[发明专利]形成导电薄膜的材料,用其制成导电薄膜的方法以及用途

说明书

本发明涉及一种可用于制成导电薄膜的新型材料，和一种通过使用该新型材料制成导电薄膜的方法，以及一种制造电子发射器件，电子源和成象装置的方法。

按照本发明可用于制成导电薄膜的新型材料还可用于制成液晶校正薄膜。

可用于电气布线和电极的现有导电薄膜具有几百至几千毫微米的薄膜厚度，其典型地可借助于包括使用真空设备的方法如汽相淀积或溅射来制成。

借助于该方法制成的导电薄膜只要其导电率线性正比于其薄膜厚度便可应用于上面所确定的应用场合。如果导电率不再线性正比于薄膜厚度，则很可能会使其突然地变化并且失去控制。另外，采用上述方法，将使所制备的薄膜的化学，物理和包括导电率的电特性在制造的最初阶段相当不稳定。由此，采用上述现有薄膜制造方法来控制导电薄膜的电特性是极其困难的，特别是在薄膜厚度小于几百毫微米的时候，尤其是在厚度小于数十毫微米的时候。这种薄导电膜的应用包括表面传导电子发射器件的电子发射区和液晶型成象装置的液晶校正薄膜。首先，在下面将描述电子发射器件。

已知有两种类型的电子发射器件：热离子阴极型和冷阴极型。其中，冷阴极发射型是指这样的器件，其包括场发射型(下面称作FE型)器件，金属/绝缘层/金属型(下面称为MIM型)电子发射器件和表面传导电子发射器件。FE型器件的例子包括由W.P.Dyke& W.W.Dolan在“场发射”，(电子物理发展(Advance inElectron Physics)，8，89(1956))中提出的，和由C.A.Spindt在“带有钼锥体的薄膜场发射阴极的物理特性”(日本应用物理杂志(J.Appl.Phys.)，47，5248(1976))中提出的那些。

MIM器件的例子公开在论文中，其包括C.A.Mead的“隧道发射器件的操作”(日本应用物理，32，646(1961))中提出的。

表面传导电子发射器件的例子包括一由M.I.Elinson在无线电工程电子物理，10，1290(1965)中提出的。表面传导电子发射器件是通过利用在迫使电流与薄膜表面平行地流动而从衬底上所形成小薄膜发射出电子的现象来实现的。当Elinson提出将SnO₂薄膜用于这种型式的器件时，在〔G.Dittmer：“薄固化膜”，9，317(1972)〕中提出使用Au薄膜，而在〔M.Hartwell和C.G.Fonstad：“IEEE Trans，ED Conf.”，519(1975)〕和〔H.Araki等人：“Vacuum，”Vol.26，No.1，p.22(1983)〕中分别地讨论了In₂O₃/SnO₂的使用和碳薄膜的使用。

附图的图20示意地表示由M.Hartwell提出的典型表面传导电子发射器件。在图20中，标号1表示衬底，标号3表示通常通过借助于溅射而生产的H形薄金属氧化膜而制备的导电薄膜，其部分在经受下述称作“赋能成形”的电气赋能处理时最后制成电子发射区2。在图20中，分开一对器件电极的金属氧化膜的薄膜水平区具有0.5至1〔mm〕的长度L1和0.1〔mm〕的宽度W₁。

通常地，电子发射区2是通过将器件导电薄膜3经过电气赋能的最初工艺(其称作“赋能成形”)而在表面传导电子发射器件中制成。在赋能成形工艺中，将恒定DC电压或典型地以1V/min的速率升高的缓慢上升DC电压施加到导电薄膜3的特定相反两端，用以部分地破坏，变形或变换薄膜并制成具有较高耐电性的电子发射区2。由此，使电子发射区2成为导电薄膜3的一部分，其中典型地包含有一间隙或多间隙，使得电子可通过间隙而发射。已经过了赋能成形工艺的表面传导电子发射器件在将电压施加到导电薄膜3而使电流通过器件时，会将电子从器件的电子发射区2发射。

现在，将描述由液晶组成的显示装置。例如，为了完成由以扭转向列型(通常称作TN型)液晶组成的显示装置，可将校正薄膜形成在安置于每个衬底的相反表面上的一对电极上，然后将其经过摩擦处理工艺，其中使薄膜沿垂直于校正的方向被摩擦，并且将液晶填入薄膜、电极和衬底之间的空间中。使用这种工艺，使液晶的分子排列成具有电活性，使得已通过偏振镜的入射光的透射率明显地可通过液晶来改变，使图象可形成在显示装置上。