專(zhuān)利名稱(chēng)：用于制造電子源和成像設(shè)備的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造電子源和一種成像設(shè)備的設(shè)備。
已知有熱電子發(fā)射型及冷陰極電子發(fā)射型的兩類(lèi)電子?jì)屔溲b置。其中，冷陰極發(fā)射型裝置指包括場(chǎng)致發(fā)射型(下文稱(chēng)為FE型)裝置，金屬/絕緣層/金屬型(下文稱(chēng)為MIN型)裝置和表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置。FE型裝置的實(shí)例包括由W.P.Dyke和W.W.Dolan在《電子物理學(xué)進(jìn)展》第8卷(1956年)第89期的“場(chǎng)致發(fā)射”一文中提出的裝置和由C.A.Spindt在《應(yīng)用物理雜志》第47卷(1976年)第5284期的“具有鉬錐體的薄膜場(chǎng)致發(fā)射的物理性質(zhì)”一文中所提出的裝置。
MIN型裝置的實(shí)例業(yè)已在《應(yīng)用物理雜志》第32卷(1961年)第646期上C.A.Mead所作“隧道發(fā)射放大器”的論文中公開(kāi)。
表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的實(shí)例包括由M.I.Elinson在《無(wú)線(xiàn)電工程·電子物理學(xué)》第10卷(1965年)中所提出的一種裝置。
表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置是利用當(dāng)電流受迫平行于薄膜表面流動(dòng)時(shí)，電子會(huì)由在一襯底上構(gòu)成的一小片薄膜上發(fā)射出的現(xiàn)象而制得的。Elinson提出在這種類(lèi)型裝置中使用二氧化錫薄膜，而Dittmer則在《固體薄膜》第9卷(1972年)第317期的一文中提出使用金薄膜，另一方面，M.Hartwell與C.G.Fonstad在《IEEE匯刊·電子裝置會(huì)議》第519期(1975年)中，H.Araki et al.在《真空》第26卷(1983年)第1期第22頁(yè)的中則分別討論了使用In2O3/SnO2薄膜和碳薄膜的情況。
附圖34示意性地說(shuō)明了由M.Hartwell提出的一種典型的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置。在圖26中，參考數(shù)號(hào)1代表一襯底。參考數(shù)號(hào)4代表一電子導(dǎo)電薄膜，該薄膜通常是用濺射的方式制成一種“H”形的金屬氧化膜而制備出的，當(dāng)該薄膜受電子激勵(lì)過(guò)程影響時(shí)，薄膜的一部分最終成為一電子發(fā)射區(qū)域5，在下文的描述中，上述電子激勵(lì)過(guò)程稱(chēng)為“激勵(lì)成形”。在圖26中，使上述裝置的一對(duì)電極分離的金屬氧化膜的薄的水平的區(qū)，它的長(zhǎng)度L是0.5至1mm，而寬度W是0.1mm。
但是應(yīng)注意，表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置不必非有在一簡(jiǎn)單操作中制造的“H”形薄膜不可。也可將一對(duì)電極象“H”的支柱一樣彼此平行地排列在第一位置上，然后構(gòu)制一導(dǎo)電薄膜以連接上述電極。薄膜的材料與厚度可不同于電極的材料與厚度。
通常，一個(gè)電子發(fā)射區(qū)域5在一表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置中是通過(guò)使裝置的導(dǎo)電薄膜4受到電激勵(lì)的初始過(guò)程的影響而產(chǎn)生的，上述過(guò)程稱(chēng)為“激勵(lì)成形”。在激勵(lì)成形過(guò)程中，將一恒定直流電壓或以典型的1伏/分的速度上升的一種緩慢上升直流電壓施加到導(dǎo)電薄膜4已知的相對(duì)兩端上，以使薄膜部分地毀壞，形變或變形，從而產(chǎn)生一電子發(fā)射區(qū)域5，該區(qū)域電阻較高。這樣，電子發(fā)射區(qū)域5就成為導(dǎo)電薄膜4的一部分，該部分中通常包括一個(gè)或若干個(gè)間隙，使得電子能夠從間隙中發(fā)射出去。注意，一旦表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置處于一激勵(lì)成形過(guò)程中時(shí)，則每當(dāng)有一適宜的電壓加在導(dǎo)電薄膜4上而使一股電流通過(guò)發(fā)射裝置時(shí)，上述表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置就會(huì)從它的電子發(fā)射區(qū)域5處發(fā)射電子。
由于表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置具有一種特別簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)并且能夠以一種簡(jiǎn)單的方式制造，所以可將大量的這種裝置在一較大的區(qū)域內(nèi)毫不困難地進(jìn)行有利的排列。實(shí)際上，業(yè)已做了大量研究以充分發(fā)掘表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的這一優(yōu)點(diǎn)。例如，業(yè)已提出了包括一種自發(fā)射型扁淺成像設(shè)備在內(nèi)的各種成像設(shè)備。
在包括大量表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的電子源的典型實(shí)例中，可如
圖14所示，將上述裝置排列成平行的行，并將每行裝置的正、負(fù)極分別連接到共同的導(dǎo)線(xiàn)上(階梯結(jié)構(gòu))，或是如圖10所示，構(gòu)制一導(dǎo)線(xiàn)矩陣，并將上述裝置連接到各自的導(dǎo)線(xiàn)上。
為了使包括許多電子發(fā)射裝置的成像設(shè)備能夠穩(wěn)定地提供清晰、明亮的圖像，就要求電子發(fā)射裝置能夠一致地且有效地工作以發(fā)射電子。表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的效率是由當(dāng)將某一確定的電壓加在裝置的電極上時(shí)，流經(jīng)該裝置成對(duì)的電極間的電流(下文稱(chēng)為“裝置電流”)與發(fā)射到成像設(shè)備真空中的電子所產(chǎn)生的電流(下文稱(chēng)為“電子發(fā)射電流”)的比值確定的。如果電子源的所有電子發(fā)射裝置都能夠在如一成像設(shè)備等的設(shè)備中一致且有效地工作以發(fā)射電子，且上述的成像設(shè)備包括一熒光體作為其成像件，則這種設(shè)備就可成為一種高清晰度成像設(shè)備或是一種電視機(jī)，這種電視機(jī)可以很扁，且其消耗的能量也減少了。這樣，這種可節(jié)省能量的設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路及其它部件也可以由較低的成本來(lái)制造。
通過(guò)深入細(xì)致的研究，本發(fā)明的發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，如果象以上所述，在通過(guò)激勵(lì)成形從而在電子發(fā)射設(shè)備中產(chǎn)生一電子發(fā)射區(qū)域之后，將某一電壓在一種包含有機(jī)物質(zhì)的氣氛中加到一表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置上，則從上述電子發(fā)射區(qū)域發(fā)射出的電子所形成的電流就會(huì)顯著增加。這種操作稱(chēng)為“激活”。上述現(xiàn)象可歸因于作為加壓結(jié)果而形成的碳的激活的薄膜沉積層或是電子發(fā)射區(qū)域附近產(chǎn)生的碳化物。
當(dāng)有一如圖14或圖10所示的電子源受到激活過(guò)程影響時(shí)，就會(huì)有一脈沖電壓同時(shí)施加在同一行的所有裝置上或是在一個(gè)接一個(gè)的基礎(chǔ)上順次施加在同一行的裝置上，從而在每個(gè)裝置上形成一種激活物質(zhì)的薄膜沉積層。
但是，使用上述的激活技術(shù)時(shí)，是在給定的條件下施加預(yù)定一段時(shí)間的脈沖電壓，于是電子發(fā)射裝置會(huì)表現(xiàn)出不同的激活程度，這可能是一些差異的作用，如導(dǎo)電薄膜的薄膜厚度的偏差一類(lèi)的裝置的制造條件的細(xì)微差異，以及取決于裝置相對(duì)位置的制造環(huán)境中的有機(jī)物質(zhì)分壓的差異等。于是，最后的結(jié)果就會(huì)是電子源的裝置不能一致地工作并使成像設(shè)備的亮度分布也表現(xiàn)為顯著的不均勻。雖然這些問(wèn)題可通過(guò)在激勵(lì)裝置時(shí)校正每個(gè)裝置的工作條件而一定程度上得到解決，但是這種校正措施將需要大量的記憶裝置，以為每個(gè)裝置存儲(chǔ)校正信息，結(jié)果，包括大量電子發(fā)射裝置的成像設(shè)備就不可避免地變得很大并且很昂貴。
另外，激活薄膜沉積層會(huì)形成在電子發(fā)射裝置不需要的區(qū)域上并在激活過(guò)程中電連接正、負(fù)極。這樣就會(huì)有一股不利于電子發(fā)射的電流(漏泄電流)在電極之間流動(dòng)從而降低了電子發(fā)射的效率并加大了裝置的功率消耗率。于是，電子發(fā)射裝置就可能在電子源內(nèi)部產(chǎn)生熱，而不得不為電子源設(shè)置一散熱裝置，以排放內(nèi)部聚集的熱量，因而又需要有一功率消耗驅(qū)動(dòng)電路。總之，上述這些以及其它消極因素會(huì)嚴(yán)重地限制成像設(shè)備的設(shè)計(jì)。盡管這些因素可通過(guò)在漏泄電流通路顯著增大之前完成激活過(guò)程，以及執(zhí)行一額外的穩(wěn)定操作以消除可能的漏泄電流通路而避免其出現(xiàn)，但是必須在處理電子發(fā)射裝置而使得存在一足夠大的電子發(fā)射電流Ie之前中止激活過(guò)程。
鑒于上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種制造電子源的設(shè)備，所說(shuō)電子源能以較低的耗電率一致地工作以發(fā)射電子，同時(shí)提供一種具有這種電子源的成像設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了制造一種電子發(fā)射裝置的方法，所說(shuō)的電子發(fā)射裝置具有一對(duì)裝置電極和包括有一電子發(fā)射區(qū)的導(dǎo)電薄膜，該薄膜布置在上述電極之間，上述方法的特征在于它包括一個(gè)增大相應(yīng)裝置的發(fā)射電流的激活過(guò)程，所說(shuō)的激活過(guò)程包括步驟a)在初始條件下向具有一間隙段的導(dǎo)電薄膜施加一電壓(Vact)，b)探測(cè)所說(shuō)導(dǎo)電薄膜的電性能和c)如果需要的話(huà)，改變所說(shuō)的初始條件，該條件為所探測(cè)的導(dǎo)電薄膜的電性能的函數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了在一電子發(fā)射裝置上執(zhí)行一激活過(guò)程的一種設(shè)備，所說(shuō)的電子發(fā)射裝置具有一對(duì)裝置電極和一個(gè)包括有電子發(fā)射區(qū)域的導(dǎo)電薄膜，該導(dǎo)電薄膜布置于上述電極之間以增大裝置的發(fā)射電流，上述設(shè)備的特征在于它包括a)用于在初始條件下向具有一間隙段的導(dǎo)電薄膜施加一電壓(Vact)的裝置，b)用于探測(cè)所說(shuō)導(dǎo)電薄膜的電性能的裝置和c)用于在需要的情況下改變所說(shuō)的初始條件的裝置，該條件為所探測(cè)的導(dǎo)電薄膜的電性能的函數(shù)。
圖1A為根據(jù)本發(fā)明的制造設(shè)備的一個(gè)框圖，它表示出上述設(shè)備的一種可能有的構(gòu)形。
圖1B為根據(jù)本發(fā)明的制造設(shè)備的一個(gè)框圖，它表示出上述設(shè)備的另一種可能有的構(gòu)形。
圖2為一流程圖，它說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的一種制造方法。
圖3A與3B是可應(yīng)用本發(fā)明的一種表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的示意圖。
圖4是可應(yīng)用本發(fā)明的另一種表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的示意圖。
圖5A到5C是可應(yīng)用本發(fā)明的再一種表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的示意圖，它們說(shuō)明了制造上述裝置的不同步驟。
圖6A與6B是曲線(xiàn)圈，它們表示出可用于制造一表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的激勵(lì)成形過(guò)程中脈沖電壓的波形。
圖7A與7B是曲線(xiàn)圖，它們表示出可用于制造一表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的激活過(guò)程中脈沖電壓的波形。
圖8為一測(cè)量裝置的框圖，該測(cè)量裝置用于測(cè)定一表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置或一電子源的電子發(fā)射性能。
圖9為一曲線(xiàn)圖，它表示出一表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置或一電子源的裝置中，電壓與裝置電流之間的關(guān)系以及裝置電壓與發(fā)射電流之間的關(guān)系。
圖10為一矩陣結(jié)構(gòu)的電子源的示意性局部平面圖。
圖11為一示意性透視圖，它表示出經(jīng)切除一部分后的包括一矩陣結(jié)構(gòu)的電子源的成像設(shè)備。
圖12A與12B為示意圖，它們表示出可用于本發(fā)明目的的發(fā)光薄膜的兩種可能的構(gòu)形。
圖13為一可應(yīng)用本發(fā)明的一成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路的框圖。
圖14為一梯形結(jié)構(gòu)的電子源的示意性平面圖。
圖15為一示意性透視圖，它表示出經(jīng)切除一部分后的包括一階梯形結(jié)構(gòu)的電子源的成像設(shè)備。
圖16A為一根據(jù)本發(fā)明的制造設(shè)備的框圖，它表示出上述設(shè)備又一種可能的構(gòu)形。
圖16B為一根據(jù)本發(fā)明的制造設(shè)備的框圖，它表示出上述設(shè)備的又另一種可能的構(gòu)形。
圖17為一示意性平面圖，它表示出可應(yīng)用本發(fā)明的若干串聯(lián)排列的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置。
圖18A與18B為曲線(xiàn)圖，它們表示出一脈沖電壓的波形，該脈沖電壓可用于根據(jù)本發(fā)明的一種制造設(shè)備激活過(guò)程中與一種制造方法上。
圖19A至19H為一電子源的局部示意圖，它們表示出可應(yīng)用本發(fā)明的電子源的一種制造方法。
圖20為一矩陣結(jié)構(gòu)電子源的示意性平面圖，它表示出傳導(dǎo)一激勵(lì)成形過(guò)程的線(xiàn)路布置。
圖21為一裝置的示意性框圖，此裝置用于在實(shí)例13中施加一激活脈沖電壓。
圖22為一示意圖，用于說(shuō)明實(shí)例13中的行選擇器的操作。
圖23為一時(shí)間圖，用于說(shuō)明脈沖產(chǎn)生與實(shí)例13中行選擇器操作之間的關(guān)系。
圖24為一時(shí)間圖，用于說(shuō)明在不同方向上作用到線(xiàn)路上的脈沖電壓之間的關(guān)系。
圖25為一可應(yīng)用本發(fā)明的成像設(shè)備的框圖。
圖26為一示意性平面圖，它表示出由Hartwell等人提出的一種傳統(tǒng)的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置。
圖27A至27C為一梯形結(jié)構(gòu)的電子源的示意性的局部圖，它們說(shuō)明了上述電子源的一些制造步驟。
在本發(fā)明的用于制造表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置、制造包括一批這種表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的電子源、和制造設(shè)有這種電子源的成像設(shè)備的設(shè)備中，為激活上述的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置，此設(shè)備包括(a)用于探測(cè)電子發(fā)射裝置的導(dǎo)電性能，同時(shí)在裝置中執(zhí)行激活過(guò)程的裝置；(b)用于確立激活過(guò)程條件的裝置；(c)用于確定激活過(guò)程的連續(xù)性，且在按需要時(shí)改變激活過(guò)程的條件或中止激活過(guò)程的裝置，上述激活過(guò)程為由所說(shuō)裝置(a)探測(cè)到的導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能的一個(gè)函數(shù)。
裝置(a)一般探測(cè)至少兩股電床間的關(guān)系，一股是在發(fā)射裝置電極之間流動(dòng)的電流(發(fā)射裝置電流)If，另一股是從此發(fā)射裝置發(fā)射到真空中而到達(dá)一陽(yáng)極上的電子和加到發(fā)射裝置電極上的電壓(發(fā)射裝置電壓)Vf所形成的電流(發(fā)射電流)Ie。
在其它裝置中，裝置(b)一般是用來(lái)確立加在設(shè)備上用于激活的脈沖電壓的波形以及激活氣氛的參數(shù)。脈沖電壓一般以脈沖寬度、脈沖間隔和波形表達(dá)，所說(shuō)波形可為三角形，矩形或梯形。激活氣氛則用其中所含的有機(jī)物質(zhì)、用于激活過(guò)程的每種激活氣體的分壓以及氫氣一類(lèi)暫時(shí)導(dǎo)入激活系統(tǒng)的腐蝕氣體來(lái)表示。
圖1的框圖說(shuō)明了以上所列裝置之間的關(guān)系。
在本發(fā)明的用于制造一種表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置、制造包括許多這種表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的一種電子源、和制造設(shè)有這種電子源的一種成像設(shè)備的方法中，所說(shuō)方法包括下述步驟(A)確立初始條件并啟動(dòng)一激活過(guò)程，這稱(chēng)為一啟動(dòng)程序；(B)依照一預(yù)定的操作常規(guī)程序，執(zhí)行一激活過(guò)程；(C)根據(jù)需要中斷或是與所說(shuō)常規(guī)程序協(xié)調(diào)一致，以探測(cè)電子發(fā)射裝置或電子源的性能；(D)根據(jù)以上步驟(C)所獲得的信息，選擇繼續(xù)，或修改常規(guī)程序的條件，或中止激活過(guò)程。
(E)如果在以上的步驟(D)中選擇了修改，則修改所說(shuō)常規(guī)程序的條件；或(F)如果在步驟(D)中選擇了中止，則執(zhí)行用于中止激活過(guò)程的一個(gè)操作程序，這叫做關(guān)閉程序。
圖2表示出以上步驟之間的關(guān)系。
以上列出的步驟(A)特別包括下列操作初始化用于產(chǎn)生激活過(guò)程的脈沖電壓的一個(gè)振蕩器；如果有一脈沖電壓加在每個(gè)電子發(fā)射裝置上或每組電子發(fā)射裝置上，初始化用于配電裝置的一個(gè)程序；初始化一程序，該程序用于導(dǎo)入或確定將一種有機(jī)氣體導(dǎo)入設(shè)備的時(shí)間，將設(shè)備抽空，如果需要的話(huà)，再將設(shè)備烘干。
步驟(B)的常規(guī)程度包括的操作有在一預(yù)定的氣氛中持續(xù)地施加一穩(wěn)定的脈沖電壓，或是改變作為一個(gè)程序的函數(shù)的脈沖的高度和寬度同時(shí)周期性地改變氣氛的脈沖的高度和寬度。
步驟(C)是探測(cè)Ie和Vf之間的關(guān)系和/或每個(gè)電子發(fā)射裝置或每組電子發(fā)射裝置的If和Vf之間的關(guān)系，它包括的操作是將一測(cè)量脈沖周?chē)缘夭迦氤Ｒ?guī)程序的激活脈沖中，以探測(cè)上述的關(guān)系，并使用與所說(shuō)常規(guī)程序一致的三角形，梯形或臺(tái)階形(見(jiàn)圖7B)的脈沖。
If與Vf之間的關(guān)系和/或Ie與Vf之間的關(guān)系可以相對(duì)于If，Ie和Vf的全量程來(lái)表示，或依據(jù)它們使用的脈沖，相對(duì)于一特定的Vf值，由IF和Ie各自的值來(lái)表示。
步驟D包括的操作是為發(fā)射裝置電壓(Vf2)的一特定值確定發(fā)射裝置電流IF(Vf2)的值，該發(fā)射裝置電壓(Vf2)低于激活脈沖的波高Vact；確定Ie和If的閾電壓；確定閾電壓，Ie(Vact)的值和從步驟(C)中測(cè)定的關(guān)系中得到的其它值之間的差異；和根據(jù)另外產(chǎn)生的條件來(lái)選擇繼續(xù)常規(guī)程序，或是中止特定操作或整個(gè)激活過(guò)程。
步驟(E)是根據(jù)以上步驟(D)的結(jié)果來(lái)改變激活脈沖的波形和/或用于常規(guī)程序的氣氛，或者是臨時(shí)執(zhí)行一些其它的操作，這些操作不同于常規(guī)程序的相應(yīng)操作。注意，一旦步驟(E)的操作完成，它將返回到常規(guī)程度。
步驟(F)是為中止激活過(guò)程而停止激活脈沖、有機(jī)物質(zhì)的導(dǎo)入、設(shè)備的抽空以及其它的操作。
以上步驟對(duì)于每一激活步驟，可能必須作出更精確地規(guī)定。
例如，當(dāng)由上述的設(shè)備和方法來(lái)制造一批電子發(fā)射裝置時(shí)，如果執(zhí)行激活過(guò)程，這些發(fā)射裝置會(huì)表現(xiàn)出相同且相等的發(fā)射電流，同時(shí)將檢測(cè)Ie(Vact)，直至Ie(Vact)到達(dá)一預(yù)定電平，這時(shí)激活過(guò)程即中止。在制造包括一批電子發(fā)射裝置的一種電子源而所說(shuō)的裝置排列并布線(xiàn)為呈階梯形或矩陣形結(jié)構(gòu)時(shí)，以及制造設(shè)有上述電子源的一種成像設(shè)備時(shí)，情況均相同。
在電子發(fā)射裝置的導(dǎo)電性能隨激活過(guò)程的進(jìn)展而變化時(shí)，應(yīng)注意Ie一般會(huì)增大直至它在激活過(guò)程中的某處表現(xiàn)出一最大值，之后，Ie將隨時(shí)間而下降。如果是這種情況，通過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)射裝置電流I，計(jì)算dIe/dt，并且在dIt/dt＝0時(shí)，使激活過(guò)程中止，就可制造出具有一最大可能Ie的一種發(fā)射裝置，使用這一技術(shù)，能利用Ie，使發(fā)射裝置最優(yōu)化。
可用類(lèi)似的方式獲得如η＝Ie/If等的其它參數(shù)。
可以用下述方式制造一種僅會(huì)出現(xiàn)極低漏泄電流的電子發(fā)射裝置執(zhí)行一激活過(guò)程，同時(shí)在Vmid＝Vact/2時(shí)，監(jiān)測(cè)If(Vmid)的值，并且只要裝置的漏泄電流過(guò)量時(shí)，例如超過(guò)If(Vact)/200時(shí)，臨時(shí)施加一較高的脈沖電壓即可。如果有一電子源用在一成像設(shè)備中，該電子源具有一種可由一種簡(jiǎn)單的矩陣驅(qū)動(dòng)方法驅(qū)動(dòng)而操作的矩陣線(xiàn)路結(jié)構(gòu)時(shí)，選用來(lái)發(fā)射電子的裝置的所用相同行或列的裝置都會(huì)受到一電壓(半選擇電壓)的作用，該電壓為加在所選裝置上的電壓(驅(qū)動(dòng)電壓)的一半。然后，如果If(Vmid)的值較大，就會(huì)有一股無(wú)效的電流流經(jīng)那些發(fā)射裝置以增大的比率來(lái)消耗電功率，這樣，電子源的驅(qū)動(dòng)電路將不得不受到一過(guò)大負(fù)載的影響，并在其持續(xù)驅(qū)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生熱量。反應(yīng)認(rèn)識(shí)到上述的本發(fā)明的方法及設(shè)備能夠有效地消除這些問(wèn)題。
現(xiàn)在，將詳細(xì)描述制造一表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的過(guò)程。
圖3A與3B為示意性平面圖和側(cè)視剖面圖，它們表示出應(yīng)用了本發(fā)明的一種表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的基本構(gòu)形。
參看圖3A與3B，上述裝置包括一襯底1，一對(duì)裝置電極2和3，一導(dǎo)電薄膜4和一電子發(fā)射區(qū)域5。
可用于襯底1的材料包括石英玻璃、所含雜質(zhì)例如鈉所降到某一濃度水平的玻璃、鋼鈣玻璃、用濺射方式在鈉鈣玻璃上形成一層氧化硅而制成的玻璃襯底，氧化鋁和硅等的陶瓷物質(zhì)。
雖然相對(duì)排列的裝置電極2和3可由任何高導(dǎo)電材料制成，但是其最佳的候選材料則包括如鎳、鉻、金、鉬、鎢、鉑、鈦、鋁、銅和鈀等的金屬及其合金，由從鈀、銀，二氧化釕，鈀—銀和玻璃中選出的一種金屬或金屬氧化物制成的可印刷的導(dǎo)電材料，以及如三氧化二銦—二氧化錫的透明導(dǎo)電材料和例如多晶硅等半導(dǎo)體材料。
在設(shè)計(jì)本發(fā)明的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置時(shí)，使發(fā)射裝置電極分隔的距離L、發(fā)射裝置電極的寬度W、導(dǎo)電薄膜4的外形和其它因素，都可依據(jù)這種裝置的應(yīng)用情形來(lái)決定。
分隔發(fā)射裝置電極2和3的距離L，根據(jù)加在設(shè)備電極上的電壓和供電子發(fā)射用的場(chǎng)強(qiáng)的不同，最好在幾百納米和幾百微米之間，在幾百微米與幾十微米之間則更好。
發(fā)射裝置電極2和3的寬度W根據(jù)電極電阻和發(fā)射裝置的電子發(fā)射特性的不同，最好在幾微米與幾百微米之間。發(fā)射裝置電極2和3的薄膜厚度d在幾十納米與幾微米之間。
根據(jù)本發(fā)明的一種表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置，它可具有不同于圖3A與3B中所表示出的構(gòu)形，它可以通過(guò)將一包括有一電子發(fā)射區(qū)域的薄膜4鋪在一襯底1上，然后在薄膜上放置一對(duì)相對(duì)設(shè)置的裝置電極2和3而制成。
為提供優(yōu)良的電子發(fā)射性能，導(dǎo)電薄膜4最好是細(xì)顆粒薄膜。導(dǎo)電薄膜4的厚度是作為以下因素的函數(shù)來(lái)確定，這些因素包括電極2和3上的導(dǎo)電薄膜的臺(tái)階形涂層、裝置電極2和3之間的電阻和將在以后描述的成形操作的參數(shù)以及其它因素。導(dǎo)電薄膜的厚度最好在十分之一納米與幾百納米之間，若在一納米與五十納米之間則更好。導(dǎo)電薄膜4表現(xiàn)出的單位表面積的電阻Rs在102*與107Ω/cm2之間。注意，Rs是由R＝Rs(l/w)定義的電阻，其中，t，w和1分別是薄膜的厚度、寬度和長(zhǎng)度。還應(yīng)注意，雖然為了本發(fā)明的目的，上述成形過(guò)程是以一種激勵(lì)成形過(guò)程的方式描述的，但是它并不限于此，還可包括有一間隙在薄膜上形成以便在薄膜上產(chǎn)生一高電阻區(qū)域的一種過(guò)程。
導(dǎo)電薄膜4可由某種材料的細(xì)顆粒制成，所說(shuō)的材料可由下列材料中選擇如鈀、釕、銀、金、鈦、銦、銅、鉻、鐵、鋅、錫、鉭、鎢和鉛的金屬中，如氧化鈀、二氧化錫、三氧化二銦、氧化鉛和三氧化二鉍的氧化物中，如二硼化鉿、二硼化鋯、六硼化鑭、六硼化鈰、四硼化釔和四硼化釓的硼化物中，如碳化鈦、碳化鋯、碳化鉿、碳化鉭、碳化硅和碳化鎢的碳化物中，如氮化鈦、氮化鋯和氮化鉿的氮化物中和如硅、鍺和碳的半導(dǎo)體。
在此使用的名詞“細(xì)顆粒薄膜”指由大量的細(xì)顆粒構(gòu)成的一種薄膜，這些顆粒可以松散地散布著，或是緊密地排列著，或是相互隨便地交疊著(在一定條件下形成一種島狀結(jié)構(gòu))。
用于本發(fā)明的細(xì)顆粒的直徑在十分之一納米與幾百納米之間，且最好在一納米與二十納米之間。
由于在此經(jīng)常用到“細(xì)顆粒”一詞，以下將更深入地對(duì)其加以描述。
一個(gè)小顆粒稱(chēng)為一“細(xì)顆?！?，而比一細(xì)顆粒還小的顆粒則稱(chēng)為“超細(xì)顆?！?。比一“超細(xì)顆?！边€小并且是由幾百個(gè)原子組成的一個(gè)顆粒稱(chēng)為一“原子團(tuán)”。
但是，這些定義并不嚴(yán)格，并且每個(gè)名詞的范圍可根據(jù)所對(duì)待的顆粒的特定方面的不同而變化。如在本專(zhuān)利應(yīng)用的情況中一個(gè)“超細(xì)顆?！笨珊?jiǎn)單地稱(chēng)為一“細(xì)顆?！?。
“實(shí)驗(yàn)物理進(jìn)程第14期表面/細(xì)顆?！?koreo kinoshita編輯；ky-oritu出版，1986.9.1)是這樣描述的。
“在此所用的一種細(xì)顆粒是指具有在2至3μm和10nm之間的直徑的一種顆粒，在此所用的超細(xì)顆粒是指具有在10nm與2至3nm之間的直徑的顆粒。但是，這些定義決不是嚴(yán)格的，也可以將一超細(xì)顆粒簡(jiǎn)單地稱(chēng)為一細(xì)顆粒。因此，這些定義無(wú)論如何都是憑經(jīng)驗(yàn)給定的。由兩個(gè)至幾百個(gè)原子組成的顆粒叫做原子團(tuán)。”(同上，P195，11.22—26)。
另外，新技術(shù)發(fā)展公司的“Hayashi超細(xì)顆粒項(xiàng)目”對(duì)于顆粒的尺寸運(yùn)用了更小更低的限度，并將“超細(xì)微粒”定義如下“在‘創(chuàng)造性科技促進(jìn)計(jì)劃’中的，‘超細(xì)顆粒項(xiàng)目’(1981—1986)將超細(xì)顆粒定義為具有在1至100nm之間的直徑的顆粒。這意味著一個(gè)超細(xì)顆粒是約100至108個(gè)原子的聚結(jié)體。從原子的觀(guān)點(diǎn)看，一個(gè)超細(xì)顆粒是一個(gè)巨大的或超巨大的顆?！?。(超細(xì)顆?！?jiǎng)?chuàng)造性科技Chikara Hayashi，Ryoji Ueda，Akira Tazaki編輯；Mita出版，1988，P.2，11.1—4)。
考慮上述的一般定義，在此使用的名詞“細(xì)顆粒”指直徑下限在0.1nm與1nm之間，和上限在幾微米的大量的原子和/或分子的聚結(jié)體。
雖然電子發(fā)射區(qū)域5的性能依賴(lài)于導(dǎo)電薄膜4的厚度與材料，依賴(lài)于以后將描述的激勵(lì)成形過(guò)程，但是它卻是導(dǎo)電薄膜4的一部分，并且包括具有較高電阻的一個(gè)間隙。電子發(fā)射區(qū)域5可在內(nèi)部包含導(dǎo)電細(xì)顆粒，這些細(xì)顆粒具有在十分之一納米的幾倍到幾十納米之間的直徑。這種導(dǎo)電細(xì)顆粒的材料可以從用于制造包括電子發(fā)射區(qū)域的薄膜4的全部或部分材料中選擇。電子發(fā)射區(qū)域5和環(huán)繞電子發(fā)射區(qū)域5的部分薄膜4可含碳或碳化合物。
現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明的一種表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射裝置，該裝置具有可替換的外形，或是一種臺(tái)階型表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置。
圖4為一示意性的側(cè)視剖面圖，它表示出可應(yīng)用本發(fā)明的一種臺(tái)階型表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置。
在圖4中，與圖3A和3B相同或相似的部件分別以相同的參考符號(hào)表示。參考符號(hào)21表示出一臺(tái)階形成段。所說(shuō)發(fā)射裝置包括一襯底1，一對(duì)裝置電極2和3，和包括一電子發(fā)射區(qū)域5的導(dǎo)電薄膜4，該薄膜由與上述的扁線(xiàn)型表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置相同的材料制成，所說(shuō)裝置還包括一臺(tái)階形成段21，該臺(tái)階形成段21由例如二氧化硅的一種絕緣材料制成，它通過(guò)真空沉積，印制或?yàn)R射而制造出來(lái)，它的薄膜厚度與以上所述的扁線(xiàn)型表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的分隔裝置電極的距離L相當(dāng)，即在幾百納米與幾十納米之間。臺(tái)階形成段21的厚度最好是在幾十與幾個(gè)納米之間，盡管這種厚度是作為這里用來(lái)生產(chǎn)此臺(tái)階形成段的方法、加在發(fā)射裝置電極上的電壓和供電子發(fā)射用的場(chǎng)強(qiáng)的函數(shù)而選定的。
由于包括電子發(fā)射區(qū)域的導(dǎo)電薄膜4是在裝置電極2和3以及臺(tái)階形成段21之后形成的，故最好是將此薄膜放在裝置電極2和3之上。雖然電子發(fā)射區(qū)域5是在圖2中的臺(tái)階形成段21上形成的，但是其位置及外形則依賴(lài)于它的制造條件，激勵(lì)成形條件和其它有關(guān)條件，而不限于所示出的那些條件。
雖然可設(shè)想出各種各樣的制造表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的方法，但圖5A至5C則表示出這樣一種典型的制造方法。
現(xiàn)在，參看圖3A，3B和5A至5C，描述制造根據(jù)本發(fā)明的一種扁線(xiàn)型表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的方法。
1)用洗滌劑和純凈的水將一襯底1徹底清潔之后，由真空沉積，濺射或一些其它適宜的技術(shù)將一種材料沉積在襯底1上，供一對(duì)發(fā)射裝置電極2和3所用，這對(duì)發(fā)射裝置電極隨即通過(guò)光刻法而制造出來(lái)(圖5A)。
2)將一種有機(jī)金屬溶液涂布到上面帶有一對(duì)裝置電極2與3的襯底1上并使涂布的溶液停留給定的一段時(shí)間，從而在襯底1上形成一有機(jī)金屬薄膜。上述的有機(jī)金屬溶液可含有以上列出的用于導(dǎo)電薄膜4的任何一種金屬，以作為一種主要成份。之后，使用如剝下或腐蝕等適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，將有機(jī)金屬薄膜加熱，烘干并隨后經(jīng)受圖案成形的操作以制造一種導(dǎo)電薄膜4(圖5B)。雖然在上述的描述中是使用一種有機(jī)金屬溶液來(lái)制造薄膜，但導(dǎo)電薄膜4也可以通過(guò)真空沉積，濺射，化學(xué)汽相沉積，分散涂布，浸漬，旋轉(zhuǎn)涂布或一些其它的技術(shù)而制成。
3)之后，使發(fā)射裝置電極2和3經(jīng)受一稱(chēng)為“成形”的過(guò)程的作用。在此，選擇一種激勵(lì)成形的過(guò)程來(lái)描述這種“成形”。具體地說(shuō)，是用一種電源裝置(未示出)電激勵(lì)發(fā)射裝置電極2和3，直至在導(dǎo)電薄膜4的一給定區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生一電子發(fā)射區(qū)域5，從而表現(xiàn)出與導(dǎo)電薄膜4不同的一種已改變的結(jié)構(gòu)。換句話(huà)說(shuō)，作為激勵(lì)成形過(guò)程的結(jié)果，導(dǎo)電薄膜4在局部結(jié)構(gòu)上受到損壞，發(fā)生了形變或變形，從而產(chǎn)生了一電子發(fā)射區(qū)域5。圖6A和6B表示出可用于激勵(lì)成形的兩種不同的脈沖電壓。
用于激勵(lì)成形的電壓最好具有一脈沖波形?？沙掷m(xù)應(yīng)用如圖6A所示的具有一穩(wěn)定高度或一穩(wěn)定峰值電壓的脈沖電壓，或是如圖6B所示的具有一不斷增加的高度或是一不斷增加的峰值電壓的脈沖電壓。
在圖6B中，脈沖電壓具有一脈沖寬度T1和一脈沖周期T2，它們一般分別在1μsec和10msec之間和在10μsec與100msec之間。三角形波的高度(激勵(lì)成形過(guò)程的峰值電壓)可依據(jù)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置外形的不同而適當(dāng)?shù)剡x擇。電壓一般作用幾十分鐘。但是注意，脈沖波形并不限于三角形，矩形或一些其它的波形也可以替代使用。
圖6B表示出一種脈沖高度隨時(shí)間增加的脈沖電壓。在圖6B中，脈沖電壓具有與圖6A中的脈沖電壓大致相似的寬度T1和脈沖周期T2。三角形波的高度(激勵(lì)成形過(guò)程的峰值電壓)按照例如0.1V/步的速率增加。
通過(guò)測(cè)量流經(jīng)裝置電極之間的電流可將激勵(lì)成形過(guò)程中止，此時(shí)，有一電壓在脈沖電壓周期T2中加在上述發(fā)射裝置上，該電壓足夠低且不會(huì)局部損壞導(dǎo)電薄膜4或使它變形。通常，在將一約0.1V的電壓加在發(fā)射裝置電極上時(shí)當(dāng)觀(guān)察到流經(jīng)導(dǎo)電薄膜4的電流有一大于1M歐姆的電阻時(shí)，就將激勵(lì)成形過(guò)程中止。
4)在激勵(lì)成形過(guò)程之后，發(fā)射裝置經(jīng)受激活過(guò)程的作用。激活過(guò)程是一個(gè)使發(fā)射裝置電流If和發(fā)射電流Ie顯著變化的過(guò)程。
在一激活過(guò)程中，可象在激勵(lì)成形過(guò)程中一樣，將一脈沖電壓在一種有機(jī)物質(zhì)的氣體的氣氛中反復(fù)加到上述裝置上。上述氣氛可在用油擴(kuò)散泵或是旋轉(zhuǎn)泵將小室抽空之后，利用真空室中殘留的氣體產(chǎn)生，或者用離子泵的方式將真空室充分抽空，之后將一種有機(jī)物質(zhì)的氣體導(dǎo)入而產(chǎn)生出來(lái)。該有機(jī)物質(zhì)的氣壓是作為一要處理的電子發(fā)射裝置的外形、真空室的外形、有機(jī)物質(zhì)的類(lèi)形和其它因子的函數(shù)來(lái)確定。適用于此激活過(guò)程目的的有機(jī)物質(zhì)包括如烷烴、烯烴和炔的鏈烴、芳香烴、醇、醛、酮、胺，如苯酚、碳酸、硫酸等的有機(jī)酸。具體的實(shí)例包括以普通分子式CnH2n+2表示的如甲烷、乙烷和丙烷的飽合碳?xì)浠衔?，以普通分子式CnH2n表示的如乙烯和丙烯、苯、甲苯、甲醇、乙醇、甲烷、乙烷、丙酮、甲基乙基酮、甲胺、乙胺、苯酚、甲酸、乙酸、丙酸的不飽合碳?xì)浠衔铩＜せ钸^(guò)程的結(jié)果是有碳或碳化物從存在于所說(shuō)氣氛中的有機(jī)物質(zhì)中沉積在此裝置上，以顯著地改變裝置電流Ie和發(fā)射電流Ie。
除了以上列舉的有機(jī)物質(zhì)外，如一氧化碳(CO)的無(wú)機(jī)物也可用于激活過(guò)程。
為達(dá)到本發(fā)明的目的，所說(shuō)的碳和一種碳化物指石墨和非晶體碳(不定形碳，不定形碳與細(xì)石墨晶體的混和物)，并且這種碳或碳化物的沉積層的厚度最好小于50nm并最好不大于30nm。
一個(gè)激活過(guò)程一般是以以下所述的方式進(jìn)行的。
圖1A為一種設(shè)備的框圖，該設(shè)備是用來(lái)在一表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置中或是包括一批表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的電子源中執(zhí)行一激活過(guò)程。參看圖1A，其中示明了一個(gè)真空室11，該真空室中放有將經(jīng)受激活過(guò)程作用的一表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置或一電子源。有一真空泵15和用于本過(guò)程的其它若干儀器連接在真空室上。參考數(shù)號(hào)12表示用于測(cè)試電子發(fā)射裝置或電子源的導(dǎo)電性能的測(cè)試儀器。此儀器包括許多部件，如安培計(jì)，高壓電源和各種分析儀等。測(cè)試導(dǎo)電性能時(shí)可利用If與Vf之間的關(guān)系和Ie與Vf之間的關(guān)系、對(duì)應(yīng)于一特定Vf值的If或Ie的值，比率Ie/If，以及它們?cè)陔娮影l(fā)射裝置或電子源上的對(duì)時(shí)間的微分，只要合適即可。電子源的所有電子發(fā)射裝置的平均值如果需要也可以測(cè)定。
參考數(shù)號(hào)13表示條件確立裝置，它連同其它裝置，設(shè)定出待施加到發(fā)射裝置上的電壓。所說(shuō)確立裝置包括一脈沖發(fā)生器它用于產(chǎn)生一脈沖電壓；一轉(zhuǎn)換裝置，它用于選擇電壓所要施加的裝置；控制裝置，它用于使脈沖發(fā)生器與轉(zhuǎn)換裝置的操作同步，激活電壓施加裝置，該裝置由一電流放大器與其它需要的部件組成；氣氛傳感裝置，如一壓力表或一質(zhì)譜儀等；將氣體導(dǎo)入真空室的裝置，它包括一質(zhì)量流量控制器和一螺線(xiàn)控制閥，和驅(qū)動(dòng)裝置，它用于通過(guò)調(diào)節(jié)質(zhì)量流量控制器和螺線(xiàn)控制閥確立一種需要的氣氛，以及其它需要的裝置。
圖1B為一種設(shè)備的框圖，該設(shè)備設(shè)計(jì)用來(lái)在一成像設(shè)備上執(zhí)行一激活過(guò)程，上述成像設(shè)備包括一真空容器，一電子源和如一熒光體的成像件。有一成像設(shè)備17用一排氣管連接到真空室11上。此設(shè)備內(nèi)的氣氛可通過(guò)檢測(cè)真空室中的氣氛和調(diào)節(jié)導(dǎo)入氣體的裝置，條件確立裝置13的一個(gè)部件以及用于抽空的門(mén)閥16來(lái)控制。
參考數(shù)號(hào)14表示控制裝置。If確定了激活過(guò)程的條件和過(guò)程中止的時(shí)間，這是在一給定的程度和由測(cè)試設(shè)備12得到的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。If還驅(qū)動(dòng)條件確立裝置13進(jìn)行操作。
參考圖2的流程圖，以下將描述激活過(guò)程是如何受到控制的。
啟動(dòng)程序是一系列的操作，它們用于確立啟動(dòng)一激活過(guò)程所需要的初始條件。例如，在此步驟中，將真空室的內(nèi)部抽空至一低于預(yù)定水平的壓力，之后，將激活過(guò)程需要的物質(zhì)，如甲烷，丙酮和/或其它有機(jī)物導(dǎo)入激活過(guò)程中。如果需要，在此程度完成之前可將設(shè)備的電子源折疊器加熱。
之后，上述過(guò)程進(jìn)行到一調(diào)節(jié)程序。這是一系列的操作，其中，氣氛及脈沖電壓可保持各自的穩(wěn)定的水平，同時(shí)脈沖波的高度和脈沖寬度可作為依據(jù)給定程序的時(shí)間的函數(shù)而變化，或者通過(guò)逐漸改變有機(jī)物的分壓使氣氛變化，也可以通過(guò)以一預(yù)定的周期周期性地導(dǎo)入氫氣一類(lèi)的腐蝕氣體用于腐蝕碳而使氣氛變化。
在一檢測(cè)步驟中，電子發(fā)射裝置的導(dǎo)電性能在許多方面得到測(cè)試以便更好地控制上述過(guò)程。此步驟可通過(guò)周期性地中止常規(guī)程序并插入為測(cè)量而特別設(shè)計(jì)的一脈沖電壓或取同樣用于此步驟的常規(guī)程序的脈沖電壓而進(jìn)行。
如果有一矩形脈沖用于激活過(guò)程的常規(guī)程序中，則可將一三角形脈沖電壓周期性地附加在測(cè)量目標(biāo)上，并可監(jiān)測(cè)目標(biāo)的If和/或Ie，以觀(guān)察其性能。脈沖電壓的波形不限于三角形，也可以替代使用其波高與常規(guī)程序的脈沖電壓不同的矩形波形的脈沖電壓。
另一方面，如果有一三角形，梯形或階形脈沖用在激活過(guò)程的常規(guī)程度中，就可以同時(shí)執(zhí)行檢測(cè)步驟。
當(dāng)一批電子發(fā)射裝置同時(shí)受到激活處理，或是包括一批排列在多行中的電子發(fā)射裝置的一電子源在一行接一行的基礎(chǔ)上經(jīng)受激活過(guò)程作用時(shí)，則可在每個(gè)裝置上或每行裝置上執(zhí)行所說(shuō)的檢測(cè)步驟?；蚩梢赃x擇多于一個(gè)或是多于一行的裝置作為觀(guān)察的試樣。
在判定步驟中，將對(duì)照給定的數(shù)據(jù)檢查在探測(cè)步驟中獲得的數(shù)據(jù)，以決定如何控制條件確立裝置。具體地說(shuō)，在此決定(1)繼續(xù)常規(guī)程序，(2)轉(zhuǎn)移至一調(diào)整程序或(3)轉(zhuǎn)移到一關(guān)閉程序。
調(diào)整程序是改變常規(guī)程序的操作程序。此程序的結(jié)果是進(jìn)行常規(guī)程序的一些或全部條件都得到改變，或是在預(yù)定操作之后繼續(xù)常規(guī)程序。
關(guān)閉步驟是中止一激活過(guò)程的一系列操作。例如，在此程序中，脈沖電壓的施加，有機(jī)物和腐蝕氣體的供應(yīng)都已停止，并且將真空容器的內(nèi)部進(jìn)一步抽空，以確保內(nèi)部壓力下降到一給定水平之下。
5)已在一激勵(lì)成形過(guò)程和一激活過(guò)程中處理過(guò)的一電子發(fā)射裝置最好接著經(jīng)受一穩(wěn)定過(guò)程的作用。這是一個(gè)將任何殘留在真空室中的有機(jī)物除去的過(guò)程。用于這一過(guò)程的抽空與排出設(shè)備最好不包括去使用油，使得不會(huì)產(chǎn)生任何揮發(fā)的油，在上述過(guò)程中，所說(shuō)的揮發(fā)的油對(duì)已處理過(guò)的設(shè)備的性能有不利影響。因此，使用一吸附泵或一離子泵可能是比較好的選擇。
如果在激活過(guò)程中使用了一油擴(kuò)散泵或一旋轉(zhuǎn)泵，并且還利用了由油產(chǎn)生的有機(jī)氣體，就一定要將上述有機(jī)氣體的分壓減至最小。如果沒(méi)有碳或碳化物額外沉積，真空室中的有機(jī)氣體的分壓最好低于1×10-6Pa，低于1×10-8Pa則更好。
在將整個(gè)真空室加熱后，最好將真空室抽室，使得由真空室的內(nèi)壁和真空室中的電子發(fā)射裝置所吸收的有機(jī)分子能夠很容易地除去。雖然在多數(shù)情況下最好是將真空室加熱到80至250℃并超過(guò)5個(gè)小時(shí)，但是也可以根據(jù)真空室的尺寸與外形和真空室中的電子發(fā)射裝置的構(gòu)形的不同，以及其它的考慮，而另選擇其它的加熱條件。
真空室中的壓力需要盡可能地低，且最好低于1至4×10-5Pa，低于1×10-6Pa則更好。
在穩(wěn)定過(guò)程之后，用于驅(qū)動(dòng)電子發(fā)射裝置或電子源的氣氛最好與穩(wěn)定過(guò)程完成時(shí)的相同，盡管如果真空室中的有機(jī)物已充分除去，可替代使用一較低的壓力而不會(huì)破壞電子發(fā)射裝置或電子源的穩(wěn)定操作。
通過(guò)使用上述這種氣氛，可有效地抑制任何額外的碳或碳化物的沉積層的形成，從而使裝置電流If和發(fā)射電流Ie穩(wěn)定。
下面參看圖8和9，描述可應(yīng)用本發(fā)明通過(guò)上述過(guò)程來(lái)制造的電子發(fā)射裝置的性能。
圖8為一結(jié)構(gòu)的示意性框圖，該結(jié)構(gòu)包括能夠用于上述過(guò)程的一真空室。它還可用做一測(cè)量裝置以測(cè)定所考慮類(lèi)型的電子發(fā)射裝置的性能。參看圖8，上述測(cè)量裝置包括一真空室31和一真空泵32。有一電子發(fā)射裝置放在一真空室31中。所說(shuō)裝置包括一襯底1，一對(duì)裝置電極2和3，一薄膜4和一電子發(fā)射區(qū)域5。另外，所說(shuō)測(cè)量裝置具有一電源33，它用于將一裝置電壓加在設(shè)備上；一安培計(jì)，它用于測(cè)量裝置電極2和3之間的流經(jīng)薄膜4的裝置電流If；一陽(yáng)極35，它用于捕捉由電極產(chǎn)生的從裝置的電子發(fā)射區(qū)域發(fā)射出的發(fā)射電流；一高壓電源36，它用于將一電壓加在測(cè)量裝置的陽(yáng)極35上；和另一安培計(jì)37，它用于測(cè)量由裝置的電子發(fā)射區(qū)域5發(fā)射出的電子產(chǎn)生的發(fā)射電流Ie。
為測(cè)定電子發(fā)射裝置的性能，可將一個(gè)在1和10KV之間的電壓加在上述陽(yáng)極上，該陽(yáng)極離開(kāi)電子發(fā)射裝置有一距離H，此距離在2和8mm之間。
將包括一真空計(jì)和其它測(cè)量裝置所需要的部件在內(nèi)的儀器放置在真空室31中，使得電子發(fā)射裝置或電子源的性能能得到合適的測(cè)試。真空泵32可配備一個(gè)普通高真空裝置，該裝置包括一渦輪泵或一旋轉(zhuǎn)泵，或設(shè)一無(wú)油高真空系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括如磁懸浮渦輪泵或一干燥泵等的一無(wú)油泵，和一超高真空系統(tǒng)，該超高真空系統(tǒng)包括一離子泵?？捎靡患訜崞?未示出)將其中裝有一電子源的真空室加熱至250℃。
圖9為一曲線(xiàn)圖，它示意性地表示出通常由圖8的測(cè)量裝置觀(guān)察到的裝置電壓Vf和發(fā)射電流Ie以及裝置電流If的關(guān)系。注意，考慮到Ie的大小遠(yuǎn)小于If，在圖9中特為Ie和If任意選取了不同的單位。注意，曲線(xiàn)圖的縱軸與橫軸代表一線(xiàn)性標(biāo)度。
如圖9中所看到的，根據(jù)本發(fā)明的一種電子發(fā)射裝置，用發(fā)射電流Ie來(lái)表征時(shí)，具有三個(gè)顯著的特點(diǎn)。現(xiàn)描述如下。
(i)首先，根據(jù)本發(fā)明的一種電子發(fā)射裝置當(dāng)加在其上的電壓超過(guò)一定水平(下文稱(chēng)為閾電壓，在圖9中用Vth表示)時(shí)在發(fā)射電流Ie上表現(xiàn)出突然的急劇的增長(zhǎng)，同時(shí)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)施加的電壓低于此閾值Vth時(shí)，發(fā)射電流實(shí)際探測(cè)不到。換言之，根據(jù)本發(fā)明的一種電子發(fā)射裝置為一非線(xiàn)性裝置，它對(duì)于發(fā)射電流Ie具有一明顯的閾電壓Vth。
(ii)第二，由于發(fā)射電流Ie高度地依賴(lài)于發(fā)射裝置電壓Vf，所以可通過(guò)后者有效地控制前者。
(iii)第三，由陽(yáng)極35捕捉的發(fā)射電荷是施加發(fā)射裝置電壓Vf的持續(xù)時(shí)間的函數(shù)。換句話(huà)說(shuō)，由陽(yáng)極35捕捉的電荷量可通過(guò)施加裝置電壓Vf的時(shí)間來(lái)有效地控制。
由于有以上的顯著特點(diǎn)，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到包括一批根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射裝置的一種電子源的電子發(fā)射行為，以及包含這樣一種電子源的成像設(shè)備的電子發(fā)射行為都能夠?qū)?yīng)于輸入信號(hào)而簡(jiǎn)單地控制。因此，這樣一種電子源和成像設(shè)備可得到各種應(yīng)用。
另一方面，發(fā)射裝置電流If或者相對(duì)于發(fā)射裝置電壓Vf單調(diào)增長(zhǎng)(如圖9中的一實(shí)線(xiàn)所示，在下文稱(chēng)為“MI特性”的一種特性)，或者變化而表現(xiàn)為一條，具有壓控負(fù)阻特性(一種特性，下文稱(chēng)為“VCNR特性”)的曲線(xiàn)。發(fā)射裝置電流的這些特性依賴(lài)于許多因素，包括制造方法，測(cè)量的條件和操作這種裝置的環(huán)境)。
雖然對(duì)If來(lái)說(shuō)，如同在Ie的情形，存在一閾電壓，但是如圖9中的間斷線(xiàn)示意性表示出的如果漏泄電流不能忽略，If會(huì)滯留在一段較長(zhǎng)的低Vf范圍內(nèi)，從而使得閾電壓不可避免地非常低。
現(xiàn)在將描述應(yīng)用本發(fā)明的電子發(fā)射裝置的一些使用實(shí)例。根據(jù)本發(fā)明，電子源和成像設(shè)備可通過(guò)在一襯底上排列一批電子發(fā)射裝置而得到。
電子發(fā)射裝置可按許多不同的形成排列在一襯底上。
例如，可將許多電子發(fā)射裝置沿某一方向(下文稱(chēng)為行方向)在平行的行中排列，將每個(gè)裝置在其相對(duì)端部用線(xiàn)路連接，并用一控制電極(下文稱(chēng)作柵極)沿一垂直于行方向的方向(下文稱(chēng)為列方向)驅(qū)動(dòng)其工作而形成一階梯結(jié)構(gòu)，上述控制電極在電子發(fā)射裝置之上的一空間內(nèi)排列。或者，將一批電子發(fā)射裝置排列在沿x方向的行中和沿y方向的列中而形成一矩陣，上述x和y方向彼此垂直，且將同一行中的電子發(fā)射裝置用每個(gè)裝置的一個(gè)電極連接到一共同的x方向的線(xiàn)路上，同時(shí)將同一列中的電子發(fā)射裝置用每個(gè)裝置的另一個(gè)電極連接到一共同的y方向的線(xiàn)路上。這后一種結(jié)構(gòu)稱(chēng)為簡(jiǎn)單矩陣結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在，將詳細(xì)描述上述簡(jiǎn)單矩陣結(jié)構(gòu)。
鑒于上述的可應(yīng)用本發(fā)明的一種表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的三個(gè)基本特點(diǎn)(i)到(iii)，通過(guò)將施加到相對(duì)的裝置電極之上的脈沖電壓的波高與波寬控制到閾電壓電平之上，便可以控制電子發(fā)射。另一方面，上述發(fā)射裝置在閾電壓電平之下實(shí)際上不發(fā)射任何電子。因此，不論在一設(shè)備中排列的電子發(fā)射裝置數(shù)目的多少，均可通過(guò)將一脈沖電壓加在每個(gè)所選的裝置上，而選擇所需要的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置，并對(duì)應(yīng)于一輸入信號(hào)控制電子發(fā)射。
圖8為一電子源襯底的示意性平面圖，該電子源是通過(guò)排列一批電子發(fā)射裝置來(lái)利用以上的特點(diǎn)而形成的，本發(fā)明可應(yīng)用于此電子源上。在圖8中，所說(shuō)電子源包括一襯底71，x方向的線(xiàn)路72，y方向的線(xiàn)路73，表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置74和連接線(xiàn)路75。上述表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置可以是已描述過(guò)的扁線(xiàn)型或臺(tái)階形裝置。
總共設(shè)有m個(gè)x方向的線(xiàn)路72，它們由Dx1，Dx2，……表示，且由通過(guò)真空沉積，印制或?yàn)R射生產(chǎn)出的導(dǎo)電金屬制成。這些線(xiàn)路在材料、厚度和寬度上設(shè)計(jì)成，在需要情況下可將一大致相等的電壓加在表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置上的形式?？偣才帕杏袔讉€(gè)y方向上的線(xiàn)路，并由Dy1，Dy2，……表示，它們?cè)诓牧希穸群蛯挾壬吓cx方向的線(xiàn)路相似。有一層間絕緣層(未示出)放在m個(gè)x方向的線(xiàn)路與幾個(gè)y方向的線(xiàn)路之間以便它們彼此電絕緣。(m與n均為整數(shù))。
層間絕緣層(未示出)一般由二氧化硅制成，并通過(guò)真空沉積、印制或?yàn)R射在絕緣襯底71的整個(gè)表面或部分表面上形成，以表現(xiàn)出所希望的輪廓。選擇層間絕緣層的厚度，材料和制造方法，使它能夠承受任意x方向的線(xiàn)路72與任意y方向的線(xiàn)路73之間的潛在差異，這些差異在其相交處可觀(guān)察到。將每個(gè)x方向的線(xiàn)路72和y方向的線(xiàn)路73拉出以形成一外部電極。
每個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置74的相對(duì)排列的電極(未示出)都由各自的連接線(xiàn)路連接到相關(guān)的m個(gè)x方向的線(xiàn)路72之一上和相關(guān)的幾個(gè)y方向的線(xiàn)路73之一上，上述的連接線(xiàn)路由一種導(dǎo)電金屬制成。
裝置電極的導(dǎo)電金屬材料與從m個(gè)x方向的線(xiàn)路72和幾個(gè)y方向的線(xiàn)路73處延伸出的連接線(xiàn)路75的導(dǎo)電金屬材料可以相同或含有作為一種成分的共同元素?；蛘?，它們也可以彼此不相同。這些材料一般可以從以上列出的裝置電極的候選材料中適當(dāng)?shù)剡x擇。如果裝置電極與連接線(xiàn)路由相同的材料制成，可將它們統(tǒng)稱(chēng)為裝置電極而不用區(qū)別出連接線(xiàn)路。
x方向的線(xiàn)路72電連接到一掃描信號(hào)施加裝置(未示出)上，用于將一掃描信號(hào)加在一行選出的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置74上。另一方面，y方向的線(xiàn)路73電連接到一調(diào)制信號(hào)發(fā)生裝置上(未示出)，用于將一調(diào)制信號(hào)加在選出的一列表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置74上，并根據(jù)一輸入信號(hào)調(diào)制所選定的一列。注意，加在每個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置上的驅(qū)動(dòng)信號(hào)表示為加在裝置上的掃描信號(hào)與調(diào)制信號(hào)的電壓差。
有了以上的結(jié)構(gòu)，就可以通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單矩陣線(xiàn)路結(jié)構(gòu)選擇每個(gè)裝置并驅(qū)動(dòng)其獨(dú)立操作。
現(xiàn)在，參看圖11，12A，12B和13來(lái)描述包括一電子源在內(nèi)的成像設(shè)備，所說(shuō)的電子源具有如上所述的一種簡(jiǎn)單矩陣結(jié)構(gòu)。圖11為經(jīng)部分切除后的成像設(shè)備的示意性透視圖，圖12A與12B為示意圖，它們說(shuō)明了可用于圖11的成像設(shè)備中一熒光膜的兩種可能構(gòu)形。圖13是圖11的用于操作NYSC(美國(guó)國(guó)家電視系統(tǒng)委員會(huì))電視信號(hào)的成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路的框圖。
首先參看圖11，該圖表示出成像設(shè)備顯示板的基本構(gòu)形，該顯示板包括有上述類(lèi)型的電子源襯底71，該襯底上帶有一批電子發(fā)射裝置；一背板81，該背板牢固地固定著電子源襯底71；一面板86，該面板通過(guò)將一熒光膜84和一金屬背襯85放在一玻璃襯底83和一支承架82的內(nèi)表面上而制成，上述的玻璃襯底和支承架上用玻璃料熔接著背板81和面板86。參考數(shù)號(hào)87表示一外殼，將該外殼在大氣或氮?dú)庵杏?00到500℃下烘干十多分鐘，然后作牢靠地氣密封接。
在圖11中，參考數(shù)號(hào)74表示圖3所示各個(gè)電子發(fā)射裝置的電子發(fā)射區(qū)域，參考數(shù)號(hào)72和73分別表示x方向的線(xiàn)路和y方向上的線(xiàn)路，上述線(xiàn)路連接到每個(gè)電子發(fā)射裝置各個(gè)裝置電極上。
雖然在上述的實(shí)施例中，外殼87是由面板86，支承架82和背板81形成的，但是如果襯底71自身足夠牢固的話(huà)，則可將背板81省去，這是因?yàn)樵O(shè)置背板81主要是為了加強(qiáng)襯底71的緣故。如果是這種情況，就不需要一獨(dú)立的背板81了，并且可將襯底71直接焊接到支承架82上，而使外殼87由一面板86，一支承架82和一襯底71構(gòu)成。通過(guò)在面板86與背板81之間布置許多稱(chēng)為墊片(未示出)的支承件，可以增加外殼87的整體強(qiáng)度。
圖12A和12B示意性地表示出熒光膜的兩種可能的結(jié)構(gòu)。當(dāng)熒光膜84是用于顯示黑白圖片時(shí)它僅包括單一的熒光體，但要顯示彩色圖片時(shí)，熒光膜84就需要包括黑色導(dǎo)電件91和熒光體92，其中，依據(jù)發(fā)光體的結(jié)構(gòu)不同將前者稱(chēng)為黑色矩陣的黑條或黑件。將用于一彩色顯示板的一黑色矩陣的黑條或黑件排列成某種形式，使得三種不同原色的發(fā)光體變得不易分辨，并且可通過(guò)加深周?chē)鷧^(qū)域而減弱使外部光線(xiàn)顯示出的圖象對(duì)比度降低的負(fù)作用。雖然通常是使用石墨作為黑條的主要成分，但是也能使用其它具有較低透光性和反光性的導(dǎo)電材料。
可采用一種適宜的沉積或印制技術(shù)，將一種熒光材料加在一玻璃襯底上而不必考慮是黑白或者彩色顯示。將一普通的金屬襯墊85放置在熒光膜84的內(nèi)表面上。設(shè)置該金屬襯墊85是為了提高顯示板的亮度，這是通過(guò)使從熒光體發(fā)出的并指向外殼內(nèi)部的光線(xiàn)回轉(zhuǎn)向面板86來(lái)實(shí)現(xiàn)的，設(shè)置金屬襯墊也是為將其用作一電極，該電極用于將一持續(xù)升高的電壓加在電子束上，以及保護(hù)熒光體不受破壞，所說(shuō)的破壞在外殼內(nèi)部產(chǎn)生的陰離子與發(fā)光體相碰撞時(shí)可能引起。上述金屬襯墊是通過(guò)使熒光膜75的內(nèi)表面平均化，并在構(gòu)成熒光膜84之后用真空沉積的方法在熒光薄膜75的內(nèi)表面上形成一層鋁膜而制成的。
可在面板86上，面對(duì)熒光膜84的外表面制成一透明電極(未示出)，以提高熒光膜84的導(dǎo)電性。
如果涉及到彩色顯示，則在將以上列舉的外殼的部件焊合之前，應(yīng)仔細(xì)地將每套彩色發(fā)光體和一電子發(fā)射裝置準(zhǔn)確地對(duì)齊。
以下文將描述的方式，對(duì)于表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置，進(jìn)行一成形過(guò)程的處理。
然后如下所述進(jìn)行一激活過(guò)程。圖1B表示出適用于此過(guò)程的一種結(jié)構(gòu)。
用一排氣泵將以上所述的已牢牢地氣密封接的成像設(shè)備連接到一真空室上。將該真空室用一真空泵抽空直至真空室的內(nèi)部壓力達(dá)到一預(yù)定水平時(shí)為止。
上述結(jié)構(gòu)包括測(cè)試設(shè)備、條件確立裝置和控制裝置，它們與已描述過(guò)的用于激活一表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置或包括一批這種裝置的電子源的結(jié)構(gòu)相似。但是，由于在激活過(guò)程中很難直接監(jiān)測(cè)成像設(shè)備的外殼內(nèi)部的氣氛，所以通常是監(jiān)測(cè)和控制真空室內(nèi)部的氣氛，以控制成像設(shè)備的氣氛。
為控制真空室內(nèi)部的氣氛，需要采用圖2中的流程圖所表示的步驟，這與激活一表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置或是包括一批這種裝置的電子源的情況相同。
用一種適宜的如一離子泵或一吸附泵之類(lèi)的不涉及用油的真空泵將外殼87抽空，同時(shí)與穩(wěn)定過(guò)程的情形相似，將外殼87加熱，直至其內(nèi)部含有有機(jī)物的氣氛降低至一足夠低的10-5Pa的真空度為止，然后將外殼牢牢地氣密密封。在外殼87密封之后，為保持其內(nèi)部已得到的真空度可進(jìn)行一除氣過(guò)程。在除氣過(guò)程中，將放置在外殼87中一預(yù)定位置的一除氣劑用一電阻絲加熱器或一高頻加熱器加熱，以便在外殼87密封之前或之后用汽相沉積的方法立刻形成一薄膜。除氣劑一般包含有作為主要組成部分的Ba(鋇)并能夠通過(guò)汽相沉積膜的吸附作用保持在1×10-4和1×10-5Pa之間的一個(gè)真空度。
現(xiàn)在參看圖13，來(lái)描述用于驅(qū)動(dòng)一顯示板的驅(qū)動(dòng)電路，所說(shuō)顯示板包括帶有一簡(jiǎn)單矩陣結(jié)構(gòu)的電子源，該顯示板用于根據(jù)NTSC電視信號(hào)顯示電視圖像。在圖13中，參考數(shù)號(hào)101表示一顯示板。另外，上述電路包括一掃描電路102，一控制電路103，一移位寄存器104，一行式存儲(chǔ)器105，一同步信號(hào)分離電路106和一調(diào)制信號(hào)發(fā)生器107。圖13中的Vx和Va表示直流電壓源。
顯示板101通過(guò)接頭Dox1到Doxm，Doy1到Doyn和高壓接頭Hv連接到外部電路上，其中，接頭Dox1到Doxm設(shè)計(jì)來(lái)接收掃描信號(hào)，用于隨后一個(gè)接一個(gè)地驅(qū)動(dòng)設(shè)備中的一電子源的(有N個(gè)裝置)的發(fā)射裝置行，上述設(shè)備包括許多表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射裝置，這些裝置以具有M個(gè)行和N個(gè)列的矩陣的形式排列。
另一方面，接頭Doy1到Doyn是設(shè)計(jì)成來(lái)接收一調(diào)制信號(hào)，該調(diào)制信號(hào)用于控制每個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射裝置的輸出電子束，所說(shuō)的電子發(fā)射裝置是用一掃描信號(hào)選擇的一行裝置。高壓接頭Hv由一直流電源Va用一電平通常在10Kv左右的直流電壓輸電，上述電壓已高到足以激勵(lì)所選的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射裝置的熒光體。
掃描電路102以下列方式工作。該電路包括M個(gè)轉(zhuǎn)換裝置(其中只有裝置S1和Sm在圖13中具體表示出來(lái))，每個(gè)這種裝置接受直流電源的輸出電壓或者是0[V](地電位水平)，并與顯示板1 01的接頭Dox1到Doxm之一連接。S1到Sm的每個(gè)轉(zhuǎn)換裝置根據(jù)控制信號(hào)Tscan而工作，并能夠通過(guò)聯(lián)合FETS之類(lèi)的晶體管而制成，上述的控制信號(hào)Tscan是從控制電路103輸入的。
此電路的直流電壓源Vx設(shè)計(jì)成輸出一恒定電壓，使得加在沒(méi)有受到掃描的裝置上的電壓減小到低于初始電壓，上述的裝置是由于平面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的性能(或是電子發(fā)射的初始電壓)的緣故而沒(méi)有受到掃描。
控制電路103協(xié)調(diào)相關(guān)部件的工作，使得圖像可以根據(jù)外部輸入的圖像符號(hào)適當(dāng)?shù)仫@示出來(lái)。該電路對(duì)應(yīng)于由同步信號(hào)分離電路106輸入的同步信號(hào)Tsync產(chǎn)生控制信號(hào)Tscan，Tsft，上述同步信號(hào)分離電路106將在以下描述。
同步信號(hào)分離電路106將同步信號(hào)分量分離，而亮度信號(hào)分量會(huì)形成一外部輸入的NTSC電視信號(hào)，使用一種周知的頻率分離(過(guò)濾器)電路可以很容易地將其實(shí)現(xiàn)。雖然通過(guò)同步信號(hào)分離電路106從一電視信號(hào)中提取的一個(gè)同步信號(hào)眾所周知是由一垂直同步信號(hào)與一水平同步信號(hào)組成的，在此為了方便則不考慮其分量信號(hào)，而簡(jiǎn)單地將其表示為T(mén)sync信號(hào)。另一方面，從一電視信號(hào)提取的一亮度信號(hào)則以DATA信號(hào)表示，該信號(hào)則輸入到移位寄存器104中。
移位寄存器104對(duì)于每一行在DATA信號(hào)上，進(jìn)行一次串/并變換，而這些DATA信號(hào)是根據(jù)從控制電路103輸入的信號(hào)Tsft按時(shí)間次序連續(xù)輸入的。(換句話(huà)說(shuō)，一個(gè)控制信號(hào)Tsft是作為移位寄存器104的移位同步信號(hào)而工作的)。對(duì)于一行經(jīng)過(guò)一次串/并變換的一組數(shù)據(jù)(對(duì)應(yīng)于N個(gè)電子發(fā)射裝置的一組驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù))，它們是作為幾個(gè)Id1到Idn的并行信號(hào)從移位寄存器104中送出。
行式存儲(chǔ)器105是用于為一行在需要的一段時(shí)間內(nèi)存儲(chǔ)一組數(shù)據(jù)的一個(gè)存儲(chǔ)器，上述數(shù)據(jù)為信號(hào)Id1到Idn，上述時(shí)間則根據(jù)來(lái)自控制電路103的控制信號(hào)Tmry而定。存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)作為信號(hào)I’d1到I’d1傳送出去并輸入調(diào)制信號(hào)發(fā)生器107中。
所說(shuō)調(diào)制信號(hào)發(fā)生器107實(shí)際上是一信號(hào)源，它適當(dāng)?shù)仳?qū)動(dòng)和調(diào)制每個(gè)平面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射裝置的操作，而這一裝置的輸出信號(hào)則通過(guò)接頭Doy1到Doyn輸入顯示板101中的平面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射裝置中。
如上所述，可應(yīng)用本發(fā)明的一種電子發(fā)射裝置可具有通過(guò)發(fā)射電流Ie所表征的下列特點(diǎn)。首先，有一明顯的閾電壓Vth存在，并且只有當(dāng)超過(guò)Vth的一個(gè)電壓加在所說(shuō)裝置上時(shí)，此裝置才發(fā)射電子。第二，發(fā)射電流Ie的電平會(huì)變化，上述電平是所施加的高于閾電壓Vth的電壓的變化的一個(gè)函數(shù)，不過(guò)Vth的值和所施加電壓與發(fā)射電流的關(guān)系可能會(huì)依據(jù)電子發(fā)射裝置的材料、構(gòu)形和制造方法面變化。更具體地說(shuō)，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明將一脈沖形電壓加在一電子發(fā)射裝置上時(shí)，只要所施加的電壓保持在閾值電平之下，就不會(huì)產(chǎn)生任何發(fā)射電流，同時(shí)，一旦所施加電壓升高到閥值電平之上，就會(huì)有一電子束發(fā)射出來(lái)。在此應(yīng)注意，輸出電子束的密度可通過(guò)改變脈沖形電壓的峰值電平而加以控制。另外，通過(guò)變化脈沖寬度Pw可以控制一電子束的電荷總量。
這樣，調(diào)制方法或脈沖寬度的調(diào)制都可用來(lái)響應(yīng)于一輸入信號(hào)而調(diào)制一電子發(fā)射裝置。使用電壓調(diào)制，要把一電壓調(diào)制型電路用于調(diào)制信號(hào)發(fā)生器107上，使得能夠?qū)?yīng)于輸入數(shù)據(jù)調(diào)制脈沖形電壓的峰值水平，同時(shí)保持脈沖寬度恒定。
使用脈沖寬度調(diào)制，則是在另一方面將一脈沖寬度調(diào)制形電路用于調(diào)制信號(hào)發(fā)生器107之上，使得能夠根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)調(diào)制所施加電壓的脈沖寬度，同時(shí)保持所施加電壓的峰值水平恒定。
雖然以上沒(méi)有特別提出，移位寄存器104和行式存貯器105可以是數(shù)字型或邏輯信號(hào)型的，只要能以一給定的速率進(jìn)行圖像信號(hào)的串/并變換和貯存就行。
如果使用數(shù)字信號(hào)型裝置，就需要將同步信號(hào)分離電路106的輸出信號(hào)DATA數(shù)字化。不過(guò)這種變換通過(guò)在同步信號(hào)分離電路106的輸出端設(shè)置一交流/直流整流器就可以簡(jiǎn)單地進(jìn)行了。如果存貯器105的輸出信號(hào)是數(shù)字信號(hào)或邏輯信號(hào)，則應(yīng)依據(jù)這些信號(hào)對(duì)于調(diào)制信號(hào)發(fā)生器107要使用不同的電路，這一點(diǎn)是無(wú)須再說(shuō)明。如果使用數(shù)字信號(hào)，可將已知類(lèi)型的一直流/交流整流器電路用在調(diào)制信號(hào)發(fā)生器107上，并且如果需要，也可以額外使用一放大器電路。對(duì)于脈沖寬度調(diào)制，調(diào)制信號(hào)發(fā)生器107可通過(guò)使用一種電路而實(shí)現(xiàn)，該電路聯(lián)合了一高速振蕩器，一計(jì)數(shù)器，它用于為所說(shuō)振蕩器產(chǎn)生的波計(jì)數(shù)，和一比較器，它用于計(jì)數(shù)器與存貯器輸出結(jié)果的比較。如果需要，可添加一放大器以將比較器的輸出信號(hào)的電壓放大到根據(jù)本發(fā)明的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射裝置的驅(qū)動(dòng)電壓的電平，上述的比較器具有一個(gè)已調(diào)制過(guò)的脈沖寬度。
另一方面，如果在電壓調(diào)制中使用了邏輯信號(hào)，在需要的情況下，可將一放大器電路適當(dāng)?shù)赜糜谡{(diào)制信號(hào)發(fā)生器107中，并將一電平移動(dòng)電路加在上面，所說(shuō)放大器電路包括一已知的運(yùn)算放大器。對(duì)于脈沖寬度調(diào)制，如果需要，可將一已知的電壓控制型振蕩電路(VCO)與一額外的放大器一同使用，上述放大器用于將電壓放大到表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射裝置的驅(qū)動(dòng)電壓的電平。
使用可應(yīng)用本發(fā)明的并具有上述構(gòu)形的成像設(shè)備，當(dāng)通過(guò)外部接頭Dox1到Doxm和Doy1到Doyn將一電壓加在所說(shuō)的電子發(fā)射裝置上時(shí)，這些發(fā)射裝置將發(fā)射電子。然后，通過(guò)將一高壓加在金屬襯墊85上，或是用高壓電極Hv將其加在一透明電極上(未示出)，可使產(chǎn)生的電子束加速。加速的電子最終與發(fā)光薄膜84相碰撞，該發(fā)光薄膜84隨后發(fā)光而產(chǎn)生圖像。
上述成像設(shè)備的構(gòu)形僅僅是應(yīng)用本發(fā)明的一個(gè)例子，對(duì)于它還可以做各種變化。與這樣一種設(shè)備一起使用的電視信號(hào)制式并不限于特定的某一種，如NTSC、PAL或SECAM的任何制式都可與之一起使用。所說(shuō)設(shè)備特別適合涉及大量掃描行的電視信號(hào)(一般是象M USE系統(tǒng)一類(lèi)的高分辨率電視系統(tǒng))，這是因?yàn)樵撛O(shè)備是用于包括大量象素的大型顯示板的緣故。
現(xiàn)在參看圖14和15，將描述一電子源，以及包含這樣一種電子源的成像設(shè)備，上述電子源包括在襯底上以階梯方式排列的一批表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置。
首先參看圖14，參考數(shù)號(hào)10表示一電子源襯底，參考數(shù)號(hào)111表示放置在襯底上的一表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置，同時(shí)參考數(shù)號(hào)112表示用于連接表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的Dx1到Dx10的共同線(xiàn)路。電子發(fā)射裝置111成行排列(下文稱(chēng)為裝置行)，以形成包括一批發(fā)射裝置行的一電子源，上述每行中具有一批發(fā)射裝置。每個(gè)發(fā)射裝置行中的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置由一對(duì)共同的線(xiàn)路彼此平行地電連接，使得能夠通過(guò)向共同線(xiàn)路對(duì)上施加一適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電壓而將它們獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。具體地說(shuō)，是將超過(guò)電子發(fā)射閾電壓電平的一個(gè)電壓加在要使之驅(qū)動(dòng)而發(fā)射電子的發(fā)射裝置行上，同時(shí)將一低于電子發(fā)射閾電壓電平的電壓加在剩余的發(fā)射裝置行上。換句話(huà)說(shuō)，布置在兩相鄰發(fā)射裝置行之間的任意兩個(gè)外部接頭能夠共享一單個(gè)的共同的線(xiàn)路。這樣，在共同的線(xiàn)路Dx2到Dx9中，Dx2和Dx3能夠共享替代兩個(gè)電路的一單個(gè)共同電路。
圖15為一成像設(shè)備的顯示板的示意性透視圖，該成像設(shè)備包括一電子源，該電子源具有電子發(fā)射裝置組成的一種階梯結(jié)構(gòu)。在圖1 5中，顯示板包括柵極120，每個(gè)柵極設(shè)有許多孔以使電子能從中通過(guò)，以及一組外部接頭Dox1，Dox2……，Doxm和另一組外部接頭G1，G2，……，Gn，上述兩組接頭分別連接到柵極120和一電子源襯底71上。此成像設(shè)備與圖11中具有一簡(jiǎn)單矩陣結(jié)構(gòu)的成像設(shè)備主要不同之處在于圖15中的設(shè)備具有柵極120，該柵極120布置在電子源襯底71和面板86之間。
在圖15中，條形柵極120垂直于階形發(fā)射裝置行而布置在襯底71與面板86之間，用于調(diào)制由表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置發(fā)射出的電子束，每個(gè)柵極對(duì)應(yīng)于各自的電子發(fā)射裝置設(shè)有貫穿孔121，使得電子束能從中通過(guò)。但是注意，雖然在圖15中示出了條形柵極，但是電極的外形與位置并不限于此。例如，它們可以替代地設(shè)置篩形開(kāi)口并布置在表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的周?chē)蚪帯?br>
外部接頭D1到Dm和柵極的外部接頭G1到Gn電連接到一控制電路上(未示出)。
具有上述構(gòu)形的成像設(shè)備可用于電子束照射，這是通過(guò)向一圖像的單獨(dú)一行的柵極行同時(shí)施加調(diào)制信號(hào)而進(jìn)行的，且它與一行接一行驅(qū)動(dòng)(掃描)一行電子發(fā)射裝置的驅(qū)動(dòng)操作同步，從而使得能夠一行接一行地將圖像顯示出來(lái)。
因此，根據(jù)本發(fā)明的且具有上述外形的顯示設(shè)備具有廣泛的工業(yè)與商業(yè)應(yīng)用，這是因?yàn)榇朔N顯示設(shè)備可作為電視廣播的顯示設(shè)備、圖像電信會(huì)議的終端設(shè)備、靜止圖片與動(dòng)畫(huà)的編輯設(shè)備，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的終端設(shè)備，包括感光鼓的光學(xué)印刷機(jī)而操作，并在許多其它方面應(yīng)用的緣故。
現(xiàn)在將通過(guò)實(shí)例描述本發(fā)明。圖3A和3B示意性地表示出在此實(shí)例中制造的電子發(fā)射裝置。雖然為了簡(jiǎn)單的目的只表示出單獨(dú)一個(gè)發(fā)射裝置，但是在本例中有五個(gè)所述發(fā)射裝置平行布置于一電子源的襯底上。參看圖5A到5C，將描述制造此電子源所采取的過(guò)程。
步驟a在徹底清潔一鈉鈣玻璃板之后、通過(guò)濺射在玻璃板上制成一0.5μm厚的氧化硅薄膜而制成一襯底1，在該襯底上與一對(duì)帶孔電極的圖案相對(duì)應(yīng)，有一光刻膠(RD2000N—41可由Hitachi有限化學(xué)公司獲得)的圖案形成。然后，通過(guò)真空沉積順次構(gòu)成厚度分別為5nm和100nm的Ti膜和Ni膜。之后，用有機(jī)溶劑將上述光刻膠溶解，并將Ni/Ti膜卸下以制成一對(duì)發(fā)射裝置電極2和3。發(fā)射裝置電極由3μm長(zhǎng)的距離L分隔，且具有300μm的寬度W。(圖5A)步驟b通過(guò)真空沉積在發(fā)射裝置上形成一層100nm厚的Cr膜，然后通過(guò)影印形成與導(dǎo)電薄膜相對(duì)應(yīng)的一個(gè)孔。之后，為構(gòu)制一導(dǎo)電薄膜而構(gòu)制一Cr掩模。
然后，用一旋涂器將Pd—amine化合物(ccp4230可由Okuno藥物公司獲得)的溶液加在Cr膜上，并在300℃時(shí)烘干十分鐘而制成一種細(xì)顆粒薄膜，該薄膜含有為其主要成份的PdO。該薄膜的厚度為10nm。
步驟c用濕腐蝕法將上述Cr掩模除去，并把PdO細(xì)顆粒薄膜剝?nèi)ザ@得一導(dǎo)電薄膜4，該導(dǎo)電薄膜4具有所希望的外形。導(dǎo)電薄膜4表現(xiàn)出RS＝2×104Ω/□的電阻，且其厚度為10nm。(圖5B)。
步驟d如圖16A所示，將電子源43放在一測(cè)量系統(tǒng)的真空室41的樣品架42中，用真空泵組件44將真空室41抽空到壓力為1.3×10-3Pa。真空泵組件44是包括一渦輪泵和一旋轉(zhuǎn)泵的一種高真空泵組件。真空泵組件44另外包括有一離子泵，用于產(chǎn)生一種超高真空條件，并且上述這些泵可有選擇地使用。真空泵組件還包括一驅(qū)動(dòng)器45，用于變換所用的泵，打開(kāi)真空表閥門(mén)和打開(kāi)及關(guān)閉泵。隨后，用一驅(qū)動(dòng)電路46把一脈沖電壓加在每個(gè)發(fā)射裝置上，以執(zhí)行一電成形過(guò)程并產(chǎn)生一電子發(fā)射區(qū)域。如圖6B所示，上述脈沖電壓為一三角形脈沖電壓，其峰值隨時(shí)間逐漸增加。所使用的脈沖寬度為T(mén)1＝1msec，脈沖周期為T(mén)2＝10msec。在電成形過(guò)程中，將一附加的0.1V的脈沖電壓插入成形脈沖電壓的間隔中，以測(cè)定電子發(fā)射區(qū)域的電阻，并且當(dāng)電阻超過(guò)1MΩ時(shí)，將上述電成形過(guò)程中止。
當(dāng)中止成形過(guò)程時(shí)，脈沖電壓的峰值是5.0到5.1V。
步驟e隨后，使上述電子源經(jīng)受一激活過(guò)程的作用，同時(shí)將真空室的內(nèi)部壓力保持在1.3×10Pa附近。
用驅(qū)動(dòng)電路46將一14V高的矩形脈沖電壓加在每個(gè)電子發(fā)射裝置上。雖然圖6B中的系統(tǒng)包括一安培計(jì)47，但是在此過(guò)程中并未用到它。上述系統(tǒng)還包括一陽(yáng)極48，用于捕捉從電子源43中發(fā)射出的電子，有來(lái)自一高壓電源49的電壓加在上述陽(yáng)極48上，該電壓比加在電子源43上的電壓高1KV。電子發(fā)射設(shè)備與所說(shuō)陽(yáng)極由一段H＝4mm的距離分隔。每個(gè)發(fā)射裝置的發(fā)射電流Ie由另一個(gè)安培計(jì)50探測(cè)。
將由安培計(jì)50探測(cè)到的Ie輸入一控制組件55中。
在此實(shí)例中，控制組件55設(shè)計(jì)成一旦每個(gè)發(fā)射裝置的發(fā)射電流達(dá)到0.9μA，該控制組件55就能使加在發(fā)射裝置上的脈沖電壓中斷的形式。
步驟f之后，進(jìn)行一穩(wěn)定過(guò)程。在此步驟中，要使用真空泵組件44中的超高真空離子泵，并且用裝在樣品罐42中的一加熱器(未示出)將電子源加熱到120℃，要加熱10小時(shí)。由氣氛檢測(cè)器件53(在此例中包括一電離真空計(jì)和一Q質(zhì)譜儀)探測(cè)知真空室41的內(nèi)部壓力約6.3×10-5Pa(有機(jī)物的分壓，小于6.3×10-6PA，所說(shuō)有機(jī)物源自步驟d和e中所用高真空泵的油)。參考數(shù)號(hào)54表示上述氣氛檢測(cè)器件的驅(qū)動(dòng)電路。
在上述條件下，將14V的一脈沖電壓(其脈沖寬度為100μsec)加在電子源上一段時(shí)間，直到Ie已達(dá)到一飽和狀態(tài)時(shí)為止。
通過(guò)施加14V的一三角形脈沖電壓(其脈沖寬度為100μsec)來(lái)測(cè)試上述電子源的性能。從MI來(lái)看，所有的電子發(fā)射裝置的運(yùn)行都相似。
本例也采用了例1中的步驟a到d，然后在步驟e時(shí)開(kāi)始一激活過(guò)程。電子發(fā)射裝置#5的Ie比電子發(fā)射裝置#1到#4的升高得略慢?？刂平M件55連續(xù)計(jì)算由安培計(jì)50所探測(cè)的Ie的增長(zhǎng)速率，并確定增長(zhǎng)速率在給定的一段時(shí)間內(nèi)的平值均。如果在任意一個(gè)發(fā)射裝置上，在一所選定時(shí)刻的上述速率的變化超出一給定的限度，加在發(fā)射裝置上的脈沖電壓的脈沖高度作為上述變化的一個(gè)函數(shù)就會(huì)得到改變。結(jié)果，在激活過(guò)程的進(jìn)程中，只有發(fā)射裝置#5的脈沖高度升到了15V。中止上述過(guò)程所給定的要求是Ie≥0.9μA。因此，只要發(fā)射裝置的Ie到達(dá)0.9μA，對(duì)每個(gè)發(fā)射裝置施加的脈沖電壓就會(huì)中止。
結(jié)果，象例1中的步驟f的情況一樣，執(zhí)行了一激活過(guò)程，然后探測(cè)了每個(gè)發(fā)射裝置的性能。
從MI來(lái)看，所有的發(fā)射裝置的運(yùn)行都相似。本例中的所有發(fā)射裝置都采用了例1中的步驟a到d，然后與在步驟e的情況一樣，開(kāi)始一激活過(guò)程。發(fā)射裝置#5的Ie比發(fā)射裝置#1到#4的Ie升高得略慢。已程序化的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程設(shè)計(jì)為為激活過(guò)程施加一脈沖高度為14V矩形脈中寬度為30msec的脈沖電壓在一定時(shí)間的激活過(guò)程之后，脈沖寬度在中止激活過(guò)程之前變?yōu)?0msec。控制組件55連續(xù)計(jì)算由安培計(jì)50探測(cè)的Ie的增長(zhǎng)速度，并確定增長(zhǎng)速率在給定的一段時(shí)間內(nèi)的平均值。如果在一所選定時(shí)刻的上述速率的變化超出一給定的限度，加在發(fā)射裝置上的脈沖電壓的脈沖寬度，在此脈沖寬改變后，作為它們的差的函數(shù)要得到修正。為發(fā)射裝置#1到#4執(zhí)行一標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程，并且將脈沖寬度改變?yōu)?0msec。另一方面，對(duì)于發(fā)射裝置5，有一脈沖寬度為30msec的脈沖電壓一直加在其上直到激活過(guò)程結(jié)束。只要發(fā)射裝置的Ie到達(dá)0.9μA，就中止加在每個(gè)發(fā)射裝置上的脈沖電壓。
結(jié)果，象例1中的步驟f的情況一樣，執(zhí)行了一激活過(guò)程，然后探測(cè)了每個(gè)發(fā)射裝置的性能。從MI來(lái)看，所有的發(fā)射的運(yùn)行都相似。通過(guò)施加14V的一矩形脈沖電壓，本例中所有的發(fā)射裝置都采用了例1中的步驟a到d，并進(jìn)行了一激活過(guò)程。之后，與例1的情況一樣，采用了步驟f，并且施加了14V的一矩形脈沖電壓，以探測(cè)每個(gè)發(fā)射裝置的性能。雖然從MI看來(lái)，所有發(fā)射裝置的運(yùn)行都相似，但是，當(dāng)與上述的例1到例3相比較時(shí)，發(fā)射裝置#1到#4在運(yùn)行上表現(xiàn)出細(xì)微的偏差。發(fā)射裝置#5的1f和Ie分別約是其它發(fā)射裝置的2/3和1/2。
例1到3和比較例1的發(fā)射裝置是通過(guò)以下步驟a到d制造的，且發(fā)射裝置#5在每種情形中都顯示出運(yùn)行不良的傾向。雖然假設(shè)這一事實(shí)應(yīng)歸因于步驟a到d的一些情況是合理的，但是卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)確切的原因。不過(guò)，業(yè)已發(fā)現(xiàn)通過(guò)用根據(jù)本發(fā)明的一種設(shè)備執(zhí)行一激活過(guò)程，就能解決這個(gè)問(wèn)題。
雖然發(fā)射裝置#1到#4在運(yùn)行中的偏差都很小并可歸因于偶然事故，但是采用根據(jù)本發(fā)明的一種方法是可以除去這種偏差的。在這些例子和比較例中所用的發(fā)射裝置具有圖3中所示的外形，并且如圖17中示意性地示出的，共有48個(gè)發(fā)射裝置排列在每個(gè)例子中襯底的單獨(dú)一行上。
與例1的情形一樣，業(yè)已采用了步驟a到c，并且有一層細(xì)PdO顆粒的導(dǎo)電薄膜形成。之后，采用例1的步驟d進(jìn)行了一成形過(guò)程。真空室的內(nèi)部壓力是2.7×10-4Pa。
步驟e接著，執(zhí)行一激活過(guò)程。
用控制組件55如此操作真空室在用一離子泵將真空室抽空到約10-6Pa之后，通過(guò)調(diào)節(jié)一氣體供應(yīng)組件51和一螺線(xiàn)管閥52，將丙酮導(dǎo)入真空室中，直到真空室中的壓力升到2.7×10-1Pa為止。同時(shí)，還用控制組件55操作真空泵組件的驅(qū)動(dòng)電路，以用一閘閥調(diào)節(jié)抽空的速率。
將發(fā)射裝置從No.1到No.48順序編號(hào)，將具有偶數(shù)號(hào)的發(fā)射裝置以下列方式處理。
加在發(fā)射裝置上的脈沖電壓具有一矩形脈沖波，如圖18B所示，該脈沖波的極性交替倒相。其兩種極性的脈沖寬度等于T1＝1msec，脈沖間隔等于T2＝10msec。換而言之，該脈沖具有20msec的周期和50Hz的頻率。
上述脈沖的高度最初為10V，并且以0.2V/min的速率增大，直到它達(dá)到18V為止。
在一常規(guī)程序中使用上述脈沖電壓，并且每30秒鐘額外施加一三角形脈沖電壓，以探測(cè)If與Vf之間的關(guān)系，所說(shuō)額外施加的電壓具有與上述的脈沖電壓相同的脈沖高度。
在這些例子中，控制If，使它不超過(guò)Vf2的一預(yù)定電平，該電平低于Vact。具體地說(shuō)，是使用了關(guān)系Vf2＝0.8×Vact，并且只要滿(mǎn)足要求If(Vf2)＜0.05mA，就繼續(xù)常規(guī)程序。
相反，如果沒(méi)有達(dá)到上述要求，或觀(guān)測(cè)到If(VF2)≥0.05mA，就將Vact增加0.2V，并繼續(xù)常規(guī)程序。
在此條件下，If—Vf的關(guān)系是如圖9中的間斷線(xiàn)所示意性表示的，If滯留在一較長(zhǎng)的較低的Vf范圍內(nèi)，以增加If(Vf2)的值。本發(fā)明的發(fā)明者假定這是由漏泄電流的一小段通路引起的，所說(shuō)漏泄電流是由導(dǎo)電薄膜上的碳或一種碳化物在陽(yáng)極與陰極之間形成的，上述陽(yáng)極與陰極相對(duì)設(shè)置，且其間布置有一電子發(fā)射區(qū)域。If—Vf關(guān)系上的這種滯留現(xiàn)象通過(guò)升高Vact可能能夠消失，這是由于形成漏泄電流通路的碳或碳化物會(huì)由焦?fàn)枱岫A的緣故。
如果If(Vf2)在返回常規(guī)程序之后再次升高，就重復(fù)以上的操作，以獲取表現(xiàn)出所希望的性能的一種電子發(fā)射裝置。
當(dāng)Vact到達(dá)18V時(shí)，如果觀(guān)測(cè)到If≥2，上述操作就進(jìn)入一關(guān)閉程序，以使激活過(guò)程中止。如果沒(méi)有滿(mǎn)足以上要求，Vact＝10V就會(huì)恢復(fù)且常規(guī)程序就會(huì)重復(fù)。
為了比較的目的，將一矩形脈沖電壓加在奇數(shù)號(hào)的發(fā)射裝置上，并且將Vact以0.2V/min的速率從Vact＝10V升高到Vact＝18V，使得程序在40分鐘內(nèi)得以中止，所說(shuō)脈沖電壓的極性與以上常規(guī)程序的情形相同是交替倒相的。這些發(fā)射裝置指的是比較例2中所述的發(fā)射裝置。
之后，將真空室和其中的電子發(fā)射裝置加熱到180℃并加熱兩時(shí)，然后在發(fā)射裝置上進(jìn)行一穩(wěn)定過(guò)程，同時(shí)用一離子泵將真空室抽空。一發(fā)射裝置的If在一激活過(guò)程結(jié)束之后和在一穩(wěn)定過(guò)程結(jié)束之后，值通常是不一致的。
然后，將16V的一三角形脈沖電壓加在發(fā)射裝置上以觀(guān)察上述裝置的性能。將真空室的內(nèi)部壓力維持在1.3×10-7pa，并且以4mm的距離將陽(yáng)極與電子發(fā)射裝置彼此分隔，同時(shí)將電位差維持在1KV。
If的值在V＝8V時(shí)用Ifmid表示。這個(gè)值與所謂的“半選擇電流”相對(duì)應(yīng)，在這時(shí)要驅(qū)動(dòng)一電子源操作，并且所說(shuō)電子源最好盡可能地小，所說(shuō)電子源包括一批電子發(fā)射裝置，這些發(fā)射裝置以簡(jiǎn)單矩陣線(xiàn)路結(jié)構(gòu)布置。下表表示出例4與比較例2的24個(gè)發(fā)射裝置的Ie的平均值和偏差。
If(mA)Ie(μA)0(％) Ifmid(mA) ΔIe(％)例41.1 1.10.100.005 ±7比較例 2 1.0 0.60.060.01 ±12[例5，比較例3]以與例4相同的情形制造發(fā)射裝置，并在這些發(fā)射裝置上進(jìn)行一成形過(guò)程。之后，在步驟e中用一離子泵將真空室抽空，并且通過(guò)控制氣體供應(yīng)組件51與螺線(xiàn)管閥52將正己烷導(dǎo)入真空室中，使得真空室的內(nèi)部壓力保持2.7×10-3Pa。
將如圖7A所示的脈沖高度為16V的一梯形脈沖電壓加在發(fā)射裝置上。該脈沖的上升也是傾斜的，且將此傾斜角用于確定If—Vf和Ie—Vf的關(guān)系。另一方面，上述脈沖由T2＝10msec.，T3＝10μsec定義，并且一常規(guī)程序的脈沖寬度T1以在5分鐘內(nèi)變?yōu)閮杀洞蟮乃俾蕪?0μsec開(kāi)始逐漸增大。所說(shuō)陽(yáng)極與發(fā)射裝置以4mm的距離彼此分隔，且其電位差是1KV。
根據(jù)所觀(guān)測(cè)到的性能，閾電壓Vtf與Vte分別定義為在Vact＝16V時(shí)的If與Ie值的1/100的電壓值。與例4的情形相同，只要符合Vte—Vtf＜1V的要求，常規(guī)程序就在偶數(shù)號(hào)中的發(fā)射設(shè)備上繼續(xù)，同時(shí)，一發(fā)現(xiàn)不符合上述要求，T2當(dāng)時(shí)就翻倍，接著將重新開(kāi)始常規(guī)程序。當(dāng)觀(guān)測(cè)到T1≥1msec時(shí)，如果Ie≥2μA，上述操作就行至一關(guān)閉程序。否則，如果已確立T1＝10μsec，則將重新開(kāi)始常規(guī)程序。
如果將正己烷用為所需的有機(jī)物，則當(dāng)分壓低于丙酮的分壓時(shí)，也可以進(jìn)行一激活程序。如果與例4中一樣，丙酮表現(xiàn)出一10-1Pa的分壓，則當(dāng)有一高壓加在上述陽(yáng)極上以觀(guān)測(cè)Ie時(shí)，會(huì)發(fā)生放電，從而毀壞正經(jīng)受激活過(guò)程處理的電子發(fā)射裝置。相反，如果在這些例子中使用了具有較低分壓的正己烷，就能因此順利地進(jìn)行激活過(guò)程，同時(shí)不帶任何危險(xiǎn)地觀(guān)測(cè)Ie。
為比較的目的，將一相似的脈沖電壓加在奇數(shù)號(hào)的發(fā)射裝置上30分鐘而到一激活過(guò)程，在此過(guò)程中，T1由10μsec升高到1msec。這些發(fā)射裝置指的是比較例3的發(fā)射裝置。
之后，與例4的情形相同，進(jìn)行一穩(wěn)定過(guò)程。結(jié)果在下表中表示出來(lái)。注意，一發(fā)射裝置的If和Ie在一激活過(guò)程結(jié)束之后與在一穩(wěn)定過(guò)程結(jié)束之后，值通常是不一致的。
If(mA) Ie(μA)0(％) Ifmid(mA) ΔIe(％)例5 1.01.10.110.007 ±10比較例3 0.90.90.100.010 ±12以與例4相同的情形制造發(fā)射裝置，并在這些發(fā)射裝置上進(jìn)行一成形過(guò)程。之后，在步驟e中用一離子泵將真空室抽空，并用通過(guò)控制真空泵驅(qū)動(dòng)電路45，氣體供應(yīng)組件51和螺線(xiàn)管閥52將十二烷導(dǎo)入真空室中，使得真空室中的內(nèi)部壓力保持2.7×10-3Pa。采用如圖7B中所示的一階形脈沖電壓，該脈沖電壓具有一脈沖T1＝1msec，一脈沖寬度T2＝10msec.，一脈沖高度16V，一降低的脈沖高度12V。降低了高度的部分的寬度等于T3＝100μsec。
上述脈沖電壓會(huì)在一常規(guī)程序中繼續(xù)。
與例4和5的情形相似，偶數(shù)號(hào)的發(fā)射裝置受到下列方式的處理。
當(dāng)監(jiān)測(cè)If和Ie時(shí)，當(dāng)觀(guān)測(cè)到If(Vf＝12V)≥0.05mA結(jié)果時(shí)，脈沖高度升高到18V僅需5秒鐘，然后重新開(kāi)始常規(guī)程序。
當(dāng)觀(guān)測(cè)到Ie(Vf＝16V)≥2μA時(shí)，上述激活過(guò)程中止，且一關(guān)閉程序開(kāi)始。
將以上16V的脈沖電壓加在奇數(shù)號(hào)的發(fā)射裝置上30分鐘以中止一激活過(guò)程。這些發(fā)射裝置指比較例4中的那些發(fā)射裝置。
之后，與例4和例5中的情形相同，進(jìn)行一穩(wěn)定過(guò)程。其結(jié)果在下表中表示出來(lái)。
If(mA)Ie(μA)0(％)Ifmid(mA) ΔIe(％)例6 1.0 1.20.12 0.006 ±9比較例4 1.5 0.90.06 0.011 ±14用與例6中相同的一個(gè)常規(guī)程序?qū)l(fā)射裝置激活。當(dāng)觀(guān)測(cè)到If(Vf＝12V)≥0.05mA時(shí)，將高壓電源切斷，該高壓電源用于向陽(yáng)極施加一高壓以監(jiān)測(cè)Ie，然后，通過(guò)控制氣體供應(yīng)組件51與螺線(xiàn)管閥52將氫氣導(dǎo)入真空室中。調(diào)節(jié)氣體流動(dòng)速率，使得氫氣的分壓在20秒內(nèi)達(dá)到約0.13Pa，之后，關(guān)閉螺線(xiàn)管閥以停止氣體供應(yīng)，并用接通高壓電源以重新開(kāi)始常規(guī)程序。
激活過(guò)程的中止與例6中的情形一樣。
之后，進(jìn)行一穩(wěn)定過(guò)程。其結(jié)果在下表中表示出來(lái)。
If(mA) Ie(μA) 0(％) Ifmid(mA) ΔIe(％)例70.8 1.2 0.130.005 ±9[例8，比較例5]以與例4相同的情形制造發(fā)射裝置，并在這些發(fā)射裝置上進(jìn)行一成形過(guò)程。之后，在步驟e中用一離子泵將真空室抽空，然后通過(guò)控制真空泵驅(qū)動(dòng)電路45，氣體供應(yīng)組件51和螺線(xiàn)管閥52將十二烷導(dǎo)入真空室中，使得真空室中的內(nèi)部壓力為初始化而保持2.7×10-1Pa。
采用與例4中相似的一脈沖電壓，盡管其脈沖高度恒定在16V。
如例4到6的情形一樣，使偶數(shù)號(hào)的發(fā)射裝置經(jīng)受下述的一激活過(guò)程的作用。
當(dāng)觀(guān)測(cè)到If＞1.5mA時(shí)，減少一定量的導(dǎo)入丙酮，直到其分壓變?yōu)?/10時(shí)為止。重復(fù)上述操作，直到丙酮的分壓變得低于2.7×10-5Pa時(shí)為止。然后，將激活過(guò)程中止以開(kāi)始一關(guān)閉程序。
在一氣氛中，將與以上相同的一脈沖電壓加在奇數(shù)號(hào)的發(fā)射裝置上30分鐘，上述氣氛具有等于2.7×10-2Pa的丙酮的一分壓。上述發(fā)射裝置指比較例5中的那些發(fā)射裝置。
之后，與例4到7的情形一樣，進(jìn)行一穩(wěn)定過(guò)程。其結(jié)果在下表中表示出來(lái)。
If(mA) Ie(μA) 0(％) Ifmid(mA) ΔIe(％)例8 1.21.5 0.130.011 ±7比較例5 1.00.9 0.090.010 ±13[例9，比較例6]在例4中，發(fā)射裝置在一襯底上制造出來(lái)。
此例也采用了例1的步驟a到d，之后，在步驟e中進(jìn)行一激活過(guò)程。真空室的內(nèi)部壓力為2.7×10-3Pa。在此所用的真空泵為一高真空型泵。
將如圖18A中所示的一矩形脈沖電壓加在發(fā)射裝置上。該脈沖電壓具有14V的脈沖高度，100μmsec的脈沖寬度和一10msec的脈沖間隔。
進(jìn)行上述激活過(guò)程，同時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)射裝置電流If和發(fā)射電流Ie。所說(shuō)電子發(fā)射裝置以4mm長(zhǎng)的距離與陽(yáng)極分隔，所說(shuō)陽(yáng)極具有1KV的電勢(shì)。
此例所用的控制組件判讀Ie探測(cè)安培表的數(shù)據(jù)，并計(jì)算Ie隨時(shí)間的增長(zhǎng)速率，或是dIe/dt，以判定一Ie的最大值，或是dIt/dt＝0。在實(shí)踐中，由于所觀(guān)測(cè)的Ie值可能含有時(shí)間常數(shù)噪聲，所以要將上述值與一一秒的時(shí)間常數(shù)相結(jié)合，以找出當(dāng)dIe/dt在一分鐘內(nèi)幾乎保持等于0的一個(gè)時(shí)刻，并在該時(shí)刻中止上述激活過(guò)程。
上述激活過(guò)程實(shí)際上是在四個(gè)發(fā)射裝置中的二個(gè)上進(jìn)行的。要將這兩個(gè)發(fā)射裝置的該過(guò)程在約60分鐘內(nèi)中止。
為了比較，使用相同的脈沖電壓，對(duì)于剩余的兩個(gè)發(fā)射裝置也進(jìn)行了40分鐘的激活過(guò)程。
之后，將真空泵轉(zhuǎn)換為一離子泵，以在例1中步驟f的條件下進(jìn)行一穩(wěn)定過(guò)程。雖然在此過(guò)程中，Ie和If都暫時(shí)下降，但它們最終都收斂于各自的恒定值。上述結(jié)果在下表中表示出來(lái)。
If(mA) Ie(μA) 0(％)例9 1.5 1.5 0.1比較例6 1.2 1.2 0.1[例10]在本例中的真空泵組件采用了一干式泵(蝸室泵)和一磁懸浮型渦輪泵。采用這種結(jié)構(gòu)，能夠有效地抑制涉及的有機(jī)物擴(kuò)散到真空室中從而為以后的過(guò)程建立一種良好的真空條件。
本例中也采用了與例9中情形相同的步驟a到d，之后，在步驟e中通過(guò)控制氣體供應(yīng)組件51和螺線(xiàn)管閥52將丙酮導(dǎo)入真空室中。將丙酮的分壓調(diào)節(jié)到2.7×10-3Pa。在此所用的真空泵為一高真空型泵。
采用與例9相似的一矩形脈沖電壓。進(jìn)行一激活過(guò)程達(dá)50分鐘，同時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)射裝置電流If和發(fā)射電流Ie。
然后，中斷丙酮的供應(yīng)，并使真空室中的內(nèi)部壓力再減小到約1.3×10-5Pa。之后，與例1的情形相同，進(jìn)行一穩(wěn)定過(guò)程。
If(mA)Ie(μA)0(％)例101.3 1.30.1[例11]本例與例9的情形一樣，也采用了步驟a到d，之后，在步驟e中用一高真空泵組件將真空室的內(nèi)部壓力減小到2.0×10-3Pa，所說(shuō)的高真空泵組件包括一渦輪泵和一旋轉(zhuǎn)泵。
象例9一樣，進(jìn)行一激活過(guò)程，同時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)射裝置電流If和發(fā)射電流Ie。控制組件由所監(jiān)測(cè)的If和Ie的值計(jì)算0＝Ie/If，然后再計(jì)算d0/dt。當(dāng)?shù)玫揭蛔畲蟮摩戎祷騞0/dt＝0時(shí)，中止激活過(guò)程。
激活過(guò)程會(huì)持續(xù)約2分鐘。
然后，將真空泵轉(zhuǎn)換到一離子泵，以進(jìn)一步抽空真空室，并且與例1的情形相似，執(zhí)行一穩(wěn)定過(guò)程。
上述結(jié)果在下表中表示出來(lái)。
If(mA)Ie(μA)0(％)例110.17 0.50 0.3[例12]在本例中，將本發(fā)明應(yīng)用于一電子源上，該電子源通過(guò)在一襯底上布置一批表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置，并將這些發(fā)射裝置用導(dǎo)線(xiàn)連接以構(gòu)成一矩陣而制成。該電子源在x和y方向上都具有100個(gè)發(fā)射裝置。
步驟A在徹底清潔一鋼鈣玻璃板之后，通過(guò)濺射在玻璃板上制成一0.5μm厚的氧化硅薄膜而制成一襯底1，在該襯底上順次鋪上分別是5nm和600nm厚的Cr和Au，接著用一旋涂器在薄膜上面制成一種光刻膠(AZ1370可從Hoechst公司獲得)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)薄膜并烘干。之后，將一光掩模圖像用光照射并顯影，而為一下部線(xiàn)路72制造一抗蝕圖案，然后，將沉積的Au/Cr薄膜濕腐蝕而制造出一下部線(xiàn)路72。
步驟B用RF濺射制成1.0μm厚的一氧化硅薄膜，作為層間絕緣層61(圖19B)。
步驟C為在步驟B中沉積出的氧化硅薄膜上制造一接觸孔62，制一光模刻劑圖案，然后，通過(guò)腐蝕層間絕緣層61，同時(shí)將光刻劑圖案用于掩模而實(shí)際構(gòu)制一接觸孔62(圖19C)。為進(jìn)行腐蝕操作，運(yùn)用了使用CF4和H2氣體的RIE(活性離子腐蝕)技術(shù)。
步驟D之后，為一對(duì)發(fā)射裝置電極2和3和分隔上述電極的一間隙G構(gòu)制一光刻劑(RD—2000N—41可由Hitachi有限化學(xué)公司獲取)圖案，然后通過(guò)真空沉積在上述圖案上，依次分別沉積出5nm厚的Ti和100nm厚的Ni。用一種有機(jī)溶劑將上述光刻劑圖案溶解，并使用一種剝離技術(shù)處理Ni/Ti沉積膜而制造一對(duì)發(fā)射裝置電極2和3，所說(shuō)電極寬300μm，并由3μm的一段距離彼此分隔(圖19D)。
步驟E為一上部線(xiàn)路73在發(fā)射裝置電極2，3上構(gòu)制出一光刻劑圖案之后，通過(guò)真空沉積順次沉積出分別為5nm厚的Ti和500nm厚的Au，然后，用一種剝離技術(shù)除去不需要的區(qū)域而制造出一上部線(xiàn)路73，該線(xiàn)路具有所需要的外形(圖19E)。
步驟F接著通過(guò)真空沉積構(gòu)制30nm厚的一C薄膜63，然后使該薄膜63經(jīng)受圖案化操作的處理，而使它表現(xiàn)出一導(dǎo)電薄膜4的圖案，所說(shuō)導(dǎo)電薄膜4具有一開(kāi)口。之后，用一旋涂器將一種有機(jī)Pd化合物(CCP 4230可由Okuno有限藥物公司獲取)加在Cr膜上，同時(shí)旋轉(zhuǎn)薄膜，并在300℃時(shí)將其烘干120分鐘。已制成的導(dǎo)電薄膜64由細(xì)顆粒構(gòu)成，且厚度為70nm，所說(shuō)細(xì)顆粒含有為主要成分的PdO。
步驟G使用一種腐蝕劑對(duì)Cr膜63加以濕腐蝕，并將其與任何不需要的導(dǎo)電薄膜4的區(qū)域除去，以制出一種需要的圖案(圖19G)。每單位面積的電阻是4×104Ω/□。
步驟H接著，制出一種圖案，該圖案用于將光刻劑加在除接觸孔62之外的整個(gè)表面區(qū)域上，并且通過(guò)真空沉積順次沉積出分別是5nm和500nm厚的Ti和Au。用一種剝離技術(shù)把任何不需要的區(qū)域除去以便隨后填覆接觸孔(圖19H)。
使用以上述方式制造的一種電子源來(lái)制造一種成像設(shè)備。參看圖10和11，將對(duì)其加以描述。
步驟I在將一電子源襯底71固定到一背板81上之后，將一面板86(該面板在一玻璃襯底83的內(nèi)表面上帶有一熒光膜84和一金屬襯墊85)布置在襯底71之上5mm處，有一支承架82放在它們之間，隨后，將玻璃熟料加在面板86的接觸區(qū)域上，將支承架82與背板81在400到500℃時(shí)在大氣中或氮?dú)庵泻姹?0分鐘以上，以便將容器氣密密接。襯底71也是用玻璃熟料固定到背板81上的。在圖10和11中，參考數(shù)號(hào)74表示一電子發(fā)射裝置，參考數(shù)號(hào)72和73分別表示用于上述發(fā)射裝置的x和y方向上的線(xiàn)路。
雖然如果上述設(shè)備是用于黑白成像，所說(shuō)熒光膜84就僅由一熒光體組成，但是本例中的熒光膜84卻是通過(guò)成形出黑條并用紅色、綠色及藍(lán)色條形熒光件填充間隙而制成的。上述黑條由一種普通材料制成，該材料含有石墨，且石墨是其主要成份。將熒光材料涂布到玻璃襯底83上時(shí)，使用了淤漿技術(shù)。
有一金屬襯墊85放置在熒光膜84的內(nèi)表面上。在制成熒光膜之后，通過(guò)在熒光膜的內(nèi)表面上進(jìn)行一種平滑化操作(一般稱(chēng)為“成膜”)，并隨后通過(guò)真空沉積在熒光膜上形成一鋁層，即可制成一金屬襯墊。
雖然為了提高熒光膜84的導(dǎo)電性可以在其外表面布置一透明電極(未示出)，但是本實(shí)例卻沒(méi)有用此方法，這是因?yàn)閮H用一金屬襯墊熒光膜就已表現(xiàn)出足夠程度的導(dǎo)電性了。
為進(jìn)行以上的焊接操作，要將背板15，面板17和隔片20仔細(xì)地對(duì)齊，以確保在熒光件與電子發(fā)射裝置之間有一準(zhǔn)確的位置對(duì)應(yīng)性。
步驟J用一排氣泵和一真空泵將已制成的玻璃容器的內(nèi)部抽空為10-4的真空度。之后，如圖20所示，將y方向上的線(xiàn)路共同連接起來(lái)，并逐行地進(jìn)行一成形過(guò)程。在圖20中，參考數(shù)號(hào)131表示共同連接著y方向上線(xiàn)路73的一共電極，數(shù)號(hào)132表示一電源，數(shù)號(hào)133和134分別表示用于測(cè)量電流的一電阻絲和用于監(jiān)測(cè)電流的一示波器。
步驟K隨后，進(jìn)行一激活過(guò)程。圖16B表示出用來(lái)形成本實(shí)例所用氣氛的器件。用一排氣管18將成象設(shè)備(顯示板)17連接到一真空室11上。用真空泵組件15通過(guò)一閘閥16將真空室11抽空，并用壓力計(jì)58和Q質(zhì)譜儀57監(jiān)測(cè)真空室內(nèi)的氣氛。真空室11還設(shè)有兩個(gè)氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其中之一用于將一種活化劑導(dǎo)入真空室中，另一種設(shè)計(jì)來(lái)為腐蝕活化劑(腐蝕氣體)而輸入一種材料，在本例中沒(méi)有使用上述的腐蝕氣體輸入系統(tǒng)。上述的部件通過(guò)一驅(qū)動(dòng)器56而控制其操作。
上述活化劑供應(yīng)系統(tǒng)連接到一活化劑源60上。在本例中，它是裝有丙酮的一個(gè)小玻璃瓶。注意，如果上述活化劑在大氣壓、室溫下是一種氣體，就要使用一高壓氣筒。
氣體供應(yīng)系統(tǒng)59是如此控制的，即導(dǎo)入顯示板的丙酮表現(xiàn)出1.3×10-1Pa的分壓，并且施加18V的一矩形脈沖電壓。上述脈沖電壓的脈沖寬度是100μsec，脈沖間隔是20msec。
激活過(guò)程是逐行進(jìn)行的。將一脈沖高度Vact＝18V的矩形脈沖電壓僅加到x方向的線(xiàn)路上，該線(xiàn)路連接到一行發(fā)射裝置上，同時(shí)，y方向上的線(xiàn)路則與以上步驟J的情形相同，它們是共同連接到一共同電極上的。上述脈沖每分鐘轉(zhuǎn)換為一三角形脈沖，以利用If—Vf的關(guān)系測(cè)定發(fā)射裝置的性能。如果對(duì)于Vf2＝Vact/2＝9V，If的值是If(Vf2)≥(Vact)/220，就把矩形脈沖電壓的高度升到19V 30分鐘，然后返回到18V以繼續(xù)激活過(guò)程。
當(dāng)一行發(fā)射裝置中的每一個(gè)裝置的發(fā)射裝置電流變?yōu)榈扔贗f(1 8V)≥2mA時(shí)，就中止該行發(fā)射裝置的激活操作，并對(duì)下一行進(jìn)行相似的操作。
步驟L當(dāng)所有發(fā)射裝置行的激活過(guò)程都中止時(shí)，將關(guān)閉氣體供應(yīng)系統(tǒng)的閥門(mén)，以切斷丙酮的供應(yīng)，并將整個(gè)玻璃板運(yùn)行5小時(shí)的抽空，同時(shí)還將它加熱到200℃。在5小時(shí)結(jié)束后，通過(guò)驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單矩陣線(xiàn)路和使熒光膜發(fā)光，而使上述設(shè)備操作，以發(fā)射電子。在確信玻璃板進(jìn)行正常后，加熱排氣管并將其密接。之后，通過(guò)高頻加熱，而對(duì)放置在顯示板中的除氣劑加熱，直到它蒸發(fā)時(shí)為止。先采用例12中的步驟A到J，之后，將一脈沖高度Vact＝18V的矩形脈沖電壓逐行地施加在每行顯示板上30分鐘，這一操作是在與上例的步驟K中相同的氣氛中進(jìn)行的。
接著，本例也進(jìn)行了上例步驟L的操作。
將一16V的矩形脈沖電壓加在例12和比較例7的成像設(shè)備上以測(cè)定它們的Ie和If。在激活過(guò)程中也一行接一行地進(jìn)行了上述的測(cè)量操作，以總體地測(cè)定每行100個(gè)發(fā)射裝置的If和Ie。也測(cè)定了所施加的8V的矩形脈沖電壓的If(mid)。上述金屬襯墊和電子源之間的電勢(shì)差是1KV。
If和Ie的平均值以及平均偏差(每行100個(gè)發(fā)射裝置的ΔIe(％))在以下列出。
If(mA) Ie(μA) Ifmid(mA) ΔIe(％)例12 125 145 0.65.0比較例7115 92 5.89.0[例5，比較例3]由下述的例12中的步驟A—J制備好一塊玻璃板。然后在步驟K中與例12中的情形相同，通過(guò)控制一氣源系統(tǒng)直至其顯示出一1.3×10-1Pa的分壓而將丙酮引入此板中，同時(shí)將一達(dá)到Vact＝18V的矩形脈沖電壓通過(guò)一與i相連的x方向線(xiàn)路，按逐行方式施加到各行上。圖21示意地說(shuō)明了本例中所用的與電子源相連的脈沖電壓施加系統(tǒng)。參看圖21，上述系統(tǒng)包括一脈沖電壓發(fā)生器161和一行選擇器162。此脈沖電壓發(fā)生器161的操作和行選擇器162的操作，借助一激活驅(qū)動(dòng)器163，分別對(duì)于脈沖電壓發(fā)生與行選擇作協(xié)調(diào)地轉(zhuǎn)換。
由上述脈沖電壓發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖電壓施加到此行選擇器的輸出端Sxl至Sxm中的一個(gè)之上。此輸出端Sxl至Sxm則分別連接到相應(yīng)的x方向行DZl至DZm上，同時(shí)y方向的行Dyl至Dym則共同連接到地電位電平上。
圖21中的參考數(shù)號(hào)165指一將高壓加到金屬襯墊或背襯上的高壓源，而參考數(shù)號(hào)166指一用來(lái)測(cè)量Ie的電流表，但是考慮到丙酮在激活過(guò)程中有很高的分壓，為避免在上述板內(nèi)可能發(fā)生放電而損傷有關(guān)裝置，電流表并未使用。
參考數(shù)號(hào)164指用來(lái)測(cè)量If的電流表。Ie與If的讀數(shù)(本例中只是If的讀數(shù))存儲(chǔ)于控制裝置168中，此控制裝置到以下述方式根據(jù)這些讀數(shù)控制激活驅(qū)動(dòng)器163的操作。
圖22是一闡明行選擇器162操作的示意性電路圖。輸出端Sx1至Sxm分別連接到相應(yīng)的開(kāi)關(guān)Swl至Swm上，而每一個(gè)開(kāi)關(guān)又連接到通向前述脈沖電壓發(fā)生器的輸入行或地電位電平上，并受到所說(shuō)激活驅(qū)動(dòng)器的控制。
圖23是脈沖電壓發(fā)生器所產(chǎn)生的脈沖電壓與行選擇器開(kāi)關(guān)操作的時(shí)間圖。當(dāng)開(kāi)關(guān)Sw1至Swm中的任何一個(gè)連接到輸入側(cè)時(shí)，它由ON(接通)表示，而在它連接到地電位電平時(shí)，則由GND(接地)表示。這批開(kāi)關(guān)是這樣地被驅(qū)動(dòng)，即一次只有一個(gè)開(kāi)關(guān)連接到輸入側(cè)，而對(duì)輸入側(cè)的連接則依一個(gè)脈沖間隔周期地變換到下一個(gè)開(kāi)關(guān)上。
這樣，脈沖是逐行地加到x方向的行上，而一次是將一個(gè)脈沖加到一行之上，為圖24所示。
由脈沖電壓發(fā)生器所產(chǎn)生的脈沖電壓有100μsec的脈沖寬度和200 μsec的脈沖間隔，而由行選擇器所進(jìn)行的兩個(gè)相續(xù)的開(kāi)關(guān)操作的間隔則等于200μsec的脈沖間隔，因而將一個(gè)脈沖加到所有的100行上，需要20msec。加到各行上的這種脈沖與例12中的情形相同，具有100μsec的脈沖寬度和200μsec的脈沖間隔。
與例12中的情形相同，然后每1分鐘施加一個(gè)三角形脈沖電壓以對(duì)各行求出If與Vf間的關(guān)系，而當(dāng)在任何時(shí)候探測(cè)到If(Vf2)≥If(Vact)/220時(shí)，所施加的矩形脈沖電壓高度經(jīng)30秒便升至19V。然后，電壓降至18V，繼續(xù)激活過(guò)程的規(guī)則順序。另外，已對(duì)控制裝置的操作編定程序，以驅(qū)動(dòng)激活驅(qū)動(dòng)器，而使19V的脈沖電壓只加到需要這一電壓的行上，相反將18V加到所有其余的行上，同時(shí)，脈沖電壓發(fā)生器的操作則同行選擇器的轉(zhuǎn)換操作同步。當(dāng)一行中各個(gè)裝置的裝置電流變成等于If(18V)≥2mA時(shí)，對(duì)于這一行的激活操作便結(jié)束，而對(duì)下一行進(jìn)行相似的操作。對(duì)于所有的行，電壓的施加是以約30分鐘結(jié)束。在這種驅(qū)動(dòng)操作方式下，激活過(guò)程所需的全部時(shí)間與逐行進(jìn)行的激活過(guò)程相比顯著地減少了，這是因?yàn)榭砂央妷杭拥狡渌恍┬猩?，而與此同時(shí)，相應(yīng)的脈沖則未加到選擇的行上。
然后，執(zhí)行一穩(wěn)定化過(guò)程，同時(shí)與例12中的情形相同，在除氣器發(fā)出火花之前，將排氣管加熱密封。
本例中獲得的成像設(shè)備用例12中相同的方法進(jìn)行了試驗(yàn)并取得了相同的結(jié)果。
上述成像設(shè)備可通過(guò)下述方式用來(lái)顯示圖像，即由外部接頭Dxl至Dxm和Dyl至Dyn中相關(guān)的一對(duì)將一掃描信號(hào)與調(diào)制信號(hào)加到各個(gè)電子發(fā)射裝置上使它們發(fā)射電子，然后通過(guò)高壓接頭Hv將5.0Kv的高壓加到含屬背襯85上來(lái)加速電子束，直至這些電子束碰撞熒光膜84使之激勵(lì)并發(fā)光。
圖25是一顯示設(shè)備的框圖，此設(shè)備包括排列一批表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置所構(gòu)成的電子源和一塊顯示板，設(shè)計(jì)用來(lái)根據(jù)來(lái)自不同信號(hào)源的輸入信號(hào)顯示電視傳送的各種視頻數(shù)據(jù)與畫(huà)面。參看圖25，它包括顯示板141、顯示板驅(qū)動(dòng)電路142、顯示控制器143、多路調(diào)制器144、解碼器145、輸入/輸出接口電路146、CPU 147、圖象發(fā)生電路148、圖像存儲(chǔ)接口電路149、150與151、圖象輸入接口電路152、TV信號(hào)接收電路153與154以及一輸入段155。(要是此顯示設(shè)備是用來(lái)接收由視頻信號(hào)與聲頻信號(hào)組成的電視信號(hào)時(shí)，則需要有沿著附圖所示電路來(lái)接收、分離、重放和存儲(chǔ)聲頻信號(hào)的電路、揚(yáng)聲器及其它裝置。但考慮到本發(fā)明的范圍，這類(lèi)電路與裝置均已略去。)下面根據(jù)圖像信號(hào)的流程來(lái)描述此設(shè)備的各個(gè)部件。
首先，TV信號(hào)接收電路154是一種用來(lái)接收通過(guò)采用電磁波和/或空間光通信網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)所傳送的TV圖像信號(hào)。所用的TV信號(hào)系統(tǒng)不限于某個(gè)特定的系統(tǒng)，而可以很方便地使用例如NTSC、PAL或SECAM之類(lèi)的任何系統(tǒng)。上述電路特別適用于涉及到大量掃描行的TV信號(hào)(典型的是MUSE系統(tǒng)一類(lèi)的高清晰度TV系統(tǒng))，這是因?yàn)樗苡糜诎ㄓ写罅肯笏氐拇笮惋@示板上。由TV信號(hào)接收電路155所接收的TV信號(hào)則轉(zhuǎn)送給解碼器145。
其次，TV信號(hào)接收電路153是一種用來(lái)接收通過(guò)采用同軸電纜和/或光纖的有線(xiàn)傳輸系統(tǒng)傳送的TV圖像信號(hào)。與TV信號(hào)接收電路154相同，所用的TV信號(hào)系統(tǒng)也不限于特定的某個(gè)系統(tǒng)，而由此電路接收到的TV信號(hào)則轉(zhuǎn)送給解碼器145。
圖像輸入接口電路152用來(lái)接收從攝像機(jī)或攝像掃描器一類(lèi)圖像輸入裝置轉(zhuǎn)送來(lái)的圖像信號(hào)。此電路亦將接收到的圖像信號(hào)轉(zhuǎn)送給解碼器145。
圖像存儲(chǔ)接口電路152用來(lái)檢索錄像機(jī)(VTR)中存儲(chǔ)的圖像信號(hào)，并把檢索出的圖像信號(hào)同樣轉(zhuǎn)送給解碼器145。
圖像存儲(chǔ)接口電路151用來(lái)檢索存儲(chǔ)于影碟中的圖像信號(hào)，同樣將檢索出的圖像信號(hào)轉(zhuǎn)送給解碼器145。
輸入/輸出接口電路149用來(lái)連接此顯示設(shè)備與一外部輸出信號(hào)源如計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或打印機(jī)。此電路對(duì)圖像數(shù)據(jù)、字符與圖形數(shù)據(jù)執(zhí)行輸入/輸出操作，并在需要時(shí)用來(lái)控制此顯示設(shè)備的CPU 147與外部輸入信號(hào)源之間的信號(hào)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
圖像產(chǎn)生電路148根據(jù)通過(guò)輸入/輸出接口電路146而從外部輸出信號(hào)源輸入的，或者是從CPU147輸入的圖像數(shù)據(jù)以及字符與圖形數(shù)據(jù)，而將產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)顯示到顯示屏上。此電路包括有所寫(xiě)存儲(chǔ)器，用來(lái)存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)和字符與圖形數(shù)據(jù)；只讀存儲(chǔ)器，用來(lái)存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于已給字符碼的電荷像；處理機(jī)，用來(lái)處理圖像數(shù)據(jù)；以及其它為生成屏像所需的電路元件。
為圖像生成電路507產(chǎn)生出的用于顯示的圖像數(shù)據(jù)輸送給解碼器145，需要時(shí)，也可通過(guò)輸入/輸出接口電路146輸送給計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或打印機(jī)一類(lèi)的外部電路。
CPU 147控制此顯示設(shè)備并執(zhí)行待于顯示屏上顯示的圖像的產(chǎn)生、選擇與編輯操作。與此同時(shí)，它產(chǎn)生出用于顯示板控制器143的控制信號(hào)，并通過(guò)圖像顯示頻率、掃描方法(例如隔行掃描或非隔行掃描)、每幀的掃描行數(shù)，等等來(lái)控制顯示設(shè)備的操作。
CPU 147還把圖像數(shù)據(jù)以及字符與圖形數(shù)據(jù)直接輸送給圖像產(chǎn)生電路148，并通過(guò)輸入/輸出接口電路146對(duì)外部計(jì)算機(jī)與存儲(chǔ)器進(jìn)行存取，以獲得外部圖像數(shù)據(jù)以及字符與圖形數(shù)據(jù)。CPU 147另外也可設(shè)計(jì)成能參與此顯示設(shè)備的其它作業(yè)，包括類(lèi)似于個(gè)人用計(jì)算機(jī)或字處理機(jī)中的CPU的產(chǎn)生和處理數(shù)據(jù)的操作。此CPU 147也可通過(guò)輸入/輸出接口電路146連接外部計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，與它們共同執(zhí)行計(jì)算和其它操作。
輸入段155用來(lái)將操作者給予它的指令、程序與數(shù)據(jù)發(fā)送給CPU 147。事實(shí)上，它可以選自廣大一類(lèi)輸入裝置，例如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、操縱桿、條碼讀出器和聲音識(shí)別裝置以及它們的任何組合形式。
解碼器是一種電路，用來(lái)通過(guò)前述電路148至154將各種圖像信號(hào)變換為三原色信號(hào)、亮度信號(hào)以及1與Q信號(hào)。解碼器145最好包括有圖25中虛線(xiàn)所示的圖像存儲(chǔ)器，以處理例如MUSE系統(tǒng)中需要圖像存儲(chǔ)器用于信號(hào)轉(zhuǎn)換的電視信號(hào)。設(shè)置圖像存儲(chǔ)器還有助于顯示靜止圖像，并在必要時(shí)通過(guò)解碼器145與圖像產(chǎn)生電路148和CPU 147配合工作，來(lái)進(jìn)行下述種種操作，例如淡化、內(nèi)插、放大、縮小、合成與編輯畫(huà)面。
多路調(diào)制器144是用來(lái)根據(jù)CPU給出的控制信號(hào)來(lái)恰當(dāng)?shù)剡x擇待顯示在顯示屏上的圖像。換言之，多路調(diào)制器144選擇來(lái)自解碼器145的某些已轉(zhuǎn)換的信號(hào)并把它們輸送給驅(qū)動(dòng)電路142。它也可以在顯示單一畫(huà)面的時(shí)間內(nèi)通過(guò)從一組圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為不同組的圖像信號(hào)，而將顯示屏分成多個(gè)畫(huà)面來(lái)同時(shí)顯示不同的圖像。
顯示板控制器143是一種用來(lái)根據(jù)CPU傳送來(lái)的控制信號(hào)來(lái)控制驅(qū)動(dòng)電路142操作的電路。
控制器143連同其它有關(guān)裝置將信號(hào)傳送給控制電路142用來(lái)控制驅(qū)動(dòng)顯示板的電源(未示明)的操作序列，以確定此顯示板的基本操作。它還用來(lái)將信號(hào)傳送給驅(qū)動(dòng)電路142，以控制圖像的顯示頻率和掃描方法(例如隔行掃描和非隔行掃描)而確定出驅(qū)動(dòng)顯示板的方式。
在合適的時(shí)候，它也可將信號(hào)傳送給驅(qū)動(dòng)電路142，用來(lái)控制由亮度、對(duì)比度、色調(diào)與清晰度所表示的將顯示到顯示屏上的圖像的質(zhì)量。
驅(qū)動(dòng)電路142是用來(lái)產(chǎn)生一將加到顯示板上的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。它根據(jù)來(lái)自多路調(diào)制器144的圖像信號(hào)操作，同時(shí)控制來(lái)自顯示板控制器143的控制信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的且具有上述構(gòu)型并如圖25所示的顯示設(shè)備，能夠在顯示板上顯示出由各種圖像數(shù)據(jù)源所給定的種種圖像。具體地說(shuō)，電視圖像信號(hào)之類(lèi)的圖像信號(hào)通過(guò)解碼器轉(zhuǎn)換后，在送到驅(qū)動(dòng)電路142之前，要由多路調(diào)制器選擇。另一方面，顯示控制器143根據(jù)將顯示在顯示板上的圖像的圖像信號(hào)，產(chǎn)生出用于控制驅(qū)動(dòng)電路142操作的控制信號(hào)。然后，驅(qū)動(dòng)電路142根據(jù)上述圖像信號(hào)與控制信號(hào)將驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加到顯示板上。這樣，圖像就顯示在顯示板上。所有上述操作都由CPU 147以協(xié)調(diào)方式控制。
上述顯示設(shè)備不僅能從輸送給它的眾多圖像中選擇和顯示特定的圖像，而且還能進(jìn)行各種圖像處理作業(yè)，包括放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、加重邊緣、淡化、內(nèi)插、改變顏色與修正寬高比，同時(shí)還能在解碼器145中設(shè)有圖像存儲(chǔ)器時(shí)從事這樣一些圖像編輯工作，包括綜合、抹像、連接、置換與插入，同時(shí)，圖像產(chǎn)生電路148與CPU 147亦參與這類(lèi)操作。盡管在上述實(shí)施例中沒(méi)有涉及到，但是，對(duì)于聲頻信號(hào)的處理與編輯操作是能夠另外設(shè)置專(zhuān)用電路的。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的且具有上述構(gòu)型的顯示設(shè)備就能夠在工商業(yè)中獲得廣泛的應(yīng)用，這是因?yàn)樗茏鳛轱@示設(shè)備用于電視廣播，作為終端設(shè)備用于視頻電信會(huì)議，作為編輯設(shè)備用于靜止和活動(dòng)圖像，作為終端設(shè)備用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，作為字處理機(jī)一類(lèi)的OA(辦公室自動(dòng)化)設(shè)備，作為游戲機(jī)以及作為許許多多其它用途的設(shè)備。
不用說(shuō)，圖25以?xún)H僅只是示明了這樣一種顯示設(shè)備可能構(gòu)型的例子，這種顯示設(shè)備包括一顯示板，而此顯示板則配備有由一批表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置排列構(gòu)置成的電子源，而本發(fā)明是并不局限于這一例子的。例如，取決于應(yīng)用目的，圖25中的某些電路元件可以略去，也可以另加上某些電路元件。比方說(shuō)，當(dāng)把本發(fā)明的顯示設(shè)備用于電視電話(huà)時(shí)，就可以適當(dāng)?shù)卦鲈O(shè)攝像機(jī)、擴(kuò)音器、照明設(shè)備以及包括調(diào)制解調(diào)器在內(nèi)的傳送/接收電路。(階梯狀電子源，圖像顯示設(shè)備)本例中，按下述方式制備了具有階梯狀線(xiàn)路結(jié)構(gòu)的電子源以及具有此種電子源的一種圖像設(shè)備。
步驟A(圖27A)在將一塊鈉鈣玻璃板徹底清洗后，由濺射方法在其上形成一層0.5μm厚的二氧化硅膜而制造出一襯底71，在此襯底上則形成有與具有孔口的一對(duì)電極圖案相對(duì)應(yīng)的光刻膠(RD—2000N—41；可從日立化學(xué)公司購(gòu)得)圖案。然后由真空沉積法相續(xù)形成厚度分別為5nm和100nm的Ti膜與Ni膜。最后用一種有機(jī)溶劑溶解此光刻膠，剝離下Ni/Ti膜，產(chǎn)生出同時(shí)起到裝置電極作用的線(xiàn)路171。這對(duì)裝置電極分開(kāi)的距離L為3μm。
步驟B(圖27B)用真空沉積法在相應(yīng)裝置上形成一層厚300nm的Cr，然后用光刻法形成一個(gè)與此導(dǎo)電薄膜圖案相對(duì)應(yīng)的孔173。再形成一個(gè)用來(lái)形成導(dǎo)電薄摸的Cr掩模173。
隨后，將Pd—胺—絡(luò)化物溶液(CCP 4230可購(gòu)自O(shè)kuno藥劑公司)通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂布器涂布到Cr膜上，于300℃烘焙12分鐘，制成一種含有Pd為其主要成份的細(xì)粒膜。這種膜的厚度為7nm。步驟C(圖27C)通過(guò)濕浸蝕法除去Cr掩模，剝離下PdO細(xì)粒膜，制得了具有所需輪廓的導(dǎo)電薄膜4。此導(dǎo)電薄膜顯示出一電阻Rs＝2×104Ω/□。
步驟D按照例12情形制備出一顯示板，但本例中的顯示板與例12中的稍有不同即其中設(shè)有柵極。如圖15所示，電源襯底71、后板81、面板86與柵極120是布放在一起的，同時(shí)設(shè)置了外部接頭122與外部柵極接頭123。
按例12中的情形在成像設(shè)備進(jìn)行了成像處理，將各排中陽(yáng)極側(cè)的線(xiàn)路與陰極側(cè)的線(xiàn)路連到電源。
然后進(jìn)行激活過(guò)程。電連接方式與例13中的類(lèi)似，使各行中的陰極側(cè)線(xiàn)路接地，同時(shí)使各行中的陽(yáng)極側(cè)線(xiàn)路通過(guò)行選擇器的Sx100而連到輸出端Sxl。
當(dāng)If超過(guò)2mA時(shí)施加一矩形脈沖電壓，同時(shí)如在例18中的情形在激活過(guò)程中觀(guān)察1f，直至停止施加電壓。
此激活過(guò)程的氣氛使得丙酮的分壓為1.3×10-1Pa。
各行的激活過(guò)程是在約30分鐘內(nèi)完成。然后作為一穩(wěn)定化過(guò)程對(duì)顯示板內(nèi)進(jìn)行抽空，在此穩(wěn)定化過(guò)程后將排氣管密封，再進(jìn)行一除氣過(guò)程。
與例12中的情形相同，對(duì)各個(gè)行進(jìn)行了性能測(cè)試。在測(cè)試過(guò)程中使柵極接地。結(jié)果將于后面說(shuō)明。在例12的步驟A至K之后進(jìn)行了激活過(guò)程。把正己烷作為激活劑引入，直至分壓送到2.7×10-3Pa。與例13中的情形相同，在此激活過(guò)程中施加一18V的矩形脈沖電壓，同時(shí)在施加1KV下觀(guān)察If。一旦Ie對(duì)每個(gè)裝置超過(guò)1μA，便中止施加脈沖電壓。此激活過(guò)程在30分鐘內(nèi)結(jié)束。
然后進(jìn)行一穩(wěn)定化過(guò)程，并在執(zhí)行除氣過(guò)程之前密封排氣管。
與例12的情形相同，對(duì)此設(shè)備的電子發(fā)射區(qū)的各行作了性能測(cè)試。試驗(yàn)結(jié)果將于后面給出。在例12的步驟A至J之后進(jìn)行了一個(gè)激活過(guò)程，將丙酮引入，直到分壓達(dá)到1.3×10-1PA。與例13中的情形相同，在此激活過(guò)程中施加了脈沖寬度與脈沖間隔同于例13中的一種三角形脈沖電壓。
此脈沖高度初始時(shí)為10V，并按0.2V/min的速率依一規(guī)則序列上升。
進(jìn)行了上述激活過(guò)程，并對(duì)各行觀(guān)察了If。當(dāng)在裝置電壓Vf2＝Vact2時(shí)If的值達(dá)到If(Vf2)≥If(Vact)/220，即施加一在此時(shí)刻較Vact高1V的電壓，并在重新開(kāi)始此規(guī)則序列之前保持30秒。這項(xiàng)操作是在激活過(guò)程開(kāi)始后的2分鐘起始，并且每隔一分鐘觀(guān)察測(cè)量?jī)x表一次。
當(dāng)脈沖高度達(dá)到18V時(shí)，即終止此激活過(guò)程并將作業(yè)進(jìn)行到穩(wěn)定化階段，經(jīng)過(guò)穩(wěn)定化后便密封排氣管，再進(jìn)行一除氣過(guò)程。隨后測(cè)試此設(shè)備的性能。
借助用于激活過(guò)程的技術(shù)對(duì)例14至例16的成像設(shè)備的性能進(jìn)行了測(cè)試，其中是將一脈沖電壓加到各行上來(lái)觀(guān)察If與Ie。此脈沖電壓是一個(gè)16V的矩形脈沖電壓，而If的值在Vf＝8V時(shí)定義為Ifmid。為測(cè)量Ie而加到金屬襯墊上的電壓Ie為1KV。
If(mA) Ie(μA) Ifmid(mA) ΔIe(％)例14125 90 5.69.5例15165 145 7.54.5例16115 135 0.812.0在采用規(guī)則序列對(duì)例12至1 6中的各行進(jìn)行了性能測(cè)試時(shí)，可把一或多行選用作試樣來(lái)經(jīng)受測(cè)試。要是同于例14與15中的情形，在測(cè)量了If后立即中止激活過(guò)程，便可指望所有各行具有均一的性能，這是由于涉及到的激活劑與此設(shè)備的構(gòu)型所致。于是在這種情形下可以滿(mǎn)意地采用抽樣技術(shù)。換句話(huà)說(shuō)，可同時(shí)激活一批獨(dú)立布線(xiàn)的發(fā)射裝置。
正如上面所詳述的，在制造表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置，制造將這種裝置排成一批而獲得的電子源，以及制造包括有這種電子源或電子發(fā)射區(qū)的成像設(shè)備中，可以高效而有利地采用依據(jù)本發(fā)明進(jìn)行激活過(guò)程的一種設(shè)備來(lái)改進(jìn)上述發(fā)射裝置的質(zhì)量均勻性，同時(shí)減少漏泄電流并使上述裝置與設(shè)備的性能達(dá)到最佳，這是因?yàn)楸景l(fā)明的制造設(shè)備包括了用來(lái)為上述激活過(guò)程創(chuàng)造條件的裝置，還包括了根據(jù)此設(shè)備用電方法探測(cè)出的數(shù)據(jù)來(lái)改進(jìn)正上述條件和確定中止這種激活過(guò)程的時(shí)刻的裝置。
權(quán)利要求
1.一種電子發(fā)射裝置的制造方法，所說(shuō)電子發(fā)射裝置具有一對(duì)發(fā)射裝置電極和一導(dǎo)電薄膜，該導(dǎo)電薄膜包括布置于上述電極之間的一電子發(fā)射區(qū)，此方法特征在于它包括用來(lái)加大發(fā)射裝置的發(fā)射電流的一激活過(guò)程，所說(shuō)激活過(guò)程包括步驟a)在初始條件下將一電壓(Vact)施加到具有一間隙段的導(dǎo)電薄膜上，b)探測(cè)所說(shuō)導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能和c)需要時(shí)，修正為探測(cè)到的導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能函數(shù)的所說(shuō)初始條件。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電子發(fā)射裝置的制造方法，特征在于所說(shuō)探測(cè)上述導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能的步驟包括探測(cè)流經(jīng)導(dǎo)電薄膜的電流。
3.如權(quán)利要求2所述的一種電子發(fā)射裝置的制造方法，特征在于所說(shuō)探測(cè)上述導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能的步驟包括探測(cè)對(duì)于低于所說(shuō)Vact的一個(gè)電壓(Vf2)的流經(jīng)導(dǎo)電薄膜的電流(If2)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種電子發(fā)射裝置的制造方法，特征在于所說(shuō)Vf2等于Vact/2。
5.如權(quán)利要求1所述的一種電子發(fā)射裝置的制造方法，特征在于所說(shuō)探測(cè)上述導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能的步驟包括探測(cè)流經(jīng)導(dǎo)電薄膜的電流和探測(cè)由從導(dǎo)電薄膜發(fā)射的電子形成的電流。
6.如權(quán)利要求5所述的一種電子發(fā)射裝置的制造方法，特征在于所說(shuō)探測(cè)上述導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能的步驟還包括探測(cè)流經(jīng)導(dǎo)電薄膜的電流的Ie/If(θ)和探測(cè)由導(dǎo)電薄膜發(fā)射的電子形成的電流。
7.如權(quán)利要求6所述的一種電子發(fā)射裝置的制造方法，特征在于所說(shuō)探測(cè)上述導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能的步驟還包括探測(cè)所說(shuō)0隨時(shí)間的變化率(dθ/dt)。
8.如權(quán)利要求5所述的一種電子發(fā)射裝置的制造方法，特征在于所說(shuō)探測(cè)上述導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能的步驟還包括探測(cè)流經(jīng)導(dǎo)電薄膜的電流的閾電壓和探測(cè)由導(dǎo)電薄膜發(fā)射的電子形成的電流的閾電壓。
9.如權(quán)利要求8所述的一種電子發(fā)射裝置的制造方法，特征在于所說(shuō)探測(cè)上述導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能的步驟還包括探測(cè)所說(shuō)Vthe與Vthe的差。
10.如權(quán)利要求1所述的一種電子發(fā)射裝置的制造方法，特征在于所說(shuō)探測(cè)上述導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能的步驟還包括探測(cè)由導(dǎo)電薄膜發(fā)射的電子形成的電流。
11.如權(quán)利要求10所述的一種電子發(fā)射裝置的制造方法，特征在于所說(shuō)探測(cè)上述導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能的步驟還包括探測(cè)由導(dǎo)電薄膜發(fā)射的電子形成的電流隨時(shí)間的變化速率(DIe/dt)。
12.如權(quán)利要求1到11所述的一種電子發(fā)射裝置的制造方法，特征在于所說(shuō)初始條件修改步驟包括修改施加到導(dǎo)電薄膜上的電壓(Vact)。
13.如權(quán)利要求12所述的一種電子發(fā)射裝置的制造方法，特征在于所說(shuō)電壓(Vact)修改步驟包括修改施加到導(dǎo)電薄膜上的脈沖電壓的脈沖高度。
14.如權(quán)利要求12所述的一種電子發(fā)射裝置的制造方法，特征在于所說(shuō)電壓(Vact)修改步驟包括修改施加到導(dǎo)電薄膜上的脈沖電壓的脈沖寬度。
15.如權(quán)利要求12所述的一種電子發(fā)射裝置的制造方法，特征在于所說(shuō)電壓(Vact)修改步驟包括修改施加到導(dǎo)電薄膜上的脈沖電壓的脈沖間隔。
16.如權(quán)利要求1到11任意一項(xiàng)所述的一種電子發(fā)射裝置的制造方法，特征在于所說(shuō)初始條件修改步驟包括改變環(huán)境氣體的物質(zhì)。
17.如權(quán)利要求16所述的一種電子發(fā)射裝置的制造方法，特征在于所說(shuō)改變環(huán)境氣體的物質(zhì)的步驟包括將一種腐蝕氣體導(dǎo)入環(huán)境氣體中。
18.如權(quán)利要求17所述的一種電子發(fā)射裝置的制造方法，特征在于所說(shuō)腐蝕氣體為氫氣。
19.如權(quán)利要求1到11中任何一項(xiàng)所述的一種電子發(fā)射裝置的制造方法，特征在于所說(shuō)初始條件的修改步驟包括修改環(huán)境氣體的成份的分壓。
20.如權(quán)利要求19所述的一種電子發(fā)射裝置的制造方法，特征在于所說(shuō)修改環(huán)境氣體的成份的分壓的步驟包括調(diào)節(jié)一種有機(jī)氣體物質(zhì)的分壓。
21.如權(quán)利要求19所述的一種電子發(fā)射裝置的制造方法，特征在于所說(shuō)修改環(huán)境氣體的成份的分壓的步驟包括調(diào)節(jié)一種腐蝕氣體的分壓。
22.如權(quán)利要求1所述的一種電子發(fā)射裝置的制造方法，特征在于所說(shuō)電子發(fā)射裝置為表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置。
23.包括一批成排列且連接的電子發(fā)射裝置的電子源的制造方法，特征在于所說(shuō)電子發(fā)射裝置由如權(quán)利要求1所述的方法制造。
24.包括一批排列且連接成一矩陣的電子發(fā)射裝置的電子源的制造方法，特征在于所說(shuō)電子發(fā)射裝置由如權(quán)利要求1所述的方法制造。
25.一種包括電子發(fā)射裝置和成像件的成像設(shè)備的制造方法，特征在于所說(shuō)電子發(fā)射裝置由如權(quán)利要求1所述的方法制造。
26.用于在電子發(fā)射裝置上執(zhí)行一激活過(guò)程以增加發(fā)射裝置的發(fā)射電流的一種設(shè)備，所說(shuō)電子發(fā)射裝置具有一對(duì)發(fā)射裝置電極和一層導(dǎo)電薄膜，該薄膜包括布置在上述電極之間的一電子發(fā)射區(qū)，所說(shuō)設(shè)備的特征在于它包括a)在初始條件下，用于將一電壓(Vact)施加到具有一間隙段的導(dǎo)電薄膜上的器件，b)用于探測(cè)所說(shuō)導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能的器件和c)需要時(shí)用于修改為探測(cè)到的導(dǎo)電薄膜導(dǎo)電性能的函數(shù)的初始條件的器件。
27.如權(quán)利要求26所述的用于在電子發(fā)射裝置上執(zhí)行一激活過(guò)程的一種設(shè)備，其特征在于所說(shuō)用于探測(cè)上述導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能的器件包括用于探測(cè)流經(jīng)導(dǎo)電薄膜的電流的器件。
28.如權(quán)利要求27所述的用于在電子發(fā)射裝置上執(zhí)行一激活過(guò)程的一種設(shè)備，特征在于所說(shuō)用于探測(cè)上述導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能的器件包括用于探測(cè)對(duì)于低于所說(shuō)Vact的一個(gè)電壓(Vf2)的流經(jīng)導(dǎo)電薄膜的電流的器件。
29.如權(quán)利要求28所述的用于在電子發(fā)射裝置上執(zhí)行一激活過(guò)程的一種設(shè)備，特征在于所說(shuō)Vf2等于Vact/2。
30.如權(quán)利要求26所述的用于在電子發(fā)射裝置上執(zhí)行一激活過(guò)程的一種設(shè)備，特征在于所說(shuō)用于探測(cè)上述導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能的器件包括用于探測(cè)流經(jīng)導(dǎo)電薄膜的電流和由從導(dǎo)電薄膜發(fā)射出的電子所形成的電流的器件。
31.如權(quán)利要求30所述的用于在電子發(fā)射裝置上執(zhí)行一激活過(guò)程的一種設(shè)備，特征在于所說(shuō)用于探測(cè)上述導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能的器件還包括用于探測(cè)流經(jīng)導(dǎo)電薄膜的電流和由從導(dǎo)電薄膜發(fā)射出的電子所形成的電流的Ie/If(0)的器件。
32.如權(quán)利要求30所述的用于在電子發(fā)射裝置上執(zhí)行一激活過(guò)程的一種設(shè)備，特征在于所說(shuō)用于探測(cè)上述導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能的器件還包括用于探測(cè)所說(shuō)(隨時(shí)間的變化速率(d0/dt)的器件。
33.如權(quán)利要求30所述的用于在電子發(fā)射裝置上執(zhí)行一激活過(guò)程的一種設(shè)備，特征在于所說(shuō)用于探測(cè)上述導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能的器件還包括用于探測(cè)流經(jīng)導(dǎo)電薄膜的電流的閾電壓和由從導(dǎo)電薄膜發(fā)射的電子形成的電流的閾電壓的器件。
34.如權(quán)利要求33所述的用于在電子發(fā)射裝置上執(zhí)行一激活過(guò)程的一種設(shè)備，特征在于所說(shuō)用于探測(cè)上述導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能的器件還包括用于探測(cè)所說(shuō)Vthe和Vthf的差(Vthe—Vthf)的器件。
35.如權(quán)利要求26所述的用于在電子發(fā)射裝置上執(zhí)行一激活過(guò)程的一種設(shè)備，特征在于所說(shuō)用于探測(cè)上述導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能的器件還包括用于探測(cè)由從導(dǎo)電薄膜發(fā)射的電子形成的電流的器件。
36.如權(quán)利要求35所述的用于在電子發(fā)射裝置上執(zhí)行一激活過(guò)程的一種設(shè)備，特征在于所說(shuō)用于探測(cè)上述導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能的器件還包括用于探測(cè)由從導(dǎo)電薄膜發(fā)射的電子形成的電流隨時(shí)間的變化速率(dle/dt)的裝置。
37.如權(quán)利要求26至36中任意一項(xiàng)所述的用于在電子發(fā)射裝置上執(zhí)行一激活過(guò)程的一種設(shè)備，特征在于控制器件包括用于修改施加到導(dǎo)電薄膜上的電壓(Vact)的器件。
38.如權(quán)利要求37所述的用于在電子發(fā)射裝置上執(zhí)行一激活過(guò)程的一種設(shè)備，特征在于所說(shuō)用于修改電壓(Vact)的器件包括用于修改施加到導(dǎo)電薄膜上的脈沖電壓的脈沖高度的器件。
39.如權(quán)利要求37所述的用于在電子發(fā)射裝置上執(zhí)行一激活過(guò)程的一種設(shè)備，特征在于所說(shuō)用于修改電壓(Vact)的器件包括用于修改施加到導(dǎo)電薄膜上的脈沖電壓的脈沖寬度的器件。
40.如權(quán)利要求37所述的用于在電子發(fā)射裝置上執(zhí)行一激活過(guò)程的一種設(shè)備，特征在于所說(shuō)用于修改電壓(Vact)的器件包括用于修改施加到導(dǎo)電薄膜上的脈沖電壓的脈沖間隔的器件。
41.如權(quán)利要求26至36任意一項(xiàng)所述的用于在電子發(fā)射裝置上執(zhí)行一激活過(guò)程的一種設(shè)備，特征在于控制器件包括用于改變環(huán)境氣體的物質(zhì)的器件。
42.如權(quán)利要求41所述的用于在電子發(fā)射裝置上執(zhí)行一激活過(guò)程的一種設(shè)備，特征在于所說(shuō)用于改變環(huán)境氣體的物質(zhì)的器件包括用于將一種腐蝕氣體導(dǎo)入環(huán)境氣體中的器件。
43.如權(quán)利要求26至36中任意一項(xiàng)所述的用于在電子發(fā)射裝置上執(zhí)行一激活過(guò)程的一種設(shè)備，特征在于所說(shuō)控制器件包括用于修改環(huán)境氣體的成份的分壓的器件。
44.如權(quán)利要求43所述的用于在電子發(fā)射裝置上執(zhí)行一激活過(guò)程的一種設(shè)備，特征在于所說(shuō)用于修改環(huán)境氣體成份的分壓的器件包括用于調(diào)節(jié)一為有機(jī)物的氣體的分壓的器件。
45.如權(quán)利要求43所述的用于在電子發(fā)射裝置上執(zhí)行一激活過(guò)程的一種設(shè)備，特征在于所說(shuō)用于修改環(huán)境氣體的成份的分壓的器件包括用于調(diào)節(jié)一種腐蝕氣體的分壓的器件。
全文摘要
具有一對(duì)發(fā)射裝置電極和一導(dǎo)電薄膜的電子發(fā)射裝置，所說(shuō)導(dǎo)電薄膜包括布置在上述電極之間的一電子發(fā)射區(qū)。該發(fā)射裝置通過(guò)用于加大發(fā)射裝置的發(fā)射電流的一激活過(guò)程而制造出來(lái)。所說(shuō)激活過(guò)程包括步驟a)在初始條件下將一電壓(Vact)施加到具有一間隙段的導(dǎo)電薄膜上，b)探測(cè)導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能和c)在需要時(shí)修改作為探測(cè)到的導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電性能的函數(shù)的初始條件。
文檔編號(hào)H01J1/30GK1121256SQ95109980
公開(kāi)日1996年4月24日 申請(qǐng)日期1995年7月12日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月12日
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