專利名稱：電子束裝置、圖象形成裝置、組件以及它們的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用電子發(fā)射的電子束裝置，使用電子束裝置的圖象形成裝置和用于電子束裝置的元件，還涉及制造這些裝置和元件的方法。
已知電子發(fā)射元件的兩種類型，即熱陰極元件和冷陰極元件。作為冷陰極元件，已知表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件，場(chǎng)致發(fā)射型元件(以下稱為FE型)，金屬/絕緣體/金屬型電子發(fā)射元件(以下稱為MIM型)。
表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件利用當(dāng)電流流過在與薄膜表面平行的基板上形成的薄膜小區(qū)域時(shí)會(huì)發(fā)射電子的現(xiàn)象。至此為止所報(bào)道的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件包括使用由Elinson等人披露的(M.I.Elinson,Radio Eng.Electron:Phys.,10,1290(1965))SiO2薄膜的元件，使用Au薄膜的元件(G.Dittmer:“Thin Solid Films”,9,317(1972))，使用In2O3/SnO2薄膜的元件(M.Hartwell andC.G.Fonstad:"IEEE Trans.ED Conf",519(1975))，和使用碳薄膜的元件(Hisashi ARAKI et al,"Vacuum",Vol.26,No.1,22(1983))。
作為表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件結(jié)構(gòu)的典型例子，圖12所示的平面圖表示由M.Hartwell等人披露的元件。在圖12中，參考序號(hào)1表示基板，參考序號(hào)2表示由通過濺射形成的金屬氧化物構(gòu)成的導(dǎo)電性薄膜。把導(dǎo)電性薄膜2構(gòu)圖成圖12所示的H字母形狀。通過使導(dǎo)電性薄膜2經(jīng)受稱為激勵(lì)形成處理的激勵(lì)處理形成電子發(fā)射部分3。
激勵(lì)形成處理經(jīng)使用電源形成電子發(fā)射部分。利用該過程，恒定的d.c.電壓或按順序逐漸升高其幅度，例如約1V/min的d.c.電壓跨接在導(dǎo)電性薄膜2的相對(duì)端，以局部破壞、變形或分解導(dǎo)電性薄膜2，從而形成帶有高電阻的電子發(fā)射部分3。局部破壞、變形或分解的導(dǎo)電性薄膜2的部分有裂縫，以使在適當(dāng)?shù)碾妷菏┘釉趯?dǎo)電性薄膜2上時(shí)，在裂縫附近發(fā)射電子。
在"Field Emission",Advance In Electron Physics,8,89(1956)or C.A.Spindt,"Physical Properties of Thin-Film FieldEmission Cathodes with molybdenum Cones",J.Appl.Phys.47,5248(1976)上披露了FE型元件的實(shí)例。
作為FE型元件結(jié)構(gòu)的典型例子，圖13所示剖面圖表示由C.A.Spindt等人披露的元件。在圖13中，參考序號(hào)4表示基板，參考序號(hào)5表示由導(dǎo)電性材料制成的發(fā)射級(jí)布線層，參考序號(hào)6表示發(fā)射錐體，參考序號(hào)7表示絕緣層，參考序號(hào)8表示柵極電極。利用該元件，當(dāng)適當(dāng)?shù)碾妷菏┘釉诎l(fā)射錐體6和柵極電極8上時(shí)，通過場(chǎng)致發(fā)射，從發(fā)射錐體6的端部發(fā)射電子。
在圖13所示的未加有疊層結(jié)構(gòu)的情況下，F(xiàn)E型元件的另一實(shí)例有大體與基板表面平行地設(shè)置于基板上的發(fā)射體和柵極電極。
例如，在C.A.Mead,"Operation of Tunnel-emission Devices",J.Appl.Phys.,32,646(1961)上披露了MIM型元件。圖14所示的剖面圖表示MIM型元件的典型例子。在圖14中，參考序號(hào)9表示基板，參考序號(hào)10表示金屬制成的下電極，參考序號(hào)11表示厚度約80至300埃的薄絕緣膜，參考序號(hào)12表示金屬制成的厚度約80至300埃的上電極。利用MIM型元件，當(dāng)適當(dāng)?shù)碾妷菏┘釉谏想姌O12和下電極10之間時(shí)，就從上電極12的表面發(fā)射電子。
與熱陰極元件相比，上述冷陰極元件能夠在較低的溫度下發(fā)射電子，并且不需要燈絲。因此，冷陰極元件比熱陰極元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠制成良好的元件，即使把許多元件以高密度設(shè)置在基板上，也不會(huì)出現(xiàn)基板的熱熔化等問題。作為與熱陰極元件的差異，由于熱陰極元件帶有加熱燈絲的操作，因此有較慢的響應(yīng)速度，所以冷陰極元件有快速響應(yīng)速度的優(yōu)點(diǎn)。冷陰極元件的應(yīng)用領(lǐng)域包括圖象形成裝置，例如圖象顯示裝置和圖象記錄裝置，電子束源等。
作為把冷陰極元件用于圖象顯示裝置的實(shí)例，已知由本受讓人披露的圖象顯示裝置，在美國專利No.5066883中披露的圖象顯示裝置和在日本專利申請(qǐng)公開No.2-257551和No.4-28137中披露的圖象顯示裝置。這些圖象顯示裝置采用表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件和在電子束的轟擊下發(fā)光的熒光膜的組合。作為使用多個(gè)FE型元件的圖象顯示裝置的應(yīng)用實(shí)例，已知由R.Meyer等人披露的平板型顯示裝置(R.Meyer,"Recent Development on Micro-tips Display at LETI",Tech.Digestof 4th Int.Vacuum Microelectronics Conf.,Nagahama,pp.6 to 9(1991))。由本受讓人在日本專利申請(qǐng)公開No.3-55738中披露了使用多個(gè)MIM型元件的圖象顯示裝置的應(yīng)用實(shí)例。
表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件具有特別簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)并容易制造。其優(yōu)點(diǎn)在于，能夠在較大區(qū)域中容易地形成多個(gè)元件。與液晶顯示相比較，由于其具有的自身發(fā)光型和良好的寬視角，所以使用表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件和熒光膜組合的圖象顯示裝置不需要背照光。
在平板型圖象顯示裝置中，在平坦的基板上設(shè)置多個(gè)電子發(fā)射元件，把由電子轟擊產(chǎn)生光的熒光元件面對(duì)平坦的基板設(shè)置。電子發(fā)射元件按兩維形狀被設(shè)置于基板上(該元件被稱為多電子束源)。各元件與行和列方向的布線連接。驅(qū)動(dòng)元件的一種方法是簡(jiǎn)單矩陣驅(qū)動(dòng)方法。為了從要求的矩陣行上的元件中發(fā)射電子，把選擇電壓施加在該行上，并與其同步地把信號(hào)電壓施加在列布線上。從選擇行上的電子發(fā)射元件發(fā)射的電子朝向熒光元件加速，并轟擊它以在其上產(chǎn)生光。通過順序地對(duì)各行施加選擇電壓，就能夠顯示圖象。
在基板(背板)和基板(面板)之間的空間中保持真空是必要的，在背板上按兩維矩陣形狀形成電子發(fā)射元件，在面板上形成熒光元件和加速電極。由于大氣壓施加在背板和面板上，所以基板必須有耐大氣壓的厚度，顯示裝置變得越大，基板就必須越厚。但是，厚基板增加了顯示裝置的重量。鑒于這點(diǎn)，把支撐元件(隔板)插在背板和面板之間，以維持背板和面板之間的距離，防止背板和面板被破壞。
為了耐大氣壓，隔板需要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，并且需要不對(duì)背板和面板之間的電子飛行軌道產(chǎn)生大的影響。影響電子軌道的原因是隔板電荷。隔板上的電荷可以歸因?yàn)閺碾娮釉窗l(fā)射的一部分電子或從面板反射的電子入射到隔板上，和從隔板發(fā)射二次電子，或由碰撞產(chǎn)生的離子附著在隔板表面。
由于隔板帶正電，所以靠近隔板飛行的電子就附著在隔板上，導(dǎo)致靠近隔板的顯示圖象失真。電荷的影響隨背板和面板之間的距離變大而變得明顯。
一般來說，通過對(duì)電荷表面提供導(dǎo)電性，使一些電流從其中流過以抑制電荷。在日本專利申請(qǐng)公開No.57-118355中披露了把該概念引入到隔板中，并用氧化錫涂敷隔板表面。在日本專利申請(qǐng)公開No.3-49135中披露了用含玻璃的PbO涂敷隔板的方法。
在改進(jìn)蠕緩放電擊穿電壓方面，如果隔板表面涂敷具有較小二次發(fā)射系數(shù)的材料，那么改進(jìn)是有效的。作為在隔板表面上涂敷的具有較小二次發(fā)射系數(shù)的材料的實(shí)例，已知氧化鉻(T.S.Sudarshan andJ.D.Cross:IEEE Trans.EI-11,32(1976))和氧化銅(J.D.Crossand T.S.Sudarshan:IEEE Trans.EI-9,146(1974))。
本發(fā)明的目的在于提供一種電子束裝置，包括帶有電子發(fā)射部分的第一基板，面對(duì)第一基板的第二基板，和設(shè)置在第一和第二基板之間的第一元件，其中把由第一元件對(duì)電子束產(chǎn)生的影響改變到更適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)，適當(dāng)?shù)匾种圃撚绊懙淖兓?，或抑制在第一元件上的放電?br> 本發(fā)明的電子束裝置包括帶有電子發(fā)射部分的第一基板；面對(duì)第一基板的第二基板；和設(shè)置在第一和第二基板之間的第一元件，其特征在于，在第一元件的表面上形成氮化碳。
本發(fā)明的圖象形成裝置包括帶有電子發(fā)射部分的第一基板；面對(duì)第一基板和帶有按照從電子發(fā)射部分中發(fā)射的電子形成圖象的圖象形成元件的第二基板；和設(shè)置在第一和第二基板之間的第一元件，其特征在于，在第一元件的表面上形成氮化碳。
圖象形成元件可以是熒光膜。
在本發(fā)明電子束裝置的元件中，電子束裝置包括帶有電子發(fā)射部分的第一基板；面對(duì)第一基板的第二基板；和設(shè)置在第一和第二基板之間作為電子束裝置元件的第一元件，其特征在于，在第一元件的表面上形成氮化碳。
在電子束裝置、圖象形成裝置和用于電子束裝置的元件中，可以導(dǎo)入下列結(jié)構(gòu)。
例如，第一元件可以是隔板，用于維持第一和第二基板之間的距離。由于隔板?？拷娮榆壍涝O(shè)置，所以能夠有效地采用本發(fā)明。
可以按薄膜形式在第一元件上形成氮化碳。
本發(fā)明的氮化碳可以是電絕緣的或?qū)щ姷?。這里使用的術(shù)語“絕緣的”是指氮化碳有足夠大的電阻值，以致可忽略第一元件電荷量上的變化，這里使用的術(shù)語“導(dǎo)電的”是指氮化碳有能夠消除第一元件上的電荷的電阻值。
氮化碳可以包括用于調(diào)整氮化碳的電阻率的金屬元素。
可以在導(dǎo)電的基底材料上形成氮化碳。導(dǎo)電的基底材料可以是具有導(dǎo)電性的材料，或可以帶有在材料表面上形成的薄膜，以通過其自身或與基底材料一起提供導(dǎo)電性。
當(dāng)在導(dǎo)電的基底材料上形成氮化碳時(shí)，并且如果導(dǎo)電的基底材料包含對(duì)包括氮化碳的薄膜有影響的某些物質(zhì)例如鈉，那么可以把另一薄膜插入在基底材料和至少包括氮化碳的薄膜之間，插入的薄膜抑制物質(zhì)例如鈉的沉淀，或抑制至少包括氮化碳的薄膜成分被物質(zhì)例如鈉交換。
第一元件可以連接到有不同電位的電極上。通過電極之間的電位差可以消除第一元件上的電荷。如果氮化碳的電阻較大和氮化碳上的電荷難于直接在其上消除，那么可以通過基底材料，通過氮化碳薄膜和基底材料之間的薄膜，或通過基底材料和薄膜兩者來消除電荷。由于電極處于不同的電位，所以一個(gè)電極可以在第一基板上，另一個(gè)電極可以在第二基板上。在第一基板上的電極可以是對(duì)第一基板的電子發(fā)射部分的布線。第二基板上的電極可以是對(duì)從電子發(fā)射部分發(fā)射的加速電子施加勢(shì)能的電極。
第一基板可以包括多個(gè)電子發(fā)射部分。電子發(fā)射部分可以設(shè)置成矩陣形狀。作為與第一元件連接的第一基板的布線，可以使用與按矩陣形狀設(shè)置的電子發(fā)射元件連接的一部分矩陣布線層。
電子發(fā)射部分可以是在第一基板上形成的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的電子發(fā)射部分。
在制造電子束裝置、圖象形成裝置或用于電子束裝置元件的方法中，可以通過濺射形成第一元件上的氮化碳。
制造電子束裝置的方法包括本發(fā)明的下列方法。
一種制造電子束裝置的方法，該裝置有帶有電子發(fā)射部分的第一基板，面對(duì)第一基板的第二基板，在第一和第二基板之間設(shè)置的第一元件，該方法包括以下步驟由濺射工藝在第一元件的表面上形成氮化碳，在實(shí)施濺射工藝的同時(shí)，把負(fù)的偏置電壓施加在第一元件的基底材料上。
一種制造電子束裝置的方法，該裝置有帶有電子發(fā)射部分的第一基板，面對(duì)第一基板的第二基板，在第一和第二基板之間設(shè)置的第一元件，該方法包括以下步驟把在第一元件表面上形成的氮化碳暴露在至少包含鹵素或鹵素化合物的氣體中。
制造圖象形成裝置的方法包括本發(fā)明的以下方法。
一種制造圖象形成裝置的方法，該裝置有帶有電子發(fā)射部分的第一基板，面對(duì)第一基板和帶有按照從電子發(fā)射部分中發(fā)射的電子形成圖象的圖象形成元件的第二基板，和在第一和第二基板之間設(shè)置的第一元件，該方法包括以下步驟由濺射工藝在第一元件的表面上形成氮化碳，在實(shí)施濺射工藝的同時(shí)，把負(fù)的偏置電壓施加在第一元件的基底材料上。
一種制造圖象形成裝置的方法，該裝置有帶有電子發(fā)射部分的第一基板，面對(duì)第一基板和帶有按照從電子發(fā)射部分中發(fā)射的電子形成圖象的圖象形成元件的第二基板，和在第一和第二基板之間設(shè)置的第一元件，該方法包括以下步驟把在第一元件表面上形成的氮化碳暴露在至少包含鹵素或鹵素化合物的氣體中。
制造用于電子束裝置的元件的方法包括本發(fā)明的下列方法。
一種制造用于電子束裝置的元件的方法，該裝置有帶有電子發(fā)射部分的第一基板，面對(duì)第一基板的第二基板，在第一和第二基板之間設(shè)置的第一元件作為用于電子束裝置的元件，該方法包括以下步驟由濺射工藝在第一元件的表面上形成氮化碳，在實(shí)施濺射工藝的同時(shí)，把負(fù)的偏置電壓施加在第一元件的基底材料上。
一種制造用于電子束裝置的元件的方法，該裝置有帶有電子發(fā)射部分的第一基板，面對(duì)第一基板的第二基板，在第一和第二基板之間設(shè)置的第一元件作為用于電子束裝置的元件，該方法包括以下步驟把在第一元件表面上形成的氮化碳暴露在至少包含鹵素或鹵素化合物的氣體中。
在包括把在第一元件表面上形成的氮化碳暴露在至少包含鹵素或鹵素化合物的氣體中步驟的方法中，最好在比使用中的最高溫度還高的溫度下實(shí)施暴露步驟，直至制成電子束裝置。最好也在比粘接和密封第一和第二基板的溫度更高的溫度下實(shí)施暴露步驟。
在本發(fā)明的各方法中，通過在氮?dú)夥罩袨R射碳靶或在碳靶是石墨的情況下，可以形成第一元件表面上的氮化碳。
圖1是表示本發(fā)明的隔板結(jié)構(gòu)和靠近它的顯示板元件的剖面圖。
圖2是表示本發(fā)明顯示板的局部剖切的透視圖。
圖3是表示多電子束源基板的平面圖。
圖4A是表示水平型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的平面圖，圖4B是圖4A的剖面圖。
圖5A和5B是表示顯示板的面板上熒光膜布局實(shí)例的平面圖。
圖6A、6B、6C和6D是表示水平型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件制造工藝的剖面圖。
圖7是表示在激勵(lì)形成處理中所加電壓的波形曲線圖。
圖8A是表示在激勵(lì)活化處理中所加電壓的波形曲線圖，圖8B是表示發(fā)射電流Ie變化的曲線圖。
圖9是表示垂直型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的剖面圖。
圖10A、10B、10C、10D和10E是表示垂直型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件制造工藝的剖面圖。
圖11是表示表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的典型特性的曲線圖。
圖12是表示常規(guī)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件實(shí)例的平面圖。
圖13是表示常規(guī)FE型元件實(shí)例的示意圖。
圖14是表示常規(guī)MIM型元件實(shí)例的示意圖。
圖15A和15B是表示隔板實(shí)例的示意圖。
圖16和17是表示氮和碳的ESCA頻譜和峰值間距的曲線圖。
圖18是表示本發(fā)明實(shí)施例的圖象形成裝置的隔板和靠近它的元件的剖面圖。
圖19是表示本發(fā)明隔板的剖面圖。
圖20是表示第五實(shí)施例使用的濺射系統(tǒng)的示意圖。
圖21是表示用于實(shí)施例的濺射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是表示作為本發(fā)明圖象形成裝置的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例的顯示板的透視圖。把顯示板局部剖切，以顯示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。下面，將詳細(xì)說明顯示板。
在圖2中，參考序號(hào)17表示背板，參考序號(hào)18表示側(cè)壁，參考序號(hào)19表示面板，這些元件17至19構(gòu)成使顯示板內(nèi)部保持真空狀態(tài)的氣密封接容器。在裝配氣密封接容器時(shí)，為了保證充分的強(qiáng)度和氣密性，需要把這些元件在其接合處粘接在一起。例如，通過在接合處涂敷熔結(jié)玻璃并在空氣或氮?dú)夥罩?00至500℃下經(jīng)10分鐘以上烘焙，來實(shí)現(xiàn)這種封接。下面，說明對(duì)氣密封接容器內(nèi)部抽真空的方法。由于氣密封接容器內(nèi)部要維持約10-4Pa數(shù)量級(jí)的真空，所以構(gòu)成氣密封接容器，以使其能耐大氣壓，以便防止容器因大氣壓或意外碰撞而破裂。為此，設(shè)有隔板22，它對(duì)應(yīng)于所附權(quán)利要求書和說明書中使用的術(shù)語“第一元件”。
圖1是顯示板的示意性剖面圖，主要表示隔板22的周邊元件。圖1中給出的參考序號(hào)對(duì)應(yīng)于圖2中給出的參考序號(hào)。參考序號(hào)14表示包括電子發(fā)射部分的冷陰極電子源。參考序號(hào)17表示背板，參考序號(hào)18表示側(cè)壁，參考序號(hào)19表示面板，這些元件17至19構(gòu)成使顯示板內(nèi)部保持真空狀態(tài)的氣密封接容器。
隔板22由表面涂敷氮化碳膜23的絕緣基底材料24構(gòu)成(基底材料24并不一定要求是絕緣的)。設(shè)置隔板22是為了防止真空容器或外殼出現(xiàn)破裂或因大氣壓變形。根據(jù)真空容器的形狀、熱膨脹系數(shù)等和施加在真空容器上的熱、大氣壓等確定隔板22的材料、形狀和布局以及隔板22的數(shù)量。隔板可以采用平面形狀、十字形狀、字母L形狀、柱面形狀等。隔板可以是如圖15A所示的帶有與各電子束源對(duì)應(yīng)的孔的平面，或帶有與多個(gè)電子束源各自對(duì)應(yīng)的拉長(zhǎng)的孔的平面。
絕緣基底材料最好有與形成有電子發(fā)射元件的背板和形成有熒光膜的面板相同的熱膨脹系數(shù)。絕緣基底材料24可以是具有高彈性，容易緩沖熱變形的材料。為了抵抗施加在面板19和背板17上的大氣壓，最好采用具有高機(jī)械強(qiáng)度和高熱電阻的材料，例如玻璃和陶瓷。如果把玻璃用作面板19和背板17的材料，隔板22的絕緣基底材料24最好是玻璃或有與玻璃相同的熱膨脹系數(shù)的材料，以便抑制平面顯示器的制造工藝期間的熱應(yīng)力。
本發(fā)明者著重研究了防止隔板電荷上升的各種材料，并發(fā)現(xiàn)氮化碳(CNx)膜很優(yōu)秀。氮化碳膜有標(biāo)準(zhǔn)的C3N4的化學(xué)分子式，該膜是由sp3混合軌道上共價(jià)鍵合在一起的氮和碳原子構(gòu)成的化合物。如下所述，能夠用各種方法形成氮化碳膜。實(shí)際上，氮化碳膜是類似菱形的sp3混合軌道構(gòu)成的C3N4結(jié)構(gòu)和由氮原子取代在六方形平面上延伸的石墨(sp2)的某些碳結(jié)構(gòu)的混合物。如果氮化碳膜有完整的C3N4結(jié)構(gòu)，那么原子比N/C約1.3，該原子比N/C隨各種制造方法和條件變化。如果N的組分較少，那么電阻率就變小。
氮化碳作為良好的隔板材料的第一點(diǎn)在于二次發(fā)射系數(shù)小。按照本發(fā)明者進(jìn)行的測(cè)定，氮化碳膜的二次發(fā)射系數(shù)最大為1.8。第二點(diǎn)在于大的蠕緩放電擊穿電壓。在真空中的測(cè)定表明即使超過8kV/mm，也未出現(xiàn)放電。具有以上兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)的氮化碳膜使隔板很難在電子發(fā)射期間帶電，并允許把足夠大的電壓施加在熒光膜上。因此，氮化碳是適合使用電子束的圖象形成裝置的隔板采用的材料。
如下所述，氮化碳膜可形成為絕緣膜或?qū)щ娔?。在絕緣膜和導(dǎo)電膜兩種情況下，由于氮化碳有上述特性，所以氮化碳適合用作隔板材料。
通過薄膜形成方法，例如反應(yīng)濺射、離子鍍敷、離子輔助蒸發(fā)涂敷和CVD，在隔板的絕緣基底材料上形成本發(fā)明使用的氮化碳膜。如果使用濺射，那么在氮?dú)猸h(huán)境或在氮和氬的混合氣體環(huán)境中濺射石墨靶。通過改變氮的分壓或薄膜形成速率，就能夠控制電阻。
可以使用帶有膠合劑的烘焙過的氮化碳粉末。在本發(fā)明中，用氮化碳形成隔板的表面。本發(fā)明不限于下面說明的實(shí)施例。
下面，說明隔板22的作用。如果氮化碳膜23是絕緣的，那么氮化碳膜的氮組分較多，氮化碳膜在sp3軌道上包含大量的C3N4。例如，在濺射氣體的較高的氮分壓和相對(duì)慢的薄膜形成速率的條件下，通過反應(yīng)濺射，能夠獲得這種氮化碳膜。當(dāng)從冷陰極電子源14發(fā)射的電子或從面板反射的電子與隔板22碰撞時(shí)，隔板22就發(fā)射二次電子。如果發(fā)射的二次電子數(shù)量大于入射電子的數(shù)量(即如果二次發(fā)射系數(shù)在1以上)，那么隔板表面就必然要帶正電。從隔板表面發(fā)射的二次電子因加速電壓Va被吸引到面板上，某些電子因正電荷再次入射到隔板上。再次入射到隔板上的二次電子有較小的能量，使二次發(fā)射系數(shù)為1或更小。
具體地說，由于射入的電子數(shù)量大于逸出的電子數(shù)量，所以隔板的正電荷被中和。如果隔板的電荷變多和隔板某些位置上電位上升量ΔV變大，那么隨著入射到隔板上的電子量變大，進(jìn)入的電子量就相應(yīng)地變大。結(jié)果，由隔板的電荷上升造成的電位上升量不會(huì)無限地增加，但在確定的電荷量時(shí)，射入電子的量和逸出電子的量達(dá)到平衡點(diǎn)。換句話說，隔板增加其電荷量，直至其達(dá)到保持確定電荷量的平衡點(diǎn)。
一旦電荷量達(dá)到平衡點(diǎn)，由于隔板是絕緣的，所以將保持這種電荷狀態(tài)，在隔板表面上聚集的電荷在短時(shí)間內(nèi)將不會(huì)移動(dòng)。
如果隔板被充正電，那么從電子束源14中發(fā)射的電子束，特別是從靠近隔板22的源14發(fā)射的電子束就被隔板吸收，很難入射到熒光膜上的其特定位置。
氮化碳有較小的二次發(fā)射系數(shù)，使電荷量變小或正電荷區(qū)域變小。因此，在兩個(gè)相對(duì)基板之間形成的隔板的表面上制備氮化碳，能夠降低隔板電荷對(duì)電子束偏移的影響。
電子束偏移的程度取決于相對(duì)板之間的距離和板之間施加的電壓。通過使用本發(fā)明的隔板，可降低隔板電荷對(duì)電子束偏移的影響。因此，如果背板和面板之間的距離不是較大，或如果在兩板之間施加的電壓不是較小，那么實(shí)際上在沒有任何改進(jìn)的情況下，就能夠使用本發(fā)明的隔板。即使距離相當(dāng)大或電壓相當(dāng)小，通過某些改進(jìn)也可使用本發(fā)明的隔板。例如，設(shè)置后面說明的電極，使隔板導(dǎo)電并產(chǎn)生電場(chǎng)，該電場(chǎng)提供使電子從隔板移開的力。
在使本發(fā)明具體化的結(jié)構(gòu)中，放電很難出現(xiàn)。可以認(rèn)為這是由于氮化碳抑制了電荷量增加的緣故。
本發(fā)明的氮化碳可用作絕緣體或用作帶有導(dǎo)電性的半導(dǎo)體。一般來說，絕緣體有約106Ωcm或更高的體電阻，但也可能限定絕緣體有等于或大于這樣的電阻，即通過跨越隔板的兩個(gè)不同位置施加的電位差(例如加速電壓Va)，基本上不能移動(dòng)(放電)累積的電荷。同樣地，如上所述，在基本上不變化隔板表面上累積的電荷的情況下，在飽和電荷狀態(tài)中使用該隔板。
隔板是導(dǎo)電的意味著允許電流流過隔板的狀態(tài)，電流使隔板表面上的電荷能夠迅速地移動(dòng)。因此，根據(jù)電荷量確定適合隔板的電阻。電荷量取決于從電子源發(fā)射的電流和隔板表面的二次發(fā)射系數(shù)。由于氮化碳有較小的二次發(fā)射系數(shù)，所以不需要流過大電流。如果薄層電阻為1012Δcm，那么在大多數(shù)使用條件下能夠使用該氮化碳，如果薄層電阻為1011Δcm或更低，也可使用氮化碳。如果電阻率為106Δcm或更低，薄膜電阻為1012Δ，那么可假設(shè)氮化碳膜的厚度在如下說明的范圍內(nèi)。由隔板的功耗確定電阻的下限，并需要把隔板電阻設(shè)定成這樣的值，即不過大地增加圖象形成裝置的總功耗，并因此不較大地影響裝置的發(fā)熱。
在隔板基底材料上形成的氮化碳厚度最好在厚于1nm或1nm至1μm或薄于1μm的范圍內(nèi)。其原因后面說明。
如果把氮化碳至少涂敷在隔板基底材料的某些表面上，盡管這是足夠的，但如果其厚度為10nm或更薄，連續(xù)和均勻的膜就會(huì)難以形成。在5nm或更薄的厚度時(shí)，這種趨勢(shì)變得明顯。如果膜厚度變得過薄，那么在隔板表面上形成的氮化碳的面積也變得過小。因此，從電荷抑制的觀點(diǎn)看，最好把薄膜厚度設(shè)定為1nm或更厚，或設(shè)定為5nm或更厚。此外，存在入射到隔板上的電子進(jìn)入隔板直到某個(gè)深度的可能性。如果需要抑制由表面進(jìn)入隔板內(nèi)部的電子產(chǎn)生的電荷，那么可把薄膜厚度設(shè)定為電子傳輸距離或更厚。如果薄膜的厚度為100nm或更厚，那么幾乎所有的電子都不能在薄膜中傳輸。如果薄膜厚度為1μm或更厚，那么就存在由于薄膜應(yīng)力變大或由于其它原因?qū)е卤∧兟涞妮^大可能性，而且薄膜形成時(shí)間變長(zhǎng)，導(dǎo)致生產(chǎn)率下降。因此，最好使薄膜厚度在1nm或厚于1nm至1μm或薄于1μm的范圍內(nèi)。
如果在碳原子和氮原子之間強(qiáng)反應(yīng)的條件下，例如氮的高組分條件下制造氮化碳，那么氮化碳膜就變成絕緣的。在反應(yīng)濺射的情況下，如果使氮的分壓變高，盡管氮化碳依賴于各薄膜形成系統(tǒng)和制造條件，但氮化碳的電阻也會(huì)升高。在同樣的氮的分壓下，能夠以低薄膜形成速率形成絕緣的氮化碳膜。導(dǎo)電的氮化碳膜有低的氮組分。如果采用反應(yīng)濺射，那么電阻變低，氮的分壓越低，薄膜形成速率就越高。
使氮化碳膜產(chǎn)生導(dǎo)電性的另一方法是把金屬元素附加在絕緣的氮化碳膜中。例如，通過附加貴金屬例如Pt和Au，能夠降低氮化碳膜的電阻。當(dāng)與氮反應(yīng)時(shí)，變?yōu)榈碗娮璧锏睦鏑r、Ta、Ti和W元素可被用作降低氮化碳膜電阻的附加元素。
隔板22與金屬敷層21和X方向布線15電連接，把加速電壓Va施加在隔板22的相對(duì)端之間。在圖1中，盡管隔板22與布線連接，但隔板可以與以不同方式形成的電極連接。中間電極板或類似元件可以在面板19和背板17之間穿過，使電子束成形或防止隔板帶電，或者隔板通過相應(yīng)的中間電極或類似元件與面板19和背板17電連接。
下面，詳細(xì)說明顯示板。
(背板)把基板13固定到背板17上。在該基板13上，形成N×M個(gè)冷陰極元件14。N和M是2或更大的正整數(shù)，根據(jù)顯示象素的數(shù)量來確定。相對(duì)于高清晰度電視使用的顯示板，期望設(shè)定N=3000和M=1000或更大。以有M方向布線15和N列方向布線16的簡(jiǎn)單矩陣圖形布線N×M個(gè)冷陰極元件。把構(gòu)成基板13的部分、行方向布線15和列方向布線16稱為多電子束源。
本發(fā)明圖象形成裝置的多電子束源有按簡(jiǎn)單矩陣圖形設(shè)置的冷陰極元件，材料、各冷陰極的形狀和其制造方法并非限定性的。例如，也可使用其它冷陰極元件，比如表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件、FE型元件和MIM型元件。電子源可以直接形成在背板上。
下面，說明多電子束源的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)帶有按簡(jiǎn)單矩陣圖形在基板上設(shè)置的作為冷陰極元件的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件(后面將詳細(xì)說明)。
圖3是表示圖2所示的顯示板使用的多電子束源的平面圖。在基板13上，沿行方向布線15和列方向布線17按簡(jiǎn)單矩陣圖形設(shè)置圖4A和4B所示的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。用布線之間插入的絕緣層(未示出)形成布線15和16之間的各交叉區(qū)域，以維持它們之間的電絕緣。
通過在基板上形成行方向布線15、列方向布線16、布線間絕緣層(未示出)、對(duì)應(yīng)于各表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的元件電極和導(dǎo)電性薄膜，并通過使電流經(jīng)行方向布線15和列方向布線16流過各元件，來完成激勵(lì)形成處理(后面將詳細(xì)說明)和激勵(lì)活化處理(后面將詳細(xì)說明)，從而形成該結(jié)構(gòu)的多電子束源。
在本例中，多電子束源的基板13固定于氣密封接的容器上。如果多電子束源的基板13有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，那么多電子束源的基板13本身就可用作氣密封接容器的背板17。
(面板)在面板19的下表面上形成熒光膜20。在本例中，使用彩色顯示板。在熒光膜20上分別涂覆紅、綠和藍(lán)三基色的熒光材料，象在CRT技術(shù)領(lǐng)域那樣。按圖5A所示的條狀涂敷各彩色熒光材料，把黑色材料20a設(shè)置在熒光條之間。為了即使在存在電子束的某些錯(cuò)位的情況下仍不產(chǎn)生顏色偏移，為了防止因截?cái)嗟耐獠抗夥瓷涠档惋@示對(duì)比度和其它目的，設(shè)置黑色材料20a。如果使黑色材料20a導(dǎo)電，那么就能夠防止因電子束造成的熒光膜的電荷上升。黑色材料20a主要由石墨制成。如果能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的，也可以使用任何其它材料。
三基色的熒光膜可以按圖5B所示的三角形圖形涂覆，或按與圖5A所示的條狀圖形不同的其它圖形涂覆。
如果使用單色顯示板，那么涂覆單色熒光材料，形成熒光膜20，并且不需要黑色材料。
把CRT技術(shù)領(lǐng)域中眾所周知的金屬敷層21設(shè)置在背板側(cè)的熒光膜20上。金屬敷層21的作用是例如通過鏡面反射由熒光膜20發(fā)射的某些光來改善光利用系數(shù)，防止熒光膜20與負(fù)離子碰撞，把金屬敷層21作為電極，對(duì)電子束施加加速電壓，和把熒光膜20作為在熒光膜20上激勵(lì)電子的導(dǎo)電通道。通過在面板19上形成熒光膜20，隨后平滑熒光膜20的表面，利用汽相淀積在其上淀積Al，來形成金屬敷層21。如果低電壓熒光材料被用于熒光膜20，那么在某些情況下可不使用金屬敷層21。
盡管在本例中未使用，但由例如ITO制成的透明電極可以形成在面板19和熒光膜20之間，用于施加加速電壓和改善導(dǎo)電率。
(隔板的裝配)如圖1所示，隔板22有絕緣材料24，該材料表面覆蓋氮化碳膜23和低電阻膜25。在隔板的相對(duì)對(duì)接的表面和其附近的側(cè)表面上形成低電阻膜25，對(duì)接表面面對(duì)面板19內(nèi)側(cè)(如金屬敷層21)和基板13內(nèi)側(cè)(行或列方向布線15)。為了實(shí)現(xiàn)上述隔板的目的，設(shè)置足夠多的隔板，按預(yù)定的間距設(shè)置，并通過接合元件26與面板19的內(nèi)側(cè)和基板13的內(nèi)側(cè)粘接。至少在氣密封接容器中于真空下暴露的表面區(qū)域上，在絕緣材料24的表面上形成氮化碳膜。通過隔板22的低電阻膜25和接合元件26，隔板與面板19的內(nèi)側(cè)(例如金屬敷層21)和基板13的內(nèi)側(cè)(行或列方向布線15)電連接。在本例中，隔板22有薄板形狀，與行方向布線16平行設(shè)置，并與其電連接。如果氮化碳膜23是絕緣的，就不一定需要使用低電阻膜25?？梢允÷栽诿姘?9側(cè)和行方向布線15側(cè)上的其中一個(gè)接合元件26。
設(shè)有構(gòu)成隔板22的低電阻膜25，以獲得氮化碳膜23和高電位側(cè)的面板19(金屬敷層21)及低電位側(cè)的基板17(布線15和16)之間良好的電連接。下面，把低電阻膜25稱為中間電極層(中間電極)。中間電極層(中間電極)有以下列舉的多個(gè)功能。
(1)把氮化碳膜23與面板19和基板13電連接。
如上所述，為了防止在隔板22的表面上累積電荷，設(shè)有氮化碳膜。如果氮化碳膜23直接或通過接合元件26與面板19(金屬敷層21)和基板13(布線15和16)連接，那么在其接合處可以形成大的接觸電阻，使隔板上的電荷不能迅速地移動(dòng)。為了避免這種現(xiàn)象，把低電阻中間電極設(shè)置在使面板19、基板13和接合元件26與中間電極接觸的對(duì)接表面和其附近的側(cè)表面上。
(2)使氮化碳膜23的電位分布均勻。
根據(jù)面板19和基板13之間產(chǎn)生的電位分布，形成從冷陰極元件14發(fā)射的電子的軌道。為了不干擾靠近隔板22的軌道，就必須控制在隔板的整個(gè)長(zhǎng)度上氮化碳膜23的電位分布。如果氮化碳膜23直接或通過接合元件26與面板19(金屬敷層21)和基板13(布線15和16)連接，那么因接合處的接觸電阻會(huì)干擾氮化碳膜23的電位，并存在氮化碳膜23的電位分布偏離期望分布的可能性。為了避免這種現(xiàn)象，把低電阻中間電極設(shè)置在使隔板22對(duì)接面板19和基板13的隔板端部區(qū)域(對(duì)接的表面和其附近的側(cè)表面)，從而通過把期望的電位施加在中間電極上，來控制氮化碳膜23的整個(gè)電位分布。
(3)控制發(fā)射電子的軌道。
根據(jù)面板19和基板13之間產(chǎn)生的電位分布，形成從冷陰極14發(fā)射的電子的軌道。考慮到從靠近隔板的冷陰極元件中發(fā)射的電子，可以由隔板給出某些限制(例如，改變布線和元件位置)。如果隔板是絕緣的，電荷可以形成靠近隔板的電場(chǎng)分布的畸變。為了在沒有失真和變形的情況下形成圖象，就需要控制發(fā)射電子的軌道，從而把電子施加在面板19上期望的位置?？拷c面板19和基板13表面對(duì)接的表面上設(shè)置的低電阻中間電極允許靠近隔板22的電位分布有期望的分布，并允許控制發(fā)射電子的軌道。
作為中間電極的低電阻膜25由帶有比氮化碳膜23的電阻足夠低的材料構(gòu)成。該材料可從以下材料中選擇金屬，例如Ni、Cr、Au、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu和Pd或其合金；由玻璃、金屬、金屬氧化物或例如Pd、Ag、Au、RuO2、Pd-Ag等構(gòu)成的印刷導(dǎo)電材料；透明導(dǎo)電材料，例如In2O3-SnO2；和半導(dǎo)體材料，例如多晶硅。
接合元件26是需要導(dǎo)電的，以便隔板22能夠與行方向布線15和金屬敷層21電連接。接合元件26的材料最好是加有導(dǎo)電性粘接劑、金屬微?；?qū)щ娦蕴盍系娜劢Y(jié)玻璃。
(氣密封接容器的裝配)把背板、面板、隔板和支撐框架用熔結(jié)玻璃粘接在一起。該容器與未示出的排氣管和真空泵連接，對(duì)容器內(nèi)部抽真空，達(dá)到約10-5Pa的真空度。隨后，密封排氣管。在這種情況下，為了保持氣密封接容器中的真空，把消氣劑膜(未示出)設(shè)置在氣密封接容器中的預(yù)定位置。例如，用加熱器或通過高頻加熱加熱和汽相淀積主要包含Ba的消氣劑材料，來形成消氣劑膜。消氣劑膜的吸收功能能夠保持氣密封接容器的內(nèi)部達(dá)到1×10-3至1×10-5Pa的真空度。
在圖2中，Dx1至Dxm、Dy1至Dyn和Hv表示用于把顯示板與未示出的外部電路電連接的氣密結(jié)構(gòu)的電接線端。Dx1至Dxm與多電子束源的行方向布線15電連接，Dy1至Dyn與多電子束源的列方向布線16電連接，Hv與面板的金屬敷層21電連接。
當(dāng)通過外部接線端Dx1至Dxm和Dy1至Dyn對(duì)各冷陰極元件14施加電壓時(shí)，從冷陰極元件14中就發(fā)射電子。同時(shí)，把幾kV的高電壓通過接線端Hv施加在金屬敷層21上，以加速發(fā)射的電子和使其與面板19的內(nèi)表面碰撞。熒光膜20的各顏色熒光材料被激發(fā)，并產(chǎn)生光顯示圖象。
一般來說，對(duì)用作冷陰極電極的本發(fā)明的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件14施加的電壓約12至16V，金屬敷層21和冷陰極元件14之間的距離約1mm至8mm，施加在金屬敷層21和冷陰極元件14之間的電壓約3kV至5kV。下面，說明制造實(shí)施例的顯示板使用的多電子束源的方法。本發(fā)明圖象形成裝置的多電子束源有按簡(jiǎn)單矩陣圖形設(shè)置的冷陰極元件，各冷陰極元件的材料和形狀及其制造方法并不受限制。例如，也可使用其它冷陰極元件，例如表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件、FE型元件和MIM型元件。
對(duì)于這些冷陰極元件，如果要形成帶有大顯示板的低價(jià)顯示板，那么最好優(yōu)先采用表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。具體地說，使用FE型電子發(fā)射元件，發(fā)射錐體的相應(yīng)位置和形狀以及柵極電極會(huì)極大地影響電子發(fā)射特性，它需要高精度的制造技術(shù)，這成為實(shí)現(xiàn)大屏幕面積和低成本制造的對(duì)立因素。使用MIM型電子發(fā)射元件，需要使絕緣膜和上電極薄而均勻，它也成為實(shí)現(xiàn)大屏幕面積和低成本制造的對(duì)立因素。比較而言，使用表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件，制造方法相對(duì)簡(jiǎn)單，因而容易實(shí)現(xiàn)大屏幕面積和低成本制造。本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，帶有其電子發(fā)射部分或附近的由細(xì)微粒薄膜構(gòu)成的區(qū)域的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件具有優(yōu)良的電子發(fā)射特性，并能夠容易地制造。因此，這種電子發(fā)射元件最適合用作高亮度和大屏幕圖象形成裝置的多電子束源。在這點(diǎn)上，實(shí)施例的顯示板使用帶有其電子發(fā)射部分或其附近的由細(xì)微粒薄膜構(gòu)成的區(qū)域的電子發(fā)射元件。下面，將首先說明優(yōu)選的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的基本結(jié)構(gòu)、制造方法和特征，然后說明帶有按簡(jiǎn)單矩陣設(shè)置的多個(gè)元件的多電子束源的結(jié)構(gòu)。
帶有其電子發(fā)射部分或其附近的由細(xì)微粒薄膜構(gòu)成的區(qū)域的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的典型結(jié)構(gòu)有以下兩種類型，即水平型和垂直型。
(水平型的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件)
首先說明水平型的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的結(jié)構(gòu)和制造方法。圖4A是圖3所示的一個(gè)元件的放大的平面圖，表示水平型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的結(jié)構(gòu)，圖4B是沿圖4A的4B-4B線剖切的剖面圖。在圖4A和4B中，參考序號(hào)13表示基板，參考序號(hào)27和28表示元件電極，參考序號(hào)29表示導(dǎo)電性薄膜，參考序號(hào)30表示用激勵(lì)形成處理形成的電子發(fā)射部分，參考序號(hào)31表示由激勵(lì)活化處理形成的薄膜。
基板13可以是多種類型的玻璃基板，例如石英玻璃和藍(lán)板(blueplate)玻璃，各種類型陶瓷基板例如氧化鋁，和與由例如SiO2構(gòu)成的絕緣膜疊層的這些基板的其中一種。
在基板13上與基板表面平行地形成的元件電極27和28由導(dǎo)電材料構(gòu)成。使用的導(dǎo)電材料可以從下列金屬例如Ni、Cr、Au、Mo、W、Pt、Ti、Cu、Pd和Ag；這些金屬的合金；金屬氧化物，例如In2O3-SnO2；和半導(dǎo)體，例如多晶硅中選擇。例如，通過采用薄膜形成技術(shù)例如真空蒸發(fā)涂敷和構(gòu)圖技術(shù)例如光刻和腐蝕的組合，能夠容易地形成電極。在形成電極27和28時(shí)，也可以使用其它技術(shù)，例如印刷技術(shù)。
根據(jù)電子發(fā)射元件的應(yīng)用領(lǐng)域，可按需要設(shè)計(jì)電極27和28的形狀。一般來說，在幾百埃至幾百微米的范圍內(nèi)，利用選擇適當(dāng)?shù)闹祦碓O(shè)計(jì)電極之間的距離L。幾微米至幾十微米的范圍特別適合顯示板的應(yīng)用領(lǐng)域。一般在幾百埃至幾微米的范圍內(nèi)選擇元件電極的厚度d。
細(xì)微粒薄膜用作導(dǎo)電性薄膜29。細(xì)微粒薄膜被確定為帶有包括細(xì)微粒島集合體的大量細(xì)微粒的薄膜。根據(jù)對(duì)細(xì)微粒薄膜的顯微觀察，微粒相互隔開，相互鄰接或相互重疊設(shè)置。
細(xì)微粒薄膜的細(xì)微粒的直徑在幾埃至幾千埃的范圍內(nèi)，或最好在10埃至200埃的范圍內(nèi)。通過考慮下列條件來適當(dāng)設(shè)定細(xì)微粒薄膜的厚度。也就是說，這些條件包括保持與元件電極27或28良好的電連接條件，可靠地進(jìn)行后述的激勵(lì)形成處理的條件，把細(xì)微粒薄膜的電阻設(shè)定為適當(dāng)值的條件和其它條件。在幾埃至幾千埃的范圍內(nèi)選擇薄膜厚度，并最好在10埃至500埃的范圍內(nèi)選擇薄膜厚度。
細(xì)微粒薄膜的材料可以是金屬，例如Pd、Pt、Ru、Ag、Au、Ti、In、Cu、Cr、Fe、Zn、Sn、Ta、W和Pb；氧化物，例如PdO、SnO2、In2O3、PbO和Sb2O3；硼化物，例如HfB2、ZrB2、LaB6、CeB6、YB4和CdB4；碳化物，例如TiC、ZrC、HfC、TaC、SiC和WC；氮化物，例如TiN、ZrN和HfN；半導(dǎo)體，例如Si和Ge；以及碳。從這些材料中，可按需要選擇適當(dāng)?shù)囊环N材料。
作為導(dǎo)電性薄膜29的細(xì)微粒薄膜的薄層電阻設(shè)定在103至107ohm/口的范圍內(nèi)。
由于期望導(dǎo)電性薄膜29與元件電極27和28可靠地電連接，所以使它們局部重疊地構(gòu)成。如圖4B所示，通過從底部按這樣的順序重疊基板、元件電極和導(dǎo)電性薄膜的疊層實(shí)現(xiàn)該重疊狀態(tài)，或從底部按這樣的順序重疊基板、導(dǎo)電性薄膜和元件電極的疊層實(shí)現(xiàn)重疊狀態(tài)。
電子發(fā)射部分是帶有形成于導(dǎo)電性薄膜29中的局部裂紋的區(qū)域，并有比鄰近的導(dǎo)電性薄膜的電阻更高的電阻。通過進(jìn)行后述的激勵(lì)形成處理，能夠在導(dǎo)電性薄膜29上形成這些裂紋。在某些情況下，在裂紋中有直徑范圍在幾埃至幾百埃的細(xì)微粒。由于其實(shí)際位置和形狀很難精確和正確地描述，所以用圖4A和4B示意地表示電子發(fā)射部分。
薄膜31由碳和碳化合物構(gòu)成，并覆蓋電子發(fā)射部分30和其附近區(qū)域。在完成激勵(lì)形成處理后，利用進(jìn)行后述的激勵(lì)活化處理，能夠形成薄膜31。
由單晶石墨、多晶石墨、非晶碳和其混合物的其中之一構(gòu)成薄膜31。薄膜的厚度設(shè)定為500?；蚋?，最好為300埃或更薄。
已經(jīng)說明了元件的優(yōu)選基本結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，使用下面說明的元件。
具體地說，藍(lán)板玻璃用作基板13。Ni薄膜用作元件電極27和28。元件電極的厚度d為1000埃，電極間距L是10微米。
Pd或PdO用作細(xì)微粒薄膜的主要材料。把細(xì)微粒薄膜的厚度設(shè)定為約100埃，把其寬度設(shè)定為100微米。
下面，說明制造優(yōu)選實(shí)施例的水平型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的方法。
圖6A至6D是說明表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件制造方法的剖視圖。在圖6A至6D中，與圖4A和4B所示的相同元件用相同的參考序號(hào)表示。
1)首先，如圖6A所示，在基板13上形成元件電極27和28。
具體地說，在用洗滌劑、純水和有機(jī)溶液充分清洗基板13后，通過真空薄膜形成技術(shù)例如汽相淀積和濺射，淀積元件電極的材料。利用光刻和腐蝕技術(shù)，構(gòu)圖淀積的電極材料，形成如圖6A所示的一對(duì)元件電極27和28。
2)接著，如圖6B所示，形成導(dǎo)電性薄膜29。
具體地說，在如圖6A所示的形成了一對(duì)元件電極27和28的基板上涂敷有機(jī)金屬溶液，并進(jìn)行加熱和烘干處理進(jìn)行干燥，以形成細(xì)微粒薄膜。隨后，利用光刻和腐蝕，把該細(xì)微粒薄膜構(gòu)圖成預(yù)定的形狀。有機(jī)金屬溶液是帶有作為其主要成分的導(dǎo)電膜材料的細(xì)微粒元素的有機(jī)金屬化合物溶液。在本實(shí)施例中，主要元素是Pd，通過浸漬把有機(jī)金屬溶液涂敷在基板上。也可以使用其它涂敷方法，例如旋轉(zhuǎn)涂敷和噴涂。
可利用用真空蒸發(fā)涂敷、濺射或化學(xué)汽相淀積形成的導(dǎo)電性薄膜，代替如本實(shí)施例中利用涂敷有機(jī)金屬溶液形成細(xì)微粒薄膜構(gòu)成的導(dǎo)電性薄膜。
3)隨后，如圖6C所示，把適當(dāng)?shù)碾妷簭碾娫?2施加在元件電極27和28之間，以完成激勵(lì)形成處理和形成電子發(fā)射部分30。
激勵(lì)形成處理是把能量提供給由細(xì)微粒薄膜構(gòu)成的導(dǎo)電性薄膜29，以局部破壞、變形或分解薄膜29，并提供適合電子發(fā)射的薄膜結(jié)構(gòu)的處理。對(duì)于由細(xì)微粒薄膜構(gòu)成導(dǎo)電膜，帶有適合電子發(fā)射結(jié)構(gòu)的區(qū)域(電子發(fā)射部分)是帶有適當(dāng)縫隙的薄膜。與導(dǎo)電性薄膜29相比，在未形成電子發(fā)射部分30前，帶有電子形成區(qū)域30的導(dǎo)電性薄膜29在元件電極27和28之間有顯著增加的電阻。
為了更詳細(xì)說明激勵(lì)形成處理，圖7表示由形成源32提供的適當(dāng)電壓波形的實(shí)例。為了完成由細(xì)微粒薄膜構(gòu)成的導(dǎo)電性薄膜的激勵(lì)形成處理，脈沖電壓較好。在本實(shí)施例中，如圖7所示，按脈沖周期T2連續(xù)地施加脈沖寬度為T1的三角脈沖。在這種情況下，三角脈沖的峰值Vpf是逐漸增加的。為了監(jiān)視電子發(fā)射部分30的形成狀態(tài)，按適當(dāng)?shù)拈g隔在三角脈沖中插入監(jiān)視脈沖Pm，并用安培計(jì)測(cè)量由監(jiān)視脈沖產(chǎn)生的電流。
在本實(shí)施例中，例如，在真空環(huán)境為約10-3Pa下，脈沖寬度T1設(shè)定為1msec，脈沖周期T2設(shè)定為10msec，每一個(gè)脈沖峰值Vpf上升0.1V。每施加五個(gè)三角脈沖，就施加一個(gè)監(jiān)視脈沖。為了不對(duì)激勵(lì)形成處理產(chǎn)生相反的影響，把監(jiān)視脈沖的電壓Vpm設(shè)定為0.1V。當(dāng)元件電極27和28之間的電阻達(dá)到1×106Ω，即當(dāng)施加監(jiān)視脈沖同時(shí)用安培計(jì)測(cè)量電流達(dá)到1×10-7A或更低時(shí)，停止激勵(lì)形成處理。
上述方法適合用于本實(shí)施例的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。隨表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件設(shè)計(jì)中的變化，例如材料或細(xì)微粒薄膜的厚度和元件電極距離L，改變激勵(lì)形成處理的條件較好。
4)接著，如圖6D所示，把適當(dāng)?shù)碾妷簭募?lì)源34施加在元件電極27和28之間，完成激勵(lì)活化處理和改善電子發(fā)射特性。
激勵(lì)活化處理是在適當(dāng)?shù)臈l件下，把能量提供給由激勵(lì)形成處理形成的電子發(fā)射部分30，和在靠近電子發(fā)射部分30的區(qū)域上淀積碳或碳化合物的處理。在圖6D中，示意性地表示了碳或碳化合物的淀積元件31。利用激勵(lì)活化處理，與激勵(lì)活化處理前的情況相比，發(fā)射電流在相同的施加電壓下一般能夠提高一百倍或更多。
更具體地說，在真空環(huán)境10-2至10-4pa下，周期地施加電壓脈沖，以淀積在真空環(huán)境中出現(xiàn)的有機(jī)化合物中的碳或碳化合物。淀積的元件31是單晶石墨、多晶石墨、非晶碳和它們的混合物的其中之一，并有500埃或更薄的膜厚度，或最好有300?；蚋〉哪ず穸?。
為了更詳細(xì)說明激勵(lì)活化處理，用圖8A表示由激勵(lì)源34提供的適當(dāng)電壓波形的例子。為了完成激勵(lì)活化處理，在本實(shí)施例中，周期性地施加矩形波形的預(yù)定電壓。具體地說，矩形電壓Va設(shè)定為14V，脈沖寬度T3設(shè)定為1msec，脈沖周期T4設(shè)定為10msec。對(duì)于本實(shí)施例的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件來說，上述激勵(lì)條件較好。根據(jù)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件設(shè)計(jì)中的變化，改變激勵(lì)活化處理的條件較好。
在圖6D中，參考序號(hào)35表示用于捕獲從表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件中發(fā)射的電流Ie的陽極，陽極與DC高壓源36和安培計(jì)37連接。在基板13裝配在顯示板上后，如果進(jìn)行激勵(lì)活化處理，那么顯示板的熒光膜就作為陽極電極35。在從激勵(lì)源34施加電壓時(shí)，同時(shí)用安培計(jì)37測(cè)量發(fā)射電流Ie，監(jiān)視激勵(lì)活化處理的進(jìn)展，和控制激勵(lì)源34的操作。圖8B表示用安培計(jì)37測(cè)量的發(fā)射電流Ie的例子。隨著從激勵(lì)源34施加脈沖電壓，發(fā)射電流Ie開始隨時(shí)間增加，最終達(dá)到飽和并在其后很難增加。當(dāng)發(fā)射電流Ie接近達(dá)到飽和點(diǎn)時(shí)，就停止由激勵(lì)源34產(chǎn)生的電壓作用，使激勵(lì)活化處理結(jié)束。
上述激勵(lì)條件對(duì)于本實(shí)施例的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件較好。根據(jù)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件設(shè)計(jì)中的變化，改變激勵(lì)活化處理的條件較好。
按上述方式，制造圖4所示的水平型的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。
(垂直型的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件)下面，將說明由細(xì)微粒薄膜構(gòu)成其電子發(fā)射部分和其附近區(qū)域的另一典型的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的結(jié)構(gòu)，即垂直型的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。
圖9是表示垂直型電子發(fā)射元件的基本結(jié)構(gòu)的剖視圖。在圖9中，參考序號(hào)38表示基板，參考序號(hào)39和40表示元件電極，參考序號(hào)43表示階梯形成元件，參考序號(hào)41表示由細(xì)微粒薄膜構(gòu)成的導(dǎo)電性薄膜，參考序號(hào)42表示經(jīng)激勵(lì)形成處理形成的電子發(fā)射部分，參考序號(hào)44表示由激勵(lì)活化處理形成的薄膜。垂直型電子發(fā)射元件與上述水平型電子發(fā)射元件的不同點(diǎn)在于，在階梯形成元件43上形成一個(gè)元件電極39，和導(dǎo)電性薄膜41覆蓋階梯形成元件43的側(cè)壁。因此，圖4所示的水平型的元件電極間距L在垂直型的情況下就被定義為階梯形成元件43的階梯高度Ls。基板38、元件電極39和40、以及由細(xì)微粒薄膜構(gòu)成的導(dǎo)電性薄膜41的材料可以使用與如上所述的水平型電子發(fā)射元件使用的材料相同的材料。階梯形成元件43由電絕緣材料例如SiO2構(gòu)成。
下面，將說明制造垂直型表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的方法。
圖10A至10E是說明制造方法的剖視圖。在圖10A至10E中，用相同的參考序號(hào)表示與圖9所示的相同元件。
1)首先，如圖10A所示，在基板38上形成元件電極40。
2)接著，如圖10B所示，把絕緣膜重疊在基板上，以形成階梯形成元件。例如，利用濺射SiO2形成絕緣層。也可以使用其它薄膜形成方法，例如真空蒸發(fā)涂敷和印刷。
3)隨后，如圖10C所示，在絕緣層上形成元件電極39。
4)接著，如圖10D所示，例如通過腐蝕，部分除去絕緣膜，以露出元件電極40。
5)隨后，如圖10E所示，利用細(xì)微粒薄膜形成導(dǎo)電性薄膜41。與水平型類似，利用薄膜形成技術(shù)例如涂敷來形成導(dǎo)電性薄膜。
6)接著，與水平型類似，進(jìn)行激勵(lì)形成處理，以形成電子發(fā)射部分。在這種情況下，進(jìn)行類似于水平型使用的和參照?qǐng)D6C描述的激勵(lì)形成處理的處理。
7)隨后，與水平型類似，進(jìn)行激勵(lì)活化處理，以在靠近電子發(fā)射部分的區(qū)域上淀積碳或碳化合物。在這種情況下，進(jìn)行類似于水平型使用的和參照?qǐng)D6D描述的激勵(lì)活化處理的處理。
按上述方式，制造圖9所示的垂直型的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。
(顯示板使用的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的特性)以上，說明了水平和垂直型的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的結(jié)構(gòu)和制造方法。下面，將說明顯示板使用的電子發(fā)射元件的特性。
圖11表示相對(duì)于顯示板使用的電子發(fā)射元件的元件電壓Vf，發(fā)射電流Ie和元件電流If特性的典型例子。發(fā)射電流Ie明顯地小于元件電流If。因此，很難用一個(gè)曲線圖表示兩個(gè)電流。特性隨元件的尺寸和形狀及設(shè)計(jì)參數(shù)而變化。因此，在該曲線圖中，用任意單位表示兩條特性曲線。
相對(duì)于發(fā)射電流來說，顯示板使用的元件有以下三個(gè)特性。
首先，隨著把等于或高于一定電壓(稱為閾值電壓Vth)的電壓施加在元件上，發(fā)射電流Ie急劇地增加，而當(dāng)施加小于閾值電壓Vth的電壓時(shí)，則很難測(cè)到發(fā)射電流Ie。
也就是說，元件相對(duì)于發(fā)射電流Ie是帶有確定閾值電壓Vth的非線性元件。
第二，由于發(fā)射電流Ie依賴于施加在元件上的電壓Vf，所以能夠用電壓Vf控制發(fā)射電流Ie的幅度。
第三，對(duì)應(yīng)于施加在元件上的電壓Vf，發(fā)射電流Ie的響應(yīng)速度較快。因此，在施加電壓Vf時(shí)通過持續(xù)時(shí)間，能夠控制由元件發(fā)射的電荷量。
由于元件有上述特性，所以表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件應(yīng)該適合于顯示板。例如，在帶有與顯示板上象素對(duì)應(yīng)設(shè)置的多個(gè)元件的顯示板的情況下，利用第一特性可進(jìn)行顯示板的順序掃描。具體地說，按照期望的亮度把等于或大于閾值電壓Vth的電壓施加在驅(qū)動(dòng)的元件上，把小于閾值電壓Vth的電壓施加在非選擇元件上。通過順序地變化驅(qū)動(dòng)的元件，能夠順序地掃描顯示板，并能夠顯示圖象。
利用第二或第三特性，能夠控制亮度，使灰度顯示成為可能。
下面，參照


本發(fā)明的實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)參照?qǐng)D2說明第一實(shí)施例。在本實(shí)施例中，在基板13上形成未接受激勵(lì)形成處理的多個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子源14。清潔的藍(lán)板玻璃用作基板13，按矩陣形狀設(shè)置圖4A和4B所示的160×720表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。元件電極27和28是Ni濺射薄膜。X方向布線15和Y方向布線16是通過絲網(wǎng)印刷形成的Ag布線。導(dǎo)電性薄膜29是由通過烘干Pd胺復(fù)合溶液形成的PDO細(xì)微粒薄膜。
作為圖象形成元件的熒光膜20有在如圖5A所示的Y方向上延伸的對(duì)應(yīng)顏色的熒光條。黑色材料20a不僅在相應(yīng)熒光條之間設(shè)置，而且還在X方向上設(shè)置，從而在Y方向上分開象素和保留安裝隔板22的區(qū)域。首先形成黑色材料(導(dǎo)電材料)20a，然后把對(duì)應(yīng)顏色的熒光材料涂敷在黑色材料形成的空隙中，形成熒光膜20。作為黑色條(黑色材料20a)的材料，使用主要成分通常為石墨材料。通過淤漿(slurry)方法在面板上涂敷熒光材料。
通過使在面板19上形成的熒光膜20的內(nèi)表面?zhèn)裙饣?通常稱為成膜)，形成在電子源側(cè)的熒光膜20的內(nèi)表面?zhèn)壬吓渲玫慕饘俜髮?1，隨后通過真空蒸發(fā)涂敷來淀積Al。為了提高熒光膜20的導(dǎo)電性，面板19在某些情況下設(shè)有在熒光膜20外表面?zhèn)壬系耐该麟姌O(在玻璃基板和熒光膜之間)。但是，在本實(shí)施例中，由于僅金屬敷層就能夠提供足夠的導(dǎo)電性，所以可以省略它。
參照?qǐng)D1，在鈉鈣玻璃構(gòu)成的清潔絕緣基底材料24(寬1.0mm、厚200μm、長(zhǎng)20mm的板)上通過真空蒸發(fā)涂敷，由淀積的氮化碳膜23形成隔板22。在氮?dú)夥罩欣脼R射系統(tǒng)，通過濺射石墨靶形成本實(shí)施例中使用的氮化碳膜。
把氮引入成膜室，在成膜期間的壓強(qiáng)保持在5mTorr。把高頻電壓施加在靶和隔板及基板上，產(chǎn)生放電并完成濺射。1.3W/cm2的功率施加在靶上，薄膜的厚度是180nm。
由Al構(gòu)成的中間電極25被放置在隔板22的對(duì)接表面，以確保與X方向布線和金屬敷層的可靠電連接，并保持電位恒定。中間電極25從X方向布線朝向面板完全覆蓋隔板22的四周50μm，從金屬敷層朝向背板完全覆蓋隔板22的四周100μm。
隨后，把面板19安裝在比電子源14高1.2mm位置的支撐框架18上，并把背板13、面板19、支撐框架18和隔板22在其接合處粘接在一起。在X方向布線15上按等間距固定隔板。通過使用包含涂敷Au的二氧化硅球的導(dǎo)電性熔結(jié)玻璃26，確保了在隔板22的氮化碳膜23與黑色材料20a(布線寬度300μm)上的面板19之間的導(dǎo)電。在金屬敷層21和隔板22耦合的區(qū)域，局部除去金屬敷層21。通過涂敷熔結(jié)玻璃(未示出)和在420℃下大氣環(huán)境中經(jīng)10分鐘或更長(zhǎng)時(shí)間烘焙它，把背板17和支撐框架18在接合處粘接在一起。
把按上述方式完成的顯示板通過排氣管與真空泵連接，對(duì)其內(nèi)部抽真空。在獲得足夠的低壓后，通過外部接線端Dx1至Dxm和Dy1至Dyn在元件電極27和28上施加電壓，使導(dǎo)電性薄膜29接受激勵(lì)形成處理，并形成電子發(fā)射部分30。通過施加有圖7所示波形的電壓完成激勵(lì)形成處理。
接著，通過排氣管把丙酮引入真空室，以達(dá)到0.013Pa的壓強(qiáng)。通過周期性地把電壓脈沖施加在外部接線端Dx1至Dxm和Dy1至Dyn上，完成淀積碳或碳化合物的激勵(lì)活化處理。為了激勵(lì)活化處理，施加有圖8A所示波形的電壓。
隨后，在把真空室加熱到200℃時(shí)，同時(shí)對(duì)真空室的內(nèi)部抽真空10小時(shí)。在內(nèi)部壓強(qiáng)約10-4Pa時(shí)，用氣體火頭加熱排氣管熔化它，氣密地封接真空室。
最后，為了維持封接后的壓強(qiáng)，進(jìn)行消氣劑處理。
對(duì)于按照上述方式完成的圖象形成裝置來說，把從未示出的信號(hào)發(fā)生器中產(chǎn)生的掃描信號(hào)和調(diào)制信號(hào)，通過外部接線端Dx1至Dxm和Dy1至Dyn施加在各電子發(fā)射元件14上，以從中發(fā)射電子，并把高電壓通過高壓接線端Hv施加在金屬敷層21上加速發(fā)射的電子束，使其與熒光膜20碰撞，從而激發(fā)熒光材料20b，產(chǎn)生光和顯示圖象。施加在高壓接線端Hv上的電壓Va設(shè)定為1至5kV，在電極元件27和28之間施加的電壓Vf設(shè)定為14V。隔板的電阻為1013Ω或更高，超過了電阻計(jì)的測(cè)量限度，證實(shí)了充分的絕緣功能。
在本實(shí)施例中，在沒有任何放電的情況下，能夠施加達(dá)5kV的加速電壓Va，獲得圖象形成裝置的實(shí)用的充分亮度。因隔板上電荷造成的電子束偏移較小，能夠顯示良好質(zhì)量的圖象。
拆卸按上述方式完成的圖象形成裝置，分析隔板22的氮化碳膜23。為了該分析，使用了ESCA(X射線光電光譜法)、Raman光譜法和XRD(X射線衍射)。
XRD的分析結(jié)果沒有特別的衍射峰值，表示氮化碳膜有作為整體的非晶結(jié)構(gòu)。
Raman光譜法的分析結(jié)果顯示出了由石墨的六元環(huán)結(jié)構(gòu)或其類似結(jié)構(gòu)造成的峰值。
利用ESCA，進(jìn)行碳和氮的狀態(tài)分析和表面元素測(cè)定。圖16和圖17表示碳和氮的ESCA頻譜和峰值間隙。對(duì)于碳的Cls峰值間隙表示了三個(gè)峰值屬于sp3成分、sp2成分和CO。對(duì)于氮的峰值間隙也表示了三個(gè)峰值屬于sp3成分、sp2成分和NO。相同之處在于，通過制造方法和后面的處理，峰值的位置可以或多或少地移動(dòng)。但是，可以看出以下的一般趨勢(shì)。首先，如果氮和碳鍵合在sp2軌道上，那么氮sp2峰值和碳sp2峰值之間的能量差約為114.7eV。實(shí)施例樣品表示與114.7eV比較的114.1eV的能量差。第二，如果氮和碳鍵合在sp3軌道上，那么氮sp3峰值和碳sp3峰值之間的能量差約為112.9eV。實(shí)施例樣品表示與112.9eV比較的112.3eV的能量差。
歸納這些分析結(jié)果，可以看出，氮化碳膜有包括兩種結(jié)構(gòu)，即在sp3軌道上形成的C3N4結(jié)構(gòu)和由sp2軌道形成的類似石墨結(jié)構(gòu)(氮原子代替某些碳原子)的結(jié)構(gòu)。
由ESCA確定實(shí)施例樣品的元素表明，碳為56.7％(原子％)，氮為38.2％(原子％)，氧為5.1％(原子％)。確定結(jié)果表明薄膜中包含的氧原子很少，薄膜由具有基本上與上述相同結(jié)構(gòu)的氮和碳構(gòu)成。
(比較例1)作為比較例，在沒有形成氮化碳膜的覆蓋層的情況下，把鈉鈣玻璃的基板用作隔板，利用這樣的隔板，通過與第一實(shí)施例相同的處理制造圖象形成裝置。玻璃的二次發(fā)射系數(shù)接近3.5。在該比較例的情況下，在2.5kV的加速電壓Va時(shí)，蠕變放電出現(xiàn)在隔板表面上，不能獲得充分的亮度。來自最靠近隔板的電子發(fā)射元件的電子因隔板上的電荷向隔板折射，在該位置可確認(rèn)圖象失真。
(第二實(shí)施例)在第二實(shí)施例中，隔板的絕緣基底材料24和電子源型顯示板的裝配方法完全與第一實(shí)施例相同。但是，玻璃基板有1.8mm的寬度。把氮?dú)庖氡∧ば纬墒?，在薄膜形成期間的氮壓強(qiáng)保持在5mTorr。1.3W/cm2的功率施加在石墨靶上，形成180nm厚度的氮化碳膜。在玻璃基板的兩邊形成氮化碳膜。
接著，沿一個(gè)較長(zhǎng)的側(cè)邊在隔板的兩邊上按200μm的寬度形成作為中間電極的Al膜。中間電極從X方向布線朝向面板覆蓋隔板200μm，從金屬敷層朝向背板覆蓋隔板100μm。在本實(shí)施例中，背板上中間電極的高度大于第一實(shí)施例。這是因?yàn)槿绻嘲搴兔姘逯g的距離較長(zhǎng)，期望通過中間電極調(diào)整電位。
通過把中間電極用導(dǎo)電的熔結(jié)玻璃與布線粘接，按上述方式形成的隔板22就與行方向布線電連接。
實(shí)施與第一實(shí)施例相同的隨后處理，以完成圖象形成裝置。與第一實(shí)施例的不同點(diǎn)是背板和面板之間2mm的距離。隔板的電阻值為1013Ω或更高，該電阻值超過了電阻計(jì)的測(cè)量限度，證實(shí)了充分的絕緣功能。
在本實(shí)施例中，在沒有任何放電的情況下，能夠把施加的加速電壓Va提高到7kV，能夠顯示沒有因電子束偏移造成的任何失真的良好質(zhì)量的圖象。
(第三實(shí)施例)在第三實(shí)施例中，隔板的絕緣基底材料24和電子源型顯示板的裝配方法完全與第一實(shí)施例相同。但是，使用的隔板導(dǎo)電膜23如下。把氮?dú)庖肽ば纬墒?，在膜形成期間的氮壓強(qiáng)保持在1.5mTorr。把3.8W/cm2的功率施加在石墨靶上，形成厚度250nm的氮化碳膜。把該氮化碳膜作為樣品A。接著，把氮?dú)庖肽ば纬墒?，使膜形成期間的氮壓強(qiáng)保持在2mTorr。把3.8W/cm2的功率施加在石墨靶上，在絕緣基底材料24上形成厚度240nm的氮化碳膜。把該氮化碳膜作為樣品B。最后，把氮?dú)庖肽ば纬墒?，使膜形成期間的氮壓強(qiáng)保持在2.7mTorr。把3.8W/cm2的功率施加在石墨靶上，在絕緣基底材料24上形成厚度210nm的氮化碳膜。把該氮化碳膜作為樣品C。使用這些隔板并裝配顯示板。這些處理與第一實(shí)施例的處理完全相同。但是，通過氮?dú)夥罩惺谷劢Y(jié)玻璃在420℃下烘焙10分鐘或更長(zhǎng)，把面板和背板粘接在一起。
在封接處理后，施加與電壓Va相同極性的電壓，并測(cè)量電阻值(每個(gè)隔板)。樣品A為7.1×108Ω，樣品B為1.2×109Ω，樣品C為1.1×1010Ω。對(duì)于樣品A和B來說，薄層電阻達(dá)到109的數(shù)量級(jí)，對(duì)于樣品C來說，薄層電阻達(dá)到1010的數(shù)量級(jí)。
利用按上述方式完成的圖象形成裝置，由未表示的信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的掃描信號(hào)和調(diào)制信號(hào)通過外部接線端Dx1至Dxm和Dy1至Dyn施加在各個(gè)電子發(fā)射元件14上，使其發(fā)射電子，把高壓通過高壓接線端Hv施加在金屬敷層21上加速發(fā)射的電子束，使其與熒光膜20碰撞，從而激發(fā)熒光材料20b，并產(chǎn)生光和顯示圖象。高壓接線端Hv上施加的電壓Va設(shè)定為1至5kV，在元件電極27和28之間施加的電壓Vf設(shè)定為14V。
在本實(shí)施例中，通過改變電壓Vf的脈沖寬度的亮度調(diào)節(jié)顯示電視圖象。利用這些樣品A至C，沒有因附近隔板上的電荷造成的電子束移動(dòng)或有很小的電子束移動(dòng)，能夠顯示沒有任何問題的電視圖象。
即使對(duì)于具有最小電阻值的樣品A，隔板的消耗功率也就是幾十mW，并不會(huì)出現(xiàn)熱問題。
(第四實(shí)施例)在第四實(shí)施例中，隔板的絕緣基底材料24和電子源型顯示板的裝配方法完全與第一實(shí)施例相同。但是，使用的隔板導(dǎo)電膜23如下。把氮?dú)庖肽ば纬墒?，在膜形成期間的氮壓強(qiáng)保持在5mTorr。把3.8W/cm2的功率施加在石墨靶上，同時(shí)把0.4W/cm2的功率施加在Pt靶上。同時(shí)濺射石墨和Pt這兩個(gè)靶，形成要獲得的厚度200nm的氮化碳膜。
使用這些隔板并裝配顯示板。這些處理完全與第一實(shí)施例相同。但是，通過氮?dú)夥罩惺谷劢Y(jié)玻璃在420℃下烘焙10分鐘或更長(zhǎng)，把面板和背板粘接在一起。
在封接處理后，施加與電壓Va相同極性的電壓，并測(cè)量電阻值(每個(gè)隔板)。隔板的電阻值為1.8×1010Ω。
利用按上述方式完成的圖象形成裝置，由未表示的信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的掃描信號(hào)和調(diào)制信號(hào)通過外部接線端Dx1至Dxm和Dy1至Dyn施加在各個(gè)電子發(fā)射元件14上，使其發(fā)射電子，把高壓通過高壓接線端Hv施加在金屬敷層21上加速發(fā)射的電子束，使其與熒光膜20碰撞，從而激發(fā)熒光材料20b，并產(chǎn)生光和顯示圖象。高壓接線端Hv上施加的電壓Va設(shè)定為1至5kV，跨接元件電極27和28的施加電壓Vf設(shè)定為14V。
在本實(shí)施例中，通過改變電壓Vf的脈沖寬度的亮度調(diào)節(jié)顯示電視圖象。利用這些隔板，沒有因附近隔板上的電荷造成的電子束位移或有很小的電子束位移，能夠顯示沒有任何問題的電視圖象。
下面，說明另一實(shí)施例。在下面說明的結(jié)構(gòu)中，在隔板的表面上形成氮化碳，在隔板表面上的電荷容易排泄在隔板的基底材料側(cè)。實(shí)際上，下面給出的結(jié)構(gòu)在第一導(dǎo)電膜上形成氮化碳，使其容易排泄電荷。圖18和圖19是表示這種隔板結(jié)構(gòu)的示意圖。在絕緣基底材料24上，形成導(dǎo)電的第一層23a和氮化碳的第二層23b。
第一層消除隔板表面上的電荷，以致使隔板沒有大量電荷。第二層由具有較小二次發(fā)射系數(shù)的材料構(gòu)成，以抑制累積的電荷。
這樣設(shè)定第一層的電阻值，使電流充分地穿過隔板流動(dòng)，在隔板表面上迅速地移動(dòng)電荷。因此，適合隔板的電阻值由電荷量確定。電荷量依賴于來自電子源的發(fā)射電流和隔板表面的二次發(fā)射系數(shù)。但是，由于氮化碳的第二薄膜有小的二次發(fā)射系數(shù)，所以不需要流過大電流。盡管可以相信1012Ω或更大的薄層電阻能夠滿足大多數(shù)的使用條件，但更期望1011Ω或更大的薄層電阻。由隔板的功率消耗確定該電阻值的下限。因此，隔板的電阻值需要選擇這樣的值，在不過大地增加電阻值的情況下，不過大地影響圖象形成裝置的總熱輻射。
隔板的第一層最好由半導(dǎo)體材料構(gòu)成，而不用具有較小電阻率的金屬構(gòu)成。其理由是如果使用具有較小電阻率的材料，那么為獲得期望的薄層電阻Rs，就要使電荷防止薄膜的厚度很薄。一般來說，盡管這些現(xiàn)象依賴于薄膜材料的表面能量、對(duì)基板的粘接性能和基板溫度，但厚度10nm或更薄的薄膜有島，其電阻是不穩(wěn)定的，并且重復(fù)性低。因此，最好使用其電阻率大于金屬和小于絕緣體電阻率的半導(dǎo)體材料。
如果隔板的溫度系數(shù)為正，那么電阻隨溫度上升而增加，以便能夠抑制由隔板產(chǎn)生的熱輻射。相反地，如果隔板的溫度系數(shù)為負(fù)，那么電阻值隨由隔板表面上消耗的功率產(chǎn)生的溫度上升而下降，使熱輻射產(chǎn)生的越多，溫度就越上升，大電流流動(dòng)，導(dǎo)致所謂的熱穿通。但是，在熱輻射量或消耗功率與熱擴(kuò)散平衡的條件下，熱穿通就不出現(xiàn)。因此，如果電阻的溫度系數(shù)(TCR)的絕對(duì)值小，熱穿通就不會(huì)出現(xiàn)。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以確信，如果使用帶有約-1％的TCR的薄膜和隔板的每平方厘米消耗功率超過0.1W，盡管上述條件可以依靠隔板形狀，對(duì)隔板施加的電壓Va和電荷防止膜電阻的溫度系數(shù)改變，但流過隔板的電流不斷增加，并出現(xiàn)熱穿通。按照上述條件，確保功率消耗低于每平方厘米0.1W的Rs值為10×Va2Ω或更大。同樣地，在隔板上形成的第一層薄膜的薄層電阻Rs最好設(shè)定在10×Va2Ω至1011Ω的范圍內(nèi)。
如上所述，第一層的厚度t最好為10nm或更厚。如果薄膜厚度t變得超過1μm，那么薄膜應(yīng)力變大，導(dǎo)致薄膜脫落風(fēng)險(xiǎn)的問題，此外薄膜形成時(shí)間變長(zhǎng)，導(dǎo)致生產(chǎn)率下降。因此，把薄膜設(shè)定在10nm至1μm較好，設(shè)定在20nm至500nm更好。
電阻率ρ是薄層電阻Rs和薄膜厚度t的積。根據(jù)上述Rs和t的最佳范圍，期望電荷防止膜的電阻率ρ的范圍在10-7×Va2Ωm至105Ωm。此外，為了實(shí)現(xiàn)薄層電阻和薄膜厚度的最佳范圍，最好把ρ設(shè)定在(2×10-7)×Va2Ωm至5×104Ωm的范圍內(nèi)。顯示板的電子加速電壓Va為100V或更高。當(dāng)對(duì)于平面顯示板使用在CRT中通常使用的高速電子熒光膜時(shí)，為了確保充分的亮度，需要3kV或更高的電壓。在Va=1kV的條件下，電荷防止膜的電阻率的最佳范圍為0.1Ωm至105Ωm。
只要材料穩(wěn)定并能夠在隔板的上述最佳范圍內(nèi)調(diào)整電阻值，第一層的材料可以是任何材料，例如氧化物或氮化物。在這些材料中，在圖象形成裝置的整個(gè)制造工藝中容易調(diào)整電阻率和保持穩(wěn)定電阻值的材料是過渡金屬和陶瓷(金屬陶瓷)的復(fù)合體，例如Cr-SiO、Cr-SiO2、Cr-Al2O3和In2O3-Al2O3，過渡金屬和高電阻氮化物的復(fù)合體(氮化鋁、氮化硼、氮化硅等)，例如Cr-Al-N、Ti-Al-N、Ta-Al-N、Cr-B-N和Cr-Si-N。
這樣確定隔板的總電阻，使其大致由第一層23a的電阻值來確定。為了不使從電子源發(fā)射的電子的軌道發(fā)生波動(dòng)，最好使面板和背板之間的電位分布均勻，即隔板的電阻值在其整個(gè)區(qū)域上均勻。如果電位分布波動(dòng)，那么靠近隔板的電子就會(huì)偏轉(zhuǎn)，并與鄰近的熒光材料碰撞，導(dǎo)致圖象變形。由Cr、Ti或Ta構(gòu)成的氮化物膜提供穩(wěn)定和均勻的電阻值，對(duì)于防止圖象變形是有效的。
氮化碳的第二層(CNx)有標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)式C3N4，并且是在sp3混合軌道上共價(jià)鍵結(jié)合的氮和碳的化合物。能夠通過下面說明的各種方法形成氮化碳膜。如上所述，氮化碳膜是在類似菱形的sp3混合軌道上C3N4的結(jié)構(gòu)，與在六角平面延伸的某些石墨(sp2)的碳被氮原子代替的結(jié)構(gòu)的混合物。如果氮化碳膜有完整的C3N4結(jié)構(gòu)，那么原子比N/C就約為1.3，它隨制造方法和條件而變化。
氮化碳作為良好的隔板材料的第一點(diǎn)在于二次發(fā)射系數(shù)小。按照本發(fā)明者進(jìn)行的測(cè)定，氮化碳膜的二次發(fā)射系數(shù)最大為1.8。第二點(diǎn)在于大的蠕緩放電擊穿電壓。即使超過8kV/mm，在真空中的測(cè)定也表明未出現(xiàn)放電。具有以上兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)的氮化碳膜使隔板很難在電子發(fā)射期間帶電，并允許把足夠大的電壓施加在熒光膜上。因此，氮化碳是適合使用電子束的圖象形成裝置的隔板采用的材料。
第二層可以是絕緣的或?qū)щ姷?。但是，如果電阻值過小，那么由于隔板的電阻也變得過低，所以不是可取的。有大的N/C的氮化碳膜幾乎是絕緣的，它容易控制隔板的總電阻。
如上所述，第二薄膜的薄膜厚度最好是1nm或更厚。
利用隔板的上述結(jié)構(gòu)，盡管氮化碳的第二層有較小的二次發(fā)射系數(shù)，但累積的電荷與第一層中相反極性電荷耦合并被中和。通過擴(kuò)散或通過由電荷形成的電位梯度來移動(dòng)第二層的電荷。但是，與導(dǎo)體相比，該遷移率很小。因此，如果薄膜厚度過厚，那么就很難迅速移動(dòng)電荷。如果第二層較薄，即使它是絕緣的，也能夠期望由隧道效應(yīng)產(chǎn)生的電荷移動(dòng)，所以從把電荷移動(dòng)到基板側(cè)(相對(duì)于第一層)的觀點(diǎn)來說，第二層的薄膜厚度最好設(shè)定為50nm或更薄。
通過薄膜形成方法，例如反應(yīng)濺射、離子束蒸發(fā)涂敷、離子鍍敷、離子輔助蒸發(fā)涂敷和CVD，在絕緣的基底材料上能夠形成第一層23a。通過反應(yīng)濺射、離子輔助蒸發(fā)涂敷、CVD和離子束濺射，能夠形成第二層23b。如果采用濺射，那么在氮?dú)猸h(huán)境下或在氮和氬的混合氣體的環(huán)境下濺射石墨靶。
下面，參照

具有把氮化碳膜上的電荷移動(dòng)到基板側(cè)的隔板的實(shí)施例。
(第五實(shí)施例)在本實(shí)施例中，在基板13上形成未接受激勵(lì)形成處理的多個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件14。把清潔的藍(lán)板玻璃用作基板13，按矩陣形狀設(shè)置圖4A和4B所示的160×720表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件。元件電極27和28是Ni濺射膜。X方向和Y方向布線15和16是通過絲網(wǎng)印刷形成的Ag布線。導(dǎo)電性薄膜29是由烘焙Pd胺絡(luò)合物溶液形成的PdO細(xì)微粒薄膜。
作為圖象形成裝置的熒光膜20有如圖5A所示的在Y方向上延伸的相應(yīng)顏色的熒光條。黑色材料20a不僅設(shè)置在相應(yīng)顏色熒光條之間，而且還設(shè)置在X方向上，從而在Y方向上分開象素和保留安裝隔板22的區(qū)域。首先形成黑色材料20a(導(dǎo)電材料)，然后在由黑色材料形成的空隙處涂敷相應(yīng)顏色的熒光材料，形成熒光膜20。作為黑色條的材料(黑色材料20a)，使用主要成分為通常使用的石墨的材料。通過淤漿方法在面板上涂敷熒光材料。
通過平滑在面板19上形成的熒光膜20的內(nèi)表面?zhèn)?通常稱為成膜)，和隨后通過真空蒸發(fā)涂敷來淀積Al，形成在電子源側(cè)的熒光膜20的內(nèi)表面?zhèn)壬吓渲玫慕饘俜髮?1。為了提高熒光膜20的導(dǎo)電性，面板19在某些情況下設(shè)有在熒光膜20外表面?zhèn)壬系耐该麟姌O(在玻璃基板和熒光膜之間)。但是，在本實(shí)施例中，由于僅金屬敷層就能夠提供足夠的導(dǎo)電性，所以可以省略它。
參照?qǐng)D19，首先在鈉鈣玻璃構(gòu)成的清潔絕緣基底材料24(寬3.8mm、厚200μm、長(zhǎng)20mm的板)上通過真空蒸發(fā)涂敷淀積Cr-Al合金氮化物膜23a，形成隔板22。采用濺射系統(tǒng)，在氬和氮混合環(huán)境中通過同時(shí)濺射Cr和Al兩個(gè)靶，形成本實(shí)施例使用的Cr-Al合金氮化物膜。使用的濺射系統(tǒng)如圖20所示。在圖20中，參考序號(hào)2001表示薄膜形成室，參考序號(hào)2002表示隔板基板，參考序號(hào)2003和2004表示Cr和Al靶，參考序號(hào)2005和2006表示把高頻電壓提供給靶2003和2004的高頻電源，參考序號(hào)2007和2008表示匹配箱，參考序號(hào)2009和2010表示引入氬氣和氮?dú)獾妮斎牍堋?br> 在分壓比為7∶3和總壓強(qiáng)為0.45Pa時(shí)，通過把氬氣和氮?dú)庖氡∧ば纬墒?001，并通過把高頻電壓接在靶和隔板基板上產(chǎn)生放電來完成濺射。通過控制Cr和Al的組成，通過改變靶上施加的高頻功率，獲得最佳的電阻值。形成三種Cr-Al合金氮化物膜。
在形成第一層或Cr-Al合金氮化物膜后，通過保持第一層使用的薄膜形成室的真空，在第一層23a上形成第二層23b。按以下方式形成第二層23b。在形成第一層后，從薄膜形成室中不取出隔板基板的情況下形成第二層。靶是石墨，通過改變?yōu)R射功率調(diào)整薄膜形成速率。在本實(shí)施例中，把氮引入薄膜形成室，壓強(qiáng)保持在5mTorr，對(duì)靶提供的功率是3.8W/cm2。在4分鐘的薄膜形成時(shí)間中，獲得在圖象形成裝置的制造處理之后厚度約10nm的氮化碳膜。
Al構(gòu)成的中間電極25放置在隔板22的對(duì)接表面，以確保與X方向布線和金屬敷層的可靠電連接，并維持電位恒定。中間電極25從X方向布線朝向面板完全覆蓋隔板22的四周150μm，從金屬敷層朝向背板完全覆蓋隔板22的四周100μm。
隨后，把面板19安裝在比電子源14高3.8mm位置的支撐框架18上，并把背板13、面板19、支撐框架18和隔板22在其接合處粘接在一起。在X方向布線15上按等間距固定隔板。通過使用包含涂敷Au的二氧化硅球的導(dǎo)電性熔結(jié)玻璃26，確保了在隔板22的氮化碳膜23與黑色材料20a(線寬度300μm)上的面板19之間的導(dǎo)電。在金屬敷層21和隔板22耦合的區(qū)域，局部除去金屬敷層21。通過涂敷熔結(jié)玻璃(未示出)和在420℃下大氣環(huán)境中經(jīng)10分鐘烘焙它，把背板17和支撐框架18在接合處粘接在一起。下面，將簡(jiǎn)要地說明按以上方式形成的隔板樣品。
在隔板樣品A中，第一層由Cr-Al-N構(gòu)成，具有200nm的厚度和1.0×104Ωm的電阻率，第二層由厚度10nm的氮化碳構(gòu)成。
在隔板樣品B中，第一層由Cr-Al-N構(gòu)成，具有200nm的厚度和4.1×103Ωm的電阻率，第二層由厚度10nm的氮化碳構(gòu)成。
在隔板樣品C中，第一層由Cr-Al-N構(gòu)成，具有200nm的厚度和2.3×103Ωm的電阻率，第二層由厚度10nm的氮化碳構(gòu)成。
把按上述方式完成的顯示板通過排氣管與真空泵連接，對(duì)其內(nèi)部抽真空。在獲得足夠的低壓后，通過外部接線端Dx1至Dxm和Dy1至Dyn在元件電極27和28上施加電壓，使導(dǎo)電性薄膜29接受激勵(lì)形成處理，并形成電子發(fā)射部分30。通過施加有圖7所示波形的電壓完成激勵(lì)形成處理。
接著，通過排氣管把丙酮引入真空室，以達(dá)到0.013Pa的壓強(qiáng)。通過周期性地把電壓脈沖施加在外部接線端Dx1至Dxm和Dy1至Dyn上，完成淀積碳或碳化合物的激勵(lì)活化處理。為了激勵(lì)活化處理，施加有圖8A所示波形的電壓。
隨后，在把真空室加熱到200℃時(shí)，同時(shí)對(duì)真空室的內(nèi)部抽真空10小時(shí)。在內(nèi)部壓強(qiáng)約10-4pa時(shí)，用氣體火頭加熱排氣管以熔化它，并氣密地封接真空室。
最后，為了維持封接后的壓強(qiáng)，進(jìn)行消氣劑處理。
對(duì)于按照上述方式完成的圖象形成裝置來說，把從未示出的信號(hào)發(fā)生器中產(chǎn)生的掃描信號(hào)和調(diào)制信號(hào)，通過外部接線端Dx1至Dxm和Dy1至Dyn施加在各電子發(fā)射元件14上從中發(fā)射電子，并把高電壓通過高壓接線端Hv施加在金屬敷層21上加速發(fā)射的電子束，使其與熒光膜20碰撞，從而激發(fā)熒光材料20b，產(chǎn)生光和顯示圖象。高壓接線端Hv上施加的電壓Va設(shè)定為3至7kV，在電極元件27和28之間施加的電壓Vf設(shè)定為14V。
在上述驅(qū)動(dòng)條件下，靠近隔板樣品A的電子束移動(dòng)是60μm或更小，靠近隔板樣品B和C的電子束移動(dòng)幾乎不出現(xiàn)，對(duì)電視圖象不產(chǎn)生問題。Cr-Al-N第一層的溫度系數(shù)是-0.3至-0.33％，在上述驅(qū)動(dòng)條件下未觀察到熱穿通。
(第六實(shí)施例改變第二層的厚度)在第六實(shí)施例中，按與第五實(shí)施例相同的方法形成第一層，但使第二層的厚度不同于第一實(shí)施例。利用這種隔板，比較電視圖象。第二薄膜形成條件與第五實(shí)施例相同。通過改變薄膜形成時(shí)間，控制薄膜厚度。本實(shí)施例的隔板樣品如下。
在隔板樣品D中，第一層由Cr-Al-N構(gòu)成，具有200nm的厚度和4.1×103Ωm的電阻率，第二層由厚度5nm的氮化碳構(gòu)成。
在隔板樣品E中，第一層由Cr-Al-N構(gòu)成，具有200nm的厚度和4.1×103Ωm的電阻率，第二層由厚度20nm的氮化碳構(gòu)成。
在隔板樣品F中，第一層由Cr-Al-N構(gòu)成，具有200nm的厚度和4.1×103Ωm的電阻率，第二層由厚度60nm的氮化碳構(gòu)成。
隨后的裝配處理與第五實(shí)施例相同，驅(qū)動(dòng)條件也與第五實(shí)施例相同。
在以上驅(qū)動(dòng)條件下，沒有靠近隔板樣品D和E的電子束移動(dòng)或移動(dòng)很小，對(duì)電視圖象不產(chǎn)生問題。但是，在上述驅(qū)動(dòng)條件下，從電子源發(fā)射的最靠近樣品隔板F的電子按大約五分之一的掃描線間距被吸引，電視圖象會(huì)出現(xiàn)某些問題。
(第七實(shí)施例)第一層由Cr-SiO金屬陶瓷構(gòu)成。本實(shí)施例的隔板樣品如下。
在隔板樣品G中，第一層由Cr-SiO金屬陶瓷構(gòu)成，有150nm的厚度和9.4×103Ωm的電阻率，第二層由厚度25nm的氮化碳構(gòu)成。
在隔板樣品H中，第一層由Cr-SiO金屬陶瓷構(gòu)成，有150nm的厚度和9.4×103Ωm的電阻率，第二層由厚度8nm的氮化碳構(gòu)成。
除了SiO和Cr用作靶之外，利用與第五實(shí)施例相同的方法構(gòu)成第一層。在濺射期間使氬壓強(qiáng)保持在0.5Pa的條件下，把7.6W/cm2的功率施加在SiO靶上，把0.13W/cm2的功率施加在Cr靶上，并分別施加40分鐘。形成的Cr-SiO薄膜的厚度為150nm。用與第五實(shí)施例相同的方法形成第二層23b。
隨后的裝配處理與第五實(shí)施例相同，驅(qū)動(dòng)條件也與第五實(shí)施例相同。在以上驅(qū)動(dòng)條件下，靠近隔板樣品G和H僅有很小的電子束移動(dòng)，對(duì)電視圖象不產(chǎn)生問題。Cr-SiO金屬陶瓷第一層的溫度系數(shù)為-0.3％，在以上驅(qū)動(dòng)條件下未觀察到熱穿通。
(比較例2)作為比較例，在與實(shí)施例相同的鈉鈣玻璃的基板上，在0.5Pa的濺射氣體壓強(qiáng)和2.8W/cm2的施加功率的條件下，形成氧化錫薄膜。利用該基板作為隔板，用與實(shí)施例相同的方法制造圖象形成裝置。在裝配處理后氧化錫薄膜的電阻率是9.2×10-2Ωm，加速電壓Va不能夠升到1kV，圖象幾乎不能顯示。
下面，將說明其它實(shí)施例，在這些實(shí)施例中，在形成氮化碳膜時(shí)，同時(shí)還把負(fù)的偏壓施加在形成氮化碳膜的基底材料上。
如果把負(fù)偏壓施加在由濺射在其上構(gòu)成氮化碳膜的隔板絕緣基底材料上，那么與沒有施加負(fù)偏壓的薄膜相比，能夠形成有更良好的耐酸性的氮化碳膜。
如果把負(fù)偏壓施加在隔板的絕緣基底材料上，氮離子就與帶有大能量的基底材料碰撞，使氮與碳之間的反應(yīng)增強(qiáng)。因此，有更高鍵合能量的結(jié)構(gòu)(例如C3N4)增加，熱電阻的增強(qiáng)可以歸因于該結(jié)構(gòu)。
如果進(jìn)一步升高偏壓，通過氮離子與基底材料的碰撞，基底材料更被研磨。在薄膜中不能存在有弱鍵合力的結(jié)構(gòu)，以便能夠形成有更良好特性的電荷防止薄膜。
但是，如果偏壓升得過高，那么氮化碳的薄膜形成速率就變得相當(dāng)慢，從制造效率角度來看，這種薄膜形成速率不是令人滿意的。按照這種觀點(diǎn)，把薄膜形成速率設(shè)定為5埃/分鐘或更高較好，或最好設(shè)定為10埃/分鐘或更高。
(第八實(shí)施例)
在本實(shí)施例中，隔板導(dǎo)電膜是僅有如圖1所示的氮化碳膜的單層結(jié)構(gòu)。參照?qǐng)D1，進(jìn)行以下說明。
制備由清潔的鈉鈣玻璃(寬1.0mm、長(zhǎng)40mm、厚0.2mm)構(gòu)成的隔板絕緣基底材料24，在該材料24上，在下列條件下通過RF濺射形成Si3N4膜作為Na阻擋層。
Si3N4膜薄膜形成氣體壓強(qiáng)為1mTorr，Ar∶N2=7∶3,Si靶提供功率密度為6.3W/cm2，薄膜形成時(shí)間50分鐘，薄膜厚度200nm。
為了在涂敷Si3N4的隔板基底材料上形成單層結(jié)構(gòu)的氮化碳膜，把隔板基底材料放置在濺射系統(tǒng)中，在下列條件下形成各隔板樣品A、B和C。采用的濺射系統(tǒng)并不僅限于特定的系統(tǒng)，只要該系統(tǒng)能夠在下列條件下形成薄膜，就能夠使用這一系統(tǒng)。圖21表示下列實(shí)施例使用的濺射系統(tǒng)。
隔板樣品A薄膜形成氮壓強(qiáng)1mTorr，石墨靶功率密度1.9W/cm2，基底材料偏壓電位-120V，薄膜形成速率2nm/min，50分鐘后的薄膜厚度100nm。
隔板樣品B薄膜形成氮壓強(qiáng)1mTorr，石墨靶功率密度1.9W/cm2，基底材料偏壓電位-260V，薄膜形成速率1nm/min，100分鐘后的薄膜厚度100nm。
隔板樣品C薄膜形成氮壓強(qiáng)1mTorr，石墨靶功率密度6.3W/cm2，基底材料偏壓電位-260V，薄膜形成速率5nm/min，20分鐘后的薄膜厚度100nm。
隨后，用以上隔板樣品裝配顯示板。首先，把Al構(gòu)成的中間電極25放置在隔板的對(duì)接表面上，以確保與X方向布線和金屬敷層的可靠電連接，并保持電位恒定。中間電極25從X方向布線朝向面板完全覆蓋隔板22的四周50μm，從金屬敷層朝向背板完全覆蓋隔板22的四周50μm。
接著，把面板19安裝在比電子源14高1.2mm位置的支撐框架18上，并把背板13、面板19、支撐框架18和隔板22在其接合處粘接在一起。通過使用包含涂敷Au的二氧化硅球的導(dǎo)電性熔結(jié)玻璃26，確保了氮化碳膜23和黑色材料20a(布線寬度300μm)上的面板19之間的導(dǎo)電。在金屬敷層21和隔板22耦合的區(qū)域，局部除去金屬敷層21。通過涂敷熔結(jié)玻璃(未示出)和在420℃下大氣環(huán)境中經(jīng)10分鐘或更長(zhǎng)時(shí)間烘焙它，把背板17和支撐框架18在接合處粘接在一起。
把按上述方式完成的顯示板通過排氣管與真空泵連接，對(duì)其內(nèi)部抽真空。在獲得足夠的低壓后，通過外部接線端Dx1至Dxm和Dy1至Dyn在元件電極27和28上施加電壓，使導(dǎo)電性薄膜29接受激勵(lì)形成處理，并形成電子發(fā)射部分30。通過施加有圖7所示波形的電壓完成激勵(lì)形成處理。
接著，通過排氣管把丙酮引入真空室，以達(dá)到0.013Pa的壓強(qiáng)。通過周期性地把電壓脈沖施加在外部接線端Dx1至Dxm和Dy1至Dyn上，完成淀積碳或碳化合物的激勵(lì)活化處理。為了激勵(lì)活化處理，施加有圖8A所示波形的電壓。
隨后，在把真空室加熱到200℃時(shí)，同時(shí)對(duì)真空室的內(nèi)部抽真空10小時(shí)。在內(nèi)部壓強(qiáng)約10-4pa時(shí)，用氣體火頭加熱排氣管熔化它，和氣密地封接真空室。
最后，為了維持壓強(qiáng)，在封接后進(jìn)行消氣劑處理。
對(duì)于按照上述方式完成的圖象形成裝置來說，把從未示出的信號(hào)發(fā)生器中產(chǎn)生的掃描信號(hào)和調(diào)制信號(hào)，通過外部接線端Dx1至Dxm和Dy1至Dyn施加在各電子發(fā)射元件14上從中發(fā)射電子，并把高電壓通過高壓接線端Hv施加在金屬敷層21上加速發(fā)射的電子束，使其與熒光膜20碰撞，從而激發(fā)熒光材料20b，產(chǎn)生光和顯示圖象。高壓接線端Hv上施加的電壓Va設(shè)定為3至7kV，加在電極元件27和28之間的電壓Vf設(shè)定為14V。
在本實(shí)施例中，在沒有任何放電的情況下，能夠把施加的加速電壓Va升至7kV，能夠顯示沒有任何因電子束移動(dòng)造成的失真的高質(zhì)量圖象。
拆卸按以上方式完成的圖象形成裝置，并測(cè)量隔板表面上的氮化碳膜的厚度。隔板樣品A有約50nm的厚度，隔板樣品B有約30nm的厚度，隔板樣品C有約70nm的厚度。各隔板樣品有均勻的厚度，并沒有局部薄的薄膜區(qū)域或沒有薄膜的區(qū)域。
(比較例3)作為比較例，鈉鈣玻璃的基板作為未形成氮化碳膜覆蓋情況下的隔板，使用這樣的隔板按照與以上實(shí)施例相同的處理制造圖象形成裝置。玻璃的二次發(fā)射系數(shù)接近3.5。對(duì)于該比較例，在2.5kV的加速電壓Va時(shí)，在隔板表面上出現(xiàn)蠕變放電，不能獲得充分的亮度。來自最靠近隔板的電子發(fā)射元件的電子因隔板上的電荷向隔板折射，在該位置可證實(shí)有圖象失真。
(第九實(shí)施例)在本實(shí)施例中，用與第八實(shí)施例相同的方法形成隔板的絕緣基底材料24，還用與第八實(shí)施例相同的方法裝配電子源型顯示板。但是，使用寬度為2.8mm的玻璃基板。隔板導(dǎo)電膜有兩層結(jié)構(gòu)，形成下列隔板。參照?qǐng)D18，進(jìn)行下列說明。在本實(shí)施例中，使用兩層結(jié)構(gòu)的隔板導(dǎo)電膜，在氮化碳膜23b下面形成有電荷防止功能的Cr-Al合金氮化物膜23a。如圖18所示，在由清潔的鈉鈣玻璃構(gòu)成的絕緣基底材料24(寬2.8mm、厚200μm、長(zhǎng)40mm的板)上，通過真空蒸發(fā)涂敷形成隔板22的Cr-Al合金氮化物膜23a。
通過以分壓比為7∶3和0.45Pa的總壓強(qiáng)時(shí)把氬氣和氮?dú)庖氡∧ば纬墒?，并通過把高頻電壓施加在靶和隔板基板上產(chǎn)生放電來完成濺射。
通過控制Cr和Al的組成和改變靶上施加的高頻功率，獲得最佳電阻值。在本實(shí)施例中，薄膜厚度為2000埃，隔板的電阻值為1.0×1010Ω，隔板的電阻率為2.86×106Ωm。在形成第一層23a后，在第一層23a上，通過保持第一層采用的薄膜形成室的真空，形成氮化碳的第二層23b。薄膜形成方法如下。
把氮?dú)庖氡∧ば纬墒?，壓?qiáng)保持在1mTorr。通過把高頻電壓施加在石墨靶和隔板基底材料上產(chǎn)生放電來完成濺射。對(duì)靶施加的功率是1.9W/cm2。偏壓施加在隔板基底材料上。隔板基底材料的偏壓在濺射工藝期間保持在-120V左右。氮化碳膜23b的淀積速率是約20埃/分鐘。在15分鐘后形成厚度300埃的氮化碳膜23b。該隔板被用作隔板樣品D。
在以下條件下形成隔板樣品E。對(duì)靶施加的功率是1.9W/cm2。隔板基底材料的偏壓在濺射工藝期間保持在-260V左右。氮化碳膜23b的淀積速率是約10埃/分鐘。在30分鐘后形成厚度300埃的氮化碳膜23b。
在以下條件下形成隔板樣品F。對(duì)石墨靶施加的功率是6.3W/cm2。隔板基底材料的偏壓在濺射工藝期間保持在-260V左右。氮化碳膜23b的淀積速率是約50埃/分鐘。在6分鐘后形成厚度300埃的氮化碳膜23b。
實(shí)施與第八實(shí)施例相同的隨后處理，完成圖象形成裝置。在這種情況下，與第八實(shí)施例的不同點(diǎn)在于，把背板和面板之間的距離設(shè)定為約3mm。對(duì)于按以上方式完成的圖象形成裝置來說，把從未示出的信號(hào)發(fā)生器中產(chǎn)生的掃描信號(hào)和調(diào)制信號(hào)，通過外部接線端Dx1至Dxm和Dy1至Dyn施加在各電子發(fā)射元件14上從中發(fā)射電子，并把高電壓通過高壓接線端Hv施加在金屬敷層21上加速發(fā)射的電子束，使其與熒光膜20碰撞，從而激發(fā)熒光材料20b，產(chǎn)生光和顯示圖象。高壓接線端Hv上施加的電壓Va設(shè)定為3至7kV，加在電極元件27和28之間的電壓Vf設(shè)定為14V。
在以上驅(qū)動(dòng)條件下，靠近隔板樣品D、E和F的電子束移動(dòng)很小，這種電子束移動(dòng)對(duì)電視圖象不產(chǎn)生實(shí)際的問題。
此后，拆卸該顯示板，并測(cè)量隔板表面上的氮化碳膜的厚度。隔板樣品D有約15nm的厚度，隔板樣品E有約8nm的厚度，隔板樣品F有約20nm的厚度。盡管這些薄膜如上述那樣變薄，但各隔板樣品在顯示板的整個(gè)區(qū)域上有均勻的厚度，并沒有局部薄的薄膜區(qū)域或沒有薄膜的區(qū)域。從均勻性和制造產(chǎn)量的觀點(diǎn)看，這些薄膜是合適的。
(比較例4)作為比較例，在與以上實(shí)施例相同的鈉鈣玻璃的基板上，在濺射氣體壓強(qiáng)0.5Pa和施加功率2.8W/cm2的條件下，通過在氬氣中濺射氧化錫靶形成氧化錫膜。利用該基板作為隔板，用與以上實(shí)施例相同的方法制造圖象形成裝置。氧化錫膜的電阻率在裝配處理后是9.2×10-2Ωm，加速電壓Va不能升到1kV，圖象幾乎不能顯示。
下面，說明把氮化碳暴露在包含鹵素的氣體中的其它實(shí)施例。
如果把隔板表面上的氮化碳暴露在含有鹵素的氣體中，那么能夠形成在屏裝配處理期間很難氧化的穩(wěn)定的隔板。
氮化碳膜有混在一起的石墨和C3N4細(xì)晶體。硝基族(-C≡N)和氫氧基族(-OH)出現(xiàn)在這些細(xì)晶體的懸掛鍵或晶格缺陷上。這些位置對(duì)于氧和水的浸蝕非?；顫?，并決定了熱處理期間氧化的性能和由在大氣中水浸蝕引起的薄膜脫落的性能。
在下列實(shí)施例中，把氮化碳暴露在包含鹵素例如Cl2、F2和Br2的蒸汽(氣體)中，這些分子處于反應(yīng)位置的終端(不是化學(xué)鍵合，而是物理吸附)，以便能夠改善抗氧化和薄膜脫落性。
在這種情況下，如果在高溫下實(shí)施暴露處理，這些分子能夠處于很難吸附的那些位置終端。最好把這種高的溫度設(shè)定得高于圖象形成裝置的裝配處理中使用的最高溫度。為了增強(qiáng)暴露處理的效果，最好在600℃或更高溫度下實(shí)施暴露處理。
如果使氮化碳在高溫下僅與鹵素或僅有鹵素和碳的化合物反應(yīng)，那么能夠形成在屏裝配期間不易氧化的穩(wěn)定的隔板。
(第十實(shí)施例)在本實(shí)施例中，使用氮化碳的單層結(jié)構(gòu)的隔板導(dǎo)電膜。參照?qǐng)D1，進(jìn)行以下說明。
作為隔板絕緣基底材料24，采用主要由氧化鋁構(gòu)成的陶瓷復(fù)合體(寬1.0mm、長(zhǎng)40mm、厚0.2mm)。這樣調(diào)整氧化鋁與其它成分的合成比，使其有與鈉鈣玻璃相同的熱膨脹系數(shù)。
(氮化碳膜的形成)按以下方式形成氮化碳膜。
把氮?dú)庖氡∧ば纬墒?，壓?qiáng)保持在1mTorr。通過把高頻電壓施加在石墨靶或類似物和隔板基底材料上產(chǎn)生放電來完成濺射。對(duì)靶施加的功率是1.9W/cm2。形成厚度30nm的氮化碳膜23b。
(鹵素暴露處理)隨后，使隔板按以下方式接受鹵化處理。
以CCl2F2的分壓比為0.5％和總壓強(qiáng)與大氣壓相同時(shí)，把氮和CCl2F2的混合氣體引入薄膜形成室，隨后，氣密封接薄膜形成室。把電阻加熱元件預(yù)先放入該室，把形成有氮化碳膜的隔板放在電阻加熱元件上。把隔板與加熱元件固定，使氮化碳膜表面與引入氣體接觸。然后把電源提供給電阻加熱元件，以10℃/min的速率升高隔板的溫度。該溫度的升高在600℃時(shí)停止，并在該溫度下保持一個(gè)小時(shí)。隨后，以5℃/min的速率把溫度降至室溫，之后抽出所有氣體，結(jié)束鹵素暴露處理。接著，用以上隔板裝配顯示板。首先，把Al構(gòu)成的中間電極25放置在隔板的對(duì)接表面上，以確保與X方向布線和金屬敷層的可靠電連接，并保持電位恒定。中間電極25從X方向布線朝向面板完全覆蓋隔板22的四周50μm，從金屬敷層朝向背板完全覆蓋隔板22的四周50μm。
接著，把面板19安裝在比電子源14高1.0mm位置的支撐框架18上，并把背板13、面板19、支撐框架18和隔板22在其接合處粘接在一起。通過使用包含涂敷Au的二氧化硅球的導(dǎo)電性熔結(jié)玻璃26，確保了氮化碳膜23和黑色材料20a(線寬度300μm)上的面板19之間的導(dǎo)電。在金屬敷層21和隔板22耦合的區(qū)域，局部除去金屬敷層21。通過涂敷熔結(jié)玻璃(未示出)和在420℃下大氣環(huán)境中經(jīng)10分鐘或更長(zhǎng)時(shí)間烘焙它，把背板17和支撐框架18在接合處粘接在一起。
把按上述方式完成的顯示板通過排氣管與真空泵連接，對(duì)其內(nèi)部抽真空。在獲得足夠的低壓后，通過外部接線端Dx1至Dxm和Dy1至Dyn在元件電極27和28上施加電壓，使導(dǎo)電性薄膜29接受激勵(lì)形成處理，并形成電子發(fā)射部分30。通過施加有圖7所示波形的電壓完成激勵(lì)形成處理。
接著，通過排氣管把丙酮引入真空室，以達(dá)到0.013Pa的壓強(qiáng)。通過周期性地把電壓脈沖施加在外部接線端Dx1至Dxm和Dy1至Dyn上，完成淀積碳或碳化合物的激勵(lì)活化處理。為了激勵(lì)活化處理，施加有圖8A所示波形的電壓。
隨后，在把真空室加熱到200℃時(shí)，同時(shí)對(duì)真空室的內(nèi)部抽真空10小時(shí)。在內(nèi)部壓強(qiáng)約10-4pa時(shí)，用氣體火頭加熱排氣管熔化它，和氣密地封接真空室。
最后，為了維持封接后的壓強(qiáng)，進(jìn)行消氣劑處理。對(duì)于按以上方式完成的圖象形成裝置來說，把從未示出的信號(hào)發(fā)生器中產(chǎn)生的掃描信號(hào)和調(diào)制信號(hào)，通過外部接線端Dx1至Dxm和Dy1至Dyn施加在各電子發(fā)射元件14上從中發(fā)射電子，并把高電壓通過高壓接線端Hv上施加在金屬敷層21上加速發(fā)射的電子束，使其與熒光膜20碰撞，從而激發(fā)熒光材料20b，產(chǎn)生光和顯示圖象。高壓接線端Hv施加的電壓Va設(shè)定為3至7kV，加在電極元件27和28之間的電壓Vf設(shè)定為14V。
在沒有對(duì)電視圖象產(chǎn)生任何特定問題的情況下，用帶有以上隔板的圖象形成裝置形成的圖象幾乎沒有因隔板上的電荷造成的圖象失真。
拆卸按以上方式完成的圖象形成裝置，并測(cè)量隔板表面上氮化碳膜的厚度。盡管薄膜厚度下降到約15nm，但它是均勻的。
(比較例5)作為比較例，僅由鈉鈣玻璃構(gòu)成的基板作為未形成氮化碳膜覆蓋情況下的隔板，按照與以上實(shí)施例相同的處理制造圖象形成裝置。玻璃的二次發(fā)射系數(shù)接近3.5。對(duì)于該比較例，在2.5kV的加速電壓Va時(shí)，在隔板表面上出現(xiàn)蠕變放電，不能獲得充分的亮度。來自最靠近隔板的電子發(fā)射元件的電子因隔板上的電荷向隔板偏轉(zhuǎn)，在該位置可證實(shí)有圖象失真。
(第十一實(shí)施例)在本實(shí)施例中，用與第十實(shí)施例相同的方法形成隔板的絕緣基底材料24，還用與第十實(shí)施例相同的方法裝配電子源型顯示板。但是，使用寬度為2.8mm的玻璃基板。隔板導(dǎo)電膜有兩層結(jié)構(gòu)，形成下列隔板。參照?qǐng)D18，進(jìn)行下列說明。在本實(shí)施例中，使用兩層結(jié)構(gòu)的隔板導(dǎo)電膜，在氮化碳膜23b下面形成有電荷防止功能的Cr-Al合金氮化物膜23a。如圖18所示，在由被調(diào)整為與鈉鈣玻璃有相同熱膨脹系數(shù)的絕緣陶瓷的絕緣基底材料24(寬2.8mm、厚200μm、長(zhǎng)40mm的板)上，通過真空蒸發(fā)涂敷形成主要由隔板22的氧化鋁構(gòu)成的陶瓷復(fù)合體。
通過以分壓比為7∶3和0.45Pa的總壓強(qiáng)把氬氣和氮?dú)庖氡∧ば纬墒?，并通過把高頻電壓施加在靶和隔板基板上產(chǎn)生放電來完成濺射。通過控制氬和氮的組成，通過改變靶上施加的高頻功率，獲得最佳電阻值。在本實(shí)施例中，薄膜厚度為2000埃，隔板的電阻值為1.0×1010Ω，隔板的電阻率為2.86×106Ωcm。在形成第一層23a后，在第一層23a上，通過保持第一層采用的薄膜形成室的真空，形成氮化碳的第二層23b。薄膜形成條件與第十實(shí)施例相同。具體地說，把氮?dú)庖氡∧ば纬墒遥瑝簭?qiáng)保持在1mTorr。通過把高頻電壓施加在靶和隔板基底材料上產(chǎn)生放電來完成濺射。對(duì)靶施加的功率是1.9W/cm2。形成厚度30nm的氮化碳膜23b。
(鹵素暴露處理)隨后，使隔板按以下方式接受鹵化處理。
以Cl2的分壓比為1.0％和總壓強(qiáng)與大氣壓相同，把N2和Cl2的混合氣體引入薄膜形成室，隨后，氣密封接薄膜形成室。電阻加熱元件預(yù)先放入該室，有氮化碳膜形成的隔板放在電阻加熱元件上。隔板與加熱元件固定，使氮化碳膜表面與引入氣體接觸。然后把電源提供給電阻加熱元件，以10℃/min的速率升高隔板的溫度。該溫度的升高在600℃時(shí)停止，并在該溫度下保持一個(gè)小時(shí)。隨后，以5℃/min的速率把溫度降至室溫，之后抽出所有氣體，結(jié)束鹵素暴露處理。把Al構(gòu)成的中間電極25放置在隔板的對(duì)接表面上，以確保與X方向布線和金屬敷層的可靠電連接，并保持電位恒定。中間電極25從X方向布線朝向面板完全覆蓋隔板22的四周50μm，從金屬敷層朝向背板完全覆蓋隔板22的四周100μm。
接著，把面板19安裝在比電子源14高1.0mm位置的支撐框架18上，并把背板13、面板19、支撐框架18和隔板22在其接合處粘接在一起。在X方向布線15上按等間距固定隔板。用按以上方式裝配的圖象形成裝置顯示圖象。在本實(shí)施例中，在沒有任何放電的情況下，加速電壓Va能夠升到5kV，并獲得圖象形成裝置實(shí)際使用的充分亮度。在由隔板上電荷造成的小的電子束移動(dòng)情況下，能夠顯示良好的圖象。
拆卸按以上方式完成的圖象形成裝置，并分析氮化碳膜的表面。盡管隔板表面上氮化碳薄膜的厚度下降到約15nm，但所有隔板有均勻的氮化碳。
(比較例6)作為比較例，在與以上實(shí)施例相同的鈉鈣玻璃的基板上，在濺射氣體壓強(qiáng)0.5Pa和施加功率2.8W/cm2的條件下，通過在氬氣中濺射氧化錫靶形成氧化錫膜。利用該基板作為隔板，按照與以上實(shí)施例相同的方法制造圖象形成裝置。氧化錫膜的電阻率在裝配處理后為9.2×10- 2Ωm，加速電壓Va不能升到1kV，幾乎不能顯示圖象。
盡管參照優(yōu)選實(shí)施例說明了本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅限于這些實(shí)施例。例如，本發(fā)明還可用于有使元件靠近電子發(fā)射部分設(shè)置結(jié)構(gòu)的裝置。
在以上實(shí)施例中，中間電極的表面是暴露的。在中間電極的表面上也可以形成氮化碳膜或其它薄膜。如果在中間電極上形成導(dǎo)電膜，并用它覆蓋全部或部分暴露的表面，那么能夠減少來自中間電極的放電。在這種情況下，即使用薄膜覆蓋基板側(cè)上中間電極的端部表面，如果薄膜不太厚，那么就能夠充分地保持中間電極的效果。
如上所述，按照本發(fā)明，能夠減輕元件即有一般為隔板上電荷的影響，或能夠使該影響穩(wěn)定。能夠抑制蠕變放電的可能性。能夠降低因環(huán)境氣體產(chǎn)生的電阻值變化，從而能夠提高生產(chǎn)率。
對(duì)于把電子在3kV或更高電壓下加速以使熒光膜發(fā)光的圖象形成裝置，本發(fā)明特別有效。
通過把本發(fā)明用于圖象形成裝置，具體地說是用于其隔板，能夠獲得使靠近隔板的電子束移動(dòng)產(chǎn)生的失真較小的高質(zhì)量圖象。
如果利用負(fù)偏壓形成氮化碳，那么能夠獲得其性能不易改變和在板裝配期間不易氧化的穩(wěn)定元件。
如果把氮化碳暴露在含有鹵素的氣體中，那么能夠獲得其性能不易改變和在板裝配期間不易氧化的穩(wěn)定元件。
權(quán)利要求
1．一種電子束裝置，包括帶有電子發(fā)射部分的第一基板；面對(duì)所述第一基板的第二基板；和在所述第一和第二基板之間設(shè)置的第一元件，其中，在所述第一元件的表面上形成氮化碳。
2．如權(quán)利要求1的電子束裝置，其特征在于，所述第一元件是用于維持所述第一和第二基板之間距離的隔板。
3．如權(quán)利要求1的電子束裝置，其特征在于，以薄膜形式在所述第一元件上形成氮化碳。
4．如權(quán)利要求1的電子束裝置，其特征在于，氮化碳是電絕緣的。
5．如權(quán)利要求1的電子束裝置，其特征在于，氮化碳是導(dǎo)電的。
6．如權(quán)利要求5的電子束裝置，其特征在于，氮化碳含有用于調(diào)整氮化碳的電阻率的金屬元素。
7．如權(quán)利要求1的電子束裝置，其特征在于，在導(dǎo)電基底材料上形成氮化碳。
8．如權(quán)利要求1的電子束裝置，其特征在于，所述第一元件連接到有不同電位的電極上。
9．如權(quán)利要求1的電子束裝置，其特征在于，所述第一基板包括多個(gè)電子發(fā)射部分。
10．如權(quán)利要求1的電子束裝置，其特征在于，電子發(fā)射部分是在所述第一基板上形成的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件的電子發(fā)射部分。
11．一種圖象形成裝置，包括帶有電子發(fā)射部分的第一基板；第二基板，面對(duì)第一基板，帶有按照從電子發(fā)射部分中發(fā)射的電子形成圖象的圖象形成元件；和設(shè)置在所述第一和第二基板之間的第一元件，其中，在所述第一元件的表面上形成氮化碳。
12．如權(quán)利要求11的圖象形成裝置，其特征在于，圖象形成元件是熒光膜。
13．一種用于電子束裝置的元件，其中，電子束裝置包括帶有電子發(fā)射部分的第一基板；面對(duì)第一基板的第二基板；和設(shè)置在所述第一和第二基板之間作為電子束裝置元件的第一元件，其中，在所述第一元件的表面上形成氮化碳。
14．一種制造按照權(quán)利要求1至13的任何一項(xiàng)的電子束裝置、圖象形成裝置或用于電子束裝置的元件的方法，其特征在于，通過濺射形成所述第一元件上的氮化碳。
15．一種制造電子束裝置的方法，該裝置有帶有電子發(fā)射部分的第一基板，面對(duì)第一基板的第二基板，和在第一和第二基板之間設(shè)置的第一元件，該方法包括以下步驟由濺射工藝在第一元件的表面上形成氮化碳，在實(shí)施濺射工藝的同時(shí)，把負(fù)的偏置電壓施加在第一元件的基底材料上。
16．如權(quán)利要求15的制造電子束裝置的方法，其特征在于，通過在氮?dú)夥罩袨R射碳靶形成第一元件表面上的氮化碳。
17．如權(quán)利要求16的制造電子束裝置的方法，其特征在于，碳靶是石墨。
18．如權(quán)利要求15的制造電子束裝置的方法，其特征在于，第一元件是用于維持第一和第二基板之間距離的隔板。
19．一種制造電子束裝置的方法，該裝置有帶有電子發(fā)射部分的第一基板，面對(duì)第一基板的第二基板，和在第一和第二基板之間設(shè)置的第一元件，該方法包括以下步驟把在第一元件表面上形成的氮化碳暴露在至少包含鹵素或鹵素化合物的氣體中。
20．如權(quán)利要求19的制造電子束裝置的方法，其特征在于，在比使用中的最高溫度還高的溫度下實(shí)施所述暴露步驟，直至制成電子束裝置。
21．如權(quán)利要求19或20的制造電子束裝置的方法，其特征在于，在比粘接和密封第一和第二基板的溫度更高的溫度下實(shí)施所述暴露步驟。
22．如權(quán)利要求19的制造電子束裝置的方法，其特征在于，通過在氮?dú)夥罩袨R射碳靶形成第一元件表面上的氮化碳。
23．如權(quán)利要求22的制造電子束裝置的方法，其特征在于，碳靶是石墨。
24．如權(quán)利要求19的制造電子束裝置的方法，其特征在于，第一元件是用于維持第一和第二基板之間距離的隔板。
25．一種制造圖象形成裝置的方法，該裝置有帶有電子發(fā)射部分的第一基板，面對(duì)第一基板和帶有按照從電子發(fā)射部分中發(fā)射的電子形成圖象的圖象形成元件的第二基板，和在第一和第二基板之間設(shè)置的第一元件，該方法包括以下步驟用濺射工藝在第一元件的表面上形成氮化碳，在實(shí)施濺射工藝的同時(shí)，把負(fù)的偏置電壓施加在第一元件的基底材料上。
26．一種制造圖象形成裝置的方法，該裝置有帶有電子發(fā)射部分的第一基板，面對(duì)第一基板和帶有按照從電子發(fā)射部分中發(fā)射的電子形成圖象的圖象形成元件的第二基板，和在第一和第二基板之間設(shè)置的第一元件，該方法包括以下步驟把在第一元件表面上形成的氮化碳暴露在至少包含鹵素或鹵素化合物的氣體中。
27．一種制造用于電子束裝置的元件的方法，該裝置有帶有電子發(fā)射部分的第一基板，面對(duì)第一基板的第二基板，在第一和第二基板之間設(shè)置的第一元件作為用于電子束裝置的元件，該方法包括以下步驟用濺射工藝在第一元件的表面上形成氮化碳，在實(shí)施濺射工藝的同時(shí)，把負(fù)的偏置電壓施加在第一元件的基底材料上。
28．一種制造用于電子束裝置的元件的方法，該裝置有帶有電子發(fā)射部分的第一基板，面對(duì)第一基板的第二基板，在第一和第二基板之間設(shè)置的第一元件作為用于電子束裝置的元件，該方法包括以下步驟把在第一元件表面上形成的氮化碳暴露在至少包含鹵素或鹵素化合物的氣體中。
全文摘要
一種電子束裝置,有帶有電子發(fā)射部分的第一基板,面對(duì)第一基板的第二基板,和在第一和第二基板之間設(shè)置的元件,其中,至少在元件的表面上形成氮化碳,以抑制元件上的電荷,或抑制電荷量的變化,從而抑制電子束軌道偏離期望的軌道。
文檔編號(hào)H01J29/87GK1214527SQ9811797
公開日1999年4月21日 申請(qǐng)日期1998年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月1日
發(fā)明者黑田和生, 高木博嗣, 大栗宣明 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社