图象形成装置及其制造方法

专利名称：图象形成装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及带有电子源和荧光体的图象形成装置。
平板显示装置薄而轻。因此，引人注目的是正在将其作为代替CRT型显示装置的装置。尤其是，利用电子发射器件和接收电子束后发光的荧光体的组合的显示装置显示出比按照其它常规方式的显示装置更优良的特性。例如，与近年来流行的液晶显示装置相比，由于上述显示装置属于自发射型并有宽的视角，所以其优势在于不需要背光。
一般来说，众所周知有两种类型的电子发射器件，即热阴极器件和冷阴极器件。冷阴极器件的已知实例有表面传导发射(SCE)型电子发射器件，场致发射型电子发射器件(以下称为FE型电子发射器件)，和金属/绝缘体/金属型电子发射器件(以下称为MIM型电子发射器件)。
例如，M.I.Elinson在“Radio Eng.Electron Phys.，10，1290(1965)”中论述了表面传导发射型发射器件的已知实例，其它实例将在下面论述。
表面传导发射型发射器件利用因电流平行流过薄膜表面而从基板上形成的小面积薄膜发射电子的现象。除按照Elinson提出的上述SnO2薄膜之外，表面传导发射型发射器件包括使用Au薄膜[G.Dittmer，“薄固体膜”，9，317(1972)]、In2O3/SnO2薄膜[M.Hartwell和C.G.Fonstad，“IEEETrans.ED Conf.”519(1975)]、和碳薄膜[Hisashi Araki等，“Vacuum”vol.26，No.1，p.22(1983)]等的电子发射器件。


图15是表示如上所述的M.Hartwell等提出的这些表面传导发射型发射器件的器件结构典型实例的平面图。参照图15，标号3001表示基板；3004表示由用溅射法形成的金属氧化物构成的导电薄膜。如图15所示，该导电薄膜3004有H形的图形。通过对导电薄膜3004进行加电处理(以下称为形成处理)来形成电子发射部分3005。把图15中的间距L设定为0.5～1mm，把宽度W设定为0.1mm。为说明方便起见，在导电薄膜3004的中心以矩形表示电子发射器件3005。但是，它并未准确地表示电子发射器件的实际位置和形状。
在上述M.Hartwell等披露的表面传导发射型发射器件中，在电子发射前对导电薄膜3004进行称为形成处理的加电处理来形成典型的电子发射部分3005。在形成处理中，例如，把恒定DC电压或以很低的速率、比如1V/min增加的DC电压加在导电薄膜3004的两端，使导电薄膜3004局部毁坏或变形，从而形成有高电阻的电子发射部分3005。应该指出，导电薄膜3004的毁坏或变形部分有缝隙。在形成处理后，根据导电薄膜3004外加的适当电压，在缝隙附近便发射电子。
W.P.Dyke和W.W.Dolan在Advace in Electron Physics，8，89(1956)上发表的“场致发射”(Field emission)中，和C-A.Spindt在J.Appl.Phys.，47，5248(1976)上发表的“带有钼锥体的薄膜场致发射阴极的物理特性”(Physical properties of thin-film fieldemission cathodes with molybdenium cones)中披露了FE型电子发射器件的已知实例。
图16是表示由C.A.Spidt等披露的上述FE型器件结构的典型实例的剖面图。参照图16，标号3010表示基板；3011表示由导电材料制成的发射体布线；3012表示发射锥体；3013表示绝缘层；3014表示栅电极。在该器件中，把电压加在发射锥体3012和栅电极3014之间，以便从发射锥体3012的远端发射电子。除图16的多层结构外，还有在基板上设置发射体和栅电极，使其几乎平行于基板表面的另一种FE型器件结构。
C.A.Mead在J.Appl.Phys.，32646(1961)上发表的“隧道发射器件的工作(Operation of Tunnel-Emission Device)”中披露了MIM型电子发射器件的已知实例。图17表示MIM型器件结构的典型实例。图17是表示MIM型电子发射器件的剖面图。参照图17，标号3020表示基板；3021表示金属制成的下电极；3022表示厚度约100埃的薄绝缘层；3023表示金属制成的厚度约为80～300埃的上电极。在MIM型电子发射器件中，把适当的电压加在上电极3023和下电极3021之间，以从上电极3023的表面发射电子。
由于上述冷阴极器件能够在比热阴极器件低的温度下发射电子，所以它们无需加热。因此，冷阴极器件有比热阴极器件更简单的结构，并且能够使微型构图。即使把很多器件以高密度设置在基板上，也很难出现例如基板的热熔化等问题。此外，冷阴极器件的响应速度较快，而热阴极器件因依靠灯丝加热来工作，所以热阴极器件的响应速度较慢。由于此原因，已热衰于研究冷阴极器件的应用。
在冷阴极器件中，由于表面传导发射型发射器件具有简单的结构，并容易制造，所以上述表面传导发射型发射器件有优势，由此，可以在较宽区域上形成多个器件。正如在本申请人申请的日本专利公开No.64-31332中所披露的，已在研究设置和激励多个器件的方法。
已在研究有关表面传导发射型发射器件的应用，例如用于如图象显示装置、图象记录装置和电子源之类的图象形成装置中。
作为在图象显示装置中的应用，具体地说，如在本申请人申请的美国专利No.5066883和日本专利公开No.2-257551和4-28137中披露的，已在研究利用表面传导发射型发射器件和根据接收电子束发光的荧光体的组合的图象显示装置。使用表面传导发射型发射器件和荧光体的组合的这类图象显示装置显示出比其它常规图象显示装置更多的优良特性。例如，与近来流行的液晶显示装置比较，由于其为自发射型和有宽的视角，所以上述显示装置的优势在于不需要背光。
在例如由本申请人申请的美国专利No.4,904,895中披露了激励并排设置的多个FE型电子发射器件的方法。作为把FE型电子发射器件应用于图象显示装置的公知实例是由R.Meyer等报告的平板显示装置[R.Meyer在Tech.Digest of 4th Int.Vacuum Microelectronics Conb.，pp.6-9(1991)上发表的“LETI中微尖显示的最新发展”(Recent Developmenton Microtips Display at LETI)]。
在由本申请人申请的日本专利公开No.3-55738中披露了把并排设置的多个MIM型电子发射器件用于图象显示装置的实例。
图18是表示构成平面图象显示装置的显示板一例的局部剖切透视图，展示显示板的内部结构。
参照图18，标号3115表示背板；3116表示侧壁；3117表示面板。背板3115、侧壁3116和面板3117构成用于维持显示板中真空度的外壳(气密性容器)。
背板3115有固定在其上的基板3111，在基板上形成N×M个冷阴极器件3112(M和N是大于2的正整数，根据期望的显示象素适当地设定)。按有M行方向布线3113和N列方向布线3114的矩阵设置N×M个冷阴极器件3112。把由基板3111、冷阴极器件3112、行方向布线3113和列方向布线3114组成的部分称为多个电子源。至少在各行方向布线3113和各列方向布线3114以90°角度相互正交的部分形成绝缘层(未示出)，以保持它们之间的电绝缘。
在面板3117的下表面形成由荧光体构成的荧光膜3118。荧光膜3118是用红(R)、绿(G)和蓝(B)荧光体(未示出)、即三基色荧光体涂敷的。把黑导体条(未示出)设置在荧光膜3118的各颜色荧光体之间。在荧光膜3118位于背板3115一侧的表面上形成由铝(Al)或类似物构成的金属敷层3119。标号Dx1至DxM、Dy1至DyN和Hv表示用于气密结构的电连接接线端，使显示板与电路(未示出)电连接。接线端Dx1至DxM与多个电子源的行方向布线3113电连接；接线端Dy1至DyN与列方向布线3114电连接；接线端Hv与面板的金属敷层3119电连接。
在上述气密性容器中保持约10-6乇(Torr)的真空。随着图象显示装置的显示区域的增加，该装置需要防止背板3115和面板3117因气密性容器的内外之间的压力差造成的变形或毁坏的措施。加厚背板3115和面板3117的方法会增加图象显示装置的重量，并且在未正对显示屏观看时会造成图象失真或视差。相反，图18所示的结构包括用相对薄的玻璃板构成且用于抵抗大气压的结构支撑部件3120(称为隔板或肋)。利用这种结构，使在其上形成多个电子源的基板3111和在其上形成荧光膜3118的面板3117之间，一般确保亚毫米或几毫米的间隙，如上所述，并保持气密性容器中的高真空。
在使用上述显示板的图象显示装置中，当通过外部接线端Dx1至DxM和Dy1至DyN把电压加在相应的冷阴极器件3112上时，冷阴极器件3112就发射电子。同时，通过外部接线端Hv把几百伏至几kV的高电压加在金属敷层3119上，以加速发射的电子，使其碰撞面板3117的内表面。按照这样的工作，使构成荧光膜3118的各颜色荧光体受激发光。结果，在荧光屏上在上述图象显示装置的显示板中存在下列问题。
具体地说，在制造彩色显示装置时，必须按精确的位置组装有涂敷各颜色荧光体的荧光膜3118的面板3117、在其上形成冷阴极器件3112的基板3111和设置在基板3111与面板3117之间的隔板3120。可是，随着显示板在面积上的增加，这些组件的放置变得很困难。结果，在组件之间的位置偏差会造成显示荧光屏上亮度的不均匀或颜色失配。
本发明已经考虑了上述常规技术，其主要目的在于提供一种可减小亮度不均匀和颜色失配、改善颜色再现特性的图象形成装置。
本发明的另一目的在于提供一种制造图象形成装置的方法，能够在图象形成装置的组装中容易地放置隔板。
按照本发明，图象形成装置包括电子源；有多个条形荧光体的图象形成部件，受到由电子源发射的电子照射，该荧光体发出不同颜色的光且用于形成图象；和设置在图象形成部件与相对于该图象形成部件的部件之间的矩形隔板，其特征在于矩形隔板固定在与图象形成部件相对的所述部件上并与图象形成部件接触，隔板的纵向与条形荧光体的纵向正交。
从结合附图的下列说明中，本发明的其它特征和优点将更明显，附图中，相同的标号表示所有附图中相同或类似的部分。
图1是表示本发明实施例的图象显示装置的显示板的局部透视图；图2是表示沿本发明实施例的显示板(图1)的A-A线剖切的剖面图；图3A是表示本发明实施例的显示板面板的条形荧光体设置实例的平面图；图3B是表示条形荧光体和隔板之间位置关系的图；图4是表示实施例中使用的多个电子源的基板部分的平面图；图5是表示实施例中使用的多个电子源的基板部分的剖面图；图6A和6B分别是表示实施例中使用的平坦表面传导发射型发射器件的平面图和剖面图；图7A至7E是表示制造平坦表面传导发射型发射器件步骤的剖面图；图8是表示在形成处理中外加电压波形的曲线图；图9A和9B分别是表示激活处理中外加电压波形的曲线图和激活处理中发射电流Ie变化的曲线图10是表示实施例中使用的台阶表面传导发射型发射器件的剖面图；图11A至11F是表示制造台阶表面传导发射型发射器件步骤的剖面图；图12是表示本实施例中使用的表面传导发射型发射器件典型特性的曲线图；图13是表示本发明实施例的图象显示装置驱动电路的方框图；图14A至14D是表示实施例中组装显示板顺序的图；图15是表示众所周知的表面传导发射型发射器件实例的平面图；图16是表示众所周知的FE型器件实例的剖面图；图17是表示众所周知的MIN型器件实例的剖面图；和图18是表示图象显示装置的显示板的局部剖切的透视图。
根据本发明的图象形成装置，包括在带有用于发射不同颜色光的条形分布的多个荧光体的图象形成部件与相对于图象形成部件的部件之间设置的矩形隔板。把隔板固定在与图象形成部件相对的部件上，并与图象形成部件接触，隔板的纵向与条形荧光体的纵向正交。
在根据本发明的制造图象形成装置的方法中，把在带有用于发射不同颜色光的条形分布的多个荧光体的图象形成部件与相对于图象形成部件的部件之间放置的矩形隔板固定在与图象形成部件相对的部件上，并与图象形成部件接触，使隔板的纵向与条形荧光体的纵向正交。
本发明的隔板可包括绝缘隔板和导电隔板。例如，在图18所示的图象形成装置中，必须考虑以下几点。
首先，当从靠近隔板3120部分发射的一些电子碰撞隔板3120，或因发射电子产生的离子附着在隔板3120上时，隔板3120可以充电。如果隔板3120按这种方式充电，那么由冷阴极器件3112发射的电子的轨道就会偏转。结果，电子达到荧光体的不适当的位置，在靠近隔板3120处显示失真的图象。
第二，由于为加速由冷阴极器件3112发射的电子，把几百伏或更大的高电压(例如，1kV/mm或更高的强电场)加在面板3117和多个电子源之间，所以在隔板3120的表面上可能出现放电。实际上，当隔板3120在上述情况下充电时，可导致放电。
考虑到上述问题，最好使用本发明的具有足以经受较高外加电压的良好绝缘特性，并具有可降低电荷量的导电表面的隔板，以抑制电子束轨道的偏转和在隔板附近的放电。
本发明中的电子源可包括带有冷阴极器件或热阴极器件的电子源。使用本发明的带有冷阴极器件的电子源，例如表面传导发射型发射器件、FE型器件、MIM型器件或类似器件等较好。具体地说，使用本发明带有表面传导发射型发射器件的电子源更好。
由于上述冷阴极器件能够在比热阴极器件低的温度下发射电子，所以它们无需加热。因此，冷阴极器件有比热阴极器件更简单的结构，并能够微型构图。即使把很多器件以高密度设置在基板上，也很难出现例如基板的热熔化问题。此外，冷阴极器件的响应速度较快，而热阴极器件由于依靠灯丝加热来工作，所以其响应速度较慢。
例如，在冷阴极器件中，由于表面传导发射型发射器件具有简单的结构，并容易制造，所以上述表面传导发射型发射器件有优势，由于此原因，可以在较宽区域上形成多个器件。
根据本发明，最好通过连接法把各隔板固定在与图象形成部件相对的部件上。例如，可用连接材料例如加热时熔化的玻璃熔料把隔板固定在该部件上。
下面，参照附图，说明本发明的优选实施例。
图1是表示用于本实施例中的显示板的局部剖切的透视图，展示板的内部结构。
图2是表示沿图1中A-A线剖切的剖面图。图2中相同的标号表示与图1所示的相同部分。
参照图1，标号1015表示背板；标号1016表示侧壁；标号1017表示面板。背板1015、侧壁1016和面板1017构成维持显示板中真空度的外壳(气密性容器)。把隔板1020装入气密性容器中，以抵抗大气压。把隔板1011固定在背板1015上。基板1011固定在背板1015上。把N×M个冷阴极器件1012固定在基板1011上，并通过M行方向(X方向)布线1013和N列方向(Y方向)布线1014相互连接。
在面板1017的内表面上形成荧光膜1018。在荧光膜1018的位于背板1015一侧的表面上形成铝(Al)或类似物制成的金属敷层1019。
如图3A所示，荧光膜1018有例如三基色荧光体的红(R)、绿(G)、蓝(B)荧光体。这些荧光体使沿图1的列方向(Y方向)以条形方式着色。在上述荧光体之间设置有黑导体条1010。
如图2所示，隔板1020有在绝缘部件1的表面上形成的高电阻膜，还有在隔板1020的接触表面3和侧表面的部分5上形成的低电阻膜21和22，接触表面3是面对面板1017内表面(在金属敷层1019侧)和基板1011表面(行方向布线1013)的面。在基板1011上沿行方向(X方向)布线1013设置隔板1020，并用连接材料1040固定在基板1011上。高电阻膜11通过低电阻膜22和连接材料1040与在基板1011上的行方向布线1013电连接，通过低电阻膜21与在面板1017上的金属敷层1019电连接。
图3B是表示隔板1020与面板1017上荧光体之间的位置关系图。参照图3B，把面板1017和隔板1020这样设置，使隔板1020的纵向(X方向)与在面板1017的Y方向上延伸的荧光体和黑导体条1010以90°角度正交。
下面，参照图14A-14D，说明组装图1和图2所示屏板的顺序。
(步骤a至d)(步骤a)把在其上形成按图1所示的多个冷阴极器件和相互连接器件的多个行及列方向的布线装在背板1015上。
(步骤b)把连接材料1040涂敷在基板1011的行方向布线1013上。
(步骤c)通过连接材料1040把各自带有如图2所示的高电阻膜11和低电阻膜21及22的隔板1020固定在基板1011上。
(步骤d)把背板1015、侧壁1016和在其上形成如图1至图3所示的荧光膜1018和金属敷层1019的面板1017密封，形成气密性容器。
利用显示板的上述设置和上述组装处理，可获得下列效果。
重要的是把隔板1020和连接材料1040足够精确地放置在基板1011上，可控制隔板和连接材料对靠近冷阴极器件1012发射的电子轨道的影响。假设由隔板1020的低电阻膜22产生的电场控制电子轨道。在这种情况下，如果出现隔板1020的位置偏离，那么就不能获得期望的电场分布，导致电子轨道偏离。
在本实施例中，由于把隔板1020首先与基板1011固定，所以容易把隔板1020放置在基板1011上。因此，与把隔板1020同时固定在面板1017和背板1015上的情况相比，能够实现产量增加和定位设备的简化。
当密封上述组件形成气密性容器时，必须把在面板1017上设置的各颜色荧光体精确地放置在基板1011上设置的冷阴极器件1102的位置上。由于本实施例使用了带有沿列方向(Y方向)延伸的条形荧光体构成的荧光膜1018的面板，所以如果基板1011和面板1017仅按行方向(X方向)处于令人满意的位置就足够了。此外，由于把隔板1020首先与基板1011固定，所以，隔板1020与面板1017接触的位置就能够相对于由冷阴极器件1012发射的电子照射在面板1017上的位置保持不变。也就是说，隔板1020不阻挡电子碰撞面板1017，对电子轨道没有不利的影响。
因此，与在行和列方向上(X和Y方向)都需要充分精确定位的情况相比，本实施例可实现产量的增加和定位设备的简化。
行方向(X方向)上延伸的隔板1020与在列方向(Y方向)延伸的条形黑导体条1010正交设置。也就是说，隔板1020压在黑导体条1010上，与面板接触，因此，无论上述密封工艺中组装精度如何，隔板1020低于黑导体条1010的厚度，就不会挤压各颜色荧光体。因此，当从面板1017的观察侧观看时，在隔板1020与面板1017接触的位置上几乎不出现来自各荧光体光的反射/散射上的变化。
在按照上述实施例的显示板的设置中，有关隔板1020、连接材料1040和基板1011(行方向布线1013)部件的下列组合包括了本发明的概念。
各行方向布线1013的隔板邻接部分具有凹面形状。把连接材料1040加在该凹面部分上。在基板1011侧上固定的隔板1020的低电阻膜22仅形成在行方向布线1013上的邻接表面3上。这种设置可防止由隔板1020a和连接材料1040形成的电场对冷阴极器件1012发射的电子的轨道的影响。应该指出，可通过例如印刷和由丝网印刷叠置两层来形成这种凹面布线。
采用软金属材料作为连接材料1040来固定各隔板1020。仅在行方向布线1013的邻接表面3上形成位于基板1011侧的隔板1020的低电阻膜22。由于结合材料1040不包括填充物，所以可以使材料扩散得较薄，足以防止其本身对冷阴极器件1012发射的电子的轨道的影响。例如，可用铟(In)作为这种材料。
作为更好的条件，低电阻膜21和22的材料具有不会因质量的变化，例如氧化/凝固而增加电阻的特性，或在与高电阻膜11的接合部分不造成导电故障的特性。实际上，从这种观点看，贵金属材料铂是首选材料。在这种情况下，最好形成厚度为几nm至几十nm且由例如Ti、Cr或Ta等金属材料制成的下层，以允许贵金属构成的低电阻膜21和22对绝缘板1或高电阻膜11显示出充分的接合特性。
下面，参照图1将详细说明按照该实施例的图象显示装置的显示板的结构及其制造方法。
在图1中，标号1015表示背板；标号1016表示侧壁；标号1017表示面板。这些部件构成维持显示板内部真空的气密性容器。为构成气密性容器，必须密封连接相应的部件，以获得足够的强度和维持气密性条件。例如，将玻璃熔料涂敷于连接部位，在空气或氮气气氛中于400至500℃烧结，从而密封连接这些部件。下面说明从容器内抽排空气的方法。此外，由于在上述气密性容器中维持约10-6乇的真空度，因而设置隔板1020作为抗大气压的构件，以防止该气密性容器因大气压或意外的碰撞而损坏。
背板1015有固定在其上的基板1011，在该基板上形成N×M个冷阴极器件1012(M、N为大于或等于2的正整数，按照预定的显示器象素适当地设置。例如，在用于高清晰度电视机的显示装置中，最好N≥3000，M≥1000)。按具有M条行方向布线1013和N条列方向布线1014的简单矩阵排列N×M个冷阴极器件。
如果用于本实施例的图象显示装置的多个电子源是由按简单矩阵排列的冷阴极器件构成的电子源，那么就不用特别限定各冷阴极器件的材料和形状。因此可使用例如，表面传导发射型发射器件、FE型器件、或MIN器件之类的冷阴极器件。
下面，说明多个电子源的结构，该电子源有在具有简单矩阵布线的基板上作为冷阴极器件设置的表面传导发射型发射器件(后面说明)。
图4是用于图1中的显示板的多个电子源的平面图。在基板1011上有类似于在图6A和6B中所示的表面传导发射型发射器件。这些器件按具有行方向布线1013和列方向布线1014的简单矩阵排列。在布线1013和1014的交叉处，形成该布线之间的绝缘层，以维持电绝缘。
图5示出沿图4中B-B’线剖切的剖面图。
注意，通过在基板上形成行和列方向布线1013和1014、电极间绝缘层(未图示)、器件电极和导电薄膜，然后通过行和列方向布线1013和1014对各个器件加电，最后进行形成(forming)处理(后述)和激活处理(后述)，从而制造有这种结构的多个电子源。
在该实施例中，多个电子源的基板1011固定于气密性容器的背板1015上。可是，如果多个电子源的基板1011有足够的强度，该多个电子源的基板1011也可用作气密性容器的背板。
在面板1017的下表面上形成荧光膜1018。由于该实施例是彩色显示装置，因而用红、绿和蓝荧光体、即三原色荧光体涂敷荧光膜1018。如图3A所示，各荧光体形成条形结构，在荧光体之间设置黑导体条1010。设置黑导体条1010的目的是防止显示颜色失配，即使电子束的照射位置有某种程度的偏移，也可通过切断外光反射等，来防止显示器对比度下降。
在本发明的该实施例中，黑导体条1010还必须用作隔板1020的加压接触部分。下面是用于该目的的优选条件。
黑导体条应有足以抵抗大气压的高强度。
各黑导体条应有预定的厚度(1μm以上，5μm以上更好)，以防止荧光膜1018的反射特性因接触各隔板1020而改变。
可用主要由石墨构成的材料、在玻璃中分散有石墨的材料等作为黑导体条1010的材料，但是，只要能获得上述目的，任何其它材料也可使用。
并且，在荧光膜1018的背板一侧的表面上配置在CRT领域中众所周知的金属敷层1019。设置金属敷层1019的目的是，通过镜向反射荧光膜1018的发射光的部分改善光利用率，保护荧光膜1018以防负离子碰撞，用作施加电子束加速电压的电极，用作激励荧光膜1018的电子的导电通路等等。通过在面板1017上形成荧光膜1018，使荧光膜1018的前表面光滑，和用真空淀积法在其上淀积AI，来形成金属敷层1019。注意，当使用用于低电压的荧光体作为荧光膜1018时，不用金属敷层1019。
并且，为施加加速电压或改善荧光膜的导电性，可在面板1017和荧光膜1018之间配置由例如ITO制备的透明电极，尽管在本实施例中并不使用这样的电极。
图2是沿图1中A-A’线作的示意性剖面图。图2中的相同标号代表与图1中的部件相同的部件。通过在绝缘板1的表面上形成防止充电的高电阻膜11，和在接触面3和隔板1020的侧表面部分5上形成低电阻膜21和22，其中，接触面3分别面对面板1017的内表面(在金属敷层1019等上)和基板1011(行或列方向布线1013或1014)的表面，获得各隔板1020。用连接材料1040以所需间隔在基板1011表面上固定所需数量的这种隔板，以获得上述目的。此外，高电阻膜11至少形成在绝缘板1的暴露在气密性容器的真空中的表面上，并通过隔板1020上的低电阻膜21和22以及连接材料1040与基板1011表面(行或列方向布线1013或1014)电连接。在该实施例中，各隔板1020有沿相应的行方向布线1013延伸的薄板形状，并且通过低电阻膜22电连接到该布线1013上。
隔板1020最好具有足以承受加在基板1011上的行方向布线1013和列方向布线1014与面板1017内表面上的金属敷层1019之间的高电压的良好绝缘性能，和足以防止隔板1020表面充电的导电性。可用例如石英玻璃板、含少量的如Na之类杂质的玻璃板、钠钙玻璃板、或由氧化铝构成的陶瓷板等作为隔板1020的绝缘板1。注意，绝缘板1的热膨胀系数最好接近气密性容器和基板1011的热膨胀系数。
用隔板1020的高电阻膜11的电阻Rs除加在高电位侧上的面板1017(金属敷层1019之类)上的加速电压Va，所获得的电流流过高电阻膜11。从防止充电和功耗的角度考虑，把隔板1020的高电阻膜11的电阻Rs设置在预定的范围。从防止充电的角度考虑，表面电阻R(Ω/sq)最好设置为低于1012Ω/sq。为获得充分的防充电效果，表面电阻R最好设置为低于1011Ω/sq。该表面电阻的下限取决于各隔板1020的形状和加在隔板1020之间的电压，最好设置为大于105Ω/sq。
形成在绝缘板1上的防充电膜(高电阻膜11)的厚度t最好在10nm至1μm的范围内。厚度低于10nm的薄膜通常形成岛状，呈现取决于材料表面能量和与绝缘板1的连接性能的不稳定电阻，导致很差的加工性能。相反，如果厚度t大于1μm，膜压力增加，从而增加膜剥离的可能性。此外，需要长时间来形成膜，导致加工性能差。高电阻膜11的厚度最好在50-500nm的范围内。表面电阻R(Ω/sq)等于ρ/t，考虑到R(Ω/sq)和t的最佳范围，高电阻膜11的电阻率ρ最好在0.1Ωcm至108Ωcm的范围内。为把表面电阻和膜厚设置在更好的范围，电阻率ρ最好设置在102Ωcm至106Ωcm的范围内。
如上所述，当电流流过形成于绝缘板1上的高电阻膜11或在工作过程中总的显示器产生热时，各隔板1020的温度上升。如果防充电膜(高电阻膜11)的电阻温度系数是较大的负值，电阻则随温度增加而减小。结果，流过隔板1020的电流增加，进一步使温度上升。电流继续增加，超过电源限制。根据经验可已知，引起这种电流过度增加的表面温度系数为绝对值大于1％的负值。即，高电阻膜的电阻温度系数最好设置为低于-1％。
可用例如金属氧化物作为具有防充电性能的高电阻膜11的材料。最好使用金属氧化物中的氧化铬、氧化镍或氧化铜。这是因为，这些氧化物具有相对低的二次电子发射系数，即使由冷阴极器件1012发射的电子与隔板1020碰撞，也不容易使其充电。此外，因碳的二次电子发射系数低，所以对这样的金属氧化物，最好使用碳材料。由于非晶碳材料的电阻高，因而可容易地控制隔板1020的电阻到预定值。
因调节过渡金属的组分可在从良导体电阻到绝缘体电阻的较宽范围内控制电阻，所以，最好用铝-过渡金属的氮化物合金作为具有防充电性能的高电阻膜11的另一种材料。该氮化物是稳定的材料，在制造显示器的工艺(见后述)中其电阻仅稍稍改变。此外，该材料的电阻温度系数低于-1％，因而易于实际使用。作为过渡金属元素，可用Ti、Cr、Ta等。
用例如溅射法、在氮气氛中的反应溅射法、电子束淀积法、离子镀敷法或辅助离子(ion-assisted)淀积法等薄膜形成方法，在绝缘板1上形成氮化物合金膜。用相同的薄膜形成方法也可形成金属氧化物膜，只是在所述方法中用氧代替氮。也可用CVD或醇盐涂敷法形成金属氧化物膜。用淀积法、溅射法、CVD或等离子CVD法形成碳膜。特另是，要形成非晶碳膜时，在膜形成工艺的气氛中含氢，或用碳氢化合物气体作为膜形成气体。
形成隔板1020的低电阻膜21和22，使高电阻膜11与在高电位侧的面板1017(金属敷层1019之类)和在低电位侧的基板1011(行或列方向布线1013或1014之类)电连接。以下，低电阻膜21和22也称为过渡电极层(过渡层)。这些过渡电极层(过渡层)有如下所述的多种功能。
(1)使高电阻膜11与面板1017和基板1011电连接。
如上所述，形成高电阻膜11以防止隔板1020表面充电。但是，当高电阻膜11与面板1017(金属敷层1019之类)和基板1011(行和列方向布线1013和1014之类)直接连接或通过连接材料1040连接时，在连接部分产生大的接触电阻。结果，在隔板1020表面上产生的电荷不能很快地清除。为防止这些问题，在与面板1017、基板1011和连接材料1040接触的接触面3或隔板1020的部分侧面5上形成低电阻过渡层。
(2)使高电阻膜11的电位分布均匀。
由冷阴极器件1012发射的电子随由形成在面板1017和基板1011之间的电位分布建立的轨道移动。为防止电子轨道分布于隔板1020附近，必须控制隔板1020的整个电位分布。当高电阻膜11与面板1017(金属敷层1019之类)和基板1011(行或列方向布线1013或1014之类)直接或通过连接材料1040连接时，由于在连接部位的接触电阻，在连接状态下电位分布发生变化。结果，由预定值可导出各高电阻膜11的电位分布。为防止该问题，沿隔板1020与面板1017和基板1011接触的隔板端部(接触表面3或侧表面的部分5)形成低电阻过渡层。对各过渡层部分施加预定的电位，可控制各高电阻膜11的总电位。
(3)控制发射电子的轨道。
由冷阴极器件1012发射的电子随着在面板1017和基板1011之间形成的电位分布建立的轨道移动。由冷阴极器件1012发射的电子在隔板1020附近受到与隔板1020的设置结构有关的限制(在行和列方向布线和冷阴极器件的位置中变化)。在这种情况下，为形成没有畸变和不均匀的图象，必须控制由冷阴极器件发射的电子的轨道，使其在面板1017上的预定位置照射电子。在与面板1017与基板1011接触的侧面部分5上形成低电阻过渡层，允许在隔板1020附近的电位分布有预定的形状，从而控制发射电子的轨道。
可选择有比高电阻膜11的电阻低得多的电阻的材料作为低电阻膜21和22的材料。例如，这种材料选自诸如Ni、Cr、Mo、W、Ti、Al、Cu和Pd等金属及其合金，由如Pd、Ag、RuO2和Pd-Ag或金属氧化物和玻璃等构成的印刷导体，诸如In2O3-SnO2等透明导体，和诸如多晶硅等半导体材料。
需要连接材料1040具有电连接隔板1020与低电阻布线1013的导电率。也就是说，适于使用导体粘接剂或含金属微粒的玻璃熔料。
标号Dx1到SxM、Dy1到DyN和Hv表示用于气密性结构的电连接显示板与电路(未图示)的电连接接线端。接线端Dx1到SxM与多个电子源的行方向布线1013电连接；接线端Dy1到DyN与多个电子源的列方向布线1014电连接；接线端Hv与面板1017的金属敷层1019电连接。
为对气密性容器抽真空，，在形成气密性容器之后，连接排气管和真空泵(均未图示)，气密性容器被抽到约10-7乇的真空度。此后，封离排气管。为维持气密性容器中的真空度，在封离排气管之前/之后立即在气密性容器中的预定位置形成吸气膜(未图示)。用加热或RF加热法，通过加热和蒸发主要由例如Ba构成的吸气材料形成吸气膜。吸气膜的抽真空作用使得容器中维持1×10-5或1×10-7乇的真空度。
在使用上述显示板的图象显示装置中，当用外接线端Dx1到SxM和Dy1到DyN对冷阴极器件1012加电压时，冷阴极器件1012便发射电子。同时，用外接线端Hv对金属敷层1019加几百伏到几仟伏的高压，以加速发射的电子，使它们轰击面板1017的内表面。按照这样的操作，构成荧光膜1018的各颜色荧光体受激而发光，于是显示图象。
在本发明的该实施例中，作为冷阴极器件的各表面传导发射型发射器件1012所加的电压一般设置为约12至16V；在金属敷层1019与冷阴极器件1012之间的距离d一般为约0.1mm至8mm；加在金属敷层1019与冷阴极器件1012之间的电压约为0.1KV至10KV。
以上已简要地说明了本发明实施例的显示板基本结构及其制造方法和图象显示装置。
(多个电子源的制造方法)下面说明用于上述显示板的多个电子源的制造方法。在用于本实施例的图象显示装置的多个电子源的制造中，只要按简单矩阵设置冷阴极器件可获得电子源，则可使用用于各表面传导发射型发射器件的任何材料、形状和制造方法。因此，可使用如表面传导发射型发射器件、FE型器件或MIM型器件。
在要求有在大显示面积的廉价显示装置的环境下，特别优选这些冷阴极器件中的表面传导发射型发射器件。更具体地说，FE型器件的电子发射性能受发射锥体和栅板的相对位置和形状的影响较大，因而要求用高度精确的制造技术来制造该器件。这样就存在在获得大显示面积和低制造成本方面的不利因素。按照MIM型器件，必须减小绝缘层和上电极的厚度并使其均匀。这也有在获得大显示面积和低制造成本方面的不利因素。与此相反，可用相对简单的制造方法制造表面传导发射型发射器件，因而可获得显示面积的增加和制造成本的降低。本发明还发现，在表面传导发射型发射器件中，有由细微粒膜构成的电子发射部分或其周边部分的电子束源具有极好的电子发射性能，并能够容易地制造。因此，这样的器件最适用于高亮度、大屏幕显示装置的多个电子源。为此，在本实施例的显示板中，使用每个都具有由细微粒膜构成的电子发射部分或其周边部分的表面传导发射型发射器件。下面将首先说明优选的表面传导发射型发射器件的基本结构、制造方法和特性。然后说明有按简单矩阵布线的多个器件的多个电子源的结构。
(表面传导发射型发射器件的优选结构和优选的制造方法)每个都具有由细微粒膜构成的电子发射部分或其周边部分的表面传导发射型发射器件的典型例子包括两种器件，即平坦型型器件和台阶型型器件。
(平坦表面传导发射型发射器件)首先，说明平坦表面传导发射型发射器件的结构和制造方法。
图6A和6B分别是用于说明平坦表面传导发射型发射器件结构的平面图和剖面图。
参照图6A和6B，标号1101表示基板；标号1102和1103表示器件电极；标号1104表示导电薄膜；标号1105表示由形成处理形成的电子发射部分；标号1113表示由激活处理形成的薄膜。
可使用例如石英玻璃和钠钙玻璃等各种玻璃基板、例如氧化铝等各种陶瓷基板、或有形成在其上的例如SiO2等绝缘层的这些基板中的任一种作为基板1101。平等于基板1101并相互相对地设置的器件电极1102和1103包括导电材料。可以使用例如诸如Ni、Cr、Au、Mo、W、Pt、Ti、Cu、Pd和Ag等金属及其合金，诸如In2O3-SnO2等其它金属氧化物，或诸如多晶硅等半导体材料等中的任一种材料。结合诸如真空蒸镀等成膜技术和诸如光刻或腐蚀等刻图技术可容易地形成这些电极1102和1103。当然，可使用任何其它方法(例如印刷技术)。
按照电子发射器件的应用目的适当设计电极1102和1103的形状。通常，选择从几百埃至几百微米的范围中的适当值设计电极之间的间隔L。用于显示装置的最佳范围是从几微米至几十微米。至于电极厚度d的适当值在从几百埃至几微米的范围内。
导电薄膜1104包括细微粒膜。“细微粒膜”是包括多个作为构成膜的单元的细微粒(包括微粒团)的膜。从微观的角度来看，正常的单个微粒以预定的间隔、或按相互相邻的方式、或以相互重叠的方式存在于膜中。一颗微粒的直径在从几埃至几千埃的范围内。最好，直径在从10埃至200埃的范围内。考虑下述条件来适当设置膜1104的厚度。也就是说，电连接器件电极1102或1103所需的条件，下述形成处理的条件，将细微粒膜电阻本身设置到下述适当值的条件等。
具体地说，膜厚设置在从几埃对几千埃的范围中，更好地，在10埃至500埃的范围。
用于形成细微粒膜的材料是例如诸如Pd、Pt、Ru、Ag、Au、Ti、In、Cu、Cr、Fe、Zn、Sn、Ta、W和Pb等金属，诸如PdO、SnO2、In2O3、PbO和Sb2O3等氧化物，诸如HfB2、ZrB2、LaB6、CeB6、YB4和GdB4等硼化物，诸如TiC、ZrC、HfC、TaC、SiC、WC等碳化物，诸如TiN、ZrN和HfN等氮化物，诸如Si和Ge等半导体。适当地选择任何合适的材料。
如上所述，用细微粒膜形成导电薄膜1104，并把该膜的表面电阻设在从103至107(Ω/sq)的范围内。
由于导电薄膜1104最好电连接器件电极1102和1103，因而设置它们使其在一处相互重叠。在图6B中，从底部按基板1101、器件电极1102和1103、和导电薄膜1104的顺序重叠各部分。该重叠顺序可为从底部起的基板、导电薄膜和器件电极。
电子发射部分1105是形成于导电薄膜1104一部分的裂缝部分。电子发射部分1105具有高于周边导电薄膜的电阻特性。用下述的形成处理在导电薄膜1104上形成裂缝。在某些情况下，在裂缝部分内设置几埃至几百埃直径的微粒。由于难以准确地图示电子发射部分的实际位置和形状，因此，图6A和6B示意性地示出裂缝部分。
包括碳或碳化合物材料的薄膜1113覆盖电子发射部分1105和其周边部分。在形成处理之后用下述的激活处理形成薄膜1113。
薄膜1113可为石墨单晶、石墨多晶、非晶碳或其混合物，其厚度可小于500埃，小于300埃更好。
由于难以准确地图示薄膜1113的实际位置和形状，因此，图6A和6B示意性地示出膜。图6A示出去除薄膜1113一部分的器件。
以上说明了表面传导发射型发射器件优选的基本结构。在该实施例中，器件有下列组成部分。
也就是说，基板1101包括钠钙玻璃，器件电极1102和1103和Ni薄膜。电极厚度d为1000埃，电极间隔L为2μm。
细微粒膜的主要材料是Pd或PdO。细微粒膜的厚度约为100埃，宽度W为100μm。
下面，对照图7A至7D说明优选的平坦表面传导发射型发射器件的制造方法，其中，图7A至7D是展示表面传导发射型发射器件的制造工序的剖面图。注意，标号与图6A至6B中的相同。
(1)首先，如图7A所示，在基板1101上形成器件电极1102和1103。在形成电极1102和1103中，首先，用洗涤剂、纯水和有机溶液彻底清洗基板1101，然后，在其上沉积器件电极材料。作为沉积方法，可使用诸如蒸发和溅射等真空成膜技术。接着，在沉积的电极材料上用光刻技术刻图。从而形成一对器件电极1102和1103。
(2)然后，如图7B所示，形成导电薄膜1104。
在形成导电薄膜中，首先，在图7A中对基板涂敷有机金属溶液，然后干燥和烧结涂敷的溶液，接着形成细微粒膜。此后，用光刻法把细微粒膜刻图成预定形状。有机金属溶液意指含有作为形成导电薄膜的主要成分例如，在本实施例中为Pd的细微粒材料的有机金属化合物的溶液。在本实施例中，用浸渍法进行有机金属溶液的涂敷，当然，也可使用例如旋涂法和喷涂法等任何其它方法。
作为用细微粒成膜导电薄膜的方法，可用如真空蒸镀法、溅射法或化学汽相沉积法等任何其它方法代替在本实施例中使用的涂敷有机溶液的方法。
(3)接着，如图7C所示，在器件电极1102和1103之间施加来自电源1110的用于形成处理的适当电压，从而形成电子发射部分1105。其中，形成处理是由细微粒膜形成的导电薄膜1104(图7B)的加电处理，以适当地毁坏、变形或变质导电薄膜的一部分，从而改变膜，使其具有适于电子发射的结构。在导电薄膜中，用于电子发射的变化部分(即电子发射部分1105)有在薄膜中的适当裂缝。用有电子发射部分1105的薄膜1104与在形成处理之前的薄膜比较，在器件电极1102和1103之间测得的电阻大大增加。
参照图8更详细地说明在形成处理中的加电处理(electrification)方法，其中，图8示出来自形成处理的电源1110的适当电压波形的例子。
最好，在形成细微粒膜的导电薄膜的情况下，使用脉冲形成电压。在该实施例中，如图8所示，按T2的脉冲间隔连续施加脉冲宽度为T1的三角形脉冲波。按照应用情况，三角形脉冲波的波峰值Vpf顺序地增加。并且，在三角形脉冲波之间按适当的间隔插入用于监测形成电子发射部分1105的状态的监测脉冲Pm，并用电流计1111测量在插入处流过的电流。
在本实施例中，在10-5乇的真空气氛中，设置脉冲宽度T1为1msec；脉冲间隔T2为10msec。在各脉冲，脉冲波峰值Vpf均增加0.1V。每施加五个脉冲的三角形波，就插入监测脉冲Pm。为避免对形成处理的不利影响，监测脉冲的电压Vpm设置为0.1V。当在器件电极1102和1103之间的电阻变为1×106Ω，即根据施加的监测脉冲由电流计1111测量的电流变为小于1×10-7A，则结束形成处理的加电处理。
注意，上述处理方法对本实施例的表面传导发射型发射器件较好。在有关例如细微粒膜的材料或厚度、或器件间隔L等方面改变表面传导发射型发射器件的设计的情况下，加电处理条件最好按照器件设计的变化进行改变。
(4)随后，如图7D所示，在器件电极1102与1103之间施加来自激活电源1112的适当电压，进行激活处理以改善电子发射性能。其中，激活处理是由形成处理形成的电子发射部分1105(图7C)的加电处理(electrification)，根据适当条件，在电子发射部分1105周围淀积碳或碳化合物(在图7D中，碳或碳化合物淀积材料示意性地表示为材料1113)。比较激活处理前后的电子发射部分1105，在外加相同电压下发射电流一般会增大100倍或更大。
在10-2或10-5乇的真空气氛中，周期性地加脉冲电压进行激活，以堆积主要来源于在真空气氛中存在的有机化合物的碳或碳化合物。堆积的材料1113是单晶石墨、多晶石墨、非晶石墨或其混合物中的任何一种。堆积材料1113的厚度低于500埃，低于300埃更好。
参照图9A更详细地说明在该激活处理中的加电处理方法，图9A示出加自激活电源1112的适当电压波形的例子。在该例子中，矩形波电压Vac设置为14V；脉冲宽度T3为1msec；脉冲间隔T4为10msec。注意，以上的加电处理条件适于本实施例的表面传导发射型发射器件。在改变表面传导发射型发射器件的设计的情况下，加电条件最好随器件设计的改变而改变。
在图7D中，标号1114表示阳极，其与直流(DC)高压电源1115和电流计1116连接，用于捕获自表面传导发射型发射器件发射的发射电流Ie。在激活处理之前把基板1101装入显示板的情况下，在显示板荧光表面上的Al层用作阳极1114。在从激活电源1112施加电压的同时，电流计1116测量发射电流Ie，从而监视激活处理的过程，控制激活电源1112的工作。图9B示出由电流计1116测量的发射电流Ie的例子。
由于以这种方式开始从激活电源1112施加脉冲电压，随着时间的增加，发射电流Ie增加，逐渐达到饱合，然后，几乎不再增加。在基本饱合点，停止从激活电源1112施加电压，然后激活处理结束。
注意，上述加电处理条件最适于本实施例的表面传导发射型发射器件，在改变表面传导发射型发射器件的设计的情况下，加电条件最好随器件设计的改变而改变。
如上所述，制造在图7E中所示的表面传导发射型发射器件。
(台阶表面传导发射型发射器件)下面，说明用细微粒膜形成电子发射部分或其周边部分的表面传导发射型发射器件的另一种结构，也就是说，台阶表面传导发射型发射器件的结构。
图10是展示台阶表面传导发射型发射器件的基本结构的示意性剖面图。
参照图10，标号1201表示基板；标号1202和1203表示器件电极；标号1206表示用于在电极1202和1203之间形成高度差的台阶形成部件；标号1204表示用细微粒膜的导电薄膜；标号1205表示由形成处理形成的电子发射部分；标号1213表示由激活处理形成的薄膜。
台阶表面传导发射型发射器件的结构与上述平坦表面传导发射型发射器件的结构的区别在于器件电极之一(本例中为1202)设置于台阶形成部件1206上，导电薄膜1204覆盖台阶形成部件1206的侧表面。在图6A和6B中的器件电极间隔L在本结构中设置为相应于台阶形成部件1206的高度的高度差Ls。注意，基板1201、器件电极1202和1203、和使用细微粒膜的导电薄膜1204可包括在平坦表面传导发射型发射器件的说明中列出的材料。并且，台阶形成部件1206包括如SiO2等电绝缘材料。
下面，参照图11A至11F说明台阶表面传导发射型发射器件的制造方法，其中，图11A至11F是表示制造工艺的剖面图。在这些图中，各部件的标号与图10中所示的标号相同。
(1)首先，如图11A所示，在基板1201上形成器件电极1203。
(2)然后，如图11B所示，淀积形成台阶形成部件的绝缘层1206。可用溅射法堆积例如SiO2形成绝缘层，但是，也可用如真空蒸镀法或印刷法等成膜方法形成绝缘层。
(3)接着，如图11C所示，在绝缘层1206形成器件电极1202。
(4)其次，如图11D所示，用例如腐蚀法去除一部分绝缘层1206(图11C)，露出器件电极1203。
(5)然后，如图11E所示，形成用细微粒膜的导电薄膜1204。使用例如涂敷法等成膜技术，类似于上述平坦型器件的结构来形成。
(6)其次，类似于平坦型器件的结构，进行形成处理，形成电子发射部分1205。(可类似于用图7C说明的形成处理来进行)。
(7)然后，类似于平坦型器件的结构，进行激活处理，在电子发射部分周围淀积碳或碳化合物。(可类似于用图7D说明的激活处理来进行)。
如上所述，制造在图11F中所示的台阶表面传导发射型发射器件。
(用于显示装置的表面传导发射型发射器件的性能)上述已说明平坦型和台阶表面传导发射型发射器件的结构和制造方法。下面，说明用于显示装置的电子发射器件的性能。
图12示出用于本实施例显示装置的器件的下列性能发射电流Ie与器件电压(即供给器件的电压)Vf之比；器件电流If与器件电压Vf之比。注意，与器件电流If相比，发射电流Ie很小，因此，难以用与器件电流If相同的度量单位表示发射电流Ie。此外，因器件尺寸和形状等设计参数的改变，这些性能也改变。由此，图12中按任意单位给出两条曲线。
关于发射电流Ie，用于显示装置的器件具有下列三项特性首先，当器件被施加预定值(称为“阈值电压Vth”)或更大的电压时，发射电流Ie急剧增加，可是，当加低于阈值电压Vth的电压时，几乎检测不到发射电流Ie。也就是说，对于发射电流Ie，器件有取决于明显的阈值电压Vth的非线性特性。
第二，发射电流Ie随着器件电压Vf进行变化。因此，改变器件电压Vf可控制发射电流Ie。
第三，对表面传导发射型发射器件，发射电流Ie快速响应于施加的器件电压Vf进行输出。因此，改变所加器件电压Vf的同期，可控制从器件发射的电子电荷量。
具有上述三项特性的表面传导发射型发射器件最适用于显示装置。例如，在按照显示屏的象素数配置多个器件的显示装置中，如果利用第一特性，就可能进行显示屏的顺序扫描显示。这意味着对驱动器件适当地施加大于阈值电压Vth的电压，而对选择器件施加低于阈值电压Vth的电压。以这种方式，顺序扫描显示屏，可顺序地改变驱动器件使其进行显示。
并且，利用第二和第三特性可控制发光，能够多(灰度)层次(multi-gradation)地显示。
图13是示意性表示用于根据NTSC电视信号进行电视显示的驱动电路设置的方框图。参照图13，显示板1701对应上述显示板。按上述同样的方式制造该显示板并使其工作。扫描电路1702扫描显示行。控制电路1703产生输入扫描电路1702的信号等。移位寄存器1704按行单位进行数据移位。行存储器1705从移位寄存器1704输入1行数据，以调制信号发生器1707。同步信号分离电路1706从NTSC信号分离sync信号。
下面详细地说明图13所示各部分的功能。
显示板1701通过接线端Dx1至DxM、Dy1至DyN和高压接线端Hv与外电路连接。将以行为单位(以N个器件单位)顺序驱动显示板1701中的多个电子源即按M×N矩阵排列的冷阴极器件的扫描信号提供给接线端Dx1至DxM。将用于控制从相应上述扫描信号选择的一行的N个器件输出的电子束的调制信号提供给Dy1至DyN。例如，从DC电压源Va提供5KV的DC电压给高压接线端Hv。该电压是加速电压，用于对从多个电子源输出的电子束提供足够的能量，以激发荧光体。
下面说明扫描电路1702。该电路包括M个开关元件(在图13中用标号S1至SM表示)。各开关元件用于选择来自DC电压源Vx的输出电压或0V(地电平)，其与显示板1701的接线端Dx1至DxM中的相应一个电连接。开关元件S1至SM根据来自控制电路1703的控制信号TSCAN进行工作。实际中，结合开关元件如FETs等可容易地形成该电路。根据图12中冷阴极器件的性能设置DC电压源Vx，以输出恒定的电压，使供给不扫描器件的驱动电压低于电子发射阈值电压Vth。
控制电路1703用于相互匹配各个部分的工作，以根据外部输入图象信号进行适当的显示。控制电路1703根据来自下述的同步信号分离电路1706的同步信号TSYNC，产生用于各个部分的控制信号TSCAN、TSFT、和TMRY。同步信号分离电路1706是用于分离从外部输入NTSC电视信号分离同步信号成分和亮度信号成分。众所周知，用频率分离(滤波器)电路可容易地形成该电路。众所周知，由同步信号分离电路1706分离的同步信号由垂直和水平同步信号构成。在这种情况下，为便于说明，同步信号表示为信号TSYNC。为便于说明，从电视信号分离的图象亮度信号成分表示为信号DATA。该信号输入移位寄存器1704。
移位寄存器1704对按时序方式以图象行为单位顺序输入的信号DATA进行串/并转换。移位寄存器1704根据来自控制电路1703的控制信号TSFT进行工作。换句话说，控制信号TSFT是用于移位寄存器1704的移位时钟。由串/并转换获得的一行数据(相应于用于n个电子发射器件的驱动数据)作为N个信号ID1至IDN从移位寄存器1704输出。
行存储器1705是在需要的时间周期内存储一行数据的存储器。根据从控制电路1703送出的控制信号TMRY，行存储器1705适当地存储信号ID1至IDN的内容。存储的内容被输出，作为输入到调制信号发生器1707的数据I’D1至I’DN。
调制信号发生器1707是用各图象数据I’D1至I’DN，对各电子发射器件1012进行适当的驱动/调制的信号源。把从调制信号发生器1707输出的信号通过接线端Dy1至DyN加在显示板1701中的电子发射器件1012上。
如上所述，参照图12的说明，对于发射电流Ie，本实施例的表面传导发射型发射器件具有以下基本特性。设有用于电子发射的明显阈值电压V(在实施例的表面传导发射型发射器件上设定为8V)。只有当施加大于阈值电压V的电压时，各器件才发射电子。此外，发射电流Ie随大于阈值电压V的变化而变化，如图12所示的曲线所示。显然，当把类似脉冲电压加在该器件上时，如果电压低于电子发射阈值电压V，就不发射电子。但是，如果电压大于阈值电压V，那么表面传导发射型发射器件发射电子。在这种情况下，能够通过改变脉冲的峰值Vm来控制输出电子束的密度。此外，能够通过改变脉冲的宽度Pw来控制从器件输出的电子束电荷总量。
因此，作为根据输入信号调制来自各电子发射器件输出的方式，可使用电压调制方式、脉冲宽度调制方式等。在实施电压调制的方式中，可把根据输入数据产生恒定长度的电压脉冲和调制脉冲峰值的电压调制电路作为调制信号发生器1707。在实现脉冲宽度调制方式中，可把根据输入数据产生恒定峰值电压脉冲和调制电压脉冲宽度的脉冲宽度调制电路用作调制信号发生器1707。
作为移位寄存器1704和行存储器1705可以是数字信号型或模拟信号型。也就是说，如果把图象信号按预定的速度进行串/并转换和存储，它是足够的。
当上述组件是数字信号型时，必须把来自同步数字信号分离电路1706的输出信号数据转换成数字信号。为此目的，可以把A/D转换器与同步信号分离电路1706的输出端连接。根据行存储器1705是输出数字信号还是模拟信号，可使用稍有不同的电路作为调制信号发生器。更具体地说，例如，在使用数字信号电压调制方式的情况下，把D/A转换电路作为调制信号发生器1707，如果需要，把放大电路等加在其上。在脉冲宽度调制方式的情况下，例如，由高速振荡器、计数来自振荡器信号输出波数的计数器、和把来自计数器的输出值与来自存储器的输出值进行比较的比较器组合的电路用作调制信号发生器1707。如果需要，该电路可以包括放大器，把比较器输出的脉冲宽度调制信号的电压放大到激励电子发射器件的激励电压。
在使用模拟信号的电压调制方式的情况下，例如，使用运算放大器等的放大电路可用作调制信号发生器1707，如果需要，可把变速(shift level)电路等附加在其上。在脉冲宽度调制方式的情况下，例如，可使用电压控制振荡器(VCO)，如果需要，在其上可附加用于放大来自振荡器的输出，使其用于冷阴极器件的驱动电压。
在具有上述其中一个设置的本实施例的图象显示装置中，当通过外部接线端Dx1至DxM和Dy1及DyN把电压加在相应的冷阴极器件上时，就发射电子。通过高压接线端Hv把高压加在金属敷层1019或透明电极(未示出)上，以加速电子束。被加速的电子束轰击荧光膜1018，使其发光，从而形成图象。
图象显示装置的上述设置是本发明可采用的图象形成装置的实例。在本发明的精神和范围内，可以进行这种设置的各种变化和变更。尽管把根据NTSC制式的信号作为输入信号，但输入信号并不限于此。例如，可以使用PAL制式和SECAM制式。此外，可以使用比这些制式扫描线多的TV信号制式(比如MUSE的高分辨率TV)。
下面，参照实施例，进一步说明本发明。
在下面说明的各实施例中，按用M行方向和N列方向布线(参见图1和图4)的矩阵，排列N×M(N＝3,072，M＝1,024)个表面传导发射型发射器件来形成多个电子源，如上所述，各器件有在电极之间的细微粒膜处的电子发射部分。
在本实施例中，制造如图1和图2所示的显示板。
首先，在基板1011上预先形成行方向布线1013、列方向布线1014、内电极绝缘层(未示出)、表面传导发射型发射器件1012的器件电极和导电薄膜，然后，用陶瓷基的耐热粘合剂把基板1011固定在背板1015上。
在基板1011上，按等间隔且平行于行方向布线1013的方式，把导电玻璃熔料制成的连接材料1040(行宽250μm)加在行方向布线1013上(行宽300μm)，其中，导电玻璃熔包括其表面涂敷金的导电细微粒(导电填料)或导电材料例如金属。
在基板1011上的行方向布线1013(行宽300μm)上，用连接材料1040，按相等的间距且平行于行方向布线1013的方式设置隔板1020(高度5mm，厚度200μm，长度20mm)，隔板1020在由钠钙玻璃制成的绝缘部件1的露出于气密性容器的四个表面上分别形成高电阻膜11(如下所述)、和在接触表面3及侧表面的部分5上形成低电阻膜21和22。把所获得的结构在空气中于400℃至500℃下烧结10分钟或更长时间，使隔板与行方向布线接合和电连接。
作为隔板1020的高电阻膜11，使用由RF源同时溅射Cr和Al靶形成的Cr-Al合金氮化物膜(厚度200nm，电阻约109Ω/sq)。作为低电阻膜21，使用Al膜(厚度100nm)。
利用侧壁1016在基板1011以上5mm处设置面板1017，面板1017有由在列方向(Y方向)延伸的条形原色荧光体构成的荧光膜1018和在其内表面上形成的金属敷层1019。在背板1015和侧壁1016之间的接合部分以及面板1017和侧壁1016之间的接合部分涂敷玻璃熔料(未示出)。把获得的结构在空气中于400℃至500℃下烧结10分钟或更长时间，以密封部件。
通过排气管(未示出)，用真空泵把按上述处理完成的气密性容器抽真空，获得足够的真空。随后，通过外部接线端Dx1至DxM和Dy1至DyN、行方向布线1013和列方向布线1014对各器件通电，完成上述的形成处理和激活处理，从而制造多个电子源。
在真空达到约10-6Torr时使用气体燃烧器加热和熔化排气管(未示出)，以密封外壳(气密性容器)。
最后，进行吸气剂处理，以保持密封后的真空。
在使用按上述处理完成的显示板并示于图1及图2中的图象显示装置中，通过外部接线端Dx1至DxM和Dy1至DyN，从信号源(未示出)把扫描信号和调制信号加在各个冷阴极器件1012上(表面传导发射型发射器件)，使器件发射电子。通过高压接线端Hv，把高电压加在金属敷层1019上，以加速发射的电子束，使电子轰击荧光膜1018。结果，使荧光体受激发光，显示图象。应该指出，把加在高压接线端Hv上的电压Va设定为3kV至10kV，把加在各行方向布线1013和各列方向布线1014之间的电压Vf设定为14V。
在这种情况下，以相等的间隔两维地形成发射点行，包括由靠近隔板1020的冷阴极器件1012发射的电子形成的发射点。结果，能够显示具有良好颜色再现特性的清晰的彩色图象。这表明隔板1020的形成未产生影响电子轨道的任何电场分布。
应该指出，本实施例中的多个电子源可以是具有阶梯式设置的电子源，它可以有通过各器件两端(在行方向上)连接多个并联的冷阴极器件的多个布线，使用沿垂直于布线的方向(列方向)在冷阴极器件之上设置的控制电极(栅极)来控制来自冷阴极器件的电子。
本实施例的显示板并不限于适用显示器的图象形成装置。该显示板还可用于发光二极管的发光源，代替配置有光敏磁鼓、发光二极管等的光学印刷机的发光二极管。
在这种情况下，通过适当选择M行方向布线和N列方向布线，不仅能够把显示板用作线性发光源，而且也可用作两维发光源。在这种情况下，图象形成部件不限于在上述实施例中使用的比如荧光体等直接发光的材料。例如，可以使用在其上根据电子的变化形成潜在图象的部件。
本发明可提供一种没有亮度不均匀和颜色失配的允许生动彩色再现的图象形成装置。
此外，在组装图象形成装置中，可更简便地设置该装置中的隔板。
显然，可作出本发明的多个不同的实施例而不会脱离本发明的实质和范围，因此可以理解，本发明并不限于具体的实施例，其范围由所附权利要求限定。
权利要求
1.一种图象形成装置，包括带多个电子发射器件(1012)的电子源；有多个条形荧光体(1018)的图象形成部件(1017)，受到由所述电子发射器件发射的电子照射，所述荧光体(1018)发出不同颜色的光且用于形成图象；和设置在所述图象形成部件与相对于所述图象形成部件的部件(1011)之间的矩形隔板(1020)，其特征在于所述矩形隔板(1020)固定在与所述图象形成部件(1017)相对的所述部件(1011)上并与所述图象形成部件接触，所述隔板的纵向与所述条形荧光体(1018)的纵向正交。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，与所述图象形成部件(1017)相对的所述部件(1011)包括基板(1011)，在基板(1011)上设置所述多个电子发射器件(1012)，所述隔板(1020)固定在其上设置所述多个电子发射器件的所述基板(1011)上，其位置使所述隔板(1020)没有遮挡所述电子发射器件发射的和照射到所述图象形成部件上的电子。
3.根据权利要求1的装置，其特征在于，用多个行方向布线(1013)和多个列方向布线(1014)按矩阵排列布线所述电子发射器件(1012)，与所述图象形成部件(1017)相对的所述部件包括基板(1011)，在基板(1011)上设置所述多个电子发射器件(1012)，所述隔板(1020)固定在所述行方向布线或所述列方向布线上。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，通过用连接材料(1040)的焊接把所述隔板(1020)固定在与所述图象形成部件相对的所述部件上。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述电子发射器件为冷阴极器件。
6.根据权利要求5的装置，其特征在于，每个所述冷阴极器件是一种包括有在电极之间的电子发射部分的导电膜的器件。
7.根据权利要求5或6的装置，其特征在于，每个所述冷阴极器件是表面传导发射型发射器件。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，其特征在于，所述隔板(1020)是一种具有导电性的隔板。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的装置，其特征在于，所述隔板(1020)的表面电阻处于105Ω/sq至1012Ω/sq的范围内。
10.根据权利要求8的装置，其特征在于，用布线(1013，1014)排列连接所述多个电子发射器件(1012)，与所述图象形成部件(1017)相对的所述部件包括基板，在该基板上设置所述多个电子发射器件，所述隔板(1020)固定在所述布线上且与布线电连接。
11.根据权利要求10的装置，其特征在于，用贵金属膜把所述隔板固定在所述布线上。
12.根据权利要求10的装置，其特征在于，通过用导体连接材料(1040)的焊接把所述隔板(1020)固定在所述布线上。
13.根据权利要求10的装置，其特征在于，所述隔板(1020)与加速电极(1019)接触且与其电连接，所述加速电极(1019)用于加速由设置在所述基板(1011)上的所述电子发射器件(1012)发射的电子。
14.根据权利要求13的装置，其特征在于，用贵金属膜把所述隔板固定在所述布线上。
15.根据权利要求13的装置，其特征在于，通过用导体连接材料(1040)的焊接把所述隔板(1020)固定在所述布线上。
16.根据权利要求8的装置，其特征在于，所述电子发射器件为冷阴极器件。
17.根据权利要求16的装置，其特征在于，每个所述冷阴极器件是一种包括有在电极(1102，1103)之间的电子发射部分(1105)的导电膜(1104)的器件。
18.根据权利要求16的装置，其特征在于，每个所述冷阴极器件是表面传导发射型发射器件。
19.一种图象形成装置的制造方法，该图象形成装置包括带多个电子发射器件(1012)的电子源；有多个条形荧光体(1018)的图象形成部件(1017)，受到由所述电子发射器件发射的电子照射，所述荧光体(1018)发出不同颜色的光且用于形成图象；和设置在所述图象形成部件(1017)与相对于所述图象形成部件(1017)的部件之间的矩形隔板(1020)，其特征在于，包括下列步骤把所述隔板(1020)固定在与所述图象形成部件(1017)相对的所述部件上；和使所述隔板(1020)与所述图象形成部件(1017)接触，使所述隔板(1020)的纵向与所述条形荧光体(1018)的纵向正交。
20.根据权利要求19的方法，其特征在于，与所述图象形成部件相对的所述部件包括基板(1011)，在基板(1011)上设置所述多个电子发射器件(1012)，固定所述隔板(1020)的步骤包括下列步骤把所述隔板(1020)固定在其上设置所述多个电子发射器件(1012)的所述基板(1011)上，其位置使所述隔板(1020)没有遮挡所述电子发射器件发射的和照射到所述图象形成部件(1017)上的电子。
21.根据权利要求19的方法，其特征在于，用多个行方向布线(1013)和多个列方向布线(1014)按矩阵排列所述多个电子发射器件，与所述图象形成部件相对的所述部件包括基板(1011)，在基板(1011)上设置所述多个电子发射器件，固定所述隔板(1020)的步骤包括在所述行方向布线或所述列方向布线上固定所述隔板(1020)。
22.根据权利要求19-21中任一项所述的方法，其特征在于，固定所述隔板(1020)的步骤包括通过用连接材料(1040)的焊接把所述隔板(1020)固定在与所述图象形成部件(1017)相对的所述部件上。
23.根据权利要求19-22中任一项所述的方法，其特征在于，所述电子发射器件为冷阴极器件。
24.根据权利要求23的方法，其特征在于，每个所述冷阴极器件是一种包括有在电极(1102，1103)之间的电子发射部分(1105)的导电膜(1104)的器件。
25.根据权利要求23的方法，其特征在于，每个所述冷阴极器件是表面传导发射型发射器件。
26.根据权利要求19-25中任一项所述的方法，其特征在于，所述隔板(1020)是一种具有导电性的隔板。
27.根据权利要求26中任一项所述的方法，其特征在于，所述隔板的表面电阻处于105Ω/sq至1012Ω/sq的范围内。
28.根据权利要求26的方法，其特征在于，用布线(1013，1014)排列所述多个电子发射器件(1012)，与所述图象形成部件(1017)相对的所述部件包括基板(1101)，在该基板(1101)上设置所述多个电子发射器件，固定所述隔板(1020)的步骤包括下列步骤把所述隔板(1020)固定在所述布线(1013或1014)上且与布线(1013或1014)电连接。
29.根据权利要求28的方法，其特征在于，固定所述隔板的步骤包括下列步骤用贵金属膜把所述隔板固定在所述布线上。
30.根据权利要求28的方法，其特征在于，固定所述隔板(1020)的步骤包括下列步骤通过用导体连接材料(1040)的焊接把所述隔板固定在所述布线上。
31.根据权利要求28的方法，其特征在于，设置所述隔板(1020)的步骤包括下列步骤使所述隔板(1020)与加速电极(1019)电连接，所述加速电极(1019)用于加速由设置在所述基板(1011)上的所述电子发射器件(1012)发射的电子，和使所述隔板与所述加速电极接触。
32.根据权利要求31的方法，其特征在于，固定所述隔板的步骤包括下列步骤用贵金属膜把所述隔板固定在所述布线上。
33.根据权利要求31的方法，其特征在于，固定所述隔板的步骤包括下列步骤通过用导体连接材料(1040)的焊接把所述隔板固定在所述布线上。
34.根据权利要求26-33中任一项所述的方法，其特征在于，所述电子发射器件为冷阴极器件。
35.根据权利要求34的方法，其特征在于，每个所述冷阴极器件是一种包括有在电极(1102，1103)之间的电子发射部分(1105)的导电膜(1104)的器件。
36.根据权利要求34的方法，其特征在于，每个所述冷阴极器件是表面传导发射型发射器件。
全文摘要
一种图象形成装置,包括:有基板的电子源,在该基板上设置多个电子发射器件;有条形荧光体的面板,受到由电子源发射的电子照射,所述荧光体发出不同颜色的光且用于形成彩色图象。在基板与面板之间设置矩形隔板,并将其固定在基板上并与面板接触,并且隔板的纵向与条形荧光体的纵向按大致90°的角度相交。
文档编号H01J31/12GK1195159SQ9810516
公开日1998年10月7日 申请日期1998年3月27日 优先权日1997年3月28日
发明者光武英明, 伏见正弘 申请人:佳能株式会社