使用电子发射器的电子装置及成象装置的制作方法

专利名称：使用电子发射器的电子装置及成象装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及与电子发射相关的电子装置，并特别涉及用于通过电子成象的成象装置。
通常，作为电子发射器件已知有两类器件，即热和冷阴极器件。冷阴极器件已知的例子为表面电导发射(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)，及金属/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，表面电导发射型电子发射器件在M.I.Elinson的“Radio Eng.Electron Phys.，”10，1290(1965)中有所描述，其他例子将在稍后说明。
表面电导发射型电子发射器件使用了这样的物理现象，即在电流通过薄膜表面平行流过时则从基底上形成的小面积薄膜发射出电子。除了根据Elinson上述的SnO2薄膜之外，表面电导发射型电子发射器件包括使用Au薄膜[G.Dittmer的“Thin Solid Films”，9,317(1972)]，使用In2O3/SnO2薄膜[M.Hartwell和C.G.Fonstad，“IEEE Tran.ED Conf”，519(1975)]，碳薄膜[Hisashi Araki.等的，“Vacuum”，卷26，号1，页22(1983)]的电子发射器件等等。
作为这些表面电导发射型电子发射器件的器件结构的典型示例，

图19是表示由M.Hartwell等提出的上述表面电导发射型电子发射型器件的平面图。参见图19，标号3001表示基底；3004表示通过喷涂形成的金属氧化物制成的导电薄膜。如图19所示，这一导电薄膜3004具有H形的图案。电子发射部分3005是通过对导电薄膜3004进行起电处理形成的(参见稍后所述的形成处理)。图19中的间隔L设定为0.5到1mm，宽度W设定为0.1mm。为了说明的方便，电子发射部分3005示于图19中几乎在导电薄膜3004中心的一个矩形中。然而，这并没有确切表示出电子发射部分3005实际的位置和形状。
在上述由M.Hartwell等人提出的表面电导发射型电子发射器件中，电子发射部分3005典型地是在电子发射前通过对导电薄膜3004进行称为激活形成处理的起电处理形成的。即，形成处理即是通过起电而形成电子发射部分。例如，恒定的DC电压或以例如1V/min这样很低的速率增加的DC电压施加在导电薄膜3004两端以便部分地破坏导电薄膜3004或使之变形，从而形成带有高电阻的电子发射部分3005。注意，导电薄膜3004被破坏或变形的部分具有裂缝。在形成处理之后向导电薄膜3004施加适当的电压时，在裂缝附近发射出电子。
FE型电子发射器件已知的例子在W.P.Dyke和W.W.Dolan的“Fieldemission”，Advance in Electron Physics，8，89(1956)和C.A.Spindt的“Physical properties of thin-film field emission cathodes withmolybodenium cones”，J.Appl.Phys.，47，5248(1976)中有述。
图20是表示FE型器件结构(由以上C.A.Spindt等人提出)典型的例子的剖视图。参见图20，标号3010表示基底；3011表示由导电材料制成的发射器连线层；3012表示发射极锥(cone)；3301表示绝缘层，3014表示栅极。这一器件中，电压施加在发射锥3012与栅极3014之间以便从发射锥3012的末端部分发射电子。
除了图20的多层结构之外，作为FE型器件结构有另一例子，其中发射极和栅极设置在基底上几乎与基底表面平行。
MIM型电子发射器件已知的例子在C.A.Mead，“Operation ofTunnel-Emission Devices”，J.Appl.Phys.，，32,646(1961)中有述。图21表示MIM型器件的结构典型一例。图21是MIM型电阻发射器件的剖视图。参见图21，标号3020表示基底；3021表示由金属制成的下电极；3022表示厚度大约100A的薄绝缘层；3023表示由金属制成的厚度大约80到300A的上电极。在MIM型电子发射器件中，在上电极3023和下电极3021之间施加适当的电压以便从上电极3023表面发射电子。
由于上述冷阴极器件能够在比对于热阴极器件发射电子的温度低的温度下发射电子，故它们并需要任何加热器。因而冷阴极器件结构比热阴极器件简单并能够被做成微图案。即便是大数量的器件也能够以高密度配置在基底上，诸如基底热熔的问题几乎不会发生。此外，热阴极器件的响应速度是低的，因为它由加热器加热时工作。
因此，对冷阴极器件的应用已经进行了积极的研究。
在冷阴极器件中，上述表面电导发射型电子发射器件有其优点，因为它们的结构简单并易于制造。因此，在大面积的区域上能够形成很多器件。如在本申请人提交的日本专利公开No.64-31332中所透露，已经对配置和驱动大量器件的方法进行了研究。有关表面电导发射型电子发射器件在诸如图象显示装置和图象记录装置等成象装置、电子源等中的应用已经进行了研究。
作为在图象显示装置中的一个应用，具体在由本申请人提交的美国专利No.5,066,833及日本专利公开No.2-257551和4-28137中透露，对使用表面电导发射型电子发射器件与在接收电子束时发光的荧光物质组合的图象显示装置进行了研究。这类使用表面电导发射型电子发射器件与荧光物质组合的图象显示装置预期比传统的图象显示装置将具有更优秀的特性。例如，与近来流行的液晶显示装置相比，上述显示装置的优越之处在于它不需要背光，因为是自发射型的，并具有宽广的视角。
例如在由本申请人提交的美国专利No.4,904,895中透露了驱动多个逐一排布在一起的FE型电子发射器件的方法。作为FE型电子发射器件应用到图象显示装置中的一个已知的例子是由R.Meyer等报道的扁平(flat)显示装置[R.Meyer“Recent Development on Microtips Display atLETI”，Tech.Digest of 4th Int.Vacuum Microelectronics Conf.，Nagahama，pp6-9(1991)]。
在由本申请人提交的日本专利公开No.3-55738中透露了逐一排布在一起的较大数量的MIM型电子发射器件应用到图象显示装置中的一例。
在使用如上述一些电子发射器件的图象显示装置中，作为替代CRT(阴极射线管)显示装置的薄型、扁平显示装置因其体积小重量轻而引起了很大的注意。
图22是扁平图象显示装置的显示面板一例的透视图，其中显示面板的一部分被除去以便显露显示面板的内部结构。
在图22中，标号3115表示后板；3116表示侧壁；3117表示面板。后板3115、侧壁3116、及面板3117形成一封闭的壳体(气密容器)以便保持显示面板内部为真空。
后板3115有基底3111固定在它上面，其上装有N×M个冷阴极器件(M，N＝正整数，等于“2”或更大，根据显示象素的目标数目适当设定)。如图23所示，N×M个冷阴极器件3112以M个行向连线3113和N个列向连线3114排布。以基底3111、冷却阴极器件3112、行向连线3113、及列向连线3114组成的部分将称为“多电子束源”。在行向连线3113与列向连线3114的交叉点处，在连线之间形成绝缘层以保持电绝缘。
进而，由荧光物质制成的荧光膜3118在面板3117之下形成。荧光膜3118着有红、绿、兰三原色荧光物质(未示出)颜色。在构成荧光膜3118的荧光物质之间装有黑色导电材料(未示出)。而且，由Al等制成的金属本底(back)3119装在荧光膜3118上后板3115一侧的表面上。
在图22中，符号Dx1到Dxm，Dy1到Dyn，及Hv表示对气密结构提供显示面板与与电路(未示出)的电连接的电连接端。端子Dx1到Dxm电连接到多电子束源的行向连线3113；Dy1到Dyn连接到列向连线3114；而Hv连接到金属本底3119。
气密容器的内部被抽空达10-6乇。由于图象显示装置的显示区域变得较大，图象显示装置需要一种方法防止后板3115和面板3117由气密容器内部和外部之间不同的压力所引起的变形或损坏。如果通过对后板3115和面板3117进行热处理而防止变形或损坏，则不但图象显示装置的重量增加，而且当用户从斜向观看图象时，会引起图象的畸变和视差。对此，在图22中，显示面板包含一种由比较细的玻璃制成的结构支撑部件(称为隔离器(spacer)或肋)3120以便抵抗大气压。使用了这种结构，则在其上形成有多电子束源的基底3111与其上形成有荧光膜的面板3117之间的间隔正常地保持在不足一毫米到几个毫米之间。如上所述，气密容器的内部保持为高真空状态。
在使用上述显示面板的图象显示装置中，当电压通过外部端子Dx1到Dxm及Dy1到Dyn施加到冷阴极器件3112时，通过冷阴极器件3112发射出电子。同时，几百v到几kV的高电压通过外部端子Hv加到金属后板3119以便对发射的电子加速并导致它们撞击面板3117的内表面。于是，构成荧光膜3118的各个荧光物质被激活而发光，从而显示图象。
上述图象显示装置等等的电子束装置包含一个用于维持装置的内部真空的外壳，排布在外壳内部的电子源，由电子源发射的电子束辐照在其上的靶，用于向靶加速电子束的加速电极，等等。除了这些，用于从其内部支撑外壳以抵抗施加到外壳上的大气压的支撑部件(隔离器)排布在外壳的内部。
这种图象显示装置的显示面板存在以下问题。
隔离器附近发射的一些电子击中隔离器，或由发射电子的作用而产生的离子附着在隔离器上。进而，已经到达面板的某些电子被反射和散射，一些被散射的电子撞击隔离器而使隔离器充电。由冷阴极器件发射的电子的轨迹被隔离器的充电所改变，且电子降落在荧光物质上与正常位置不同的位置。结果，在隔离器附近显示出变形的图象。
为了解决以上问题，通过使小电流流过隔离器而消除隔离器的充电(以下称为消除充电)。这种情形下，在绝缘的隔离器表面形成高电阻膜以便使小电流流过隔离器的表面。所使用的高电阻膜为氧化锡膜，氧化锡和氧化铟的混合晶体薄膜，岛屿状的金属薄膜等。
随着由冷阴极器件发射的电子的数目增加，充电消除能力变得较弱，而充电量取决于电子束的强度。因此，由器件在隔离器附近所发射的电子束取决于电子束的强度(亮度)而发生从靶上正常位置的偏移。例如，在显示运动图象时，图象波动。
本发明的目的要提供一种包含在支撑部件附近的一支撑部件的新的结构。
根据本发明的电子装置的第一方面具有以下的配置。
一种电子装置，它包含具有电子发射器件的后基底，具有被电子辐照的部件的前基底，以及用来保持后基底和前基底之间的间隔的支撑部件，该电子装置的特征在于施加了用于从后基底向前基底加速电子的电场，支撑部件的表面具有从连接到后基底的部分算起长度为d1且在纵向每单位长度电阻为R1的第一区域，从连接到前基底的部分算起长度为d3且在纵向每单位长度电阻为R3的第三区域，介于第一和第三区域之间并在纵向每单位长度电阻为R2的第二区域，R1和R3都低于R2，且第一和第三区域的长度和电阻至少满足以下条件之一a)d1＜d3
b)R1＞R3在第一方面，通过设定后基底侧上第一区域每单位长度的电阻低于第二区域每单位长度的电阻，能够向由电子发射器件发射的电子施加作用在离开支撑部件方向上的一个力。更具体地说，即如果设定第一区域每单位长度的电阻低于第二区域每单位长度的电阻，则加速电子的电场允许其支撑部件和后基底之间的连接部分的等位面的法线具有离开支撑部件方向上的分量。于是，电子接收在离开支撑部件方向上的力。特别在第一方面，电子的偏转最好由满足条件a)和b)至少之一来控制。更具体地说，在保持其余要求不变时满足条件a)的结构与满足d1≥d2的结构比较。结果，满足条件a)的结构在电子的实际辐照点离开从电子发射器件到前基底电子辐照表面上的投影点的偏移量较小。此外，在保持要求不变时满足条件b)的结构与满足R1≤R2的结构比较。结果，满足条件b)的结构在电子的实际辐照点离开从电子发射器件到前基底电子辐照表面上的投影点的偏移量较小。这是由于前基底表面附近电子的速度高于后基底附近电子的速度，于是偏转对电子的实际辐照点从电子发射器件到前基底的电子辐照面的投影点的偏移量的影响，在第一区域比在第三区域大。因而，这一偏移量能够通过设定第一区域中的偏转力和/或施加的力的距离小于第三区域中的偏转力和/或施加力的距离而被抑制。进而，在保持其余要求不变时满足R1≤R3和d1≥d3的结构与满足d1＜d3的结构比较。结果，偏移量在满足d1＜d3的结构中比较小。在保持其余要求不变时满足R1≤R3和d1≥d3的结构与满足R1＞R3的结构比较。结果，偏移量在满足R1＞R3的结构中比较小。从这些结果可见，电子装置可采用满足条件a)和b)至少之一的各种结构。
当R1和R3充分低于R2时，认为第二区域侧的第一区域端部与同后基底连接的第一区域部分具有相同的电位，并认为第二区域侧的第三区域端部与同前基底连接的第三区域部分具有相同的电位，通过设定d3＞d1偏转施加到第三区域中比施加到第一区域中更容易。
根据本发明的电子装置的第二方面具有以下配置。
一种电子装置，它包含具有电子发射器件的后基底，具有被电子辐照的部件的前基底，以及用来保持后基底和前基底之间的间隔的支撑部件，该电子装置的特征在于施加了用于从后基底向前基底加速电子的电场，支撑部件的表面具有从连接到后基底的部分算起长度为d1的第一区域，从连接到前基底的部分算起长度为d3的第三区域，及介于第一和第三区域之间的第二区域，第一和第三区域中支撑部件表面上的纵向每单位长度的电位差小于第二区域中支撑部件表面上的纵向每单位长度的电位差，并令ΔV1为连接到后基底的部分的电位与第二区域侧上的第一区域部分的电位之间的电位差，ΔV3为连接到前基底的部分的电位与第二区域侧上的第三区域部分的电位之间的电位差，该电位差满足ΔV1/d1＞ΔV3/d3这一结构中，第一和第三区域中支撑部件表面上纵向每单位长度的电位差小于第二区域中支撑部件表面上纵向每单位长度的电位差。因此，电子在第一区域中接收离开支撑部件方向上的力，并在第三区域中接收趋向支撑部件方向上的力。如果支撑部件的第一和第三区域具有每单位长度不同的电位差，且特别设定第三区域中每单位长度的电位差小于第一区域中每单位长度的电位差，则大于后基底附近第一区域中偏转的力施加到前基底附近的电子，电子在该处被加速而几乎不偏转。
在上述的各个方面，为了缓解第三区域中的充电，希望第三区域从连接到最容易发生充电的前基底延伸到对应于前基底与后基底之间的距离的1/10或稍多的位置。
在上述的各个方面，具有比第二区域表面的电导更高电导的部件可暴露在第一或第三区域的表面。可用获得各种部件作为具有比第二区域表面电导高的电导的部件。这一较高电导部件可采用各种结构，并是在第一或第三区域的表面形成的薄膜或其表面与内部几乎均匀的部件。
作为上述各个方面结构的具体的例子，第二区域也制成导电的且使得电流在前基底与后基底之间流动以缓解支撑部件的充电。为了给出第二区域理想的电导，可在支撑部件的表面上作为第二区域形成导电薄膜。特别地，当具有高绝缘性的部件用作为支撑部件的基底时，要在绝缘部件的表面上有效地形成导电薄膜。支撑部件适当的表面电阻为106到1012Ω。
在上述的各个方面，为了降低不希望有的放电的可能性，第二区域侧上的第一区域端部的电位与第二区域侧上的第三区域端部的电位之间的电位差，及第二区域侧上的第一区域端部与第二区域侧上的第三区域端部之间的间隔具有不大于8kV/mm的关系，并最好不大于4kV/mm。
在上述各个方面，希望支撑部件通过连线或电极连接到后基底或前基底。连线或电极在后基底或前基底上形成之后配置作为支撑部件的的部件时，在与事先在基底上形成的连线或电极邻接处形成一个导体。这一结构能够实现良好的电连接。还希望最好在前基底侧配置加速电极以便施加用于从后基底向前基底加速电子的电场。希望支撑部件与前基底上的加速电极电连接。
在上述各个方面，电子发射器件为冷阴极型电子发射器件或表面电导发射型电子发射器件。该电子装置可以包含多个电子发射器件。
根据本发明的成象装置的第一方面具有以下配置。
使用上述任何之一电子装置的成象装置的特征在于，图象是在以电子辐照的部件上形成的。
根据本发明的成象装置的第二方面具有以下配置。
使用上述任何之一电子装置的成象装置的特征在于，被电子辐照的部件具有电子辐照时能够发光的发光物质。
在成象装置中，发光物质可以是荧光物质。
以下将参照图1更为详细地说明本发明。标号30表示包含荧光物质和金属本底的面板(面基底)；31表示包含电子源基底的后板(后基底)；50表示隔离器的主体；51表示在隔离器表面上的高电阻薄膜；52表示与面板接触的隔离器侧面上的电极(中间层)；53表示与后板接触的隔离器侧面上的电极(中间层)；13表示器件驱动连线。这些部件50、51、52、53、和13组成了支撑部件(当中间层52和面板30，中间层53和后板31(即中间层53和连线13)分别通过玻璃料连接时，玻璃料(图1中未示出)也是支撑部件的组成成分)。标号111表示一个器件；112表示典型的电子束轨迹；25表示等电位线。符号a表示对应于从面板的下表面到中间层52的下端的距离的第三区域的长度(具有电阻R3的区域的长度)；b表示对应于从后板31的上表面到中间层53的上端的距离的第一区域的长度(具有电阻R1的区域的长度)。
为了防止隔离器充电，可以降低作为充电防止薄膜的高电阻薄膜的电阻。但是这将导致功耗及产生热的增加。因此，通过控制隔离器附近的电位梯度而不降低高电阻薄膜的电阻，能够控制电子束。更具体来说，通过电子源基底侧上的隔离器的电极53电子束暂时从隔离器离开。然后通过与面板接触的隔离器的侧面上的电极52使得电子束返回到正常的位置。这时，隔离器附近的空间具有由等电位线25所表示的电位分布。由于电子束越接近面板30就越是被加速，故在与面板接触的隔离器的侧面上的电极52做得比与电子源基底接触的隔离器侧面上的电极53要长，且面板侧的电位梯度必须做得陡。
当没有电子束直接撞击隔离器时，面板附近的隔离器的充电大。充电量的变化被认为是电子束波动最大的影响。因此，形成与面板接触的隔离器的侧面上的电极52以便覆盖这一充电区域。于是，能够降低面板的电子束降落位置对电子发射量的依赖程度。
本发明的电子装置具有以下形式。
(1)冷阴极器件是具有包含一对电极之间电子发射部分的导电薄膜的冷阴极器件，并最好是表面电导发射型电子发射器件。
(2)电子源是具有简单矩阵布局的电子源，其中多个冷阴极器件由多个行方向连线和列方向连线在矩阵中连接。
(3)电子源是具有梯形布局的电子源，其中配置有平行排布并在每一器件两端连接的多个冷阴极器件多个行(以下称为行向)，并且沿垂直于这一连线方向(以下称为列向)配置在冷阴极器件之上的控制电极(以下称为格栅)控制着冷阴极器件发射的电子。
(4)根据本发明的概念，本发明不限于适于显示的成象装置。上述成象装置还可以用作为替代发光二极管的光发射源用于由感光鼓、发光二极管等制成的光打印机。这时，适当地选择m个行向连线和n个列向连线，成象装置不仅可用作为线性发光源，而且还可用作为二维发光源。这种情形下，成象部件不限于诸如用于实施例(以下将说明)中的荧光物质等直接发光的物质，而可以是通过充以电子在其上形成潜象的部件。
从以下参照附图的说明本发明的其他特点及优点将明显显现，其中所有附图中相同的标号表示相同的或类似的部件。
图1是说明一个实施例中的中间层结构的图示；
图2是表示隔离器充电的模型的曲线图；图3A-3C表示中间层组合的视图；图4是用于说明实施例中荧光物质排列的一例的图示；图5A-5B是表示显示面板的面板上荧光物质排列的的其他例子的平面图；图6A-6B分别是用于实施例的扁平的表面电导发射型电子发射器件平面图和剖视图；图7A-7E是分别表示制造扁平的表面电导发射型电子发射器件的步骤的图示；图8是表示在形成处理中施加电压的波形的曲线图；图9A和9B是分别表示激活处理中施加电压的波形和发射电流Ie的变化；图10是用于本实施例的阶梯形表面电导发射型电子发射器件的剖视图；图11A-11F是分别表示制造阶梯形的表面电导发射型电子发射器件的步骤的图示；图12是用于本实施例的表面电导发射型电子发射器件的典型特性的曲线图；图13是表示实施例中图象显示装置的显示面板局部剖开的透视图；图14是图13中沿着线A-A′剖开的显示面板的剖视图；图15用于实施例的多电子束源的基底的局部平面图；图16是图15中沿着线B-B′剖开的剖视图；图17是表示用于实施例的图象显示装置的驱动电路简化的配置框图；图18是表示通过实施例中隔离器的操作电子的运动轨迹的图示；图19是表示表面电导发射型电子发射器件的一例的图示；图20是表示FE型器件一例的图示；图21是表示MIM型器件一例的图示；图22是表示图象显示装置的显示面板局部剖开的透视图；图23是说明实施例中的中间层结构的图示；图24是说明实施例中的中间层另一结构的图示；
图25是说明实施例中的中间层又一结构的图示；图26用于实施例的多电子束源的基底的局部平面图；以及图27是说明实施例中的中间层另一结构的图示。
以下将参照附图详细说明本发明的一个实施例。
<图象显示装置的一般描述>
首先，以下将说明本发明适用的图象显示装置的显示面板的结构及制造这种显示面板的方法。
图13是显示面板的透视图，其中除去了显示面板的局部以便显示面板的内部结构。
图13中，标号1015表示后板；1016表示侧壁；1017表示面板。这些部件形成用于保持显示面板内部真空的一个气密容器。为了构成气密容器，必须密封连接各个部件以获得足够的强度并保持气密状态。例如，烧结玻璃加到连接部分，并在空气或氮气氛中在400到500℃烧结，这样部件就被密封连接。稍后将说明从容器内部抽掉空气的方法。由于气密容器内部要保持大约10-6乇的真空，故配置了具有面板侧的中间层1031和后板侧的中间层1032的隔离器1020，作为抵抗大气压以防止由大气压或突然的冲击引起气密容器的损坏。
后板1015具有固定在上面的基底1011，N×M个冷阴极器件1012装设在基底上(N，M＝或大约“2”的正整数，根据显示象素的对象数目适当设置这些数目。例如，在用于高质量电视显示的显示装置中，理想的N＝3000或更大，M＝1000或更大。本实施例中，N＝3072，M＝1024。)。N×M个冷阴极器件1012配置以M个列向连线1013和N个行向连线1014。由这些部件1011到1014构成的部分将称为“多电子束源”。
在用于本发明图象显示装置的多电子束源中，冷阴极器件的材料、形状及制造方法不限于这种在简单矩阵中通过连线连接冷阴极器件制成的电子源。因而，多电子束源可以使用表面电导发射型(SCE)电子发射器件或FE型或MIM型冷阴极器件。
以下将说明通过在基底上配置SCE型电子发射器件(将在稍后说明)作为冷阴极器件，并把它们连接成简单矩阵而制成的多电子束源的结构。
图15是用于图13中的显示面板的多电子束源的平面图。如图6A和6B(将在稍后说明)中所示的SCE型电子发射器件配置在基底1011上。这些器件通过行向连线电极1013和列向连线电极1014连接成简单矩阵。在每一行向连线电极1013和列向连线电极1014的交叉点，在电极之间形成绝缘层(未示出)以保持电绝缘。
图16表示图15中沿线B-B′剖开的剖视图。
具有这种结构的多电子束源是这样制造的事先在基底上形成行向连线电极1013，列向连线电极1014，电极绝缘膜(未示出)，及器件电极与SCE型电子发射器件的导电薄膜，并然后通过行向连线电极1013和列向连线电极1014向器件供电进行形成处理和激活处理(这两者将在稍后说明)。
本实施例中，多电子束源的基底1011固定在气密容器的后板1015上。然而，如果基底1011有足够的强度，多电子束源的基底1011本身就可以用作为气密容器的后板。
进而，在面板1017之下形成荧光膜1018。由于这一实施例是彩色显示装置，故荧光膜1018以红绿兰三原色荧光物质着色。如图5A所示荧光物质部分成条形，在条形之间提供了黑色导电材料1010。提供黑色导电材料1010的目的是为了即便电子束辐照位置移动某些程度能够防止显示色彩偏移，通过阻断外部光线的反射防止显示对比度降低，防止荧光膜被电子束充电等。黑色等等材料1010主要包含石墨，然而只要能够达到上述目的，也可采用任何其他材料。
而且，荧光膜的三原色不限于图5A所示的条形。例如，可以采用图5B所示三角形排布或任何其他排布方式。
注意，当形成单色显示面板时，可向荧光膜1018施用单色荧光物质，而黑色导电材料可以不用。
而且，在荧光膜1018的后板一侧的表面设置了在CRT领域周知的金属本底1019。装设金属本底1019的目的是为了通过对从荧光膜1018所发射的光线的部分进行镜反射而改进光利用率，为了防止荧光膜1018受到负离子之间的碰撞，为了用金属本底1019作为施加电子束加速电压的电极，为了使用金属本底1019作为已激发荧光膜1018的电子的导电通路，等等。金属本底1019是通过在面板1017上形成荧光膜1018，磨光该荧光膜前表面，并在其上真空沉积Al而形成的。注意，当荧光膜1018包含适用于低电压的荧光材料时，不使用金属本底1019。
而且，为了施加加速电压或者改进荧光膜的导电性，例如由ITO等制成的透明电极可装设在面板1017与荧光膜1018之间，虽然本实施例并没有使用这种电极。
图14是图13中沿线A-A′剖开的简化的剖视图。各个部件的标号与图13相同。本实施例中，除了低电阻膜21作为电缓解面板附近充电的电极之外，隔离器1020包含用于缓解绝缘部件1表面上的充电的高电阻膜11。低电阻膜21是在绝缘部件1的表面上形成的以缓解充电。而且，低电阻膜21是在面对面板1017的内表面(金属本底1019等)的隔离器的邻接面3上、及与面板1017的内表面接触的隔离器的侧面5上形成的。必要的数目的这种隔离器按必要的间隔以结合材料1041被固定在面板的内表面和基底1011的表面以达到以上目的。此外，高电阻膜11至少在暴露在气密容器中的真空中的绝缘部件1的表面形成，并通过隔离器1020上的低电阻膜21及结合材料1041与面板1017的内表面(金属本底1019等)及基底1011的表面(行或列向连线1013或1014)电连接。本实施例中，每一个隔离器1020具有薄板形状，沿着对应的行向连线1013延伸，并与之电连接。
隔离器1020最好具有足够好的绝缘性以耐受施加在基底1011上的行和列向连线1013和1014与面板1017的内表面的金属本底1019之间的高电压，并具有足够的导电性以防止隔离器1020表面充电。
例如，作为隔离器1020的绝缘部件1，可使用石英玻璃件，包含少量杂质诸如Na的玻璃件，碱石灰玻璃件，由矾土组成的陶瓷件等。注意，绝缘件1的热膨胀系数最好接近于气密容器和基底1011的热膨胀系数。
如果忽略薄膜21形成的区域中电位的变化，则通过用于防止充电的高电阻膜11的电阻Rs分解施加到高电位侧面板1017的加速电压Va而获得电流在隔离器1020的高电阻膜21中流过。从防止充电和功耗的观点来考虑，隔离器的电阻Rs要设置在理想的范围。从防止充电考虑，表表面电阻R/sq最好设置为1012Ω/sq或更低。为了获得足够的防止充电的效果，表面电阻R最好设置在1011Ω/sq或更低。这一表面电阻的低限与每一隔离器的形状及施加在隔离器之间的电压相关，并最好设置在105Ω/sq或更低。
在用于加速电子的电场的施加方向上高电阻膜每单位长度的电阻的理想范围取决于膜的厚度、隔离器的宽度、及表面电阻，并最好为107到1013Ω/mm。
在绝缘材料上形成的高电阻膜的厚度最好落在10nm到1μm的范围。虽然厚度与材料的表面能量、对基底的附着性质、及基底的温度相关而变化，但具有10nm或更小的厚度的薄膜一般形成为岛屿形状并表现出不稳定的电阻，结果造成不良的可重复生产特性。与此相反，如果厚度t为11μm或更大，则膜的应力增加致使增加了膜剥落的可能性。此外，为了形成膜就需要较长的时间周期，结果是造成低下的生产率。厚度最好落在50到500nm范围之内。表面电阻R/sq为ρ/t，在考虑比较好的R/sq和t的范围时防止充电薄膜的电导ρ最好落在0.1Ωcm到108Ωcm范围之内。为了把表面电阻和薄膜厚度设置在更好的范围内，电导ρ最好设置在102到106Ωcm。
如上所述，当电流流过隔离器上形成的高电阻膜或遮光显示器产生热时，隔离器的温度要升高。如果高电阻膜的电阻温度系数为很大的负值，则电阻随温度的增加而降低。结果，在隔离器中流的电流增加而升高了温度。电流继续增加超过了电源的限度。经验上知道，引起电流这种过量增加的电阻温度系数是其绝对值为1％或更大的负值。就这就是说，高电阻膜的电阻温度系数最好数值在小于-1％。
作为具有防止充电性质的高电阻膜的材料，例如可使用金属氧化物。在金属氧化物中，最好使用氧化铬，氧化镍，氧化铜。这是由于，这些氧化物具有比较低的二次电阻发射效应，且即便由冷阴极器件1012发射的电阻与隔离器撞击也不易充电。除了这种金属氧化物之外，最好使用碳材料，因为它的二次电阻发射效应低。由于非晶形碳材料具有高电阻，故隔离器1020的电阻能够控制在理想的数值。
铝-过渡金属氮化物是另一种具有防止充电特性的作为高电阻膜11较好的材料，因为通过调节过渡金属的组成，其电阻可以在从良导体的电阻到绝缘体的电阻很宽的电阻范围内控制。这种氮化物是一种稳定的材料，在显示装置制造过程(稍后将说明)中其电阻的只稍有变化。此外，这种材料电阻温度显示小于-1％，故实际上能够易于使用。作为过渡金属元素，可使用的有Ti，Cr，Ta，等。
通过薄膜形成方法，诸如喷涂，氮气氛中的反应喷涂，电子束沉积，离子电镀，或离子辅助沉积，铝-过渡金属和氮化物制成的膜(包含铝-过渡金属的氮化物膜)在绝缘比较上形成。金属氧化物膜也可以通过相同的薄膜形成方法形成，所不同的只是使用氧替代氮。这种金属氧化物膜也可以通过CVD或醇盐涂敷形成。碳膜是沉积，喷涂，CVD，或等离子CVD形成的。特别是当要形成非晶形碳膜时，在膜形成处理的气氛中包含氢，或使用烃气体作为膜形成气体。
隔离器1020的低电阻膜21的功能也是把高电阻膜11与在高电位侧的面板1017(金属本底1019等)进行电连接。低电阻膜21以下将又称为中间电极层(中间层)。这一中间电极层(中间层)具有如下所述的多种功能。
(1)低电阻膜作用是把高电阻膜11电连接到面板1017和基底1011。
如上所述，形成高电阻膜11是为了防止隔离器1020的表面被充电。然而当高电阻膜11直接或通过结合材料1040连接到面板1017(金属本底1019等)和基底1011(连线1013和1014等)时，在连接部分之间的接触面产生了大的接触电阻。结果，在隔离器的表面产生的电荷可能不会快速地消除。然而，通过在与面板1017、基底1011和结合材料1040接触的隔离器1020的邻接面3和侧面部分5上形成低电阻膜，能够改进连接状态。
(2)低电阻膜的作用是使得高电阻膜11的电位分布均匀。
冷阴极器件1012发射的电子遵循根据在面板1017和基底1011之间形成的电位分布所形成的轨迹。为了防止电子轨迹在隔离器附近被扰乱，必须控制隔离器1020整个的电位分布。当高电阻膜11直接或通过结合材料1040连接到面板1017(金属本底1019等)和基底1011(连线1013和1014等)时，由于连接部分之间的界面的接触电阻致使连接状态发生了变化。结果，高电阻膜11的电位分布可能从希望的数值偏移。为了避免这种情形，如果低电阻中间层在与面板1017和基底1011接触的隔离器1020的隔离器末端部分(连接面3或侧面部分5)的整个长上通体形成，则所希望的电位施加到中间层部分，高电阻膜11的整个电位能够被有效地控制。
(3)中间层的作用是控制被发射的电子的轨迹。
冷阴极器件1012发射的电子遵循根据在面板1017和基底1011之间形成的电位分布所形成的轨迹。由冷阴极器件发射的电子在隔离器附近可能受到伴随隔离器结构的强制(连线和器件位置的变化)。这种情形下，为了形成没有畸变和紊乱的图象，必须控制由冷阴极器件发射的电子的轨迹以便使电子辐照到面板1017上理想的位置。低电阻中间层在与面板1017和基底1011接触的侧面部分5形成，允许隔离器1020附近的电位分布具有理想的特性，从而控制了发射的电子轨迹。
作为低电阻膜21的材料，可以选择具有充分低于高电阻膜11的电阻的材料。这种材料可以适当选择，例如从金属诸如Ni，Cr，Au，W，Pt，Ti，，Al，Cu，及Pd，它们的合金，由金属诸如Pd，Ag，Au，RuO2和Pd-Ag或金属氧化物和玻璃等构成的印刷导体，透明导体诸如In2O3-SnO2，及半导体材料诸如多晶硅中选择。
结合材料1040必须具有导电性以便把隔离器1020与行向连线1013及金属本底1019电连接起来。这就是说，可适当地使用含金属颗粒导电填料的导电的胶粘剂或烧结玻璃。
在图13中，符号Dx1到Dxm，Dy1到Dyn及Hv表示对气密结构提供显示面板与与电路(未示出)的电连接的电连接端子。端子Dx1到Dxm电连接到多电子束源的行向连线1013；Dy1到Dyn连接到列向连线1014；而Hv连接到面板的金属本底1019。
为了从气密容器内部抽取空气并使其内部为真空，在形成气密容器之后，连接抽气管和真空泵(均未示出)，空气从气密容器中被抽取达到大约10-7乇。然后，密封抽气管。为了保持气密容器内部的真空状态，在密封之前或之后立即在气密容器内预定的位置形成吸气剂膜(未示出)。吸气剂膜是通过加热和蒸发主要含例如Ba的吸气剂材料形成的膜。吸气剂膜的吸取-附着操作保持了容器内的真空状态达1×10-5或1×10-7乇。
在使用以上的显示面板的图象显示装置中，当电压通过外部端子Dx1到Dxm，Dy1到Dyn施加到冷阴极器件1012时，电子通过冷阴极器件1012发射。同时，几百V到几kV的高电压通过外部电子Hv施加到金属本底1019，以便加速发射的电子引起它们与面板1017内表面撞击。由于这一操作，构成荧光膜1018的各个颜色的荧光物质被激励而发光，从而显示一图象。
施加到作为本发明中的冷阴极器件的每一个SCE型电子发射装置1012的电压通常被设置大约为12到16V；金属本底1019与冷阴极器件1012之间的距离大约为0.1mm到8mm；施加到金属本底1019与冷阴极器件1012之间的电压大约为0.1kV到10kV。
以上已经对显示面板的基本结构和制造方法，根据本发明的实施例的图象显示装置的总体情形进行了说明。
<多电子束源的制造方法>
以下将对根据本发明实施例的显示面板中所使用多电子束源的制造方法进行说明。就通过在简单矩阵中配置冷阴极器件而获得本发明的图象显示装置中使用的多电子束源来说，冷阴极器件的材料、形状和制造方法是不被限制的。因而作为冷阴极器件，SCE型电子发射器件或FE型或MIM型冷阴极器件都可以使用。
在需要成本低廉大显示屏的显示装置的场合下，这些冷阴极器件中SCE型电子发射器件是特别受欢迎的。具体来说，FE型器件的电子发射特性受到发射极锥和栅极相对位置和形状的影响很大，故需要高精度制造技术来制造这种器件。这构成了达到大显示面积和低廉制造成本的不利因素。就MIM型器件来说，绝缘层和上电极的厚度必须降低并使之均匀。这也构成达到大显示面积和低廉制造成本的不利因素。(原文第41页开始)与此相对的是，SCE型电子发射器件能够通过相对简单的制造方法制造，因而能够达到显示面积的增加和制造成本的降低。本发明人还发现，在SCE型电子发射器件中，其电子发射部分或其周围部分包含有细颗粒膜的电子束源在电子发射特性方面是优越的，并而且它能易于被制造。于是，这一类型的电子束源是最适合用于高亮度度大屏幕图象显示装置的多电子束源的电子束源。在本实施例的显示面板上，采用了每一个都具有由细颗粒形成的电子发射部分或周围部分的SCE型电子发射器件。首先，说明这种较好的SCE型电子发射器件的基本结构、制造方法和特性，稍后将说明具有简单矩阵连接的SCE型电子发射器件的多电子束源的结构。
<SCE器件的较好结构和制造方法>
由细颗粒形成其电子发射部分或周围部分的SCE型电子发射器件的典型结构包括扁平型结构和阶梯型结构。
<扁平SCE型电子发射器件>
首先，将要说明扁平SCE型电子发射器件的结构和制造方法。图6A是表示扁平SCE型电子发射器件的结构的平面图；图6B是该器件的剖视图。在图6A和6B中，标号1101表示基底；1102和1103表示表示器件电极；1104表示导电薄膜；1105表示由形成处理所形成的电子发射部分；1113表示由激活处理所形成的薄膜。
作为基底1101，例如石英玻璃和碱石灰玻璃、例如矾土等各种陶瓷基底或带有如由SiO2在其上形成的绝缘层的基底都可采用。
平行于基底1101并彼此相对设置的器件电极1102和1103包含导电材料。例如，任何金属材料诸如Ni，Cr，Au，Mo，Pt，Ti，Cu，Pd，Ag，或这些金属的合金，另外金属氧化物诸如In2O3-SnO2，或半导体材料诸如多晶硅都可采用。电极易于通过诸如真空沉积等成膜技术和诸如光刻法或蚀刻法等模制技术的组合而形成，然而，任何其他方法(例如印刷技术)也可采用。
电极1102和1103的形状根据电子发射器件应用的目的适当进行设计。一般来说，电极之间的间隔L通过从几百埃(angstrom)到几百微米的范围内选择设定。对于显示装置最好的范围是从几微米到几十微米。至于电极的厚度d，可从几百埃到几微米的范围内选择适当的值。
导电薄膜1104包含细颗粒膜。“细颗粒膜”是一种包含大量细颗粒(包含众多的颗粒)作为膜组成成分的膜。在显微镜观察中，正常分离的颗粒按预定的间隔存在于膜中，或彼此相邻，或彼此重叠。
一个颗粒的直径在几埃到几千埃的范围内。直径最好在10埃到200埃的范围内。膜的厚度考虑了如下条件进行适当的设定。即，对于与器件电极1102或1103电连接所必须的条件，对于稍后所述的形成处理的条件，对于设定稍后所述的细颗粒膜本身的电阻为适当的数值的条件等等。特别地，膜厚度可设置在几埃到几千埃的范围内，更好是在10埃到500埃。
例如用于形成细颗粒膜的材料有金属，诸如Pd，Pt，Ru，Ag，Au，Ti，In，Cu，Cr，Fe，Zn，Sn，Ta，W，以及Pb，氧化物，诸如PdO，SnO2，In2O3，PbO，以及Sb2O3，硼化物，如HfB2，ZrB2，LaB6，CeB6，YB4，以及GdB4，碳化物，例如TiC，ZrC，HfC，TaC，SiC，以及WC，氮化物，如TiN，ZrN，以及HfN，半导体诸如Si及Ge，以及碳。任何适当的材料都可适当地选择。
如同上述，导电薄膜1104是使用细颗粒膜形成的，该薄膜的表面电阻设定为落在从103到107(Ω/sq)。
由于导电薄膜1104最好电连接到器件电极1102和1103，它们是彼此部分地重叠排布的。图6B中，各个部件从底面按下面顺序叠置基底，器件电极，及导电薄膜。这一重叠的顺序从底面可以是基底，导电薄膜，以及器件电极。
电子发射部分1105是在导电薄膜1104的一部分形成的有裂缝的部分。电子发射部分1105的电阻高于周围导电薄膜电阻。裂缝是通过稍后说明的形成处理在导电薄膜1104上形成的。在一些情形下，直径几个埃到几百埃的颗粒被排布在该裂缝部分。由于确切地表示电子发射部分的实际位置和形状是困难的，因而图6A和6B只是大概示出裂缝部分。
包含碳或者碳的化合物的薄膜1113覆盖了电子发射部分1115及其周围部分。薄膜1113是在形成处理之后通过稍后说明的激活处理而形成的。
薄膜1113最好是单晶石墨，多晶石墨，无晶形碳，或者它们的混合物，而其厚度为500埃或者更小，并最好是300埃或者更小。由于确切地表示薄膜1113的实际位置或形状是困难的，图6A和6B只是大概示出该膜。图6A表示出其部分薄膜1113被除去的器件。
以上描述了SCE型电阻发射器件较佳的基本结构。本实施例中，器件具有以下组成。
即，基底1101由碱石灰玻璃组成，而器件电极1102和1103由Ni薄膜组成。器件电极的厚度d为1000埃，电极间隔L为2微米。
细颗粒膜的主要材料为Pd或者PdO。细颗粒膜的厚度大约为100埃，其宽度W为100微米。
以下将参照图7A到7E说明制造一种较佳的扁平SCE型电子发射器件的方法。图7A到7E是表示SCE型电子发射器件制造过程。注意，标号与图6A和6B中相同。
(1)首先，如图7A所示，在基底1101上形成器件电极1102和1103。
在形成电极1102和1103时，以洗涤剂，清水及有机溶剂充分洗净基底1101，并在基底1101上沉积器件电极材料(作为沉积方法，可使用诸如沉积法及喷涂等成膜技术)。然后，使用光蚀刻技术在沉积的电极材料上进行模制。这样，就形成图7A中所示的器件电极对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1104时，首先向图7A中的基底1101施涂有机金属溶剂，然后对施涂的溶剂进行干燥和烧结，从而形成一细颗粒膜。此后，该细颗粒膜按照光蚀刻方法模制为预定形状。该有机金属溶液是指含有用于形成导电薄膜的细颗粒材料为主要成分的有机金属化合物溶剂(即本实施例中是Pd)。本实施例中，有机金属溶剂的施涂是通过浸渍方法进行的，然而诸如旋转涂器方法或者散涂方法也可使用。
作为形成由细颗粒所制成的导电薄膜1104的一种成膜方法，在本实施例中所使用的施涂有机金属溶液可以由任何其它方法代替，诸如真空沉积法，喷涂方法，或者化学蒸汽沉积法等等。
(3)然后如图7C所示，从用于形成处理的电源1110在器件电极1102和1103之间施加一适当的电压，然后进行形成处理以形成电子发射部分1105。
这里的形成处理是对于由细颗粒膜所形成的导电薄膜1104进行电激励，以便适当地破坏，变形或者劣化该导电薄膜的一部分，这样改变膜而使之具有适合电子发射的结构。在导电薄膜中，变为适合电子发射的部分(即，电子发射部分1105)在薄膜中有适当的裂缝。比较具有电子发射部分1105的薄膜1104与形成处理之前的薄膜，在器件电极1102和1103之间测量的电阻已经大为增加。
以下参见图8详述说明用于形成处理，该图示出从形成电源1110所施加的适当的电压的波形的一个例子。在由细颗粒膜形成的导电薄膜的时，最好使用了脉冲形电压。本实施例中，如图8所示，以脉冲间隔T2连续施加具有脉宽T1的三角形脉冲。在施加电压时，三角脉冲的峰值Vpf顺序地增加。而且，在三角脉冲之间以适当的间隔插入一监视脉冲Pm，以监视形成电子发射部分1105的状态，并通过一个电流计1111测量在插入时流过的电流。
在这个例子中，在10-5乇真空气氛中，脉宽T1设定为1msec；而脉冲间隔T2设定为10msec。在每一脉冲其波峰值Vpf以0.1V增加。每次施加五个三角形波脉冲，插入一个监视脉冲Pm。为了避免对形成处理的有害作用，监视脉冲Pm的电压Vpm设定为0.1V。当器件电极1102和1103之间的电阻变为1×106Ω时，即在施加监视脉冲时由电流计1111测量的电流变为1×10-7A或者更小时，终止形成处理的起电。
注意，以上处理方法最适合本实施例的SCE型电子发射器件。在改变SCE型电子发射器件的设计的情形下，例如关于细颗粒膜的材料或厚度，或者器件电极间隔L，则起电的条件要根据器件设计的改变而适当改变。
(4)然后如图7D所示，从一激活电源1112在器件电极1102和1103之间施加一适当的电压，并进行激活处理以改进前面步骤所获得的电子发射特性。
这里的激活处理是在适当的条件下对形成处理所形成的电子发射部分1105进行起电，以便在电子发射部分1105附近沉积碳或碳的化合物(图7D中，示出作为材料1113所沉积的碳或碳的化合物材料)。比较电子发射部分1105与和处理之前的这部分，在施加相同电压时发射电流一般能够变为100倍或者更大。
激活处理是通过在104到105乇的真空气氛中周期地施加电压脉冲进行的，以聚焦主要从该真空气氛中存在的的有机化合物衍生出的碳或碳的化合物。沉积物1113为任何单晶石墨，多晶石墨，无晶形碳，及其混合物。聚焦物的厚度为500埃或更小，并最好是300埃或更小。
以下参照图9A更为详细地说明激活处理，图9A示出从激活电源1112所施加的一适当电压的波形的一个例子。这例子中，通过周期地施加一预定电压的矩形波而进行激活处理。更具体而言，矩形波电压Vac设定为14V；脉宽T3设定为1msec；而脉冲间隔T4为10msec。注意，以上的起电条件对于本实施例的SCE型电子发射器件是最佳的。在改变SCE型电子发射器件的设计时，则起电的条件最好根据器件设计的改变而适当改变。
图7D中，标号1114表示一阳极，连接到一直流(DC)高压电源1115及电流计1116，用于俘获从SCE型电子发射器件所发射的电流Ie(在激活处理之前当基底1101装入显示面板时，显示面板的荧光面上的Al层用作为阳极1114)。在从激活电源1112施加电压时，电流计1116测量发射电流Ie，这样监视激活处理过程，以便控制激励电源1112的工作状态。图9C示出由电流计1116所测量的发射电流Ie的一例。这个例子中，在来自激活电源1112的脉冲电压开始施加时，发射电流Ie随时间进程而增加，逐渐达到饱和，并然后几乎不再增加。在基本饱和点处，停止从激活电源1112施加电压，这时激活处理终止。
注意，以上的起电条件对于本实施例的SCE型电子发射器件是最佳的。在改变SCE型电子发射器件的设计时，则条件最好根据器件设计的改变而适当改变。
图7E所示的SCE型电子发射器件是按照以上方式制造的。
<阶梯SCE型电子发射器件>
以下对SCE型电子发射器件另一典型，即形成台的SCE型电子发射器件进行说明，其中电子发射部分或其周围部分由细颗粒膜形成。
图10是表示阶梯SCE电子发射器件的基本构成的剖视图。图10中，标号1201表示基底；1202和1203表示器件电极；1206表示用来造成电极1202和1203之间的高差的阶梯形成部件；1204表示使用细颗粒膜导电薄膜；1205表示由形成处理所形成的电子发射部分；以及1213表示由激活处理所形成的薄膜。
阶梯器件的结构与上述扁平器件的结构之间的差别在于，在阶梯形成部件1206上设置了器件电极之一(这一例子中是1202)，并且导电薄膜1204覆盖阶梯形成部件1206的侧面。图10中这一结构中的器件间隔L设置为对应于阶梯形成部件1206的高差。注意，基底1201，器件电极1202和1203，使用细颗粒膜的导电薄膜1204可包含在扁平SCE型电子发射器件的说明中给出的材料。而且，阶梯形成部件1206包含电绝缘材料诸如SiO2。
以下参照图11A到11F说明制造成阶梯的SCE型电子发射器件的方法，这些图示是表示制造过程的剖视图。在这些图示中，各个部件的标号与图9中的相同。
(1)首先如图11A所示，在基底1201上形成器件电极1203。
(2)然后如图11B所示，沉积用于形成阶梯形成部件的绝缘层。该绝缘层可通过喷涂方法积聚例如SiO2形成，然而该绝缘层可以由诸如真空沉积方法或印刷方法等成膜方法形成。
(3)然后如图11C所示，在绝缘层上形成器件电极1202。
(4)然后如图11D所示，例如使用蚀刻方法除去部分的绝缘层，暴露出器件电极1203。
(5)然后如图11E所示，形成使用细颗粒膜的导电薄膜1204。在形成时，类似于上述扁平器件结构，使用诸如施涂法的成膜技术。
(6)然后，类似于扁平器件结构，执行形成处理以便形成电子发射部分1205(可进行类似于使用图7C说明的形成处理)。
(7)然后，类似于扁平器件的结构，执行激活处理以便在电子发射部分附近沉积碳或碳的化合物(可进行类似于使用图7D说明的激活处理)。
如上所述，制造成如图11F所示阶梯状的SCE型电子发射器件。
<用于显示装置中的SCE型电子发射器件的特性>
上面已经说明了扁平SCE型电子发射器件和阶梯状SE型电子发射器件的结构和制造方法。以下将说明用于显示装置中的电子发射器件的特性。
图12示出用于显示装置的器件的(发射电流Ie)对(器件电压Vf(即施加到器件的电压))的特性以及(器件电流If)对(器件电压Vf)的特性的一个典型例子。注意，与器件电流If相比，发射电流Ie是很小的，因而以对于器件电流If相同的度量来图示发射电流Ie是困难的。此外，这些特性由于改变诸如器件的尺寸和形状等设计参数而变化。鉴于这些原因，图12中的两条曲线是分别以任意单位画出的。
关于发射电流Ie，显示装置中所使用的器件有以下三个特性第一，当预定电平的电压(称为“阈值电压Vth”)或更大的电压施加到器件时，发射电流Ie剧烈增加，然而，当电压低于阈值电压Vth时，发射电流Ie几乎检测不到。
这就是说，该器件关于发射电流Ie具有基于清晰的阈值电压Vth的非线性特性。
第二，发射电流Ie按照施加到器件的电压Vf而改变。故发射电流Ie的大小可通过改变电压Vf来控制。
第三，发射电流Ie迅速响应件电压Vf的施加器而输出。于是，从器件所要发射的电子的电荷量可由改变器件电压Vf施加的时间段来控制。
具有以上三个特性的SCE型电子发射器件最适用于显示装置。例如，具有大量对应于显示屏的象素数目所设置的器件的显示装置中，如果应用第一个特性，能够通过顺序地扫描显示屏而进行显示。这意味着，阈值电压Vth或者高于该电压的一个电压适当地施加到一个被驱动的器件，同时低于阈值电压Vth的一个电压地施加到一个未被选择的器件。这样，通过顺序地扫描显示屏而顺序地改变被驱动的器件使得能够进行显示。
而且，发射亮度可应用第二及第三特性来控制，该特性可实现灰度显示。
<简单矩阵布线的多电子束源的结构>
以下说明按以上以简单矩阵布线排布大量SCE型电子发射器件的多电子束源的结构。
图15是图13中的显示面板使用的多电子束源的平面图。在基底上排布了类似于图6A和6B中所示的SCE型电子发射器件。这些器件排布在带有行向连线1013和列向连线1014的简单矩阵中。在连线1013和1014的交叉点处，在连线之间形成一绝缘层(未示出)，以保持电绝缘。
图16表示沿图中B-B’线剖开的剖视图。
注意，这种多电子束源是通过在基底上形成行向和列向连线1013和1014，在连线交叉点的绝缘层(未示出)，器件电极和导电薄膜，然后通过行向和列向连线1013和1014向各个器件供电，这样进行形成处理和激活处理而制成的。
图17是表示用于基于NTSC制式的电视信号进行电视显示的驱动电路原理性配置的框图。
参见图17，制成一个显示面板1701并按上述相同的方式操作。扫描电路1702扫描显示行。控制电路1703产生信号等以便向扫描电路1702输入。移位寄存器1704以行为单位对数据移位。行存储器1705从移位寄存器1704向被调制信号产生器1707输入1-行数据。同步信号分离电路1706从NTSC信号分离出同步信号。
以下将详细说明图17中每一组件的功能。
通过端子Dx1到Dxm及Dy1到Dyn和高压端Hv显示面板1701连接到外部电路。用于顺序驱动显示面板1701中的电子源1(即以行为单位(以n个器件为单位)连接在n×m矩阵中的一组电子发射器件15)的扫描信号施加到端子Dx1到Dxm。
由以上扫描信号所选择的用于控制从对应于一行的电子发射器件15输出的电子束的调制信号被施加到端子Dy1到Dyn。例如，5kV的DC电压从DC电压源Va施加到高压端Hv。这一电压是用于向从电子发射器件15输出的电子束给出足够的能量以激励荧光物质的加速电压。
以下将说明扫描电路1702。
这一电路装有m个开关元件(在图17中由标号S1到Sm表示)。每一开关元件的作用是选择来自DC电压源Vx的输出电压或者是0V(接地电平)，并与显示面板1701的端子Dox1到Doxm对应的一个电连接。开关元件S1到Sm基于从控制电路1703输出的控制信号Tscan操作。实际上，这一电路易于在与诸如FET开关元件组合中形成。
DC电压源Vx基于图12中的电子发射器件的特性设置以输出恒定的电压，使得要施加到没有被扫描的器件的驱动电压被设置为电子发射阈值电压Vth或更低。
控制电路1703的作用是协调各个组件彼此的操作以便基于外部输入的图象信号进行正确的显示。控制电路1703基于从以下将要说明的同步信号分离电路1706发送的同步信号，为各个组件产生控制信号Tscan，Tsft，Tmry。
同步信号分离电路1706是用于从外部输入的NTSC电视信号分离出同步信号成分和亮度信号成分的电路。如所周知，使用频率分离(滤波器)电路能够易于形成这一电路。由同步信号分离电路1706分离出的同步信号，如所周知，是由垂直和水平同步信号构成的。这种情形下，为了叙述的方便，同步信号表示为信号Tsync。为了叙述的方便，从电视信号分离出来的图象的亮度信号成分表示为信号DATA。这一信号输入到移位寄存器1704。
移位寄存器1704以图象的行为单位对按时间序列方式串行输入的信号DATA进行串行/并行转换。移位寄存器1704基于从控制电路1703发送的控制信号Tsft操作。换言之，控制信号Tsft是移位寄存器1704的移位时钟。
通过串行/并行转换获得的一行数据(对应于用于n个电子发射器件的驱动数据)作为n个信号ID1到IDn从移位寄存器1704输出。
行存储器1705是用于对要求的时间周期存储1行数据的存储器。行存储器1705根据从控制电路1703发送的控制信号Tmry正确地存储信号ID1到IDn的内容。存储的内容作为要向调制信号产生器1707输入的数据I’D1到I’Dn被输出。
调制信号产生器1707是一信号源，用于根据每一图象数据I’D1到I’Dn对于每一电子发射器件15进行适当的驱动/调制。从调制信号产生器1707输出的信号通过端子Doy1到Doyn施加到电子发射器件15。
如以上参照图12所述，根据本发明的电子发射器件15具有关于发射电流Ie的以下基本特性。对于电子发射设定有一个清晰的阈值电压Vth(在稍后所述的本实施例的表面导电型电子发射器件中为8V)。每一器件只有在施加了等于或高于阈值电压Vth的电压时才发射电子。
此外，如图12所示，发射电流Ie随电压等于或高于电子发射阈值Vth的变化而变化。明显地，当脉冲状的电压要施加到这一器件时，如果电压低于电子发射阈值Vth则没有电子发射。然而如果电压等于或高于电子发射阈值Vth，则电子发射器件发射一电子束。这种情形下，输出的电子束的强度可通过改变脉冲的峰值Vm被控制。此外，从器件输出的电子束电荷的总量可通过改变脉冲的宽度Pw被控制。
于是作为根据输入信号调制从每一电子发射器件的输出的方案，可使用电压调制方案，脉冲调制方案等等。在执行电压调制方案时，用于产生固定长度的电压脉冲并根据输入数据调制脉冲的峰值的电压调制电路，可用作为调制信号产生器1707。在执行脉宽调制方案时，用于产生固定峰值的电压脉冲并根据输入数据调制电压脉冲宽度的脉宽调制电路，可用作为调制信号产生器1707。
移位寄存器1704和行存储器1705可以是数字信号式的或模拟信号式的。即只要图象信号能够被串行/并行转换并以预定速度存储即可。
当以上组件为数字信号式时，从同步信号分离电路1706输出的信号DATA必须转换为数字信号。为此，可向同步信号分离电路1706的输出端接入一个A/D转换器。根据行存储器1705输出的是数字信号还是模拟信号，对调制信号产生器使用稍微不同的电路。具体来说，在使用数字信号的电压调制方案的情形下，例如使用D/A转换电路用作为调制信号产生器1707，并在必要时添加放大电路等等。在脉宽调制方案的情形下，例如通过组合高速振荡器、用于对从振荡器输出的信号波数计数的计数器、以及用来对从计数器输出的数值与从存储器输出的数值进行比较的比较器所组成的电路用作为调制信号产生器1707。这一电路必要时可包括一放大器，用于把从比较器输出的脉宽调制信号的电压放大为用于电子发射器件的驱动电压。
在使用模拟信号的电压调制方案的情形下，例如可以使用应用运算放大器等的放大电路作为调制信号产生器1707，并必要时可添加移位电平电路等。在脉宽调制方案的情形下，例如，可采用压控振荡器(VCO)，并在需要时可向其添加用于把来自振荡器的输出放大为供给电子发射器件的驱动电压。
在能够具有以上配置之一的本实施例的图象显示装置中，当电压通过外部端子Dx1到Dxm及Dn1到Dyn施加到各个电子发射器件时，电子被发射。高电压通过高电压端子Hv施加到金属本底1019或透明电极(未示出)以便加速电子束。被加速的电子撞击荧光膜1018而引起发光，从而形成图象。
图象显示装置的以上配置是本发明可适用的成象装置的一个例子。在本发明的精神和范围内可以作出配置的各种变化和修改。虽然使用基于NTSC制式的信号作为输入信号，但是输入信号不限于此。例如，PAL制式和SECAM制式也可使用。此外，使用比这些制式更大量的扫描行的TV信号(高分辨率TV诸如MUSE)制式也可使用。
<中间层结构>
以下将参照图1更为详细地对本发明进行说明。标号30表示包含荧光物质和金属本底的面板(面基底)；31表示包含电子源基底的后板(后基底)；50表示隔离器的主体；51表示隔离器表面上的高电阻膜；52表示面板侧上的电极(中间层)；53表示后板侧上的电极(中间层)；13表示器件驱动连线；这些部件50，51，52，53，和13构成了支撑部件(当中间层53和后板31(即中间层53和连线13)分别通过玻璃料连接时，玻璃料(图1中未示出)也是支撑部件的构成元件)。标号111表示一个器件；112表示一个典型的电子束轨迹；25表示等电位线。符号a表示对应于从面板的下表面到中间层52的下端距离的第三区域的距离(具有电阻率R3的区域的长度)。b表示表示对应于从后板31的上表面到中间层53的上端距离的第一区域的距离(具有电阻率R1的区域的长度)。
如果在隔离器附近发射的某些电子撞击隔离器或由于某些原因发射的电子的作用所产生的离子附着在隔离器上，则隔离器被充电。由器件发射的电子的轨迹被隔离器的充电改变，并且电子到达的位置不同于正常的位置而使隔离器附近的图象畸变。为了避免这种情形，在隔离器表面形成了高电阻膜51。在电子发射量增加时，充电消除能量变得较差，且电子束的着陆点随电子发射量而波动。为了防止这种波动，必须使电子不直接撞击隔离器。为此目的，如图1所示，在与面板接触的隔离器的侧面上形成了用于把隔离器置为与电子源基底同电位的中间层52，并在与电子源基底接触的隔离器的侧面形成了用于把隔离器置为与电子源基底同电位的中间层53。这时，隔离器附近的电位具有电位线25所示的分布。按这一电位分布，器件111所发射的电子遵循如轨迹112那样的轨迹，暂时与后板附近的隔离器分离开并在面板附近被隔离器拉回。由于电子束越是靠近面板就越是被加速，故中间层52做得比中间层53长，补强面板附近的电位比后板附近的电位更急剧的变化。
如果电子发射量大，即便使由器件发射的电子不直接撞击隔离器，但隔离器在面板侧也会被更多地充电，如图2所示。在对应于电子源基底和面板之间从面板向后板的距离的1/10的位置处充电是最大的。由此，与面板接触的隔离器的侧面的上的中间层52做成具有等于或大于电子源基底和面板之间的距离的1/10的长度。
由于过长的隔离器的中间层52和53将导致放电击穿电压的降低和电子束位置过量的偏移，故隔离器电极的高度的设置要使得，加速电压和隔离器的高电阻膜的暴露长度具有关系8kV/mm或更小。为了进一步增加放电击穿电压，希望设置隔离器电极的长度使得加速电压和隔离器的高电阻膜的暴露长度具有关系4kV/mm或更小。
如图3A-3C所示，中间层可以延伸到隔离器对面板的邻接面和/或隔离器对电子源基底的邻接面。这种情形下，隔离器和面板和/或电子源基底之间的导电状态适当被改进。
以下将更为详细地说明本发明的各个实施例。
在以下每一实施例中，多电子束源是通过在一矩阵中的M个行向连线和N个列向连线连接N×M(N＝3,072，M＝1,024)个SCE型电子发射器件，每一个器件在电极之间具有导电细颗粒膜上的电子发射部分而制备的(参见图13和15)。
配置适当的数目的隔离器以获得成象装置对大气压的抵御能力。
<第一实施例>
以下将参照图18说明第一实施例。标号30表示包含荧光物质和金属本底的面板；31表示包含电子源基底的后板；50表示隔离器；51表示在隔离器表面上的导电薄膜；52表示面板侧上的中间层；53表示与后板侧上的中间层；13表示列向或行向连线；111-1表示到隔离器最近的列或行上的器件(以下称为最近的行)；111-2表示到隔离器第二最近的列或行上的器件(以下称为第二最近的行；第三次最近及以下顺次的行或列将称为第n最近的行)；112-1表示来自最近的行典型的电子束轨迹；112-2表示来自第二最近的行典型的电子束轨迹；113-1表示来自最近的行的电子束的波动范围；113-2表示来自第二最近的行的电子束的波动范围；25表示等电位线。符号a表示从面板的下表面到面板侧上的中间层的下端的长度；b表示从后板的上表面到后板侧上的中间层的上端的距离；d表示电子源基底与面板之间的距离。
第一实施例的特点在于不仅使用中间层52和53建立了电连接，而且校正了隔离器附近的电子束轨迹112-1和112-2。电子源基底与面板之间的距离d设置为2mm，隔离器的厚度设置为200μm。隔离器的外表面与最近的行之间的距离设置为250μm，到第二最近行的距离设置为950μm。对第二最近行以后的行按700μm间隔排列。这时，隔离器的电阻设置为1010Ω，后板侧的中间层的长度设置为220μm，面板侧的中间层的长度设置为760μm。当2kV的电压加到面板30驱动器件时，对于每器件3μA的电子发射量Ie，来自最近行的电子束在面板30上的位置向隔离器偏移大约150μm，而对于每器件0.14到5.6μA的Ie确认有大约150μm的位置变化(波动)。来自第二最近行的电子束位置向隔离器偏移大约150μm，且没有随Ie而发生的位置变化(波动)。这些数值指出，设该备与传统的装置相比有所改进，在传统装置中依赖于Ie的位置变化(波动)对于最近行为350μm，对于第二最近行为150μm。而这时，第二最近行之后器件都不受隔离器的影响。
<第二实施例>
第二实施例不同于第一实施例在于，电子源基底与面板之间的距离数值为3mm。这时，隔离器的电阻设置为1010Ω，后板侧的中间层53的长度设置为300μm，面板侧的中间层52的长度设置为1000μm。当3kV的电压加到面板30驱动器件时，对于每器件3μA的电子发射量Ie，来自最近行的电子束在面板30上的位置向隔离器偏移大约150μm，而对于每器件0.14到5.6μA的Ie确认有大约150μm的位置变化(波动)。来自第二最近行的电子束位置向隔离器偏移大约350μm，并确认有大约150μm随Ie而发生的位置变化(波动)。这些数值指出，设该备与传统的装置相比有所改进，在传统装置中依赖于Ie的位置变化(波动)为400μm。
<第三实施例>
第三实施例不同于第一实施例在于，后板侧的中间层53的长度设置为300μm，面板侧的中间层52的长度设置为1000μm。结果，来自最近行的电子束的位置从隔离器偏移大约70μm，而依赖于Ie的位置偏移(波动)大约为70μm。来自第二最近行的电子束位置向隔离器偏移大约70μm，并确认没有随Ie而发生的位置变化(波动)。这些数值指出，设该备与传统的装置相比有所改进，在传统装置中来自最近行行的电子束位置向隔离器偏移大约150μm，依赖于Ie的位置变化为350μm，来自第二最近行的电子束位置向隔离器偏移大约150μm，而依赖于Ie的位置偏移为150μm。
<第四实施例>
第四实施例的特征在于形成了具有不同电阻的膜作为上和下中间层。在与第一实施例相同的结构中，电子源基底与面板之间的距离数值为2.3mm。
图23是表示第四实施例中隔离器部分的剖视图。标号31表示包含电子源基底的后板；30表示标包含荧光物质和金属本底的面板；50表示隔离器；314表示后板侧上的中间层；315表示面板侧上的中间层；13表示连线；111表示器件；112表示电子束轨迹；51表示高电阻膜。在第四实施例中，后板侧的中间层314的长度d3设置为1,100μm，面板侧中间层315的长度设置为250μm。连线方向每一隔离器的长度设置为50mm这种情形下，设置隔离器的高电阻膜在面板和后板之间的每单位长度上具有大约5×109Ω/mm的电阻。设置后板侧的中间层314具有每单位长度1×101Ω/mm或更小的电阻，设置面板侧中间层315具有每单位长度大约1×101Ω/mm的电阻。当5kV的电压加到面板30驱动器件时，对于每器件3μA的电子发射量Ie，来自最近行的电子束在面板30上的位置向隔离器偏移大约120μm，而对于每器件0.14到5.6μA的电子发射量Ie确认有大约90μm的位置变化(波动)。来自第二最近行的电子束位置向隔离器偏移大约290μm，并确认有大约60μm随Ie而发生的位置变化(波动)。从这些结果得知类似于第一实施例，能够提供位置随Ie变化(波动)小的成象装置。
在第四实施例中，后板侧的电极314是通过在Ar气氛中喷涂Al达1,000A厚而形成的。面板侧的中间层314是通过在Ar气氛中喷涂氧化锡靶达2,000A厚而形成的。高电阻膜51是通过使用NiO进行离子束沉积达2,000A厚而形成的。隔离器基底是由矾土制成的。
<第五实施例>
第五实施例示例说明使用块形低电阻部件作为后板侧上的中间层的情形。
图24是表示第五实施例隔离器部分的剖视图。标号31表示包含电子源基底的后板；30表示标包含荧光物质和金属本底的面板；20表示隔离器；210表示块形低电阻部件；13表示连线；111表示器件；112表示电子束轨迹；51表示高电阻膜。
在第五实施例中，后板侧的中间层310的长度d3设置为1,100μm，低电阻部件的高度d1设置为150μm。连线方向每一隔离器的长度设置为40mm。在第五实施例中，后板侧上的块形低电阻部件210还起到连线电极的作用。第五实施例中，面板30的内表面与后板31的内表面之间的距离(以下称为板厚度)h设置为2.3mm。这种情形下，块形低电阻部件使得来自对隔离器间隔开大约300μm的器件列(以下称为最近的行)的电子遵循离开隔离器方向的一个轨迹，并然后被电极310和隔离器上的正电荷拉向隔离器。结果是，电子到达荧光物质上正确的位置。这时。由器件行上(以下称为第二最近行)的器件发射的电子的轨迹远离隔离器大约1,100μm，而随后的器件不受影响。类似于以上实施例，这样能够获得没有变形和波纹的图象。
第五实施例中，作为块形低电阻部件，使用350×300μm的铝部件。然而，低电阻部件可以由金属材料诸如Ni，Cr，Au，Mo，W，Pt，Ti，，Al，Cu，及Pd，以及这些金属的合金。第五实施例以及第四实施例中，面板侧上的电极310通过在Ar气氛中喷涂Al达800A的厚度形成。第五实施例中，类似于第四实施例，隔离器的高电阻膜51由NiO形成。后板侧上的中间层310和面板侧上的低电阻部件的每一个具有大约每单位长度为1×101Ω/mm或更低的电阻。第五实施例中，隔离器由碱石灰玻璃制成。
<第六实施例>
第六实施例示例说明使用块形低电阻部件作为后板和面板侧上的中间层的情形。
图25是表示第六实施例隔离器部分的剖视图。第六实施例的结构与第五实施例的结构相同。标号31表示包含电子源基底的后板；30表示标包含荧光物质和金属本底的面板；20表示隔离器；210表示块形低电阻部件；310表示后板侧上的块形低电阻部件；13表示连线；111表示器件；112表示电子束轨迹；51表示高电阻膜。面板30的内表面与后板31的内表面之间的距离(以下称为板厚度)h设置为1.5mm，低电阻部件210的高度d3设置为900μm，低电阻部件310的高度d1设置为250μm。这种情形下，块形低电阻部件使得来自对隔离器间隔开大约300μm的器件列(以下称为最近的行)的电子遵循离开隔离器方向的一个轨迹，并然后被面板侧上的隔离器的低电阻块和隔离器的高电阻部分52的正电荷拉向隔离器。结果是，电子到达荧光物质上正确的位置。这时。由器件行上(以下称为第二最近行)的器件发射的电子的轨迹远离隔离器大约1,100μm，而随后的器件不受影响。类似于以上实施例，这样能够获得没有变形和波纹的图象。
第六实施例中，作为块形低电阻部件，使用350×300μm的铝部件和900×300μm的铝部件分别用作为后板和面板侧的块形低电阻部件。然而，每一低电阻部件可以由金属诸如金，铂，铑和铜制成。后板侧上的中间层310和面板侧上的低电阻部件的每一个具有大约每单位长度为1×101Ω/mm或更低的电阻。第六实施例中，隔离器由氮化铝制成。
<第七实施例>
第七实施例是针对扁平场致发射(FE)型电子发射器件用作为本发明的电子发射器件。
图26是扁平FE型电子发射器件的平面图。标号3101表示电子发射部分；3102和3103表示用于向电子发射部分3101施加电位的一对器件电极；3113表示行向连线；3114表示列向连线；1020表示隔离器。
在电子发射时，电压施加在电极3102和3103之间以引起电子发射部分3101中的尖端末梢发射电子。电子被面向电子源的加速电压(未示出)拉向与荧光物质(未示出)撞击，并引起荧光物质发光。在第七实施例中，图象装置通过与第一实施例相同的的方法配置隔离器而形成，并且类似于第一实施例被驱动而获得高质量的图象，其中即便是在隔离器附近的电子束偏移也受到抑制。
<第八实施例>
第八实施例的特点在于，具有不同电阻的薄膜形成为上和下中间层，后板侧的中间层做成比面板侧的中间层长。
图27是用于说明第八实施例的第一实施例中成象装置在隔离器附近的剖视图。根据第八实施例，在与第一实施例相同的结构中，电子源基底和面板之间的距离设置为3.0mm。
参见图27，标号31表示包含电子源基底的后板；30表示标包含荧光物质和金属本底的面板；20表示隔离器；324表示后板侧的中间层；325表示面板侧上中间层；13表示连线；111表示器件；112表示电子束轨迹；51表示高电阻膜。在第八实施例中，面板侧的中间层325的长度d3设置为800μm，后板侧的中间层324的长度d1设置为1,100μm，连线方向每一隔离器的长度设置为80mm。
这种情形下，隔离器的高电阻膜在面板和后板之间的每单位长度上具有大约6×109Ω/mm的电阻。后板侧的中间层324具有每单位长度9×108Ω/mm或更小的电阻，设置面板侧中间层325具有每单位长度大约1×104Ω/mm的电阻。当6.5kV的电压加到面板30驱动器件时，对于每器件3μA的电子发射量Ie，来自最近行的电子束在面板30上的位置向隔离器偏移大约110μm，而对于每器件0.14到5.6μA的电子发射量Ie确认有大约150μm的位置变化(波动)。来自第二最近行的电子束位置向隔离器偏移大约300μm，并确认有大约70μm随Ie而发生的位置变化(波动)。从这些结果得知类似于第一实施例，能够提供位置随Ie变化(波动)小的成象装置。
在第八实施例中，面板侧的电极325是通过在Ar气氛中喷涂Al达1,000A厚而形成的。后板侧的中间层324是通过在Ar气氛中喷涂氧化铬靶达2,000A厚而形成的。至于高电阻膜51，使用氧化镍，并在氧等离子中喷涂镍靶达1,500A厚。隔离器基底是由硼硅玻璃制成的。
即便面板侧的中间层比后板侧的中间层短，只要在面板侧的中间层每单位长度的电阻和面板侧的中间层每单位长度的电阻之间设置明显的差异，并且面板侧的中间层每单位长度的电阻较低，则就能够对电子施加满意的偏转。
如上所述，根据本发明，能够向由电子发射器件发射以到达应当被辐照的部件的电子施加较好的偏转。特别地，在防止电子撞击支撑部件的同时，能够使得电子到达比较接近理想的着陆位置的位置。电子着陆位置随被发射的电子数目的波动可被降低。此外，使用图象显示装置作为成象装置，能够降低图象的畸变和波纹。
由于在不背离本发明的精神和范围之下能够作出本发明的很多明显有很大差别的实施例，故应当理解，本发明除去由所附权利要求定义之外并不限于其特别的实施例。
权利要求
1.一种电子装置，它包括具有电子发射器件的后基底；具有被电子辐照的部件的前基底；以及用来保持所述后基底和所述前基底之间的间隔的支撑部件，其中施加了用于从所述后基底向所述前基底加速电子的电场，所述支撑部件的表面具有从连接到所述后基底的部分算起长度为d1且在纵向每单位长度电阻为R1的第一区域，从连接到所述前基底的部分算起长度为d3且在纵向每单位长度电阻为R3的第三区域，以及介于第一和第三区域之间并在纵向每单位长度电阻为R2的第二区域，R1和R3都低于R2，且第一和第三区域的长度和电阻至少满足以下条件之一a)d1＜d3b)R1＞R3
2.根据权利要求1的装置，其中所述支撑部件第三区域的长度d3对应于不小于所述前基底和所述后基底之间的距离的1/10。
3.根据权利要求1的装置，其中其电导比第二区域表面的电导高的部件暴露在第一区域的表面。
4.根据权利要求1的装置，其中其电导比第二区域表面的电导高的部件暴露在第三区域的表面。
5.根据权利要求1的装置，其中第二区域的表面由其电导低于第一和第三区域表面的电导的部件制成。
6.根据权利要求1的装置，其中第二区域侧的第一区域的端部的电位与第二区域侧的第三区域的端部的电位之间的电位差，以及第二区域侧的第一区域的端部与第二区域侧的第三区域的端部之间的间隔具有不大于8kV/mm的关系。
7.根据权利要求1的装置，其中第二区域侧的第一区域的端部的电位与第二区域侧的第三区域的端部的电位之间的电位差，以及第二区域侧的第一区域的端部与第二区域侧的第三区域的端部之间的间隔具有不大于4kV/mm的关系。
8.根据权利要求1的装置，其中所述支撑部件通过连线或电极连接到所述后基底或所述前基底。
9.根据权利要求1的装置，其中所述电子发射器件为冷阴极型电子发射器件。
10.根据权利要求1的装置，其中所述电子发射器件为表面电导发射型电子发射器件。
11.一种电子装置，它包括具有电子发射器件的后基底，具有被电子辐照的部件的前基底，以及用来保持后基底和前基底之间的间隔的支撑部件，其中施加了用于从所述后基底向所述前基底加速电子的电场，所述支撑部件的表面具有从连接到所述后基底的部分算起长度为d1的第一区域，从连接到所述前基底的部分算起长度为d3的第三区域，及介于第一和第三区域之间的第二区域，所述支撑部件表面上在第一和第三区域中的纵向每单位长度的电位差小于所述支撑部件在第二区域中表面上的纵向每单位长度的电位差，并令ΔV1为连接到所述后基底的部分的电位与第二区域侧上的第一区域端部的电位之间的电位差，ΔV3为连接到所述前基底的部分的电位与第二区域侧上的第三区域端部的电位之间的电位差，这些电位差满足ΔV1/d1＞ΔV3/d3
12.根据权利要求11的装置，其中所述支撑部件第三区域的长度d3对应于不小于所述前基底和所述后基底之间的距离的1/10。
13.根据权利要求11的装置，其中其电导比第二区域表面的电导高的部件暴露在第一区域的表面。
14.根据权利要求11的装置，其中其电导比第二区域表面的电导高的部件暴露在第三区域的表面。
15.根据权利要求11的装置，其中第二区域的表面由其电导低于第一和第三区域表面的电导的部件制成。
16.根据权利要求11的装置，其中第二区域侧的第一区域的端部的电位与第二区域侧的第三区域的端部的电位之间的电位差，以及第二区域侧的第一区域的端部与第二区域侧的第三区域的端部之间的间隔具有不大于8kV/mm的关系。
17.根据权利要求11的装置，其中第二区域侧的第一区域的端部的电位与第二区域侧的第三区域的端部的电位之间的电位差，以及第二区域侧的第一区域的端部与第二区域侧的第三区域的端部之间的间隔具有不大于4kV/mm的关系。
18.根据权利要求11的装置，其中所述支撑部件通过连线或电极连接到所述后基底或所述前基底。
19.根据权利要求11的装置，其中所述电子发射器件为冷阴极型电子发射器件。
20.根据权利要求11的装置，其中所述电子发射器件为表面电导发射型电子发射器件。
21. 一种成象装置，它包括权利要求1到20任何之一中定义的所述电子装置，其中图象在所述由电子辐照的部件上形成。
22.一种成象装置，它包括权利要求1到20任何之一中定义的所述电子装置，其中所述由电子辐照的部件具有在电子辐照时能够发光的发光物质。
23.一种成象装置，它包括权利要求1到20任何之一中定义的所述电子装置，其中所述由电子辐照的部件具有在电子辐照时发光的荧光物质。
全文摘要
一种电子装置包含带有电子发射器件的后基底,由电子辐照的前基底,及用于保持这些基底之间的间隔的支撑部件。电场的分布受到控制,作用在离开支撑部件方向的力施加到被发射的电子以防止电子撞击支撑部件。这时,向前基底电子被加速。由于在后基底侧偏转力产生的偏转度大于在前基底侧偏转力产生的偏转度,故后基底侧偏转力相对弱化。
文档编号H01J9/24GK1198584SQ98106108
公开日1998年11月11日 申请日期1998年3月31日 优先权日1997年3月31日
发明者山崎康二, 伏见正弘, 光武英明 申请人:佳能株式会社