[发明专利]用于制造电子源和成像设备的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于制造电子源和一种成像设备的方法和设备。

已知有热电子发射型及冷阴极电子发射型的两类电子妈射装置。其中，冷阴极发射型装置指包括场致发射型(下文称为FE型)装置，金属/绝缘层/金属型(下文称为MIN型)装置和表面传导电子发射装置。FE型装置的实例包括由W.P.Dyke和W.W.Dolan在《电子物理学进展》第8卷(1956年)第89期的“场致发射”一文中提出的装置和由C.A.Spindt在《应用物理杂志》第47卷(1976年)第5284期的“具有钼锥体的薄膜场致发射的物理性质”一文中所提出的装置。

MIN型装置的实例业已在《应用物理杂志》第32卷(1961年)第646期上C.A.Mead所作“隧道发射放大器”的论文中公开。

表面传导电子发射装置的实例包括由M.I.Elinson在《无线电工程·电子物理学》第10卷(1965年)中所提出的一种装置。

表面传导电子发射装置是利用当电流受迫平行于薄膜表面流动时，电子会由在一衬底上构成的一小片薄膜上发射出的现象而制得的。Elinson提出在这种类型装置中使用二氧化锡薄膜，而Dittmer则在《固体薄膜》第9卷(1972年)第317期的一文中提出使用金薄膜，另一方面，M.Hartwell与C.G.Fonstad在《IEEE汇刊·电子装置会议》第519期(1975年)中，H.Araki et al.在《真空》第26卷(1983年)第1期第22页的中则分别讨论了使用In₂O₃/SnO₂薄膜和碳薄膜的情况。

附图34示意性地说明了由M.Hartwell提出的一种典型的表面传导电子发射装置。在图26中，参考数号1代表一衬底。参考数号4代表一电子导电薄膜，该薄膜通常是用溅射的方式制成一种“H”形的金属氧化膜而制备出的，当该薄膜受电子激励过程影响时，薄膜的一部分最终成为一电子发射区域5，在下文的描述中，上述电子激励过程称为“激励成形”。在图26中，使上述装置的一对电极分离的金属氧化膜的薄的水平的区，它的长度L是0.5至1mm，而宽度W是0.1mm。

但是应注意，表面传导电子发射装置不必非有在一简单操作中制造的“H”形薄膜不可。也可将一对电极象“H”的支柱一样彼此平行地排列在第一位置上，然后构制一导电薄膜以连接上述电极。薄膜的材料与厚度可不同于电极的材料与厚度。

通常，一个电子发射区域5在一表面传导电子发射装置中是通过使装置的导电薄膜4受到电激励的初始过程的影响而产生的，上述过程称为“激励成形”。在激励成形过程中，将一恒定直流电压或以典型的1伏/分的速度上升的一种缓慢上升直流电压施加到导电薄膜4已知的相对两端上，以使薄膜部分地毁坏，形变或变形，从而产生一电子发射区域5，该区域电阻较高。这样，电子发射区域5就成为导电薄膜4的一部分，该部分中通常包括一个或若干个间隙，使得电子能够从间隙中发射出去。注意，一旦表面传导电子发射装置处于一激励成形过程中时，则每当有一适宜的电压加在导电薄膜4上而使一股电流通过发射装置时，上述表面传导电子发射装置就会从它的电子发射区域5处发射电子。

由于表面传导电子发射装置具有一种特别简单的结构并且能够以一种简单的方式制造，所以可将大量的这种装置在一较大的区域内毫不困难地进行有利的排列。实际上，业已做了大量研究以充分发掘表面传导电子发射装置的这一优点。例如，业已提出了包括一种自发射型扁浅成像设备在内的各种成像设备。

在包括大量表面传导电子发射装置的电子源的典型实例中，可如图14所示，将上述装置排列成平行的行，并将每行装置的正、负极分别连接到共同的导线上(阶梯结构)，或是如图10所示，构制一导线矩阵，并将上述装置连接到各自的导线上。

为了使包括许多电子发射装置的成像设备能够稳定地提供清晰、明亮的图像，就要求电子发射装置能够一致地且有效地工作以发射电子。表面传导电子发射装置的效率是由当将某一确定的电压加在装置的电极上时，流经该装置成对的电极间的电流(下文称为“装置电流”)与发射到成像设备真空中的电子所产生的电流(下文称为“电子发射电流”)的比值确定的。如果电子源的所有电子发射装置都能够在如一成像设备等的设备中一致且有效地工作以发射电子，且上述的成像设备包括一荧光体作为其成像件，则这种设备就可成为一种高清晰度成像设备或是一种电视机，这种电视机可以很扁，且其消耗的能量也减少了。这样，这种可节省能量的设备的驱动电路及其它部件也可以由较低的成本来制造。