[发明专利]图象形成装置

说明书

本发明涉及诸如使用电子源的图象显示装置之类的图象形成装置。

已知有两种类型的元件，即热阴极元件和冷阴极元件用作构成上述电子源的电子发射部分。冷阴极元件的已知实例有表面传导电子发射元件，场致发射型电子发射元件(以下称为“FE”)，和金属/绝缘体/金属型电子发射元件(以下称为“MTM”)。

例如，M.I.Elinson在Radio Eng.Electron Phys.,10,1290(1965)中论述了表面传导电子发射元件的实例，其它实例将在下面论述。

表面传导电子发射元件利用因电流平行流过薄膜表面从而形成于基板上的小面积薄膜产生电子发射的现象。这种表面传导电子发射元件的各种实例已有报道。一种依据上述Elinson提出的SnO₂薄膜。其它实例使用Au薄膜[G.Dittmer，“薄固体膜”，9,317(1972)]；In₂O₃/SnO₂薄膜[m.Hartwell和C.G.Fonstad,“IEEE Trans.ED Conf.”519(1975)]；和碳薄膜[Hisashi Araki等，“Vacuum”vol.26,no.1,p.22(1983)]等。

图17是表示如上所述M.Hartwell等的元件的平面图。该元件结构是这些表面传导电子发射元件的典型实例。参照图17，标号3001表示基板；标号3004表示包括用溅射法形成的金属氧化物的导电薄膜，其被形成为如图所示为字母“H”形平坦形状。对导电薄膜3004进行加电处理(以下称为“加电形成”)，从而形成电子发射部分3005。把图17中的间距L设定为0.5～1mm，把宽度W设定为0.1mm。为便于说明，在导电薄膜3004的中心按矩形来表示电子发射部分3005。但是，它仅仅是示意性的，并未准确地表示电子发射部分的实际位置和形状。

在上述常规表面传导电子发射元件，尤其是按照M.Hartwell等披露的表面传导电子发射元件中，在电子发射前对形成于导电薄膜3004上的电子发射部分3005进行称为“加电形成”的处理。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数量级增加的DC电压加在导电薄膜3004的两端，使电流流过该薄膜，从而使导电薄膜3004局部破坏、变形或改变性能，形成有高电阻的电子发射部分3005。局部破坏、变形或改变性能的导电薄膜3004的部分产生缝隙。在加电形成处理后，如果对导电薄膜3004施加适当的电压，那么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型电子发射元件的已知实例。

图18表示FE型元件结构的典型实例，是按照上述Spidt等披露的元件的剖面图。该元件包括基板3010；包括导电材料的发射体布线图形3011；发射锥体3012；绝缘层3013；和栅电极3014。把适当的电压加在发射锥体3012和栅电极3014之间，便引起发射锥体3012的尖端发射电子。

在另一个FE型部件的结构实例中，未采用图18中所示这种叠层结构。而是以大体平行于基板面的状态，在基板上设置发射体和栅电极。

C.A.mead在J.Appl.Phys.,32,646(1961)上发表的“隧道发射器件的工作(Operation of Tunnel-Emission Device)”中披露了MIM型电子发射元件的已知实例。图19是表示MIM型元件结构典型实例的剖面图。该元件包括基板3020；用金属制成的下电极3021；厚度约100埃数量级的薄绝缘层3022；用金属制成的厚度约为80～300埃数量级的上电极3023。把适当的电压加在上电极3023和下电极3021之间，便引起该元件从上电极3023表面发射电子。