专利名称：电子发射器件的制造方法
本申请是申请号为96101935．2、申请日为1996年4月3日，发明名称为“电子发射器件／电子源及图象形成装置的制造方法”的专利申请的分案申请。
本发明涉及电子发射器件的制造方法，特别是涉及采用上述电子图象器件的电子源，显示板以及图象形成装置。
已知的电子发射器件通常有两种类型，即热离子型和冷阴极型。冷阴极电子发射器件的种类包括场发射型器件(以下称为“FE型”器件)，金属／绝缘体／金属型器件(以下称为“MIM”器件)，表面传导电子发射器件(以下称为“SCE器件”)，等等，FE型器件的已知实例包括W．P．Dyke&W．W．Dolan．“Fieldemission”，Advance in Electron Physics，8，89(1956)；以及“Physicalproperties of thin-film field emission cathodes with molybdenemcones”，J．Appl．Phys47，5248(1976)；等等。MIM器件有报导的已知实例包括C．A．Mead．“The tunnel-emission amplifier”A．Appl．Phys32．646(1961)；等等。SCE型器件有报导的已知实例包括M．I．Elinson，Radio Eng．Elecron Phys10(1965)等等。
SCE器件利用了当电流平行于一个薄膜流动时所产生的电子发射现象，该薄膜是形成在一个基片上的一个小区域。除了上述Elinson等人的采用SnO2薄膜的面传导电子发射器件之外，有报导的同类器件还有使用Au薄膜〔G．Dittmer“Thin Solid Films”，9，317(1972)〕，使用In2O3／SnO2薄膜〔M．Hartwell andC．G．Fonstad“IEEE Trans。ED Conf．”，519(1975)〕，以及使用碳薄膜〔Hisashi Araki等人；Shinku olume26，No．1，Page22(1983)〕，等等。
图18表示作为这种面传导电子发射器件的典型实例之一的上述Hartwell器件的结构。在该图中，标号1代表衬底标号4代表在一个H形状的金属氧化物薄膜中通过溅射而形成的导电膜，而电子发射区5是在下述的称为激发成形的电流传导工序中形成的。在该图中，器件电极之间的空隙L被定为0．5至1mm，而器件长度W被定为大约0．1mm。电子发射区5的形成已在图中被表示出来了。
对这些面传导电子发射器件来说，通常都是通过事先在导电膜4上采用称为激发成形的电流传导工序来形成电子发射区5；激发成形是指一种在导电膜4的两个边沿施加直流电流或是例如1V／分钟左右的极缓慢地上升的电压的过程，由此造成局部的破坏，变形，或是劣化，从而形成具有高电阻的电子发射区5。进而，作为电子发射区5来说，在导电膜4的一部分处已形成了裂纹，而电子就是从这种裂纹附近发射的。在导电膜4上用激发成形使其发生局部破坏，变形或劣化的部分被称为电子发射区5，并且在其上已通过激发成形形成了电子发射区5的导电膜4被称为含电子发射区5的导电膜4。在上述经过激发成形的面传导电子发射器件的含电子发射区5的导电膜5上施加电压，并使电流流过上述器件，就会从电子发射区5发射出电子。
另外，上述面传导电子发射器件还有一个优点，这就是由于其结构简单并较容易制造，能够用大量器件排列成较大的面积。与此相应地已经出现了许多利用这一优点的应用，例如带电粒子来源和显示装置。用大量面传导电子发射器件排列成的一个实例就是称为阶梯型器件的电子源，在其中如下所述用导线(共用导线)把按照平行方式排列的各个面传导电子发射器件的两个边沿连接在一起，形成一行，并且排列许多这样的行(例如日本专利申请公开1-031332号，1-283749号，2-257552号等)。此外，近年来用诸如采用液晶的平板型显示装置那样的图象形成装置来替代CRT装置的技术已经不希奇了，采用液晶的这种平板型显示装置的缺点是需要背景照明，因为它不是发射型的器件，因此有待于研制发射型的显示装置。可作为发射型显示装置的一个实例是一种带显示板的图象形成装置，它包括排列的许多面传导电子发射器件构成的电子源，以及荧光物质，利用电子源发射出的电子可以使其发出可见光(USP 5066883)。
按照现有的半导体工艺，用于制造上述电子发射器件的公知方法是采用光刻工艺。
在一个大面积的衬底上尽管可以用大量面传导电子发射器件排列成阵列，从而将这种面传导电子发射器件应用于图象形成装置和其他此类装置，但是用现有的光刻工艺制成的这种结构是极为昂贵的。因此需要采用廉价的制造方法。目前已有的一种在大面积衬底上形成这种器件的方法是采用印刷技术形成电极2和3，并采用喷墨方法形成电子发射膜4，在其中用局部方式把含有机金属化合物的溶剂的液滴沉积在衬底上(参见日本专利申请6-313439号和6-313440号)。
现在参照图3A至3E来概括地说明采用印刷技术和喷墨方法制造电子发射器件的过程。
1)用清洗剂，纯水及有机溶剂彻底清洗绝缘衬底1，然后用丝网印刷或胶板印刷技术在上述绝缘衬底1的表面上形成器件电极2和3(图3A)。
2)采用液滴沉积方法把含有有机金属化合物的溶液液滴沉积在绝缘衬底上的器件电极2和3的间隙部位，使沉积的液滴在沉积过程中连接两个电极。将衬底干燥并烘烤，形成用于形成电子发射区的导电薄膜4(图3D)。
然而，用喷墨方法在印刷的电极上沉积液滴会产生下列问题；即在印刷电极的密度较低时会出现由于毛细管作用使沉积的液滴渗入电极的现象，这样会使间隙部位的液量和分布出现不均匀，导致烘烤后的导电膜厚度不均匀，不同器件的膜厚不均匀，并会导致电性能的不均匀。
另外，尽管这一点不是限制喷墨方法的问题，但在衬底的表面条件不够均匀或是印刷电极与衬底的可湿性不同时，液滴就会受到排斥，难以形成均匀的膜。
此外，如果用喷墨方法形成下述的大面积显示装置，为了形成大量的导电膜，就要在衬底上沉积大量的液滴。相应地，在把液滴沉积到衬底上之后等待沉积的液滴凝固的所需时间量在各个导电膜之间也是不同的。因此，内含液滴晶体的有机金属化合物会使导电膜经烘烤后的膜厚变得不均匀，并会造成对应各个器件的各个导电膜的电阻出现不均匀。
不仅如此，按照日本专利申请公开1-200532号中所述的电子发射器件制造方法，为了获得可以施加激发成形工艺的包括金属或金属氧化物微粒的导电膜，采用了这样一种工艺，即在器件电极之间形成了一种例如钯醋酸盐的有机金属化合物薄膜，然后对导电薄膜采用一种称为烘烤的烘烤工艺。这种公知的烘烤工艺的作用是为了通过有机金属化合物在大气环境中的热分解由金属或金属氧化物有微粒形成一个薄膜。这种公知方法的热处理温度高于有机金属化合物的熔点或是分解点。
按照已知工艺的结果，其中的有机金属化合物导电薄膜被加热到高于其熔点或分解点的一定温度，这样才能在执行激发成形之前获得导电的膜，有机金属化合物中所含的部分金属由于挥发或升华而丢失了，这样就会使所得的金属或金属氧化物微粒薄膜的厚度变薄，并会进而造成膜厚的精度控制状态出现困难的问题。
还有，若用不挥发的有机化合物形成导电膜，在干燥工序中会出现液滴的结晶沉淀和变形，使膜厚出现不均匀，仍会导致难以控制膜厚精度的问题。
另外，在排列有许多电子发射器件的图象形成装置的制造过程中，由于从液滴沉积在各个器件上到烘烤工序完成的时间不同，也会使形成的电子发射器件厚度不同。
因此，在按照上述方法制造的面传导电子发射器件中，导电膜的厚度是很不均匀的，并且如片电阻值等一类的电特性也不均匀，这样就会使用这种电子发射器件制成的电子源，显示板和图象形成装置出现亮度的不均匀和劣质产品。
本发明就是针对上述问题而提出的，其目的是防止以下问题由印刷电极造成的液滴渗透；或是因衬底上的可湿性分布或是衬底和电极之间可湿性的不同造成的液滴的不均匀扩散；或是由于从液滴沉积到烘烤工序的时间上的不同以及挥发或升华造成的结晶沉淀；从而提供一种电子发射器件的制造方法，用它可以阻止导电膜变薄，并使诸如片电阻值一类的电特性的不均匀现象最小，并且提供一种用同一方法制造电子源，显示板及图象形成装置的方法。
按照本发明的一个方面，提供了一种对其上设有电子发射区的导电膜进行处理，从而制成电子发射器件的方法，在其中形成电子发射区的形成工序包括在衬底上施加含金属化合物的材料和膜厚控制剂的工序。
按照本发明的另一方面，提供了一种制造电子源的方法，该电子源包括衬底；以及排列在衬底上的许多电子发射器件；其中的电子发射器件是按照制造电子发射器件的方法来造成的。
按照本发明的又一方面，提供了一种方法，用于制造图象形成装置，它包括衬底，由排列在衬底上的许多电子发射器件构成的电子源；以及一个图象形成件；其中的电子发射器件是按照上述电子发射器件制造方法来制造的。
图1A是表示本发明所用的平板型电子发射器件结构的模型平面图，图1B是其截面图；图2表示了本发明所用的阶梯型电子发射器件结构的模型截面图；图3A至3E是表示本发明的电子发射器件制造方法的一个实例的模型截面图；图4A和4B是用于表示本发明推荐使用的激发成形电压波形的曲线图；图5是用于测量电子发射特性的测量／计算装置的示意性框图；图6是用于表示按照本发明方法制成的电子发射器件的发射电流Ie的曲线图，以及器件电流If与器件电压Vf之间关系的典型实例；图7是本发明推荐使用的一种电子源的简单矩阵排列的示意性框图；图8是本发明推荐使用的一种显示板的示意性框图，该显示板采用简单矩阵排列方式的电子源；图9A和9B是表示一例荧光屏的图形；图10是本发明推荐用于NTSC电视信号的一例图象形成装置的驱动电路框图；图11是带有本发明推荐使用的一种点阵阵列的电子源的示意性框图；图12是本发明推荐使用的带点阵阵列的显示板的示意性框图；图13是与本发明有关的一种多喷嘴式气泡喷射加工设备的示意图；图14是与本发明有关的一种多喷嘴式压电喷射加工设备的示意图；图15是采用与本发明有关的多喷嘴式喷墨加工设备的液滴沉积工序的模型图；图16是在一个实施例中按本发明制成的电子源的局部平面图；图17是沿着图16中电子源的17-17线所见的截面图；图18是公知电子发射器件的一种典型结构的模型平面图；图19A至19D表示本发明的一例电子发射器件。
以下用实例说明本发明的推荐形式。
按照本发明的电子发射器件制造方法，以有机金属化合物和／或无机金属化合物作为其主要成分的导电膜形成材料以液滴的形式被沉积在衬底上。只要是能在形成上述材料的液滴的同时进行沉积，任何能把上述材料沉积在衬底上的手段都是可行的，出于以下理由推荐使用喷墨方法可以用有效并且精度适当的方式产生和沉积特定的微小液滴，并且有良好的可控制性。采用喷墨方法可以大量地产生约为10毫微克到几十毫微克的微小液滴，并将其沉积在衬底上。大体上有两种喷墨系统一种是气泡喷射方法，它是利用加热电阻把所用的材料加热到沸点以上，从喷嘴中喷出液滴；另一种是压电喷射方法，其中利用喷嘴上配有的压电器件用收缩压力从喷嘴中喷出所用的材料。
按照本发明的电子发射器件制造方法，除了以液滴的形式将上述导电膜形成材料沉积在衬底上之外，还要以液滴的形式在衬底上沉积一种用于分解上述材料的分解剂和／或含有含水树脂的水溶液。上述材料的沉积手段最好是能用诸如气泡喷射或压电喷射那样的喷墨方法同样地把上述分解剂和／或含有含水树脂的含水溶液沉积在衬底上。
因此，按照本发明的电子发射器件制造方法，所采用的多喷嘴喷墨器应该具有沉积上述导电膜形成材料的手段和沉积上述分解剂和／或含有含水树脂的含水溶液的手段。图13和14表示了本发明推荐使用的一例多喷嘴型气泡喷射器。图13表示多喷嘴型的气泡喷射器，在该图中，标号131表示衬底，标号132表示发热部分，标号133表示一种光敏树脂干燥膜(厚度50μm)，标号134表示液体通路，标号135表示1号喷嘴，标号136表示2号喷，嘴标号137是隔板壁，标号138是导电膜形成材料的室，标号139表示分解剂室，标号1310表示导电膜形成材料供料口，标号1311表示分解剂供料口，而1312表示一个顶板。图14表示一个多喷嘴式压电喷射器，在图中的标号141表示玻璃的1号喷嘴，标号142表示玻璃的2号喷嘴，标号143表示筒形的压电器，标号144表示过滤器，标号145表示用于提供导电膜形成材料的管，标号146表示用于提供分解剂的管，标号147表示一个电信号，而标号148是一个喷墨头。
图15表示采用本发明所推荐的多喷嘴式喷墨器的一例方法的模型，用于沉积导电膜形成材料以及分解剂和／或含有含水树脂的水溶液。在图15中，标号151表示1号喷嘴，标号152是2号喷嘴，标号153是喷墨头，标号154表示用于形成导电膜的电子电路衬底，标号155表示喷墨驱动装置，标号156表示喷射位置控制装置，标号157表示衬底驱动装置，而标号158表示衬底控制装置。
另外，尽管图13至15表示了配有喷射导电膜形成材料的1号喷嘴和喷射分解剂和／或含有含水树脂的水溶液的2号喷嘴的多喷嘴式喷墨器，根据需要还可以提供3号和4号喷嘴，用于喷射其他分解剂和／或含有含水树脂的水溶液。特别是在使用多种分解剂时最好用独立的喷嘴来提供每种分解剂。
再有，导电膜形成材料，导电膜形成材料的分解剂，以及含有含水树脂的含水溶液的沉积可以同时或按顺序执行。如果按顺序执行沉积，任一种以下的顺序都可以用含有含水树脂的水溶液→导电膜形成材料导电膜形成材料→导电膜形成材料的分解剂导电膜形成材料的分解剂→导电膜形成材料含有含水树脂的水溶液→导电膜形成材料→导电膜形成材料的分解剂含有含水树脂的水溶液→导电膜形成材料的分解剂→导电膜形成材料其顺序根据电子发射器件使用的材料类型可以适当选择。另外，如果由于液滴沉积或材料的可溶性限制了这些材料的压缩，可以分多次执行上述的液滴沉积。
以下要说明上述“含有含有水树脂的水溶液”的特性。
本发明中采用的含水树脂的水溶液的特征是其内含有含水树脂，并且通过对溶剂的干燥或加热增大溶液的粘度，或是利用含水树脂的聚合反应。在衬底上沉积时的初始粘度最好在2至10厘泊之间。这是利用喷墨方法在衬底上沉积溶液液滴的最佳粘度。随着加热应使粘度达到100厘泊以上。
以下是含水树脂的水深液应有的其他条件1．即使在被冷至到室温时，由于加热已使其粘度增大的这种溶液的粘度也不会下降。
2．在粘度已增大的含水树脂的水溶液中的含水树脂在低于有机金属化合物烘烤温度的温度下分解，并且随着其分解不会在衬底上留下剩余物。因此不应该使用包括诸如钾，钠等金属元素的金属盐。
满足上述条件的含水树脂包括丙烯酸衍生树脂，醇酸衍生树脂，纤维素衍生树脂，以及糊精类，例如甲基纤维素，羟基纤维素，羧基纤维素，糊精，丙烯酸，甲基丙烯酸，聚乙烯醇，聚乙烯乙二醇等等。
尽管可以用任何手段把上述含水树脂的水溶液沉积在衬底上，只要是能在形成溶液液滴的同时执行沉积工序，但喷墨方法仍是最好的，因为它可以以有效并精度适当的方式产生和沉积特定的微细液滴，并且可控性很好。这是一种最好的方法，因为它可以大量产生10毫微克至几十毫微克的微细液滴，并沉积在所需的位置。沉积是在衬底上的电极之间进行的，并沉积到电极上的特定部位。执行沉积的区域是沉积了含有机金属化合物的溶液的区域，除了其周边之外再加上约10μm的范围。沉积的含水树脂的水溶液渗入电极，然后通过干燥或加热增大其粘度，使其留在电极内的间隙中填满电极的间隙。在加热时，加热温度应低于200℃。加热之后再次使衬底冷却，然后沉积含有机金属化合物的溶液。沉积的溶液不会渗入电极，而是粘在电极上和电极之间的间隙中的预定位置。然后再烘烤形成导电膜。
以下要说明上述“分解剂”的特性。
本发明可以采用的分解剂如下还原分解剂，氧化分解剂，水解剂，催化分解剂，酸分解剂，以及碱分解剂。还原分解剂需要从以下组中选出的至少一种或是多种类型甲酸，醋酸，乙二酸，醛类，肼，以及碳黑。氧化分解剂需要从以下组中选出的至少一种或多种类型硝酸，以及含水过氧化氢。水解剂需要从以下组中选出的至少一种或多种类型；水，含水的酸溶液，以及含水的碱溶液。催化分解剂应该用氧化铝。
尽管本发明所用的分解剂可以单独或混合使用，并可以做成水或有机溶剂的溶液或分散剂，但在考虑到使用上述喷墨方法时最好采用含水溶液或是分散剂。
若要同时使用多种分解剂，即在同时添加还原分解剂和催化分解剂时，还原分解剂最好用甲酸，氧化分解剂最好用硝酸，而水解剂最好采用氨水。
喷射的分解剂量与1份导电膜形成材料的重量比应为0．01至10份，最好的重量比是0．1至2份。如果喷射的分解剂量的重量比少于0．01份，分解不是太慢就是不够完善，另一方面若是喷射的分解剂量的重量比超过10份，上述材料的液滴就会过大，其结果会形成膜厚变薄的不理想状态。如碳黑一类的固态分解剂被悬浮在水或有机溶液中，然后喷射。
与本发明有关的诸如上述有机金属化合物的金属化合物通常是绝缘的，并且不能承受下述的激发成形处理。因此，本发明的方法包括利用上述分解剂分解沉积在衬底上的上述材料，从而得到金属和／或有机金属化合物的导电膜。与本发明有关的上述分解过程最好从以下的组中选用至少一种或多种还原分解，氧化分解，水解，催化分解，酸分解，以及碱分解。按照本发明的方法，由于按上述方式对导电膜形成材料沉积了分解剂，可以获得一种含金属和／或有机金属化合物的导电膜，而不必在高于材料的熔点温度或分解温度的温度下执行热处理。
另外，按照本发明的方法，除了采用分解剂的上述分解处理之外，还可以执行光分解和／或辐射加热分解处理，并且还可以采用组合的方法，即采用水解剂和辐射加热分解两种分解处理。辐射加热处理的最好方法是红外线照射，而光分解的最佳方法是紫外线或可见光的照射。如果除了上述采用和分解剂的分解处理之外还使用光分解和／或辐射加热分解处理，就需要在上述多喷嘴喷墨器的喷嘴处提供用于辐射加热分解的辐照加热源或是用于执行光分解的光源，并且在喷射导电膜形成材料和／或喷射分解剂的同时或是按顺序执行照射。
按照本发明的方法，在上述分解处理之后最好接着执行烘烤处理，把上述材料加热到其熔点或分解点以下的某一低温，最好是100℃以下，从而形成金属氧化物薄膜。然后需要把金属氧化物薄膜加热到150℃至200℃的中温，从而利用挥发除去杂质和低温挥发材料。另外，按照本发明的方法，在上述烘烤处理之后还要进一步烘烤，此时最好采用300℃左右的高温，以便使金属化合物变为氧化物。这一加热处理最好在10分钟以上，由于本发明中的金属化合物事先已被分解成了金属微粒，按照现有的工艺，即使在300℃附近执行本发明方法的烘烤处理，在烘烤处理期间也不会因分解的金属化合物的挥发或升华造成金属成分的损失。
另外，最好在上述分解处理中分解90％以上的上述有机金属化合物中的有机成分，也就是说，有机金属化合物中的90％以上是无机金属和／或金属无机化合物。这是因为在这一范围内有一种偏差，使所获的导电膜的电阻变低，从而不会妨碍激发成形处理。剩余部分所用的有机材料(该成分最好少于10％)是H20，CO，NOx等．，然而，由于有机金属化合物内的主金属的作用，金属会造成粘结，阻塞或是金属的分布，从而难以完全清除。尽管不希望存在这种遗留物，在允许激发成形处理的电阻范围之内的这种遗留物还是可以允许存在的。
另外，尽管干燥处理可以采用包括风干，挥发干燥及加热干燥等通用的方法，还是要适当地选择这类方法，并且烘烤处理可以采用通用的加热手段，但是干燥处理和烘烤处理不需要分成两步来处理，而是可以按顺序或同时处理。
虽然对按照本发明的电子发射器件制造方法制造的电子发射器件的基本结构没有特殊的限制，以下仍要参照
一种电子发射器件的最佳基本结构。
本发明推荐使用两种类型的电子发射器件结构其一是平板型，其二是阶梯型。首先要说明平板型电子发射器件。
图1A是表示本发明推荐使用的平板型电子发射器件的模型平面图，而图1B是其截面图。在图1A和1B中，标号1是绝缘衬底，标号2和3是器件电极，标号4是导电膜，而标号5是电子发射区。
衬底1所用的材料包括玻璃衬底，例如石英玻璃，Na一类的杂质少的玻璃，碱碳玻璃，利用溅射在其上覆盖一层SiO2的碱碳玻璃，以及陶瓷等等，例如almina等等。
设在衬底1上彼此相对的电极2和3的材料根据需要选自下列材料诸如Ni，Cr，Au，Mo，W，Pt，Ti，Al，Cu，Pd，等等材料，或是它们的合金；由金属或金属氧化物及玻璃构成的印刷导电材料，例如Pd，Ag，Au，RuO2，Pd-Ag等等；透明导电材料，例如In2O3-SnO2；以及半导体材料，例如有机硅聚合物等等。
器件电极间的空隙L，器件电极的长度W，以及导电膜4的形式按需要来设计，取决于应用的形式。器件电极的空隙L最好在几百埃到几百μm之间，最好是几μm至几十μm，取决于器件电极间施加的电压。另外，器件电极的长度W最好是几μm至几百μm之间，取决于电极的电阻值和电子发射特性。另外，器件电极2和3的膜厚(d)最好在几百埃至几μm。
此外，尽管图1A和1B所示的器件电极2和3以导电膜4是按照上述次序依次层迭在衬底1上的，本发明推荐使用的电子发射器件不仅限于上述结构，还可以采用按照先导电膜4后器件电极2和3的次序依次层迭在衬底1上的结构。
导电膜4包含金属无机化合物，例如金属氮化物，以及通过对本发明的上述导电膜形成材料执行上述分解处理所形成的金属和／或金属氧化物。因此，构成导电膜4的材料包括金属，例如Pd，Ru，Ag，Au，Ti，In，Cu，Cr，Fe，Zn，Sn，Ta，W，Pb，Tl，Hg，Cd，Pt，Mn，Sc，Y，La，Co，Ce，Zr，Th，V，Mo，Ni，Os，Rh，以及Ir；合金，诸如AgMg，NiCu，和PbSn；金属氧化物，例如PdO，SnO2，In2O3，PbO，Sb2O3；金属硼化物，例如HfB2，ZrB2，LaB6，CeB6，YB4，GdB4；以及金属氮化物，例如TiN，ZrN，HfN。除此之外还可以包括诸如TiC，ZrC，HfC，TaC，SiC及WC的金属碳化物和诸如Si和Ge的半导体，还有碳。另外，所用的金属是根据有机金属化合物的构成以及水溶性等因素来适当选择的，特别推荐以下的材料Pd，Ru，Ag，Cu，Fe，Pb和Zu。
为了获得良发的电子发射性能，特别推荐由微粒构成的导电膜4。此处所述的“微粒的薄膜化合物”是一种由许多微粒积累成的膜，其微粒结构不仅是独立分布的微粒状态，微粒间还彼此接触或是相互重叠(包括岛形的接触)。微粒的大小应在几埃至几千埃之间，最好是在10埃至200埃之间。
导电膜4的膜厚根据以下条件适当设定，例如盖住电极2和3阶梯，器件电极2和3的电阻值，以及下述的激发成形处理条件等等。膜厚应为几埃至几千埃，最好在10埃至500埃之间。导电膜4的最佳电阻值是103至107Ω／□的片电阻。
电子发射区5是形成在导电膜4的一部分上的高电阻裂纹，它的形成取决于一些条件，例如导电膜4的膜厚，膜的特性，材料，以及下述的激发成形处理条件等等。电子发射区5可以包含尺寸为几埃至几百埃的导电微粒。这些导电微粒部分或全部与构成导电膜4的材料成分相同。另外，电子发射区5以及其周边的导电膜4可以具有碳和碳化合物。在图1A和1B中还有一部分导电膜4被用做电子发射区5，器件电极2和3之间的整个导电膜4都可以用做电子发射区5，这取决于制造方法。
以下要说明阶梯型电子发射器件，它是本发明推荐使用的另一种结构的电子发射器件。
图2是表示本发明推荐的一种阶梯型电子发射器件基本结构的模型截面图。在图2中，与图1A和1B中相同的标号表示与图1A和1B中相同的部分，而标号21表示一个阶梯形成部分。
衬底1，器件电极2和3，导电膜4，以及电子发射区5是由与上述平板型电子发射器件同类的材料构成的。阶梯形成部分21是由绝缘材料构成的，例如用真空蒸发，印刷，溅射等手段构成的SiO2。阶梯形成部分21的厚度对应着上述平板型电子发射器件的器件电极之间的空隙L，该厚度最好在几百埃至几十μm之间。这一厚度是由阶梯形成部分的制造方法以及器件电极之间施加的电压来设定的，最好在几百埃至几μm之间。
由于导电膜4是在制成器件电极2和3上及阶梯形成部分21之后形成的，导电膜4层迭在器件电极2和3之上。另外，图2中所示的电子发射区5与阶梯形成部分21处于一条直线上，但是这取决于制造条件及激发成形条件等因素，并不仅限于这种结构。
还有，只要满足上述条件，本发明的任一种导电膜和电子发射器件制造方法在此都是允许的，还有几种特定的可行方法，图3A至3E表示了其中的一例。
以下参照图3A至3E按顺序说明本发明的导电膜和电子发射器件制造方法的推荐形式，其中使用了分解剂来分解导电膜形成材料。在图3A至3E中，与图1A和1B中所用的相同的标号代表与图1A和1B中相同的部分。1)用清洗剂，纯水和有机溶剂彻底清洗衬底1，然后用其室蒸发或溅射手段在衬底1上沉积器件电极材料，随之采用光刻技术在上述衬底1上形成器件电极2和3(图3A)。
2)利用多喷嘴喷墨器的1号喷嘴31把上述导电膜形成材料32的液滴沉积在其上已形成了器件电极2和3的衬底1上(图3B)，并且同时用2号喷33沉积上述分解剂34(图3C)，从而形成金属化合物薄膜35。然后烘烤该金属化合物薄膜，形成含有金属微粒和／或金属无机化合物微粒的导电膜4(图3D)。
3)接着用一个电源(未示出)在器件电极2和3之间接通电流，使导电膜4承受称为激发成形的电流导通处理，从而形成电子发射区5，它是导电膜4中的一种畸变结构(图3E)。
图4A和4B表示用于激发成形的电压波形。
脉冲波形特别适合这种电压波形。图4A表示连续提供脉冲峰值为恒定电压的脉冲的情况，图4B表示施加的脉冲，其脉冲峰值是逐渐增大的。
首先要参照图4A说明脉冲峰被设定为恒定电压的情况。图4A中的T1和T2表示电压波形的脉宽和脉冲间隔。T1被设定为1微秒至10毫秒之间的值，T2被设定为10微秒至100毫秒的值，三角波的峰值(执行激发成形的峰值电压)按照上述电子发射器件的规格适当地选择，并且在真空度适当的条件下施加几秒至几十秒，有时候，施加在器件电极之间的电压波形不一定仅限于三角波，可以用例如矩形波等任何波形。
图4B中的T1和T2与图4A中相同，并且在适当的真空度条件下应用，同时按照约0．1V的步幅增加三角波的峰值。
在上述情况下停止激发成形并在激发形成过程中进行如下处理在脉冲间隔T2期间施加一个不会使导电膜4局部破坏或变形的电压，约为0．1V左右，并且测量器件电流，这样就能测出电阻，并在电阻达到1MΩ时停止激发成形。
4)接下来对完成激发成形的器件执行活化处理。
活化处理是一种施加脉冲电压的过程，其中的峰值是一种按照与激发成形中相同的方式重复执行的恒定电压，在10-4至10-5托的真空或是引入有机气体的环境中执行。利用这种处理从真空中存在的有机物中沉积出碳和碳化物，从而明显地改变器件电流If和发射电流Ie。连续地测量器件电流If和发射电流Ie，并在发射电流Ie达到一个饱和点时停止活化处理。脉冲峰值最好采用操作的驱动电压。
此处所说的“碳和碳化物”是指石墨(单晶和多晶两类)和非晶态碳(表示非晶碳和多晶石墨的混合物)，其厚度应为500埃以下，最好在300埃以下。
5)最好是在一定的真空环境中操作这样制成的电子发射器件，该真空环境的真空度应高于成形处理和活化处理中所有的真空度。另外，最好是在比上述真空度更高的真空环境中加热到80℃至300℃-之间以后再操作这种电子发射器件。
把真空环境保持在高于成形处理和活化处理中所用的真空度的这种较高真空度意味着10-6以上的真空度，最好是采用超高真空系统，在这种真空度条件下通常不会有碳或碳化物的新的沉积现象。
这样才有可能防止碳或碳化物的沉积超过在上述活化处理中已经沉积的范围，从而稳定器件电流If和发射电流Ie。
接下来要说明在衬底上沉积含有含水树脂的水溶液的情况下制造本发明的导电膜和电子发射器件的方法的最佳方式，参见图1A和1B以及图19A至19D。那些与图1A和1B中相同的标号代表与其相同的内容。
图1A和1B表示了利用本发明方法制成的一例电子发射器件的示意图，而图19A至19D是本发明的电子发射器件制造方法的一例流程图。
1)用清洗剂，纯水和有机溶剂彻底清洗衬底1，然后在上述绝缘衬底1的表面上用胶板印刷技术形成器件电极2和3(图19A)。
2)在器件电极的局部用喷墨方法(未示出)沉积含有含水树脂的含水溶液液滴。沉积的区域是用于沉积含有机金属化合物的溶液的区域再加上其外围约10μm的范围。
3)使步骤2)中沉积的液体干燥。在必要时加热衬底直至粘度增大。
4)采用喷墨方法(未示出)把含有机金属化合物的溶液液滴沉积在绝缘衬底上器件电极2和3的间隙部位，使沉积的液滴不会超过步骤2)中的溶液沉积范围(图19B)。
5)将衬底干燥和烘烤，形成薄膜4(图19C)。步骤3)中的粘稠溶液被蒸发和分解，在分解之后没有剩余物留在衬底上。
接着采用上述分解剂按顺序执行与前述方式相同的各种处理。
以下参照图5和6说明按照本发明的方法制成的具有上述器件结构的电子发射器件的基本特性。
图5是用于测量图1A和1B中所示电子发射器件的电子发射特性的一种测量／计算装置的示意性框图。在图5中，与图1A和1B中相同的标号代表与图1A和1B中相同的内容。标号51代表向电子发射器件施加器件电压Vf的电源，标号50表示用于测量流经器件电极2和3之间的导电膜4的器件电流If的电流表，标号54表示一个阳极，用于俘获从电子发射器件的电子发射区发射出的发射电流Ie，标号5表示高压电源，用于向阳极54施加电压，标号52表示一个电流表，用于测量从器件的电子发射区5发射出的发射电流，标号56表示一个排气泵。
进而把电子发射器件及阳极54等置于真空装置55内。在真空装置55下面装有真空装置所需的设备，例如一个未示出的真空表，并且连接成可以在任一所需的真空中能够测量和计算电子发射器件的形式。排气泵56是由标准的高真空装置构成的，即由涡轮泵和旋转泵构成的系统，以及一个由离子泵构成的超高真空系统。另外可用加热器(未示出)把整个真空装置和电子发射器件加热到300℃。随后就可以用这一测量／计算装置来执行上述激发成形处理之后的各种处理。
作为一个实例，测量是用1KV至10KV范围内的阳极电压来实现的，并且阳极和电子发射器件之间的距离处于2mm至8mm的范围内。
图6表示用图5所示的测量／计算装置测得的发射电流Ie与器件电流If关系的一个范例。图6中使用任意单位，因为发射电流Ie比器件电流If小得多。
从图6中可见，按照本发明方法制成的电子发射器件有三个涉及发射电流Ie的特性。
首先，如果向上述电子发射器件施加一定电压(称为“门限电压”，在图6中用Vth表示)的器件电压，发射电流Ie会急剧增加，另一方面，在施加的电压小于该门限电压时实际上测不到发射电流Ie；也就是说，上述电子发射器件是一种非线性器件，它具有与发射电流Ie有关的明显的门限电压Vth。
第二，发射电流Ie是以单调增加的方式依赖于器件电压Vf的，利用器件电压Vf可以控制发射电流化。
第三，由阳极俘获的发射电流取决于施加器件电压Vf时间；也就是说，利用施加器件电压Vf的时间可以控制由阳极54俘获的电荷。
由于按照本发明方法制成的电子发射器件具有这样的特性，即使在排列了许多电子发射器件的电子源中也很容易利用输入信号来控制其电子发射特性，并且这种图象形成装置可以应用于许多领域。
另外，尽管在图6中用实线表示了器件电流If随器件电压Vf单调增大的最佳特性(称为MI特性)，有时还会出现其他的特性；也就是说，器件电流If相对于器件电压Vf(在图6中未示出)呈现出电压控制负电阻(称为VCNR)。并且这些特性还取决于制造方法和测量时的测量条件。但在这种情况下电子发射器件仍保持上述的三种特性。
接着要说明涉及本发明的电子源制造方法，并且还涉及按照该方法制成的电子源。
按照本发明的电子源制造方法是一种包括电子发射器件和向上述器件施加电压的电压施加装置的电子源的制造方法，并且在该方法中是按照本发明的上述电子发射器件制造方法来制造上述的电子发射器件。利用本发明的电子源制造方法，除了需要按照本发明的电子发射器件制造方法来制造电子发射器件之外没有任何限制，并且对采用这一方法制成的电子源的电压施加装置没有任何特定的结构限制。
以下要说明本发明的电子源制造方法以及由该方法制成的电子源的最佳形式。
在衬底上排列电子发射器件的实例如下按照现有技术中公知的平行方式排列大量的电子发射器件，排列许多行(称为“行方向”)电子发射器件，将其各自的两个边沿用导线连接，并且利用位于电子发射器件上方的空间中垂直于上述导线的方向(称为“列方法”)上的控制电极(也称为“栅极”)来控制从电子发射器件发射出来的电子，由此构成矩阵式阵列；并且在下述的实例中通过一个内层绝缘层在m个x方向导线上面提供了n个y方向导线，并把电子发射器件的各对器件电极与相应的x方向导线和y方向导线连接起来构成一个阵列。这种阵列是一种简单矩阵。首先要说明这种简单矩阵阵列的细节。
按照根据本发明方法制成的电子发射器件的三种基本特性，从上述器件发射出的电子是在电压高于门限电压时利用施加在相对的器件电极之间的脉冲电压的峰值和宽度来控制的，对排列成简单矩阵的电子射器件也是这样。另一方面，当电压低于门限电压时实际上不发电子。根据这一特性，如果适当地向各个器件施加上述脉冲电压，就可以按照输入信号来选择电子发射器件，从而就能控制电子发射量，对排列的大量电子发射器件来说也是一样的。
以下要参照图7说明根据这一原理制造的电子源的结构。标号71表示电子源衬底，标号72表示x方向导线，73表示y方向导线，74表示一个电子发射器件，而75表示连接线。只要是按照本发明的上述制造方法来制造，电子发射器件74的结构是任意的，可以是上述的平板型或阶梯型。
在图7中，电子源衬底71是上述的玻璃衬底，把大量电子发射器件排列在其上并且根据用途来适当地设计各个器件的结构。
x方向导线72是由用Dx1，Dx2，……Dxm表示的m个(m是正整数)导线构成的；并且是导电的金属线，利用真空蒸发，印刷及溅射等方法将其形成在电子源衬底上。适当地选用材料，膜厚以及导线宽度，以便能准确地向大量电子发射器件均匀地提供电压。y方向导线是由用Dy1，Dy2……Dyn表示的n个(n是正整数)导线构成的，其结构与x方向导线72的方式相同。一个图中未示出的层间绝缘层被形成在m个x方向导线72和n个y方向导线73之间，从而实现电路隔离并构成矩阵的结线方式。
未示出的层间绝缘层是用真空蒸发，印刷及溅射等方法形成的SiO2，并且在设有x方向导线72的衬底71的整体或局部面上按所需形状形成，适当地选择膜厚，材料及制造方法，以便能承受x方向导线72和y方向导线73的交叉点上的电位差。另外，x方向导线72和y方向导线73从衬底上伸出；作为外部端子。
接着把对着电子发射器件74的器件电极(未示出)利用导电金属构成的连接线75分别电连接到m个x方向导线72和n个y方向导线73，连接线是用真空蒸发，印刷及溅射方法形成的。
构成m个x方向导线72，n个y方向导线73，连接线75以及相对的电极的导电金属元素可以部分或完全相同，也可以完全不同，可以从上述器件电极材料中适当选择。如果器件电极的导线是用与器件电极相同的导线材料构成的，这种导线就可以统称为“器件电极”。电子发射器件可以形成在衬底71上或是内层绝缘层上。
另外，在下述的结构中，有一个未示出的用于提供扫描信号的扫描信号发生装置被电连接到上述x方向导线72，用于按照输入信号对排列在x方向的发射器件74的行执行扫描。另一方面，一个未示出的用于提供调制信号的调制信号发生装置被电连接到y方向导线73，用于按照输入信号对排列在y方向的发射器件74的列执行调制。另外还要根据加到上述器件上的扫描信号与调制信号之间的差值电压向电子发射器件的各个器件提供驱动电压。
按照上述结构，利用简单矩阵连线就可以选择和驱动单个的器件。
以下要说明按照本发明制造显示板的方法，以及用这种方法制成的显示板。
按照本发明的制造显示板的方法要制成这样一种显示板，它包括由电子发射器件以及用于向上述器件施加电压的电压施加装置构成的一个功率源；以及一个荧光屏，它通过接收上述器件发射的电子而发光。该制造方法的特征是按照本发明的上述电子发射器制造方法来制造上述电子发射器件。对于本发明的显示板制造方法来说，除了按照本发明制造电子发射器件的上述方法来制造电子发射器件之外，没有任何限制，并且对用这种方法制造的显示板的电子源或荧光膜结构也没有特殊的限制。
以下要参照图8，9A和9B说明用于显示的显示板，它是用上述的简单矩阵阵列电子源制成的，此处要说明按照本发明的一种显示板制造方法，以及用该方法制成的显示板。图8是显示板的基本框图，图9A和9B是用于表示一例荧光屏的图形。
在图8中，标号71表示电子源衬底，在其上已按上述方式排列了电子发射器件，标号81表示固定电子发射器件用的后板，标号86表示面板，它由荧光屏84和设在玻璃衬底83内侧的金属衬垫85构成，标号82表示一个框架，它设在后板81内，用熔结玻璃覆盖框架82和面板86，然后在大气环境或氮气环境中用400℃至500℃烘烤10分钟以上，从而将组件密封并构成外壳88。
在图8中，标号74对应图1A和1B中的电子发射区。标号72和73分别表示x方向导线和y方向导线，它们连接到电子发射器件的一对器件电极。
上述的外壳88是由面板86，框架82和后板81构成的，后板81的作用主要是提供对衬底71的支撑强度，因此，如果衬底71本身具有足够的强度，就不需要独立的后板81，从而可以将结构改为将框架82直接封装在衬底71上，并且由面板86，框架82和衬底71构成外壳88。或是进而利用设在面板86和后板81之间的一个未示出的称为“垫片”的支撑件来构成强度足以抵抗大气压力的外壳88。
图9A和9B表示一个荧光屏，荧光屏84在仅使用单色荧光屏时可以由荧光物质构成，而在使用彩色荧光屏时则由称为黑色条纹或黑色矩阵的黑色导电材料91以及荧光物质92构成，这取决于荧光物质的排列。提供黑色条纹或黑色矩阵的目的是通过使形成彩色以显示所需的各个荧光物质92和三原色荧光物质之间的彩色边界部位变暗未遮盖住色彩的混淆，并且通过把外界光线反射到荧光膜84上来控制对比度。黑色条纹的材料通常是采用以黑色的铅为主要成分的材料，但是不仅限于此，只要是材料具有导电性并且透光和反光较少，也可以用其他材料。
无论是单色还是彩色，用荧光物质覆盖玻璃衬底的覆盖方法都是采用沉积或是印刷法。
进而通常在荧光膜84的内侧设置一金属背衬85。金属背衬的作用如下利用从荧光物质向内侧发出的反射光来增加亮度，使反射光转向面板86；可用做一个电极，用于施加电子来加速电压；保护荧光膜，使其免受因外壳中产生的负离子碰撞而造成的损害。在制做荧光膜之后可以通过对荧光膜的内表面进行浓缩处理(通称为“制膜”)，然后再采用真空蒸发执行沉积，利用沉积的Al制成金属背衬。
对面板86来说，在荧光膜84外侧可以设置一个透明电极(未示出)，以便进一步增大荧光膜84的导电性。
在封装时，定位精度必须要保证，因为各个荧光物质必须对应着电子发射器件，特别是在彩色的条件下。
利用排气管(未示出)抽出外壳88内的空气，达到10-7托左右的真空，然后密封。接着要进行除气处理以便在密封之后维持外壳88的真空。这种处理是采用电阻加热或高频加热的加热方法将外壳88内部预定位置处(未示出)的吸气剂加热来实现的，从而形成真空蒸发膜，这种处理可以在密封之前或其后进行。吸气剂的主要成分是Ba，并且由于上述真空蒸发膜的吸收作用而维持在高真空度。还要适当地确定电子发射器件在成形之后的处理工艺。
本发明的图象形成装置的制造方法是制造这样一种图象形成装置的方法，它包括由电子发射器件以及向上述器件施加电压的电压施加装置构成的功率源；一个荧光屏，它通过接收上述器件发射出的电子而发光；以及驱动电路，用于根据外部信号控制加在上述器件上的电压。这一制造方法的特征在于按照本发明的电子发射器件制造方法来制造电子发射器件。对于本发明的图象形成装置制造方法来说，除了按照上述的本发明的电子发射器件制造方法来制造电子发射器件之外，并没有其他限制，对于用这种方法制造的图象形成装置的电子源，荧光膜或是驱动电路的结构并没有特殊的限制。
下面说明根据NTSC电视信号进行电视显示的图象形成装置，该装置采用由简单矩阵阵列电子源制成的显示屏。以下的说明作为按照本发明制造图象形成装置的方法的最佳形式，并参照图10说明按照该方法制造的图象形成装置。图10是驱动电路的例子的方块图，其中的图象形成装置按照NTSC电视信号进行显示。在图10中，标号101代表上述的显示屏，102代表扫描电路，103代表控制电路，104代表移位寄存器，105代表行存储器，106代表同步信号分配电路，107代表调制信号发生器，Vx和Va是直流电源。
下面说明每个部分的功能。首先，显示屏101通过端子Dox1到Doxm和端子Doy1到Doyn以及高压端子Hv和外电路连接。其中，扫描信号被加到端子Dox1到Doxm上，以便按顺序驱动上述显示屏内的电子源，即由M行N列矩阵连线排列的一组电子发射器件，一次驱动一行(N个器件)。在另一方面，对端子Doy1到Doyn施加信号，用来控制由上述扫描信号选择的一行电子发射器件的每个器件的输出电子束。此外，直流电压例如10K〔V〕借助于直流电源Va加于高压端子HV，作为加速电压对从电子发射器件输出的电子束提供足够的能量，从而使荧光物质激励。
接下来说明扫描电路102。该电路中含有M个开关元件(图中用S1到Sm表示)，这些开关元件或者选择直流电源Vx的输出电压，或者选择0〔V〕(地电位)，借以使和显示屏101的端子Dox1到Doxm形成电连接。开关元件S1到Sm根据从控制电路103输出的控制信号操作，但借助于使用例如FET这种开关元件，可以使结构更为简单。
在本实施例中，上述直流电源Vx这样设定，使得根据前述的电子发射器件的特性(电子发射门限电压)输出一个恒定电压，使加于未被扫描的器件上的驱动电压等于或低于电子发射门限。
此外，控制电路103这样工作，使其作为各个部分的接口，从而根据外部输入的图象信号可以进行合适地显示。控制信号Tscan，Tsft，以及Tmry根据从下面要说明的同步信号分配电路106输出的同步信号Tsync产生。
同步信号分配电路106是用来从NTSC电视信号分离出同步信号分量和亮度信号分量的电路，正如熟知的那样，它可以通过使用频率分离(滤波)电路容易地构成。用同步信号分配电路106分离出的同步信号正如公知的那样由垂直同步信号和水平同步信号构成，但是为了说明方便在图中表示为Tsync信号。在另一方面，从前述的电视信号中分离出的图象亮度信号分量为了说明方便在图中表示为DATA，但是这一信号被送到移位寄存器104。
移位寄存器104用来按照时间顺序把上述的串行输入的DATA信号的每个图象行进行串／并转换，并根据由上述的控制电路103输出的控制信号Tsft进行操作(可以说控制信号Tsft是移位寄存器104的移位时钟)。被经过串／并转换的一个图象行的数据(相当于驱动数据N个电子发射器件值)作为Id1到Idn的N段并行信号从上述移位寄存器104中输出。
行存储器105用来存储所需长度的一行的数据，并按照从控制电路103输出的控制信号Tmry正确地存储Id1到Idn的内容。所存储的内容作为I’d1到I’dn输出，并被输入到调制信号发生器107。
调制信号发生器107用来按照每个上述的图象数据I’d1到I’dn正确地进行每个电子发射器件的驱动调制，并将其输出信号通过端子Doy1到Doyn加于显示屏101内的电子发射器件上。
如上所述，本发明的电子发射器件关于发射电流Ie具有以下特性，即，如上所述，对于电子发射有一明显的门限电压Vth，只有当等于Vth或大于Vth的电压加上时才发射电子。
此外，在高于电子发射门限电压时，发射电流根据加于器件上的电压的改变而变化。而且，电子发射门限值Vth或相对于施加电压的发射电流的变化程度可以通过改变电子发射器件的材料成分或其制造方法而变，具体情况如下。
当对器件施加脉冲电压时，当电压处于电子发射门限值或低于门限值时，则不发射电子，但在电压等于电子发射门限值或高于此值时，则有电子束输出。因此，首先，借助于改变脉冲峰值Vm可以控制输出电子束的强度。其次，通过改变脉宽Pw可以控制输出电子束的总的电量。
因而，电压调制方法和脉宽调制方法可作为电子发射器件的调制方法。为了进行电压调制，调制信号发生器107可以使用这种电压调制型电路，它按照输入数据以合适的方式产生恒定宽度的电压脉冲，但是调制脉冲峰值。此外，为了进行脉宽调制，调制信号发生器107可以采用这种脉宽调制型电路它按照输入数据以合适方式产生恒峰值的电压脉冲但是调制脉宽。
按照上述一系列的操作，可以使用显示屏101进行电视显示。虽然上面没有具体地说明，但是移位寄存器104和行存储器105可以是数字信号或模拟信号型的，只要能以预定的速度进行图象信号的串／并转换和存储即可。
当使用数字信号系统时，就需要把同步信号分配电路106的输出数据DATA转换成数字信号形式，显然这可以借助于提供具有A／D转换器的输出部分106来实现。此外，相应地，显然调制信号发生器107使用的电路根据行存储器105的输出信号至数字信号或模拟信号会多少有些不同，即，在数字信号的情况下，如果使用电压调制方法，则可用公知的D／A转换电路作为调制信号发生器107，例如根据需要可增加一个放大电路。如果使用脉宽调制，本领域技术人员借助于使用由计数器和比较器构成的电路可以容易地构成调制信号107，其中的计数器用高速振荡器和振荡器对波形输出计数，比较器用来把计数器的输出值和上述存储器的输出值进行比较。根据需要可以提供一个放大器，以便提高从比较器输出的经受脉宽调制的调制信号的电压，使其电压上升到电子发射器件的驱动电压。
在另一方面，在模拟信号的情况下，如果使用电压调制方法，调制信号发生器107可以使用采用熟知的运算放大器的放大电路，根据需要可以增加一级移位电路。如果使用脉宽调制方法，则可以使用熟知的电压控制型振荡器电路(VCO)，根据需要可以提供一个放大器以便把电压升高到电子发射器件的驱动电压。
按照使用本发明这样构成的图象显示装置，经外部端子Dox1到Doxm和Doy1到Doyn对每个电子发射器件施加电压而引起电子发射，并且通过对金属背衬85或透明电极(未示出)施加高电压使电子束加速，从而使其撞击荧光膜84，使得荧光膜被激励而产生亮度，因而显示图象。
上述结构是用于显示的图象形成装置所需的示意的结构，各部件的材料以及其它细节等并不限于上述，而是按照图象形成装置的用途进行合理地选择。此外，虽然NTSC信号作为输入信号的例子，但例如PAL或SECAM制式以及由大量扫描行构成的TV信号(例如高清晰度电视)也适用。
下面参照图11和12说明按照上述的梯形阵列构成的电子源和显示屏以及图象形成装置。
在图11中，标号110代表电子源衬底，111代表电子发射器件，112代表用于连接上述电子发射器件的公共引线Dx1到Dx10。多个电子发射器件111以并行方式沿X方向排列在电子源衬底110上(这称为“器件行”)。许多这种器件行排列而成电子源。每个器件可以通过在每个器件行的公共引线之间施加合适的驱动电压被独立地驱动，即这可以对希望发射电子束的器件行施加等于或大于电子发射门限的电压，并对不希望发射电子束的器件行施加等于或小于电子发射门限的电压来实现。此外，公共引线Dx2 Dx9可以这样构成，例如Dx2和Dx3作为一根线。
图12说明具有如前所述的梯形排列的电子源的图象形成装置的显示屏。标号120是栅极，121是供电子通过的小孔，122是由Dox1，Dox2，……Doxm构成的外部端子，123是连接于栅极的由G1，G2，……，Gn构成的外部端子，124是电子源衬底，其中在每个器件之间的公共引线已被作成单根线，如上所述。此外，在图12中，和图8图11中相同的标号代表相同的部件。这一结构和前述的简单矩阵阵列图象形成装置(如图8所示)之间的一个主要区别在于，栅极120被提供在电子源衬底110和面板86之间。
栅极120被提供在电子源衬底110和面板86之间。栅极120能够调制从电子发射器件发出的电子束，它对每一器件提供有一个圆孔121，从而使电子束通过以和梯形阵列的器件行呈交叉的形式提供的条状电极。栅极的形状或位置不必和图12所示的相同，例如，对于小孔可以以网格的方式提供或提供在电子发射器件的周围或附近。
外部端子122和栅极外部端子123和未示出的控制电路电气地连接。
在上述的图象形成装置中，向荧光物质发射的每个电子束借助于向栅极行同步地同时地施加一行值的调制信号并且顺序地一次驱动(扫描)器件行的一列进行控制。
此外，按照本发明，提供了一种图象形成装置，它不仅适用于电视广播的显示装置，而且适用于电视会议系统，计算机等的显示装置。此外，可以用作光打印机的图象形成装置，光打印机通过和感光鼓等元件组合而成。在这种情况下，不仅可用于线形的发射源，而且可用于二维的发射源，这借助于合适地选择上述的行向引线的m和列向引线的n的数量来实现。
下面是本发明的实施例。
实施例1制造了如图1A、1B所示类型的电子发射器件作为电子发射器件。图1A是说明本电子发射器件结构的平面图，图1B是它的截面图。在图中，标号1代表绝缘衬底，2和3是一对器件电极，4是包括电子发射区的膜，5是电子发射区。在图中，L代表器件电极2和器件电极3之间的间距，W是器件电极的长度，d是器件电极的厚度，W’是器件的宽度。
参照图19A到19D说明本发明的电子发射器件的制造方法。石英玻璃板被用作绝缘衬底1，用有机溶剂对其彻底清洗，利用丝网印刷在衬底上形成铜的器件电极2和3(图19A)。器件电极间距L被设为30微米，器件电极宽度W被设为500微米，其厚度被设为1000。
在水中加入甲基纤维素，把溶液粘度调整为5个厘泊粘度，然后用喷泡型喷墨设备沉积在电极2和3的部分上(图19B)，然后在150℃下加热15分钟。然后再把衬底冷却至室温。
制备重量比为40％的二甲基亚砜水溶液，在其中加入钯醋酸盐使钯按重量占0．4％，从而得到黑红色溶液。取一部分溶液放于单独的容器中，并蒸发掉溶剂从而得到红棕色的膏。
利用喷泡型喷墨设备在上面已形成有电极2，3的石英玻璃板上沉积上述的黑红色溶液，使得溶液把滴有溶液的电极2，3相连，然后在80℃下干燥2分钟。对于多个器件进行溶液的沉积使得在电极内没有沉积的液滴的实际的透入，并使液滴以良好的可重现性进行沉积。
此外，进行膜厚的测量以便评价可重现性。此处的术语“膜厚”指的是图19C所示形状的器件的最大厚度。在器件内膜厚的分布计算如下例如，在导电膜4已经大致呈圆形形成的情况下，以导电的器件电极之间的中点为圆心，以膜半径的90％为半径画一圆，从最大值中减去膜厚的最小值所得结果除以最大值。膜的形状可以借助于有机金属化合物溶液的成分以及液滴沉积的方法来改变。即使其形状不是圆形的，膜的最大和最小膜厚也以相同的方法估算，即从所考虑的膜中除去最外面的10％。
器件之间的膜厚分布是上述的在器件之间器件内的膜厚分布的一种估计。
然后，通过在350℃下烘烤12分钟形成导电薄膜(图19C)。这一形成电子发射区的薄膜4的平均膜厚为100埃，其面电阻为5×104Ω／□。
接着，在真空容器内对器件电极2，3施加电压，借助于使形成电子发射区的薄膜4通过电流(成形处理)形成电子发射区5(图19D)。图4A说明用于成形处理的电压波形。
在本实施例中，电压波形的脉宽T1设为1毫秒，其脉冲间隔T2被设为10毫秒，三角波的峰值(进行成形时的峰值电压)为5V，在大约1×10-6托的真空环境下进行60秒中的成形处理。此外，在10-3托下在真空容器中引入丙酮，旋加和成形处理时相同的脉冲电压15分钟，借以进行激发处理。
按上述制成了100个器件，所有器件的细微粒的平均直径为50。导电膜21的膜厚的不规则度如后面表1所示。此外，对每个器件的电子发射特性通过图5所示的测量计算装置进行了测量。
把电子发射器件和阳极54置于真空装置内，该真空装置具有必要的设备，例如未示出的抽气泵和真空计，使得可在所需的真空度下进行本电子发射器件的测量和估算。在本实施例中，阳极和电子发射器件之间的距离被设为4mm，阳极电位被设为1KV，当测量电子发射特性时真空装置内的真空度被设为1×10-6托。
使用这种量／估算装置，在本电子发射器件的100个器件的电极2和3之间施加器件电压，测量此时流过的器件电流If和发射电流Ie，所得的电流-电压特性示于图6。当在12V的器件电压下测量发射电流时，所得平均值为0．2μA，电子发射效率为0．05％。器件间的一致性也是良好的，器件间的Ie值的不规则性为5％，也是好的。
在上述实施例中，在电极之间施加三角脉冲，从而形成电子发射区，但在器件电极之间施加的电压波形并不限于三角形，可以是任何形状的，例如矩形的。此外，关于峰值，脉宽，以及脉冲间隔等，不必限于上述的值，可以选用任何值，只要能最好地形成电子发射区即可。
实施例2在水中加入聚乙烯乙醇(称为PVA)，溶液的粘度被调整到5厘泊，然后用喷泡喷墨黑型设备沉积在电极部分上，在100℃下加热10分钟，再冷却到室温。这样以和实施例1相同的方式制造了100个本电子发射器件。导电膜的膜厚的不规则性如后面的表1所示。此外，当器件电压借助于实施例1中所描述的测量／计算装置加于本电子发射器件的电极2和电极3之间时，在12V的器件电压下电子发射的平均值为0．2μA，得到的电子发射效率为0．05％，器件之间Ie的不规则度为6％。
实施例3如实施例2一样沉积含水树脂溶液和有机金属化合物溶液的液滴，制备了电子发射器件3．1到3．4。表1示出了关于膜厚及其分布的评测结果。评测方法和实施例1的相同。
对照例1使用石英玻璃板作为绝缘衬底，用有机溶剂对其彻底清洗，利用位移印刷装置(offset printing)在衬底上形成铜器件电极。器件电极的间距、宽度以及厚度和实施例1所述的器件相同。
制备按重量比为40％的二甲基亚砜水溶液，在其中加入钯醋酸盐，使得钯按重量占0．4％，从而获得黑红色溶液。取一部分溶液放入单独的容器中，把溶剂蒸发掉从而得到红粽色的膏。
借助于喷泡型喷墨装置把前述的黑红色溶液沉积在上面已形成有电极的石英玻璃板上，使得所沉积的溶液连接滴有溶液的电极，然后在80℃下干燥2分钟。接着，在350℃下烘烤12分钟从而形成导电膜4。在多个器件上沉积小滴后，发生了小滴透入某些器件的电极的现象，并在烘烤之后这些电极的膜厚较其它器件薄，其结果如后面的表1所示。
这样做之后，以和实施例1相同的方法进行成形处理。
用这种方式制造了100个器件，用图5所示结构的测量／计算装置测量每个器件的电子发射特性。其结果是，在12V的器件电压下电子发射的平均值为0．2μA，所得的电子发射效率为0．05％。器件之间的Ie不规则度大于实施例1到3的不规则度。
表1
如表1所示，在实施例1到3．4中，含水树脂的水溶液的小滴被滴在器件电极之间，并在沉积有机金属化合物的小滴之前被滴在器件电极的一部分或器件电极的全部上，其结果是，膜厚比对照例1的大10％到20％，这表明有机金属化合物渗入器件电极内部的现象被阻止了。此外，虽然表1中没有示出，在所有实施例中，导电膜的形状几乎是一致的。因而，可以断定，在器件内部和器件之间的膜厚被阻止了。附带说明，可以认为在实施例中所示的电子发射特性和膜厚分布不总是一致的理由在于在利用例如成形和激发处理而形成电子发射区的期间内被提高了。
实施例4如实施例1一样，含有甲基纤维素的溶液被沉滴在衬底的每对电极上，在衬底上形成有16行16行的256个器件电极和矩阵形引线然后对衬底加热，再冷却，利用喷泡喷墨装置沉积有机金属化合物溶液的小滴，在烘烤之后，进行成形处理，从而形成电子源衬底。
使这电子源衬底和后板81，框架82以及面板86相连，并进行真空密封，从而制造如图8所示的图象形成装置。以分时方式从端子Dox1到Dox16和端子Doy1到Doy16施加预定电压，并通过端子HV对金属背衬施加高压，借以可以显示任意的图象图形。
实施例5制造如图1A和1B所示类型的电子发射器件的导电膜作为本实施例的导电膜。本实施例的导电膜的制造方法将参照图1A和1B以及图3A到3E进行说明。这些图中的标号如上所述。
(1)使用石英衬底作为绝缘衬底1，然后用有机溶剂对衬底彻底清洗，在上述衬底1上形成铜的器件电极2和3(图3A)。器件电极间距L被设为2μm，器件电极宽度W设为500μm，厚度d设为1000A(图3A)。
然后，在电极2和3之间的衬底上以及电极的某一部分上用压电喷射法沉积小滴，即，使用按重量比为2％的色醋酸盐溶液，并从压力喷射型喷射设备的No．1玻璃喷嘴31喷出(图3B)。然后，使用甲酸作为还原分解剂，并从压力喷射型喷射设备的No．2玻璃喷嘴33喷出(图3C)。
(2)然后，上述衬底被加热到一个低的温度(100℃或更低)，并产生由细的金属微粒和低温挥发物质构成的薄膜。然后，在200℃下的空气中对上述衬底加热20分钟，通过蒸发除去低温挥发物质，随后在300℃下加热10分钟，从而形成由细金属氧化物微粒构成的导电薄膜，借以获得导电薄膜4(图3D)。附带说明，上面关于由细金属氧化物微粒和低温挥发物质构成的薄膜的说明，显然，在钯醋酸盐中金属和有机成分被离析。当在形成的导电膜中利用等离子发射光谱测定法测量Pd的量时，Pd为17．0μg／cm2。
表示表示膜厚的估算结果，膜厚的估算以和其它实施例相同的方式进行。附带说明，膜厚的不规则度表示器件之间的不规则度。
对照例2
除去没有分解剂(甲酸)加入并直接对钯醋酸盐(2％重量比溶液)进行热处理(烘烤)之外，以和实施例5相同的方法制备了500个电子发射器件。
当利用等离子发射光谱测定法测量由本实施例获得的导电薄中的钯的含量时，发现Pd的含量为16．0μg／cm2。膜厚的估算结果示于后面的表2中。
实施例6除去使用硝酸作为酸分解剂之外，以和例5相同的方式生成由细金属氮化物微粒和低挥发性物质构成的导电薄膜，而且，以和例5相同的方式利用加热获得导电薄膜。
当用等离子发射光谱测定法测量形成的导电薄膜中Pd的量时，发现Pd为17．0μg／cm2。膜厚的估算结果如后面的表2所示。
实施例7除去用重量比为2％的钯硝酸盐作为导电膜形成材料以及用1％的氨水作为水解剂之外，以和例5相同的方式生成由细金属氢氧化物微粒和低挥发物质构成的薄膜，并以和例5相同的方式通过加热获得导电薄膜。
当利用等离子发射光谱测定法测量形成的导电膜中Pd的含量时，发现Pd为16．8μg／cm2。薄膜厚度的估算结果示于后面的表2中。
例8除去用喷泡法代替压电喷射法并用多孔的氧化铝的悬浮的细微粒的水溶作为催化分解剂之外，以和例5相同的方式生成由细金属氢化物微粒和低挥发物质构成的金属氢氧化物或薄膜，并以和例5相同的方式进行热处理获得导电膜。
当利用等离子光谱发射测定法测量所形成的膜中的Pd含量时，发现Pd为16．7μg／cm2。膜厚的估算结果示于后面的表2中。
实施例9
除去用重量比为2％的bisoxalatopalladic acid的水溶液作为导电膜形成材料并用重量比为1％的草酸作为水解剂，然后利用紫外灯的辐照通过还原分解生成由细金属氢氧化物微粒和低挥发性物质构成的薄膜之外，以和例5相同的方式在衬底1上沉积导电膜形成材料和分解剂。然后，以和例1相同的方式通过热处理获得导电膜。
当用等离子发射光谱测定法测量生成的导电膜中Pd的量时，发现为16．9μg／cm2。膜厚的估算结果示于表2。
表2Pd量 膜厚膜厚中的不规则度实施例517．0μg／cm2105A 9％实施例617．0μg／cm2105A 9％实施例716．8μg／cm2104A 9％实施例816．7μg／cm2103A 9％实施例916．9μg／cm2104A 9％对照例216．0μg／cm2100A 20％表2示出了实施例5到9和对照例2的膜厚及分布。由这些实施例和对照例可见，只有极小的差别，几乎是相同的。在另一方面，在膜厚的不规则度上具有差别，即在器件间分布上具有差别。
这表明，在这些实施例中，有机金属化合物的量由于挥发等原因只有极小的减少，即使在干燥和烘烤期间。因为在沉积有机金属化合物的小滴之后立即沉积了分解剂。在另一方面，在对照例2中，可以认为在烘烤期间有一个量的损失。表1中关于分布等方面的差别被认为主要是由电极的制造方法引起的。
实施例10制备了如图1A、1B所示的电子发射器件作为本发明的电子发射器件。下面参照图1A、1B和3A到3E说明这种电子发射器件。图1A、1B中的标号和上述的相同。
以和实施例5相同的方式把器件电极2、3形成在绝缘衬底1上，然后和实施例5一样，使用钯醋酸盐溶液和甲酸制成钯的氧化物的细微粒(平均微粒直径为58A)导电膜4。使用X射线分析证实了形成了钯的氧化物的膜这一事实。导电4的宽度W为300μm，并大致位于器件电极2和3之间的中心部位。
然后，如图3E所示，通过在器件电极2、3之间施加电压制造电子发射区5，从而对导电膜4进行电流传导处理。用于激发成形的电压波形如图4A所示。
在图4A和4B中，T1和T2分别表示电压波形的脉冲宽度和脉冲间隔，在本实施例中，T1被设为1ms，T2被设为10ms，三角波形的峰值(激发成形时的峰值电压)为5V，激发成形处理在大约1×10-6托的真宛中进行60秒钟。
此外，在3×10-4托下在真空设备中引入丙酮，施加和成形时相同的脉冲电压20分钟，借以进行活化处理。然后，把设备抽成真空，在200℃下进行热烘烤10个小时。
通过上述方法制造了500个这种器件，对其电子发射特性进行了测量。图5表示测量计算设备的示意的结构。图5中的标号和上述的相同。在本实施例中，阳极和电子发射器件之间的距离被设为4mm，阳极电位取1KV，在测量电子发射特性时真空设备内的真空度为1×10-8托。
利用这种测量／估算设备，器件电压被加在上述的电子发射器件的电极2和3之间，测量此时流过的器件电流If和发射电流Ie，所得的电流电压特性示于图6。在本实施例获得的器件中，从大约8V的器件电压起发射电流Ie急剧地增加，在14V的器件电压时器件电流If为2．2mA，发射电流Ie为1．1μA，电子发射效率(η=Ie／If(％))为0．05％。
实施例11
在本实施例中，按下述制造图象形成装置。下面参照图16、17进行说明。
在图16的平面图中示出了电子源的部分，图17中示出了沿图16的线17-17的截面图。在这些图中，相同的标号表示相同的部件。其中标号71代表绝缘衬底，72是相应于图7中Dxm的x向引线(也叫下引线)，73代表相应于图7中Dyn的Y向引线(也叫上引线)，4代表导电膜，2和3是器件电极，171是层间绝缘层，172是接触孔，用于器件电极2和下引线72的电连接。
步a在清洁的钠-石灰玻璃板上溅射厚为0．5μm的氧化硅膜制成衬底71。在衬底71上，顺序地层迭厚度为50A的Cr和厚度为6000A的Au，这借助于真空蒸发进行，然后，利用旋转涂器涂上光刻胶(AZ1370，Hoechst Ag制造)，然后烘烤，并对光掩模曝光，然后显影，从而形成下引线72的图形，此后，Au／Cr的层迭膜被进行湿刻，借以形成所需的下引线72。
步b接着，利用RF溅射淀积由1．0μm的氧化硅构成的层间绝缘层171。
步c为了形成在步b淀积的氧化硅膜内的接触孔172而形成光刻胶图形，所述光刻胶图形被掩蔽并对层间绝缘层171进行蚀刻，从而形成接触孔172。按照RIE(活性离子蚀刻)方法使用CF4和H2气体进行蚀刻。
步d然后，利用光刻胶(RD-2000N-41，Hitachi chemical Co．Ltd．制造)形成电子发射器件电极2和3之间的器件电极间的间隙L的图形，并利用真空蒸发按顺序淀积厚度为50A的Ti和厚度为1000A的Ni。光刻胶图形被有机溶剂溶解，露出Ni／Ti淀积膜，从而形成器件电极2和3，电极间距为3μm，电极宽度为300μm。
步e在器件电极2和3上形成用于上引线73的光刻胶图形之后，利用真空蒸发按顺序淀积厚度为50A的Ti和厚度为5000A的Au，通过剥除(lifting off)法除去不需要的部分，从而形成所露形状的上引线73。
步f接着，以和实施例10相同的方式，以小滴的形式沉积有机金属化合物(钯醋酸盐)溶液和甲酸，并对其进行热处理，借以以和例10相同的方式获得导电膜步g在除去接触孔172的部分的部分上涂上光刻胶从而形成图形，然后，利用真空蒸发按顺序淀积厚度为50A的Ti和厚度为5000A的Au。除去不需要的部分，借以埋入接触孔172。
按上述步骤，在绝缘衬层71上形成了下引线72，层间绝缘层171，上引线73，器件电极2和3，导电膜4等。
然后，使用按上述方法制成的电子源构成显示屏。参照图8，9A和9B说明按照本发明的图象形成装置的显示屏的制造方法。在每个图中的标号和上述的相同。
在后板81上固定衬底71之后，在这衬底上如上所述排列着许多平面型电子发射器件，将面板86(由荧光屏84和在玻璃衬底83的内侧上形成的金属背衬85构成)利用框架82置于衬底71上5mm处，其中面板86的连接部分，后板81，以及框架82被涂以玻璃料，然后在大气中在400℃下烧结10分钟或更长时间，借以把组件密封(图8)。后板81对衬底71的固定也用玻璃料进行。在图8中，标号74相应于电子发射区，72和73分别代表X向引线和Y向引线。
在荧光屏要用作单色的情况下，荧光屏84只由荧光物质构成，但是在本实施例的情况下，使用了条状的荧光物质，其中首先形成黑条纹，并且每种荧光物质在其之间的间隔内被涂覆，从而形成荧光屏84。关于构成黑条纹的材料，以常用的石墨材料作为主要成分，并用粘合液方法在玻璃衬底83上涂上荧光物质。
金属背衬85一般提供在荧光屏84的内侧。金属背衬在制造荧光膜之后借助于在荧光膜的内表面进行分层处理(graduationprocess)(通常称为“成膜”)来制造，然后，使用真空蒸发等工艺利用沉积Al沉积。
关于面板86，虽然在荧光膜84的外侧可以提供透明电极(未示出)，以便进一步提高荧光膜84的导电性，但本实施例利用金属背衬获得了足够的导电性，因此可以省略透明电极。
在进行上述的密封时，进行精确地定位，这是因为每个荧光物质在彩色的情况下必须与电子发射器件对应。
玻璃容器(壳体)内的环境利用抽气管(未示出)抽成足够的真空并被密封。然后，通过外部端子Dox1到Doxm以及Doy1到Doyn在电子发射器件74的电极2、3之间施加电压，并利用对导电膜4进行电流传导处理(成形处理)制造电子发射区5。用于成形处理的电压波形示于图4A中。
在图4A、4B，T1、T2分别代表电压波形的脉宽和脉冲间隔，在本实施例中，T1为1ms，T2为10ms，三角波的峰值(当进行成形时的峰值电压)为5V，激发成形处理在大约1×10-6托的真空环境下进行60秒钟。
此外，在10-3托下在真空装置中引入丙酮，和成形时的相同的脉冲电压施加15分钟，借以进行活化处理。接着，把装置抽成足够的真空，在200℃下进行烘烤5小时。
然后，利用气体喷灯将未示出的真空管焊住，从而使壳体密封。
最后，进行吸气剂处理，以便在密封之后维持壳体的真空度。这利用高频加热法对位于显示屏的预定位置(未示出)的吸气剂进行加热来实现，借以形成真空蒸发膜，上述处理在进行密封之前进行。用Ba作为吸气剂的主要成分。
利用这样制成的图象显示装置制成了图形成装置(未示出驱动电路)，其中通过对每个电子发射器件利用未示出的信号发生装置通过外部端子Dox1到Doxm以及Doy1到Doyn施加扫描信号和调制信号来引起电子发射，借助于通过高压端子HV对金属背衬85施加5KV或更高的高压使电子束加速，从而撞击荧光膜84，对其进行激励而产生亮度，因而显示图象。
对照例2除去在步(f)中不沉积作为分解剂的甲酸之外，以和例11相同的方式形成图象形成装置。接着，测量例11和对照例2的亮度及亮度分布。使用常用的CCD光接收器按照点的顺序使图象形成装置产生亮度进行亮度测量。在实施例11中，平均亮度为70fl，亮度分布为8％。另一方面，在对照例2中，平均亮度为60fl，亮度分布为25％。
由上述可见，在沉积导电膜4的有机金属化合物材料之后立即沉积分解剂的小滴不仅能改善图象形成装置的图象内的亮度分布，而且能改善平均亮度，即，可以推断，在本实施例中，其中在沉积导电膜4的有机金属化合物材料之后立即滴入分解剂的小滴，按照有机金属化合物的构成可以合适地设定用于干燥有机金属化合物的某一时间，这段干燥时间等于从滴入有机金属化合物到滴入随后的分解剂的时间量，在这段时间期间，有机金属化合物被干燥，从而阻止有机金属化合物的局部结晶或分散，借以改善亮度及其分布。在另一方面，可以推断，在对照例中，其中滴入有机金属化合物之后直到随后的烘烤处理这段时间对各个器件互不相同，因而发生了有机金属化合物的局部结晶或分散，然后影响到亮度及其分布。
实施例12除步(d)和步(f)之外，以和例11相同的方式制造图象形成装置，以和实施例1相同的方式印上印膏作为器个电极。此外，在步(f)中，聚乙烯乙醇的水溶液，这是一种含水树脂，在滴入有机金属化合物的溶液以及甲酸之前被滴入接着，和实施例11以及对照例2一样测量亮度及其分布。在本实施例中，平均亮度为68fl，亮度分布为9％。其亮度分布显著小于表1所示的膜厚分布的理由包括在本发明的电子发射器件的制造方法中，用来解决膜厚分布或膜厚的工艺并不直接地被反映在器件特性的分布中。
由上述可见，关于以对置方式在衬底上形成的电极对的制造方法，所进行的事先通过滴入含水树脂的水溶液，然后滴入导电膜形成材料和分解剂所进行的填充器件电器中微孔的处理不仅改善了图象形成装置的图象内的亮度分布，而且改善了平均亮度，不论器件电极采用使用印膏的胶板印刷或丝网印刷制成。
本发明的效果如下在已有的电子源和图象形成装置中，尤其是大面只的，在电子发射器件的制造工艺中存在例如导电膜形成材料的膜厚不规则的问题，此外，还有电子发射特性上的不一致，图象形成装置中亮度的不一致等问题，这些问题的原因如下(1)在导电膜形成材料的干燥处理开始到其烘烤处理的处理过程中，导电膜形成材料形成非均匀的晶体；在为提供具有导电性的导电膜形成材料所需的对导电膜形成材料进行的热分解的烘烤处理中，导电膜形成材料的蒸发或升华。
(2)在衬底的表面的表面能量不被控制的情况下，在衬底上滴入导电膜形成材料的处理中，导电膜形成材料的小滴形状的不一致。
(3)关于以对置方式在衬底上形成的电极对的制造方法，由于器件电极通过使用印膏的胶板印刷或丝网印刷形成而使器件电极有许多微孔，从而吸收导电膜形成材料，引起导电膜形成材料的损失。
按照本发明的电子发射器件的制造方法，其中对衬底与／或器件电极的部分或全部滴入导电膜形成材料，导电膜形成材料的分解剂，和／或含水树脂。
上述的第(1)个原因通过对衬底滴入的导电膜形成材料解决了，第(2)以及第(3)个原因借助于对衬底施加含水树脂来控制衬底表面的表面能量被解决了，即，借助于加于衬底的水树脂限制了滴入的小滴；此外，上述(3)借助于对器件电极的部分或全部滴入水树脂，从而填满了由于用采用印膏的位移印刷或丝网印刷而形成的许多微孔。因而，在用于已知的尤其是大面积的电子源和图象形成装置的电子发射器件的制造工艺中的问题，例如导电膜形成材料的膜厚的不一致性，还有电子发射特性的不一致性以及在图象形成装置中的亮度的不一致性已经被全部解决了，因而可以不用光刻技术便能提供性能优良的大面积的电子源和图象形成装置。
权利要求
1．一种用于制造电子发射器件的方法，所述电子发射器件具有在衬底上的导电薄膜，导电薄膜包括电子发射区，其特征在于，形成包括所述电子发射区的所述导电薄膜的形成过程包括步骤含金属化合物的溶液；将含有金属化合物和含水树脂的溶液的液滴施加到所述衬底。
2．如权利要求1的制造电子发射器件的方法，其特征在于，所述膜厚控制剂是一种含有含水树脂的水溶液。
3．如权利要求2的制造电子发射器件的方法，其特征在于，所述对所述衬底的涂覆步骤是一种涂覆含所述含水树脂的水溶液并且然后接着涂覆所述含金属化合物的步骤。
4．如权利要求2的制造电子发射器件的方法，其特征在于，对所述衬底的涂覆步骤借助于喷墨方法进行。
5．如权利要求4的制造电子发射器件的方法，其特征在于，借助于喷墨方法进行的对所述衬底的涂覆步骤使用多个喷墨喷嘴进行。
6．如权利要求5的制造电子发射器件的方法，其特征在于，对所述衬底的涂覆步骤借助于从各个喷墨喷嘴中喷射所述含金属化合物的材料和含所述含水树脂的水溶液进行。
7．如权利要求6的制造电子发射器件的方法，其特征在于，对所述衬底的涂覆步骤是一种涂覆含所述含水树脂的水溶液然后接着涂覆所述含金属化合物的材料的步骤。
8．如权利要求2到7的任何一个制造电子发射器件的方法，其特征在于，对所述衬底涂覆的所述含金属化合物的材料接着被烘烤。
9．如权利要求2到7的任何一个制造电子发射器件的方法，其特征在于，所述对衬底涂覆的含金属化合物的材料接着被烘烤，并在借助于所述烘烤而形成的导电膜上形成电子发射区。
10．如权利要求2的制造电子发射器件的方法，其特征在于，所述的含水树脂是丙烯酸衍生物树脂。
11．如权利要求2的制造电子发射器件的方法，其特征在于，所述的含水树脂是醇酸衍生物树脂。
12．如权利要求2的制造电子发射器件的方法，其特征在于，所述的含水树脂是酸纤维素衍生物树脂。
13．如权利要求2的制造电子发射器件的方法其特征在于，所述的含水树脂是糊精。
14．如权利要求1的制造电子发射器件的方法，其特征在于，所述厚度控制剂包括用来分解所述含金属化合物的材料的分解剂和含水树脂的水溶液。
15．如权利要求14的制造电子发射器件的方法，其特征在于，对所述衬底涂覆的步骤按下列顺序进行涂覆所述含水树脂的水溶液；涂覆所述含金属化合物的材料，以及涂覆所述分解剂。
16．按照权利要求14的制造电子发射器件的方法，其特征在于，对所述衬底涂覆的步骤利用喷墨方法进行。
17．如权利要求16的制造电子发射器件的方法，其特征在于，利用喷墨方法进行的对所述衬底的涂覆步骤利用多个喷墨喷嘴进行。
18．如权利要求17的制造电子发射器件的方法，其特征在于，对衬底的涂覆步骤借助于从各个喷墨喷嘴中喷射所述含有含水树脂的水溶液、所述含金属化合物的材料以及所述分解剂进行。
19．如权利要求18的制造电子发射器件的方法，其特征在于，对所述衬底涂覆的步骤按下列顺序进行涂覆所述含水树脂的水溶液；涂覆所述含金属化合物的材料；以及涂覆所述的分解剂。
20．如权利要求14到19任一个的制造电子发射器件的方法，其特征在于，涂覆了金属化合物的所述衬底接着被烘烤。
21．如权利要求14到19任一个的制造电子发射器件的方法，其特征在于，涂覆了金属化合物的所述衬底接着被烘烤，并在由所述烘烤形成的导电膜上形成电子发射区。
22．如权利要求14的制造电子发射器件的方法，其特征在于，所述分解剂是从下列选取的至少一种分解剂还原分解剂、水解剂、催化分解剂和酸分解剂。
23．如权利要求22的制造电子发射器件方法，其特征在于，所述还原分解剂是从下列选取的至少一种类型甲酸、醛类、以及肼氨。
24．如权利要求22的制造电子发射器件的方法，其特征在于，所述催化剂是多孔的氧化铝。
25．如权利要求14的制造电子发射器件的方法，其特征在于，所述的含水树脂是丙烯酸衍生物树脂。
26．如权利要求14的制造电子发射器件的方法，其特征在于，所述的含水树脂是醇酸衍生物树脂。
27．如权利要求14的制造电子发射器件的方法，其特征在于，所述的含水树脂是酸纤维衍生物树脂。
28．如权利要求14的制造电子发射器件的方法，其特征在于，所述的含水树脂是糊精。
全文摘要
一种用于制造电子发射器件的方法,所述电子发射器件具有在衬底上的导电薄膜,导电薄膜包括电子发射区,其特征在于,形成包括所述电子发射区的所述导电薄膜的形成过程包括步骤含金属化合物的溶液;将含有金属化合物和含水树脂的溶液的液滴施加到所述衬底。
文档编号H01J9/02GK1290953SQ0012168
公开日2001年4月11日 申请日期1996年4月3日 优先权日1995年4月3日
发明者高桥靖男, 三浦直子 申请人:佳能株式会社