[发明专利]电子发射装置

说明书

本发明涉及一种电子源和一种例如含有电子源的显示装置的图象形成装置，便具体地说，涉及一种新的表面导电电子发射器件以及一种新的电子源和图象形成装置，例如含有这种电子源的显示装置。

已知的电子发射器件有两类，即热电子型和冷阴极型。其中，冷阴极型包括场发射型(以后称为FE型)、金属/绝缘层/金属型(以后称MIM型)和表面传导型。

FE电子发射器件的例子在W.P.Dyke和W.W.Dolan，“Fieldemission”，Advance in Electron Pnysics，8，89(1956)和C.A.spindt，“PHYSICAL properties of thin-filmfieldemission Cathodes with molybdenum cones”，J.Appl.phys.，47，5284(1976)中说明了。

MIM器件在C.A.Mead，“The tunnel-emission amplifier”，J.Appl.phys.，32，646(1961)中描述了。表面导电电子发射器件在M.I.Elinson，Radio Eng.Electron phys.，10(1965)的论文描述了。

利用当使电流平行于膜的表面流过时，在基片上形成的小薄膜会发出电子的现象实现了一种SCE器件。当Elinson提出把S_nO₂薄膜用于这种器件时，在[G.Dittmer：“Thin Solid Films”，9，317(1972)]中提出了使用Au薄膜，而在[M.Hartwell和C.GFonstod：“IEEE Trans。ED Conf.”519(1975)]和[H.Araki等：“Vacuum”，vol.26，NO.1，P.22(1983)]中分别对使用I_n2O₃/S_nO₂和碳薄膜进行了讨论。

图27示意地说明了由M.Hartwell提出的一种典型的表面导电电子发射器件。在图27中，标号1代表衬底，标号2代表导电薄膜，一般借助于溅射生成H形薄金属氧化膜来制备，其中的一部分当经过下面称为“电成形”的通电处理时，最后成为电子发射区了。在图27中，隔离一对器件电极的金属氧化膜的细的水平区域的长度L为0.5至1mm，宽度W为0.1mm，注意电子发射区3只是示意地表示，因为没有办法精确地知道它的位置和外形。

如上所述，这种表面导电电子发射器件的传导膜2一般经过称为“电成形”的预通电处理以便生成电子发射区3。在电成形过程中，把一直流电压或一般以1v/分钟的速率上升的缓慢上升电压施加到传导膜2的给定的相对端，以便部分地破坏、变形或转换薄膜并产生一高电阻的电子发射区3。因此，电子发射区3是典型地含有裂缝的传导膜2的部分，从而使电子可以从这些裂缝中发出。含有用电成形制备的电子发射区的薄膜2以后称为包括一电子发射区的薄膜4。注意，一旦经过电成形处理，无论何时在把一合适的电压加到包含电子发射区的薄膜4时，表面导电电子发射器件就从它的电子发射区3发射电子，从而使一电流通过器件。

已知的具有上述外形的表面传导电子发射器件具有各种问题，将说明如下。

因为上述的表面导电电子发射器件的结构简单，并可用简单的方法制造，大量的元件可以方便地安置在大的面积上而没有困难。事实上，进行了大量的研究已充分说明表面导电电子发射器件的这一优点。考虑中的这种类型器件的应用包括带电的电子束源和电子显示。在大量的表面导电电子发射器件的典型的应用例子中，这些器件被安置成呈平行的排，从而呈现为梯形形状，并且每个器件在给定的相对侧用导线(普通导线)分别连接起来，导线按列设置，从而形成一电子源(如日本专利申请公开NOS，64-31332，1-283749和1-257552中披露的)。至于包括平面导电电子发射器件的显示装置或其它图象形成装置例如电子显示器，虽然包括代替CRT的液晶平面的平板形显示器近来很流行，但这些显示装置不是没有问题。问题之一是，在显示装置中必须附加光源，以便使液晶平面发光，因为这种显示不是所谓的发射型的，因此，发射型显示装置的研制已在工业寄与极大的渴求。没有这一问题的发射型电子显示可以借助于使用一种光源来实现，这种光源借助于使大量的表面导电电子发射器件与荧光体结合来制备，发光体借助于从电子源发出的电子发出可见光(例如，参见US5066883)。