電子源及其制造方法和成像器件及其制造方法

專利名稱：電子源及其制造方法和成像器件及其制造方法
技術領域：
本發明涉及到發射電子束的電子源和電子源的制造方法，以及諸如顯示器一類的、通過電子束照射來成像的成像器件和這類成像器件的制造方法。
迄今為止，已知的電子發射元件有兩種，即，熱電子源和冷陰極電子源。至于冷陰極電子源，其電子發射元件有場致發射型(以下縮寫為FE)、金屬/絕緣層/金屬型(以下縮寫為MIM)、以及表面傳導型。
已知的場致發射型的例子有，W.P.Dyke and W.W.Dolan“Fieldemission”，Advance in Electron Physics，8，89(1956)(“場致發射”，《電子物理學進展》，8，89，1956年)，C.A.Spindt，“physical proprties of thin-film field emission catho des with Molybdenium Cones”，J.Appl.Phys.，47，5428(1976)(“帶鉬制錐頭的薄膜場致發射陰極的物理特性”，從應用物理學雜志》，47，5428，1976)，等等。
已知的金屬-絕緣層-金屬發射型的例子有C.A.Medd，“The tunnel-emission amplifier”，J.Appl.Phys.，32，646(1961)(“隧道效應發射型放大器”，《應用物理學雜志》，32，646，1961年)，等等。
已知的表面傳導型電子發射機理的例子有M.I.Elinson，Radio Eng.Electron phys.，10(1965)(《無線電工程電子物理》，10，1965年)等等。
此外，術語“表面傳導型電子發射元件”是這樣一種元件意味著它是利用當在一塊基片(襯底)上形成一小塊薄膜并使電流沿薄膜表面平行流動時引起電子發射的現象的元件。說到表面傳導型電子發射元件，除了上面引述的由Elinson采用二氧化錫(SnO2)薄膜的元件外，報導采用其他薄膜的元件有金(Au)薄膜元件[G.Dittmer“Thin Solid Films”(固體薄膜)，9，317(1972年)]，三氧化二銦/二氧化錫薄膜元件[M.Hartwell and C.G.Fonstad“IEEE Trans.ED Conf.”，519(1975年)]，碳薄膜元件[HisashAraki et.al.“Vacuum”(真空)，Vol.26，No.1，p.22(1983年)]，等等。
作為上述那些表面傳導型電子發射元件的一個典型元件的結構，圖28描繪出前面那種由M.Hartwell等人報導的元件的結構。在圖28中，由231標明的是一塊絕緣基片，232是由濺射成H型的金屬氧化物或類似物質的薄膜形成的電子發射區成形薄膜。電子發射區233是用稍后將要敘述的稱之為“成形”(for ming)的電化工藝形成的。234是指包含薄膜的電子發射區。
在這樣一種表面傳導型電子發射元件中，傳統的通常的做法是，在開始電子發射之前，采用稱為“成形”的電化工藝預先把電子發射區成形薄膜232成形為電子發射區233。術語“成形”指的是這樣一種工藝過程，即在電子發射區成形薄膜232上加上電壓，產生一個電化過程，從而使電子發射區成形薄膜232局部地被破壞、變形或者是改變原來的特性，這樣就形成了一個具有高電阻狀態的電子發射區233。借助經過如此“成形”處理的表面傳導型電子發射元件，通過把電壓加到包括薄膜在內的電子發射區上并使電流流過該元件，電子就會從電子發射區233被發射出來。
然而，在實現實際應用中，上述現有技術的表面傳導型電子發射元件伴隨有各種各樣的問題。因此，本專利申請人進行了大量的旨在進行各種各樣的改進的研究，并解決了如下的實際應用中的若干問題。
例如，本專利申請人提出了一種圖27中所示的新型的表面傳導型電子發射元件，如圖所示，在基片241上的電極242和243之間，設置了一層微粒子薄膜244作為電子發射區成形薄膜，然后把微粒子薄膜244進行電化工藝處理以形成電子發射區245(日本專利申請公開號No.2-56822)。
作為其中將大量的表面傳導型電子發射元件組成一個陣列的一個例子，提出了一種有許多行的電子源，每一行中，表面傳導型電子發射元件平行排列，這些單個元件的兩端均用引線相互連接起來(如，由本申請人提交的日本專利申請公開No.64-31332)。
同時，特別在包括顯示器的圖像檢測器件的領域內，使用液晶的平板型顯示器現在已有代替CRT(陰極射線管)顯示器的優勢。然而，液晶顯示器不是發射型的，因而有諸如要求背光照射或類似要求的問題。由于這個原因，需求發射型顯示器。
為了滿足這種需求，提出了一種把包括由大量的表面傳導型電子發射元件組成的一個陣列的電子源和在電子源發射的電子的轟擊下發出可見光的熒光物質相結合的顯示器作為圖像形成(成像)器件的方案(例如，授予本申請人的美國專利No.5，066，883)。這是一種發射型顯示器，它使得即使是大屏幕顯示器件也變得相對容易地被制造出來，并且在顯示質量上也是很好的。
在包括上面提到的顯示器的各種成像器件中，毫無例外地都要求或者期望大的屏幕尺寸和較高的精細度(分辨率)。然而，對于那種如上面提到的在其中大量的電子發射元件組成一個陣列的電子源來說，由于各種各樣的、特別是制造過程中碰到的缺陷，可能導致如下的問題，例如1)電子發射元件本身的缺陷或故障;
2)公用引線的不良連接或相鄰引線之間的短路;以及3)公用引線相互跨越的區域內的層間絕緣的失效。
本發明的一個目的，是解決在其中大量的電子發射元件組成一個陣列的電子源，由于在其生產過程中碰到的各種難題，特別是由于電子發射源本身的缺陷和故障造成的前面所述的那許多問題，從而顯著地提高電子源和成像器件的產量。
此外，本發明的另一個目的是提出一個電子源及其生產方法和一個成像器件及其生產方法，應用這些方法，電子發射元件本身的缺陷或故障可以減小到足夠小的程度，因而，在顯示圖像時出現的諸如像素缺陷和亮度不均勻之類圖像質量的惡化就很小了。
更進一步地，本發明涉及一個包含有大量的電子發射元件的、特別是組成為一個陣列的表面傳導型電子發射元件的電子源，以及采用這種電子源的成像器件，本發明的目的是提高產量并改善圖像質量的惡化程度。
根據本發明的一個方面，提出了包括一塊基片及在其上布置的一個電子發射元件的電子源，其中該電子發射元件包括許多平行電子連接的電子發射區，這種電連接是通過一種熱切斷元件(a thermally cut-off member)實現的。
根據本發明的另一個方面，提出了包括一種一塊基片和在其上布置的電子發射元件的電子源的制造方法，該生產方法包括下述步驟在基片上形成多個平行電連接的電子發射區;
檢驗所述多個電子發射區以測試它們的電子發射特性，以及根據檢驗的結果，將那些在其上已發現電子發射特性不正常的電子發射區的電連接切斷。
根據本發明前另一方面，提供了包括一塊基片和在其上設置的電子發射元件的一個電子源，其中電子發射元件包括通過熱切斷元件連到電壓源裝置的一個電子發射區和包含熱連接元件(a thermally connecting member)的電子發射區成形薄膜。
根據本發明另一方面，提供了一種包括基片和在其上設置的一個電子發射元件的電子源的生產方法，該方法包括下述步驟形成一個連接到電壓源裝置的電子發射區以及在基片上形成電子發射區成形薄膜;
檢驗該電子發射區以檢測其電子發射特性;
根據檢驗結果，將那些在其上已發現電子發射特性不正常的電子發射區內的連接切斷;
把發射區成形薄膜連接到電壓源裝置;以及在電子發射區成形薄膜內形成電子發射區。
根據本發明另一方面，提供了包括一塊基片和在其上設置的電子發射區的電子源，其中所述電子發射元件包括連接到電壓源裝置上的電子發射區，這種連接是由一個熱連接元件實現的。
根據本發明另一方面，提供了包括上述任何一種電子源、利用從電子源發射的電子束的轟擊產生圖像的成像元件和按照輸入圖像信號對射向成像元件的電子束進行調制的調制裝置的一個成像裝置。


圖1是為解釋根據本發明的第一方面的電子源的實施例的示意圖。
圖2是一張透視圖，顯示了在根據本發明的第一個方面的電子源實施例中采用的表面傳導型電子發射元件的實際結構。
圖3A到圖3H是用于說明圖2所示的表面傳導型電子發射元件的制造方法的順序步驟的視圖。
圖4示出了在表面傳導型電子發射元件制造過程中用來實現電化“成形”工藝步驟的電壓波形的一個例子。
圖5示出了用于評估表面傳導型電子發射元件的輸出特性的評估裝置。
圖6是曲線圖，示出根據本發明的電子源的表面傳導型電子發射元件的輸出特性的一個例子。
圖7是一張顯示表面傳導型電子發射元件的透視圖，根據本發明的第一個方面的電子源，其中在特性不正常的電子發射區內，電氣連接已被切斷。
圖8是一張透視圖，顯示在根據本發明的第一個方面的第一個電子源實施例中采用的表面傳導型電子發射元件的實際結構圖。
圖9是一張說明按照本發明另一個方面的電子源的另一實施例的示意圖。
圖10是說明按照本發明的第一個方面的電子源的又一實施例的示意圖。
圖11是采用按照本發明的第一個方面的電子源的顯示器的示意圖。
圖12是一張用于說明圖11中所示顯示器的驅動器電路的簡化方框圖。
圖13是說明按照本發明的第一個方面的電子源的又一實施例的示意圖。
圖14是說明按照本發明的第一個方面的電子源的又一實施例的示意圖。
圖15是采用圖14中所示電子源的顯示器的示意圖。
圖16是說明圖14中所示顯示器的驅動器電路的簡化方框圖。
圖17是說明按照本發明的第二個方面的電子源實施例的示意圖。
圖18顯示按圖17所示的電子源的表面傳導型電子發射元件的一個實際結構的透視圖。
圖19是一個顯示電子發射區形成過程的例子的透視圖，其中通過使圖18所示表面傳導型電子發射元件的區域B受到“成形”處理而形成一個電子發射區。
圖20是顯示圖17所示的表面傳導型電子發射元件的另一種結構的透視圖。
圖21是采用圖17所示的電子源的顯示器的示意圖。
圖22是采用圖17說明按照本發明的第二個方面的電子源的另一個實施例的示意圖。
圖23是顯示圖22中所示電子發射元件的一個實際結構的透視圖。
圖24是說明按照本發明的第二個方面的電子源的另一實施例的示意圖。
圖25是用于說明按照本發明的第二個方面的電子源的又一實施例的示意圖。
圖26A到26F是顯示在平面傳導型電子發射元件中出現的缺陷或故障的例子的一系列平面圖。
圖27是顯示現有技術的平面傳導型電子發射元件的一個例子的平面圖。
圖28是一個顯示現有技術的平面傳導型電子發射元件的另一個例子的平面圖。
前面提到的那些在電子源或成像器件，在其中多個電子發射元件組成一個陣列的制造過程中可能出現的各種問題中，電子發射元件的缺陷或故障可能表現為a)電氣短路(缺陷);
b)電氣斷路(缺陷);以及c)電子發射特性不合格(故障)。
對電子發射元件的這一類缺陷或故障進行大量研究的結果，本發明人獲得了下述關于電子發射元件，特別是關于表面傳導型電子發射元件(通常簡稱為“表面傳導電子發射元件)的有趣的發現。該發現將對照圖26A到26F來敘述。
圖26A至26F是從上向下觀察基片的平面視圖，在該基片上設置了一個表面傳導型電子發射元件，這一系列平面視圖顯示了進行成形”工藝處理前的狀態;該“成形”即將用來形成一個電子發射區。
首先，例如，如圖26A所示，可能在表面傳導型電子發射元件中出現的電氣短路，是由于導電材料橋接在元件電極225和226之間引起的。如果產生了這樣的橋接連通，很自然的結果是，電壓不能有效地被加到電子發射區成形薄膜224上，因此，“成形”工藝(即，對電子發射區成形薄膜224進行的電化處理的工藝)或者實際應用的驅動均不能是有效的。
上述橋接連通現象主要起源于這樣一個事實，即，由于灰塵沉落在光刻膠上或腐蝕劑濃度的局部不均勻性，而使徹底的、完全的刻蝕不能實現，例如當電極225和226是用光刻腐蝕法來形成時就可能出現上述現象。在另一種情況下，當電極圖形是采用剝離法(lift-off)形成時，如果剝離后的清洗是不充分的且在這樣一種狀態有剝離下來的碎片遺留，以致于把兩個電極225和226跨接起來時，這種橋接連通現象也可能產生。
接下來，例如，如圖26B和26C所示，當元件電極225和226之間的、包括在電子發射區成形薄膜之間形成的電氣連接在任何部位被切斷時，就引起可能出現在平面傳導型電子發射元件中的電氣斷路。如果出現了這樣的電氣斷路現象，同樣也很自然的結果是，電壓不可能有效地加到電子發射區成形薄膜224上，因此，“成形”工藝或者是實際應用的驅動均不可能是有效的。
如圖26B中所示的電氣斷路常常是在這樣一種情況下引起的，例如，在制作電子發射區成形薄膜224期間，掩膜圖形的位置發生了移動，或者是電子發射區成形薄膜224在成形以后部分地剝落了。
另外，如圖26C所示的電氣斷路常在這樣一種情況下產生，例如元件電極225和226包含有在它們的薄膜形成過程中產生的許多缺陷，或者是在薄膜形成之后，它們又部分地剝落了。
如圖26D到26F所示，當上述電氣短路或斷路現象發生了但還沒有達到致命的程度時，就引起了可能出現在表面傳導型電子發射元件中的不合格的電子發射特性。在這種情況下，因為有效地加到電子發射區成形薄膜上的電壓、電場、或電能量從其預先設定的值偏移了，因此，在“成形”工藝或實際驅動過程中使用的電壓就不可能如設想的那樣有效，這就顯著地降低了發射電流(即，輸出電子束電流)。
本發明就是主要根據上面解釋的發現而作出的，下面將詳細敘述本發明的若干最佳實施例。
采用下面的兩種方法，本發明人解決了上面述及的在電子源和成象器件-它們都包含有電子發射元件，特別是表面傳導型電子發射元件-中的問題。
借助本發明的第一種方法，在每一個表面傳導型電子發射元件上，預先制作了多個電氣性能相一致的電子發射區成形薄膜，然后施行電化“成形”工藝，形成電子發射區。再對形成的電子發射區的特性進行檢驗。那些具有良好電子發射特性的電子發射區被利用來發揮它們應起的作用，而對于那些在其上已發現電子發射特性不合格或者缺陷的電子發射區，則將其電連接完全切斷。每一個電子發射元件的具有良好電子發射特性的電子發射區的個數被存貯在一個存貯器中，并當驅動該電子發射元件時，根據從存貯器讀出的數據對驅動信號加以修正。
由此，使用本發明的第一種方法，采用為每一個元件提供多個電子發射區成形薄膜的措施，可使造成元件完全失效(缺陷)的概率變得很小。此外，由于驅動是根據好的電子發射區的個數來修正的，電子發射元件電子束輸出的變化也可被作得很小。
采用本發明的第二種方法，將一個預先已電連接到引線電極上的電子發射區成形薄膜和一個還沒有電連接到引線電極上的電子發射區成形薄膜都制作在每一個表面傳導型電子發射元件上，前一片薄膜經受電氣“成形”處理，然后檢驗由電化“成形”形成的電子發射區的特性。當特性良好時，該電子發射區被用來作它應起的功用。然而，如果發現了不合格的特性或是缺陷，則將該電子發射區與引線電極間的電連接完全切斷。這之后，將還沒有電連接的那個備份電子發射區電氣連接到引線電極上去，然后再去進行電化“成形”處理。
因而，采用本發明的第二種方法，即使發現第一次接受電化“成形”處理的電子發射區有某些缺陷，也可用那個備份電子發射區成形薄膜來代替，于是，表面傳導型電子發射元件的成品率就大大地提高了。
該備份電子發射區成形薄膜在形狀上不必與預先已實現電氣連接的那個電子發射區成形薄膜完全相同。由于空間的限制，該備份電子發射區成形薄膜在尺寸上可能作得小一些。在這種情況下，提供了驅動修正裝置以對由于不同的尺寸和形狀引起的電子發射特性的不同進行修正。通過提供這樣的裝置，在使用了備份電子發射區成形薄膜的情況下，可以產生大致相同的輸出的電子束。
上面提到的本發明的兩種方法，可以單獨采用，也可以把兩者結合在一起采用。
特別地，本發明運用到表面傳導型電子發射元件上要更好一些。業已證明，當用于具有下述電子發射區的元件時，本發明是極其有效的。在包含薄膜的電子發射區上用顆粒尺寸為幾十埃(A)的導電微粒制作一個電子發射區，包含薄膜的電子發射區的其余部分是由微粒子膜制作的。這里使用的術語“微粒子膜”指的是以許多粒子的聚合而形成的膜，這種膜的細微結構不僅包括微粒分散排列的狀態，也包括微粒彼此相鄰接或相重迭的狀態(也包括島狀聚合)。
在另外一些情況下，包括薄膜的電子發射區也可能是散布有導電微粒的碳薄膜或類似薄膜。
實際上，包括薄膜的電子發射區可由以下的材料制成金屬諸如鈀(Pd)，釕(Ru)，銀(Ag)，金(Au)，鈦(Ti)，銦(In)，銅(Cu)，鉻(Cr)，鐵(Fe)，鋅(Zn)，錫(Sn)，鉭(Ta)，鎢(W)，銀(Nb)，鉬(Mo)，銠(Rh)，鉿(Hf)，錸(Re)，銥(Ir)，鉑(Pt)，鋁(Al)，鈷(Co)，鎳(Ni)，銫(Cs)，鋇(Ba)和鉛(Pb);氧化物，諸如氧化鈀(PdO)，二氧化錫(SnO2)，三氧化二銦(In2O3)，氧化鉛(PbO)，三氧化二銻(Sb2O3);硼化物，諸如二硼化鉿(HfB2)，二硼化鋯(ZrB2)，六硼化鑭(LaBb)，六硼化鈰(CeB6)，四硼化釔(YB4)，四硼化氫(GdB4);碳化物諸如碳化鈦(TiC)，碳化鋯(ZrC)，碳化鉿(HfC)，碳化鉭(TaC)，碳化硅(SiC)，碳化鎢(WC)，氮化物諸如氮化鈦(TiN)，氮化鋯(ZrN)，氮化鉿(HfN);半導體諸如硅(Si)，鍺(Ge)，碳(C)，以及其他類似物質。
包含薄膜的電子發射區是以諸如真空蒸發、濺射、化學蒸氣沉積、擴散鍍膜、浸漬、或回旋(spinning)等方法中的任何一種來制作的。
下面，將結合實施例，更詳細地敘述本發明。
首先，對照圖1至圖6，將敘述本發明的第一個方面。
根據本發明的第一個方面，一個電子源基本上是這樣設置的，即，為每個電子發射元件至少提供多個電氣性能上相同的電子發射區成形薄膜，并且電子發射區就是由這些薄膜作成的。例如，在表面傳導型電子發射元件的情況下，通過實施電化“成形”工藝，在電子發射區成形薄膜上分別制作多個發射區。然后，檢驗制成的電子發射區的特性。對于那些呈現出不合格的特性的電子發射區，其電連接將全部被切斷，以使之加不上驅動信號。然后，根據每一個元件中具有良好特性的電子發射區的數目，對驅動信號加以修正。圖1是顯示按照本發明的第一個方面的電子源實施例的示意圖。圖1中，參考標號1表示一塊基片(襯底)，而由虛線圍起來的區域31示意性地代表制作在基片1上的許多表面傳導型電子發射元件中的一個。在圖1中，僅畫出了這許多元件中的九個。
作為組成單元，每一個表面傳導型電子發射區包含三個圖1中由字母A標出的區域(以下稱作為區域A)以及三個由陰影線標明的區域32(以下稱之為熱切斷區域)。更具體地，區域A代表電子發射區及其周圍區域，而熱切斷區域32代表，在室溫下有良好的導電性能。但在加熱時被熔化或氧化而變成電絕緣狀態的區域。注意，以相鄰接的關系顯示的區域A和熱切斷區32示意性地顯示出這兩個部分在電氣上是串聯的，但是，這兩個部分在空間上卻不總是彼此相鄰的。
如圖1所示，一個表面傳導型電子發射元件總共包括三組部分A和在各組中串聯電連接的熱切斷部分32;三個組并聯電連接。另外，33和34示意地表示用于并聯電連接沿X方向排列的表面傳導型電子發射元件的共用引線。
現在詳細描述表面傳導型電子發射元件31。
圖2是立視圖，用于說明表面傳導型電子發射元件的結構。在圖2中，1表示形成在諸如堿石灰玻璃制成的基片，而33、34是由諸如Ni制成的共用引線。虛線表示的區31對應于一個表面傳導型電子發射元件。另外，41、43a、43b、43c和45是諸如Ni制成的電極。形成電子發射區的薄膜42a、42b、42c分別設在電極41與電極43a、43b、43c之間。另外，電子發射部分3a、3b、3c，借助后面描述的電化“成形”，分別被形成在電子發射部分成形薄膜42a、42b、42c中。
圖1中所示的區域A對相應于圖2中(例如)由電子發射區形成薄膜42a、電子發射區3a、電極43a、以及電極41的一部分所構成的部分。在另一方面，例如由三氧化銦(In2O3)制作的薄膜44a、44b、44c分別制作在圖2中的電極45和43a、43b、43c之間，這些薄膜44a、44b、44c相當于圖1中的熱切除區(thermally Cut-off portions)32。
用來制作熱切除區的薄膜最好是這樣一類材料，例如上述的三氧化二銦(In2O3)，在室溫下，它們具有良好的導電性能，但是，加熱時，它們又很容易地被蒸發、熔化或是變形。取決于不同的情況，氧化鉈(TlO)或類似材料可以用來代替三氧化二銦。或者，另外一類材料，例如鋁(Al)，也可以作為替代材料。這些材料在室溫下有良好的導電性能，但在加熱時，很容易被氧化而產生極高的電阻。
在上面所述的表面傳導型電子發射元件中，驅動電壓通過公共引線電極33和34加到電子發射區3a、3b、3c上，以使從這些電子發射區發射出許多電子束。
下面，將詳細敘述制作圖2中所示的表面傳導型電子發射元件的方法。
圖3A到3H是說明制作表面傳導型電子發射元件的步驟的一系列視圖，每一張視圖顯示圖2中沿直線B-B取的基片的一個剖面。注意，為方便表示起見，圖3A到3H全部是按任意的縮小比例繪制的。在用純水、洗滌劑和有機溶劑進行徹底清洗過的堿石灰(Sodalime)玻璃基片1上，使用光刻膠(RD-2000 N-41，Hitachi化學公司生產)制作圖形51。然后，用真空蒸發法順序地疊置出一層50埃( )厚的鈦(Ti)層和一層1000埃( )厚的鎳層(圖3A)。用有機溶劑將光刻膠圖形51溶解掉以便使用剝離法部分地去除掉鎳-鈦沉積膜，這樣就制成了均由鎳-鈦制成的電極41、43b和45。在本實施例中，電極41和43b之間的間隙設定為2微米寬(圖3B)。采用真空膜成形法和光刻法，在電極43b和45之間，制作一層厚度為1000埃( )的三氧化二銦薄膜(圖3C)。用于制作電子發射區成形薄膜的掩膜圖形52作成為一層厚度為1000埃( )的鉻(Cr)膜，它是用真空蒸發法沉積而成(圖3D)。用離心機將基片(高速)旋轉，把鈀(Pd)溶液(ccp4230，Okuno Pharmaceutical Co.制造)涂覆在基片表面并烘干，于是形成鈀微粒薄膜53(圖3E)。使用酸性腐蝕劑對鉻(Cr)膜進行濕法腐蝕處理，以有選擇地用剝離法將一層薄膜53和鉻沉積膜的疊層去除，這樣，電子發射區成形薄膜42b就被制作出來了(圖3F)。將電子發射區成形薄膜42b進行電化“成形”處理。更具體地，由“成形”電源將預先設定的“成形”電壓加到電極41和45之間，使電流流過電子發射區成形薄膜42b，從而制成電子發射區3b。采用這同一次電化“成形”處理，在電子發射區成形薄膜42a，42c上也同時分別作成了電子發射區3a和3c(圖3G)。
圖4示出了預先設定的“成形”電壓的一個例子。
該“成形”電壓給定為T1為1毫秒，T2為10毫秒，峰值電壓為5伏的三角形脈沖。在真空度為1微托(1×10-6Torr)的環境下，具有上述波形的脈沖被持續施加60秒鐘。如果每個包含鈀元素為其主要成份的微粒在電子發射區3b中呈離散狀態排列的話，用上述方法，在電子發射區成形薄膜42b的部分區域就形成了電子發射區3b。該微粒子的平均顆粒大小是30埃( )。
注意，該“成形”電壓并不僅限上面所說的波形，它可以有任何其他合適的波形，如矩形波形。同樣，該“成形”電壓的峰值電壓值、脈沖寬度、脈沖間隔等參數，也不必僅限于上面引用的那些值，而可以有任何其它合適的值，只要電子發射區能被成功地形成就行。通過前面所述的那些步驟，作成了圖2中所示的表面傳導型電子發射區31。然而，正如與介紹本發明的相關背景技術時所提示的那樣，由于在全部電子發射區成形薄膜中不可能總是成功地作成電子發射區，因而，要對電子發射區的特性進行檢驗。
圖5顯示了一個用于檢驗表面傳導型電子發射元件電子發射特性的測量/評估裝置的示意結構。
圖5中，71表示用于把元件電壓Vf，即加到電子發射元件上的一個驅動電壓，加到表面傳導型電子發射元件上的電源，72是用于收集從表面傳導型電子發射元件發射出來的發射電流Ie的一個陽極電極，73是用于對陽極電機72加電壓的高壓電源，74是用于測量發射電流Ie的電流表。該表面傳導型電子發射元件和陽極電極72都被放置在一個真空裝置中，該真空裝置設有諸如抽氣泵和為對要求的真空度進行測量和評估所必需的真空計(圖中未畫出)等設備。
實際的測量和評估，是在由高壓電源73加到陽極電極上的電壓被設定在1千伏到10千伏的范圍內且陽極電極和該表面傳導型電子發射元件之間的距離被設定在3到8毫米的范圍內這樣的條件下來進行的。
圖6示出了由上述測量/評估裝置測量的該表面傳導型電子發射元件的一個輸出特性。注意，由于該輸出特性的絕對值取決于元件的尺寸和形狀，故圖6的特性圖是按任意單位畫出的。
當該表面傳導型電子發射元件上的三個電子發射區3a、3b和3c全都是良好的時，發射電流Ie呈現出圖6中由(1)標出的特性。當三個電子發射區中的任意兩個是良好的時，Ie呈出出圖中6由(2)標出的特性。再者，當三個電子發射區中僅有一個是良好的時，Ie呈出在圖6中由(3)標出的特性。
如果該三個電子發射區全都不好時(盡管用概率的術語來說這種情況是很少很少發生的)，發射電流Ie不能被明顯地檢測出來。在這種情況下，相關的元件會不被采用。但是，如果一個失效的區域可被修復，則修復之后，該元件要再次被檢驗。如果通過修復的辦法，一個失效的區域仍難以恢復其特性，則從環境和資源的觀點來看，一個更好的辦法是將該元件作為原材料來重新使用。
按照本發明，當電子發射特性是如(1)，所標示的那樣，則這個元件就被原樣采用。然而，當電子發射特性是如(2)或(3)所標示的那樣時，則有選擇地將一個或兩個在電氣上與該失效電子發射區串聯的熱切除區(thermdlly Cut-off portions)加熱，以便將在它們之間的電連接燒毀或切斷。
下面，將討論那些與上面無關的工藝過程。對于那些在其上已發現其電子發射特性有如(2)或(3)所標示的表面傳導型電子發射元件，為了鑒別三個電子發射區3a，3b和3c中哪些個是良好的以及它們中的哪些個包含有失效或者缺陷，采用圖像處理方法來進行檢驗。
如同參照圖37的例子在以前已作過的說明那樣，包含有失效或缺陷的電子發射區成形薄膜具有一種結構特點，如在其周圍有碎屑或是凸起。在經過電化“成形”之后，這個特點仍然存在。因此，根據它們的結構，好的電子發射區能夠容易地與包含有失效或缺陷的電子發射區區別開。
實際上，作為例子，這種檢驗是用諸如設有放大透鏡、圖像存貯器和圖像處理器等的工業用電視攝象機一類圖像敏感裝置來進行的。更確切地，該被檢驗的表面傳導型電子發射元件的圖像是由圖像敏感裝置攝取的，攝取的圖像數據被存貯在一個圖像存貯器中。另一方面，一個正常元件的圖像圖案被預先存貯在另一個圖像存貯器中。圖像處理器執行正常圖像圖案與攝取的圖像數據的圖形匹配，當該兩個圖案相互匹配時，就確定該被檢驗的元件是正常的。
將在下面的假設的基礎上敘述下一個步驟(第九步)，即，作為以采用圖像處理檢驗方法為基礎的所作的判定的結果，發現電子發射特性如圖6中(2)所示，而且在電子發射區成形薄膜42b中沒有制作出正常的電子發射區。在本實施例中，使用例如激光束有選擇地對在電氣上串聯到非正常電子發射區的熱切除區44b進行加熱，從而切斷其間的電連接。
更確切地，如圖3H所示，用由激光源54發出的激光束對熱切除區44b進行局部照射，以使該區域被熔化，而切斷該電連接。激光源54可以是如二氧化碳激光器，一氧化碳激光器，或YAG激光器的任何一種紅外激光器，對激光器的唯一要求是要能提供較高的功率和易于有效地加熱。除如圖3H所示地直接對熱切除區44b發射激光束外，也可以在激光源和該熱切除區44b之間插入一塊透明的元件或如圖3H中虛線所示，取決于不同的情況，可以從玻璃基片1的下表面一邊發射激光束。
按上面所說明的步驟制成的本實施例的電子源中的一個表面傳導型電子發射元件被示于圖7中。按照本發明的第一個方面的電子源的電子發射元件的結構，并不僅限于在前面參照圖2到圖7所描述的那種結構。熱切除區不一定必需與電子發射區成形薄膜分離。根據本發明第一方面的基本概念，電子發射區成形薄膜的一部分也被可被作為熱切除區。
圖8是說明這種實施例的示圖。在這個實施例中，電子發射區成形薄膜102a，102b，102c被制作在電極41和45之間，防散射元件101制作在相鄰兩個電子發射區成形薄膜的中間。
正如圖7中的實施例一樣，圖8是按三個電子發射區中間的那一個沒有被正常地制作出來這樣的假定來畫的。不同于圖7中的熱切除區44b，在本實施例中，電子發射區成形薄膜102b的一部分被一激光束照射以切斷該電連接。
當電子發射區成形薄膜被激光束加熱時，除散射元件101被用來防止該成形薄膜碎片飛散到相鄰的正常的電子發射區上并對它們造成的有害的影響。該防散射元件101可以用與電極41、45相同的材料來制作，但把它的厚度設定為不小于諸如1微米則更有效一些。按照本發明的第一個方面的電子源的結構并不僅限于圖1中所示意圖的。
為每個元件提供的并聯的電子發射區的數目也不僅限于三個。重要的是，在每個元件中設有多個電子發射區。例如，每個元件可包含六個電子發射區。此外，這些電子發射區也不必被排在一條線上。
例如，如圖9中所示意顯示的那樣，一個元件可能包含六個電氣上并聯連接的發射區A，而且這六個區在空間上被排列成兩行，每行包含有三個發射區A。另一方面，如圖10所示意顯示的那樣，一個元件31又可能僅包含兩個發射區A。本實施例中，將描述一個采用圖10中所示的電子源的圖像顯示器例。圖11是顯示本實施例的圖像顯示器的顯示板的示意圖。
參見圖11，由1標注的是電子源的基片，G1、G2、G3是用于調制備各自的電子束的柵電極，133是顯示板的面板。
圖11顯示由許多像素組成的顯示板中僅包含有九個像素的一塊區域。面板133和基片1兼作為一個真空容器(圖中未示出)的一部分，在該容器中真空度保持在諸如10-6Torr(乇)。另外，面板133是通過在由諸如玻璃作成的襯底130的內表示b制作由諸如一層ITO薄膜形成的透明電極131和一層熒光物質132而制成的。取決于不同的情況，在熒光物質層132的下面，制作一層在CRT(陰極射線管)技術中熟知金屬襯底。
由一個高壓電源(圖中未畫出)將諸如10千伏的高電壓加到透明電極131上，在電子束的照射下，該熒光物質就發射出可見光。
每個柵電極G1、G2、G3均是諸如通過對金屬薄板進行機械加工而制成的帶狀形電極，每條電極上提供了與對應的表面傳導型電子發射元件對準的許多開口135，以使電子束能夠穿過該帶狀電極。柵電極在電氣上是相互獨立的，通過改變加到每個柵電極上的調制電壓的幅度，可以控制穿過開口135并照射熒光物質的電子束的強度。此外，改變調制脈沖的時間長度(持續時間)，可以控制穿過開口135并照射熒光物質的電子束的電荷量。相應地，通過調整加到柵格形電極上的調制電壓的幅度以及調制脈沖的持續時間，就可隨意地控制熒光物質發出的光的亮度。
更進一步地，類似于圖10所示的電子源，在玻璃基片1上，許多表面傳導型電子發射元件31被制作成一個陣列(見圖10)。沿X方向排列的表面傳導型電子發射元件在電氣上并聯連接。圖11中的由33d、34d、33e、34e、33f、34f標示的是用于實現這種并聯連接的公用引線電極。
在本實施例的顯示極中，由沿X方向上形成陣列的表面傳導型電子發射元件的許多電子發射元件的行與沿方向延伸的柵電極的列聯合構成一個XY矩陣。把適當的驅動電壓加到公共引線電極對上，可以有選擇地驅動任意一行電子發射元件，同時，把一適當的調制信號加到柵電極上，則可分別對從那一行電子發射元件發射的電子束進行調制。結果，通過依次改變要被驅動的元件行，顯示屏的所有像素(圖11中由134標示)可以依次被掃描。
圖12是一個簡化方框圖，顯示用于按照外部輸入的圖像信號驅動圖11中所示顯示板的電子電路的組成。
參見圖12，140所標明的是一塊圖11中所示的顯示板。141是圖像信號譯碼器，142為時序控制器，143為元件信息存貯器，144為修正計算器，145為串/并轉換器，146為行(line)存貯器，147為調制信號發生器，而148則為掃描信號發生器。下面，將敘述這些部件的各種功能。
圖像信號譯碼器141是一個從由諸如加到該譯碼器上的復合圖像信號(諸如一個NTSC一類的電視信號)中分離并再生同步信號分量和亮度信號分量的電路。再生的同步信號和亮度信號分別輸入到時序控制器142和修正計算器144。
時序控制器142是一個調整分量的操作中的時序的電路，它還根據同步信號產生出時序控制信號。更確切地說，該時序控制器142輸出一時序控制信號T1到電子發射元件信息存貯器143、T2到串/并轉換器145，T3到行存貯器146、以及T4到調制信號發生器147。
電子發射元件信息存貯器這樣一個存貯器，在其中，預先存貯有全部表面傳導型電子發射元件中每一個元件的正常電子發射區-即那些其熱切除區還沒有被切除的電子發射區-的數目。按照時序控制信號T1的操作，該電子發射元件信息存貯器143讀取所存貯的內容并將它輸出到修正計算器144。
該時序控制信號調整時序，以把關于每個相關像素的表面傳導型電子發射元件的信息與從圖像譯碼器141傳送到修正計算器144去的亮度信號同步地讀出。
修正計算器是用于按照來自電子發射元件信息存貯器143的電子發射元件信息，對從圖像譯碼器141來的亮度信號進行修正的計算電路。
作為例子，該計算器按下面的方式運行。在任意一個像素的亮度信號被輸入時，當對應的表面傳導型電子發射元件的兩個電子發射區都是正常的時候，該亮度信號被乘以系數1。當兩個電子發射區中僅有一個是正常時，該亮度信號被乘以系數2。在本實施例中，用系數1或2去乘，是因為圖11所示的顯示板中每一個表面傳導型電子發射元件包含有兩個發射區A。無須說，如圖1和圖2所示，在采用其它的每個元件有不同數目的電子發射區A的數目的表面傳導型電子發射的元件的情況下，則亮度信號要乘以不同的、取決于正常的電子發射區的數目的系數值。
另外，計算方法并不僅限于上面所說明的方法。基本的是，顯示板的發光特性可以由取決于正常電子發射區數目的計算方法來加以修正。例如，也可采用按照亮度信號來改變系數值的非線性方法。
被修正計算器144修正的亮度信號被輸入到串/并轉換器145，后者將串行圖像數據轉換成并行圖像數據，并把它輸出到行存貯器146。
行存貯器146是一個用于將一行圖像數據存貯預先確定的一段時間的存貯器。該存貯的數據然后被輸出到調制信號發生器147。
調制信號發生器147按照圖像數據產生一行圖像調制信號并將該調制信號并將該調制信號加到顯示板的柵電極G1、G2、G3。該調制信號可以是其電壓按圖像數據變化的電壓調制型信號，或是其脈沖持續時間按圖像信號變化的脈沖寬度調制型信號。
另一方面，掃描信號發生器148是一個用于由時序控制器142產生的時序控制信號T5有選擇地驅動一行表面傳導型電子發射元件的電路。該掃描信號發生器148將驅動電壓加到公用引線電極33f、33e、33d……中與要被驅動的電子發射元件行相對應的那一個上，而將0伏即地電平電壓加到對應于不要被驅動的電子發射元件行的其余各公用引線電極上。
由于相對的公用金屬絲狀電極34f、34e、34d、……均被連接到地電平上，因此，由該掃描信號發生器產生的驅動電壓能夠有選擇地驅動任意一個電子發射元件行。
掃描信號發生器148和調制信號發生器147都用時序由時序控制器142來調整。因此，顯示板140能夠按輸入圖信號一行行地順序顯示一幅圖像。
在上面所描述的圖像顯示器中，由于每個表面傳導型電子發射元件中的非正常電子發射區在其熱切除區上的電氣連接已被切斷，且按照正常電子發射區的數目而被修正過的調制信號被加到對應的柵電極上，所以，即使有一部分電子發射區不正常，圖像也可以以與原圖像相比有高保真度的亮度被顯示出來。
在上面描述的圖像顯示器中，如參見圖11在前面已解釋過的那樣，在表面傳導型電子發射元件層與熒光物質層132之間安置了用于調制的柵電極G1、G2、G3……。柵電極的安置不僅限于這樣一類位置，它們也可以被安放在如圖13中所示的例子那樣在表面傳導型電子發射元件的下面。參見圖13，柵電極G1、G2、G3、……制作在與其上制作表面傳導型電子發射元件的基片1相分離的基片151上。對于柵電極的布局來說，基本的是，每個電子發射元件周圍的電場的分布可以通過加到相對應的柵電極上的調制電壓而被改變，而且電子束的路徑也可以被控制。因此，柵電極也可以被制作在其上已制作有電子發射元件的玻璃基片1的下側，或者根據不同的情形，被作在與電子發射元件相同的平面上。盡管在上面的實施例4中XY矩陣是由表面傳導型電子發射元件組成的行和柵電極組成的列構成，但構成該矩陣的方法并不僅限于這一種。
例如，如圖14所示意表示的，一個電子源也可以這樣來制作，即，使表面傳導型電子發射元件31連接成一個簡單的矩陣而不使用任何柵格形電極。
在圖14中，X1、X2、X3、……的每一個均是將那些制作在基片1上的且又在X方向上被排列成一行的表面傳導型電子發射元件31互相的公用電極，而Y1、Y2、Y3……的每一個均是將那些在Y方向上排列成一列的表面傳導型電子發射元件31互連的公用電極。
采用本實施例，通過將合適的驅動信號加到該公用電極上，可以有選擇地驅動任意一個表面傳導型電子發射元件。此時，將被輸出的電子束的強度可以通過改變驅動信號電壓的大小來控制，而將要被輸出的總電子電荷量則可以通過改變驅動信號的每個脈沖的持續時間來控制。因而，當這一類電子源被用到顯示器上時，該顯示器輝度也可以不采用任何的柵電極而被調制。
圖15示出采用圖14所示電子源的顯示板的一部分。圖15中，173所標明的是一塊面板、該面板173包括一塊由諸如玻璃制成的透明基片170、疊置在該基片170上的透明電極171、以及在其上鑲嵌圖形的熒光物質174和黑色物質175被有選擇地施加或涂覆(成一個所謂的黑色矩陣)的熒光層172。除上面的以外，根據情況，CRT技術中熟知的金屬襯底也可能被采用。
以與表面傳導型電子發射元件按一對一的關系相對應的鑲嵌圖案的方式，把熒光物質174沉積在熒光層172上。此外，如圖所示，熒光物質174是通過有選擇地覆上紅色熒光物質R、綠色熒光物質G、以及蘭色熒光物質B而施加上的。
除此之外，與圖11所示的顯示器一樣，面板173和基片1兩者均兼作為一個真空容器的一部分。
更進一步地，如10千伏的高電壓被加到透明電極171上。
圖16是一個簡化方框圖，顯示出按照外部圖像輸入的信號來驅動圖15中的顯示板的電子電路的構成。
參見圖16，由180標明的是圖15所示的顯示器板、諸如圖象信號譯碼器141、時序控制器142、元件信息存貯器143、修正計算器144、串/并轉換器145、以及行存貯器146等電路部件具有與圖12中所示的那些部件相同的功能，因而在此不再敘述。
本實施例中，掃描信號發生器182和調制信號發生器181被用來驅動圖14中的電子源。與圖12中的實施例相類似，調制信號發生器181按照根據正常電子發射區的數目而修正的亮度信號產生調制信號。
與本發明的第一個方面相聯系的若干實施例已在上面被敘述了。下面，將參見圖17到圖25來敘述本發明的第二個方面。
根據本發明的第二個方面，一個電子源基本上是這樣來設置的，即，預先為每一個電子發射元件制作多個電子發射區成形薄膜，這多個薄膜中的至少一個是通過熱切除區與一個電源電極實現電連接的，而其他那些薄膜中至少一個則被保持與電源不發生電連接。然后，通過電壓源電極，那些已實現電連接的電子發射區成形薄膜經受電化“成形”處理，以形成一個電子發射區。在此以后，所制成的電子發射區的特性被檢驗。對于那些呈現出不合格特性的電子發射區，通過加熱其熱切除區，將其電連接完全切除以使之加不上驅動信號。此外，還沒有實現電連接的那些電子發射區成形薄膜現在被連接到供電電極并接受電化“成形”處理。換句話說，當在一個預先已實現電連接的電子發射區成形薄膜中沒有作成一個具有好的特性的電子發射區時，在還沒有被電連接的各份電子發射區成形薄膜中，另一個電子發射區分離地被制作出來。
圖17是用于說明按照本發明的第二個方面的電子源實施例的示意圖。該電子源的一部分包含大量的表面傳導型電子發射區。
圖17中，參考數1標明一塊基片，而由虛線限定的區域190示意地表示制作在基片1上的大量的表面傳導型電子發射元件中的一個。圖17，那許多元件中的僅九個被表示出來了。
每一個表面傳導型電子發射元件190均包含在圖17中由A標明的區域(這以后簡稱為區域A)、一個由B標明的區域(這以后簡稱為區域B)、一個熱切除區191和一個熱連接元件192作為電子發射元件190的組成部分。
更準確地說，區域A代表一個預先已被連接到電源供電電極及其周圍部分的電子發射區成形薄膜。
區域B代表一個起初沒有連接到兩個電極中的一個電極及其周圍部分的電子發射區成形薄膜。
熱切除區191代表一個在室溫下具有良好導電性的，而在被加熱時由于被熔化或被氧化就變成為絕緣狀態的元件。
熱連接元件192代表這樣一個元件，即當被加熱時，它就被熔化或變形，因而改變其狀態，從而使區域B和上面所述的一個電源供電電極彼此從此實現了電連接。
更進一步地說，193和194示意性地表示用于將沿X方面排列的表面傳導型電子發射元件并聯電連接并把電壓加到那些電子發射元件的電極上去。
現面，將詳述表面傳導型電子發射元件190。
圖18為表示表面傳導型電子發射元件的一個示例的透視圖。圖中，由1標明的是一塊由例如堿石灰玻璃(Soda line glass)制成的基片，191是由例如三氧化二銦(In2O3)制成的一個熱切斷區，192是一個由其成分包含諸如鉛和錫的焊錫或類似物質制成的熱連接元件，193和194是由諸如鎳制成的電源電壓供電電極，201和202是元件電極，203為一個電子發射區成形薄膜，204和205也是元件電極，而206是另一個電子發射區成形薄膜。
這些部件中，元件電極201和203以及電子發射區成形薄膜203聯合組成前面所說的區域A，而元件電極204和205以及電子發射區成形薄膜206聯合組成前面所說的區域B。
熱切斷區191可以以類似于前面與圖2等所示實施例相關聯的所述的方法制作。熱連接部件192最好是用具有良好的導電性并能在被加熱時易于熔化的材料來制作。
本實施中，為了在電子發射區成形薄膜203中形成一個電子發射207，首先將“成形”電壓加到電源供電電極193和194上，注意，“成形”過程中的“成形”電壓和真空狀態全都是與在前面結合按照本發明的第一個方面的實施例敘述的那些條件完全相同的。
然后，采用在前面參照圖5來描述的那種測量/評估裝置，對在電子發射區成形薄膜203中制作的電子發射區207的特性進行檢驗。
按照本發明的第二個方面，當這種檢驗導致的結果表明電子發射區207具有正常的特性，則將相關聯的電子發射區原樣地使用。另一方面，當電子發射區207不具有正常的特性時，則首先把那個電子發射元件的熱切除區191進行加熱，將那之間的電連接燒毀或切斷，然后，將熱連接元件192進行加熱，以便將元件電極205與電源供電電極193電連接。
取決于不同的情況，上面所述的兩個加熱步驟可以同時被執行或顛倒順序執行。加熱可以為局部加熱，如同參照圖3H(第九步)在前面所述敘述的那樣采用激光束來進行。
在加熱這些步驟之后，再次將“成形”電壓加到電源供電電極193和194之間，以便在電子發射區成形薄膜206中形成一個電子發射區210(圖19)。
這樣制成的一個表面傳導型電子發射元件示于圖19中。由211標明的是一個通過將熱連接元件加熱并熔化而建立起來的一條傳導路徑。
同樣要求對該新制成的電子發射區210的電子發射特性進行檢驗。如果該電子發射區也沒有正常的特性(盡管從概率上看這是極少發生的)，則該相應的元件就不被采用。但是，如果該失效區域能被修復，則該元件在修復后再被使用。如果一個失效區很難通過修理恢復其功能，則從有效利用資源的觀點來看，最好是將那個元件作為原材料重新使用。
圖17中示意地表示的電子發射元件并不僅限于圖18和圖19所示的結構形式，但它也可能如圖20所示那樣來被構成。
在圖20的修正的實施例中，不使用在圖18中的元件所使用的那種元件電極202和204，電源供電極193和194被用來兼作那些元件電極的一部分。在本實施例中，電子發射區成形薄膜203的寬度L1(因此即電子發射區207的長度)被設定為不同于電子發射區成形薄膜206的寬度L2。這種布局表示了這樣一種設想，即，為了減小被每個元件所占的面積及以一個較小的間距布置元件。一般地說，當使用恒定的電壓來驅動該元件時，在電子發射區的寬度和其發射電流之間呈現出一種比例關系。因此，在電子發射區207失效而電子發射區成形薄膜206的一側被采用的情況下，對驅動電壓的幅度或驅動脈沖的寬度進行適當的修正以使電子束以相同的強度或以同樣大小的電子電荷量來被發射出來。
更進一步地說，如同按照本發明的第一個方面而結合圖8中的實施例在前面所說明的那樣，本實施例中使用的熱切除區也可以由電子發射區成形薄膜的一部分給出。
圖21示出采用實施例6的顯示器板的一個例子。
本顯示板基本上是用圖17中的電子源來代替圖11中的顯示板的電子源來構成的，而面板133，柵電極G1、G2、G3……等等全都是與圖11中所示的相同。因此，在這里將不重復關于那些部件的詳細描述。
該顯示板的驅動電路也基本上具有如圖12所示的那樣的同樣的結構。然而，元件信息存貯器143為每個發射元件來存貯是區域A和區域B中的哪一個是被采用的，修正計算器144按照區域A和區域B之間電子發射特性的不同執行對亮度信號加以修正的計算。圖22示意性地示出按照本發明第二個方面的另一個實施例。
本實施例中，熱切除區191和區域A以串聯電連接的方式被設在電源供電電極193和194之間，而區域B則與熱切除區191并聯連接地設置。另外，一個熱連接元件192被制作在區域B和電源供電電極194之間。由虛線限定的區域190。則代表許多表面傳導型電子發射元件中的一個。
本實施例中，也是首先將“成形”電壓加到電源供電電極193和194之間，這使區域A接受電化“成形”處理以便在其中形成一個電子發射區。此時，由于熱切除區191具有比區域B小得多的電阻，因而實際上并無電流流過區域B，所以區域B并未經受“成形”處理。
然后，如同上面的實施例6的情形一樣，對區域A中的形成的電子發射區的電子發射特性進行檢驗。當其特性是正常的時，則將那個發射區按原樣使用。另一方面，當其特性不正常時，則熱的除區191就被加以將那其間的電連接按燒毀或切斷，而熱連接元件192也被加熱以便實現電源供電電極194和區域B的電連接。在此之后，再次在電源供電電極193和194之間加上“成形”電壓以便在區域B制作一個電子發射區。
圖23是一個表面傳導型電子發射元件的透視圖，它顯示圖22中示意地表示出的該表面傳導型電子發射元件的一個例子。
圖23中，251標明的是區域A中的一個電子發射區成形薄膜，252是區域B中的電子發射區成形薄膜，253是元件電極。
在本例子中，電源供電電極194也被用作區域A中的一個元件電極，類似地，電源供電電極193也被用作區域B的一個元件電極。更進一步地，元件電極253也被用作區域A和B的每一個的另一個元件電極。此外，在本例子中，如所示，電子發射區成形薄膜251和252可以被制成跨過元件電極253的一塊連續的薄膜。圖24示意性地示出按照本發明的第二個方面的另一個實施例。
本實施例中，由190標示的每一個表面傳導型電子發射元件包括區域A、區域B1和B2、熱切除區263、264以及熱連接區261和262。
本實施例中，首先將“成形”電壓加在電源供電電極193和194之間，以便在區域A中形成一個電子發射區。
在此之后，對制成的電子發射區的電子發射特性進行檢驗。當該特性正常時，該電子發射區被原樣采用。另一方面，當該特性不正常時，將熱切除區263加熱以將在其間的電連接燒毀或切斷，而熱連接元件261也被加熱以將區域B1和電源供電電極193電連接起來。
“成形”這時再次被加到電源供電電極193和194之間，以便在區域B1形成一個電子發射區。
其后，對區域B1中形成的這個電子發射區的電子發射特性進行檢驗。當該特性正常時，則就在那具狀態下采用該相關的電子發射元件。另一方面，當該特性不正常時，則將熱切除區264加熱，以將其間的電連接燒毀或切斷，熱連接元件262也將被加熱以便實現區域B2和電源供電電極193的電氣連接。
如上所描述的，通過采用兩個備份區B1和B2，本實施例的電子發射元件可以以幾乎近于百分之百的成品率被生產出來。如圖25所示，按照本發明的第二個方面的表面傳導型電子發射元件也可以連接成一個簡單的矩陣。
圖25中，X1、X2、X3……均是用于將那些制作在其片1上的并在X方向上排列成一行的表面傳導型電子發射元件互連的電源供電電極，而Y1、Y2、Y3……均是用于將那些在Y方向上排列成一行的表面傳導型電子發射元件互連的電源供電電極。當然，圖25中的電子源，可以通過例如用其代替圖15中所示的顯示器的電子源，而被采用。
結合若干最佳實施例，本發明已在上文中被敘述過了。按照本發明的第一個方面，多個電子發射區成形薄膜以并聯方式設置，電子發射區就被制作在這些薄膜中。對于每一個表面傳導型電子發射元件，例如，多個電子發射區成形薄膜以電氣上并聯的形式被設置，并隨后經受電化“成形”處理以在各電子發射區成形薄膜分別形成電子發射區。然后，形成的電子發射區的電子發射特性被檢驗。對于那些其特性不正常的電子發射區，其電連接被全部切斷以不讓驅動信號加到那些電子發射區上去。更進一步地，調制信號要按每個電子發射元件中正常電子發射區的數目來被修正。
采用這樣一種安排，與對每個電子發射元件來說僅包含有一個電子發射區的先有技術的電子源相比，成品率將能被大大地提高。另外，由于電子束功率被修正，當把這樣的電子用于諸如顯示器時，即使有一部分電子發射區失效，圖像仍能夠以對原圖象有高保真度的亮度被顯示。
根據本發明第二個方面，預先為每一個電子發射元件提供多個電子發射區成形薄膜，那些個薄膜中的至少一個通過一個熱切除區而電連接到一個電源供電電極，那些個薄膜中的至少另外一個被保持不被電連接到電源供電電極。然后，在已被電連接的電子發射區成形薄膜中的形成一電子發射區。例如，在表面傳導型電子發射元件的情況下，已實現電氣連接的電子發射區成形薄膜通過電源供電電極而經受電化“成形”處理，以形成電子發射區。在這以后，這形成的電子發射區的特性得到檢驗。對于其特性不正常的電子發射區，采用加熱熱切除區的辦法將其電連接完全切斷以不讓其加上驅動信號。另外，先前還沒有實現電連接的電子發射區成形薄膜現在則被連接到電源供電電極，以便以與上面類似的方法形成電子發射區。這樣一來，即使在第一個電子發射區成形薄膜沒有被形成一個良好的電子發射區，另一個電子發射區卻能夠在先前還沒被電連接的電子發射區成形薄膜中被形成。
采用這樣一種安排，電子源的成品率能被大大地提高。
起初未被連接的備份電子發射區成形薄膜，不一定要有和起動已被電連接的電子發射區成形薄膜同樣的形狀。例如，采用在一個較小的面積上制作該備份電子發射區成形薄膜的方法，由一個電子發射元件占據的面積則可以被減小，而發射元件的排列間距也可被做得更小些。即使在采用備份電子發射區成形薄膜的情況下，通過提供用于修正由不同尺寸大小引起的電子發射特性的差異的驅動修正裝置，具有相同功率的電子束仍然可以被產生出來。結果，這樣的電子源被用到諸如顯示器上去時，圖像仍能夠以對原圖象有高保真度的亮度被顯示。
因而，根據本發明，由于電子發射元件的成品率-特別是表面傳導型電子發射元件-可以被顯著地提高，可以較便宜的成本提供電子發射元件數目相同的電子源，而電子發射元件數目較大的電子源也可以容易地被制造出來。因而，例如，以較低的成本實現像素數目增多了的大屏幕顯示器就是可能的了。具有這樣一些優點的本發明的成像裝置不僅可以被廣泛地用于高質量電視機和計算機終端，也可被廣泛地被應用于各種家用和工業用設備中，如大屏幕家庭劇場(home theaters)、電視會議系統、以及電視電話中。
權利要求
1.一種電子源，包括基片和該在該所述基片上的電子發射元件，其中所述電子發射元件包括多個并聯電連接的電子發射區，所述電連接通過熱切除元件實現。
2.按權利要求1的電子源，在其中所述電子發射元件是這樣被布置的，即多個包含電子發射區的導電薄膜被并聯電連接在電極之間，所述電極和所述導電薄膜通過熱切除元件被連接起來。
3.按權利要求1的電子源，其中所述電子發射元件是這樣被布置的，即多個包含電子發射區的導電薄膜在被并聯電連接在電極之間，所述導電薄膜由熱切除元件制成。
4.按權利要求1的電子源，其中所述電子發射元件是表面傳導型電子發射元件。
5.按權利要求1的電子源，其中多個所述電子發射元件被沉積在所述基片上。
6.按權利要求1的電子源，其中所述電子源包括用于按所述電子發射區的數目修正加到所述電子發射元件上的驅動信號的裝置。
7.按權利要求1的電子源，其中所述電子源包括在數量上有多個所述電子發射元件，以及用于每個所述電子發射元件中電子發射區的數目對加到所述電子發射元件上的驅動信號逐個元件地進行修正的裝置。
8.按權利要求1的電子源，其中所述電子源包括用于存貯所述電子發射元件中電子發射區的數目的存儲裝置，以及用于按照在所述存儲裝置中所存貯的信息對加到所述電子元件上的驅動信號進行修正的裝置。
9.按權利要求1的電子源，其中所述電子源包括多個電子發射元件用于存貯每個所述電子發射元件的電子發射區數目的存貯裝置、以及用于按照存貯在所述存貯裝置中的信息對加到所述電子發射元件上的驅動信號逐個發射元件地進行修正的裝置。
10.一種成像裝置它包括按權利要求1到9中任何一項的電子源、用于借助由所述電子源發射的電子束的照射束產生圖像的圖像形成元件、以及用于按照輸入圖像信號對所述發射到所述圖像形成元件的電子束進行調制的調制裝置。
11.一種電子源，包括基片和設在所述基片上的電子發射元件，其中所述電子發射元件包括通過熱切除元件而接到電壓源裝置上的電子發射區和帶有熱連接元件的電子發射區成形薄膜。
12.按照權利要求11的電子源，其中所述發射元件包括在各電極之間通過所述熱切除元件而連接到所述電極上并包括所述電子發射區的導電薄膜，和帶有所述熱連接元件的所述電子發射區成形薄膜。
13.按權利要求12的電子源，其中所述熱連接元件被設在所述電極之一與所述電子發射區成形薄膜之間。
14.按照權利要求11的電子源，其中所述電子發射元件是表面傳導型電子發射元件。
15.按權利要求11的電子源，其中多個所述電子發射元件被設在所述基片上。
16.按權利要求11的電子源，其中所述電子源包括用于按照所述電子發射元件的電子發射特性對加到所述電子發射元件上的驅動信號進行修正的裝置。
17.按權利權利要求11的電子源，其中多個所述電子源包括多個電子發射元件，以及用于按照所述電子發射元件的電子發射特性的差異對加到所述電子發射元件上的驅動信號逐個發射元件地進行修正的裝置。
18.一種成像裝置，它包括按權利要求11到17中的任何一項的電子源、用于在被所述電子源發射的電子束照射時產生圖像的圖像形成元件、以及用于按照輸入的圖像信號對照射到所述圖像形成元件中的所述電子束進行調制的調制裝置。
19.一種電子源，包含一塊基片和設在所述基片上的電子發射元件，其中所述電子發射元件包括被連接到電壓源裝置上的電子發射區，該連接是利用熱連接元件實現的。
20.按權利要求19的電子源，其中所述電子發射元件是表面傳導型電子發射元件。
21.一種成像裝置，它包括按權利要求19或20的電子源、用于在被所述電子源發射的電子束照射時產生圖像的圖像形成元件、以及用于按照輸入圖像信號對照射到所述圖像形成元件的電子束進行調制的調制裝置。
22.一種用于制造包含一塊基片和設在該所述基片上的電子發射元件的電子源的方法，該方法包括以下步驟在所述基片上制作多個并聯電連接的電子發射區;檢驗所述多個電子發射區以檢測其電子發射特性;以及切斷在所述檢驗中其所述電子發射特性被發現為不正常的那些電子發射區中的所述電連接。
23.按照權利要求22的電子源制造方法，其中制作所述電子發射區的所述步驟包括使電子發射區成形薄膜受到電化處理的步驟。
24.用于制造成像裝置的一種方法，該成像裝置包括一個電子源、一個借助于從所述電子源發射的電子束的照射而產生圖像的圖像形成元件、以及用于按輸入圖像信號對發射到所述圖像形成元件的所述電子束進行調制的調制裝置，在該方法所述電子源是用按照權利要求22或23的所述制造方法而制造的。
25.一種用于包括一塊基片和設在所述基片上的電子發射元件的電子源的制造方法，該方法包括以下步驟在所述基片上制作電子發射區成形薄膜，制作被連接到電源裝置的電子發射區;檢驗所述電子發射區以檢測電子發射特性;切斷其電子發射特性在所述檢驗步驟中已被發現為不正常的那些電子發射區中的所述電連接;將所述電子發射區成形薄膜連接到所述電壓源裝置;以及在所述電子發射區成形薄膜中制作電子發射區。
26.按照權利要求22的電子源制造方法，其中制作所述電子發射區的所述步驟包括使電子發射區成形薄膜經受電化處理的步驟。
27.用于制造成像裝置的一種方法，該成像裝置包括一個電子源、一個借助于從所述電子源發射的電子束的照射而產生圖像的圖像形成元件、以及用于按輸入圖像信號對發向所述圖像形成元件的所述電子束進行調制的調制裝置，在該方法中所述電子源是按權利要求25或26的所述制造方法制造的。
全文摘要
在包含有一塊基片和沉積在該基片上的電子發射元件的電子源中，該電子發射元件包括多個并聯電連接的電子發射區，檢驗它們的電子發射特性，對于那些不正常的電子發射區，切斷其電連接。或者，電子發射元件包括通過熱切除電子發射區和包括熱連接元件的電子發射區成型薄膜。在切斷不正常的電子發射區中的連接后，電子發射區成型薄膜連到電源裝置上，在該薄膜中制作另一個電子發射區。這種電子源和成像裝置使成品率和圖像質量被提高了。
文檔編號H01J1/316GK1099186SQ9311568
公開日1995年2月22日 申請日期1993年12月28日 優先權日1992年12月28日
發明者坂里嘉和, 吉岡征四郎, 野村一郎, 鱸英俊, 金子哲也, 武田俊彥 申請人:佳能株式會社