专利名称：图象形成装置的制作方法
技术领域：
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。
由于上述冷阴极元件能够在比热阴极元件低的温度下发射电子，所以它们无需加热的加热器。因此，冷阴极元件有比热阴极元件更简单的结构，并且能够更微型地制造元件。即使在基板上按高密度设置大量的元件，也不易出现例如基板的热熔化等问题。此外，冷阴极元件不同于热阴极元件，由于热阴极元件因依靠灯丝加热来工作，所以热阴极元件的响应速度较慢。因此，冷阴极元件的优点是响应速度较快。
由于这些原因，正在广泛地进行冷阴极元件应用的研究。
在各种冷阴极元件的实例中，由于表面传导电子发射元件的结构特别简单，并容易制造，所以上述表面传导电子发射元件有可以在大面积上形成大量元件的优势。因此，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大量元件的方法。
已在研究有关表面传导电子发射元件的应用，例如用于如图象显示装置、图象记录装置和电子束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5066833和日本专利公开No.2-257551和4-28137中披露的，已研究利用表面传导电子发射元件和受电子束轰击发光的荧光体的组合的图象显示装置。使用表面传导电子发射元件和荧光体的组合的这类图象显示装置显示出优于其它常规图象显示装置的特性。例如，与近来很受欢迎的液晶显示装置比较，由于上述图象显示装置自发光，所以它不需要背光。此外它还有宽视角。
在例如由本申请人申请的美国专利4904895中披露了激励许多成排的FE型电子发射元件的方法。作为把FE型电子发射元件应用于图象显示装置的实例已知有由Meyer等报告的平板显示装置。[R.meyer在Tech.Digest of4th Int.Vacuum Microelectronics Conb.,pp.6-9(1991)上发表的“LETI中微尖显示的最新发展”(Recent Development on MicrotipsDisplay at LETI)]。
在由本申请人申请的日本专利公开no.3-55738中披露了把成排设置的许多MIM型电子发射元件用于图象显示装置的实例。
在使用上述各种电子发射元件的适用的图象形成装置中，在深度方向极薄的平面显示装置具有占据较小空间和重量轻的优点。由此，这种显示装置作为代替使用阴极射线管的显示装置已变成引人注目的焦点。
图20是表示构成平面图象显示装置的显示板部分一例的透视图，该显示板被局部剖切以展示该装置的内部结构。
参照图20，该装置包括背板3115，侧壁3116和面板3117。背板3115、侧壁3116和面板3117构成用于维持显示板中真空度的气密性外壳。
基板3111固定在背板3115上，在基板上形成n×m个冷阴极元件3112。(m和n是大于2的正整数，根据预定的显示象素适当地设定)。如图20所示，按m个行布线图形3113和n个列布线图形3114设置n×m个冷阴极元件3112。把由基板3111、冷阴极元件3112、行布线图形3113和列布线图形3114组成的部分称为“多电子束源”。至少在行布线图形3113和列布线图形3114交叉部分的布线图形之间形成绝缘层(未示出)。这样可保持布线图形之间的电绝缘。
在面板3117的下表面形成包括荧光体的荧光膜3118。用三基色红(R)、绿(G)和蓝(B)的各个荧光体(未示出)涂敷荧光膜3118的部分。并且，把黑体(未示出)设置在构成荧光膜3118的各颜色荧光体之间。在荧光膜3118面对背板3115一侧的表面上形成由铝(Al)或类似物构成的金属敷层3119。
配置有气密性结构的电连接接线端Dx1至Dxm、Dy1至Dyn和Hv，以使显示板与电路(未示出)电连接。接线端Dx1至Dxm与多个电子源的行布线图形3113电连接；接线端Dy1至Dyn与多个电子源的列布线图形3114电连接；接线端Hv与金属敷层3119电连接。
在上述气密性容器内保持约10-6Torr的真空度。随着图象显示装置显示区域的增加，该装置需要防止背板3115和面板3117因气密性容器内外之间的压力差造成的变形或损坏的装置。加厚背板3115和面板3117的方法不仅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，在图20中，结构支撑件(称为隔板或肋)3120每个都包括用于抵抗大气压的相对薄的玻璃板。按这种方式，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，一般确保小于1毫米或几毫米数量级的间隙，并保持气密性容器内部的高真空。
在使用上述显示板的图象显示装置中，当通过外接线端Dx1至Dxm和Dy1至Dyn把电压加在各个冷阴极元件3112上时，各个冷阴极元件3112就发射电子。同时，通过外接线端Hv把几百伏至几kV数量级的高电压加在金属敷层3119上，以加速发射的电子，使其轰击面板3117的内表面。结果，构成荧光膜3118的各颜色荧光体受激发光，于是在荧光屏上显示图象。
在上述图象显示装置的显示板中存在下列诸多的问题。
首先，由于一些从隔板3120附近发射的电子撞击隔板的事实或由吸附于隔板上的发射电子的离子效应而产生离子的事实，在隔板3120上有可能会产生电荷。引起由冷阴极元件3112发射的电子的轨道弯曲，因此电子到达与正常位置不同的荧光体部位上。结果，在隔板附近的显示图象畸变。
其次，由于为了加速由冷阴极元件3112发射的电子，在多个电子束源与面板3117之间加有高于几百伏(即大于1KV/mm的强电场)的高压，因而有在隔板3120表面上发生表面放电的危险。在隔板按上述方式产生电荷的情况下，特别有可能感应放电。
为解决这些问题，已提出通过设置成使很小的电流渡过隔板来消除电荷。为此，在绝缘隔板的表面上形成高电阻膜，从而在隔板表面上渡过很小的电流。用于防止隔板充电的膜是氧化锡薄膜，氧化锡和氧化铟的混合晶体(mixed-crystal)薄膜，或岛状金属膜。并且，为了加强用于防止隔板充电的薄膜功能，已提出在隔板3120与基板3111或荧光膜3118相接触的表面及其附近设置导电膜。以期这能确保在用于防止隔板充电的薄膜与基板3111之间和用于防止隔板充电的薄膜与荧光膜3118之间的电连接。
可是，如果导电膜有突起或呈角度的形状，那么在基板3111与面板3117之间施加高压时，将会出现电场集中。这可引起放电。结果，出现引起冷阴极元件3112损坏，难以形成图象的问题。为了抑制这样的放电，便降低在基板3111与面板3117之间施加电压，于是不可能获得足够的亮度。
因此，本发明的目的在于提供一种可减少其表面电荷和发生的放电的隔板，以及有该隔板的图象形成装置。
按照本发明，提供这样的图象形成装置来实现上述目的，该图象形成装置包括外壳；设置于外壳内的电子源；图象形成部件，受外壳内的电子源发射的电子照射而形成图象；和隔板，设置在外壳内的相互之间加有不同电压的电极之间，隔板具有导电性并通过导电层与电极电连接，至少一个导电层有由直线部分和曲线部分的组合形状或直线部分和钝角部分的组合形状所限定的端部。
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，所有附图中，相同的标号表示相同或类似的部分。
图1是用于本发明实施例的显示板的透视图；图2是用于图1的显示板中的多个电子束源的平面图3是沿图2中B-B’线剖切的剖面图；图4A和4B是展示荧光膜图形的图；图5是沿图1中A-A’线剖切的示意性剖面6A和6B分别是用于说明平坦型表面传导电子发射元件的平面图和剖面图；图7A至7E是用于说明制造表面传导电子发射元件工艺的剖面图；图8是表示用于形成处理的电源所加电压的波形图的例子；图9A和9B是用于说明激活处理一例的曲线图；图10是用于说明垂直型(vertical-type)表面传导电子发射元件的基本结构的示意性剖面图；图11A至11F是用于说明制造垂直型表面传导电子发射元件工艺的剖面图；图12是展示用于显示装置的部件的(发射电流Ie)与(所加的部件电压Vf)之比和(部件电流If)与(所加部件电压Vf)之比的特性的典型实例的曲线图；图13是展示代表NTSC电视信号的驱动电路结构的方框图；图14A至14B是展示低电阻膜(中间层)的突起形状例的图；图15是用于说明本实施例低电阻膜形状的图；图16是用于说明荧光膜图形的图；图17是展示按照M.Hartwell等人的部件的平面图；图18是展示按照C.A.Spindt等人的部件的剖面图；图19是展示MIM型部件结构的典型实例的图；图20是展示构成平面型图象显示装置的显示板一实例的透视图；图21是用于说明本发明第二实施例的低电阻膜形状的图；图22是用于说明本发明第三实施例的低电阻膜形状的图；图23是用于说明本发明第四实施例的低电阻膜形状的图；和图24A和24B是用于说明按照实施例制造低电阻膜方法的图。
下面参照
本发明的优选实施例。
在详细说明各实施例之前，先总体说明实施例。
假设已采用上述设置，即在支撑件(隔板)接触图象形成部件一侧和接触器件基板一侧的部位附近的隔板上叠置上述导电膜(下面也称为“过渡层”)。在这种情况下，如果在过渡层和高电阻膜之间的边界(下述)有引起电场强烈集中的形状，则会发生下列现象(1)当电压供给图象形成部件时，在过渡层集中电场的部位产生放电。供给图象形成部件的电压越高，电场的集中就越强烈，发生这种放电现象的频率就更频繁。
(2)结果，由于在放电部位附近的电子源的劣化图象质量下降。此外，为了防止引起亮度下降的放电现象，便限制供给图象形成部件的电压。
本发明人已设计了下列措施来消除这些困难具体地说，用于抵抗大气压的支撑件置于在电子束产生器件的气密性密封外壳内的加不同电压的电极之间，该支撑件包括绝缘部件，在其表面上覆盖具有导电性且其电阻率高于电极电阻率的膜。通过其电阻低于高电阻膜的低电阻膜(过渡层)，该高电阻膜电连接于两个电极之间。低电阻膜的边缘最好包括直线部分和曲线部分的组合或直线部分和钝角部分的组合。
这样，按照该实施例的电子束产生器件的支撑件(隔板)的表面配有通过低电阻膜电连接基板侧电极与荧光膜侧电极的高电阻膜。结果，即使带电粒子附着于绝缘部件表面，用通过低电阻膜(例如金属膜)流过高电阻膜的某些电流中和充电粒子，从而可中和隔板上的电荷。由于金属的低电阻膜置于连接高电阻膜与器件基板侧之间或高电阻膜与图象形成部件之间的大部分区域上，如上所述，可提供稳定的电流。因此，可防止充电，从而可以防止发光部位的偏移。
并且，配置低电阻膜的边缘部分，该边缘部分有组合了直线和具有大曲率曲线或组合了直线和限定钝角部分的外形，从而可抑制电场集中。按照该实施例，由于有该隔板，在图象形成部件和器件基板之间可加高压。
按照上述结构，因应用较高电压，在图象形成装置中的发光位置没有偏移，因而可获得亮度改善的优良图象。
下面更详细地描述该实施例。
(1)图象显示装置的概述下面说明按照本发明该实施例的图象显示装置的显示板结构及其制造方法。
图1是用于本实施例的显示板的透视图。该板局部被剖切，以展示装置的内部结构。
该装置包括背板1015，侧壁1016和面板1017。背板1015、侧壁1016和面板1017构成维持显示板内真空度的气密性外壳。在组装该气密性容器中，要求在部件之间密封连接，以维持足够的强度和气密性。作为例子，用熔接玻璃涂敷连接件，在大气或氮气氛中于400～500℃的温度下烧结10分种以上，可实现密封。以后将说明对该气密性容器内部抽真空的方法。并且，该气密性容器内部维持1×10-6乇左右的真空度。因此，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碰撞而损坏。
在背板1015上固定基板1011，在该基板上形成n×m个冷阴极元件1012(其中m、n为大于2的正整数，按照预定的显示象素适当地设置。例如，在用于高清晰度电视机的显示装置中，最好n=3000,m=1000)。用m个行布线图形1013和n个列布线图形1014矩阵排列n×m个冷阴极元件。由部件1011～1014构成的部分称为“多个电子束源”只要用于本实施例图象显示装置的多个电子束源是由按简单矩阵形式排列冷阴极元件构成的电子束源，那么就不必限定各冷阴极元件的材料、形状或制造方法。因此可使用表面传导电子发射、FE或MIM型之类的冷阴极元件。
下面，说明多个电子束源的结构，该电子源由在基板上按简单矩阵形式设置作为冷阴极元件的表面传导电子发射元件(后面说明)来构成。
图2是用于图1中的显示板的多个电子束源的平面图。其中在基板1011上设置类似于在图6A和6B中所示的表面传导电子发射元件，这些器件按具有行布线图形1013和列布线图形1014的简单矩阵形式排列。在行布线图形1013和列布线图形1014相交部位的电极之间形成绝缘层，从而维持电极之间的电绝缘。
图3是沿图2中B-B’线剖切的剖面图。
注意，通过在基板上预先形成表面传导电子发射元件的行布线图形1013和列布线图形1014、电极间绝缘层(未图示)、器件电极和导电薄膜，然后通过行布线图形1013和列布线图形1014供给各器件电流，进行加电形成(electrification 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束源。
在该实施例中，多个电子束源的基板1011固定于气密性外壳的背板1015上。可是，在多个电子束源的基板1011有足够的机械强度的情况下，该基板1011本身也可用作气密性外壳的背板。
在面板1017的下表面形成荧光膜1018。由于该实施例涉及彩色显示装置，因而用用于CRT技术领域的三基色彩色红、绿和蓝荧光体涂敷荧光膜1018部分。如图4A所示，按条形结构涂敷各色荧光体，在荧光条之间设置黑体(black conductor)1010。设置黑体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，也可通过防止外光反射等，防止显示器对比度下降。虽然用于黑体1010成分是石墨，但只要适于上述目的的任何其它材料都可使用。
应用的三基色荧光体并不限于图4A所示的条形阵列。例如，可采用如图4B所示的△形阵列或其它阵列。
在制造单色显示板的情况下，用用单色荧光材料作为荧光膜1018，不必一定用黑体材料。
并且，在荧光膜1018背板一侧的表面上配置在CRT技术领域中众所周知的金属敷层1019。设置金属敷层1019的目的是通过反射荧光膜1018发射光的部分来改善光利用率，保护荧光膜1018以防负离子碰撞造成的损伤，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。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。当使用用于低电压的荧光体作为荧光膜1018时，不需要金属敷层1019。
为了施加加速电压或改善荧光膜1018的导电性，可在面板1017和荧光膜1018之间配置由例如ITO材料制备的透明电极，尽管在本实施例中并不使用这样的电极。
图5是沿图1中A-A’线作的剖面图。图5中的相同标号代表与图1相同的部分。隔板1020包括绝缘部件1020a，形成于绝缘部件1020a表面上的防止充电的高电阻膜1020b，和在隔板对接面与邻接对接面的隔板侧面部分形成低电阻膜1020c，其中，对接面分别面对面板1017的内表面(金属敷层1019等)和基板1011(行或列布线图形1013或1014)的表面。用连接材料1041按获得上述目的的所需间隔在基板1011表面上大量设置和固定这种隔板。
此外，高电阻膜11至少形成在绝缘部件1020a暴露于气密性外壳内部真空中的那部分表面上，并通过隔板1020上的低电阻膜1020c和连接材料1041与面板1017内侧(金属敷层1019等)和基板1011表面(行布线图形1013或列布线图形1014)电连接。在该所述模式中，各隔板1020皆具有薄板形状，该薄板与行布线图形1013平行并与其电连接。
隔板1020应具有足以承受加在基板1011上的行布线图形1013和列布线图形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。
用例如石英玻璃、含少量的(如Na之类)杂质的玻璃、钠钙玻璃、或由氧化铝构成的陶瓷等材料作为隔板1020的绝缘部件1020a的材料。最好，绝缘部件1020a的热膨胀系数接近构成气密性容器的部件材料的热膨胀系数，或用与气密性容器部件材料相同的材料。
由隔板1020防止充电的高电阻膜1020b的电阻Rs分压加在高电位侧的面板1017(金属敷层1019之类)上的加速电压Va而获得的电流流过高电阻膜1020b。因此，从防止充电和功耗的角度考虑，应把隔板的电阻Rs设置在预定的范围。从防止充电的角度考虑，表面电阻R/□最好设置为低于1×1012Ω。为获得令人满意的防充电效果，表面电阻R/□最好设置为低于1×1011Ω。尽管该表面电阻的下限取决于隔板的形状和加在隔板之间的电压，但最好将其设置为大于1×105Ω。
形成在绝缘部件上的高电阻膜的厚度t希望在10nm至1μm的范围内。虽然取决于材料表面能量、与绝缘部件的连接性能和基板温度，但一般厚度低于10nm的薄膜通常形成为岛状，电阻不稳定，加工性能差。相反，如果膜厚t大于1μm，那么膜压力增加，膜剥离的危险增加。此外，由于需要较长时间来形成膜，因而加工性能差。所以，高电阻膜的厚度最好在50-500nm的范围内。表面电阻R/□等于ρ/t，其中ρ是电阻率。考虑到上述R/□和t的期望范围，高电阻膜的电阻率ρ最好在0.1Ωcm至1×108Ωcm的范围内。并且，为把表面电阻和膜厚设置在更好的范围，电阻率ρ应设置在1×102Ωcm至1×106Ωcm的范围内。
如上所述，由于电流流过形成于隔板上的高电阻膜或因整个显示器工作过程中产生的热，使隔板温度上升。如果高电阻膜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电阻温度系数为绝对值大于1％的负值。即，期望高电阻膜的电阻温度系数设置为低于1％。
可用例如金属氧化物作为具有防充电性能的高电阻膜1020b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，即使在由冷阴极元件1012发射的电子与隔板1020碰撞的情况下，也不容易使其充电。除金属氧化物之外，碳是具有二次电子发射系数低的另一种材料。尤其是非晶碳材料具有高电阻值，因而可容易地控制隔板电阻到预定值。
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值，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1020b材料。此外，该材料在制造显示器的工艺(后述)过程中其电阻值仅稍稍改变。并且，该材料的电阻温度系数绝对值低于1％，易于实际使用。作为过渡金属元素，可用Ti、Cr、Ta等。
用例如反应溅射法、电子束汽相淀积法、离子镀敷法或辅助离子(ion-assisted)淀积法等薄膜形成方法，在绝缘部件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。也可用其它金属和例如CVD或醇盐涂敷法形成金属氧化物膜。在碳膜尤其是非晶碳膜的情况下，可用淀积法、溅射法、CVD或等离子CVD法等形成碳膜，在膜形成的气氛中含氢，或用碳氢化合物气体作为膜形成气体。
设置形成隔板1020的低电阻膜1020c，使高电阻膜1020b与在高电位侧的面板1017(金属敷层1019等)和在低电位侧的基板1011(布线图形1013、1014等)电连接。以下，低电阻膜1020c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)过渡层电连接高电阻膜11与面板1017和基板1011。
如上所述，为防止隔板1020表面充电，设置高电阻膜1020b。在高电阻膜1020b与面板1017(金属敷层1019等)和基板1011(布线图形1013、1014等)直接连接或通过对接部件1041连接的情况下，在连接部分的界面产生大的接触电阻，在隔板表面上产生的电荷不可能很快地清除。为防止这些问题，在隔板1020与面板1017或对接部件1041接触的对接面或侧面上形成低电阻过渡层。
(2)过渡层使高电阻膜1020b的电位分布均匀。
由冷阴极元件1012发射的电子按照由在面板1017和基板1011之间产生的电位分布决定的电子轨道移动。为防止电子轨道分布于隔板1020附近，必须控制整个隔板1020上的高电阻膜1020b的电位分布。当高电阻膜1020b与面板1017(金属敷层1019等)和基板1011(布线图形1013、1014等)直接或通过对接部件1041连接时，由于在连接部位界面的接触电阻，在连接状态下电位分布变得不均匀，高电阻膜1020b的电位分布可能偏离预定值。为防止该问题，沿隔板1020与面板1017和基板1011对接接触的整个长度的隔板边缘(对接表面或侧表面)形成低电阻过渡层，对各过渡层加预定电位，从而可控制整个高电阻膜1020b的电位。
(3)过渡层控制发射电子的轨道。
由冷阴极元件1012发射的电子按照取决于面板1017和基板1011之间产生的电位分布的电子轨道移动。由于冷阴极元件发射的电子在隔板附近的作用影响，因而隔板的设置可能导致某些限制(在布线图形和器件的位置方面变化)。在这种情况下，为形成没有畸变和不均匀的图象，必须控制发射电子轨道，使其轰击在面板1017上的预定位置。通过在与面板1017侧面与基板1011侧面接触的侧面上设置低电阻过渡层，使得在隔板1020附近的电位分布有预定的形状，从而可控制发射电子的轨道。
应从有大大低于高电阻膜1020b的电阻的材料中选择构成有低电阻膜的中间层1020c的材料。这种材料可选自诸如Ni、Cr、Au、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu和Pd等金属及其合金，由如Pd、Ag、Au、RuO2和Pd-Ag金属或金属氧化物与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。
要求对接部件1041具有可电连接隔板1020与低电阻布线图形1013和金属不敷层1019的导电率。更具体地说，适于使用添加导体粘接剂或金属微粒的玻璃熔料。
设置有气密性结构的电连接接线端Dx1到Dxm、Dy1到Dyn和Hv，以电连接显示板与电路(未图示)。接线端Dx1到Dxm与多个电子束源的行布线图形1013电连接；接线端Dy1到Dyn与多个电子束源的列布线图形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，在组装气密性容器之后，在其上连接排气管和真空泵(均未图示)，并把气密性容器内部抽到约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，在封离排气管之前或之后立即在气密性容器中的预定位置形成吸气膜(未图示)。例如通过加热器或高频加热沉积材料，加热主要由例如Ba构成的吸气材料形成吸气膜。吸气膜的吸气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，当通过行布线图形Dx1到Dxm和列布线图形Dy1到Dyn对冷阴极元件1012加电压时，冷阴极元件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。结果，构成荧光膜1018的各颜色荧光体受激而发光，于是显示图象。
通常，表面传导电子发射元件1012即本实施例中的冷阴极元件的所加电压设置为约12至16V；在金属敷层1019与冷阴极元件1012之间的距离d为约0.1mm至8mm；加在金属敷层1019与冷阴极元件1012之间的电压约为0.1KV至10KV。
上面已说明本实施例显示板的基本结构及其制造方法和图象显示装置的一般特征。
(2)多个电子束源的制造方法下面说明用于上述实施例显示板的多个电子束源的制造方法。若用于本实施例的图象显示装置的多个电子束源是按简单矩阵形式设置冷阴极元件的电子源，那么对表面传导电子发射元件的材料、形状和制造方法无任何限制。因此，可使用如表面传导电子发射元件、FE型器件或MIM型器件。
由于要求有大显示面积且廉价的显示装置，因此特别优选这些冷阴极元件中的表面传导电子发射元件。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。并且，本发明人还发现，在适用的表面传导电子发射元件中，有由细微粒膜构成的电子发射部分或其周边部分的器件具有极好的电子发射性能，并能够容易地制连因此，这样的器件最适用于高亮度、大屏幕显示装置的多个电子束源。由此，在上述实施例的显示板中，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电子发射元件。下面将首先说明优选的表面传导电子发射元件的基本结构、制造方法和特性，然后说明有按简单矩阵形式设置大量器件的多个电子源的结构。
(表面传导电子发射元件的优选结构和优选的制造方法)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电子发射元件的典型例子包括两种元件，即平坦型元件和垂直型元件。
(平坦型表面传导电子发射元件)首先，说明平坦型表面传导电子发射元件的结构和制造方法。图6A和6B分别是用于说明平坦型表面传导电子发射元件结构的平面图和剖面图。
参照图6A和6B,1101表示基板；1102和1103表示器件电极；1104表示导电薄膜；1105表示由加电形成处理形成的电子发射部分；1113表示由加电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、如氧化铝等的各种陶瓷基板、或有形成在其上淀积例如SiO2等绝缘层的上述各种基板中的任一种作为基板1101。
在基板1101上相互相对并与基板大体平行地设置的器件电极1102和1103由导电材料形成。可以使用例如上述的如Ni、Cr、Au、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu、Pd和Ag等金属及其合金，诸如In2O3-SnO2等金属氧化物，或诸如多晶硅等半导体材料等材料。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，也可使用任何其它方法(例如印刷技术)形成这些电极。
按照电子发射元件的应用和目的适当设计电极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的数量级。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的一部分包括细微粒膜。这里所说的“细微粒膜”是包括大量的作为构成器件的细微粒(包括微粒团)的膜。从微观的角度来看，通常的单个微粒以预定的间隔、按相互相邻的方式、或以相互重叠的方式存在于膜中。
用于细微粒膜的微粒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细微粒膜的厚度很好地电连接器件电极1102或1103所需的条件，下述进行加电形成处理的条件，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，在10埃至500埃的范围更好。
用于形成细微粒膜的材料是例如如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等半导体和碳。从中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，并把其表面电阻设在从103至107Ω/□的范围内。
由于导电薄膜1104与器件电极1102和1103接触时最好能良好地电连接，因而设置它们使其局部相互重叠。作为实现这种重叠的方法，如图6A和6B所示，从底部按基板、器件电极和导电薄膜的顺序重叠各部分。按照此情况，可从底部开始按基板、导电薄膜和器件电极的顺序设置器件。
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的特性。用下述的加电形成处理在导电薄膜1104上形成裂缝。在某些情况下，在裂缝部分内有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示意性地表示。
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。在加电形成处理之后用下述的加电激活处理形成薄膜1113。
薄膜1113可为单晶石墨、多晶石墨或非晶碳或其混合物，其厚度可小于500埃，小于300埃更好。
注意，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示意性地表示。并且，图6A示出去除薄膜1113一部分的器件。
以上说明了表面传导电子发射元件优选的基本结构。用于该实施例的器件有下列组成部分。
也就是说，钠钙玻璃用作基板1101,Ni薄膜用作器件电极1102和1103。电极厚度d为1000埃，电极间隔L为2μm。细微粒膜的主要成分是Pd或PdO，细微粒膜的厚度约为100埃，宽度W为100μm。
下面，说明优选的平坦型表面传导电子发射元件的制造方法，图7A至7E是展示表面传导电子发射元件的制造工序的剖面图。注意，与图6A、6B中的相类似的部分被标以相同标号。
1)首先，如图7A所示，在基板1101上形成器件电极1102和1103。
就形成方法而言，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，用光刻技术在沉积的电极材料上刻图。从而形成一对器件电极1102和1103，如图7A所示。
2)然后，如图7B所示，形成导电薄膜1104。
就形成方法而言，首先，在图7A的基板上涂敷有机金属溶液，然后干燥和加热，烧结涂敷的溶液，形成细微粒膜。此后，用光刻法把细微粒膜刻图成预定形状。有机金属溶液指主要成分为用于导电薄膜中的细微粒材料。(例如，在本实施例中用Pd作主要成分。并且，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其它方法。)除在本实施例中使用的涂敷有机溶液的方法作为用细微粒成膜导电薄膜的方法之外，还可用如真空蒸镀法、溅射法或化学汽相沉积法等其它方法。
3)接着，如图7C所示，在器件电极1102和1103之间施加来自形成电源1110的适当电压，于是进行形成处理，形成电子发射部分1105。
加电形成处理包括使电流流过由细微粒膜形成的导电薄膜1104(图7B)，以使导电薄膜的一部分适当地破坏、变形或变质，改变该部分的性能，从而获得形成适于电子发射的理想结构。在导电薄膜的该部分，由细微粒膜构成且改变为适于电子发射的理想结构(即电子发射部分1105)处，形成薄膜中的适当裂缝。用有电子发射部分1105的薄膜1104与在形成电子发射部分1105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方法，其中，图8示出由形成处理的电源1110提供的适当电压波形的例子。在由细微粒膜构成的导电薄膜的情况下，最好使用脉冲形成电压。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。此时，三角形脉冲波的波峰值Vpf逐惭增加。并且，在三角形脉冲波之间按适当的间隔插入用于监测电子发射部分1105的形成的监测脉冲Pm，并用电流计1111测量此时流过的电流。
在本实施例中，在1×10-5乇的真空下，设置脉冲宽度T1为1msec；脉冲间隔T2为10msec，脉冲波峰值Vpf在各脉冲均增加0.1V。每施加五个三角形波脉冲，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，即在施加监测脉冲时由电流计1111测量的电流变为小于1×10-7A，则结束形成处理的加电。
上述处理方法对本实施例的表面传导电子发射元件较好。在有关例如由细微粒膜构成的膜材料或厚度、或器件间隔L等表面传导电子发射元件的设计变化的情况下，加电处理条件最好进行相应变化。
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，从而改善电子发射性能。
该加电激活处理包括对由上述加电形成处理形成的电子发射部分1105(图7C)的加电处理，在适当条件下加电，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)。比较加电激活处理前后的电子发射部分1105，在施加相同电压下发射电流一般会增大100倍以上。
更具体地说，在1×10-4～1×10-5乇的真空中，周期性地加脉冲电压进行激活，以淀积主要来源于是在真空气氛中存在的有机化合物的碳或碳化合物。淀积物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。淀积材料1113的厚度低于500埃，低于300埃更好。
为更详细地说明加电方法，图9A示出加自激活电源1112的适当电压波形的例子。在该实施例中，周期性地施加固定电压的矩形波进行加电激活处理。具体地说，矩形波电压Vac设置为14V；脉冲宽度T3为1msec；脉冲间隔T4为10ms.。注意，上述激活的加电处理条件适于本实施例的表面传导电子发射元件。在改变表面传导电子发射元件的设计的情况下，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，用于捕获自表面传导电子发射元件发射的发射电流Ie。阳极与直流(DC)高压电源1115和电流计1116连接。(在把基板1101装入显示板之后进行激活处理的情况下，在显示板荧光面用作阳极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，从而监视加电激活处理的过程，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。当开始从激活电源1112施加脉冲电压时，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。在发射电流Ie基本饱合时，停止从激活电源1112施加电压，然后结束加电激活处理。
注意，上述加电处理条件最适于本实施例的表面传导电子发射元件，在改变表面传导电子发射元件的设计的情况下，加电条件最好随器件设计的改变而改变。
因此，如上所述制造在图7E中所示的平坦型表面传导电子发射元件。
(垂直型表面传导电子发射元件)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电子发射元件的另一种更典型的结构，也就是说，垂直型表面传导电子发射元件的结构。
图10是展示垂直型表面传导电子发射元件的基本结构的示意性剖面图。标号1201表示基板；标号1202和1203表示器件电极；标号1206表示垂直形成部件；标号1204表示用细微粒膜的导电薄膜；标号1205表示由加电形成处理形成的电子发射部分；标号1213表示由加电激活处理形成的薄膜。
垂直型表面传导电子发射元件的结构与上述平坦型表面传导电子发射元件的结构的区别在于器件电极之一(1202)设置于垂直形成部件1206上，导电薄膜1204覆盖垂直形成部件1206的侧面。因此，在图6A中所示的平坦型表面传导电子发射元件的器件电极间隔L设置为台阶的垂直形成部件1206的高度Ls。基板1201、器件电极1202和1203、和使用细微粒膜的导电薄膜1204可由在平坦型表面传导电子发射元件的说明中列出的材料构成。并且，台阶形成部件1206包括如SiO2等电绝缘材料。
下面，说明垂直型表面传导电子发射元件的制造方法，图11A至11F是用于说明制造步骤的剖面图。在这些图中，各标号与图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。可用溅射法淀积例如SiO2形成绝缘层，但是，也可用如真空蒸镀法或印刷法等其它成膜方法形成绝缘层。
3)接着，如图11C所示，在绝缘层1206上形成器件电极1202。
4)其次，如图11D所示，用腐蚀法去除如图11C所示的一部分绝缘层1206，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。为了形成导电薄膜，可使用例如涂敷法等成膜技术，用与上述平坦型器件相同的方法来形成。
6)其次，用与上述平坦型器件相同的方法，进行加电形成处理，从而在图11E的导电薄膜1204上形成电子发射部分1205。(可进行类似于用图7C说明的平坦型器件的加电形成处理。)7)然后，按在平坦型器件下的情况，进行加电激活处理，在电子发射部分周围淀积碳或碳化合物1213。(可进行类似于用图7D说明的加电激活处理。)这样，如上所述制造在图11F中所示的垂直型表面传导电子发射元件。
(用于显示装置的表面传导电子发射元件的特性)上述已说明平坦型和垂直型表面传导电子发射元件的结构和制造方法。下面，说明用于显示装置的这些电子发射元件的特性。
图12示出用于本实施例显示装置的器件的下列典型特性(发射电流Ie)与(供给器件的电压Vf)之比；(器件电流If)与(供给器件的电压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，这些特性也改变。由此，图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第一，当器件施加大于预定值(称为阈值电压Vth)的电压时，发射电流Ie急剧增加，另一方面，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来说，器件是一种具有明显确定的阈值电压Vth的非线性器件。
第二，因发射电流Ie随着器件电压Vf进行变化，因此可用器件电压Vf控制发射电流Ie大小。
第三，对表面传导电子发射元件而言，发射电流Ie快速响应于施加的器件电压Vf进行输出，因此可用所加器件电压Vf的时间周期来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电子发射元件最适于显示装置。例如，在按照显示图象的象素数配置大量的器件的显示装置中，如果利用上述第一特性，就可对该显示器的显示屏进行顺序扫描。具体地说，按照预定的发光亮度，对驱动器件适当地施加大于阈值电压Vth的电压，而对未选择器件施加低于阈值电压Vth的电压。以这种方式，顺序地开关驱动器件，从而顺序地扫描显示屏进行显示。
并且，利用第二或第三特性可控制发光亮度。从而能够进行灰度级(grayscale)显示。
(具有按简单矩阵形式设置的大量器件的多个电子束源的结构)下面将说明在基板上按简单矩阵形式排列和布线上述表面传导电子发射元件所获得的多个电子束源的结构。
图2是用于图1的显示板的多个电子束源的平面图。其中，在基板上设置类似于图6A中所示类型的表面传导电子发射元件，用行布线电极1013和列布线电极1014按简单矩阵形式对这些器件布线。在行布线电极1013和列布线电极1014交叉部位处的电极之间形成绝缘层(未示出)，从而维持电被间的电绝缘。
图3是沿图2中B-B’线作的剖面图。
应指出，通过下述制造方法，即在基板上预先形成表面传导电子发射元件的行布线电极1013、列布线电极1014、过渡电极绝缘层(未示出)和器件电极以及导电膜，然后通过行布线电极1013和列布线电极1014提供给各器件电流，进行加电形成处理和加电激活处理，制造上具有这种结构的多个电子源。
(3)驱动电路的结构(及其驱动方法)图13是表示用于根据NTSC电视信号进行电视显示的驱动电路结构框图。参照图13。图13中的显示板1701对应于上述显示板。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逐行进行数据移位。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信号分离的同步信号。
下面详细地说明在图13的装置中各部分的功能。
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。将按一次一行(n个器件)的顺序驱动在显示板1701中设置的多个电子束源即按m行×n列矩阵形式排列的冷阴极元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，用于对从多个电子束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1702整体地配置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。实际上，组合开关元件如FETs等可容易地形成该开关元件。注意，根据图12中冷阴极元件的特性设置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。根据来自下述的同步信号分离电路1706的同步信号Tsync，控制电路1703产生用于扫描电路1702、移位寄存器1704和行存储器1705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，如果用频率分离(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，但是，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。具体地说，控制信号TSFT是用于移位寄存器1704的移位时钟。由串/并转换获得的一行图象数据(相应于n个电子发射元件的驱动数据)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。输出存储的内容，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是根据各图象数据I’d1至I’dn，对各电子发射元件1015进行适当激励/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中的电子发射元件上。
如上所述，参照以上说明的图12，对于发射电流Ie，本实施例的表面传导电子发射元件具有以下基本特性。电子发射元件具有确定的阈值电压Vth(在实施例的表面传导电子发射元件中设定为8V，下面说明)，只有当施加大于阈值电压Vth时，各器件才发射电子。此外，发射电流Ie随大于阈值电压Vth的电压的变化而变化，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Vth，就不发射电子。但是，如果电压大于阈值电压Vth，那么表面传导电子发射元件发射电子。在这种情况下，能够通过改变脉冲的峰值Vm来控制输出电子束密度。此外，能够通过改变脉冲的宽度Pw来控制电子束的电子电荷总量。
因此，作为根据输入信号调制各电子发射元件的方法，可使用电压调制方式、脉冲宽度调制方式等。在实现电压调制方式中，可把根据输入数据产生恒定长度的电压脉冲和调制脉冲的峰值的电压调制电路用作调制信号发生器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。
移位寄存器1704和行存储器1705可以用作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。
在使用数字型电路的情况下，必须把来自同步数字信号分离电路1706的输出信号DATA转换成数字信号。为实现该目的，可以在同步信号分离电路1706的输出端连接A/D转换器。无论行存储器1705是输出数字信号还是模拟信号，都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，该电路可以增设放大器，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元件的激励电压。
在使用模拟信号的电压调制方式的情况下，可使用控制放大器等的放大电路用作调制信号发生器1707，如果需要，可把移动电平电路等附加在其上。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，把来自振荡器的输出放大到电子发射元件驱动电压的放大器附加在其上。
在具有上述结构的本实施例中可以应用的图象显示装置中，当通过外接线端Dx1至Dxm和Dy1及Dyn把电压施加在各电子发射元件上时，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，从而加速电子束。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结构是本发明可采用的图象形成装置的实例，按照本发明的思想，可以进行各种变更。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的高清晰度TV)。
(隔板)如上所述，在高电阻膜1020b与面板1017和基板1011对接的边缘(隔板1020的对接面或侧面)上设置低电阻膜(过渡层)1020c。在面板1017侧和基板1011侧的低电阻膜1020c与高电阻膜1020b电连接。如果低电阻膜(过渡层)1020c出现突起部分，那么在其附近会发生电场的突然变化，并且该突起会引起放电。
图14A和14B示出包括突起形状的一例低电阻膜1020c。图14A中的A部分示出在与面板1017侧和基板1011侧接触的高电阻膜1020b的侧表面上的低电阻膜(过渡层)1020c的一例。在该实例中，低电阻膜(过渡层)1020c确定90°的角度，结果，在这些交叉面的边缘处的电场增强。
下面说明解决该问题的措施。
为使电场的突然改变不发生，由直线和有较大曲率的曲线形成低电阻膜(过渡层)1020c。更具体地说，暴露于气密性外壳内部的低电阻膜(过渡层)1020c的边缘被设置成不包括如突起、锐角或有较小曲率半径的曲线之类的形状。
在图15中，G表示在隔板1020的两个低电阻膜1020c(即在面板1017侧面上的低电阻膜和在基板1011侧面上的低电阻膜)之间的距离，Va表示加在低电阻膜1020c两端的电压，r表示低电阻膜1020c在其端部的曲率半径。在这些条件下，在低电阻膜1020c端部产生的最大电场强度Emax约为Emax=β(Va/G)β=[2(G/r)/In(4G/r)]其中，Va/G是在两个低电阻膜1020c之间产生的平均电场强度，系数β表示在低电阻膜1020c端部处电场强度增强的大小的比率。上述式子对应于沿电场平均方向有几乎旋转对称形状的突起的情况。在本发明中，这样设置隔板，使其在相对于隔板厚度方向的前后表面上有低电阻膜1020c。对应有旋转对称形状和有相对于平面(例如圆柱形状)的对称形状的过渡形状考虑这种设置。对于有相对于平面对称的形状，系数β估计大约为β=(1/4)•G/r]]>换言之，当β在有旋转对称形状的情况下为100时，在平面对称的情况下β变为约10。因此，当在本发明情况下进行初略估计时，假定β为20～50的系数。
虽然理论上估计由1×109V/m数量级的电场产生的在突起或角部附近形成的强电场引起的电子发射，但实际表明当超过1×107V/m时场发射可能性增加。已指出，其原因是因在突起或角部存在很小的突起而增强电场强度。因此，在本发明的情况下，在流行的实用的批量生产制造技术的限制内，最大电场强度最好保持在1×107V/m以下。当然，使用非常仔细地制造的隔板，可能实现在1×109V/m的情况下的工作，而不产生放电。
在前述实施例中，使用的隔板为在边缘其表面形成90°角度的平行六面体的矩形。可是，在隔板形有由隔板侧面限定的在边缘处低于150°角度的形状的情况下，按照本发明的低电阻膜1020c的作用明显。因此，本发明也可采用有矩形六角梭柱体或八角梭柱体形状的隔板。
下面详细说明本实施例的装置实例。
在下述实施例中，用m个行布线图形和n个列布线图形按简单矩阵形式(参见图1和图2)，排列n×m(n=3072,m=1024)个表面传导电子发射元件来获得所用的多个电子束源，其中该器件有在电极之间的导电细微粒膜上的电子发射部分。
在用与背板相同的材料构成的、长度为20mm、宽度为5mm、厚度为0.2mm的玻璃表面上，用溅射形成厚度为0.5μm的氮化硅膜。把得到的基体作为绝缘部件1020a。用在所述第一膜的膜表面上形成的Cr-Al氮化合金膜和氧化铬膜构成的膜作为高电阻膜。这些膜的厚度分别为200nm和5nm。但本发明的高电阻膜并不限于此。
接着，形成厚度为0.1μm的Au膜作为低电阻膜。该膜形成为等距离宽度H(=30μm)的条，与面板侧的连接端和背板侧的连接端(例如，平行于行布线图形1013的表面和金属敷层1019的表面)平行，但不位于在隔板的端部上(参见图15)。
图24A和24B是用于说明制造隔板1020的低电阻膜1020c方法的图。
把隔板1020放置在辅助掩模1501中，辅助掩模1501在与隔板长边对靠的部位有凸出部分(参见图24A)，然后，放置掩模1502，覆盖隔板1020。
掩模1502被形成图形，以便在与预定形状的低电阻膜1020对应的部分露出隔板1020。尤其是，在与低电阻膜1020c的端部对应的区域1503设置预定曲率半径。由于曲率半径为几微米或更大些，所以能够使用普通的腐蚀方法等形成膜。就下面的第二实施例中使用的掩模而言，如下所述，可使用用相同制造过程制造的掩模。可以上述说明的溅射方法制造低电阻膜1020c。
另一种可使用的制造方法包括，用大功率激光束照射低电阻膜1020c的端部，清除用溅射法制造的这些部分，从而获得期望的形状。在隔板1020与掩模1502之间出现位置偏移的情况下，结果，低电阻膜形成得与隔板的侧端面相交，这种方法能够清除不需要的部分，防止电场的增强。
设置条形低电阻膜1020c的端部，使其处于短于隔板端表面20μm(图15中1=20μm)的位置。低电阻膜1020c的两端部分A的边缘半径r为20μm，并且与直线部分B平滑连接。这可防止在面板和背板之间加高电压时出现的放电。应该指出，低电阻膜1020c的端部位置应处于不影响器件发射电子的轨道的区域内。此外，在角部的半径r并不限于本实施例中提到的尺寸，也可以用前述的尺寸。
用导电玻璃熔料连接隔板与行布线图形和在面板上的金属敷层。导电玻璃熔料是导电微粒的混合物，其表面涂敷有金属。导电玻璃熔料电连接在隔板表面上的防止充电膜与行布线图形或面板。
按照本实施例制造带有图1所示的隔板1020的显示板。下面，参照图1和图5，说明细节。
首先，把基板1011固定在背板1015上。预先在基板1011上形成行布线图形1013、列布线图形1014、电极间绝缘层(未示出)和表面传导发射器件的导电薄膜。接着，以相等间隔同时与其平行地把隔板1020固定在基板的行布线图形上，其中，通过在绝缘部件1020a(钠钙玻璃构成)暴露于密封外壳内的表面上形成高电阻膜1020b(后述)，和在对接端面上形成作为导电膜的低电阻膜1020c而获得隔板1020。各隔板1020的高度为5mm、厚度为200μm、长度为20mm。
通过侧壁1016和在背板1015、面板1017和侧壁1016之间的接合以及背板1015、面板1017和隔板1020之间的接合，把带有荧光膜1018和设置在其内侧的金属敷层1019的面板1017放置在基板1011之上5mm的位置处。在基板1011与背板1015之间、背板1015与侧壁1016之间以及面板1017与侧壁1016之间涂敷玻璃熔料(未示出)，并在大气中于400～500℃温度进行10分钟或更长时间的焙烧进行密封连接。
通过混合了导电填料或有比如金属之类导电材料的导电玻璃熔料(未示出)，并与上述密封外壳的密封同时，在大气中于400～500℃的温度下进行10分钟或更长时间的焙烧，在基板1011侧的行布线图形1013上(例如，宽度300μm)和在面板1017侧的金属敷层1019上设置隔板1020并与其电连接。
用于该实施例的荧光膜1018示于图16中。具体地说，荧光膜为沿列(Y)方向延伸的由R(红)、G(绿)和B(蓝)彩色荧光体构成的条形。设置黑体21b，不仅分离彩色荧光体(R、G、B)21而且沿Y方向的象素。在与行(X)方向平行的黑体21b的区域(宽300μm)上通过金属敷层1019的中间设置隔板1020。当进行上述密封时，使各色荧光体21a与设置在基板1011上的器件相对应。为此，准确地设置背板1015、面板1017和隔板1020。
通过排气管(未示出)用真空泵对如上那样制成的密封外壳抽真空，从而获得足够的真空。然后，通过外接线端Dx1至Dxm和Dy1至Dyn、行布线图形1013和列布线图形1014对器件通电，完成上述的加电形成处理和加电激活处理，从而制造多个电子束源。
在真空度达到约1×10-6乇时使用气体燃烧器加热并封离排气管(未示出)，以密封外壳。然后，为保持密封后的真空度，进行吸气剂处理。
在使用图1及图5所示的经上述处理的显示板的图象显示装置中，通过外接线端Dx1至Dxm和Dy1至Dyn，把扫描信号和调制信号从信号源(未示出)分别加在冷阴极元件(表面传导电子发射元件)1012上，器件便发射电子。通过高压接线端Hv，把高电压加在金属敷层1019上，加速发射的电子束。电子轰击荧光膜1018，使彩色荧光体21a(图16中的R、G、B)受激发光，从而显示图象。把加在高压接线端Hv上的电压设定为3kV至10kV，把供给行布线图形1013、列布线图形1014的电压Vf设定为14V。
在这种情况下，以两维形式形成相等间隔的发光点的行。这些包括由靠近隔板1020的冷阴极元件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。
下面是用图1所示的显示板作的大量实验数据表。该表表明实验参数(G、r、Va、Emax)和在各种条件下是否发生放电。
实验G(mm)r(μm)Va(KV)发生放电15203 无252010 无352 3 无452 10 无52203 无622010 无722 3 很少822 10 与90°角度的端部相比减少了发生频率920.5 10 经常(例如与本发明相比)图21是用于展示和说明本发明第二实施例的原理图。
如同第一实施例，在基板1011与面板1017之间设置隔板1020。在绝缘部件1020a的表面上形成高电阻膜1020b和低电阻膜1020c，由此获得隔板1020。具体地说，在沿绝缘部件1020a长边的侧面1020a-1表面上形成低电阻膜1020c，并与面板1017上的金属敷层1019和基板1011上的行布线图形1013电连接。在图21中，1020c-A表示与面板1017(金属敷层1019)和基板1011(行布线图形1013)平行的低电阻膜1020c的直线部分。并且，1020c-B表示与多个直线(直线包括低电阻膜的直线部分1020c-A)，在沿隔板1020短边的侧面1020a-2的附近(长度L的区域)相互成钝角连接的低电阻膜1020c的端部。在基板1011侧的端部1020c-B与行布线图形1013(在相交处1020c-C)相交，在面板1017侧的端部1020c-B与金属敷层1019相交。
在该实施例中，由包括钝角的多边形构成各低电阻膜端部1020c-B。可是，通过使钝角大于约120°最好是大于150°，如同用用于第一实施例的光滑曲线形成低电阻膜端部1020c-B的情况一样，可减轻在低电阻膜端部1020c-B的电场集中。
图22是用于展示和说明本发明第三实施例的原理图。
该实施例不同于第一和第二实施例之处在于，沿隔板1020长边的侧面1020a-1形成的低电阻膜端部1020c-B这样延伸，以便接触隔板1020短边的侧面1020a-2。这种设置能够减小来自低电阻膜直线部分1020c-A附近的电子发射元件1012的发射电子和来自低电阻膜端部1020c-B附近的电子发射元件1012的发射电子所接收的电场对隔板1020的影响之差。如果隔板1020的横向厚度t等于或小于低电阻膜1020c的高度h，那么就尤其有放。在这种设置中，隔板1020的绝缘部件1020a的端部不易于调整较好。可用于绝缘部件的材料是有高机械强度的陶瓷。
图23是用于展示和说明本发明第四实施例的原理图。
该实施例与第一至第三实施例不同之处在于，沿隔板1020短边的侧面1020a-2上也形成低电阻膜端部1020c2。低电阻膜端部1020c2包括直线部分1020c2-A和端部1020c2-B。端部1020c2-B可具有如同第一实施例中的曲线形状或如同第二实施例中的多边形形状。并且，它们可以延伸到由绝缘部件1020a的长侧面1020a-1和短侧面1020a-2限定的边缘1020a-3。由于这种设置，在由长侧面1020a-1和短侧面1020a-2限定的边缘1020a-3附近的低电阻膜1020c与1020c2之间的边界处形成低电阻膜中的凹槽。结果，沿高电阻膜1020b的方向形成凹形的等电位面。这样就能够防止沿边缘1020a-3附近的高电阻膜1020b的方向形成凸形等电位面。如果隔板1020的横向厚度t等于或小于低电阻膜1020c的高度h，那么就尤其有效。
在该实施例中，在面板1017侧和构成电子源的基板1011侧上都形成了低电阻膜1020c。但是，在本发明的低电阻膜端部1020c-B设置于面板1017一侧或设置于构成电子源的基板1011一侧时，都可获得缓解电场集中和抑制放电的效果。如果该实施例中的低电阻膜1020c设置于在低电位一边的构成电子源的基板1011一侧上时，该效果很大。并且，如果该低电阻膜1020c设置于面板1017一侧同时还设置于构成电子源的基板1011一侧时，效果更大。因此，这种设置非常好。
按照本发明的图象显示装置有下列优点1)因隔板表面有与基板和荧光膜电连接的高电阻膜，因而可中和隔板电荷。并且，由金属等构成的低电阻膜设置于高电阻膜与器件基板或高电阻膜与图象形成部件连接部分的大部分区域上，从而可防止充电和发光位置偏移。
2)通过提供具有直线、有大曲率半径的曲线、钝角或其组合的这些外形的低电阻膜，可抑制电场集中。结果，可在荧光膜与器件基板之间施加高电压，同时还可抑制放电。
3)作为前述结果，可提供一种具有因使用较高电压而改善亮度且不存在发光位置偏移的良好图象的图象形成装置。
本发明能够大大减少在图象形成装置中尤其是在隔板上发生的放电，同时维持令人满意的防止充电效果。
显然，可作出按照本发明的大量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，包括外壳；设置于所述外壳内的电子源；图象形成部件，受所述外壳内的所述电子源发射的电子照射而形成图象；和隔板，设置在所述外壳内的电极之间，电极上加有相互不同的电压，所述隔板具有导电性并通过导电层与电极电连接，至少一个所述导电层有由直线部分和曲线部分的组合形状或直线部分和钝角部分的组合形状所限定的端部。
2．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述隔板为多边形，每个所述导电层在所述隔板角部附近有限定为曲线或钝角形状的边缘部分。
3．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述曲线部分的曲率半径大于等于1μm。
4．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述隔板包括绝缘部件和覆盖所述绝缘部件表面的导电膜。
5．根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述导电膜的表面电阻为1×10-5～1×10-12Ω/□。
6．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述隔板用于提供对大气压的抵抗。
7．根据权利要求4所述的装置，其特征在于，每个所述导电层的表面电阻小于所述导电膜的表面电阻。
8．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电子源有通过布线连接的多个电子发射元件，所述隔板与所述布线电连接。
9．根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述电子发射元件是冷阴极元件。
10．根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述冷阴极元件是表面传导电子发射元件。
11．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电子源包括按由多个行布线图形和多个列布线图形形成的矩阵形式布线排列的多个电子发射元件，所述隔板设置于所述行布线图形上或所述列布线图形上并与其电连接。
12．根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述电子发射元件是冷阴极元件。
13．根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述冷阴极元件是表面传导电子发射元件。
14．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述图象形成部件有用于加速由所述电子源发射的电子的加速电极，所述隔板与所述加速电极电连接。
15．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述图象形成部件有荧光体和用于加速由所述电子源发射的电子的加速电极，所述隔板与所述加速电极电连接。
16．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述隔板为平板形的隔板。
17．根据权利要求4所述的装置，其特征在于，其中所述绝缘部件由与构成所述外壳相同的材料构成。
全文摘要
一种如图象显示装置之类的图象形成装置,具有可减小其表面充放电发生的隔板。该装置包括:外壳;设置于外壳内的电子源;图象形成部件,受外壳内的电子源发射的电子照射而形成图象;和隔板,设置在外壳内的相互之间加有不同电压的电极之间。隔板具有导电性并通过导电层与电极电连接,每个导电层都有由直线部分和曲线部分的组合形状或直线部分和钝角部分的组合形状所限定的端部。
文档编号H01J29/86GK1219750SQ98106489
公开日1999年6月16日 申请日期1998年4月10日 优先权日1997年4月11日
发明者左纳义久, 光武英明, 安藤洋一 申请人:佳能株式会社