專利名稱：電子源及其制造方法以及使用所述電子源的圖像形成裝置的制作方法
本申請是1994年4月4日遞交的名稱為“電子源及其制造方法以及使用所述電子源的圖像形成裝置”的專利申請第94103552.2號的分案申請。
本發(fā)明涉及一種電子源、應(yīng)用電子源的圖像形成裝置以及制造該電子源的方法。
眾所周知，有兩種類型的電子源作為電子發(fā)射器件，即熱離子源和冷陰極電子源。冷陰極電子源的例子是場致發(fā)射型(以下簡稱“FE”)電子發(fā)射器件、金屬/絕緣體/金屬型(以下稱“MIM”)電子發(fā)射器和表面?zhèn)鲗?dǎo)發(fā)射型(以下簡稱“SCE”)電子發(fā)射器件。W.P.Dyke和W.W.Dolan在“電子物理的進展”雜志(Advance in Electron Physics，8，89(1956))的文章“場致發(fā)射”(″Field emission″)中以及C.A.Spinot在“應(yīng)用物理雜志”(J.Appl.Phys.，47，5248(1976))的文章“帶有鉬錐體的薄膜場致發(fā)射陰極的物理特性”″Physical properties of thin-film fieldemission cathodes with molybdenum cones″)中描述了FE型的例子。
MIM型的公知的例子由C.A.Mead在“隧道發(fā)射放大器”(″The tunnel-emission amplifier″，J.Appl.Phys.，32，616(1961))一文中作了描述。
M.I.Elinson在“無線電工程電子物理學(xué)”(Radio Eng.Electron Phys.，10(1965))一書中描述了公知的SCE型電子發(fā)射的例子。
SCE型電子發(fā)射使用這樣的現(xiàn)象在已形成在基片上的小面積薄膜上流過平行于膜表面的電流而引起電子發(fā)射。
這種表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的各例子已經(jīng)有所報導(dǎo)。根據(jù)上述Elinson的報告在SnO2薄膜上實現(xiàn)是其中一例。其他例子是用Au薄膜(G.Dittmer“薄固態(tài)膜”(″Thin Solid Films″)9，317(1972))、In2O3/SnO2薄膜(M.Hartwell和C.G.Fonstad″IEEE T rans.E.D.Conf.″519(1975))以及碳薄膜(HisashiAraki等?！錠acuum″，Vol.26，No.1，P.22(1983))。


圖1所表示的是按照上述M.Hartwell的器件的結(jié)構(gòu)。這種器件是典型的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件，如圖1所示，1是絕緣基片。2是形成電子發(fā)射部分的薄膜。薄膜2是濺散形成的“H”形金屬氧化物薄膜。電子發(fā)射部分3是用下述的稱為“電賦能”的充電過程形成的，4是包括電子發(fā)射部分3在內(nèi)的薄膜。另外，器件電極之間的間隔L1設(shè)定為0.5～1mm，W設(shè)定為0.1mm。應(yīng)該注意到，由于電子發(fā)射部分3的位置和形狀都是未知的，所以，這僅僅是示意。
在這些普通的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件中，一般都是在進行電子發(fā)射之前，用所謂“電賦能”的充電過程在形成電子發(fā)射部分的薄膜2上形成電子發(fā)射部分3。按照這個“電賦能”過程，把直流電壓或者非常緩慢升高的電壓(如每分鐘1伏的量級)橫向加在形成電子發(fā)射部分的薄膜2上，從而使薄膜2局部地破壞、變形或改變其性能，這樣就形成了電阻高的電子發(fā)射部分3。電子發(fā)射部分3使得形成電子發(fā)射部分的薄膜2部分地斷裂。電子就從斷裂處的附近區(qū)域發(fā)射出來。包括用電賦能過程產(chǎn)生的電子發(fā)射部分的形成電子發(fā)射部分的薄膜2應(yīng)該稱為包括電子發(fā)射部分的薄膜4。在已經(jīng)經(jīng)受過上述電賦能過程的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件中，把電壓加在包括電子發(fā)射部分的薄膜4上，使電流流過器件，那么電子就從電子發(fā)射部分3上發(fā)射出來。在實際應(yīng)用中，這些普通的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件中碰到各種問題。但是，通過對下述的改進的充分研究，本申請人已經(jīng)解決了這些實際問題。
因為前述的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件結(jié)構(gòu)簡單、容易制造，所以，其優(yōu)點是要可以在大的表面區(qū)域上把大量的器件排列起來。因此，已經(jīng)研究出充分體現(xiàn)這種特點的各種應(yīng)用。例如可提到的電子束源和顯示裝置。作為裝置的一個例子，把大量的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件形成稱作電子源的矩陣，其中把表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件平行地排列起來(稱作“梯子形”矩陣)并把單個器件的兩端都用導(dǎo)線(亦稱公共引線)連接起來構(gòu)成行，大量的行構(gòu)成一個矩陣(例如參見本申請人的日本公開專利JP1031332)。另外，像顯示裝置這樣的圖像形成裝置中，用液晶的平板型顯示器目前已經(jīng)普遍地用來替代陰極射線管(CRT)。然而，由于這種顯示器它們自己并不發(fā)光，所以，存在的問題是它們需要背景照明。因此就需要開發(fā)一種自身發(fā)光的這種類型的顯示裝置。由電子源和熒光體復(fù)合構(gòu)成顯示裝置的圖像形成裝置，既使該裝置具有很大的屏幕，也是比較容易制造的，其電子源是大量表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件組成的陣列，而熒光體響應(yīng)由電子源發(fā)射的電子而產(chǎn)生可見光。這種裝置是一種能夠自身發(fā)光的顯示裝置，而且具有極好的顯示質(zhì)量(如參見本申請人所獲的美國專利US5,066,883)。
然而，具有在基片上排列的大量表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的上述電子源中、使用這種電子源的圖像形成裝置的制造方法中，特別是前述的電賦能過程中存在如下問題在這種圖像形成裝置中，為了獲得高質(zhì)量的畫面所需要的電子發(fā)射器件的數(shù)量就非常大。在制造電子發(fā)射器件時所用的電賦能過程中，要把大量的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件連接起來，而且流過用來從外加電源為每個器件供電的導(dǎo)線(前述的公共引線)的電流很大。這會產(chǎn)生如下缺點(1)由于公共引線的電阻而產(chǎn)生的電壓降使加在每個器件上的電壓產(chǎn)生一個梯度，因而在電賦能過程中加到器件上的電壓產(chǎn)生差異。因此，所形成的電子發(fā)射部分也發(fā)生變化，并使器件的特性變得不一致。
(2)由于電賦能過程是通過充電進行的，即使用公共引線流過電流，那么由于充電而在引線上的功耗以熱量形式耗散，并在基片上產(chǎn)生溫度分布。這會影響每部分的器件溫度的分布，而且也會使所形成的電子發(fā)射部分發(fā)生變化。因此而導(dǎo)致各個器件特性相互不同。
(3)因為用引線通以電流的方法來形成電子發(fā)射部分，由于充電使導(dǎo)線中的功率以熱量的形式耗散，基片就要經(jīng)受熱損傷而且抗沖擊的強度降低了。
雖然在基片上多個電子發(fā)射器件的梯子形結(jié)構(gòu)的情況下，這些問題都作了描述，然而，如后面所述，在簡單矩陣結(jié)構(gòu)的情況下這些問題還會出現(xiàn)。
上述問題(1)將結(jié)合圖3A，B，C和圖4A，B，C更加詳細地予以描述。在這些圖中，A都是包括電子發(fā)射器件、引線電阻和電源的等效電路圖，B都是表示每個器件高電位側(cè)和低電位側(cè)的電位的圖，C都是表示每個器件的高和低電位側(cè)之間的電壓差，即所加的器件電壓的圖。
圖3A表示N個并聯(lián)的電子發(fā)射器件D1～DN通過引線端口T+，T-與電源VE連接的電路。電源和器件D1連接，而電源的接地端接到器件DN。如圖所示，并聯(lián)連接器件的公共引線包含相互毗鄰的器件之間的電阻元件r。(在圖像形成裝置中，作為電子束靶的像素通常都是等節(jié)距排列的。相應(yīng)地，電子發(fā)射器件也是等間隔地排列的。只要在制造時引線的寬度和膜厚不發(fā)生變化，那么連接器件的引線在器件之間就有大約相等的電阻值。)進一步假定電子發(fā)射器件D1～DN具有大致相等的電阻值Rd。
在圖3A所示的那種電路的情況下，如從圖3C可看到的越靠近兩端的器件(D1和DN)所加的電壓越高，在中心附近的器件所加的電壓最低。
圖4A，B，C的情況是電源的正和負(fù)電極連接在并聯(lián)器件陣列的一頭(圖4A中是器件D1的一側(cè))。如圖4C所示，越靠近器件D1，加在每個器件上的電壓越大。
如上述兩例所表明的，從一個器件到另一器件所加電壓的差異程度取決于并聯(lián)器件的總數(shù)N、器件電阻Rd對引線電阻r的比值Rd/r或者電源連接的位置。但是，一般地，N值越大而且Rd/r值越小，差異就越顯著。另外，圖4A，B，C中的連接方法導(dǎo)致加壓器件上的電壓變化大于圖3A，B，C所示的連接方法所產(chǎn)生的電壓變化。此外，圖5所示的簡單矩陣引線方式雖然不同于上述兩個例子，然而由于在引線電阻Rx和Ry上產(chǎn)生電壓降，也會使每個器件所加電壓有所差異。在多個器件用公共引線連接的情況下，每個器件所加電壓都會有差別，除非引線電阻做得與器件電阻Rd相比足夠小。
本發(fā)明人披露如下的充分研究結(jié)果，具體說就是在形成電子發(fā)射器件的電子發(fā)射部分的過程中進行電賦能的情況下，如果器件的形狀相同，即如果形成圖1的電子發(fā)射部分的薄膜2的材料和膜厚以及W，L都相同，那么，電賦能就在相同的電壓或功率下進行。對器件特指的電壓或功率分別稱為器件電賦能電壓或功率Vform或Pform。當(dāng)試圖把比Vform或Pform高得多的電壓或功率加到器件上進行電賦能過程時，器件的電子發(fā)射部分就會發(fā)生嚴(yán)重的變形，而且電子發(fā)射特性也嚴(yán)重劣化。若是所加電壓或功率小于Vform或Pform，就不能形成電子發(fā)射部分，這是不言而喻的。
另一方面，從外加電源經(jīng)過公共引線提供電壓同時對用公共引線連接的多個器件進行電賦能的情況下，由于引線上的電壓降會發(fā)生每個器件上所加電壓的不均衡，而且會在加到器件上的電壓或功率超過電賦能電壓Vform或電賦能功率Pform的情況下制成器件?？梢远ㄐ缘刂溃@些器件的電子發(fā)射部分變壞，同時多個器件的電子發(fā)射特性有很大的差異。下述的一個實施例中將作定量的討論。
因此，為了在電賦能過程中避免所加器件電壓的差異，就必須把連接多個器件和給它們引入電功率的公共引線作成低電阻的引線。隨著連接到公共引線上的器件的數(shù)目的增加，對引線的這種要求更為重要。這就極大地限制了制造與設(shè)計電子源和圖像形成裝置的自由度，同時也限制了制造過程的自由度。裝置的成本高就是一個結(jié)果。
一面將詳述上述的第(2)和第(3)個問題。
在電賦能的過程中，用流過電流的方法在器件中形成電子發(fā)射部分。但是，由于這種加電過程在公共引線中和器件中要消耗功率，而且要轉(zhuǎn)換成焦耳熱量，伴隨而生的問題就是基片的溫升。同時，形成器件的電子發(fā)射部分的變形對溫度的影響是敏感的。因此，基片溫度的變化和波動對器件的電子發(fā)射特性有影響。特別是在設(shè)置有多個器件的電子源和圖像形成裝置中，伴隨同時進行電賦能器件數(shù)目的增加而產(chǎn)生的問題甚至比由于公共引線中的電壓降而發(fā)生的變化更加嚴(yán)重。例如由于升溫而在散熱的基片的中心部位和邊沿部位產(chǎn)生溫度分布。中心部位的溫度上升高于邊沿部位的溫度，而且電子發(fā)射特性產(chǎn)生差異。其結(jié)果是在制造圖像形成裝置時，器件的電子發(fā)射特性的差異會導(dǎo)致各種麻煩，如亮度差別。這會造成圖像質(zhì)量下降。
同時，所產(chǎn)生的熱量會使基片經(jīng)受熱沖擊和變形。在構(gòu)成抽空裝置的圖像形成裝置內(nèi)，在裝置利用必須承受大氣壓力的玻殼的情況下這將導(dǎo)致有關(guān)這全的問題，如斷裂。
除上述的問題之外，還會出現(xiàn)下列的困難(1)能用公共引線連接的器件的數(shù)量基本上是受限制的。
(2)為了減小引線電阻，必須采用相當(dāng)昂貴的材料，如金或銀。這就提高了原材料的費用。
(3)為了減小引線電阻，需要形成厚的引線電極。這就延長了制造過程，也就是電極和圖案的形成過程所需要的時間，并抬高了有關(guān)設(shè)備和器材的成本。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有均勻電子發(fā)射特性的電子源以及具有高畫面質(zhì)量的圖像形成裝置。
按照本發(fā)明，通過提供制造具有排列在基片上的多個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的電子源的方法來實現(xiàn)上述的目的，其中形成表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的電子發(fā)射部分的步驟具有把多個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件分成多組，而使它們經(jīng)受電賦能處理的充電賦能步驟。
另外，通過提供制造具有排列在基片上并且用引線連接的多個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的電子源的方法來實現(xiàn)上述的目的，其中形成表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的電子發(fā)射部分的步驟具有從用于接觸引線的電連接裝置提供電功率來進行的充電賦能步驟。
更進一步，通過提供制造具有排列在基片上并用導(dǎo)線接的多個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的電子源的方法來實現(xiàn)上述的目的，其中形成表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的電子發(fā)射部分的步驟包括通過引線把電功率提供到每一個器件來進行的充電賦能步驟，該充電賦能步驟具有一個執(zhí)行控制的步驟，使加在每個器件上的功率或電壓對全部器件來說都是恒定的。
更進一步，通過提供具有排列在基片上的多個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的電子源來實現(xiàn)上述的目的，該電子源是按照上述方法的任一種的制造方法制造的。
更進一步，通過提供具有電子源和圖像形成元件的圖像形成裝置來實現(xiàn)上述目的，該電子源具有多個排列在基片上的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件，該圖像形成元件用來以電子源的電子束照射來形成圖像，用按照上述方法的任一種制造方法來制造該電子源。
本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖進行的描述中會更加清楚，全部附圖中同樣的或類似的零件用一樣的標(biāo)號標(biāo)注。
圖1是說明現(xiàn)有技術(shù)的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的示意圖；圖2本發(fā)明的豎直型表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的基本結(jié)構(gòu)圖；圖3A～3C是用來描述按照現(xiàn)有技術(shù)的一個例子在電賦能過程中出現(xiàn)的問題的說明圖；圖4A～4C是用來描述按照現(xiàn)有技術(shù)的另一個實例在普通電賦能過程中出現(xiàn)的問題的說明圖；圖5是說明簡單矩陣引線的例子的圖；圖6A，6B是按照本發(fā)明的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的原理示意圖；圖7A～7C是表示按照本發(fā)明制造表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的基本過程的圖；圖8是說明按照本發(fā)明的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件中電賦能電壓的一個例子的波形圖；圖9是測試本發(fā)明的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的設(shè)備的結(jié)構(gòu)方框圖10是說明本發(fā)明的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件特性的一個例子的圖；圖11表示按照本發(fā)明以矩陣形狀排列電子源的電路的一個例子的圖；圖12是按照本發(fā)明以矩陣形狀排列電子源的電路的等效電路圖；圖13是表示在行電賦能時刻出現(xiàn)的狀態(tài)的等效電路圖；圖14是在行電賦能中對第n個器件進行電賦能時刻的等效電路圖；圖15是在行電賦能時刻每個器件所加電壓的分布圖；圖16A～16C是描述按梯子形連接的器件的電賦能時刻的等效電路以及每個器件所加電壓的分布圖；圖17A～17B是說明通過從一側(cè)流過電流來進行電賦能的狀態(tài)圖；圖17C～17D是說明通過從兩側(cè)流過電流來進行電賦能的狀態(tài)圖；圖18是描述按照本發(fā)明沿行和列的方向進行電賦能的圖；圖19A～19C是描述按照本發(fā)明的電賦能過程的圖；圖20A是表示被分開的梯子形引線的一個例子的圖；圖20B是表示簡單矩陣的一部分被分開的一個例子的圖；圖21是表示按照本發(fā)明的圖像形成裝置的結(jié)構(gòu)圖22是表示按照本發(fā)明的圖像形成裝置的電路方框圖；圖23是表示按照本發(fā)明的電賦能脈沖的一個例子的圖；圖24是表示按照本發(fā)明的圖像形成裝置的基本結(jié)構(gòu)圖；圖25A，25B是表示按照本發(fā)明的圖像形成裝置的熒光體的圖案的圖；圖26是表示按照本發(fā)明以矩陣形狀排列的電子源的一部分的平面視圖；圖27是沿圖26的A-A′線剖開的截面圖；圖28A～28H是說明按照本發(fā)明制造表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的過程的圖；圖29是表示按照本發(fā)明的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的掩膜的局部平面圖；圖30是表示當(dāng)形成以矩陣形狀排列的一些表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件時的電連接情況的圖；圖31是表示按照本發(fā)明的電賦能設(shè)備的電路安排的電路圖；圖32是表示按照本發(fā)明的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的一個例子的曲線；圖33是用來說明按照本發(fā)明以簡單矩陣接線的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的電賦能的圖；圖34是表示進行圖33的電賦能的電路安排的電路圖；圖35是用于說明在電賦能時刻電流流通的透視圖36是用于描述在電賦能時刻另一個例子的電流流通的透視圖；圖37A～37C是按本實施例進行電賦能過程的說明圖；圖38是按本實施例進行電賦能過程的等效電路圖；圖39按照本發(fā)明的另一個實施例進行電賦能的電氣連接的透視圖；圖40是表示圖39所示的裝置的主要特點的方框圖；圖41是按照另一個實施例進行電賦能設(shè)備的連接圖；圖42是按照本發(fā)明另一個實施例以矩陣排列的電子源的局部平面圖；圖43A～43D是用來描述用高阻抗引線連接間隙的過程的圖；圖44是敘述簡單矩陣引線的電賦能處理圖；圖45是按照另一個實施例以矩陣排列的電子源的局部平面圖；圖46是表示按照簡單矩陣形狀排列的電子源的圖；圖47是表示按照另一個實施例的多電子源的一部分的平面圖；圖48A，48B分別是間隙的截面圖及表示其連接的圖；圖49A，49B是說明使用探針進行電賦能的圖；圖50A是表示按照電賦能方法1的亮度不規(guī)則性的圖；圖50B是表示按照電賦能方法2的亮度不規(guī)則性的圖51A，51B是用來說明以引線電位為依據(jù)檢測電子源的地址的方法的圖；圖52是說明按照這個實施例的電賦能波形的一個例子的圖；圖53是表示按照本發(fā)明的圖像形成裝置的結(jié)構(gòu)方框圖；圖54A，54B都是說明電賦能波形的例子的圖；圖55是敘述按照本發(fā)明的電賦能方法的圖；圖56是敘述按照本發(fā)明以梯子形排列的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件進行電賦能過程的圖；本發(fā)明提供一種具有在基片上排列的多個電子發(fā)射器件的電子源、圖像形成裝置及制造方法。特別是在形成多個電子發(fā)射器件的電子發(fā)射部分的電賦能過程中，在基片上的全部電子發(fā)射器件不是同時被形成。而是把器件分成多個器件，再按順序方式進行電賦能，或者使作電連接裝置而不用引線來進行，因此，就減小了流經(jīng)引線的電流量并且解決了上述的問題。實現(xiàn)的手段如下A.外部饋電機構(gòu)是這樣提供的，即僅僅把電壓加在需要部位的器件組上，其他組中的器件不加電壓。
B.提供一種機構(gòu)，使之在形成需要部位的器件組時，每個器件都是在基本上相同電壓或相同功率之下予以電賦能。
考慮到上述的A點，特別的裝置和方法如下A-1.用簡單矩陣引線沿行和列作水平和垂直連接的電子發(fā)射器件裝備的結(jié)構(gòu)中，這樣進行電賦能處理，即把電位V1加到至少一行引線上，把與V1不同的電位V2加到別的行的引線上，并把電位V2加到全部列的引線上，這個操作重復(fù)地進行。
另外，令NX，NY分別表示沿行方向和列方向排列的器件的數(shù)目，而令rx，ry分別表示在行方向和列方向中的每一個器件的引線電阻。電賦能的方法是如果滿足(NX*NX-a*NY)*rx≤(NY*NY-a*NY)*ry，則沿X方向進行電賦能處理；若滿足(Nx*Nx-a*Ny)*rx＞(NY*NY-a*NY)*ry，則沿Y方向進行電賦能處理，其中電源設(shè)置在一端，即X端或Y端的情況下a＝8；在兩端都設(shè)置電源，卻X端或Y端的情況下a＝24。
A-2.在用簡單矩陣引線沿行和列中水平和垂直地連接的電子發(fā)射器件裝備的結(jié)構(gòu)中，這樣來進行電賦能處理，即把電位V1加到至少一行但少于全部行的引線上，把不同于V1的電位V2加到其他行的引線上，把電位V1加到至少一列但少于全部列的引線上，和把電位V2加到別的列的引線上。這個操作重復(fù)進行。
考慮到上述的B，特別的裝置和方法如下B-1.在電賦能時，不從公共引線的端子饋送電壓，而是通過單獨提供的電連接裝置加電賦能電壓。
這種電連接裝置通過低阻抗把器件的公共引線的多個位置與電賦能電源相互連接。電連接裝置的結(jié)構(gòu)是這樣的在電賦能完成后連接很容易地釋放，此外，電連接裝置是用導(dǎo)熱性極好的材料制成的，而且具有用來控制溫升并借助控器進行冷卻的機構(gòu)。
B-2.共同連接電子發(fā)射器件的至少一條行方向上的引線和至少一條列方向上的引線都有一個高阻抗部分或是按預(yù)定的間隔被分開。電賦能電壓加在這部分上，而且把高阻部分或分開的部分完全短路之后再進行電賦能過程。
B-3.在對按一維或二維空間排列的電子發(fā)射器件進行電賦能處理時，指定被電賦能器件的位置或檢測已進行過電賦能處理的器件的位置通過控制把加到電源端子的電壓加上。
應(yīng)該注意到本發(fā)明的上述方法A1，A2，B1，B2，B3無論單個進行或是組合起來進行都是有效的。(后面把本發(fā)明的這些方法稱之為方法A1，A2，B1，B2和B3)。
現(xiàn)在描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
解決上述問題的方法適用于具有普通電子發(fā)射器件陣列的電子源和圖像形成裝置、MIM型電子發(fā)射器件或者表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件。然而，如下所述，這些方法用于本發(fā)明人設(shè)計的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件特別有效。
按照本發(fā)明的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的基本結(jié)構(gòu)主要有兩種類型，即平面型和階梯形。首先描述平面型表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件。
圖6A和6B分別是說明本發(fā)明的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的基本結(jié)構(gòu)的平面圖和截面圖。按照本發(fā)明的器件的基本結(jié)構(gòu)將參照圖6來描述。
圖6A和6B中所示的是基片61，器件電極65，66，以及包括電子發(fā)射部分63的薄膜64。
基片61的例子是石英玻璃、降低了像Na這樣的雜質(zhì)含量的玻璃、鈉鈣玻璃，用濺射工藝在鈉鈣玻璃上淀積一層SiO2而得到的玻璃基片或陶瓷如礬土。
任何材料只要它是導(dǎo)電體就可以用作相對的器件電極65，66?？商岬降睦邮墙饘貼i、Cr、Au、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu和Pd或這些金屬的合金、用金屬Pd、Ag、Au、RuO2、Pd-Ag或金屬氧化物和玻璃制成的EP制的導(dǎo)體、像In2O3-SnO2這樣的透明導(dǎo)體以及像多晶硅這樣的半導(dǎo)體材料。
器件電極之間的間隔L1在幾百埃至幾百微米的數(shù)量級。這是由電極制造過程的基本光刻技術(shù)即曝光設(shè)備的能力及刻蝕工藝、以及由加在器件電極上的電壓和能產(chǎn)生電子發(fā)射的電場強度來決定的。L1最好是幾微米到幾十微米的數(shù)量級。
考慮電極的電阻值以及在放置很多被排列的電子源中遇到的問題進行選擇器件電極65，66的膜厚d和長度W1。通常，器件電極65，66的長度W1為幾微米到幾百微米數(shù)量級，而其厚度d為幾百埃至幾微米量級。
在基片61上提供的放置在相對器件電極65，66之間及其上的薄膜64包括電子發(fā)射部分63。然而，有一些情況下同于圖6B所示的方案，其薄膜64不放置在器件電極65和66上。即形成電子發(fā)射部分的薄膜62和相對的器件電65，66是以上述數(shù)量級設(shè)置在基片61上。還存在一些情形是器件電極65和器件電極66之間的整個區(qū)域都用作電子發(fā)射部分，這取決于制造工藝。包括這個電子發(fā)射部分的薄膜64的膜厚最好是幾埃到幾千埃，10A至500A特別好。選擇這個范圍主要取決于器件電極65，66的階梯復(fù)蓋、電子發(fā)射部分63和器件電65，66之間的電阻值、構(gòu)成電子發(fā)射部分63的導(dǎo)電粒子的粒子直徑以及電賦能工藝條件。薄膜的電阻值表示片電阻值是從103Ω/到107Ω/。
構(gòu)成包括電子發(fā)射部分的薄膜64的特定材料的例子是金屬Pd，Pt，Ru，Ag，Au，Ti，In，Cu，Cr，F(xiàn)e，Zn，Sn，Ta，W和Pb等，氧化物PdO，SnO2，In2O3，PbO和Sb2O3等，硼化物HfB2，ZrB2，LaB6，CeB6，YB4和GdB4，碳化物TiC，ZrC，HfC，TaC，SiC和WC等，氮化物TiN，ZrN少HfN等，半導(dǎo)體Si，Ge等，以及碳微粒子。
此處所述的微粒子的薄膜稱為膜，這是大量微粒子的集合體，至于微結(jié)構(gòu)，這種微粒子不限于單獨分散的粒子；這種膜可以是一個膜，膜中的微粒子相互毗鄰或重疊。粒子的直徑為幾A至幾千A數(shù)量級，最好是10～200A。
電子發(fā)射部分63由大量的導(dǎo)電微粒子組成，微粒子的直徑為幾A到數(shù)百A數(shù)量級，10～500A的范圍特別好。這取決于包括電子發(fā)射部分的薄膜64的厚度和制造工藝，如電賦能過程的條件。構(gòu)成電子發(fā)射部分63的材料與構(gòu)成包括電子發(fā)射部分的薄膜64的材料部分或全部一致的一種物質(zhì)。
可以想像出各種制造具有電子發(fā)射部分63的電子發(fā)射器件的過程。圖7表示了一個例子，其中62是形成電子發(fā)射部分的薄膜。這種薄膜的一個例子是微粒子膜。
參照附圖6和7描述制造過程。
1)用洗滌劑、純水或有機溶劑徹底清洗基片61，然后用真空淀積、濺射等技術(shù)沉積器件電極材料。用光刻技術(shù)在絕緣基片61的表面上形成器件電極65，66[圖7]。
2)用有機的金屬溶液涂復(fù)所形成的器件電極65和66之間的基片部分，然后讓該涂層不變。結(jié)果就形成一個有機的薄金屬膜，這種有機金屬溶液是有機化合物溶液，它的主要組件(principaldevice)是金屬，如前述的Pd，Ru，Ag，Au，Ti，In，Cu，Cr，F(xiàn)e，Zn，Sn，Ta，W或Pb。此后，對有機薄金屬膜進行加熱及烘干處理并用剝離或刻蝕技術(shù)形成圖案而構(gòu)成電子發(fā)射部分的薄膜62[圖7B]。雖然描述了應(yīng)用有機的金屬膜來進行薄膜的成形，但本發(fā)明并不限于這種技術(shù)。成形可以采用真空淀積、濺射、化學(xué)汽相淀積、擴散涂復(fù)工藝、酸洗工藝、旋涂工藝等。
3)接下來就是進行稱為“電賦能”的充電過程。具體說就是利用電源(未示出)以脈沖形式把電壓加在器件電極65和66上。另外，根據(jù)提高的電壓來進行充電過程。充電的結(jié)果，在形成電子發(fā)射部分的薄膜62的位置上形成了其結(jié)構(gòu)已經(jīng)變化了的電子發(fā)射部分63[圖7C]。由于充電過程，用來形成電子發(fā)射部分的薄膜62被局部地破壞、變形或改變特性、改變了結(jié)構(gòu)的最后的區(qū)域稱之為電子發(fā)射部分63。如開始所描述的那樣，本申請人已經(jīng)觀察到電子發(fā)射部分63是由微導(dǎo)電粒子構(gòu)成的。圖8表示的是電賦能處理中采用脈沖的情況下的電壓波形圖。
圖8中，T1和T2分別表示電壓波形的脈沖寬度和脈沖間隔。脈沖寬度T1為1μs到10ms數(shù)量級，而脈沖間隔T2為10μs到100ms數(shù)量級，并適當(dāng)選擇三角波的峰值電壓(電賦能時刻的峰值電壓)。電賦能處理是在1.333×10-3帕的真空下進行幾十秒到幾分鐘的時間期間進行的。
在上述的電子發(fā)射部分的形成中，把三角脈沖電壓加在電極兩端來進行電賦能處理。但是電極上所加的波形不限于三角波形。可以用任何一種需要的波形，如可使用方波，而且峰值、脈寬和脈沖間隔也不限于上述的值?？梢愿鶕?jù)電子發(fā)射器件的電阻值等來選擇需要的值，以便形成理想的電子發(fā)射部分。
在圖9所示的測量和詳估裝置中進行伴隨電賦能的電學(xué)處理。現(xiàn)在對該裝置加以說明。
圖9是一個測量裝置的示意性框圖，該裝置用于測量具有圖6所示結(jié)構(gòu)的器件的電子發(fā)射特征。示于圖9中的是基片61、器件電極65和66，以及用于形成電子發(fā)射部分63的薄膜64。另外，標(biāo)號91表示一個電流，用于給所述器件提供器件電壓Vf；標(biāo)號90是一個安培表，用于測量器件電流If，該器件電流If流經(jīng)位于器件電極65和66之間含有電子發(fā)射部分的薄膜64；標(biāo)號94是一個陽極，用于俘獲由器件的電子發(fā)射部分發(fā)射的發(fā)射電流Ie；標(biāo)號93是一個高壓電源，用于給陽極94施加一個電壓；以及標(biāo)號92是一個安培表，用于測量由該器件的電子發(fā)射部分63發(fā)射的發(fā)射電流Ie。
為了測量電子發(fā)射器件的器件電流If和發(fā)射電流Ie，電源91和安培表90被接到器件電極65和66上，電源93和安培表92與之相連的陽極94位于電子發(fā)射器件的上方。所述電子發(fā)射器件和陽極94被置放在一個直空裝置的內(nèi)部，該真空裝置裝配有排氣泵、真空計，以及其它的直空操作倉所需的裝置。所述器件在所希望的直空下進行測量和評估。
測量是在下列條件下進行的，卻陽極電壓為1～10KV，陽極與電子發(fā)射器件的距離H為2～8mm。
圖10示出了利用圖9的測量裝置測得的發(fā)射電流Ie、器件電流If及器件電壓Vf之間關(guān)系的典型情況。由于發(fā)射電流Ie與器件電流If相比是非常小的，所以，圖10的說明采用的是任意單位。從圖10中應(yīng)顯然看出關(guān)于發(fā)射電流Ie具有三個特征。
首先，當(dāng)一個大于某一電壓(稱為閾值電壓，由圖7中的Vth所表示)的器件電壓加到該器件上時，發(fā)射電流Ie突然地增加；另一方面，當(dāng)所施加的電壓小于閾值電壓時，差不多沒有發(fā)射電流Ie被檢測到。換句話說，該裝置是一個非線性器件，對于發(fā)射電流Ie而言，有清晰的確定的閾值電壓。
第二，由于發(fā)射電流Ie與器件電壓Vf相關(guān)，所以，通過器件電壓Vf可以對發(fā)射電流實施控制。
第三，由陽極94俘獲的所發(fā)射的電荷與電壓Vf所施加的時間有關(guān)。也就是說，由陽極俘獲的電荷量能夠根據(jù)器件電壓Vf施加的時間來加以控制。
由于前面所述的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的特征是這樣的，即器件電流If和發(fā)射電流Ie是相對于所施加的器件電壓單調(diào)地增加的，所以，按照本發(fā)明的電子發(fā)射器件能以各種不同的方式應(yīng)用。
在圖10中用實線If示出了與相對于器件電壓Vf單調(diào)增加的器件電流If的特性舉例(這被稱作為MI特征)。然而，也有一些情形下，器件電流If展示出相對于器件電壓Vf的一個壓控負(fù)阻特性(a voltage-controlled negative resistance characteristic)(稱作為VCNR特征)。據(jù)信，器件電流的這一特性是與測量進行時的測量條件和制作方法有關(guān)的。在這種情況下，按照前述的特性而言，電子發(fā)射器件也有三個特征。
進一步說，在一表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件中，用于本發(fā)明的基本器件結(jié)構(gòu)的基本制備過程可以加以改變。
下面，將說明所述的階梯式(step-type)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件，它是按照本發(fā)明的另一種類型表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件，圖2示意性地說明了按照本發(fā)明的一個基本的階梯式表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射。
如圖2所示，有一個基片61，器件電極65和66、含有一個電子發(fā)射部分63的薄膜64，以及一個階梯形成部分21。構(gòu)成基片61、器件電極65和66、含有電子發(fā)射部分的薄膜64及電子發(fā)射部分63的材料與上述的平面式表面?zhèn)麟娮影l(fā)射器件所用的材料相同。現(xiàn)在，將詳細說明階梯形成部分21和含有電子發(fā)射部分的薄膜64，它們是階梯式表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的特征所在。
階梯形成部分21由例如SiO2這樣的絕緣材料構(gòu)成，可通過真空沉積、印制、濺射等方式形成。階梯形成部分21的厚度與前述的平面式表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的電極間距L1相應(yīng)，在幾百埃到幾十毫米數(shù)量級之間。這個厚度的設(shè)置取決于階梯形成部分的制備方法、施加在器件電極上的電壓以及能產(chǎn)生電子發(fā)射的電場強度。最好，該厚度在幾千埃到幾毫米的數(shù)量級上。
由于含有電子發(fā)射部分的薄膜64是在器件電極65、66及階梯形成部分21制備了之后才形成的，那么，它可以形成在器件電極65、66之上。在某些情況下，所述薄膜64被給定一預(yù)定形狀，但缺少載帶器件電極65、66的電連接的重疊部分。進而，含有電子發(fā)射部分的薄膜的膜厚取決于其制備過程。在許多情況下，位于階梯部分的膜厚和形成在器件電極65、66上的部分的膜厚是不一樣的。一般來說，階梯部分的膜厚較小。應(yīng)該注意，盡管在圖2中電子發(fā)射部分63在階梯形成部分21上示作為是線性的，但這并不是對其形狀和位置的限制。形狀和位置與制備條件、形成條件等相關(guān)。
盡管對表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的基本結(jié)構(gòu)和制備過程已作說明，但是，本發(fā)明的范圍是這樣的，即本發(fā)明不局限于前面的結(jié)構(gòu)，只要它擁有上述三個特征，且與表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的特征有關(guān)。該表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件也可適用于一個電子源和一個圖像形成裝置，例如后面將要說明的顯示裝置。
通過在一個基片上排列多個本發(fā)明的電子發(fā)射器件能構(gòu)成電子源或圖象形成裝置。
在基片上排列所述電子發(fā)射器件的一種方法的例子是梯子形排列(ladder array)。這里，如同現(xiàn)有技術(shù)中一樣，多個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件平行排列，各個器件的兩端通過布線連接以形成一個電子發(fā)射器件行。多個這樣的行沿著行的方向排列。控制電極(稱之為柵極)在電子源上方的地方，按與行的布線的方向相垂直的方向(稱之為列方向)安置。這種安置被稱作為梯子形安置，在這種安置中，電子由控制電極控制。另一個例子是稱之為簡單矩陣排列，其中，n個y方向的導(dǎo)線經(jīng)一個中部絕緣層被放置在m個x方向的導(dǎo)線上，并且，x方向和y方向的導(dǎo)線被連接到每個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的器件電極對上各自的一個電極上。
本發(fā)明的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件就其特性而言具有三個基本特征。
首先，當(dāng)大于某一電壓(稱之為閾值電壓，由圖10中的Vth表示)的器件電壓被施加在該器件上時，發(fā)射電流Ie突然地變化。另一方面，當(dāng)所施加的電壓小于所述閾值電壓Vth時，差不多沒有發(fā)射電流Ie被檢測到。換句話說，該器件是一個非線性器件，考慮到發(fā)射電流Ie，有清晰確定的閾值電壓Vth。
第二，由于發(fā)射電流Ie是與器件電壓Vf相關(guān)的，所以它能通過器件電壓得以控制。
第三，由陽極94俘獲的所發(fā)射的電荷是與器件電壓Vf的施加時間相關(guān)的，也就是說，陽極94所俘獲的電荷的數(shù)量能夠根據(jù)器件電壓Vf所施加的時間來被控制。
因此，由表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件發(fā)射的電子，即使當(dāng)這些器件排成簡單矩陣形狀，也能通過在相對的器件電極之間施加的一個大于所述閾值的脈沖式電壓的峰值及寬度來加以控制。施加電壓小于閾值時，幾乎無電子被發(fā)射，按照這一特性，表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件能按照一個輸入信號來加以選擇，如果一個脈沖電壓即使在這多個器件排列起來時也適于施加在各個器件上的話。這使得控制電子發(fā)射數(shù)量成為可能。
現(xiàn)在，參照圖11來說明基于這一原理制成的電子源基片的結(jié)構(gòu)，圖11中示出了一個絕緣基片111，x方向布線112，y方向布線113，表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件114及連接線115。應(yīng)注意的是該表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件114可以是平面式的或階梯式的。
在圖11中，所述絕緣基片111是上述的玻璃基片或類似物質(zhì)形成的基片，其尺寸和厚度適于這樣來設(shè)定，即根據(jù)基底111上所放置的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的數(shù)目、根據(jù)設(shè)計要求的各個器件的形狀，以及，如果一個殼體(vessel)的作用是構(gòu)造成用于將該裝置用作為電子源這個目的的，那么上述尺寸和厚度的設(shè)定還要取決于保持殼體的內(nèi)部處于不斷抽真空狀態(tài)的條件。x方向?qū)Ь€含m個導(dǎo)線Dx1、Dx2，…，Dxm。它們是利用真空沉積、印刷或濺射工藝按照所希望的方式形成在絕緣基片上的導(dǎo)電金屬。所述材料、膜厚及導(dǎo)線寬度是以這樣的方式設(shè)定的，即一個基本一致的電壓將要施加到多個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件上。y方向?qū)Ь€113含n個導(dǎo)線Dy1、Dy2，…，Dyn。如同x方向的導(dǎo)線一樣，y方向的導(dǎo)線也是利用直空沉積、印刷或濺射工藝按照希望的方式形成在絕緣基片上的導(dǎo)電金屬。所用材料、膜厚及導(dǎo)線寬度是以這樣的方式設(shè)定的，即一個基本一致的電壓將施加在多個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件上。一個中間絕緣層(未示出)放在m個x方向?qū)Ь€112和n個y方向?qū)Ь€113之間以使其電性絕緣，并構(gòu)成方陣線(應(yīng)注意m和n是正整數(shù))。
中間絕緣層(未示出)是一種諸如SiO2這樣的材料，是利用真空沉積、印刷或濺射或類似工藝形成的。該中間絕緣層在x方向?qū)Ь€112已形成在其上的絕緣基底111的整個表面上或部分表面上按所希望的形狀形成。其膜厚、材質(zhì)及制備方法應(yīng)適當(dāng)加以選擇，以使絕緣層將能承受x方向?qū)Ь€112和y方向?qū)Ь€113之間的交合點處的電勢差。構(gòu)成x方向?qū)Ь€112和y方向?qū)Ь€113的連線都引出一個外接頭。
另外，如前文所說明的那樣，表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件114的相對電極(未示出)是利用m個x方向?qū)Ь€112和n個y方向?qū)Ь€113及利用導(dǎo)線115來電連接的，導(dǎo)線115是利用真空沉積、印刷或濺射等形成的導(dǎo)電金屬或類似物。
m個x方向?qū)Ь€112、n個y方向?qū)Ь€113、導(dǎo)線115及相對的器件電極的導(dǎo)電金屬可以整體地或部分地構(gòu)成同樣器件，或者可以采用不同的金屬材料。導(dǎo)電金屬可以從以下金屬Ni，Cr，Au，Mo，W，Pt，Ti，Al，Cu和Pd及其合金中適當(dāng)選擇，所印刷的導(dǎo)體由金屬Pd，Ag，Au，RuO2，Pd-Ag或金屬氧化物及玻璃，諸如In2O3-SnO2這樣的透明導(dǎo)體及有機硅這樣的半導(dǎo)體構(gòu)成。另外，所述的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件可以形成在絕緣基片111上或形成在中間絕緣層(未示出)上。
更具體地說，掃描信號發(fā)生裝置(未示出)電連接到x方向?qū)Ь€112上，后面將對此加以說明。該掃描信號發(fā)生裝置施加一個掃描信號，用于根據(jù)所述的輸入信號對在x方向上排列著的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件行實行掃描。另一方向，調(diào)制信號發(fā)生裝置(未示出)電連接到y(tǒng)方向?qū)Ь€113上，后面將對此加以說明。該調(diào)制信號發(fā)生裝置施加一個調(diào)制信號，用于根據(jù)所輸入的信號，對排列在y方向上的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的每一列進行調(diào)制。而且，施加在表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的每一器件上的驅(qū)動電壓被提供作為施加在上述器件上的掃描信號和調(diào)制信號之間的差別電壓。
在上述方案中，各個器件僅利用簡單的矩陣導(dǎo)線就可加以選擇和獨立驅(qū)動。
當(dāng)上述的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件由電賦能過程被賦能時，電流則經(jīng)過上述導(dǎo)線送到器件上。然而，由于前面提到的那些問題，施加于電賦能過程期間的電壓會引起每個器件電子發(fā)射量的一個分布(distribution)，這是由于在導(dǎo)線及導(dǎo)線中的熱損失會引起電勢降的一個分布所致。當(dāng)該表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件被用作一個電子源時，利用一種簡單的驅(qū)動獲得一個均勻的電子量是困難的。在表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件用作為圖像形成裝置的情況下，缺陷是存在著亮度上的分布。
通過采用按照本發(fā)明的給多個電子發(fā)射器件電賦能的過程可以解決上述問題。下面將說明所有方法中優(yōu)選的方法。
首先將方法A-1。
在圖11的具有簡單矩陣設(shè)計的電子源中，電熱V2被加在x方向上的所有導(dǎo)線端頭Dx1到Dxm，不同于V2的電勢V1被加在y方向上至少一個任意選擇的導(dǎo)線端頭Dyi上，并且，電勢V2被加上y方向上的所有其它導(dǎo)線端頭上。按照本發(fā)明，電賦能是這樣來實施的，即在與任意選擇出的y方向?qū)Ь€相連接的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件上施加電壓V1-V2[V]，在其它的不被選擇的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件上施加電壓V1-V2＝0[V]。電賦能是通過成功地重復(fù)這個過程的結(jié)果(這個過程將被稱為行電賦能)。
更具體地說，不被選擇的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件不達到浮動狀態(tài)(一種不穩(wěn)定勢能態(tài))，并且，旋加到器件(同時進行賦能)上的電壓不通過矩陣線傳遞，其結(jié)果，不經(jīng)受賦能處理的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件不會被靜電破壞或損傷，并且，可以防止由于施加在經(jīng)受電賦能器件上的電壓的波動導(dǎo)致的電子發(fā)射部分的劣化。這將使得對每一器件取得一致的特性成為可能。
上述電勢V1和V2并不必局限為是一個固定電勢(DC)(即不隨時間變化)。這些電勢可以是脈沖式波形的，例如三角形或正方形波。而且，電勢V1、V2兩者均不可是DC波形或脈沖式波形，或僅有一種是脈沖式波形。這里，施加在那些不經(jīng)受電賦能處理的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的電壓差V不能提供來作為一種電壓波形，該電壓波形足以使經(jīng)電賦能處理的電子發(fā)射部分完成電賦能。在脈沖式波形的情況下，電壓差V1-V2[V]是峰值電壓。而且，為實施電賦能處理任總選擇出的一列可以是一列或同時是多列。在多列被選擇出時，要考慮到基片中的溫度分布，這個溫度分布是由于電賦能時生成的熱所導(dǎo)致的。因此，最好是按鋸齒方式選擇出列以使溫度分布均勻。在多個列同時經(jīng)受電賦能的情況下，電賦能所需的時間縮短，但要求電壓源有大的電流量。所以，實施本發(fā)明時，考慮到電賦能所需的時間和電壓源的電流量，選擇出能產(chǎn)生最好經(jīng)濟效果的列的數(shù)目來執(zhí)行電賦能。
另外，x方向和y方向的連線的哪一個被選擇出以執(zhí)行行電賦能應(yīng)按以下說明的方式來決定。
圖12是一個采用表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射元件的簡單矩陣顯示裝置的等效電路。其中R表示元件電阻，rx、ry表示在水平方向上和垂直方向上的每個象素的布線電阻，另外，用Nx表示在水平方向上的元件數(shù)目，Ny表示在Y方向上的元件數(shù)目，當(dāng)這個顯示裝置經(jīng)受電賦能處理時，通常，電賦能每次集中在一列或每次集中在一行上進行。這個所謂的“行電賦能”意味著從預(yù)定的電源部分(一個或多個位置)提供電能到多個元件上來執(zhí)行的電賦能；它并不一定意味著對多個元件同時進行電賦能。圖13是示意性地說明行電賦能的等效電路。其中，裝置之外的連線等的阻抗與Vx、ry、相比是可以忽略不計的。圖13說明子在水平方向(從地起算第k行)上集中地進行電賦能的例子。如果元件電阻R及布線電阻rx、ry不展示差異，那么，在元件上的電勢分配則是這樣的，即離電源部分最近的元件總是有最高電勢，這從圖13中明顯可以看出。另外，已經(jīng)被電賦能的元件的電阻比電賦能處理之前的電阻大2或3個位數(shù)。因此，當(dāng)行電賦能被執(zhí)行時，元件從電源一側(cè)開始接連被電賦能(＝截止)。圖14是一個等效電路，用于當(dāng)元件被電賦能到(n-1)個元件時，以及第n個元件經(jīng)受電賦能時，更具體地說，在這種狀態(tài)下，離電源部分最近的第n個元件被電賦能，在下一時刻的等效電路變成了此圖14中的電路少一個元件的梯形結(jié)構(gòu)。如果及至第(n-1)個元件被電賦能的狀態(tài)下，一個恒定電壓V0被提供到電源部分上，那么，分配到第n個元件上的電壓由下式給出V(k，n)＝[1-k*ry/R-n*(Nx-n+1)*rx/R]V0(1)這個等式可以很容易地被推算作為一系列N-n級普通的4端矩陣(ordinary four-terminal matrix)。這里，rx、ry與R相比是足夠小。如果按照功率來表達的話，那么，加在第n個器件上的功率由下式給出P(k，n)＝[1-2*k*ry/R-2*n*(Nx-n+1)*rx/R]*V0*V0/R (2)換句話說，可以這樣理解，V和P是k和n的函數(shù)，隨著在行電賦能方向上元件地址n的二次函數(shù)變化以及隨著在另一方向上元件地址k的一次函數(shù)變化。圖15示意生地說明了在這個例子中電壓或功率的分布。
上述的行電賦能引出的以下問題從圖15中可以理解，即使一個恒定電壓加在電源上，當(dāng)元件被電賦能時，根據(jù)元件的地址，在所施加的電壓和功率上會產(chǎn)生差別，當(dāng)元件數(shù)目為較大時，且當(dāng)連線電阻與元件電阻相比變得較大時，這個現(xiàn)象有很大的影響。在第一器件被電賦能之前，在n方向上立即施加的功率的最大值和最小值之差由下式(3)給出。具體地說，最大功率在電源端(n＝1)處產(chǎn)生，最小功率在中間處(n＝Nx/z)產(chǎn)生。如果P0＝V0*V0/R保持，則P(k，1)-P(k，Nx/2)～Nx*Nx/2*(rx/R)*P0 (3)另外，在k方向上最大值和最小值之差可由下式給出，這是由于最大值在電源處(k＝1)產(chǎn)生，最小值在地處(k＝K)產(chǎn)生。
P(1，n)-P(Ny，n)～2*Ny*(ry/R) (4)當(dāng)在行電賦能方向上的元件數(shù)目增加時，在電賦能條件下元件之間的差別會突然產(chǎn)生，如上面給出的兩個等式所指出的那樣。因此，當(dāng)一個面板(panel)被制成大尺寸屏幕時，會引起不能忽略的不利效應(yīng)。圖15的例子是用于電源位于行(或列)的一端的情況。在電源設(shè)在兩端的情況下，每一元件被電賦能之前立即施加的功率變大，由于系統(tǒng)的對稱性，行(或列)的兩端及中間部分經(jīng)受行電賦能，并且，在從兩端的4分之1長度的地方變小。這樣，基于器件地址的變化會存在。
結(jié)果，在一個簡單矩陣經(jīng)受行電賦能的情況下，當(dāng)一個恒定電壓被施加到電源部分上時，施加到第n個器件的功率由下式給出P(k，n)＝[1-2*k*ry/R-2*n*(Ny-n+1)*rx/R]P0
；P0＝V0*V0/R (5)在n方向上最大值與最小值之差為ΔP＝N′*N′/2*(rx/R)*P0 (6)在k方向上最大值與最小值之差為ΔP＝2*K*(ry/R)*P0 (7)在一端有電源時，保持N′＝N的關(guān)系；在兩端有電源時保持N′＝N/2的關(guān)系(n被認(rèn)為是與N/2有關(guān)的對稱)進一步說，在表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射元件排列成一維梯子形而不是一個簡單矩形時，也有同樣問題存在。圖16A、B和C說明了等效電路的例子，以及在恒定電壓施加到電源部分的情況下，在每一器件電賦能之間立即施加的功率由于器件地址的不同所引起的差別的例子。
用N表示器件數(shù)，r表示每個器件的連線電阻，R是器件電阻。
圖16A是這樣一個例子，其中，電源位于梯子形行的一端的一個位置上，接地部分位于另一端的一個位置上。當(dāng)電壓V0加在電源部分上時，元件被電賦能直至第(n-1)個無件，并且，當(dāng)?shù)趎個元件電賦能時所施加的功率是n的一個函數(shù)，如下所示P(n)＝[1+(n*n+n-N*N-3*N-2)*(r/R)]*P0；P0＝V0*V0/R (8)最大值與最小值之差變?yōu)?br> ΔP＝P(N)-P1(1)＝(N+2)*(N-1)*P0 (9)圖16B是這樣一個例子，其中，電源部分和接地部分都位于梯子形行的同一側(cè)的一端。
圖16C是這樣一個例子，其中，電源部分和接地部分位于梯子形行的兩側(cè)的各自的一個位置上。如圖16A的情況一樣，能得出P(n)，ΔP如下P(n)＝[1-4*n*(N-n+1)*(r/R)]*P0；P0＝V0*V0/R(10)ΔP＝P(1)-P(n′/2)＝N′*N′*(x/R)*P0 (11)在圖16B的情況下保持N′＝N這一關(guān)系。在圖16C的情況下保持N′＝N/2的關(guān)系(n被認(rèn)為是與N/2相關(guān)的對稱)。
從圖16A-C可以理解，即使一個恒定電壓被加在電源部分，甚至在一維排列的情況下，由于器件地址的不同，在每一器件被電賦能之前立即施加的功率會產(chǎn)生一個變化。
因此，當(dāng)一個具有以兩維排列的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的裝置每次集中在一行經(jīng)受電賦能時，如果能選擇這樣的方向即使施加在每個器件上的功率變化減小(行或列的方向)來進行電賦能，那么可以獲得好的結(jié)果。
更具體地說，這是一種用于多電子源的電賦能方法，其特征在于如果下式成立，電賦能在x方向執(zhí)行(Ny*Nx-a*Nx)*r≤(Ny*Ny-a*Ny)*ry(12)以及，如果下式成立，電賦能在Y方向執(zhí)行(Nx*Nx-a*Nx)*r＞(Ny*Ny-a*Ny)*ry(13)這里，x和y是兩維方向，Nx、Ny表示在各個方向上的象素數(shù)目；rx、ry表示在各個方向上每個器件的連線電阻。
在電源部分位于x或y的一端的情況下，a＝8；當(dāng)電源部分在x或y的兩端時，a＝24。應(yīng)注意，當(dāng)每個器件被電賦能時，所述的方向由電源來確定。
下面將以一種簡單的方式來說明上述等式所表征的條件。
由于通過充電的賦能被認(rèn)為是一種熱現(xiàn)象，所以施加到每個器件上的功率代表著一個問題。所以，上述的等式可認(rèn)為是如下形式P(k，n)＝[1-2*k*r′/R-2*n*(N-n+1)*r/R]*P0；P0＝V0*V0/R (14)那么，如果電源僅在x或y方向的一端，如圖17A所示，那么利用上面已定義的在x和y方向上的器件數(shù)Nx、Ny，器件地址(x，y)＝(n，k)，器件電阻R及連線電阻rx、ry可以得出(1)在x方向行電賦能時P(k，n)＝[1-2*n*(Nx-n+1)*(rx/R)-2*k*(ry/R)]*P0 (15)；P0＝V0*V0/R當(dāng)n＝k＝1成立時，P變?yōu)樽畲笾?；?dāng)n＝Nx/2，k＝Ny成立時，P變?yōu)樽钚≈怠?br> 在表面上的最大值為P(1，1)/P0＝1-2*Nx*(rx/R)-2*(ry/R) (16)在表面中的最小值為P(Nx/2，Ny)/P0～1-Nx*Nx/2*(rx/R)-2*Ny(ry/R)…(17)在表面中的差異為Px＝[P(1，1)-P(Nx/2，Ny)]P0～(Nx*Nx/2-2*Nx)*(rx/R)+2*Ny(ry/R)… (18)(2)在y方向行電賦能時P(k，n)＝[1-2*n*(rR-2*k*(Ny-k+1)*(rR)]*P0；P0＝V0*V0/R (19)當(dāng)n＝k＝1時P變成最大值，當(dāng)n＝Nx，k＝Ny/2時，P變?yōu)樽钚≈怠?br> 在表面中的最大值為P(1，1)/P0＝1-2*(rx/R)-2*Ny*(ry/R)(20)在表面中的最小值為P(Nx，Ny/2)/P0～1-2*Nx*(rx/R)-Ny*Ny/2*(ry/R)(21)在表面中的差異為Py＝[P(1，1)-P(Nx，Ny/2)]P0～2*Nx*(rx/R)+Ny*Ny/2-2*Ny)*(ry/R) (22)所以，如果Px≤Py成立，即如果(Nx*Nx-8*Nx)*r≤(Ny*Ny-8*Ny)*ry成立，那么，最好在x方向集中地執(zhí)行電賦能。如果Px＞Py，成立，即如果(Nx*Nx-8*Nx)*rx＞(Ny*Ny-8*Ny)*ry成立，最好在y方向上集中執(zhí)行電賦能。
在電源位于x或y方向的兩端的情況下，如圖17C和17D所示，如果所設(shè)計的方案是相對于集中電賦能的行是對稱的，那么，可得到如下的條件表達式(Nx*Nx-24*Nx)*rx＞＝＜(Ny*Ny-24*Ny)*ry這樣，如上所述，適合于行電賦能的方向可由在兩個方向上的連線電阻及器件數(shù)目之間的關(guān)系來確定。
電賦能過程和電壓波形與圖8所示的相似，并以相應(yīng)的方式來設(shè)定。
下面將說明方法A-2。
電賦能是通過將電賦能電源(V1或V2的一種電勢)接到行的連線(Dx1～m)和列的連線(Dy1～n)上，如圖18所示。這時，V1被施加到整個行連線的K行連線上，V2被施加到其余的(m-k)行連線上，V2被加到整個列連線中的一個列連線上，V1被加在其余的(n-1)個列連線上。結(jié)果，在所有表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件中，有k*1+(m-k)*(n-1)個器件被選擇。在所選擇的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件中，電壓V2-V1被加在圖6中的器件電極65、66上，并對電子發(fā)射部分電賦能，該電子發(fā)射部分是在薄膜部分的結(jié)構(gòu)上有一個變化以對電子發(fā)射器件電賦能。
接著，通過使連接在列連線(或行連線)上的電勢V1和V2相互交換，原來未被選擇的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件可以被選擇，并以類似方式進行電賦能。示于圖8的波形可用于電賦能過程的電壓波形。
方法A-2和方法A-1的差別在于，在方法A-1中，電賦能是以行為單位進行的；在方法A-2中，電賦能是以組為單位完成的，其效果是與A-1的相似。確切地說，電壓不被劃分到不進行電賦能的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件上，而且，電賦能電壓所要施加的器件之?dāng)?shù)目減少了一半，其結(jié)果是流經(jīng)連線的電流值減小了。那么，由于連線所引起的電勢降導(dǎo)致的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件特征的差異可以被抑制。
下面說明方法B-1。
現(xiàn)在參照圖19A的框圖、圖19B的電路圖及圖19C的單個器件截面圖來說明制備過程的特征。
在圖19A中，標(biāo)號191表示多個電子源，192表示電連接裝置、193是一個溫度控制器、194是一個電賦能電源，195是一個溫度傳感器。用實線圈封住的部分代表著按照本發(fā)明的充電處理裝置。所述的多個電子源191是這樣一個裝置，其中排列著多個上述的電子發(fā)射器件。這些器件由一個公用導(dǎo)線連接。所述電連接裝置具有這樣一種機構(gòu)，即它能執(zhí)行排列在多個電子源191上的電子發(fā)射器件的多個部分的電連接。該連接裝置經(jīng)電阻rf1，rf2接到多個電子源的每一部分，如圖19B所示。由于電連接裝置在其形狀方面并無限制，例如可以作為電子發(fā)射器件的公用導(dǎo)線(如果這個裝置是一個圖像形成裝置，那么形狀指的是膜的形狀及尺寸)，那么，電阻rf1，rf2可以制成與器件間的公用連線的電阻r相比是足夠小的。當(dāng)在排列成一行的電子發(fā)射器件的多個部分完成連接時，并且一個電壓從電源VE提供時，如圖19B所示，那么，由于平行 導(dǎo)線的數(shù)目很小，其電阻是細微的，所以電阻rf2之間的電勢降也是足夠小的。施加在連接部分到公用連線上的電壓基本上是相等的。另外，從接合點可以看出平行電阻有全部相同的值，這時由于在左邊和在右邊連接有相等數(shù)目的器件。結(jié)果，比較使用公用連線進行充電這種情況，直接施加在每個器件上的電壓的差異會變得很小。
進一步講，所述的設(shè)計是這樣的，即采用具有優(yōu)秀熱傳導(dǎo)性能的材料來作為連接機構(gòu)FC，一個具有大熱容量的元件放在后續(xù)的位置上，還提供有加熱和冷卻機構(gòu)及對它們進行控制的控制機構(gòu)。所以，按照這種設(shè)計，連接機構(gòu)FC不僅僅用來使電流流過器件，而且還作為熱的傳導(dǎo)路徑，以及起到使通過器件電極的電子發(fā)射部分的溫度發(fā)生改變的作用。圖19C是一個連接部分的截面圖。其中標(biāo)號195是一個基片，65、66是用于獲得電連接的器件電極，64是一個薄膜，其上含有電子發(fā)射部分63，197是電連接裝置，用作熱傳導(dǎo)路徑。盡管示出的是電連接裝置197被連接到器件電極上，但是，不用說，它也能連接到連線上。
能用來構(gòu)成連接裝置197的材料的例子是金屬，例如鋁、銦、銀、金、鎢、鉬及合金，例如黃銅、不銹鋼。為了減少連接的接觸電阻，并抑制在多個連接部分的接觸電阻的分布，最好是使連接裝置帶有自己的表面，它是一種高度剛性的金屬，這個表面涂覆有一種低電阻金屬，并且，每個連接裝置通過將幾十克的負(fù)載加到接觸連線上而裝配有加載裝置(load applying means)(未示出)。加載機構(gòu)含有一個反彈元件，例如可使用一個線圈彈簧或簧片。
上述電連接裝置被連接到矩陣式布線的一列或多列上，電賦能處理在一行或多行上同時進行，此后，移去所連接的行，以使電賦能處理接連地在所有行上進行。如果電連接裝置的數(shù)目較大，那么也可以同時對所有行進行電賦能。
另外，如果電連接裝置位于在上述簡單矩陣設(shè)置中的絕緣層之下的布線層上時，最好是在接觸部分設(shè)置窗口，并且，在較低布線層與電器連接裝置之間的位置上涂上一導(dǎo)低電阻金屬。另外，將這個方法與方法A-1結(jié)合起來，通過提供X方向連線或Y方向連線，即為了施加電賦能電壓僅有一行或一列被選擇出，利用多個電連接裝置，并且將來自端子的電壓僅僅施加到同一方向上的未選擇出的連線與另一方向上的連線上，能夠得到預(yù)期的滿意效果。
盡管在具有簡單矩陣排列的電子源中的電賦能方法已作了許多說明，但是，也有可能在具有梯子形電子源中使用方法B-1。
在上述設(shè)計中，當(dāng)電賦能電壓被施加，同時器件電極被冷卻時，由于電賦能電流If引志的焦耳熱的產(chǎn)生使膜64的溫度升高。這時的溫度曲線與現(xiàn)有技術(shù)相比是十分陡的，(現(xiàn)有技術(shù)中不執(zhí)行冷卻)。其原因在于由器件產(chǎn)生的熱由金屬電極65和66擴散的量大于由石英或玻璃基片67擴散的量、經(jīng)過連接裝置197使金屬電極65和66冷卻，通過傳導(dǎo)使熱擴散的效率得到大大的改善。
本發(fā)明人已證實電子發(fā)射部分產(chǎn)生在由充電的熱量引起的器件的溫度曲線的峰值位置上。本發(fā)明人相信這個溫度是裂紋形成的原因。
一般地說，當(dāng)電極間距超過10μm時，溫度曲線是寬的?？梢钥隙ǎ捎谶@個原因，電子發(fā)射部分產(chǎn)生了大的差異。所以，如果電極溫度被控制成很低以使溫度曲線陡直，正如本發(fā)明所做的那樣，那么，即使電極間距擴大，也可能使電子發(fā)射部分的差異變小。
實際上，當(dāng)電賦能被執(zhí)行，同時，經(jīng)本發(fā)明的充電過程控制溫度時，即使電極間距大于10μm，膜的溫度曲線也會變得陡直，峰值區(qū)的寬會變窄。結(jié)果，電子發(fā)射部分中的差異保持為很小。進一步說，有可能以這樣一種方式執(zhí)行控制，即在上述裝置中排列的多個電子發(fā)射裝置被保持在一恒定溫度。上面提到的已有技術(shù)的問題，即在多電子源裝置中的中心部分和邊緣部分的溫差的問題被克服了。結(jié)果是，在進行電賦能時的電子發(fā)射部分的變化變小。
接下來描述方法B-2。
首先描述用于實現(xiàn)一種布局的方法。布局中的橫行引線或縱列引線的至少之一被共同地連接多個以預(yù)定間隔分離的是電子發(fā)射器件，或者是在一布局中以預(yù)定的間隔提供一個高阻部分。
圖20A示出的是梯子狀布線，而圖20B示出被分割形式的一個簡單矩陣的一部分。連線是通過光刻或印制而構(gòu)成。在任何一種情況中，如果覆膜圖形被事先提供有劃分間隙，則利用此種情況的連接就能夠獲得預(yù)定間隔劃分間隙。當(dāng)然，具有預(yù)定間隔的劃分間隙的引線也可以通過形成連續(xù)的引線并隨后采用YAG激光器或依賴于切鋸的機械裝置使之融化而保留該引線的方法獲得。
一種提供高阻部分的方法如下一種有高阻性的金屬，例如一個薄膜鎳鉻合金，如上面所述，被真空沉積在劃分間隙上，從而產(chǎn)生了薄膜圖案。構(gòu)成連續(xù)的引線，且在一部分的引線寬度被做得十分窄。另外，在厚度上，引線的均勻制作被部分地降低，以便利用一個研磨技術(shù)形成薄膜保護。因而獲得了高阻抗部分。
隨后，通過將電流輸入到該基片并加一個電賦能電壓到具體的裝置來施加電賦能處理。這里提到的輸入的方法包括從引線的末端加入電流和從靠近引線末端已劃分區(qū)域內(nèi)的器件施行電賦能處理?？梢岳妙愃朴谏鲜龅腂-1方法使用的特殊電連接裝置的裝置饋入電流。
在把電賦能加至預(yù)定部分之后，劃分間隔部分或高阻抗部分被短路?，F(xiàn)在來說明此方法。
一種實現(xiàn)短路的方法是簡單地采用包含Au或Al的引線焊接或帶焊接。
另一種方法是，間隙部分的一側(cè)、或高阻抗部分的鄰近、或該高阻抗部分的一部分被涂敷，這種涂敷是利用金-銀涂料或低熔點的含In哉Bi的金屬膜借助使用微擴展器或依靠光刻法來提供的。這種涂料或低熔點金屬由激光或紅外輻射所加熱熔化，以填充該熔的金屬到該劃分間隙或高阻抗部分并實現(xiàn)短路。此外，使電流集中在高阻部分，從而升高該高阻部分的溫度，以獲得類似于上述對金屬加熱的所獲效果。
現(xiàn)在描述方法B-3。
根據(jù)本方法，裝置的一個橫行或一個縱列經(jīng)歷行電賦能，而一個加到供電部分的電壓是以這樣的方式受控，即，所加的電流或電壓，對于排列在一維或在梯狀形式的一個簡單矩陣中的每一個器件的電賦能的所有器件而言，將是恒定提供的?？紤]到已有技術(shù)問題，即加至外部端子以進行電賦能的電壓的波動性，通過控制加至供電部分的電壓，同時檢測出在經(jīng)歷行電賦能的一橫行(或一縱列)中哪一個器件電賦能已完成，來實現(xiàn)行的電賦能。這樣使得有可能對于所有的裝置保持恒定的電賦能條件。
在二維簡單矩陣排列中，供電部分是在一橫行或一縱列的末端，當(dāng)在該橫行(或縱列)兩端的電賦能器件經(jīng)歷行電賦能時，加到供電部分的電壓應(yīng)當(dāng)被減小。對靠近中心部分電賦能器件，加到供電部分的電壓應(yīng)當(dāng)調(diào)大。進一步，在供電部分是在一橫行(或縱列)的兩端的情況中，當(dāng)電賦能裝置是在該橫行(或縱列)的兩端并且是在靠近經(jīng)歷電賦能的橫行(或縱列)的中心時，加到供電部分的電壓應(yīng)當(dāng)變小。當(dāng)電賦能器件是在靠近距兩端向內(nèi)四分之一的位置時，加到供電部分的電壓應(yīng)被增大。進一步，在正對將經(jīng)歷行電賦能的一橫行(或縱列)的一橫行(或縱列)的一端(或兩端)被接地的情況下，如果將進行行電賦能的橫行(或縱列)是靠近該接地端的話，加到該供電部分的電壓應(yīng)被變小。如果上面提到的橫行(或縱列)是遠離該接地端的話，所加電壓應(yīng)被加大。
考慮到裝置被排列在一維梯子形結(jié)構(gòu)中的情況，如果供電部分被置于該梯子形行的一端的一個位置，而接地位置被置于另一端的話，則當(dāng)電賦能在供電端附近的器件時，加至供電部分的電壓被減小。當(dāng)電賦能靠近接地端的器件時，加至供電部分的電壓增大。如果供電部分和接地部分置于該梯子形行同側(cè)的一端時，則當(dāng)靠近兩端進行器件的電賦能時加至借電部分的電壓減小，而當(dāng)在該梯子形行中心附近進行器件的電賦能時，加至供電部分的電壓增大。如果供電部分和接地部分被置于一梯形行兩端的每一位置上，則當(dāng)在兩端附近進行器件電賦能以及在靠近中心位進行器件的電賦能時，加到借電部分的電壓變小。當(dāng)在靠近距兩端四分之一的位置進行器件的電賦能時，加到供電部分的電壓增大。
更具體地說，例如對一簡單矩陣中地址為(k，n)處的一個器件進行器件的電賦能時，依據(jù)下面的等式加到該供電部分一個V0(k，n)的電壓就足夠了。
V0(k，n)＝C′*〔1+K*ry/R+n*(N-n+1)*rx/R〕(23)(其中C′為常數(shù))以對于公式(1)的電壓分布作補償并達到一個恒定電壓。其中C′確定實驗最佳值。進一步，為檢測到已經(jīng)進行過電賦能裝置的地址，測量在供電部分和接地部分之間的阻抗就足以了。可以利用一個或多個具有固定脈沖高度的組電賦能脈沖、并將其電壓低于該電賦能脈沖的電壓的一個脈沖插入到幾個組之間的方法來進行阻抗的測量。脈沖應(yīng)用的一個例子見圖23。其中T1是1μs～10ms等級，T2是10μs～100ms等級，而N表示1～1000個脈沖，和V是在0.1V的等級。
如果組的數(shù)目(阻抗測量之?dāng)?shù)目)是個很小的值，電賦能控制的程序則是簡單的，且用于電賦能整個行的時間將會被縮短。另一方面，如果組的數(shù)目是一個較大的值，在器件之間的電賦能條件方面的變化可被保持為小量。
應(yīng)注意，加入電賦能脈沖以及檢測器件地址的方法并不局限于上述情形，只要固定條件被采用，器件地址的檢測可被放棄。
參考圖2A和25A、B，首先以最簡單矩陣設(shè)計來描述采用了上述的一個電子源結(jié)構(gòu)的圖象形成裝置用于顯示或類似目標(biāo)。圖24是表示該圖象形成裝置的基本結(jié)構(gòu)圖，而圖25A和25B表示熒光膜。
示于圖24中的是一個電子源基片111，在其上按上述的方法構(gòu)造電子發(fā)射裝置；固定基片111的后板241；具有熒光膜244及在玻璃基片243的內(nèi)表面上形成的金屬支撐243的前板246；和一個支撐結(jié)構(gòu)242。后板241、支撐架242、以及前板246都首先被覆以玻璃之類物，再放置于大氣或氮氣環(huán)境中以400-500℃烤燒不少于10分鐘，以實現(xiàn)密封并構(gòu)成一容箱248。
在圖24中，數(shù)字247對應(yīng)圖1的電子發(fā)射部分。數(shù)字112、113表示連接到該表面?zhèn)鲗?dǎo)電發(fā)射器件的器件電極對的x方向引線及y方向引線。如果器件電極和引線是以完全一樣的材料制作，這種情況中接到器件電極的引線也被稱作器件電極。
如上所述，玻殼248是由面板246、支撐架246及后板241構(gòu)造而成。然而，由于后板的提供主要是用于增強基片111的作用，因而若基片111本身有足夠的強度的話，它就可以略去。支撐架242可以直接焊在基片111上，從而使玻殼248可由前板246、支撐架242及基片111構(gòu)成。
圖25A和25B示出了熒光膜244。如果器件只是用于單色，該熒光膜244就只含熒光物。然而在用于彩色的熒光膜的情況，該熒光膜包含一黑的 導(dǎo)電材料251，稱為黑條紋或黑矩陣，以及熒光物292。提供這種黑條紋或黑矩陣的目的是借助于增黑在熒光物252之間的涂敷部分以使得金屬支撐及類似物不那么顯眼，它是為表現(xiàn)一彩色顯示所必須的三基色的熒光物，并且還抑制了由在該熒光膜244處的外部光的反射能引起的對比度的下降。至于構(gòu)成這種黑條紋的材料，可利用其主要成分是石墨的物質(zhì)。然而，這并不對本發(fā)明構(gòu)成限制，任何材料，只要具備導(dǎo)電性而只允許極少穿行或?qū)夥瓷涞牟牧暇刹捎谩?br> 至于以熒光物涂敷玻璃基片243的方法，不論是單色還是彩色顯示，沉淀和印制的方法均可行。
熒光膜244的內(nèi)側(cè)通常有金屬敷層245。該金屬敷層245的目的是通過反射指向面板一側(cè)的內(nèi)表面的熒光發(fā)射的一部分來提高亮度，作用如一個電極，用以施加一個到電子束的加速電壓，并防止熒光物受到在玻殼內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)離子爆炸引起的破壞。這種金屬敷層是在熒光膜形成之后再施行平滑處理(通稱作“成膜”)于熒光膜的內(nèi)表面，隨之再真空淀積以鋁(Al)而構(gòu)成的。
為改善熒光膜244的傳導(dǎo)性，在有的情況中，其前板246帶有透明電極(未示出)，在該膜244外表面?zhèn)取?br> 在實施上述操作時，要求執(zhí)行很好的對位，因為在彩色顯示的情況下，各色的彩色熒光物和電子發(fā)射裝置必須是相互對應(yīng)。
通過一個抽空管道(未示出)將容箱248抽真空到1.333×10-5帕的程度，隨之密封。也存在有采用吸收劑處理的情況，以保持密封后的真空狀態(tài)。正是這種將吸收劑放置在該玻殼248的預(yù)定位置(未示出)的吸收劑的處理，由于它受到諸如阻性加熱或恰在封密之前或之后的高頻加熱的加法方法的加熱，從而使這種吸收劑形成真空沉淀膜。這種吸收劑的主要成分有Ba等。舉例來說，由于這種真空沉淀膜的吸收作用，可保持有1.333×10-3～1.333×10-5帕這樣的真空量級。
在以如上描述的本發(fā)明的圖象顯示裝置中，通過外接端Dox1～Doxm，Doy1～Doyn，將電壓加到每一個電子發(fā)射裝置。通過高壓接端HV將大于若干Kv的高壓加到金屬敷層245或透明電極(未示出)，以加速電子束。這種電子輔射熒光膜244，從而激活熒光物呈光的發(fā)射，以顯示圖象。應(yīng)當(dāng)注意，該玻殼的外部電極Dox1～Doxm和Doy1～Doyn分別接到Dx1～Dxm和Dy1～Dyn。
上述的部件是為構(gòu)成使用在顯示或類似裝置中的最佳圖象形成裝置所需要的。該裝置的某些特定部件，例如構(gòu)成各種組件的材料，并不受限于上面的描述?？梢哉_地選擇材料和部件以使之適合于一個圖象顯示裝置應(yīng)用。
現(xiàn)參考圖21描述具有上述梯子形設(shè)計的電子源的圖象形成裝置。
圖21是裝有多個以梯子形排列電子源一個圖象形成裝置的平面結(jié)構(gòu)。與在先描述的簡單矩陣排列的圖象形成裝置的不同在于，柵電極被提供在電子源(基片S)和面板之間。由相同組件構(gòu)成的兩個裝置的其它方面相同，并以同一方式設(shè)置。
柵電極GR(或稱之為受控電極)提供在基板S和面板FP之間。該柵極可調(diào)制由表面?zhèn)鲗?dǎo)電發(fā)射器件所發(fā)射的電子束。例如，圖21的柵極帶有圓孔Gh，每孔對應(yīng)一個器件，以便將電子束發(fā)射到垂直于該梯子狀排列的器件之橫行而安裝的條狀電極。柵極形狀及其所放置的位置無需和圖21所示一樣。此外，在某些情形中有若干個發(fā)射孔而形成篩狀的開孔。而且，柵極可以提供在表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的邊緣或接近邊緣的位置。
電子源的電極及柵極與在該真空玻殼外部控制電路相連接。
在本發(fā)明圖象形成裝置中，一幅圖象的一行的圖象調(diào)制信號，以同步于裝置橫行的連續(xù)驅(qū)動(掃描)的方式，同時地加到柵極的一橫行，一個時刻一個橫行，從而利用每一電子束控制熒光物的輻射，且在一個時刻顯示一個圖象的一行。
用于執(zhí)行顯示操作的電路最佳實例，其中按上述方法所生成的顯示平板用作一個圖形裝置，將被描述如下。
圖22的方框圖示出了一個圖象形成裝置，其構(gòu)成采用的電子源中有多個電子輻射裝置被安置在采用本發(fā)明之方法所生成的簡單矩陣形式中。圖象形成裝置用作驅(qū)動電路以展示基于NTSC電視信號的電視顯視。在圖22中，數(shù)字221表示一個顯示平面，222是掃描電路，223是控制電路，224是移位寄存器，225是行存儲器，226是同步信號分離電路，而227是調(diào)制信號產(chǎn)生器。此外，Vx和Va表示DC電壓源。
每一個部件的功能將按順序描述。首先，顯示平板經(jīng)過接端Dx1-Dxm、接端Dy1-Dyn以及一個高壓接端Hv接到外部電路。用于連續(xù)驅(qū)動的掃描信號(在一時刻有一橫行，(N個裝置))、安裝在顯示平板內(nèi)部的多個電子束源、以m橫行和n縱列的矩陣連線形式的稱之為組的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件組被接到接端Dx1-Dxm。用于控制由掃描信號所選橫行中的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子束發(fā)射器件的各個器件的輸出電子束的調(diào)制信號被加到接端Dy1-Dyn。一個DC電壓，例如10KV，從DC電壓源Va送到高壓接端Hv。該DC電壓是一個加速電壓，用于將足夠的能量施加給由表面?zhèn)鲗?dǎo)電發(fā)射器件提供的電子束，以激活熒光物。
現(xiàn)來描述掃描電路222。
掃描電路222內(nèi)部有M個開關(guān)裝置(圖22中的S1至Sm表示)。每一個開關(guān)裝置或選擇DC電源的輸出電壓Vx或是選擇Ov(地電平)，并將所選電壓電連接到顯示平板221的接端Dx1至Dxm之相應(yīng)的一個。雖然開關(guān)裝置S1至Sm是以控制電路223輸出的控制信號Tscan為基礎(chǔ)進行操作，但在實際中有可能方便地實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換裝置，例如通過組合諸如FETS的轉(zhuǎn)換裝置。
在本實施例中，根據(jù)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的特性(電子發(fā)射門限電壓)，該DC供電Vx已經(jīng)確定，以便輸出這樣的一個恒定電壓，即該電壓加至一個當(dāng)前沒有掃描的器件將落壓該電子發(fā)射門限電壓以下。
以從外部輸入的圖象信號為基礎(chǔ)，控制電路起223到協(xié)調(diào)每一部件的作用，以呈現(xiàn)一個合適的顯示。以來自下面將述及的同步信號分離電路226的同步信號Tsync為基礎(chǔ)，控制電路223產(chǎn)生控制信號Tscan、Tsft和Tmry，送到每一個部件。
同步信號分離電路226從外輸入的NTSC電視信號中分離出一個同步信號成分和一個亮度信號成分。如果采用頻率分離電路(濾波器)，如公知的那樣，電路226可被容易地構(gòu)成。盡管象已知的那樣，由同步分離電路226分離的同步信號包括一個垂直同步信號和一個水平同步信號，但在此為了簡單起見，這些信號都由信號Tsync所表示。為簡單起見，從前述的電視信號分離出的圖象亮度信號成分以DATA信號表示。該信號被加到移位寄存器224。
移位寄存器224用于將以時間的順序串行輸入的DATA信號轉(zhuǎn)換成圖象的每一行的并行信號。該移位寄存器224是按照來自控制電路103的控制信號Tsft而操作的。(即該控制信號Tsft可稱為該移位寄存器224的移位時鐘)。圖象之一行的串/并轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)(對應(yīng)于電子發(fā)射裝置N個數(shù)目的驅(qū)動數(shù)據(jù))被從該移位寄存器224輸出，作為N個并行的信號ID1-IDn。
行存儲器105是一個存儲裝置，只將圖象數(shù)據(jù)以一行存儲一所需求的時間間隔。根據(jù)來自控制電路223的控制信號Tmry，行存儲器105相應(yīng)地存儲ID1-IDn的內(nèi)容。所存儲的內(nèi)容被作為輸出I′D1-I′Dn而送到調(diào)制信號產(chǎn)生器227。
該調(diào)制信號產(chǎn)生器227是一個信號源，用于根據(jù)圖象數(shù)據(jù)I′D1-I′DN的單獨內(nèi)容調(diào)制表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的每一個的驅(qū)動信號。調(diào)制信號產(chǎn)生器227的輸出信號經(jīng)接端Dy1-Dyn被加到在顯示板221內(nèi)部的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件。
如再次描述的那樣，本發(fā)明的電子發(fā)射器件具有涉及到發(fā)射電流Ie的下列基本特征，如上所述，具體地說，該電子發(fā)射具有一清晰定義的門限電壓Vth，而且只是當(dāng)大于該門限電壓Vth的電壓被加入時才產(chǎn)生電子發(fā)射。
進一步說，只要是電壓大于電子發(fā)射的門限電壓，該發(fā)射電流還根據(jù)該裝置所加電壓的變化而改變。還存在這樣的情況，即其中的電子發(fā)射門限電壓Vth的值和涉及到所加電壓的發(fā)射電流的變化程度是由改變該電子發(fā)射器件的材料、結(jié)構(gòu)及其制作方法而被改變的。在任何情況中，都可有把握得到下面結(jié)論具體地說，在一個脈沖化的電壓加到一個裝置的情況中，既使有一個低于電子發(fā)射門限值的電壓加入，也不會有電子發(fā)射出現(xiàn)。然而，在一個大于電子發(fā)射門限值的電壓被加入的情況中，就有電子束輸出。首先，有可能通過改變脈沖波形的峰值Vm來控制輸出電子束的強度。其次，有可能通過改變脈沖寬度Pw來控制輸出電子束的電荷總量。
因此，一個電壓調(diào)制方法和一個脈沖寬度調(diào)制方法可被稱之為以與輸入信號相一致的調(diào)制電子發(fā)射裝置的方法。為實行電壓調(diào)制，用作調(diào)制信號產(chǎn)生器227的電路采用電壓調(diào)制的方法，根據(jù)這種方法，產(chǎn)生固定寬度的電壓脈中，但脈沖的峰值被以與輸入數(shù)據(jù)相一致地適當(dāng)?shù)卣{(diào)制。
為了實現(xiàn)脈寬調(diào)制，用作調(diào)制信號發(fā)生器227的電路采用了一種脈寬調(diào)制方法，根據(jù)這種方法，產(chǎn)生出固定峰值的脈沖，但是電壓脈沖的寬度被以與輸入數(shù)據(jù)相一致地適當(dāng)?shù)卣{(diào)制。
借助上述的一系列操作的優(yōu)點，利用顯示板221表現(xiàn)出電視顯示。盡管沒有特別涉及，移位寄存器224和行存儲器225可以是數(shù)字式或模擬式的。重要的是，圖象信號并/串的轉(zhuǎn)換以及至轉(zhuǎn)換信號的存儲是以一預(yù)定速度進行。在采用數(shù)字方案的情況中，有必要將同步信號分離電路226的輸出數(shù)據(jù)DATA轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。如果在同步信號分離電路226的輸出提供有一個A/D轉(zhuǎn)換器，則無疑是很容易實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的。而且，根據(jù)行存儲器225是數(shù)字的還是模擬的，用作調(diào)制信號產(chǎn)生器227的電路無疑會稍有不同。就是說，在數(shù)字信號的情況下，如果調(diào)制是采用電壓調(diào)制方法，一種公知的D/A轉(zhuǎn)換電路可被用在調(diào)制信號產(chǎn)生器中。如果必要，一個放大器或類似的電路可被采用。在其調(diào)制是采用脈寬調(diào)制方法的場合，調(diào)制信號產(chǎn)生器227如果是以高速振蕩器、用于計數(shù)振蕩器輸出波形數(shù)的計數(shù)器、用于將計數(shù)器輸出值與上述存儲器輸出值進行比較的比較器相組合而制成的話，這對于本專業(yè)技術(shù)人員是容易的。如果必要的話，可以用一個放大器來電壓放大來自比較器的脈寬調(diào)制的信號，成為表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的驅(qū)動電壓。
在模擬信號的情況下，如果調(diào)制是采用電壓調(diào)制的方法，一個采用公知的諸如運算放大器的放大器電路可被用在調(diào)制信號產(chǎn)生器227中。如果必要，還可以利用電平移位之類的電路。在調(diào)制是以脈寬調(diào)制方法實現(xiàn)的場合，可以采用公知的壓控振蕩器(VCO)。如果必要，也可以利用一個放大器電路用以電壓放大該脈寬調(diào)制的信號成為表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的驅(qū)動電壓。
現(xiàn)在來詳細介紹本發(fā)明的實例?！怖?〕本例是一個電子源的實例，其中有若干個根據(jù)方法A-1制造的、排列成簡單矩陣形式的表面?zhèn)鲗?dǎo)電發(fā)射器件。
圖26是一個表示電子源部分的平面圖。圖27是沿圖26中的A-A′線的一個斷面圖。在圖26和27中，相同的部件以相同的標(biāo)號表示。其中數(shù)碼261表示一個基片，262表示與圖24中Dx相對應(yīng)的x方向的接線(稱為“低”接線)，263表示與圖24中Dy相對應(yīng)的y方向的接線(稱為“高”接線)。數(shù)碼264表示包括有一個電子發(fā)射部分的薄膜。數(shù)字272、273表示器件電極，274表示層間的絕緣層，275是一個用于與裝置電極272和較低接線262進行接觸的接觸孔。
現(xiàn)參考圖28A-28H的步驟詳細介紹其制造方法。
〔步驟a〕具有厚度為50的Cr和厚度為6000的Au被真空沉積的方法順序地形成在基片261上，利用濺射在一個凈化鈉鈣玻璃板上形成達到0.5μm厚度的氧化硅膜。隨后，光刻膠(AZ1370，由日本Hoechst公司制造)由一旋機轉(zhuǎn)動地加入并隨即被烘干。光掩膜圖象隨之被曝光并被顯像，以構(gòu)成較低接線262阻性圖案。沉淀的Au/Cr膜再被進行濕式腐蝕，以形成所希望形狀的較低接線262。
〔步驟b〕隨后，利用RF濺射沉積成具有0.1μm厚度氧化硅層間絕緣層274。
〔步驟c〕在由步驟b中沉積的硅氧化膜中產(chǎn)生出用于形成接觸孔275的光刻膠圖案，并利用該光刻膠圖案作為掩膜將該層間絕緣層蝕刻掉，以構(gòu)成接觸孔275。例如，過去的蝕刻方法是采用CF4和H2氣的RIE(反應(yīng)離子蝕刻)。
〔步驟d〕隨后，為獲得器件電極272、273和一個在器件電極之間的間隙L1，利用光刻膠(RD-2000N-41，由日立Kasei K.K.制造)形成一個圖案，隨后利用真空沉積分別將Ti和Ni順序地沉積50A和1000A的厚度。利用有機溶劑除去光刻膠圖案并留下Ni/Ti的沉積膜，以形成其間有間隙L1的裝置電極272和273。此處的間隙是2μm而端子電極W1的寬度W1是220μm。
〔步驟e〕在裝置電極272、273上形成上部電極263的光刻膠之后，Ti和Au分別地真空沉積到50A和5000A的厚度。通過進行剩留選擇方式將不必要的部分除去。以形成所期的上層接線形狀。
〔步驟f〕圖29是局部平面圖，表示薄膜271的一個掩膜，用于依照本方法形成每一個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的電子發(fā)射部分。該掩膜具有在器件電極間的間隙L1和鄰近的開口。借助于使用該掩膜，具有膜厚1000A的Cr膜由真空沉積而成并對之進行成形。有機Pd(CCP4230，由Okuno Seiyaku K.K制造)由一旋機旋動加到該Cr薄膜，隨后在300℃條件下實施10分鐘的加熱及燒結(jié)處理。由此形成用于電賦能該電子發(fā)射器件的薄膜包括精細的微粒，其基本機制是具有厚度為100A的Pd。表皮電子值是5×104Ω。如前所述，該精細微粒的膜由眾多精細微粒的聚合而成。至于其精細結(jié)構(gòu)，該精細微粒不受限于單獨分布的微粒；該膜可以是這樣一個膜，即其中的精細微粒是相互鄰近或覆蓋(即被排列成小島狀)。精細微粒的直徑是指在上述狀態(tài)中微粒形狀可被識別的那些精細微粒。
〔步驟g〕用于形成電子發(fā)射部分的Cr膜276和燒結(jié)的薄膜277用酸蝕刻劑進行濕式蝕刻，以形成所期圖案。
〔步驟h〕這樣的圖案將向形成接觸孔之外的部分施加光刻膠，之后利用真空沉積分別將厚度是50A和5000A的Ti和Au順序被沉積。通過移去的方法，除掉不需要部分的光刻膠，而接觸孔275被保留為充滿態(tài)。
因此，通過進行前述的處理，在同一絕緣基片261上形成較低線262、層間絕緣層274、較高線263、裝置電極272和273以及用于形成電子發(fā)射部分的薄膜277。上面提到的基片稱作一個電子源基片，它未被電賦能。
隨后，來介紹詳細的例子，其中采用了不受電賦能處理的電子源基片，一個由執(zhí)行依照本發(fā)明的電賦能處理而構(gòu)造的電子源。
圖30是描述本實施例的圖，示出了電連接的情況，其中的電賦能是加到一組表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的一部分，這些器件是連接成上述的簡單矩陣的形式。為方便起見，只有6×6個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件被示出被連接成簡單矩陣的形式。然而根據(jù)本實施例，是一個300×200的矩陣。
為了在描述中區(qū)分不同的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件，在圖30中，以(x，y)的坐標(biāo)表示，形式為D(1，1)，D(1，2)…D(6，6)。
而且，在圖30中以Dx1、Dx2…Dx6和Dy1、Dy2…Dy6表示簡單矩陣連線中的分別的引線。經(jīng)端子P，這些接線將矩陣與外部電連接。
此外，VE表示具有產(chǎn)生用于電賦能這些表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件所需電壓的能力的電壓源。
圖30示出了用于同時地電賦能300個器件，即D(1，3)、D(2，3)、D(3，3)、D(4，3)、D(5，3)、D(6，3)…D(300，3)的電壓應(yīng)用方法。如圖30所示，地電平，即0V，接到引線Dx3。來自電壓源Vform的一個例如6V的電壓加到除Dx3引線之外的X方向引線，即Dx1，Dx2，Dx4，Dx5，Dx6…Dx200。同時，來自電壓源Vform的電壓加到接線Dy1、Dy2、Dy4、Dy5、Dy6…Dy300。
結(jié)果是，電壓源Vform的輸出電壓加到器件D(1，3)、D(2，3)、D(3，3)、D(4，3)、D(5，3)、D(6，3)…，D(300，3)上，這些器件是在多個矩陣連接的器件中選擇出來的。因此，這300個器件被以平行方式電賦能。
至于除上述300個器件以外的器件，一個實際相等的電位(電壓源VE的輸出電位)加到每一器件的兩端。以使跨在每一器件上的電壓大約為0V。實際上，這意味著這些器件不進行電賦能。包含電子發(fā)射材料的薄膜不受損耗且不被破壞。
如此構(gòu)成的含精細微粒的電子發(fā)射部分，其基本成分是處在擴散態(tài)的Pd(鈀)。該粒子的平均粒子直徑是30A。
每一器件之電阻大約是1KΩ，較低引線的每個器件的電阻(在X方向)大約是0.03Ω，而較低引線的每個器件的電阻(與y方向)大約是0.1Ω。
如前所述，在供電部分處在一側(cè)的場合，有如下形式的公式(12)(Nx*Nx-8Nx)*rx＝2628，〔Ny*Ny-8Ny)*ry＝3840，因此，盡管器件數(shù)目大，該器件在x方向上應(yīng)當(dāng)被進行電賦能。
為了確知由前述方法構(gòu)成的若干個平面形表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的特性，其電子發(fā)射特征由圖9的測量裝置所測量。
至于測量條件，在陽極和表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件間的距離是4mm，陽極電位置為1KV，在真空玻殼內(nèi)的真空度在電子發(fā)射特性的測量時被設(shè)置為1.333×10-4帕。
在本實施例中，典型的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的發(fā)射電流Ie從8V的器件電壓開始急劇上升。在14V的器件電壓時，器件電流If是2.2mA，則發(fā)射電流Ie是1.1μA。電子發(fā)射效率＝Ie/If％為0.05％。
根據(jù)本實施例，對于全部器件若在電子發(fā)射效率中的變化少于7％，則表明獲得了實際上為均勻的特性。
〔例2〕要介紹的此例中的圖象形成裝置由使用根據(jù)例1的構(gòu)造的電子源基片構(gòu)成，它將不受到電賦能處理。這將參考圖24、圖25A和25B介紹。
通過排列300×200個器件而獲得的電子源基片111不受前面提到的電賦能處理，這些器件被固定在后板241上，隨后，該面板246(含熒光膜244圖象形成部件及在玻璃板基片243的內(nèi)表面上的金屬敷層245)經(jīng)過支撐架放置在高出電子源基片111 5mm的位置，并且，面板246、支撐架242、和后板241的結(jié)合點先涂以半熔玻璃，然后再在400℃的大氣中燒結(jié)10分鐘以實現(xiàn)密封。電子源基片111對后板的固定也是利用半熔玻璃實現(xiàn)的。
如果裝置是單色使用，熒光膜只含熒光物。然而在本實施例中，該熒光膜244是通過事先形成黑條紋(如圖25)而構(gòu)成的，并且在條紋之間施加了各種彩色熒光物的涂覆。至于構(gòu)成黑條紋的材料，所用物質(zhì)主要部分是石墨。懸涂方法被用來將熒光物涂覆在玻璃基片244上。
金屬敷膜246提供在熒光膜245的內(nèi)側(cè)，它是在熒光膜構(gòu)成之后對其熒光膜內(nèi)表面作一個平滑處理再將Al用真空沉積方法進行沉積而形成的。為改善熒光膜245的傳導(dǎo)性，在某些情況中其前板帶有在該膜245外表面一側(cè)的透明電極。然而在本實施例中，由于單用該金屬敷膜246就獲得了滿意的傳導(dǎo)性，故該電極未采用。當(dāng)執(zhí)行上述密封操作時，因為在彩色顯示的情況中須將彩色熒光物和表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件相對應(yīng)，故要進行很好的定位。
按上述構(gòu)成的玻殼內(nèi)環(huán)境由一個真空泵經(jīng)一抽空管(未示出)進行抽真空。在1.333×10-3帕數(shù)量級的真空度達到之后，按照例1之方式將電壓經(jīng)過外部端子Dax1-Doxm，Doy1-Doyn加到裝置電極上，從而上述的電化處理(電賦能處理)，以形成電子發(fā)射部分并構(gòu)成表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件。
隨后，抽空管(未示出)在1.333×10-4帕真空度時由一氣燃器加熱，從而通過將其熔化而將玻殼密封。
最后，進行吸收劑處理以保持密封后的真空。具體地說，Ba消氣劑，它被放在圖象形成裝置中的預(yù)定位置(未示出)，在密封處理后以高頻加熱方法被加熱，從而形成一個真空沉積膜。
在如上述完成的本發(fā)明圖象形成裝置中，掃描信號和調(diào)制信號由信號產(chǎn)生裝置(未示出)經(jīng)外端子Dox1-Doxm，Doy1-Doyn加到表面?zhèn)鲗?dǎo)發(fā)射器件的每一個，從而發(fā)射電子。經(jīng)高壓端子Hv將大于幾千伏的高壓加到金屬敷層245上，從而加速電子速。從而電子引起對熒光膜244的轟擊，從而激活熒光物成發(fā)射態(tài)，以顯示圖象。
在根據(jù)這一例的圖象形成裝置中，已證實其器件特性是均勻的，且在顯示圖象的亮度方面均勻性有了大的改進，因為若干個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件被接線成簡單矩陣的形式可以被均勻地形成。
在實際中，備有兩個如上述方法構(gòu)成的顯示裝置。在一個裝置中，供電部分只提供在一側(cè)，且行電賦能是在X方向上實行。在另一裝置中，供電部分只提供在一側(cè)，且行電賦能是在Y方向上實行。一恒定電壓加到每一個象素，5Kv被加到高壓端子Hv且進行亮度測量。雖然在X方向上的電賦能導(dǎo)致的亮度不規(guī)則性小于7％，在Y方向上的電賦能導(dǎo)致的亮度不規(guī)則性是15％。換句話說，應(yīng)當(dāng)懂得，應(yīng)當(dāng)實行的行電賦能的方向可在電賦能之前而被決定。
(例3)下面描述的是以例2相同的方式使用按照本發(fā)明的方法A-1構(gòu)造的一種圖象形成裝置。然而，在本實例中，各裝置的數(shù)量、布線和厚度的形狀都與例2中的不同。利用已描述的公式構(gòu)造一個電子源基板，其中Nx＝50，rx＝0.3Ω，Ny＝50，ry＝0.1Ω，R＝1KΩ。此外，該圖象形成裝置具有這樣一種結(jié)構(gòu)，其中電流能夠以X和Y方向從布線的兩端饋入。
當(dāng)電源部分提供在每一導(dǎo)線的兩側(cè)情況下，具有如上面描述的下式(Nx*Nx-24Nx)*rx＝39，(Ny*Ny-24Ny)*ry＝18即，可以理解表面導(dǎo)體電子發(fā)射裝置在Y方向應(yīng)該經(jīng)受電賦能處理。
如例2中所示，對經(jīng)受兩種方法(即x方向的行電賦能方法和y方向的行電賦能方法)電賦能處理的兩個面板進行比較?？梢园l(fā)現(xiàn)，亮度不均勻性前者為12％，而后者小于6％。很清楚，在y方向執(zhí)行電賦能處理具有較小的亮度不均勻性。換句話說，執(zhí)行行電賦能的方向應(yīng)該能夠在電賦能之前被確定是很清楚的。
(例4)
現(xiàn)對執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法A-1電賦能處理的處理裝置進行描述。
圖31示出了一個形成處理裝置的電路設(shè)計的例子。圖31中的數(shù)字311表示一個電子源基板，它不經(jīng)受電賦能處理。是通過對m×n個經(jīng)類似于例1的處理而構(gòu)造的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件按一簡單矩陣的形式布線獲得的。數(shù)字312表示一個開關(guān)器件矩陣，313表示一個電賦能脈沖發(fā)生器，而314表示一個控制電路。
電子源基板311經(jīng)端子Dx1-Dxn，Dy1-Dym電連接到外部電路。端子Dx1-Dxn與開關(guān)器件矩陣312連接，而端子Dy1-Dym連接到電賦能脈沖發(fā)生器313的輸出端。
開關(guān)器件矩陣312內(nèi)部具有n個開關(guān)器件S1-Sn。各開關(guān)器件用于把端子Dx1-Dxn的各個端子連接到電賦能脈沖發(fā)生器313的輸出或連接到地電平。
每個開關(guān)器件按照由控制電路314產(chǎn)生的控制信號SC1操作。
定時脈沖發(fā)生器313按照由控制電路314產(chǎn)生的控制信號SC2輸出電壓脈沖。如上所述，控制電路314是一個用于控制各開關(guān)器件操作和控制電賦能脈沖發(fā)生器313操作的電路。
各種部件的功能如上所述，現(xiàn)在將對整個操作進行討論。
首先，在電賦能之前，開關(guān)器件矩陣312的所有開關(guān)器件響應(yīng)控制電路314的控制被連接到地電平側(cè)。而且電賦能脈沖發(fā)生器313的輸出電壓也被保持在地電平0V。
隨后，為了選擇器件行中的一行并使它們經(jīng)受電賦能處理，如與圖30有關(guān)的描述，控制電路314以這樣一種方式產(chǎn)生控制信號SC1。即除了那些與經(jīng)受電賦能處理的行連接的開關(guān)器件外，開關(guān)器件矩陣312中的所有開關(guān)器件都將被連接到電賦能脈沖發(fā)生器313的一側(cè)。(在圖31所示的實例中，除去S3的所有開關(guān)器件都連接到電賦能脈沖發(fā)生器313的一側(cè))。
接著，控制電路314向電賦能脈沖發(fā)生器313發(fā)送控制信號SC2信號，響應(yīng)該信號，發(fā)生器313產(chǎn)生適于電賦能的電壓脈沖。
如果所選器件的行的電賦能完成，控制電路314產(chǎn)生控制信號SC2，它使得電賦能脈沖發(fā)生器313停止脈沖發(fā)生并使得輸出電壓變?yōu)?V。此外，控制電路314產(chǎn)生控制信號SC1，以便包含在開關(guān)器件矩陣313的所有開關(guān)器件都將被連接到地電平一側(cè)。
借助于上述的操作過程的優(yōu)點實現(xiàn)了任意選擇的器件的行的電賦能。通過利用類似的過程使器件的其它行電賦能，有可能均勻地使以簡單矩陣形式在其上布線有m×n個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的基板上的所有器件電賦能。
在本實例中，電賦能處理是使用具有100×100個器件的一簡單矩陣基板通過向所選器件提供如圖8所示種類的電壓波形脈沖來執(zhí)行的。此外，在本實例中，脈沖寬度I1為1毫秒脈沖間隔T2為10毫秒，矩形波的峰值(在電賦能時刻的峰壓)為5V，并且在大約1.333×10-4帕的真空下電賦能持續(xù)60毫秒。
當(dāng)利用圖9的測量裝置測量在一構(gòu)造的電子源中的一典型器件時，人們會發(fā)現(xiàn)發(fā)射電流Ie從8V電壓開始器件電壓急劇增加。進一步，在14V的器件電壓下，器件電流If為2.4mA，發(fā)射電流Ie是1.0μA。電子發(fā)射效率＝Ie/If(％)為0.04％。
當(dāng)出現(xiàn)裂變形式的變化時，將得不到上述各器件之間電子發(fā)射效率的一致性。然而，按照本發(fā)明的電賦能裝置，實際提供給每一器件的電壓中的變化在電賦能被執(zhí)行的瞬間變行很小，并且作為器件特性，各器件間電子發(fā)射效率中的變化被保持低于10％。
(例5)下面將描述一個特殊的例子，其中以上述的裝置A-2為基礎(chǔ)、利用與例1中構(gòu)造一樣的一個電子源在板執(zhí)行電賦能處理來產(chǎn)生一個電子源，所述的電子源基板不經(jīng)受電賦能處理。
圖18是一個描述本實施例的圖，它示出了當(dāng)電賦能被施加給按上面描述方式以一簡單矩陣形式布線的一組表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的一部分時的電連接。
按照圖18的設(shè)計，電賦能是通過把一電賦能電源(一個V1或V2的電勢)連接到行布線(Dx1-m)和列布線(Dy1-n)來執(zhí)行。此時，電勢V1被提供給整個行導(dǎo)線中的K條導(dǎo)線電勢V2提供到m-K條行導(dǎo)線；電勢V2被提供給整個列導(dǎo)線中的L條導(dǎo)線，并且電勢V1被提供給余下的n-L個列導(dǎo)線。結(jié)果，全部表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件中的K×L+(m-K)×(n-L)個器件被選取。一個實際為V2-V1的電壓(本實施例中為6V)被提供給所選取的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件，以執(zhí)行電賦能。
就除了上述所選器件以外的器件來說，一個基本等相的電勢被施加在這些器件的兩端的電極上，以便跨越每一器件的電壓近似為0V。自然，這意味著這些器件沒經(jīng)受電賦能。此外，用于向電子發(fā)射部分電賦能的薄膜不會老化和被損壞。
此外通過使與列布線(或行布線)連接的電勢V1和V2互換，以類似的方式對先前沒被送取的剩下的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件執(zhí)行電賦能。
為了明確按上述過程構(gòu)造的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的數(shù)量的特性，m，n設(shè)定為100，K和L設(shè)定為50，利用圖9的測量裝置對電子發(fā)射特性進行測量。
就測量條件來說，使陽極和表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件之間的距離為4mm、陽極的電勢為1KV，在電子發(fā)射特性測量的時刻抽真空容器內(nèi)的真空度被設(shè)置在1.333×10-4帕如上述實例中的一樣。結(jié)果，電子發(fā)射效率η＝Ie/If(％)為0.04％。此外，對于所有器件來說，獲得了基本一致的特性。例如，電子發(fā)射效率η中的變化總體上小于8％。
(例6)現(xiàn)在將參考圖24對通過實施與圖5一樣的電賦能處理構(gòu)造的圖象形成裝置進行描述。
雖然構(gòu)造的安排和方法與早先描述的例2的類似，但這里，未經(jīng)受電賦能處理的圖象形成裝置是利用以一簡單矩陣形式在其上布線有100×100個器件的一塊電子源基板，即與圖5中構(gòu)造的基板一樣的基板構(gòu)造成的。
以上描述實現(xiàn)的玻璃管殼內(nèi)的環(huán)境經(jīng)排氣管(未示出)被排除。在獲得大約1.333×10-3帕真空度之后，按照例5的情況一個電壓經(jīng)外部端子Dox1-Doxm，Doy1-Doyn被加在器件電極的兩端，由此施加上述的充電處理(電賦能處理)，以使電子發(fā)射器件電賦能并構(gòu)造表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件。
隨后，在大約1.333×10-4帕真空度下，利用一個煤氣噴燒器對排氣管(未示出)加熱，從而通過使其熔化將殼體封閉。
最后，進行吸收劑處理，以便保持封閉后的真空度。
在上述實現(xiàn)的本發(fā)明的圖象形成裝置中，通過信號產(chǎn)生裝置(未示出)，掃描信號和調(diào)制信號經(jīng)外部端子Dox1-Doxm，Doy1-Doyn提供給每一表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件，從而電子能夠被發(fā)射出去。通過高電壓端Hv提供有一個高電壓，以顯示圖象。
在根據(jù)本實例構(gòu)造的圖象形成裝置表明，由于以一簡單矩陣形式布線的多個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件能夠被統(tǒng)一形成，所以器件特性是一致的，并且所顯示圖象的亮度不均勻性小于8％。
(例7)
下面將描述的是使用按照例1構(gòu)造的未經(jīng)受電賦能處理的電子源基板，通過按照基于本發(fā)明的裝置A-2的另一種方法執(zhí)行電賦能處理構(gòu)造的一種電子源。
圖33說明當(dāng)對于以一簡單矩陣形式布線的未經(jīng)受電賦能處理的一組640×400個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件中的一半執(zhí)行電賦能時的電連接。
在圖33中，Dx1，Dx2，…，Dx400和Dy1，Dy2，…，Dy640代表簡單矩形布線的各自導(dǎo)線。此外，V1，V2表示用于產(chǎn)生電賦能脈沖的電源。
圖33說明了在以黑色表示的器件經(jīng)受有選擇的電賦能的情況下一種電壓施加的方法。具體地說，V1是地電位，V2是電勢Vform。一個近似于V2-V1的電壓(即Vform)加在黑色器件的兩端，而大約0V施加在白色器件上。結(jié)果，黑色器件經(jīng)受有選擇的電賦能，而白色器件保持不變。
圖34示出了利用上述方法執(zhí)行電賦能處理的一種電路設(shè)計，數(shù)字341表示通過以一簡單矩陣形式布線640×400個未經(jīng)受電賦能處理的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件獲得的一電子源基板。數(shù)字342代表一開關(guān)器件，343代表一電賦能脈沖發(fā)生器，而344代表一個控制電路。
行導(dǎo)線(Dx1，Dx2，…，Dx400)當(dāng)中，奇數(shù)組被連接到地電位，而偶數(shù)組被連接到電賦能脈沖發(fā)生器343的輸出端。列導(dǎo)線(Dy1，Dy2，…，Dy640)當(dāng)中，奇數(shù)組被連接到地電位或電賦能脈沖發(fā)生器的輸出端，而偶數(shù)組被連接到電賦能脈沖發(fā)生器的輸出端或地電位。然而，并不是所有的列導(dǎo)線都同時被連接到電賦能脈沖發(fā)生器。
開關(guān)器件342響應(yīng)來自控制電路344的一個信號轉(zhuǎn)換列導(dǎo)線的連接。電賦能脈沖發(fā)生器343根據(jù)由控制電路344產(chǎn)生的一信號輸出電賦能脈沖。
首先，在電賦能開始之前，所有導(dǎo)線都保持在地電位。隨后，控制電路344發(fā)送一信號給開關(guān)器件342，以便把列導(dǎo)線的奇數(shù)組連接到電賦能脈沖發(fā)生器343的輸出端，并把該列導(dǎo)線的偶數(shù)組連接到地電位?？刂齐娐?44然后發(fā)送一個信號給電賦能脈沖發(fā)生器343，以便執(zhí)行電賦能。電賦能脈沖被施加給所選的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件。此時，提供給作為在行方向640個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件中一半的320個器件的一個電賦能電流流入每個行導(dǎo)線，而提供給200個器件的電流流入每個列導(dǎo)線。
當(dāng)所有被選器件的電賦能完成時，開關(guān)器件342被轉(zhuǎn)換，把奇數(shù)列導(dǎo)線連接到地電位，并把偶數(shù)列導(dǎo)線連接到電賦能脈沖發(fā)生器343的輸出端，從而剩余的器件被選取，以便可以以一種類似方法施加電賦能脈沖和執(zhí)行電賦能。
在本實施中，具有圖8所示種類的一種電壓波形被提供給所選的器件，并根據(jù)上述的過程執(zhí)行電賦能。此外，在本實例中，脈沖寬度T1為1毫秒，脈沖間隔T2為10毫秒，矩形波的峰值(在電賦能時刻的峰值電壓)為5V，并且在大約1.333×10-4帕真空下電賦能執(zhí)行60毫秒。
在本實例中，由于在電賦能時刻流入每一導(dǎo)線的電流引起的溫度上升可以被消除，并且無論如何不會對布線或基板產(chǎn)生損害。此外，如圖33所示，由于多個矩陣布線的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件以交錯方式構(gòu)成，所示不會產(chǎn)生溫度不均勻性，并且能夠以很好的方式執(zhí)行電賦能。
結(jié)果，正如例5一樣，電子發(fā)射特征的測量表明，電子發(fā)射效率η＝Ie/If(％)為0.05％。此外，對于所有器件獲得了基本一致的特性。例如，電子發(fā)射效率η中的變化總的小于13％。
另外，在電賦能處理之前，對于采用類似于例6構(gòu)造設(shè)計的圖象形成裝置來說，也能夠在通過根據(jù)本例的方法實施電賦能處理構(gòu)成的圖象形成裝置中統(tǒng)一地形成的一簡單矩陣形式布線的多個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件。結(jié)果，證實了器件特性是一致的，并且顯示圖象的亮度不均勻性小于13％。
(例8)例1至例7涉及了一種通過布線從外部端子饋送電流以便把一電賦能電壓僅提供給某些器件的方法。然而，在本實例中，由上述方法B-1使用除布線以外的電連接裝置將電流饋送給各器件。
在本例中使用的方法能夠以上述的梯狀布置或簡單的矩陣布置來實施，而與布線排列的方式無關(guān)。
首先，構(gòu)造一電子源的過程將參考圖65進行描述，其中表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件以梯子狀排列連接。
通過在一基板651上真空沉積形成一個具有1000A厚度的鎳薄膜，基板651是由在一塊純凈藍色玻璃板上通過濺射形成達0.5μm厚的一個二氧化硅膜獲得的。然后通過光刻形成元件電極655，656。
利用一具有內(nèi)部器件電極間隙L1和一在間隙L1附近的開口的掩膜(圖29)，通過真空沉積的方式沉積一個具有1000A厚度的鉻膜，并通過光刻使其經(jīng)受布線圖案成形處理。然后通過一個旋涂器將有機鈀(由Okuno Seiyaku K.K.生產(chǎn)的CCP4230)旋涂到鉻薄膜上，這以后，在300℃下實施10分鐘的加熱和烘烤處理。
對其上的鉻膜和薄膜(該薄膜的主要成份是鎳)進行蝕刻以形成所需的圖案。這樣就形成了一個薄膜652，它作為電賦能發(fā)射部分包括有細微的鈀顆業(yè)。寬度W2被做成300μm。
圖35是一個描述以多行布置的多電子源，以及作為本發(fā)明特征的利用電賦能電連接裝置充電的視圖。數(shù)字351表示一個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件，1000個這樣的器件以并行排列。數(shù)字352表示一個鎳電極，它作為把電流通向每一器件的共用接線。針狀銅端子353作為在共用接線252的多個部位實現(xiàn)電連接的端子。銅制成的塊狀接線354與銅端子353和一電賦能電源電連接。上述銅端子這樣布置從而連接成每三個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件一組共332組。銅端子與共用接線352粘合接觸，并且一個對器件的電賦能所需的電壓從電賦能電源提供給公共接線352，以便形成變?yōu)楦麟娮影l(fā)射部分的縫隙。
塊狀銅接線354的截面做得大于1mm2，以便在各器件之間塊狀銅接線354的電阻不到共用接線352的電阻的1/1000。
如果在縫隙形成中產(chǎn)生一種變化(它是如前所述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題)，則不能獲得器件之間在電子發(fā)射效率方面的一致性。然而，當(dāng)利用本發(fā)明的電賦能裝置提供電賦能電壓時，在與銅端子(圖35中的353)接觸部分的電壓變化被保持在小于0.001V，作為各器件的實際特性，各器件之間電子發(fā)射效率的變化被保持小于5％。
(例9)這里將描述這樣一個例子，其中圖象形成裝置是使用通過與例8相同的過程構(gòu)造的未經(jīng)受電賦能處理的電子源基片構(gòu)成的。將參考圖21和60進行描述。
首先，在氮環(huán)境下按例8中相同的方式執(zhí)行使用電連接裝置的電賦能處理，并且基片被固定在后板上。
圖21示出了一個按梯形排列裝備多個電子源的圖象形成裝置的平板結(jié)構(gòu)。在圖21中，VC表示玻璃制作的真空玻殼，它的一部分FP是在前面一側(cè)上的一個面板。ITO制作的透明電極(例如)在面板FP的內(nèi)表面形成，并且這些透明電極按鑲嵌圖案或條紋圖案被涂上紅、綠和藍熒光物質(zhì)。為了不致使附圖變得復(fù)雜，在圖21中透明電極和熒光物質(zhì)共同用PH表示。
在每種彩色熒光物質(zhì)之間可以設(shè)置有CRT領(lǐng)域中公知的一個“黑”矩陣或黑色條紋，以便在熒光物質(zhì)上形成一個公知的金屬底層。上述的透明電極經(jīng)一端子EV與真空殼體的外側(cè)連接，以便能夠施加電子束加速電壓。在本例中，施加的是4KV的高電壓。
后面板S是多電子束源的基片，并被固定在真空外殼VC的底部。表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件以上述的方式形成和排列在該基片上。在本例中，提供有200個器件行。在每一行中并聯(lián)布線有200個器件。每一器件行的兩個接線電極被交替連接到在面板各側(cè)面提供的電極端子Dp1-Dp200和Dm1-Dm200。這樣，能夠從玻殼的外側(cè)施加電驅(qū)動信號。
進一步，在后面板S和面板FP中間設(shè)置有條紋形狀的柵極GR。柵極GR是與各器件行(即在F方向)垂直設(shè)置的200個獨立的電極。每個柵極帶有一個開口Gh，通過該開口Gh電子束被發(fā)射出來。開口Gh是圓的，并且每一個都與表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件中的一個相對應(yīng)。然而在某些情況下，多數(shù)開口是以網(wǎng)狀形式提供。柵極通過電極端子G1-G200與殼體的外側(cè)電連接。只要這些柵極能夠調(diào)制由表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件發(fā)射的電子束，它們在其被放置的位置上的形狀不必必須如圖21所示。例如，柵極可以被調(diào)置在表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的周圍或靠近周圍的地方。
在這樣的顯示面板中，由表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的器件行和柵極構(gòu)造成一個200×200 XY矩陣。因此通過與器件行的連續(xù)逐行驅(qū)動(掃描)同步，同時把用于圖象中一行的調(diào)制信號提供給一柵極行，從而用每個電子束對熒光物質(zhì)的發(fā)光進行控制以便逐行顯示圖象。
圖53是一個說明用于驅(qū)動圖21的顯示面板的電路的方框圖。圖53中所示是圖21的顯示板，以數(shù)字600表示，一個用于對從外側(cè)進入的復(fù)合圖象信號解碼的解碼電路601，一個串/并轉(zhuǎn)換電路602，一個行存貯器603，一個調(diào)制信號發(fā)生電路604，一個定時控制電路605和一個掃描信號發(fā)生電路606。顯示面板600的各電極端子與各個電路連接。端子EV被連接到高電壓源HV，它產(chǎn)生10KV的加速電壓，端子G1-G200被連接到調(diào)制信號發(fā)生電路604，端子Dp1-Dp200被連接到掃描信號發(fā)生電路606，而端子Dm1-Dm200連接到地。
現(xiàn)在將描述這些部件的功能。解碼電路601用于對復(fù)合圖象信號諸如由外端進入的NTSC電視信號進行解碼。該解碼電路601把復(fù)合圖像信號分離成亮度信號分量和同步信號分量，輸出前者給串/并轉(zhuǎn)換電路602作為數(shù)據(jù)信號Data，輸出后者給定時控制電路605作為同步信號Tsync。特別地，解碼電路601把R，G，B彩色分量中每一個的亮度排列的與顯示面板600的彩色象素排列相一致，并連續(xù)輸出這一結(jié)果給串/并轉(zhuǎn)換電路602。另外，該解碼電路601提取一個垂直同步信號和一個水平同步信號，并輸出這些信號給定時控制電路605。由于使用了同步信號Tsync作為參考，定時控制電路605產(chǎn)生各種控制信號，以調(diào)整每一分量的操作時間。換句話說，定時控制電路605輸出定時控制信號Tsp、Tmry、Tmod和Tscan分別給串/并轉(zhuǎn)換電路602，行存貯器603，調(diào)制信號發(fā)生電路604和掃描信號發(fā)生電路606。
串/并轉(zhuǎn)換電路602根據(jù)從定時控制電路605輸入的定時信號Tsp對從解碼電路601輸入的亮度信號Data進行連續(xù)取樣，并輸出該結(jié)果成為200個并行信號I1-I200給行存貯器603。定時控制電路605在圖象的一行數(shù)據(jù)由串行變?yōu)椴⑿袛?shù)據(jù)的瞬時輸出寫定時控制信號Tmry給行存貯器605。一旦接收到該信號Tmry，行存貯器存貯信號I1-I200的內(nèi)容，并把其作為I′1-I′200輸出給調(diào)制信號發(fā)生電路604。然而，I′1-I′200被保持在行貯存器603中直到下一個寫定時信號Tmry輸入為止。
根據(jù)由行存貯器輸入的圖象的一行的亮度數(shù)據(jù)，調(diào)制信號發(fā)生電路604產(chǎn)生一個調(diào)制信號，它被提供給顯示面板600的柵極。特別地，調(diào)制信號發(fā)生電路604與由定時控制電路605產(chǎn)生的定時控制信號Tmod一致地同時把調(diào)制信號施加到端子G1-G200。調(diào)制信號采用了根據(jù)圖象的亮度數(shù)據(jù)改變電壓強度的電壓調(diào)制方法。然而，采用根據(jù)亮度數(shù)據(jù)調(diào)制電壓脈沖寬度的脈寬調(diào)制方法是可能的。
掃描信號發(fā)生電路606產(chǎn)生適合驅(qū)動組成顯示面板600的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的器件行的電壓脈沖。該掃描信號發(fā)生電路606中的一個開關(guān)電路根據(jù)由定時控制電路605產(chǎn)生的定時控制信號進行轉(zhuǎn)換，從而或者選擇一個合適的驅(qū)動電壓VE〔V〕，或者選擇地電位(即，0V)，并把所選的電位提供給端子Dp1-Dp200。所述VE〔V〕是由一恒壓源DV產(chǎn)生的并超過了表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的一個閾值。
根據(jù)上述的電路，驅(qū)動信號以一特定定時施加給顯示面板600。即，幅度為VE〔V]的電壓脈沖在圖象的每一行的顯示時刻按所提及的順序被連續(xù)地提供給端子Dp1，Dp2，Dp3。另一方面，在所有時刻。0V地電位被連接到端子Dm1-Dm200。因此，利用電壓脈沖從第一行開始，各器件被連續(xù)地驅(qū)動。被驅(qū)動的器件發(fā)射電子束。
另外，與上述的同步、調(diào)制信號發(fā)生電路604同時施加圖象的一行的調(diào)制信號給端子G1-G200。調(diào)制信號與掃描信號的轉(zhuǎn)換同步被連續(xù)地轉(zhuǎn)換，以顯示圖象的一幕。通過連續(xù)地重復(fù)這種操作顯示一個活動的電視畫面是可能的。
在根據(jù)本例構(gòu)造的圖象形成裝置中，同樣證明由于以并聯(lián)梯子形狀布線的多個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件能夠一致形成，所以器件特性是一致的，并且所顯示圖象的亮度不均勻性小于5％。
(例10)按照本例，構(gòu)成圖8中所述電連接裝置的多個針狀銅端子被橫向連接形成一個聯(lián)合體。
圖36是為描述本例說明一個電連接部分的視圖。數(shù)字361表示一個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件，362為布線，363為實現(xiàn)電連接的接觸端。如例8一樣，后者由銅構(gòu)成。如從圖36將會知道的，在例8中為針狀的接觸端這里被橫向連接形成一個刀刃狀。結(jié)果，因為它們由塊狀金屬連接，所以出現(xiàn)在電連接端子之間的電阻基本為零。此外，各端子之間的接線電阻變得可忽略不計。過意味著有可能更進一步減小在充電過程執(zhí)行的時候施加給各器件的電賦能電壓中的變化。在與例8中所使用的一樣的電子源基片采用上述電連接裝置經(jīng)受電賦能的情況下，在電賦能時施加給每一器件的電壓中的變化在例8中為0.001V。然而在本例中，這種變化小于0.0001V。結(jié)果，證實了作為實際器件的特性，各器件之間電子發(fā)射效率(0.05％)中的變化被保持在小于5％。另外，當(dāng)圖象形成裝置以例9中相同的方式形成時，證實了由于多個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件能夠被一致地形成，所以器件特性是一致的，并且被顯示圖象的亮度不均勻性小于5％。
(例11)例8和10涉及由以一橫行排列的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件組成的多電子源的電賦能。在本例中描述了這樣一種情況，其中前面所述的方法B-1被應(yīng)用在多電子源中，在所述多電子源中，以一簡單矩陣的形式二維布線有100×100個器件。
將參考圖37A、37B、37C對一過程進行描述，其中布線設(shè)計和構(gòu)成電子源的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件以與例1中提及的相同方式來形成，并且通過把電接觸裝置連接到一個其上排列有多個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的電子源基片來執(zhí)行電賦能。
如圖37C所示，電連接裝置377、378(稱作探針的針狀連接部分)以交錯方式按兩行排列。探針以每個器件一組的比率與器件連接，并且各自探針經(jīng)低阻導(dǎo)線3710、3711連接到表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的兩端的附近，它們在某一行中被連接以便電勢V1、V2將能量施加給各器件。每個探針都是由鎢做的彈性針，當(dāng)其被壓下施加有幾十克負(fù)荷時，它的接觸電阻小于0.1Ω。為了更進一步減小接觸電阻，在本例中，每一彈性針的針尖和由該探針接觸的布線上的一個部位373被敷有一層低電阻金屬，在本例中為鋁。結(jié)果，接觸電阻被做得小于0.01Ω。
這些探針與一個產(chǎn)生電賦能脈沖的電源連接。該電賦能脈沖具有圖8中所示的波形，其中T1設(shè)定為1毫秒，T2為10毫秒，而峰值電壓為4V。一旦一行的電賦能完成，與探針連接的行就被更換。這一過程被重復(fù)以連續(xù)地執(zhí)行電賦能直到所有的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件都被電賦能為止。
一旦利用本發(fā)明的電賦能裝置施加了一個電賦能電壓，則會發(fā)現(xiàn)，在彈性針的各接觸部位電壓中的變化被保持小于0.01V。并且各器件之間電子發(fā)射效率中的變化被保持小于5％，如同一個器件的特性。
在本例中，一組探針一個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件被連接。然而，當(dāng)考慮布線電阻和器件電阻時，即使一組探針同時與幾個器件相連接也能夠獲得相同效果。
此外，在本例中，探針是與布線表面的暴露部分相接觸。然而，在布線表面不露出的情況下，例如當(dāng)其被一絕緣層蓋住時，通過構(gòu)造一個在探針接觸部位其絕緣層已被去掉的基片并以本例相同的方式執(zhí)行電賦能，就能夠獲得同樣的效果。
(例12)現(xiàn)在將參考圖24描述一利用電子源基片構(gòu)造的圖象形成裝置的例子，其中該電子源基片按照例11構(gòu)造，未經(jīng)受電賦能處理。
首先，在空氣或氮氣環(huán)境中執(zhí)行類似于例11的電賦能處理，基片被固定在后面板241上。
之后，通過與例2中的類似的布置和方法構(gòu)造一個圖象形成裝置。在圖象形成裝置中這些被完成后，由信號發(fā)生裝置(未示出)提供的掃描信號和調(diào)制信號通過外部端子Dx1-Dxm，Dy1-Dym提供給每個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件，并且經(jīng)高電壓端子HV提供有一個5KV的高電壓以顯示圖象。
在按照本例構(gòu)造的圖象形成裝置中，同樣證實由于以簡單矩陣形狀布線的多個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件能夠一致地形成，所以器件特性是一致的，并且所顯示圖象的亮度不均勻性小于5％。
(例13)本例同樣涉及其中方法B-1被應(yīng)用到電子源中的情況，在該電子源中表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件以一簡單矩陣的形式排列。這是一種其中僅為行或僅為列設(shè)置有電連接裝置的方法。將參考圖38描述其中布線安排以及電子源基片被按與例1所述相同的方式電賦能，和通過把電流注入端子連接到電子源基片執(zhí)行電賦能的過程，所述電子源基片在還未經(jīng)受電賦能之前裝備有多個器件。
在例8中，在陽極和陰極側(cè)通過兩組電連接裝置使表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件帶電。然而，在本例中，如在例1中的一樣利用一水平行的選擇裝置執(zhí)行電賦能。更具體地說，一被選行(圖38中的行DxL)的公共接線端被接地，類似于例8中的電連接裝置被連接到每一被選器件所連接的接線的部位上，并且這個裝置也被接地。另外，每一列導(dǎo)線(圖38中的Dy1-Dyn)的接線和除去DxL行的行接線被連接到具有一電勢Vf的電賦能電源上。因為電壓Vf以相同并聯(lián)電阻按并聯(lián)方式被施加到每一單獨器件的陽極側(cè)，所以該電賦能電壓中的變化能被充分地消除，即使本發(fā)明的電連接裝置被設(shè)置在接地側(cè)。通過不斷地改變所選擇的行，所有的器件都能被電賦能。
一旦按照上述方法對電子源基片施加電賦能處理，其中m，n每個被定為1000，則會證實在彈性針的接觸部位電壓中的變化被保持小于0.01V，并且，作為實際器件的特性，各器件間的電子發(fā)射效率(0.05％)中的變化被保持小于5％。
另外，對于以與例12中所述相同方式使用根據(jù)本例構(gòu)造的電子源基片構(gòu)造的圖象形成裝置來說，以一簡單矩陣形式布線的多個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件能夠被一致地形成。結(jié)果，證實了器件特性是一致的并且所顯示圖象的亮度不均勻性小于5％。
在本例中雖然按1∶1的比率為每一所選器件設(shè)置了電連接裝置，但即使在電連接裝置的連接點為一個點的情況下，對所施加電壓中的變化加以改進也是可能的。例如，被構(gòu)造器件之間電子發(fā)射效率中的變化能夠保持在小于10％，即使是在通過使圖38中行導(dǎo)線DxL的兩端接地并僅使電接觸裝置與該導(dǎo)線的中央部位連接來執(zhí)行電賦能的情況下。
(例14)本例涉及一種安排，其中作為例8中所述電連接裝置的銅端子的最后部位裝備有一具有高熱容量的部位，以包含一個加熱/冷卻裝置。
圖39是用于描述本例的視圖，圖40是描述該裝置總特征的一個方框圖。數(shù)字391表示一個玻璃基片，392表示構(gòu)成通過類似于例8中的過程構(gòu)造的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的細微顆粒的膜。電極間隙L1為20μm，在一行中形成有1000個器件。數(shù)字393表示一個鎳電極圖案，用于使電流共同通過多個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件，數(shù)字394表示一個針狀銅端子，它作為施加電賦能電壓的電接觸端子。這里為每三個器件設(shè)置了332組銅端子。
395表示用電氣和熱的方法連接到銅端子394的一個塊狀導(dǎo)體。在這里使用了橫截面為5mm×20mm的一個銅條。396表示用作加熱/冷即設(shè)備的一個珀爾帖(Peltier)器件，而397是一個銅條，其橫截面為20mm×20mm，用作高熱容量的導(dǎo)體。401表示一個熱輻射器，402表示一個檢測器(在這里使用一個熱耦)，用于檢測塊狀導(dǎo)體395的溫度，403表示一個溫度控制器，用于驅(qū)動加熱/冷卻設(shè)備，而404是一個賦能電源。
在上述裝置中，銅端子394接觸焊接到該公共接線393，而賦能器件所需的電壓從該賦能電源404加到該公共接線393以形成變?yōu)殡娮影l(fā)射部分的縫隙。
在這時，器件之間的銅條395的電阻變?yōu)樾∮诠步泳€393的電阻的1/1000，其結(jié)果是加到設(shè)備的賦能電壓的變化以在例8中所敘述的相同方法消失了。
而且，由于銅條的熱容量比公共接線393的熱容量大得非常多，所以在公共接線和銅端子之間的連接部分的溫度始終保持恒定。既使器件由賦能引起的焦耳熱量加熱，由熱電耦402進行監(jiān)視和珀爾帖器件396由溫度控制器403控制對銅條395冷卻，因此在基本上恒定的溫度下保持多個電子源是可能的。此外，由于電極溫度始終保持很低而在器件之間不變化，所以微粒子的薄膜392的溫度分布圖變得陡峭，并且得到一個峰值。因此，出現(xiàn)熱擊穿的區(qū)域變窄而器件之間的這個區(qū)域的相對位置變得恒定。因此，縫隙的位置和形狀的變化保持很小。
在使用本例的賦能設(shè)備將賦能電壓加到與例8相似的電子源基片的情況下，在銅端子394的接觸部分的電壓變化保持在小于0.01V，而每個器件的溫度變化也保持在小于1℃。盡管電極間的間隙L1被加寬到20μm，但是端子之間的電極發(fā)射效率的變化保持在小于實際器件特性的5％。
而且，使用根據(jù)本例子制作的電子源基片以例12中敘述的相同方法制作圖象形成裝置時，許多表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件可均勻地形成。結(jié)果，證實了器件的特性是一致的，而且所顯示的圖象的亮度不規(guī)則小于5％。
(例15)本例涉及用于實際地實現(xiàn)方法B-1的一個設(shè)備。
一個電子源基片裝備了電氣連接裝置，在該電子源基片上以例1的相同方法形成接線裝置和表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件，對該表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件還未施加電賦能處理，其中在一條線上提供多個電氣連接裝置，器件在該條線上排列為一行。電賦能是使用這個裝置進行的。對于一個水平行有300個器件，電賦能可由上述設(shè)備進行。但是，如在本例子中，在垂直方向排列200行這種器件，如果每次一行重復(fù)這個操作時，該過程需要太多的時間。這在批量生產(chǎn)上是不方便的。因此，準(zhǔn)備了多個上述的電賦能機構(gòu)，這些是平行地安排的并且同時驅(qū)動以縮短處理時間。圖41是表示該設(shè)備的透視圖，其中411表示一個多電子源，其器件以簡單的矩陣陣列的形式排列，412是一個電賦能機構(gòu)，其中三個上述電氣連接裝置平行排列，413是一個溫度控制器，而414是一個賦能電源。雖然圖41的裝置有三個電氣連接裝置，但是數(shù)量可根據(jù)基片的面積和賦能電源允許的電流容量適當(dāng)?shù)剡x擇。電氣連接裝置的數(shù)量越多，該過程所要求的時間縮短得越多。
在進行例12所敘述的電賦能操作時，每個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的電子發(fā)射效率的變化保持在小于5％，而與每次一行重復(fù)進行電賦能的情況相比，在三分之一時間中進行電賦能。
雖然圖41表示了有三個電氣連接裝置的安排，而數(shù)量可根據(jù)多個電子源上的面積和賦能電源允許的電流容量適當(dāng)?shù)剡x擇，電氣連接裝置的數(shù)量越多，該過程要求的時間縮短越多。
例8至15涉及排列為一行的一個多電子源或以簡單的矩陣形式二維地排列的一個多電子源。但是，使用電氣連接裝置的本發(fā)明的充電方法對于其它普通接線型式可以類似的方法使用。
(例16)現(xiàn)在敘述基于本發(fā)明的方法B-2的例子。
通過類似于上面敘述的例1的步驟(a)-(e)的過程制作一個簡單的接線矩陣型式。但是，如圖42中所示的，行接線部件有間隙423。
利用高阻抗接線424連接間隙423的過程將對照圖43A-43D進行敘述。
圖43A是沿圖42的線A-A′的截面視圖。接著，使用濺射方法把鎳鉻合金真空噴鍍到厚度約2000埃，圖案形成由平板印刷術(shù)進行，而在間隙423上提供高阻抗部分426(見圖43B)。接著，使用微配置器在間隙部分423的一側(cè)涂敷金—銀涂料428(圖43C)。圖44以簡化形式表示相關(guān)的電路圖。為了簡化起見，本例的電子源包括6×6器件。但是，根據(jù)本例的實際電子源包括1000×1000器件。X方向的行Dx1-Dx1000的每條線在10個相等間隔位置(即每100個器件)上提供高阻抗部分(分隔部分)。
然后，通過類似于例1中的步驟(f)-(h)的過程制作電子源基片，該電子源基片還未進行電賦能處理。
接著，位于相對高阻抗部分靠近電源部分一側(cè)的器件，即器件D(1，1)-D(1，6)和D(2，1)-D(2，6)被一個器件一個器件地賦能。這時，加電壓的方法如圖44所示。該圖表示電壓被加到Dx1和Dy1的狀態(tài)，以便進行器件D(1，1)的電賦能。所加的電壓具有類似于前面敘述的例8的脈沖波形。因此，在電賦能電壓為5V時，作為一個例子，在電賦能處理是行賦能時，這時的電流是流通的電流值的四分之一。
這之后從基片的下側(cè)加上激光光源來提高在R(1，1)-R(1，6)的鎳鉻薄膜424的溫度并熔化涂料428。429表示熔化的涂料部分(見圖43D)。對于其它間隙部分通過重復(fù)相同的過程，在圖44中所示的在X方向每行上R(1，1)-R(1，6)的分隔部分由低電阻導(dǎo)體連接。此后，對于下一個區(qū)域即在D(3，1)-D(3，6)，D(4，1)-D(4，6)的器件以相同的方法進行電賦能處理。這是重復(fù)的使所有器件經(jīng)受電賦能處理。因此，得到了具有以圖46所示的那類簡單矩陣的形式安排的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件482的電子源。
因此產(chǎn)生的電子源具有由上述設(shè)備測量的其電子發(fā)射特性的電子源。電子發(fā)射效率的變化η＝Ie/If(％)為0.05％。該效率的變化小于整個底板的7％。
在這個例子中，敘述了一個情況，電賦能是在由高阻抗部分劃分的區(qū)域中逐個器件地進行的。但是，在該區(qū)域中選擇一行并進行行賦能是可能的，如例1中那樣。在這種情況下，電子發(fā)射效率的變化保持在對整個基片來講小于5％。
(例17)現(xiàn)在對照圖24敘述使用根據(jù)例16制作的電子源基片構(gòu)成的一個圖象形成裝置的例子，該電子源基片未經(jīng)過電賦能處理。
首先，在空氣中或在氮氣環(huán)境中進行類似于例16的電賦能處理，而該基片被固定在靠近板241，以制作圖象形成裝置。
在這樣完成的圖象形成裝置中，由信號產(chǎn)生裝置(未畫出)將掃描信號和調(diào)制信號通過外部端子Dx1-Dxm，Dy1-Dyn加到每個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件，而通過高壓端子Hv加上5Kv的高壓以便顯示圖象。
根據(jù)本例子制作的圖象形成裝置中，證實器件特性是一致的，而顯示的圖象的亮度不規(guī)則小于3％，因為以簡單的矩陣形式接線的很多表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件可以一致地形成。
在上面敘述的例子中，通過進行電賦能處理然后將基片固定在后板制作圖象形成裝置。但是，如在前例中即使使用未經(jīng)過電賦能處理的電子源基片，然后通過外部端子Dx1-Dxm，Dy1-Dyn饋送電流進行電賦能和通過該后板使用激光光源加熱使得從高阻抗部分變?yōu)榈碗娮璨糠謥順?gòu)成圖象形成裝置，該器件特性的變化保持到小于5％。
(例18)圖47是根據(jù)應(yīng)用方法B-2的另一個例子的一個電子源的平面視圖。
在這個例子中，如圖47中所示的，表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件以梯子形一維地接線，該接線的一部分有間隙。制作具有間隙的接線的過程將根據(jù)例16敘述。
因此，電賦能處理和在實現(xiàn)電賦能處理之后的連接間隙491的過程將對照圖47和圖48，49A，49B進行敘述。
圖20B是表示與間隙的完整接線的一個簡單電路圖。為了簡化起見，在顯示板中象素的數(shù)量為6×6，而每兩個器件被分開。但是，這里所用的電子源包括1000行，每行中1000個器件進行接線，該接線在10個相等的間隔位置(每100個器件)被分開。
圖49A表示該間隙的截面。與例6相同的探針512進行連接以探測圖49B中的連接點，賦能電源513被接上和同時地對一行上的器件進行電賦能處理。加電壓的方法示于圖49。
每個形成電壓為5V，這時每個襯塊(100器件)的電源約3.0A。這相當(dāng)于接線未被分開情況的電流的十分之一。
其次，如圖48B中所示，間隙491是每個位置使用三條金線492通過焊接連接，每條金線直徑為30μm，因此做成了多個電子源基片。
根據(jù)本發(fā)明的基本概念，如上所述，器件的結(jié)構(gòu)、材料和制造方法無需限制。因此，劃分的大小可以依賴于每個器件形成電流決定。
在每個象素的器件特性以與例16相同的方法實際測量時，證明電子發(fā)射效率η＝Ie/If(％)平均為0.05％。而且，對于整個板來講其變化保持在小于6％。
在使用這個例子的電賦能處理方法以與例9相同的方法形成的圖象形成裝置中，已證實器件特性是一致的，而且顯示的圖象的亮度不規(guī)則小于6％，因為許多以一個簡單的矩陣形式接線的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件可以是均勻地形成的。
(例19)現(xiàn)在敘述另一個例子，其中方法B-3應(yīng)用于制作具有以簡單矩陣形式接線的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的電子源。
雖然過程類似于例1的過程，一個電子源基片被制作，在該電子源基片上還未經(jīng)過電賦能處理的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件以簡單矩陣的形式接線。在這個例子中，具有以100×100陣列接線的器件的一個簡單矩陣安排被制作。在電賦能之前的狀態(tài)，每個器件的電阻約1KΩ，而且每個器件的上接線和下接線的電阻約為0.01Ω。因此準(zhǔn)備了這樣制作的兩個電子源基片，并通過下面敘述的兩種不同的方法進行電賦能。
電賦能方法1首先，對照圖55敘述本發(fā)明的電賦能方法。一個外部掃描電路632和一個電壓源633相接，用于以這樣的方法控制連接以上面敘述的方法完成的連接到電子源基片的上接線631的連接端Doy1-Doyk變成連續(xù)形式的電源部分635(在圖55中Doyk是電源部分)。連接到下接線的連接端Dox1-DoxN接地。流過電流部分的電流可由電流監(jiān)視電路634進行監(jiān)視。其安排是這樣的經(jīng)受電賦能處理的一行的阻抗可進行檢測。
圖54中所示的電賦能波形被加上，以進行電賦能。在這里T1，T2和N分別設(shè)定為1毫秒、10毫秒和10。塊數(shù)為10。當(dāng)對K行和m塊進行電賦能時，加到電流源部分Doyk的電壓(峰值)為V0(k，m)＝8.5×〔1+K/10000+0.05m-0.001m×m〕；m＝1～10。
在應(yīng)用圖54的N個形成脈沖之后，通過加上小于所加的電壓V0(k，m)的一個電壓Vi來測量阻抗。進行阻抗測量不影響未經(jīng)過電賦能的器件。在測量的阻抗小于在它判定經(jīng)受電賦能的k行和m塊已經(jīng)形成時的經(jīng)常出現(xiàn)的阻抗時，則判定經(jīng)受電賦能的器件還沒有完成電賦能，并且產(chǎn)生附加的形成脈沖(圖54B)。
電賦能方法2(作為比較的例子)一個電路通過類似于電賦能方法1的安排連接到以上述方法準(zhǔn)備的另一個電子源基片。但是，在這個方法中，電流監(jiān)視電路不工作，而行電賦能是使用圖18的賦能波形進行的，T1設(shè)定為1毫秒，T2為10毫秒，并且恒定地加上具有峰值電壓9.3V的電壓。
在如上面敘述完成的(根據(jù)電賦能方法1和2)多個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件電子源中，通過端子Dx1-Dxm，Dy1-Dyn，以與例16相同的方法測量每個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的器件特性。對于電賦能方法1，電子發(fā)射效率η＝Ie/If(％)為0.1％。對于整個板其變化小于5％。另一方面，對于形成方法2，電子發(fā)射效率η＝Ie/If(％)為0.05％。對于整個板其變化大于10％。
在本例中通過阻抗的測量進行地址檢測。根據(jù)接線的電位分布檢測地址的方法將對照圖51A和51B敘述。
由于在電賦能之前和之后每個器件的阻抗的變化，在電賦能結(jié)束時該器件附近的接線的電位經(jīng)受大的變化(見圖51B)。已經(jīng)過電賦能的器件的地址也可通過檢測這個變化即將探針腳531接到接線并檢測該接線電位分布的變化進行檢測。
(例20)
現(xiàn)在對照圖24敘述使用根據(jù)例5制作的電子源基片構(gòu)成的圖象形成裝置的例子，該電子源基片未進行電賦能處理。
未進行上述電賦能處理的電子源基片111被固定到后板241，在此之后前板246經(jīng)過支撐架242放置在電子源基片上面。前板246、支撐架242和后板241的接點涂敷熔結(jié)玻璃，然后在大氣中或在氮環(huán)境中在400℃烘烤不少于15分鐘以進行密封。電子源基片111固定到后板241也是使用熔結(jié)玻璃實現(xiàn)的。
按上述完成的玻璃殼內(nèi)的環(huán)境是使用真空泵通過排氣管抽出的。得到真空度大于1.333×10-3帕后，根據(jù)例19的范圍通過外部端于Dx1-Dxm，Dy1-Dyn將一個電壓加在器件的電極上，因而根據(jù)與例19相同的兩個方法加上上述的充電處理(電賦能處理)以形成電子發(fā)射部分和制作表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件。
其次，在1.333×10-4帕數(shù)量級的真空中用氣體燃燒器加熱排氣管(未示出)，因而通過熔化它密封該玻璃殼。
最后，應(yīng)用吸氣處理以便在密封后保持真空。
在按上述完成的本發(fā)明的圖象形成裝置中，掃描信號和調(diào)制信號由信號發(fā)生裝置(未示出)通過外部端子Dx1-Dxm，Dy1-Dyn加到每個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件，通過高電壓端子Hv加上6Kv的高壓就顯示出圖象。
當(dāng)測量所有象素的亮度時，得到了圖50中所示的結(jié)果。特別是，如例19所示的本發(fā)明的電賦能方法1，已發(fā)現(xiàn)在整個板上不規(guī)則亮度非常小。相反地，對于電賦能方法2，已發(fā)現(xiàn)在屏幕的三個邊緣亮度是高的，而在屏幕的中部亮度非常低。換句話說，通過控制加到基于每個器件的地址的電源部分的電壓值，亮度的不規(guī)則被減少到小于5％而且可得到高質(zhì)量的圖象形成設(shè)備。
(例21)其次，對照圖21敘述使用上述方法B-3以梯子形排列形式制作的一個電子源構(gòu)成的一個圖象形成裝置。還未經(jīng)受電賦能的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件制作在絕緣的基片21上。制作過程與例8相同，而且表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件(電賦能之前)的尺寸也與例8中的相同。一行的器件數(shù)是200，而且在一個地點在該行的兩端提供接地部分。其等效電路如圖16E所示。
這樣制作的電子源基片使用圖52中所示的由賦能波形進行電賦能。這個脈沖組的峰值一般從8V增加，達到最大值9V，然后逐漸減少并且回到8V。這個過程重復(fù)兩次。T1設(shè)定為1毫秒，T2設(shè)定為10毫秒，兩次重復(fù)的整個過程約為5秒。這里所使用的電壓值是從種種考慮的條件中最合適的選擇。因此，電子發(fā)射效率的變化小于7％，而且得到了每個器件的電子發(fā)射特性的高度一致。在這個例子中，進行了很好的行電賦能而不必檢測已經(jīng)受電賦能的器件的地址。
在上述的例1至21中，說明了上述幾種方法A-1，A-2，B-1，B-2和B-3可以組合起來。但是，不是所說的那些的組合也是可能的。
在上述例子中，在器件電極上加上三角脈沖進行電賦能處理。但是，加在該器件電極上的波形不限于三角波；可以使用任何希望的波形如方波，而且其峰值、脈寬和脈沖間隔不限于上述值。只要電子發(fā)射部分是以合適的方法進行電賦能，就可以選擇希望的值。
在梯子形表面?zhèn)鲗?dǎo)發(fā)射器件用作表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的情況下，在上述例子中得到類似的結(jié)果。
此外，本發(fā)明的應(yīng)用不限于表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件。本發(fā)明可用在要求電賦能的其它器件中，如MIM中。
因此，根據(jù)上面所敘述的本發(fā)明，提供具有排列在一個基片上的多個電子發(fā)射器件的一個電子源、一個圖象形成裝置和制造它們的方法。在對多個電子發(fā)射器件的電子發(fā)射部分進行電賦能的電賦能過程中，(A)以這樣的方法提供一個外部電流饋給機構(gòu)電壓只加到在希望部分的器件組上而不加到其它的器件組，因此不是同時地對在該基片上的所有電子發(fā)射器件進行電賦能，而是連續(xù)地將器件分為多個組，(B)提供一個機構(gòu)，以便在一個希望部分的一個器件組進行電賦能時，每個器在基本上相同的電壓或基本上相同的功率進行電賦能，而且電賦能是以連續(xù)方式進行的。因此得到以下效果(1)在電賦能期間不出現(xiàn)由于靜電引起的破裂，其結(jié)果獲得較高的生產(chǎn)量。
(2)在電賦能期間不出現(xiàn)電壓和電流轉(zhuǎn)移到表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件上，而且由于在接線中的電位降引起的電賦能電壓或功率分散的減少已降低了。因此，制作一個電子源是可能的，其中電子發(fā)射特性的分散減少了。
(3)由于上述(2)的結(jié)果，獲得具有小的亮度不規(guī)則的圖象形成裝置是可能的，因此使它能夠顯示高質(zhì)量的圖象。
(4)對于可連接到接線的一條線上的器件數(shù)量的限制減輕了，這樣使它能夠獲得在大區(qū)域顯示高質(zhì)量圖象的圖象形成裝置。
(5)不必使用相當(dāng)貴的材料如金或銀以便減少接線電阻。在選擇材料方面有更大的自由度，而且可使用較便宜的材料。
(6)不必為了減少接線電阻而形成厚的接線。因此，制造過程即電賦能和電極的圖案形成所要求的時間縮短了，而且可能減少所要求設(shè)備的成本。
在不脫離本發(fā)明的精神和范圍情況下，可做出本發(fā)明的許多明顯地大大不同的實施例，應(yīng)該懂得，除了在所附的權(quán)利要求書中規(guī)定的之外，本發(fā)明不限于其特定的實施例。
權(quán)利要求
1.一種制造電子源的方法，該電子源具有多個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件，它們與一個基片上的多條接線相連，該方法的特征在于包括以下步驟從設(shè)置為在每條接線(352；362；393)的多個位置與每條接線(352；362；393)接觸的電連接部分(354；377，378，395，397)向與多條接線(65，66；272，273)中的每條接線(352；362；393)連接的多個導(dǎo)電膜(64；271)提供電功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述電連接部分(354；377，378，395，397)是按間隔設(shè)置的，間隔的長度短于每條接線的長度，以便在每條接線(352；362；393)的多個位置處與每條接線(352；362；393)接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述電連接部分(354；377，378，395，397)具有多個接觸端(353；363；394)，它們被設(shè)置為在多個位置處與每條接線(352；362；393)接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述電連接部分(354；377，378，395，397)電氣上連接在一起，形成一個接觸面，以便在基片(61；261；391；651)的表面上與每條接線(352；362；393)接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述電連接部分(354；377，378，395，397)包括呈現(xiàn)低于每條接線(352；362；393)的阻抗的部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在所述提供電功率步驟中，對所述電連接部分(354；377，378，395，397)的溫度進行監(jiān)測，將該溫度控制為大約恒定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于將所述電連接部分(354；377，378，395，397)設(shè)置為與之接觸的所述每條接線(352；362；393)的表面部分，受到呈現(xiàn)低阻抗的金屬的覆蓋。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，除了所述電連接部分(354；377，378，395，397)能夠通過其與所述每條接線(352；362；393)接觸的接觸孔之外，所述每條接線(352；362；393)受到絕緣部件的覆蓋。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在所述提供電功率步驟中，除了從被設(shè)置為與所述每條接線(352；362；393)接觸的電連接部分(354；377，378，395，397)提供電功率之外，還從與每條接線(352；362；393)的一端連接的電源部分提供電功率。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在所述提供電功率步驟中，除了從被設(shè)置為與所述每條接線(352；362；393)接觸的電連接部分提供電功率之外，還從與每條接線(352；362；393)的兩端連接的電源部分提供電功率。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述多條接線(65，66；272，273)包括多條行方向接線(112；262)和列方向接線(113；263)，并且所述多個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件(247；264)是以矩陣形式設(shè)置的，以便與多條行方向接線(112；262)和列方向接線(113；263)接觸。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于多條接線(65，66；272，273)中的每一條相互平行地設(shè)置，并且表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件(247；264)中的每一個連接在接線(65，66；272，273)之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在所述提供電功率步驟中，電功率是在每條接線(352；362；393)冷卻時提供的。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在所述提供電功率步驟中，電連接部分(354；377，378，395，397)被壓向每條接線(352；362；393)。
15.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于接觸表面(363)具有一個刀刃形狀。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述電連接部分(353；377；378)具有針形狀。
17.根據(jù)權(quán)利要求11或12的方法，其特征在于所述電連接部分(377，378)是以交錯的方式按兩行設(shè)置的。
18.一種制造圖象形成裝置的方法，該圖象形成裝置包括一個電子源和一種圖象形成材料，電子源具有多個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件，各器件與一個基片(61；261；391；651)上的至少一條接線連接，圖象形成材料用于根據(jù)從電子源發(fā)射的電子形成一個圖象；該方法的特征在于所述電子源是根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法制造的。
19.一種制造電子源的方法，該電子源具有多個電子發(fā)射器件，它們設(shè)置在一個基片上并且由接線連接，其特征在于包括以下步驟向多條接線提供電功率，以形成多個電子發(fā)射器件的電子發(fā)射部分；以及對向每條接線提供的所供功率或所供電壓進行控制。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其特征在于多條接線包括多條行方向接線和列方向接線，并且多個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件是以矩陣形式設(shè)置的，以便與多條行方向接線和列方向接線接觸。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其特征在于在所述控制步驟中，在形成多個電子發(fā)射器件中的每一個的電子發(fā)射部分之前對所供功率或者所供電壓進行控制。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其特征在于在所述控制步驟中，在與接線連接的多個電子發(fā)射器件中檢測已受電賦能的一個器件的一個位置，并且根據(jù)所檢測的位置，對形成其他器件的所供功率或所供電壓進行控制。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其特征在于在所述供電步驟中，電功率是從與接線一端連接的電源部分提供的，并且以這樣一種方式控制所供電壓，使得向電源部分提供的電壓，在位于多條接線中的一條接線的兩端的器件中，比在與該條接線連接的多個器件中的位于該接線中間部分附近的器件中大。
24.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其特征在于在所述供電步驟中，電功率是從與多條接線之一的兩端連接的電源部分提供的，并且以這樣一種方式控制所供電壓，使得向電源部分提供的電壓，在位于該條接線的一端的器件中以及在位于該條接線中間附近的器件中，比位于從該條接線兩端向內(nèi)四分之一處附近的器件中大。
25.根據(jù)權(quán)利要求19-24中任一項的方法，其特征在于所供功率或所供電壓對于所有器件基本上是恒定的。
26.根據(jù)權(quán)利要求19-25中任一項的方法，其特征在于所述電子發(fā)射器件是表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件。
27.根據(jù)權(quán)利要求19-26中任一項的方法，其特征在于所供功率或所供電壓是根據(jù)電子發(fā)射器件的一個位置控制的。
28.一種制造電子源的裝置，該電子源具有多條接線和與多條接線連接的多個電子發(fā)射器件，該裝置的特征在于包括一個用于改變將要施加到多條接線上的電壓的開關(guān)，其中對與多條接線中的某些接線連接的電子發(fā)射器件進行電賦能的第一電位被加到多條接線中的這些接線上，對與多條接線中的其他接線連接的電子發(fā)射器件不進行電賦能的第二電位被加到多條接線中的其他接線上。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的裝置，其特征在于還包括提供第一電位的第一電源。
30.根據(jù)權(quán)利要求28或29的裝置，其特征在于還包括提供第二電位的第二電源。
31.根據(jù)權(quán)利要求28-30中任一項的裝置，其特征在于第一電位是由一個脈沖提供的。
32.根據(jù)權(quán)利要求28-31中任一項的裝置，其特征在于所述電子源具有多條行方向接線和列方向接線，并且電子發(fā)射器件中的每一個與多條行方向接線和列方向接線中的每一條連接，其中第一電位施加到多條行方向接線中的某些接線，一個電位加到多條列方向接線，并且其中所述電子發(fā)射器件是由一個電壓電賦能的，該電壓是由第一電位和施加到多條列方向接線的電位之間的差限定的。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的裝置，其特征在于第二電位施加到多條行方向接線中的其他接線上。
34.根據(jù)權(quán)利要求32-33中任一項的裝置，其特征在于所述電子源具有多條行方向接線和列方向接線，并且電子發(fā)射器件中的每一個與多條行方向接線和列方向接線中的每一條連接，其中第一電位施加到多條列方向接線中的部分接線，一個電位加到多條行方向接線，并且其中所述電子發(fā)射器件是由一個電壓電賦能的，該電壓是由第一電位和施加到多條行方向接線的電位之間的差限定的。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的裝置，其特征在于第二電位施加到多條列方向接線中的其他接線上。
全文摘要
一種制造電子源的方法,該電子源具有多個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件,它們與一個基片上的多條接線相連,該方法的特征在于包括以下步驟:從設(shè)置為在每條接線(352;362;393)的多個位置與每條接線(352;362;393)接觸的電連接部分(354;377,378,395,397)向與多條接線(65,66;272,273)中的每條接線(352;362;393)連接的多個導(dǎo)電膜(64;271)提供電功率。
文檔編號H01J31/12GK1277450SQ99102209
公開日2000年12月20日 申請日期1999年2月13日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月5日
發(fā)明者鱸英俊, 長田芳幸, 野村一郎, 小野武夫, 河出一佐哲, 山口英司, 武田俊彥, 戶島博彰, 浜元康弘, 巖崎達哉, 磯野青兒, 鈴木朝岳, 外處泰之, 奧田昌弘, 新莊克彥 申請人:佳能株式會社