[发明专利]电子束源和使用它的成像设备的制造方法及激活处理方法

说明书

本发明涉及一种带有一组电子发射装置的电子束源和利用该电子束源的成像设备的制作方法，以及激活处理方法。

常规上，作为电子发射装置已知两种类型的电子束源，即热离子阴极和冷阴极电子束源。冷阴极电子束源的例子有场发射型(下文简称为“FE”)、金属/绝缘体/金属型(下文简称为“MIM”)和表面传导发射型(下文简称为“SCE“)电子发射装置。

FE型电子发射装置的一些已知例子由W.P.Dyke和W.W.Dolan在“场发射”，电子物理学进展(Advance in ElectronPhysics),8,89(1956)中和由C.A.Spindt在“带钼锥形体的薄膜场发射阴极的物理特性”，应用物理学杂志(J.Appl.Phys.),47,5248(1976)中做了介绍。

MIM型电子发射装置的一个已知例子由C.A.Mead在“隧道发射装置的工作”，应用物理学杂志(J.Appl.Phys.),32,646(1961)中介绍过。

SCE型电子发射装置的一个已知例子由例如M.I.Elinson在“无线电工程电子物理学(Radio Eng.Electron Phys.)”,10,1290(1965)中介绍过，而其他一些例子将在下文介绍。

SCE型电子发射装置利用一种现象，其中靠使一个电流平行于薄膜表面流过而在一个小面积薄膜中产生一种电子发射，该薄膜已经在一个基片上形成。作为SCE型电子发射装置，除了按照上面提到的Elinson的一种SnO₂薄膜之外，由G.Dittmer在“薄固体膜”，9,317(1972)中，M.Hartwell和C.G.Fonstad在“IEEE电子设备会议文集(IEEE Trans.ED Conf.)”,519(1975)中，Hisashi Araki等在“真空”Vol.26,No.1,p.22(1983)中介绍了使用一种Au薄膜、一种In₂O₃/SnO₂薄膜、一种碳薄膜之类的一些电子发射装置。

作为这些SCE型电子发射装置的装置结构的一个典型例子，图34是按照上述Hartwell和Fonstad的SCE型电子发射装置的平面图。在图34中，标号3001代表一个基片；3004代表一个靠溅射(Spattering)形成的具有H形图案的金属氧化物导电薄膜。一个电子发射部分3005是靠将在下文描述的称为“成型”的起电工艺形成的。在图34中，间隔L设定成0.5～1mm，而宽度W设定成0.1mm。注意，为了介绍方便，电子发射部分3005大约画在导电薄膜3004的中央并具有矩形形状，然而，这并不能准确地表示实际电子发射部分3005的位置和形状。

在M.Hartwell和其他人的这些传统的SCE型电子发射装置中，一般来说电子发射部分3005是在电子发射之前通过在导电薄膜3004上进行起电处理(称为“成型处理”)而形成的。根据该成型工艺，通过对导电薄膜3004的两端施加一个恒定的直流电流，同时使该电压以例如1V/min的很低速度升高来进行起电，以使导电薄膜3004部分地损坏或变形，由此形成具有高电阻的电子发射部分3005。注意，导电薄膜3004的损坏或变形部分有一个裂痕。在该成型处理之后，在对该导电薄膜施加适当的电压时，在诸裂痕附近进行电子发射。

上述SCE型发射装置是优越的，因为它们结构简单且易于制造，因而可以在很宽的面积上形成许多装置。于是，如本申请人在日本专利申请公开No.64-31332中所公开的，已经研究了一种用来布置和驱动许多装置的方法。

已经研究了SCE型电子发射装置在例如成像设备，如图像显示设备和图像记录设备上的有关应用，及电子束源。

尤其是，作为在图像显示设备上的应用，如本申请人在美国专利No.5,066,833中所公开的，已经研究了一种图像显示设备，该设备使用一种SCE型电子发射装置和一种在收到电子束时发光的荧光物质的组合。这种类型的图像显示设备可望具有比其它传统图像显示设备更为优秀的特性。例如，与目前热门的液晶显示设备相比，以上显示设备更胜一筹之处在于，由于它是自发光的故不需要背光照明，而且它有很宽的视角。

本发明人已经仔细研究了具有多种结构、由不同材料制成、根据许多制作方法的各种SCE型电子发射装置。此外，本发明人已经研究了一种电子束源，其中布置了大量SCE型电子发射装置，和一种利用该电子束源的图像显示装置。