專利名稱：成像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用電子發(fā)射器件和光發(fā)射元件的諸如扁平圖象顯示設(shè)備等的成像設(shè)備，更具體地，本發(fā)明特征在于隔板，該隔板置于在其上形成電子發(fā)射器件的電子源基板和具有光發(fā)射元件的基板之間以保持這二塊基板的距離。
背景技術(shù)：
迄今，就包括CRT的圖象顯示設(shè)備而論，需要更大的顯示面板幕并且一個重要的主題是和實現(xiàn)大的顯示面板幕相關(guān)聯(lián)實現(xiàn)薄尺寸和輕重量。作為可以實現(xiàn)薄尺寸和輕重量的圖象顯示設(shè)備，本發(fā)明的申請人已建議采用表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的扁平圖象顯示設(shè)備。根據(jù)這種采用平面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的圖象顯示設(shè)備，通過框架元件密封具有多個電子發(fā)射器件的背板、具有光發(fā)射元件和陽極電極的面板，從而形成真空容器。在這種圖象顯示設(shè)備里，為了防止由于真空容器內(nèi)部和外部間的大氣壓力差造成的基板的變形和破壞，在各基板之間放置一塊稱為隔板的抗氣壓結(jié)構(gòu)。通常，該隔板具有矩形薄板形狀并且被設(shè)置成使它的邊緣部分在它的表面平行于各基板的法向的方式下和這二塊基板接觸。
隔板必須滿足的一個技術(shù)問題是，它不僅必需是一個抗氣壓結(jié)構(gòu)元件，而且為了保證顯示圖象的品質(zhì)它必須使它的存在不易于對電子束的軌跡產(chǎn)生影響。通常，隔板對鄰近發(fā)射電子施加影響的一個要素相信是隔板的充電?？梢蕴峒皵?shù)種造成隔板的充電的原因。根本上，相信一個原因是由于對/從伴隨有電子入射和再發(fā)射的外部區(qū)域傳送和接收電子而發(fā)生電荷的過剩和不足，從而出現(xiàn)影響電子的軌跡的充電。作為應(yīng)對電荷過剩和不足的技術(shù)解決方法，存在一種通過對隔板施加導(dǎo)電性來時間相關(guān)地獲得電荷量的衰減效應(yīng)的方法。作為另一種解決辦法，存在一種把表面的二次電子發(fā)射系數(shù)的值置為不大于1的技術(shù)。具體地說，已知把所施加的表面材料的二次電子發(fā)射系數(shù)規(guī)定在規(guī)定值范圍內(nèi)的技術(shù)，并且已知通過對隔板表面設(shè)置粗糙表面(凹凸部分)以形狀方式抑制二次電子發(fā)射量的技術(shù)(參見美國專利5939822和日本專利申請公開2000-311632(美國專利6809469)的說明書)，等等。
可以通過在隔板上形成充電防止膜、形成表面粗糙度等常規(guī)方法抑制的充電在顯示驅(qū)動時間的無選擇時段內(nèi)被減緩。這種充電是在隔板表面上由驅(qū)動電子發(fā)射器件時貫入隔板中的電子瞬時造成的。即，它不是電荷的累積積累(以下，把短時間充電電荷以及這種充電現(xiàn)象稱為短時間充電電荷、短時間充電、表面充電電荷或表面充電)。
但是，在于隔板表面上形成凹、凸部分的情況中，盡管抑制了隔板的短時間充電，仍累積觀察到射束點位置上的電荷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種成像設(shè)備，它可以抑制在其上形成粗糙表面并且抑制短時間充電的隔板中的累積充電，并且防止顯示特性由于這種抑制造成的射束點位置中的變化而變差。
依據(jù)本發(fā)明，提供一種成像設(shè)備，包括具有多個電子發(fā)射器件以及對這些電子發(fā)射器件施加電壓的布線的電子源基板；被設(shè)置成面對著該電子源基板并且具有若干光發(fā)射元件和一個陽極電極的陽極基板，其中，每個光發(fā)射元件通過從每個電子發(fā)射器件發(fā)射的電子的輻射而發(fā)光；存在于該電子源基板和該陽極基板的周邊部分上、并且和該電子源基板以及該陽極基板一起形成真空容器的框架；以及被設(shè)置成與該電子源基板以及該陽極基板接觸并且保持這二塊基板間的距離的隔板，
其中，該隔板具有帶有沿這二塊基板的法向的凹、凸部分的絕緣基板，以及具有電阻比該絕緣基板低而且?guī)в泻驮摻^緣基板的凹、凸部分對應(yīng)的粗糙表面的高電阻膜，以及至少在該隔板的一部分中，位于該絕緣基板的凹、凸部分中的與這二塊基板的法線相交的每一部分上的高電阻膜的厚度滿足下述方程(1)t≥dp+λ (1)其中t高電阻膜的厚度()dp一次電子貫入長度()＝m×Enλ離子化電子擴散長度()＝30/QE一次電子能量的上限值(Kev)m，n，Q參數(shù)常量，根據(jù)下面一般方程(2)和(3)，它們從隔板表面的二次電子發(fā)射系數(shù)的入射能量相關(guān)性的特性δ(E)實驗地獲得δ=14P(Qm)-1E1-n[1-{1+(1γ-1)QmEn}exp(-QmEn)]---(2)]]>γ=1+0.68273(QmEn)0.86212---(3)]]>其中，P從δ(E)實驗地得到的參數(shù)常量。


圖1是透視圖，示意地示出本發(fā)明的一個成像設(shè)備例子的顯示面板的結(jié)構(gòu)；圖2是本發(fā)明中采用的隔板的一個例子的部分剖面示意圖；圖3是示出一次電子貫入長度和隔板表面的高電阻膜的厚度之間的關(guān)系的圖；圖4是示出介質(zhì)中載流子生成密度分布的圖；以及圖5是示出依據(jù)本發(fā)明的二次電子發(fā)射系數(shù)的入射能量相關(guān)性特性δ(E)的測量例子。
具體實施例方式
圖1示意地示出本發(fā)明的成像設(shè)備的一個實施例的顯示面板的結(jié)構(gòu)。為了示出內(nèi)部結(jié)構(gòu)，圖1示出部分切開該顯示面板的透視圖。在該圖中，參考數(shù)字12代表電子發(fā)射器件；13代表行向布線；14代表列向布線；15代表背板(電子源基板)；16代表框架元件；17代表面板(陽極基板)；18代表熒光體膜；19代表金屬背(陽極)；20代表隔板；而25代表隔板的固定元件。
在本發(fā)明中，在周邊部分通過框架元件16密封作為電子源基板的背板15以及作為陽極基板的面板17，從而形成氣密容器。由于該氣密容器的內(nèi)部保持在約10-4Pa的真空，為了防止大氣壓力、突然沖擊等造成的破壞，設(shè)置作為抗大氣壓力結(jié)構(gòu)的矩形薄板形狀的隔板20。在圖象顯示區(qū)之外的區(qū)中，通過固定元件25固定隔板20的邊緣部分。
N×M個表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件12在背板15上形成并且通過M條行向布線13和N條列向布線14(M和N是正整數(shù))排列成一個簡單的矩陣。通過層間絕緣層(未示出)來絕緣行向布線13和列向布線14的交叉部分。在本實施例中，示出其中各表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件排列在簡單矩陣中的結(jié)構(gòu)。但是，本發(fā)明不受這種結(jié)構(gòu)的限制，而是還可以優(yōu)選地應(yīng)用其它場發(fā)射型(FE型)、MIM型等電子發(fā)射器件。本發(fā)明不受簡單矩陣布局的限制。
在圖1的結(jié)構(gòu)中，為面板17設(shè)置熒光體膜18以及在CRT領(lǐng)域中眾所周知的作為陽極的金屬背19。熒光體膜18按照條形分別涂上例如紅、綠、藍三原色的磷，并且在各顏色的熒光體部分之間設(shè)置黑導(dǎo)電體(黑條)。但是，各熒光體部分的布局不限于條狀布局，而是可以根據(jù)電子源的布局為其它布局，例如三角形布局等等。
圖2示出隔板20的部分剖面圖。從抑制二次電子發(fā)射的觀點出發(fā)，本發(fā)明采用的隔板20在各側(cè)面上具有凹形和凸形。以這樣的方式構(gòu)建隔板20，即，沿面板17和背板15的法向(即，Z向)具有凹部分和凸部分的絕緣基板31的表面涂覆有基本反映凹形和凸形的高電阻膜32。高電阻膜32的電阻值比絕緣基板31的電阻值低。
本發(fā)明采用的隔板20被設(shè)置成平行于作為陽極電極的行向布線13并且和行向布線13以及作為陽極電極的金屬背19電氣連接。
下面將說明本發(fā)明采用的隔板20的結(jié)構(gòu)以及操作的特征。
本發(fā)明中，在隔板的絕緣基板表面的至少一部分區(qū)域中，和二塊基板的法向(圖2中的Z向)相交的每個凹/凸部分的斜面上的高電阻膜的厚度滿足下面的一般方程(1)。
t≥dp+λ (1)其中，t高電阻膜的厚度()dp一次電子貫入長度()＝m×Enλ離子化電子擴散長度()＝30/QE一次電子能量的上限值(keV)m，n，Q參數(shù)常量，根據(jù)下面一般方程(2)和(3)，它們從隔板表面的二次電子發(fā)射系數(shù)的入射能量相關(guān)性特性δ(E)而實驗地獲得δ=14P(Qm)-1E1-n[1-{1+(1γ-1)QmEn}exp(-QmEn)]---(2)]]>γ=1+0.68273(QmEn)0.86212---(3)]]>其中，P從δ(E)實驗地得到的參數(shù)常量。
根據(jù)發(fā)明人的驗證，發(fā)現(xiàn)當長時間驅(qū)動顯示設(shè)備時，具有粗糙表面的隔板20的表面充電現(xiàn)象與貫入到隔板中的一次電子的貫入長度(dp)以及隔板表面上形成的高電阻膜32的厚度相關(guān)。
這種狀態(tài)在圖3中示出。圖中的樣本(A)用這樣的方法得到按下述方式對用凹/凸間距為30μm和寬度為10μm的凹部和凸部形成的絕緣基板(玻璃PD200)的表面涂覆單層高電阻膜，即，使得25℃下表面電阻在2×1012到3×1012Ω/□的范圍內(nèi)。樣本(B)用這樣的方法得到在和樣本A的絕緣基板相同的絕緣基板上，在表面電阻為25℃下3×1012Ω/□、膜厚度等于100nm的第一層上形成表面電阻25℃下在0.5×1016到1×1016Ω/□的范圍內(nèi)的(從而比第一層的表面阻高三位數(shù))第二層。后面存在把這樣的第一層稱為電勢規(guī)定層的情況。在該圖中，縱軸表示在10kV陽極電壓和60Hz視頻速率下連續(xù)驅(qū)動顯示設(shè)備十小時后的射束位置。該射束位置是當給出觀察到的最小電子流密度時的射束位置。觀察到的最小電子流密度是和常規(guī)器件驅(qū)動時的最小脈寬和最小脈沖高度對應(yīng)的電子劑量。橫軸表示高電阻膜的膜厚。樣本(B)中高電阻膜的膜厚是第二層高電阻膜的膜厚。
在圖3中，假定射束位置位于-5μm到5μm內(nèi)的范圍為充電特性改進的水平(背景水平)，應(yīng)理解，如果膜厚度具有某種程度的厚度，可以防止射束位置的移動。按照帶有單層結(jié)構(gòu)的樣本(A)，如果希望得到足夠的特性，膜厚必需為1.2μm或更厚。按照層壓樣本(B)，應(yīng)注意，把高電阻膜(第二層)的厚度置為小值是足夠的。但是，還在樣本(B)中，認為如果第二層的膜厚過大，限制在第二層中的載流子起充電的作用并對射束位置施加影響。認為這是由于第二層的充電弛豫時間常數(shù)高(長)造成的。
據(jù)本發(fā)明人判斷，在這樣的隔板中即，一組樣本(B)中所示的下層充當電勢規(guī)定層并且上層充當電子貫入抑制層，把以下要素當成是決定第二層(上層)的恰當膜厚的要素。
如圖2所示，在其中絕緣基板31的表面涂覆有高電阻膜32的隔板20中，通常，進入高電阻膜32的電子經(jīng)受由下面的式(5)描述的能量減活步驟、損失能量并且最終停止。從高電阻膜32的表面到電子停止位置的距離用一次電子貫入長度(dp)表達。
dE(x)d(x)=AEn-1---(5)]]>其中，n≥1。
在上面的式(5)中，n＝1對應(yīng)于非彈性擴散模式并且和一次電子貫入長度(δp)無關(guān)地損失預(yù)定量的能量。該式示出當n＞1時，隨著處理步驟接近電子貫入步驟的結(jié)束，單位深度的電子減活能量更大地增加。
當在貫入長度dp＝x條件下作為微分方程(5)的邊界條件給出E(x)＝0時，可以按如下代數(shù)地描述E(x)。
E(x)n＝An(d-x) (6)E(x)n-1＝{An(d-x)}(n-1)/n(7)這樣，從一般方程(5)和(7)得到下面的一般方程(8)。
dE(x)dx=-AEn-1=-A{An(d-x)}n-1n---(8)]]>假定把介質(zhì)中二次電子生成步驟中的必要能量設(shè)為ξ，通過下面的一般方程(9)表達該介質(zhì)中每單位深度上載流子的生成密度分布n(x)。
n(x)=-1ξdE(x)dx=1ξAEn-1=1ξA{An(d-x)}n-1n---(9)]]>在圖4中示出由式(9)表達的載流子生成密度分布。圖4示出從n＝1到n＝2的范圍內(nèi)典型內(nèi)部生成載流子密度的深度相關(guān)性曲線。在圖4中，僅在n＝1的情況下，單位深度中生成的電子的數(shù)量為常數(shù)，并且介質(zhì)和電子相撞時的能量減活模式是非彈性擴散模式。當n＞1時，單位深度生成的電子的數(shù)量具有隨深度的分布。定義中n的最大值等于2，并且在此情況下，介質(zhì)和電子相撞時的能量減活模式是彈性擴散模式。
通過測量二次電子發(fā)射系數(shù)的一次電子能量相關(guān)性[δ(E)]的特征來決定式(9)中的n值，這將在后面解釋。通常，對隔板使用的高電阻膜材料的n值在n＝1到2的范圍之內(nèi)，并且該材料經(jīng)受其中混合著彈性擴散和非彈性擴散的能量減活步驟。即，假定這種膜材料示出其中峰值靠近貫入終止部分并且在深部分中生成載流子密度較高的分布，如圖4中n＝1.5或n＝2的分布所示。
可從下面的式(10)描述一次電子貫入長度(dp)。
dp=EnAn---(10)]]>通過測量二次電子發(fā)射系數(shù)的一次電子能量相關(guān)性[δ(E)]的特征可以決定式(10)中的n值以及乘積An的值，這會在后面解釋。所決定的貫入長度(dp)給出高電阻膜中產(chǎn)生的載流子的生成區(qū)峰值，即，重心。
由于高電阻膜中產(chǎn)生的大部分載流子和鄰近位置中存在的電子或空穴重新組合，它們不造成隔板的充電。但是，一部分載流子不和電子或空穴重新組合，而是存在預(yù)定時間并導(dǎo)致充電。充電的持續(xù)時間取決于由隔板表面的膜的電容分量C和電阻分量R決定的時間常數(shù)。即，對于抑制長時間的充電，一次電子的貫入?yún)^(qū)中的貫入終止部分的位置是尤其重要的。當考慮如圖2中所示由絕緣基板31和高電阻膜32形成隔板的情況時，貫入長度(dp)到達長時間常數(shù)(量級為秒或更大)的絕緣基板31是不可取的。換言之，一次電子到達該絕緣基板是不可取的。由于離子化電子從貫入終止部位進一步擴散，高電阻膜32的厚度(t)考慮到離子化電子擴散長度(λ)需要滿足下述關(guān)系式。
t≥一次電子貫入長度(dp)+離子化電子擴散長度(λ) (1)在本發(fā)明中，如圖2中所示，在絕緣基板31的和基板的法向(Z向)相交的每個凹/凸部分的斜面部分中，高電阻膜32的厚度(t)代表每個凹/凸部分的斜面的法向上的厚度。這是高電阻區(qū)的真實厚度(S)，這會在后面解釋。這些厚度是在考慮以下事實定義的即，當形成膜時，每個凹/凸部分的斜面的膜厚更易于變得比其它部分薄。希望從面板側(cè)的邊緣部分起在基板的法向上至少50％的區(qū)域滿足該膜厚度(t)條件。這是因為，在面板側(cè)上一次電子貫入對隔板充電的影響較大。
另外，如已參照圖3說明那樣，為了規(guī)定隔板的電勢，希望形成帶有分隔功能的膜。從而，最好在絕緣基板上形成規(guī)定電勢的低電阻區(qū)并且在該低電阻區(qū)上形成用來抑制電子貫入的高電阻區(qū)。此刻，當考慮高電阻區(qū)中的離子化電子擴散長度(λ)時，應(yīng)理解，最好通過把和[一次電子貫入長度(dp)+離子化電子擴散長度(λ)]對應(yīng)的膜厚作為下限值來設(shè)定用來抑制電子貫入的高電阻區(qū)的膜厚(s)。即，dp+λ≥s(4)由于離子化電子擴散長度(λ)達到低電阻區(qū)，離子化電子在低電阻區(qū)中迅速弛豫，從而可以抑制充電電荷。即，可以降低離子化電子保留在高電阻區(qū)中的概率。s＞dp更好。
通過后面解釋的測量二次電子發(fā)射系數(shù)的入射能量相關(guān)性的特性[δ(E)]，可利用它的描述參數(shù)Q(吸收系數(shù))來描述離子化電子擴散長度(λ)。根據(jù)發(fā)明人的檢驗，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，最好把擴散長度設(shè)置為是通過Q的倒數(shù)給出的距離()的30倍的值。
通過下述方法測量二次電子發(fā)射系數(shù)(δ)以及二次電子發(fā)射系數(shù)的入射能量相關(guān)性特性δ(E)。
首先，通過利用配備有電子電流計的通用掃描電子顯微鏡(SEM)測量二次電子發(fā)射系數(shù)(δ)。通過利用帶有法拉第收集盤的電流計測量一次電子電流。通過利用帶有作為檢測器的收集器(也可以使用MCP等)的電流計測量發(fā)射二次電子電流量。還可以通過利用通過樣本部分的樣本電流、一次電子電流和發(fā)射二次電子電流之間的連續(xù)性定律關(guān)系，從樣本電流和一次電子電流得到二次電子發(fā)射系數(shù)(δ)。通常，在通過利用作為待測量目標的其體電阻等于或大于1×104Ωcm的介質(zhì)觀測發(fā)射二次電子電流的情況中，存在著正充電情況下由于值太小以及負充電情況下由于一次電子輻射區(qū)附近局部充電導(dǎo)致的值過大而出現(xiàn)二次電子電流量具有測量誤差的可能性。從而希望輸入脈寬為毫秒量級的一次電子并消除連續(xù)輻射對充電的影響。在本發(fā)明的實際測量中使用脈寬為10毫秒的一次電子。
通過把一次電子的入射角設(shè)置成90°，即在垂直入射條件下，來測量二次電子發(fā)射系數(shù)的入射電子能量相關(guān)性特性δ(E)。如果由于待測量目標的形狀等原因不能得到90°的入射角條件，通過用Qcosθ(θ入射角)代替式(2)中的Q參數(shù)得到的參數(shù)作為回歸函數(shù)并且實際上在預(yù)定的入射角θ下測量二次電子電流量，從而得到這種特性。下面說明一種決定用于描述本發(fā)明中使用的隔板的高電阻膜的特性所必需的Q值、m值和n值的方法。
在式(2)中，對于二次電子發(fā)射系數(shù)的入射能量相關(guān)性特性，入射能量E充當變量，并且利用最小二乘法確定不定常數(shù)P、Q、m和n的值。即，利用四對或更多對的至少入射能量不同的實際測量結(jié)果(δi值，Ei值，i值＝1，2，3，4)，通過使用式(2)作為回歸分析模型方程進行回歸分析，從而可確定不定常數(shù)P、Q、m和n的值。由于存在四個不定參數(shù)，實際測量時需要至少四個入射能量測量點。但是，通常由于測量點的數(shù)量越多，由決定參數(shù)的回歸處理導(dǎo)致的誤差量越小，設(shè)置約6到10個測量點是恰當?shù)?。在此實例中，期望在約0到3keV的能量范圍內(nèi)(其中入射電子能量的特征變化大)設(shè)定許多測量條件。還期望在該測量區(qū)中包括和該成像設(shè)備的加速電壓對應(yīng)的入射電子能量。真空度被設(shè)置為10-5Pa或更小，并在室溫(25℃)下進行測量。
圖5示出二次電子發(fā)射系數(shù)的入射能量相關(guān)性特性[δ(E)]的一個測量例子，并且示出從中得到的各參數(shù)的數(shù)值例子。
作為本發(fā)明中使用的隔板的絕緣基板，可以提及石英玻璃，其中減少鈉等雜質(zhì)含量的玻璃，堿石灰玻璃，諸如礬土的陶瓷材料，等等。最好采用其熱膨脹系數(shù)接近構(gòu)建氣密容器的材料的熱膨脹系數(shù)的材料。作為涂覆在絕緣基板上的高電阻膜，無論在單層情況還是在該膜具有低電阻區(qū)和高電阻區(qū)的情況，最好選擇其表面電阻值在從1×108到1×1015Ω/□的范圍內(nèi)的膜，在設(shè)置低電阻區(qū)和高電阻區(qū)的情況下，最好構(gòu)建成使高電阻區(qū)的電阻值比低高電阻區(qū)的電阻值高10倍或更多。作為這種高電阻膜的材料，期望把含有原子序數(shù)等于或大于37(銣)的金屬元素(3％原子量或更多)的材料或者把含有原子序數(shù)等于或大于32(諸)的元素的氧化物或氮化物的材料用作為主成份。具體地說，作為上面提到的原子序數(shù)等于或大于37的作為前者的金屬，最好使用W(鎢)、Pt(鉑)、Au(金)、Pd(鈀)、Ru(釕)等。而對于原子序數(shù)等于或大于32的元素的作為后者的氧化物或氮化物，最好使用Ge3N4(氮化鍺)、SnO2(氧化錫)等。但是，化學(xué)計量成分配比不受上面提到的值的限制。可以通過濺射法、真空蒸發(fā)沉積法、濕印法、噴涂法和浸漬法之一形成高電阻膜。在本發(fā)明中，還可形成電阻值更高的膜，例如在具有低電阻區(qū)和高電阻區(qū)的高電阻膜的更深的正面上的絕緣碳膜等，從而抑制二次電子的逃逸可能性(即，減小二次電子發(fā)射系數(shù))。
通過下面的方法測量高電阻膜的厚度。即，暴露沿垂直于隔板表面切斷膜得到的切開面?？稍谠撉虚_面處通過斷面SEM測量膜厚度。在通過斷面SEM測定的情況下，通過作為預(yù)處理提供薄金屬膜的濺射涂覆，可以抑制由于樣本的絕緣性能造成的局部充電。
在本發(fā)明中，需要絕緣基板表面的粗糙度具有至少沿著基板的法向(Z向)的形狀。為了對來自電子源的電子束的軌跡以及陽極電極反射的電子束的軌跡中的每一個減小二次電子發(fā)射系數(shù)的入射能量相關(guān)性特性，具有沿該方向的形狀是足夠的。從而，最好采用平行于基板的線形狀。除該方向之外，可以沿X方向形成這種粗糙表面。在此情況下，在隔板表面上形成點狀的凹部分和凸部分。希望把凹部分和凸部分的平均周期最好設(shè)置為100μm或更小，并且10μm或更小更好。最好把平均表面粗糙度設(shè)為從0.1μm或更大至100μm或更小范圍內(nèi)的值，從1μm或更大至10μm或更小則更佳。
依據(jù)本發(fā)明隔板表面上的凹部分和凸部分的剖面形狀無具體限制。除了圖2中示出的波形外，可以恰當?shù)夭捎锰菪?、矩形、三角形等等。另外，可以組合多種形狀。還能采用其中通過讓顆粒分布在并包含在粘合基質(zhì)中使表面粗糙的結(jié)構(gòu)?？梢允褂枚嗫撞ＡЩ蚨嗫滋沾伞?br> 依據(jù)本發(fā)明的隔板和陽極電極以及電子源接觸，并且另外還可在接觸面上形成導(dǎo)電膜。
盡管圖1中示出的隔板具有薄矩形板狀并且在本發(fā)明中是優(yōu)選采用的，但本發(fā)明不受這種形狀的限制。在得到類似效果的范圍內(nèi)可以恰當?shù)剡x擇柱形等。
(例1)按如下制造本發(fā)明中使用的隔板。
把一塊基板(Asahi玻璃有限公司的PD200)用作為基材料，通過熱拉法加工成適當形狀，并把得到的板準備為該隔板的絕緣基板。該基板的尺寸為1.7mm×0.18mm×820mm，在820mm×1.7mm的表面(以下稱為側(cè)面)上按30μm的間距形成剖面形狀幾乎為梯形、平均高度為8μm的凸部分。0.18mm×820mm的表面(以下稱為接觸面)按平面形狀形成以和陰極(上布線)和陽極(金屬背)接觸。側(cè)面和底面之間的角形成為圓形，從而使修整(chipping)為最小并把它的曲率半徑設(shè)定為5μm。拉拔凹部分、凸部分和角部分的圓形，從而保持和基材料玻璃在拉制前的形狀幾乎類似的形狀。于是，在組裝狀態(tài)下，它們以如下方式形成，即，在和面板以及背板平行的方向上拉制出各個形狀。
清潔步驟在超聲波清潔和用純水、IPA(異丙基酒精)和丙酮沖洗后，進行熱氣烘干，從而得到干凈的基板。接著，在除了1.7mm×0.18mm的表面以外的四個表面上形成高電阻膜。
高電阻膜形成步驟通過RF濺射法在該絕緣基板上形成高電阻膜。在包括各側(cè)面和接觸面的四個表面上形成高電阻膜1。還在二個側(cè)面上形成高電阻膜2，從而形成涂覆著高電阻疊層膜的隔板。這些膜形成為使高電阻膜2的電阻值比高電阻膜1的電阻值高10倍或更多。作為高電阻膜1，形成膜厚為40nm的RtAlN，從而形成膜后25℃下的表面電阻等于2.5×1012Ω/□。
表1示出該例中使用的高電阻膜2在25℃下的電阻值和膜厚的實際測量值，以及和電子與高電阻膜2的交互作用有關(guān)的各參數(shù)。參數(shù)Q是該介質(zhì)中的電子吸收系數(shù)-1＝×1010m-1，m是和電子密度的倒數(shù)成比例的常數(shù)，而n是描述該介質(zhì)中貫入一次電子的貫入模式的參數(shù)。
當測量時，在光滑基板上形成高電阻膜2以使其具有10μm的膜厚，并且過上面的測量方法測量二次電子發(fā)射系數(shù)的一次電子能量相關(guān)性特性[δ(E)]。
表1

表2示出該例的隔板的結(jié)構(gòu)，其中在絕緣基板的側(cè)面上的高電阻膜1上形成表1中的每個高電阻膜2。
表2

在表2中，通過m、n和E(一次能量的上限值＝陽極加速電壓Va[V])確定一次電子貫入長度(dp)。
dp[]＝m×Van通過利用該例的隔板1-1至1-5制造具有圖1的結(jié)構(gòu)的成像設(shè)備。接著，即使長時間驅(qū)動采用這些隔板中的任一隔板的設(shè)備，也未發(fā)現(xiàn)隔板附近的電子束的位置偏移。另外，已經(jīng)確認，即使在隔板表面上的高電阻膜的深度區(qū)中，有效抑制殘留電荷，并且滿足由流過隔板的電流確定的電勢技術(shù)要求。
在本例中，形成高電阻膜1和高電阻膜2，從而在膜厚度方向上它們的特征值(例如，電阻，成分配比)是不連續(xù)的。但是，本發(fā)明不受這樣的例子的限制，而是也可以形成為在膜厚度方向上得到連續(xù)的特征值，從而有效電子貫入距離和考慮了電子擴散長度(λ)的膜厚度之間的關(guān)系看上去是等效的。在本例中，把內(nèi)部表面電阻為外部區(qū)的表面電阻的十分之一時有效表面電阻等效處的虛擬邊界當成是高電阻膜2的厚度是充分的。高電阻膜的形成方法不特別地受對絕緣基板的涂覆工藝，例如印制、離子摻雜等的限制。
(例2)除了在隔板的底面(即0.18mm×820mm的表面的兩個位置)上形成鉑做成的電極外，以和例1類型的方式形成隔板并且構(gòu)建和驅(qū)動成像設(shè)備。這樣，即使長時間驅(qū)動該設(shè)備，也未發(fā)現(xiàn)隔板附近電子束的位置偏移。另外，已經(jīng)確認，即使在隔板表面上的高電阻膜的深區(qū)中，也滿足隔板的電流場的電勢技術(shù)要求。
(例3)除了在高電阻膜的表面上堆疊和形成無定形碳的絕緣層(25℃下體電阻3×1011Ωcm或更大)從而厚度為10nm外，類似例1地形成隔板并且構(gòu)建成像設(shè)備。這樣，即使長時間驅(qū)動該設(shè)備，也未發(fā)現(xiàn)隔板附近電子束的位置偏移。還確認，即使在隔板表面上的高電阻膜的深區(qū)中，也滿足隔板的電流場的電勢技術(shù)要求。
例1中隔板1-1和1-4的高電阻膜2中的每一個的WGeN膜的膜密度等于16g/cm3，而第一層高電阻膜1(PtAlN膜)的膜密度等于9.1g/cm3。通過測量RBS(拉塞福背向散射光譜分析)以確定m值來獲得膜密度。
下面說明從膜密度得出m值的方法。
作為二次電子發(fā)射系數(shù)的能量相關(guān)性特性，通過在包含低能量端上的峰值的范圍內(nèi)的五個或更多的測量點上的各能量值進行測量，并且通過利用式(2)作為回歸分析模型方程進行回歸分析。
參數(shù)m值應(yīng)當通過不同于二次電子發(fā)射測量的手段來獲得。借助于Bronshtein的范圍能量關(guān)系式，通過m值來描述膜密度。
dp()＝520×A(Zeff)/ρ/Zeff×En該關(guān)系式在K.I.Grais，A.M.Bastawros在J.Appl.Phys.53，5293(1982)中公開，其中dp一次電子貫入長度()＝m×En從而，根據(jù)從膜的成分配比得到的有效原子量A(Zeff)和有效原子序數(shù)Zeff之間的比，從以下公式m＝520×A(Zeff)/Zeff/ρ得到參數(shù)m值。其中，ρ(g/cm3)是作為膜密度的比重。
在本發(fā)明中，把其比重大于高電阻膜1的比重的膜用作為高電阻膜2更好。這樣，通過抑制有效電子貫入長度，不必把高電阻膜2的必要膜厚設(shè)定為過分厚的值就可建立流水作業(yè)，并且通過厚的膜厚抑制絕緣基板上的膜的殘留應(yīng)力來抑制膜剝落等。
在不能采用測量RBS(拉塞福背向散射光譜分析)特性的方法的情況下，例如由于支持基板的限制，還可以從膜的重量和厚度的測量組合或從其它成分分析確定膜密度。
本例中，在第二層(在其外側(cè)，一次電子從其電勢可被規(guī)定的第一層貫入)上形成預(yù)先已確認具有大的電子密度的高電阻膜時，可以減小膜厚并且可以抑制制造時間和間歇。在本例中，與例1中隔板1-5的第二層的工作時間的情形相比，隔板1-1的膜厚度為其1.5倍，且膜形成速度約為其3倍，從而可以改進效率，并且可以按22％抑制第二層的膜形成時間。
從上面的描述可知，希望高電阻膜2在基板的每個凹/凸部分的斜面的法向上按3原子％或更多包含原子序數(shù)等于或大于37的金屬元素，或者包含原子序數(shù)等于或大于32的元素的氧化物或氮化物作為主成分。
本例的高電阻膜2處于彈性散射貫入模式，在此模式下一旦運行，陽極施加電壓(加速電壓)Va ＝11kV情況下n值在從1.5或更大到2或更小的范圍內(nèi)。從而，在貫入深部分中貫入電子和隔板的高電阻膜之間的交互作用更積極。這樣，在電阻值相對低的內(nèi)部高電阻膜1中，可以有效地中和大部分離子化的載流子。
依據(jù)本發(fā)明，隔板的短時間充電以及累積充電被抑制，并且防止了這些充電造成的電子束移動。從而，提供了其中提供長時間的優(yōu)良圖象顯示的并且實現(xiàn)高可靠性、高持續(xù)性的成像設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種成像設(shè)備，包括具有多個電子發(fā)射器件以及對所述電子發(fā)射器件施加電壓的布線的電子源基板；被設(shè)置成對著所述電子源基板并且具有若干光發(fā)射元件和一個陽極電極的陽極基板，其中，每個光發(fā)射元件通過從每個所述電子發(fā)射器件發(fā)射的電子的輻射而發(fā)光；存在于所述電子源基板和所述陽極基板的周邊部分中的、并且和所述電子源基板以及所述陽極基板一起形成真空容器的框架；以及被設(shè)置成與所述電子源基板以及所述陽極基板接觸、并且保持二塊所述基板間的距離的隔板，其中，所述隔板具有沿二塊所述基板的法向帶有凹部分和凸部分的絕緣基板，并且具有電阻比所述絕緣基板的電阻低而且?guī)в泻退鼋^緣基板的凹部分和凸部分對應(yīng)的粗糙表面的高電阻膜，以及在所述隔板的至少一部分區(qū)域中，位于所述絕緣基板的凹部分和凸部分中與二塊所述基板的法線相交的每個部分上的高電阻膜的厚度滿足下述一般方程(1)t≥dp+λ(1)其中t高電阻膜的厚度()dp一次電子貫入長度()＝m×Enλ離子化電子擴散長度()＝30/QE一次電子能量的上限值(keV)m、n、Q參數(shù)常量，根據(jù)下面的一般方程(2)、(3)和(11)，它們從隔板表面的二次電子發(fā)射系數(shù)的入射能量相關(guān)性特性δ(E)以及比重按實驗方法獲得δ=14P(Qm)-1E1-n[1-{1+(1γ-1)QmEn}exp(-QmEn)]---(2)]]>γ=1+0.68273(QmEn)0.86212---(3)]]>m＝520×A(Zeff)/Zeff/ρ (11)其中ρ(g/cm3)是作為膜密度的比重，并且m基于從膜的成分配比得到的有效原子量A(Zeff)和有效原子序數(shù)Zeff之間的比獲得，而且其中，ρ是從所述δ(E)按實驗方法得到的參數(shù)常量。
2.依據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，滿足所述一般方程(1)的區(qū)域是從與所述陽極基板接觸的所述隔板的邊緣部分沿所述基板的法向50％或更多的區(qū)域。
3.依據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，所述隔板的高電阻膜具有至少二個區(qū)，即，位于基板側(cè)上的低電阻區(qū)和位于外側(cè)的高電阻區(qū)，位于所述絕緣基板的凹部分和凸部分中與二塊所述基板的法向相交的每個部分上的高電阻區(qū)的厚度(s)滿足下面的一般方程(4)dp+λ≥s(4)。
4.依據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，所述隔板的高電阻膜沿基板法向含有3原子％或更多的原子序數(shù)等于或大于37的金屬元素，或者含有原子序數(shù)等于或大于32的元素的氧化物或氮化物作為主要成分。
5.依據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，所述隔板的高電阻膜的表面電阻值在1×108到1×1015Ω/□的范圍內(nèi)。
全文摘要
在具有防止扁平成像設(shè)備中短時間充電的凹/凸部分的隔板中，由于這些凹/凸部分而抑制了長時間驅(qū)動時的充電，其中在該成像設(shè)備中電子源基板和陽極基板被排列成通過該隔板彼此相對。在該隔板中，于帶有粗糙表面的絕緣基板的表面上涂覆高電阻膜，該高阻膜具有雙層，即位于基板側(cè)上的低電阻區(qū)和位于前表面?zhèn)壬系母唠娮鑵^(qū)，每個凹/凸部分的斜面上的高電阻膜的厚度(t)以及高電阻區(qū)的厚度(s)設(shè)置成對于一次電子貫入長度(dp)以及離子化電子擴散長度(λ)為t≥dp+λ≥s。
文檔編號H01J31/12GK1787163SQ200510022890
公開日2006年6月14日 申請日期2005年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月9日
發(fā)明者伊藤靖浩 申請人:佳能株式會社