[发明专利]成像设备、电子发生设备和发生设备制造及特性调节方法

说明书

本发明涉及在基片上设置一批表面传导发射器件组成的电子发生设备、调节此电子发生设备特性的方法、制造此电子发生设备的方法、以及应用了这种电子发生设备的成像设备。

作为电子发射器件，传统上周知的两类是热电子阴极器件与冷阴极器件。冷阴极器件例如有表面传导发射器件、场致发射型发射器件(以后称作FE型器件)与金属/绝缘体/金属型发射器件(以后称作MIM型器件)。

FE型器件的已知例子描述于W.P.Dyke与W.W.Dolan的“FieldEmission”，《Advance in Electron Physics》，8，89(1956)以及C.A.Spindt的“Physical Properties of thin-film field emission cathodes withmolybdenum cones”，《J.Appl.Phys.》，47，5248(1976)中。

MIM型器件的已知例子描述于C.A.Mead的“Operation ofTunnel-emission Devices”，《J.Appl.Phys.》，32，646(1961)中。

表面传导发射器件的例子例如有M.I.Elinson描述于《Radio，Eng.Electron Phys.》，10(1965)中的，其它一些例子将于下面说明。

表面传导发射器件利用了下述现象：使电流平行地通过在基片上形成的薄膜的表面，会在小面积的薄膜上引起电子发射。这种表面传导发射器件包括应用Au薄膜的器件(G.Dittmer：《Thin Solid Films》，9，317(1972))，应用In₂O₃/SnO₂薄膜的器件(M.Hartwell与C.G.Fonstad，《IEEE Trans.ED Conf.》，519(1975))，应用碳薄膜的器件(HisashiAraki，et al：《Vacuum》，Vol.26，No.1.p.22(1983))，等等，以及根据上述的Elinson的应用SnO₂薄膜的器件。

图27是M.Hartwell等人的表面传导发射器件的平面图，这一例子反映了这类表面传导发射器件的典型结构。参看图27，标号3001指基片而3004指由溅射形成的金属氧化物薄膜。此导电薄膜3004呈H形构型，如图27所示。相对导电薄膜3004执行起电过程(以后称作激励形成过程)，形成了电子发射部3005。参看图27，有一设定为0.5至1mm的间隙L和一设定至0.1mm的宽度W。为便于图示，电子发射部3005呈矩形且位于导电薄膜3004的中央，但这并非精确地表明了此电子发射部的正确位置与外形。

在M.Hartwell等人的上述表面传导发射器件中，电子发射部3005通常是由在电子发射之前对导电薄膜3004施行称之为激励形成过程的起电过程而形成的。在此激励形成过程中，进行起电时是以极慢速率例如1V/min的速率，将恒定的DC电压施加到导电薄膜3004的两端来部分地使导电薄膜3004破坏或变形或改变导电薄膜3004的性质，由此形成高电阻的电子发射部3005。注意，导电薄膜3004的破坏了的或变形了的部分或是性质已改变了的部分上存在裂缝。当在激励形成过程之后将适当的电压加到导电薄膜3004之上，在此裂缝附近即产生电子发射。

上述表面传导发射器件的优点在于是冷阴极器件，它们的结构简单，易于制造。因此，可以在广泛领域内构成许多装置。例如在本申请人所申请的日本专利(公开)64-31332号中，已公开了用来配置和驱动一批这类器件的方法。

已研究了关于表面传导发射器件在例如诸如图象显示设备的成象设备、图象记录设备、带电束源等方面的应用。

关于在成像设备中的应用，正如本申请人所申请的美国专利5066883号与日本专利(公开)2-257551与4-28137号所公开的，已研究了表面传导发射器件与电子束辐射下发光的荧光体相结合的形式。这类图像显示设备预期具有较传统的图像显示设备更为优越的种种性质。例如，与当前通用的液晶显示设备相比，上述的显示设备的优点在于它是光发射型而不需背景光以及它有宽广的视角。

本发明人等除上述传统的器件外，还研究了各种材料、各种制造方法与各种结构的冷阴极器件。本发明人等还研究了配置有一批冷阴极器件的多电子束源以及用到了这种多电子束源的图像显示设备。