方向的元件的間距840μm相同的間距排列的50個噴嘴。在保持噴頭中的噴嘴的排列方向對準基片的Y方向時，進行液體噴塗，因此在Y方向的50個元件上同時噴塗液體可以通過在X方向的一行掃描來實現。由噴頭的固定形成的四個噴頭的位置關係可以在將液體塗於元件區域之前進行調節，以便於校正在噴頭的固定過程中產生的可能錯誤，這與例1相同。在本例中，由於每個噴頭具有50個噴嘴，因此四個噴頭的位置關係的調整可以通過測量當從50個噴嘴噴出的液體落在基片上形成的液滴的重心位置並根據一個選擇的噴頭的位置調節噴頭的位置來實現。本例中，用於調節噴頭位置的液體被塗於基片上的元件區域的外邊。但是，通過使用單個基片對噴頭的位置進行專門的調節也是容許的。液滴重心位置的測量可以通過用CCD裝置產生和引入液滴位置的圖像數據並處理該圖像數據以此計算位置來實現。
由於本例採用了基片一側上的平臺的工作來產生噴頭和基片之間的相對運動，如例1那樣，所以噴墨噴頭可以相對於基片在一個方向同時運動。
在噴塗過程中用於驅動平臺的方法和液體噴射的定時的控制是以與例1中相同的方式進行的。
本例中製造的組成元件的結構與圖8A和8B所示實例的結構相同。所構成的電子源基片應使組成元件的電極與MTX型布線相連，如圖6所示。
下面簡述製造電子源基片的程序。
首先，用玻璃基片作為絕緣基片。此玻璃基片用例如有機溶劑徹底清洗，然後在120℃的烘乾爐中烘乾。在基片上，所要求的用於形成總數為1.05百萬個元件即在X方向以270μm的間距排列2100個元件，在Y方向以840μm的間距排列500個元件，的多對電子電極，其每個寬度為100μm，兩個電極的間隔為20μm，並形成有Pt膜(500的厚度)，而且這些電極與相關布線相連。
然後，在基片上以上述相同的方法進行液體噴塗。作為液體的原材料，使用了通過在水中溶解佔重量濃度0.05％的聚乙烯乙醇、佔重量濃度15％的乙-丙醇、佔重量濃度1％的乙烯乙二醇以及鈀佔重量濃度0.15％的鈀乙酸-乙醇胺絡合物[Pd(NH2CH2CH2OH)4(CH3COO)2]得到的水溶液。對噴墨噴頭來說使用了汽泡噴射原理。對於元件電極之間的間隔部分來說，四次重疊的液體噴塗是用與常規條件相同的方式依次進行的。這種情況下，在一個元件上的噴塗液體的時間間隔設置為2.4秒。其上已噴塗液體的元件電極基片在350℃的烘烤爐中加熱20分鐘以排除有機物質，因而在元件電極部分上形成由細顆粒氧化鈀(PdO)構成的導電薄膜的圓點(圓柱形)。烘烤後的圓點，測量其直徑為100μm，厚度為150，元件的最後長度約為100μm。
另外，通過在其上形成有導電薄膜的元件電極2和3之間施加電壓，對導電薄膜進行激勵成形處理。然後，再對此薄膜進行活化和穩定化處理，因而轉換為電子源基片。
本例中製造的電子源基片可以在其上形成帶有面板、支撐框架、和底板的外殼，再將其密封，然後通過與驅動電路相連，用於在NTSC系統的電視信號的基礎上進行電視顯示，從而製成成像裝置。
因為液體被指定塗覆在電子源基片上的區域被等分成四個區域，而每個都具有50個噴嘴的噴墨噴頭對應等分的區域，並通過基片的工作使所有的噴頭相對基片在一個方向上同時運動，從而本例能夠快速、高度準確地將液體噴塗於基片的整個表面。在清洗過的鈉鈣玻璃上，以300μm的間距按矩陣排列厚度為500的Pt膜的相對電極，相對電極間的間隔為20μm，此矩陣排列是在行方向排列100對電極，在列方向排列100對電極，各相對電極與行方向的布線和列方向的布線分別相連接。在這種情況下，形成導電薄膜的範圍(容許液體噴塗的區域)設置為120μm×120μm，如圖17所示。
決定此特定範圍的因素是，通過使用噴墨頭噴出的直徑為100μm的液滴落在靶面上的準確度約為±5μm，平臺前進的準確度約為±5μm。
當通過使用上述與例1相同的噴墨頭和溶液(鈀乙酸-乙醇胺絡合物的水溶液)將液體四次噴塗於基片上的每個四等分元件部分上時，通過以小於2秒的時間間隔產生液滴而多次噴塗液體得到的某些元件由於與布線接觸而使直徑非常大而且很容易分裂。
在沒有布線的基片的樣品上進行試驗，測量形成的液滴的直徑。測量結果如表1所示。
表1
此表表示在23℃的溫度和45％溼度條件下以時間間隔T在每個元件部分上四次噴塗液體而對在不同設置的四個元件上形成的液滴進行測量其直徑得到的結果。順便提及，液滴是由直徑為100μm的一個液體噴塗周期形成的。從表中看出，以小於2秒的時間間隔噴塗的液體的液滴的直徑接近等於由一個噴塗周期形成的液滴的直徑，但是以不大於1.8秒的時間間隔噴塗的液體液滴的直徑必然大於由一個噴塗周期形成的液滴的直徑。從這些結果中得出如下結論在以不超過1.8秒的時間間隔T噴塗的情況下，帶有上述布線的基片有可能使液體接觸到布線，並因而使液體被破壞變形，而且基片中的元件在烘烤之後電阻的分布極差。相比之下，本例中通過以不少於2秒的時間間隔T對帶有布線的基片進行液體噴塗製造的電子源基片，其元件與由於液體與布線接觸而造成的液滴的變形無關，而且能夠在烘烤之後得到均勻的電阻分布。使用這種基片的圖像顯示裝置在螢光屏上的光輸出分布特別好。
如上所述，本例中將電子發射元件區域等分成2×2，即4個區域。但是，本發明這種分割的方式是可以人為改變的，這取決於驅動的種類、基片的尺寸和實際使用的元件區域的尺寸。例如，可以分割成如圖5所示的m×n個區域(其中的元件區域由10表示)。當通過增加數字m和n來提高產量時，對每個元件部分進行多個周期的液體噴塗應相當小心。為形成具有與用一個周期形成的液滴直徑相等的直徑的液滴，多周期的噴塗的時間間隔必須超過由溫度、溼度和溶劑的成分決定的時間間隔。因此，最好使用能提供上述時間間隔的分割數量和圖形進行導電薄膜的噴塗。
由本專利申請所包含的本發明能夠通過使用如上所述的常規驅動機構在較短的製造時間內完成在電子源基片上形成電子發射元件的導電薄膜的液體噴塗。還容許使用常規驅動機構在大表面區域上進行液體噴塗。
此外，由本專利申請所包含的本發明能夠抑制在形成導電薄膜過程中的可能引起的導電薄膜變形。
因此，本發明能夠提高製造根據本發明的電子源基片和使用表面傳導型電子發射元件的成像裝置的工藝的產量，並且可以降低成本。本發明還能提供電源和具有高均勻度和高質量的成像裝置。
權利要求
1.一種用於製造其上具有多個電子發射元件的電子源基片的方法，其中的電子發射元件包括各個以一定間隔相對設置的一對元件電極、形成在該間隔內並與該對元件電極都相連的導電薄膜、以及形成在導電薄膜中的電子發射部分，此方法包括將含有金屬元素的液態溶液噴塗於基片上形成導電薄膜位置上的形成導電薄膜的步驟，其特徵在於，至少一個液體出口相對各個具有各自多個形成導電薄膜位置的每個多個區域設置，並且液體出口和基片相對運動以使液體至少一次噴塗於形成導電薄膜的各個位置上。
2.如權利要求1的製造電子源基片的方法，其特徵在於，多個液體出口的相對位置在出口和基片的相對運動中被固定。
3.如權利要求1或2的製造電子源基片的方法，其特徵在於，所述多個區域是通過在第一方向和不平行於第一方向的第二方向分割基片的表面所形成的子區。
4.如權利要求1到3中任一項的製造電子源基片的方法，其特徵在於所述多個區域的形狀彼此相同。
5.如權利要求1到4中任一項的製造電子源基片的方法，其特徵在於對應各個區域使用具有出口的噴頭。
6.如權利要求1到5中任一項的製造電子源基片的方法，其特徵在於，對形成導電薄膜的位置至少進行兩次液體噴塗，並且一次液體噴塗和下一次液體噴塗之間的時間間隔大於在容許限度內用於抑制下一次噴塗液體的噴射所需的時間長度。
7.一種製造其上具有電子發射元件的電子源基片的方法，其中的電子源基片包括一對以一定間隔相對設置的元件電極、形成在該間隔內並與該對元件電極都相連的導電薄膜、以及形成在導電薄膜中的電子發射部分，此方法包括對形成導電薄膜的位置進行至少兩次液體噴塗，在一次液體噴塗和下一次液體噴塗之間的時間間隔大於在容許限度內對抑制下一次噴塗液體的噴射所需的時間長度。
8.如權利要求6或7的製造電子源基片的方法，其特徵在於所述時間間隔大於1.8秒。
9.如權利要求1到8中任一項的製造電子源基片的方法，其特徵在於液體是通過噴墨系統噴塗的。
10.如權利要求9的製造電子源基片的方法，其特徵在於，所述噴墨系統是使用熱能而使溶液中產生汽泡的系統，而且溶液以汽泡形式噴射。
11.如權利要求9的製造電子源基片的方法，其特徵在於所述噴墨系統是使用壓力-元件噴射液體的系統。
12.一種製造其上具有多個電子發射元件和輻射接收部件的電子源基片的方法，其中的每個電子發射元件包括以間隔相對設置的一對元件電極、形成在該間隔內並與該對元件電極都相連的導電薄膜、以及形成在導電薄膜中的電子發射部分，輻射接收元件是用於接收從電子發射元件發射的電子，此方法包括前述權利要求1到11中任一項的任何步驟。
全文摘要
本發明公開了一種以高效率形成不帶有不規則形狀的電子發射元件的製造電子源基片的新方法。在該方法中,形成導電薄膜的區域被分成其上分別形成導電薄膜的多個子區。在通過多次液體噴塗形成導電薄膜時,兩次液滴噴塗之間的時間間隔被控制為大於在容許限度內抑制下一次噴塗液體的噴射所需的時間長度。
文檔編號H01J9/02GK1208945SQ9811525
公開日1999年2月24日 申請日期1998年3月20日 優先權日1997年3月21日
發明者宮本稚彥, 長谷川光利, 三道和宏, 重岡和也 申請人:佳能株式會社