專利名稱：圖象形成裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用電子發(fā)射器件的平面型(flat type)圖象形成裝置，以及圖象形成裝置的制造方法。
近年來，輕而薄的顯示器即所謂的平面顯示器，作為用來取代大而重的陰極射線管的圖象形成裝置而受到廣泛注意。液晶顯示器作為典型的平面顯示器已經(jīng)被充分地研究和開發(fā)，但是還存在諸多問題，如圖象暗以及視場角窄等。發(fā)射型平面顯示器也是所知的希望取代液晶顯示器中的一種，在這類顯示器中從電子發(fā)射器件射出的電子束輻射到熒光物質(zhì)上產(chǎn)生熒光，從而形成圖象。利用電子發(fā)射器件的發(fā)射型平面顯示器，比液晶顯示器的圖象亮而且視場角寬。發(fā)射型平面顯示器的需求正在增長，因為它們也適合獲得更大的屏幕尺寸和更高的清晰度。
有兩種熟知的電子發(fā)射器件的主要類型；即熱陰極器件和冷陰極裝置。冷陰極器件包括，例如，場發(fā)射型(以下縮寫為FE)、金屬—絕緣層—金屬型(以下縮寫為MIM)、表面導(dǎo)電(surfaceconduct)型電子發(fā)射器件。FE電子發(fā)射器件的例子在下述著作中有述，如“場發(fā)射”(W.P.Dyke & W.W.Doran，“FieldEmission”，Adrance in Electron Physics，8，89(1956))以及“鉬錐薄膜場發(fā)射陰極的物理特性”(C.A.Spindt，“Physicalproporties of thin—film field emission Cathodes withmolybdenem cones”，J.Appl.Phys.，47，5248(1976))。
MIM電子發(fā)射器件的一個例子在下述著作中有述，如“隧道發(fā)射器件的操作”(C.A.Mead，“Operation of Tuand—Emission Devices”，J.Appl.phys.，32，646(1961))。
表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件的一個例子在下述著作中有述，如無線電工程(M.I.Elinson，Radio Eng.Electron phys.，10，1290，(1965))。
在表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件中，當(dāng)在一塊底板上形成一個小區(qū)域的薄膜且提供平行薄膜表面流動的電流時，電子會從這里發(fā)射出去。對于這種表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件，已經(jīng)被發(fā)表過，例如，一種是上述引用過的埃林森(Elinson)利用一種SnO2薄膜；一種是利用一種金屬膜〔G.DittmerThin Solid Film，9，317(1972)〕；一種是利用一種In2O3/SnO2薄膜〔M.hartwell and C.G.FonstadIEEE Trans.ED Conf.，519(1975)〕，以及一種是利用一種碳薄膜〔Hisashi Araki et.al.Vacuum，Vol.26，No.1，22(1983)〕。
作為那些表示導(dǎo)電電子發(fā)射器件中的一種典型構(gòu)造，圖22大略地示出了上述引用文件中由哈特威爾(M.Hartwell)等人提出的器件構(gòu)造。在圖22中，參考數(shù)1表示一個底板，33表示一個由經(jīng)過噴涂成H形圖案的金屬氧化物制成的導(dǎo)電薄膜。導(dǎo)電薄膜33經(jīng)過稱為加電形成(forming by energization)(稍后敘述)的形成過程，形成一個電子發(fā)射區(qū)34。順便說一下，器件電極31和32之間的距離L被設(shè)置為0.5—1毫米，而導(dǎo)電薄膜33的寬度W被設(shè)置為0.1毫米。
在這些表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件中，以前通常在開始發(fā)射電子之前，導(dǎo)電薄膜33要經(jīng)過一個稱為加電形成的形成步驟，以形成電子發(fā)射區(qū)34。詞“加電形成”表示這樣的過程，即在導(dǎo)電薄膜33之間施加一個恒定或非常緩慢升高的直流電壓，使它局部地破壞、變形或者變性，從而形成已經(jīng)轉(zhuǎn)化成高電阻抗?fàn)顟B(tài)的電子發(fā)射區(qū)34。在電子發(fā)射區(qū)34中，在部分導(dǎo)電薄膜33中產(chǎn)生裂化(crack)，并且從裂化處附近發(fā)射出電子。因此，當(dāng)給導(dǎo)電薄膜33施加一個適當(dāng)電壓從而電流流過器件時，經(jīng)過加電形成的表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件從電子發(fā)射區(qū)34發(fā)射電子。
表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件結(jié)構(gòu)簡單且易于制造，因此有利于將許多裝置排成矩陣而具有較大區(qū)域。所以，根據(jù)這些有利特點已經(jīng)研究了表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件對帶電射束源、顯示屏等等的應(yīng)用。這些應(yīng)用中的一個例子是，其中許多表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件形成一個矩陣，計劃作為一個電子源，稍后詳述，表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件并聯(lián)排列，即所謂的梯形圖形，而且單個器件的兩端由兩條導(dǎo)線(也稱為公共線)互聯(lián)而成為一排，接著作出許多這樣的排(參見延遲公開的第64—31332號日本專利申請)。
該申請人已經(jīng)在先提出了一種平面型圖象形成裝置，其中一塊包括在其上形成的電子發(fā)射器件的底板(以下也稱為后板)和一塊包括一其上形成的電子發(fā)射器件的底板(以下也稱為面板)相互面對著，兩塊底板之間的空間被抽空成減壓狀態(tài)(或真空狀態(tài))，且從電子發(fā)射器件中發(fā)射出的電子束輻射到熒光薄膜上形成圖象(參見延遲公開的第2—299136號日本專利申請)。
圖23大略地示出了上述利用電子發(fā)射器件的平面型圖象形成裝置的截面。在圖23中，該裝置包括一塊后板1，電子發(fā)射器件54，以及一個能承受大氣壓力的承壓器件3。4表示一個面板，其下面有一層熒光薄膜5和一層金屬背襯6。外框架8通過燒結(jié)玻璃7與面板4和后板1相連，在密封方式下構(gòu)成一個封殼(真空容器)。封殼的內(nèi)部空間通過一個排氣管(未示出)抽氣而達到減壓狀態(tài)(或真空狀態(tài))。
然而，通過本發(fā)明人的研究發(fā)現(xiàn)，按以下幾點還有對上述圖象形成裝置進行改進的余地。在真空封殼中承受大氣壓力的承壓器件3的存在降低了抽氣氣導(dǎo)。從而，封殼內(nèi)層空間的排氣需要相對較長的時間。也就是說，當(dāng)封殼排氣時間相對較短時，會產(chǎn)生封殼未充分降壓且最終達到的真空度可能會相對較低的危險。因此，在產(chǎn)品成本中對封殼抽氣會占較大比重。因而結(jié)論是減少對封殼抽氣所需的時間會大大降低成本。這種效果在具有較大尺寸顯示屏的圖象形成裝置中預(yù)計會更顯著。
本發(fā)明的一個目的是提供一種圖象形成裝置及其制造方法，能解決如上所述的現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)難題。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種圖象形成裝置及其制造方法，通過該方法氣導(dǎo)(evacuation conductance)可增加而抽氣時間減少。
本發(fā)明的還一個目的是提供一種圖象形成裝置及其制造方法，通過該方法在封殼(真空容器)中可達到更高的真空度，減少殘留在封殼中的氣體，使得圖象顯示穩(wěn)定一長段時間。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的圖象形成裝置如下設(shè)置。
根據(jù)本發(fā)明的圖象形成裝置包括一塊包括在其上形成的電子發(fā)射裝置的后板，一塊包括在其上的熒光薄膜并與后板面對的面板，一塊在后板和面板之間為平板形的隔片，以及一個圍繞后板和面板周圍邊緣的外框架，從電子發(fā)射器件射出的電子輻射到熒光薄膜上從而顯示圖象；圖象顯示時的狀況是，由后板、面板和外框架構(gòu)成的容器的內(nèi)部空間通過一個排氣管抽成減壓狀態(tài)，其中排氣管附著在外框架一側(cè)，該外框架被放置在沿縱向跨過平板隔片虛擬延伸的位置，排氣管或者附著在外框架那一側(cè)附近的面板或后板上。
本發(fā)明還涉及圖象形成裝置的制造方法。
根據(jù)本發(fā)明的制造方法是一種制造圖象形成裝置的方法，該圖象形成裝置包括一塊含有在其上形成的電子發(fā)射器件的后板，一塊含有在其上的熒光薄膜并與后板面對的面板，一塊在后板和面板之間為平板形的隔片，以及一個圍繞后板和面板周圍邊緣的外框架，從電子發(fā)射器件射出的電子輻射到熒光薄膜上從而顯示圖象；圖象顯示時的狀況是，由后板、面板和外框架構(gòu)成的容器的內(nèi)部空間通過一個排氣管抽成減壓狀態(tài)，其中本方法包括提供一個附著在外框架一側(cè)的排氣管，該外框架被放置在沿縱向跨過平板隔片虛擬延伸的位置，排氣管或者附著在外框架那一側(cè)附近的面板或后板上，并通過該排氣管抽空容器的內(nèi)部空間。
利用本發(fā)明，上述現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)難題得以解決，且前述目的能夠?qū)崿F(xiàn)。
利用本發(fā)明的圖象形成裝置制造方法，由于排氣管被放置在特定位置，氣導(dǎo)增加而減少了抽空時間。另，在容器(封殼)中可以達到較高的真空度。
利用本發(fā)明的圖象形成裝置，殘留在容器(封殼)空間中的氣體可減至很小的量，故圖象顯示可持續(xù)穩(wěn)定一長段時間。


圖1是本發(fā)明圖象形成裝置一個實施例的簡要透視圖，其中部剝開。
圖2至12是解釋本發(fā)明圖象形成裝置的一些實施例的簡圖。
圖13A和13B分別是可用于本發(fā)明的一種平面型表面導(dǎo)電電子發(fā)射裝置的平面和剖面簡圖。
圖14是可用于本發(fā)明的一種梯級型表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件的一個實施的簡圖。
圖15A至15C是表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件逐步制造步驟的簡圖。
圖16A和16B是在制造表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件的電賦能激勵步驟中可施加的電壓波形例子的曲線圖。
圖17是一種FE電子發(fā)射器件的簡圖。
圖18是作為矩陣模式電子源的一塊底板的一個例子的簡圖。
圖19A和19B是一種熒光薄膜例子的簡圖。
圖20是適于顯示NTSC制式(standards)電視信號驅(qū)動電路的一個例子的方框圖。
圖21是作為梯形電子源的一塊底板的一個例子的簡圖。
圖22是一種典型表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件的簡圖。
圖23是一種傳統(tǒng)的利用典型表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件的圖象形成裝置的簡圖。
按前述順序來介紹根據(jù)本發(fā)明的圖象形成裝置及其制造方法。
參照圖1來敘述本發(fā)明的圖象形成裝置的一個實施例，圖1簡要示出了本發(fā)明的圖象形成裝置。在圖1的圖象形成裝置中，一塊含有在其上形成的電子發(fā)射器件2的后板1與含有在其上形成的熒光薄膜5的面板4相互面對的放置，一個外框架8沿圍繞面板4和后板1的周圍邊緣放置。許多平板形的隔片3被設(shè)置在面板4和后板1之間，隔片3通過粘結(jié)劑48粘結(jié)在后板1上面。在使用本發(fā)明的圖象形成裝置時，由面板4、后板1和外框架8構(gòu)成的封殼(真空容器)的內(nèi)部空間被抽成減壓狀態(tài)。所以隔片3要達到保持封殼構(gòu)造能耐受大氣壓力的程度。用來排除封殼內(nèi)部氣體的排氣管9附在外框架8的一側(cè)，該外框架的一側(cè)是平板隔片3沿其縱向虛擬延伸的一側(cè)。51、52表示相互聯(lián)結(jié)排列成矩陣模式的電子發(fā)射器件的導(dǎo)線。如圖所示，如果需要的話，還可提供由黑色基質(zhì)或類似的東西形成的一塊黑色薄膜36以及一塊金屬底襯38。如上所述，用來排除封殼內(nèi)部氣體的排氣管9附在外框架8的一側(cè)，該外框架的一側(cè)是平板隔片3沿其縱向虛擬延伸的一側(cè)，在本實施例中，排氣管9的附著位置不只限于外框架。例如，排氣管9可以附著在面板4的A位置或者后板1的B位置。這些A和B位置分別屬于面板和后板位于外框架8一側(cè)附近的區(qū)域，該外框架8的一側(cè)位于跨越平板隔片3沿其縱向虛擬延伸的位置。然而，在這種情況下，需要選擇面板和后板的區(qū)域不至影響形成圖象的象素部分，其中面板和后板的區(qū)域位于外框架一側(cè)的附近，而該外框架一側(cè)是跨越平板隔片沿其縱向虛擬延伸的位置。
利用本發(fā)明，由于如上所述排氣管9被放置在特殊位置，氣導(dǎo)可增加而縮短排氣時間，獲得較高真空度，從而減少殘留在封殼內(nèi)的氣體。如果排氣管附于圖1中的C或D位置，氣導(dǎo)將會比排氣管放于A或B位置高得多。因此，本發(fā)明不包括排氣管位于C或D位置的放置。在本發(fā)明中，排氣管的數(shù)目不限一個，可以是多個。又，排氣管和平板隔片可以被放置成如后所述的多種組合。
在圖1所示的圖象形成裝置中，在通過排氣管抽空由面板4、后板1和外框架8構(gòu)成的封殼(真空容器)的內(nèi)部空間后，排氣管9被封口，使內(nèi)部空間的真空度保持在10-5乇到10-8乇之間的數(shù)量級。在這樣的條件下，給電子發(fā)射器件2通過線端D0X1至D0Xm和D0Y1和D0Ym施加選擇的電壓，使得電子從電子發(fā)射器件2中發(fā)射出來。發(fā)射的電子輻射到熒光薄膜5上面，從而從薄膜5產(chǎn)生熒光而形成圖象。
本發(fā)明的電子發(fā)射器件不僅只利用表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件，而且還可利用熱陰極器件、FE電子發(fā)射器件和其它器件。雖然接下來的敘述主要是利用表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件的情況，但是本發(fā)明不僅只限于利用表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件的圖象形成裝置。
圖13A和13B分別是可用于本發(fā)明的一種表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件的平面和剖面簡圖。
在圖13A和13B中，1表示底板，31和32表示器件電極，33是導(dǎo)電薄膜，以及34是電子發(fā)射區(qū)。
底板1可以是各種玻璃中的任何玻璃，如石英玻璃、含少量諸如Na之類的雜質(zhì)的玻璃、鈉鈣玻璃、以及經(jīng)噴涂而在其上有SiO2分層的玻璃，或者可以是諸如礬土的陶瓷。
相對的兩個器件電極31、32可以由任何普通的導(dǎo)電材料作成。例如，器件電極可以從下列材料中選擇一種材料，諸如Ni，Cr，Au，Mo，W，Pt，Al，Cu，Pd之類的金屬或者它們的合金，含有諸如Pd，As，Ag，Au，RuO2，Pd—Ag等金屬或者其氧化物的印成導(dǎo)線，玻璃等等，諸如In2O3—SnO2之類的透明導(dǎo)體，以及諸如多晶硅之類的半導(dǎo)體。
器件電極之間的距離L、每個器件電極的寬度W以及導(dǎo)電薄膜33的形狀都要根據(jù)用途及其它條件來設(shè)計。器件電極之間的距離L最好是在幾千埃到幾百微米之間的范圍內(nèi)，考慮到施加在器件電極之上的電壓，該距離最近是在1μm至100μm的范圍內(nèi)。器件電極31、32中每個的寬度W在幾微米到幾百微米之間的范圍內(nèi)。每個器件電極的厚度在100至1μm之間的范圍內(nèi)。
除了如圖13A和13B中所示的結(jié)構(gòu)之外，表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件也可以這樣獲得，即在底板1上順序?qū)訅阂粋€器件電極31、導(dǎo)電薄膜33和另一個器件電極32。
為了提供好的電子發(fā)射特性，導(dǎo)電薄膜33最好是由包含細顆粒的細粒薄膜形成。導(dǎo)電薄膜33的厚度在考慮包括器件電極31、32的步驟，器件電極31、32之間的阻抗值，形成過程(稍后敘述)的情況等等以后，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置?？傊?，薄膜最好是在幾埃到幾千埃的范圍以內(nèi)，而最好是在10到500的范圍之內(nèi)。導(dǎo)電薄膜33的阻值用RS表示，在1×102到1×107Ω的范圍內(nèi)。順便說一句，RS是具有厚t、寬w和長l的薄膜的電阻R由R＝RS＝(l/w)確定時所表現(xiàn)的值，且由RS＝P/t表示，其中P是薄膜材料的電阻率。雖然在這一規(guī)程中將要敘述的形成過程是由通電實行的，但是不僅限于通電方法，可以通過任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM行，只要該方法能在薄膜中產(chǎn)生裂化而提高高阻抗?fàn)顟B(tài)。
用于形成導(dǎo)電薄膜33的材料可以從下列材料中適當(dāng)挑選，例如，諸如Pd，Pt，Ru，Ag，Au，Ti，In，Cu，Cr，F(xiàn)e，Zn，Sn，Ta，W，Pb之類的金屬，諸如PdO，SnO2，In2O3，PbO，Sb2O3之類的氧化物，諸如HfB2，ZrB2，LaB6，CeB6，YB4，GdB4之類的硼化物，諸如TiC，ZrC，HfC，TaC，SiC， WC之類的碳化物，諸如TiN，ZrN，HfN之類的氮化物，諸如Si和Ge之類的半導(dǎo)體，以及碳等等。
詞“細粒薄膜”用于此處是表示這樣一種薄膜，包含許多聚集在一起的細粒，且具有這樣的顯微結(jié)構(gòu)，即許多單個的細粒相互分散，或者相互鄰近，或者相互重疊(包括這樣一種結(jié)構(gòu)，即在整個薄膜上面一些細粒聚集且分散成島狀)。細粒的尺寸在幾埃到一微米的范圍之內(nèi)，最好是10至200之間。
電子發(fā)射部分34是通過在導(dǎo)電薄膜33中部分產(chǎn)生高阻抗的裂化而形成的，取決于導(dǎo)電薄膜33的厚度、性能和材料，通電形成過程的方式等等。尺寸不大于1000的導(dǎo)電細?？梢园陔娮影l(fā)射區(qū)34中。導(dǎo)電細粒包括部分或全部制作導(dǎo)電薄膜33材料的元素。在某些情況下在電子發(fā)射區(qū)34和導(dǎo)電薄膜33附近可以包括碳或含碳組份。
圖14所示為可用于本發(fā)明的圖象形成裝置的一種梯型表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件的簡圖。
在圖14中，相同部件與圖13A和13B中用相同參考數(shù)表示。底板1，裝置電極31和32，導(dǎo)電薄膜33以及電子發(fā)射區(qū)34可以由在上述平面型表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件中所使用的相似的材料制成。梯級形成部分35是這樣形成的，例如，通過真空蒸發(fā)、印刷、噴涂等等由諸如SiO2之類的絕緣材料形成。梯級形成部分35的厚度，根據(jù)上述平面型表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件中器件電極之間距離L，可以在幾千埃至幾微米之間的范圍內(nèi)。雖然用于形成梯級形成部分35的薄膜厚度要考慮梯級形成部分35的制造過程和施加于器件電極之間的電壓后來設(shè)置，但是最好是在幾百埃至幾微米之間范圍之內(nèi)。
在器件電極31、32和梯級形成部分35已經(jīng)作成之后，在器件電極31、32上面疊層導(dǎo)電薄膜33。雖然圖14中在梯級形成部分35中形成電子發(fā)射區(qū)34，但是根據(jù)制造過程、形成過程等等的情況，電子發(fā)射區(qū)34的形狀和位置不僅只限于圖示的一種。
雖然可以用多種方法制造上述表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件，但圖15A至15C只是大略地示出了其中制造過程的一個例子。
下面將參照圖13A和13B以及圖15A至15C來敘述制造過程的一個例子。在圖15A至15C中，與圖13A和13B中相同的部件用相同參考數(shù)表示。
1)底板1用洗滌劑、純水、有機溶液等等充分清洗。然后用真空蒸發(fā)、噴涂等方法在底板上鍍上器件電極材料。此后，用以相平板法蝕刻噴鍍材料構(gòu)圖而形成器件電極31、32(圖15A)。
2)在具有已經(jīng)在其上形成的器件電極31，32的底板1上面，覆蓋一層有機金屬溶液而形成一層有機金屬薄膜。有機金屬溶液可以是包含以導(dǎo)電薄膜33的材料金屬作為基本元素的一種有機金屬溶液。有機金屬薄膜被加熱烘烤，然后通過剝離、蝕刻等等方法構(gòu)圖而形成導(dǎo)電薄膜33(圖15B)。雖然本例中采用涂上有機金屬溶液，在形成導(dǎo)電薄膜33的過程中不僅限于敷涂，而且可以通過其它諸如真空蒸發(fā)、噴涂、化學(xué)氣相淀積、旋壓或噴鍍等適當(dāng)方法來實行。
3)接著，包括器件電極和導(dǎo)電薄膜的底板經(jīng)過成形過程。這里敘述作為成形過程的一個例子的加電過程。當(dāng)從電源(未示出)在器件電極31，32之間施加適當(dāng)電壓時，部分導(dǎo)電薄膜33改變結(jié)構(gòu)而形成電子發(fā)射區(qū)34(圖15C)。利用加電成形過程，導(dǎo)電薄膜33在其一部分局部地被破壞、變形或變性而改變結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電薄膜33中的這一部分變成電子發(fā)射區(qū)34。加電形成所施加的電壓波形的例子如圖16A和16B所示。
電壓波形最好是脈沖形波形。進行加電形成過程所施加的電壓脈沖為如圖16A中所示依次具有恒定振幅值的電壓脈沖，或者是如圖16B中所示具有逐漸增加的振幅值的電壓脈沖。
在圖16A中，T1和T2分別表示一個脈沖寬和電壓波形的脈沖間隔。通常，T1被設(shè)置在1μs至10ms的范圍內(nèi)，而T2被設(shè)置在10μs至100ms的范圍內(nèi)。三角波形的振幅值(即加電形成過程中的峰值)要根據(jù)表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件的類型適當(dāng)選擇。在這些情況下，施加電壓例如可以到幾秒到幾十分鐘。脈沖不僅限于三角波形，可以是任何其它想要的波形，如矩形波。
在如圖16B中所示的方法中，T1和T2可以設(shè)置成與圖16A中所示方法相近的值。三角波的振幅(即加電形成過程中的峰值)是增加的，例如，以每秒0.1V的速率。
完成加電形成過程的時間可以這樣檢測，即通過施加一個電壓，該電壓值這樣選擇即不使導(dǎo)電薄膜33局部地破壞或變形，并測量在脈沖間隔T2期間的電流。例如，施加給器件的電壓約為0.1V時，測得器件電流以確定阻抗值，當(dāng)阻抗值超過1MΩ時，加電形成過程就完成了。
4)在加電形成過程之后，電子發(fā)射器件要經(jīng)過活化過程(acetiation process)?；罨^程顯著地改變器件電流If和發(fā)射電流Ie。
象加電形成過程一樣，通過給器件周期地施加脈沖可以進行活化過程，但是要在含有有機物質(zhì)的氣氛下進行。該氣氛可這樣獲得，通過一個離子泵經(jīng)排氣管抽空封殼而造成足夠高的真空度，然后向該真空中注入一種所選擇的有機物氣體。有機物質(zhì)氣體的最佳壓力依賴于應(yīng)用的形式、封殼(真空容器)的外形、有機物的種類等等，因此，它需要逐個情況適當(dāng)設(shè)置。合適的有機物包括有諸如烷烴、烯烴和炔、芳香烴、醇、醛、酮、胺之類的脂族烴，以及諸如酚、羧酸、磺酸之類的有機酸。更具體地說，適合使用的有機物是諸如甲烷、乙烷、丙烷之類可表示為CnH2n＋2的飽和烴，諸如乙烯、丙烯、苯、甲苯、甲醇、乙醇、甲醛、丙酮、丁酮、甲胺、乙胺、酚、甲酸、乙酸、丙酸等等之類的可表示為CnH2n的不飽和烴。作為活化過程的結(jié)果，氣氛中出現(xiàn)的有機物的碳或碳成份被沉積在器件上，從而器件電流If和發(fā)射電流Ic顯著地改變。
在測量器件電流If和發(fā)射電流Ie的同時，可以決定完成活化過程的定時。所施脈沖的寬度、間隔和振幅值可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。
碳或含碳成份可以是石墨形式，諸如HOPG(高定向熱解石墨)，PG(熱解石墨)，以及GC(玻璃化碳黑)(HOPG表示具有大體完全晶體結(jié)構(gòu)的石墨，PG表示具有尺寸在200的晶粒和稍微無序的晶體結(jié)構(gòu)的石墨，而GC則表示具有尺寸在20的晶粒和很無序的晶體結(jié)構(gòu)的石墨)，或者非晶碳(包括單獨的非晶碳以及非晶碳和上述任何石墨細晶粒的混合物)。沉積碳或含碳成份的厚度最好不大于500，最好是不大于300。
5)電子發(fā)射器件在活化過程之后最好經(jīng)過穩(wěn)定過程。穩(wěn)定過程希望在真空容器中有機物的分壓為1×10-8乇或更小最好是為1×10-10乇或更小的情況下進行。真空容器中的壓強最好在10-6.5至10-7乇之間的范圍內(nèi)，最好是為1×10-8乇或更小。給真空容器抽氣的裝置最好是用無油型的，以便不會產(chǎn)生從抽氣裝置產(chǎn)生的油影響電子發(fā)射器件特性的情況。實踐中抽氣裝置的例子包括一個吸附泵和一個離子泵。而且最好是，在對真空容器抽氣時，給整個容器加熱，以便吸附在真空容器和電子發(fā)射裝置內(nèi)壁上的有機物分子很順當(dāng)?shù)乇会尫?。希望真空容器被加熱?0到200℃達5個小時或更長時間，同時進行抽空。加熱情況下不僅限于上述情況，根據(jù)真空容器大小和形狀、電子發(fā)射器件的外形等等因素可以改變。順便說一下，有機物的分壓是這樣確定的，即通過測量主要由碳和氫組成并通過質(zhì)譜儀測得質(zhì)量數(shù)在10至200之間的有機分子的分壓，并累積所測分壓。
穩(wěn)定處理之后電子發(fā)射器件要在其中運行的氣氛最好保持在穩(wěn)定處理剛結(jié)束之后所達到的同樣氣氛，不過這種情況不必要求嚴(yán)格。如果有機物被充分清除，即使真空度降低一點，也能保持滿意的穩(wěn)定特性。
通過建立上述真空氣氛，能防止沉積新的碳或含碳成份。結(jié)果，裝置電流If和發(fā)射電流Ie得以穩(wěn)定。
圖17大略示出了一種FM電子發(fā)射器件的一種結(jié)構(gòu)。在圖17中，1表示底板，40是負極，41是正極，43是絕緣層，以及44是由子發(fā)射區(qū)。
圖18大略示出了在其上矩陣模式排列有許多表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件的底板。在圖18中，53表示底板，50是X方向的導(dǎo)線，51是Y方向?qū)Ь€，Z是表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件，以及2是聯(lián)結(jié)導(dǎo)線。表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件2可以是平面型或者梯級型。作為一種選擇，可以是如圖17中所示的FE電子發(fā)射器件。
X方向?qū)Ь€50排列成m行分別由Dx1，Dx2，…，DXm表示，可以通過真空蒸發(fā)、印刷、噴涂等方法由導(dǎo)電金屬形成。導(dǎo)線的材料、厚和寬被適當(dāng)?shù)卦O(shè)計。Y方向?qū)Ь€51排列成n行分別由Dy1，Dy2，…，Dym表示，并象X方向?qū)Ь€50一樣形成。層間絕緣層(未示出)在m行X方向?qū)Ь€50和n行Y方向?qū)Ь€51之間放入，以便兩種導(dǎo)線間相互絕緣(m，n是正整數(shù))。
未示出的層間絕緣層通過真空蒸發(fā)、印刷、噴涂等方式由諸如SiO2之類形成。例如，層間絕緣層在其上已形成具有X方向?qū)Ь€50的底板53上以想要的圖形整體地或部分地形成。層間絕緣層的厚度、材料和制造過程是這樣設(shè)置的，該絕緣層特別是能耐受X方向?qū)Ь€50與Y方向?qū)Ь€51相互交叉點處出現(xiàn)的電勢差。X方向?qū)Ь€50和Y方向?qū)Ь€51通過各自的外端引出封殼(真空容器)。
每個表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件2的一對器件電極(圖18中未示出)，通過導(dǎo)電金屬之類形成的連結(jié)導(dǎo)線52分別與X方向?qū)Ь€50和Y方向?qū)Ь€51電相連。
至于導(dǎo)線50、51，連結(jié)導(dǎo)線52，以及一對裝置電極的材料，構(gòu)成元素可以整個或部分一樣，或者互相不同。這些元件的材料，例如，可以大致從上面器件電極采用的材料中選擇。當(dāng)器件電極和導(dǎo)線由相同材料制成時，詞“器件電極”通常用來包括連接器件電極的導(dǎo)線。
與X方向?qū)Ь€50相連接的是一個掃描信號施加器件(未示出)，用于施加掃描信號來選擇排列在X方向的表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件的一排。另一方面，與Y方向?qū)Ь€51相連接的是一個調(diào)制信號施加器件(未示出)，用于施加調(diào)制信號給排列在Y方向的表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件選定的一列施加調(diào)制信號。施加給每個表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件的在掃描信號和調(diào)制信號之間不同的電壓，作為同一器件的驅(qū)動電壓。
前述布置使得單個器件在簡單矩陣導(dǎo)線情況下可以被相互獨立的選擇和驅(qū)動。
圖1中所示是在簡單矩陣導(dǎo)線情況下利用電子源構(gòu)成的圖象形成設(shè)備的一個例子。
圖19A和19B是熒光薄膜5的例子的簡示圖。熒光薄膜5可以單獨由熒光物質(zhì)形成用于單色顯示。對于彩色顯示，熒光薄膜5由黑膜58和熒光物質(zhì)結(jié)合形成，根據(jù)熒光物質(zhì)的圖形，黑膜58被稱為黑條或黑底。提供黑條或黑底的目的是為了在彩色顯示必須的三種基本色彩中在熒光物質(zhì)之間提供黑色區(qū)域，從而色混變得較為不明顯，并消除了因外來光線反射引起的對比度降低。黑條或之類的東西可以由包含本領(lǐng)域經(jīng)常采用的作為主要成分的石墨的材料制成，或者由其它具有較小對光透射率和反射率的材料制成。
不管是單色還是彩色圖象，熒光物質(zhì)都可以通過沉積、印刷或之類的方法涂在玻璃底板上。在熒光薄膜5的內(nèi)表面上，通常提供一個金屬襯。金屬襯有下列作用通過鏡面反射從熒光物質(zhì)逸出的向內(nèi)面的光，去向面板4而增加亮度；作為加速電子束施加電壓的一個電極；防止熒光物質(zhì)因從封殼中產(chǎn)生的負離子的碰撞而損壞。金屬襯可以這樣制備在形成熒光薄膜之后，通過平滑熒光薄膜的內(nèi)表面(此步驟通常叫作膜的形成)，然后通過如真空蒸發(fā)方法在其上鍍上Al。
為了增加熒光薄膜5的導(dǎo)電系數(shù)，面板4可以包括一個配備在熒光薄膜5外側(cè)一面(即面對玻璃底板的一面)上的透明電極(未示出)。
在氣密地封住封殼之前，在彩色顯示的情況下必須進行精心調(diào)整，以便各種顏色的熒光物質(zhì)和電子發(fā)射器件在相互對應(yīng)的精確定位。
圖1中所示的圖象形成裝置是按如下制造的。
在給封殼如上述活化過程一樣的適當(dāng)加熱期間，通過無油抽空裝置如離子泵和吸附泵經(jīng)排氣管9把封殼抽空。在制成其中真空度約為10-7乇且有機物數(shù)量非常少的氣氛后，封殼被氣密地密封。為了在密封之后封殼中的真空度能維持，封殼要經(jīng)過吸氣處理。這一過程是這樣進行的，在密封封殼之前或以后，立即通過電阻加熱或高頻加熱涂在封殼中預(yù)定位置(未示出)的吸氣劑，從而形成一層吸氣劑蒸發(fā)膜。吸氣劑通常含Ba作為主要成份。由于蒸發(fā)膜的吸附作用，封殼內(nèi)部空間的真空度可以保持在1×10-5至1×10-7乇之間的范圍內(nèi)。
參照圖20以下介紹利用制成簡單矩陣線的電子源根據(jù)NTSC制式電視信號在顯示板上顯示電視圖象的驅(qū)動電路的一個例子。在圖20中，60表示顯示板，61是掃描電路，62是控制電路，63是移位寄存器，64是行存儲器，65是同步信號分離電路，66是調(diào)制信號產(chǎn)生器，Vx和Va是直流電壓源。
顯示板60通過D0X1至D0Xm端、D0Y1至D0Yn端、高壓端Hv與外部電路相連。施加于D0X1至D0Xm端的是掃描信號來依次驅(qū)動裝配在顯示板中的電子源，即用導(dǎo)線連成m行和n列成一排排(即成n個器件的單元)矩陣的許多表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件。
施加于D0Y1至D0Yn端的是調(diào)制信號，控制由掃描信號選擇的一排表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件輸出的電子束。高壓端Hv從直流電壓源Va供以例如10Kv的直流電。此直流電壓作為加速電壓提供給從表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件射出的電子束足夠的能量，以激勵相應(yīng)的熒光物質(zhì)。
現(xiàn)在敘述掃描電路。掃描電路61包括m個開關(guān)器件(圖20中簡略地示為從S1到Sm)。每個開關(guān)器件選擇輸出直流電壓源的電壓或者0V(地電壓)，并與顯示板60的D0X1至D0Xm端中的相應(yīng)一個電聯(lián)結(jié)。開關(guān)器件S1至Sm根據(jù)由控制電路62輸出的控制信號Tscan被操作，而且由諸如FFTs的典型開關(guān)器件集合組成。
直流電壓源Vx在本實施例中輸出一個根據(jù)表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件的特性(即電子發(fā)射臨界電壓)設(shè)置的恒定電壓，從而施加給器件不掃描的驅(qū)動電壓被保持在比電子發(fā)射臨界電壓低的值。
控制電路62的作用是使各種元件處于相互比較的狀態(tài)，從而根據(jù)從外界輸入的視頻信號適當(dāng)?shù)仫@示圖象。因此，根據(jù)從同步信號分離電路65提供的同步信號Tsyn，控制電路對相應(yīng)元件產(chǎn)生控制信號Tscan、Tsft和Tmry。
同步信號分離電路65是這樣的電路，分離從外界施加的NTSC電視信號中的同步信號成份和亮度信號成份，該電路可由典型的頻率分離器(濾波器)或類似的東西作成。由同步信號分離電路65分離的同步信號包括一個垂直同步信號和一個水平同步信號，但為了表述方便這里由Tsync表示。同樣，為了表述方便，從電視信號中分離出的視頻亮度信號成份由信號DATA表示。信號DATA輸給移位寄存器63。
移位寄存器63對每行圖象進行信號DATA的串/并行轉(zhuǎn)換，信號DATA是按時序地輸給寄存器的。移位寄存器63由從控制電路62提供的控制信號Tsft操作(因此，控制信號Tsft可以說成是移位寄存器63的移位時鐘)。從串/并行轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的一行圖象信號(根據(jù)數(shù)據(jù)驅(qū)動n數(shù)目的電子發(fā)射器件)從移位寄存器63中輸出；作為n數(shù)目的平行信號Id1至Idn。
行存儲器64是一個存儲所需時間內(nèi)一行圖象的信號的存儲器。行存儲器64根據(jù)從控制電路62提供的控制信號Tmry存儲Id1至Idn平行信號的內(nèi)容。所存內(nèi)容作為I’d1至I’dn被輸出并施加給調(diào)制信號產(chǎn)生器66。
調(diào)制信號產(chǎn)生器66是一種以一種調(diào)制方式根據(jù)各個視頻信號I’dt至I’dn，適當(dāng)?shù)仳?qū)動表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件的信號源。從調(diào)制信號產(chǎn)生器66輸出的信號，通過D0Y1至D0Yn端加給相應(yīng)的在顯示板60上的表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件。
下面關(guān)于本實施例中每個用于顯示板上的電子發(fā)射器件的發(fā)射電流Ie具有基本特性。具體說，電子發(fā)射器件具有一個確定的發(fā)射電子的臨界電壓Vth，且僅在供給超過Vh的電壓時才發(fā)射電子。對于超過電子發(fā)射臨界值的電壓，發(fā)射電流也根據(jù)施加給器件的電壓變化。因此，當(dāng)給器件施加一個脈沖電壓時，如果所加電壓低于電子發(fā)射臨界值則不發(fā)射電子，而如果所加電壓超過電子發(fā)射臨界值則產(chǎn)生電子束。此時，所產(chǎn)生電子束的強度可以通過改變脈沖振幅值Vm而控制。又，所產(chǎn)生電子束電荷總數(shù)可以通過改變脈沖寬度Ps而控制。
因此，通過電壓調(diào)制方法、脈寬調(diào)制方法等等，根據(jù)輸入信號電子發(fā)射器件可以被調(diào)制。在使用電壓調(diào)制方法的情況下，調(diào)制信號發(fā)生器66可以通過利用這樣的電路實現(xiàn)，該電路產(chǎn)生具有固定寬度的電壓脈沖并根據(jù)輸入信號調(diào)制該電壓脈沖的振幅值。
在使用脈寬調(diào)制方法的情況下，調(diào)制信號發(fā)生器66可以通過利用這樣的電路實現(xiàn)，該電路產(chǎn)生具有固定振幅值的電壓脈沖并根據(jù)輸入信號調(diào)制該電壓脈沖的寬度。
移位寄存器63和行存儲器64可以被設(shè)計成適用于任何數(shù)字信號和模擬信號。這是因為視頻信號的串/并行轉(zhuǎn)換和存儲僅需以預(yù)定速度產(chǎn)生。
對于數(shù)字信號設(shè)計，需要把從同步信號分離電路65輸出的信號DATA轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，而實現(xiàn)這一點只要在電路65的輸出部分插入一個A/D轉(zhuǎn)換器即可。又，根據(jù)行存儲器64輸出的信號是數(shù)字的還是模擬的，用于調(diào)制信號發(fā)生器66的電路必須設(shè)計成不同方式。當(dāng)使用利用數(shù)字信號的電壓調(diào)制方法時，調(diào)制信號產(chǎn)生器66被改變成包括一個D/A轉(zhuǎn)換器，如果必要，還包括一個放大器等。當(dāng)使用利用數(shù)字信號的脈寬調(diào)制方法時，調(diào)制信號產(chǎn)生器66被改變成包括以下東西一個與臂如一個高速振子組合的電路，一個給從振子輸出的波計數(shù)的計數(shù)器，以及一個比較計數(shù)器輸出值和行存儲器輸出值的比較器。在這種情況下，如果必要，也可以加一個放大器，該放大器放大從比較器輸出并具有調(diào)制過的脈寬的調(diào)制信號電壓，作為表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件的驅(qū)動電壓。
當(dāng)使用利用模擬信號的電壓調(diào)制方法時，調(diào)制信號產(chǎn)生器66可由放大器如運算放器作成，如果必須，還可包括一個電平移位電路。當(dāng)使用利用模擬信號的脈寬調(diào)制方法時，調(diào)制信號發(fā)生器66可由例如一個電壓控制的振子(CVO)作成。在這種情況下，如果必須，還可加一個放大器，該放大器放大調(diào)制信號電壓作為表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件的驅(qū)動電壓。
在本實施例如此布置的圖象顯示器中，通過給電子發(fā)射器件伸出封殼的D0X1至D0Xm端和D0Y1至D0Yn端施加電壓，便會發(fā)射電子。通過經(jīng)高壓端Hv給金屬襯6或透明電極(未示出)施加一個高壓，可以加速電子束。加速的電子束射到熒光薄膜5進而到熒光物質(zhì)上，產(chǎn)生熒光而形成圖象。
上述只是例示了圖象形成裝置，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)概念可以作多種修改。輸入信號不限于上述的NTSC電視信號，可以是PAL—和SECAM—制式的任何一種電視信號，包括另一種具有比上述類型掃描行多的電視信號(例如，所謂MUSE—制式的高清晰度電視信號)。
圖21是梯形電子源的一個例子的簡圖。在圖21中，53表示底板，2是電子發(fā)射器件。電子發(fā)射器件2被插入表示為DX1至DX10的公共導(dǎo)線。許多電子發(fā)射器件2在底板53上面并聯(lián)成X方向的排(所形成的電子發(fā)射器件排稱為器件排)。許多此器件排被布置而作成電子源。通過給每個器件排的公共導(dǎo)線之間施加一個驅(qū)動電壓，每個器件排可以被相互獨立的驅(qū)動。具體說，給器件排施加一個超過電子發(fā)射臨界值的電壓，可以從其中發(fā)射電子束，而給器件排施加低于電子發(fā)射臨界值的電壓，則不能從其中發(fā)射電子束。順便說一句，在兩相臨器件排如DX2和DX3之間DX2至DX9的公共導(dǎo)線對，每個應(yīng)作為一根單獨導(dǎo)線而形成。
下面將參照實施例詳細敘述本發(fā)明，但不僅限于下面的例子。
〔例1〕圖2是本例布置的平面圖，圖3是圖2中沿3—3線的截面圖。本例涉及利用表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件作為電子發(fā)射器件的圖象形成裝置。
在圖2和圖3中，圖象形成裝置包括一塊玻璃作的后板，電子發(fā)射裝置2，大氣壓力耐受器件或隔片3，該隔片3是平板型并作為承受大氣壓力的結(jié)構(gòu)，一塊為透明玻璃板形式的面板4，在面板4內(nèi)表面上形成的熒光薄膜5，以及在熒光薄膜5表面上的金屬襯6。密封用的熔結(jié)玻璃表示為7，以及8是外框架。底板1、面板4和外框架8聯(lián)合構(gòu)成一個封殼(真空容器)，由熔結(jié)玻璃密封。用來抽空封殼內(nèi)部空間的排氣管9附著在外框架一側(cè)，該側(cè)位于平板隔片3沿縱向虛擬延伸的方向。
在圖2和3所示的布置中，封殼內(nèi)部空間保持在10-6乇壓力下的真空狀態(tài)，而大氣壓則由大氣壓力耐受器件(隔片)3和外框架8共同承受。
現(xiàn)在參照圖2，3，13A和13B，更詳細地敘述本例的圖象形成裝置。
底板1由鈉鈣玻璃制成，并具有240mm×320mm的尺寸。面板4也由鈉鈣玻璃制成，但具有190mm×270mm的尺寸。作為電子發(fā)射器件2的每個表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件的器件電極31、32由Au薄膜形成，該Au薄膜厚1000，電極間距L為2μm，長w為500μm。在其上涂上含有機鈀(由okuno藥品有限公司生產(chǎn)的CCP—4230)的溶液，然后加熱至300℃烘烤10分鐘。因此便形成了導(dǎo)電薄膜，即一種細粒膜，由含鈀作為主要構(gòu)成元素的細粒(平均直徑70A)構(gòu)成。
然后，形成厚2μm、寬300μm的Cu膜作為導(dǎo)線11。形成厚1μm、寬800μm的Au膜作為柵極14，鉆1mm×500μm的鉆作為柵極孔，并在導(dǎo)線11和柵極14之間用SiO2形成絕緣層13。這里，金屬和SiO2通過噴涂形成并由光刻法(包括蝕刻、剝離等)構(gòu)圖。綠P—22熒光物質(zhì)被涂在面板4上面形成熒光薄膜5。含BaAl作為主要成份并具有10mm直徑的環(huán)形吸氣劑10和外徑6mm內(nèi)徑4mm的排氣管9，通過用日本電子玻璃有限公司生產(chǎn)的LS—0206作為熔結(jié)玻璃7并加熱到450°至10分鐘，而被固定在外框架8上面。大氣壓承受器件(隔片)3由鈉鈣玻璃制成，每塊厚0.5mm，高4mm，長230mm，間隔2cm垂直放置。在組裝底板1和面板4之后對于放入外框架8，在面板4、底板1和外框架8相互結(jié)合處施加熔結(jié)玻璃(由日本電子玻璃有限公司生產(chǎn)的LS—0206)。用電爐對組裝件加熱到450℃至10分鐘，從而得到氣密地密封的封殼。
接著，通過真空泵(未示出)經(jīng)排氣管9將封殼內(nèi)部抽空到1×10-6乇數(shù)量級的壓力。然后封殼進行形成過程，即通過施加三角波形(底寬1ms，周期10ms，振幅值5V)的電壓脈沖60秒，從而形成電子發(fā)射區(qū)。
接下來，整個封殼被加熱到130℃持續(xù)24小時以排氣，同時吸氣劑通過350KHz的高頻波而被蒸發(fā)。然后密封排氣管從而完成圖象形成裝置。
柵極觸點16和接觸電極12通過扁平電纜(未示出)與外部驅(qū)動電路(未示出)相連。為了顯示圖象，給表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件和柵極14提供視頻信號，同時，從高壓電源(未示出)給熒光薄膜5和金屬襯6提供5Kv的電壓。結(jié)果，可穩(wěn)定地顯示畫質(zhì)良好的圖象。
〔對比例1〕一種圖象形成裝置，除了排氣管8附著在與例1中排氣管9附著的外框架8一邊正交的外框架8的一邊外，其余結(jié)構(gòu)與方式與例1相同。
結(jié)果，用與例1中相同方式抽空結(jié)構(gòu)封殼，封殼內(nèi)抽成同樣的1×10-6乇壓力需用例1中1.5倍的時間。另，用與本比較例相同時間抽空例1中圖象形成裝置的封殼，在封殼中的壓力大約是本比較例的圖象形成裝置的封殼中所達到的一半。因此，例1的封殼能得到較小的最終壓力且減少殘留氣體量。
〔例2〕以下將敘述一種具有多個(二個)排氣管的圖象形成裝置。
圖4是本例布置的平面圖。在本例中，相對于如圖2所示的例1中的圖象形成裝置，增加了另一個排氣管。其余布置與圖2所示的例1是一樣的。因此，與圖2中相同部件用相同數(shù)字表示，不再贅述。
除了與排氣管有關(guān)的事項外，本例圖象形成裝置的尺寸、結(jié)構(gòu)和制造過程如例1一樣選擇。
通過兩個排氣管同時抽空(結(jié)構(gòu)封殼的內(nèi)部空間，達到與例1相同的1×10-6乇壓力。之后，象例1一樣，進行形成、加熱/消氣和吸氣劑蒸發(fā)過程以及密封排氣管，從而制造一個圖象形成裝置。然后，柵極觸點16和觸點電極12通過扁平電纜(未示出)與外部驅(qū)動電路(未示出)相連。給表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件和柵極14施加視頻信號，與此同時，從一個高壓電源(未示出)給熒光薄膜5和金屬襯6施加5Kv電壓，顯視出圖象。結(jié)果，能穩(wěn)定地長時間顯示良好的圖象。
〔比較例2〕舉例中圖象形裝置，除了以下不同點之外即一個排氣管附著在與比較例1中相同的位置，而另一個排氣管附著在與前一排氣管所附著一邊相對的外框架一邊上，其它結(jié)構(gòu)和方式與例1中圖象形成裝置完全相同。結(jié)果，用例2中同樣的方式抽空結(jié)構(gòu)封殼，將封殼抽空到同樣的1×10-6乇壓力需用例2中時間的2倍。另，用與本比較例同樣的時間抽空例2的圖象形成裝置的封殼，在封殼中的壓力大約是本比較例的圖象形成裝置的封殼中所達到的一半。因此，例2的封殼能達到較低的最終壓力并減少殘存氣體量。
〔例3〕以下將敘述利用許多條形大氣壓力承受器件(隔片)的圖象形成設(shè)備。
圖5是本例布置的平面圖。在本例中，具有較短長度的條形大氣壓力承受器件取代了例1中的大氣壓力承受器件，并排列成矩陣模式。其系布置與如圖2中所示的例1中的相同。因此，相同數(shù)字表示相同部件，不再贅述。
條形大氣壓力承受器件(隔片)3由鈉鈣玻璃制成，每片厚0.8m，高6mm，長30mm，并以縱向間隔35mm橫向間隔20mm垂直放置。電子發(fā)射器件和電子源底板的其它結(jié)構(gòu)和尺寸如例1那樣選擇。按照例1的制造方法，抽空方法，抽空后所達壓力，形成、加熱/消氣和吸氣劑蒸發(fā)過程，以及排氣管密封等制造本例的圖象形成裝置。然后，柵極觸點16和接觸電極12通過扁平電纜(未示出)與圖20所示的外部驅(qū)動電路相連。給表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件和柵極14提供視頻信號，與此同時，從一個高壓電源(未示出)給熒光薄膜5和金屬襯6施加5Kv電壓，顯示圖象。結(jié)果，象例1和2一樣，可以長時間穩(wěn)定地顯示良好的圖象。
〔比較例3〕一種圖象顯示器，除了以下一點之外，即排氣管9是附著在外框架8的一邊，該邊是位于與例1中如圖5所示的排氣管9所附著的外框架8的一邊相正交的一邊，其余結(jié)構(gòu)和方式與例3的完全一樣。用與例3中相同的方式抽空結(jié)構(gòu)封殼，抽空封殼達到同樣的1×10-6乇壓力所需時間大約是例3中時間的1.3倍。另，用與本比較例相同時間抽空例3中圖象形成裝置的封殼，在封殼中的壓力大約是本比較例的圖象形成裝置的封殼中所達到的壓力的3/5。因此，例3的封殼可以達到較低的最終壓力并降低殘存氣體量。
〔例4〕以下敘述利用圓形外框架的圖象形成裝置。圖6是本例布置的平面圖。
圖6中，作為后板的底板1由鈉鈣玻璃制成，并具有200mm×200mm的尺寸，大氣壓力承受器件(隔片)3由鈉鈣玻璃制成，每片厚0.8mm，高6mm，長14mm，并以縱向間隔18mm橫向間隔10mm垂直放置，如圖6所示。面板4的外徑為160mm。綠P—22熒光物質(zhì)被涂在面板4上面形成熒光薄膜5。外框架8由鈉鈣玻璃制成并具有160mm的外徑的和150mm的內(nèi)徑。其余部分與圖2中一樣用相同數(shù)字表示。本例的圖象形成裝置具有與圖3中所示相似的截面。其它結(jié)構(gòu)和尺寸與例1中的一樣，除了導(dǎo)線11和柵極14具有不同長度及排列的表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件數(shù)目不同以外。按照例1中的制造方法，抽空方法，抽空后要達到的壓力，形成、加熱/消氣和吸氣劑蒸發(fā)過程，以及排氣管密封等制造本例的圖象形成裝置。然后，柵極觸點16和觸點電極12通過扁平電纜(未示出)與如圖20所示的外部驅(qū)動電路相連。給表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件和柵極電極14提供視頻信號，與此同時，從一個高壓電源(未示出)給熒光薄膜5和金屬襯6施加5Kv的電壓，顯示圖象。結(jié)果，在本例的圖象形成裝置中可穩(wěn)定地顯示良好的圖象。
〔比較例4〕一種圖象形成裝置，除了排氣管9如圖6所示附著在位置D以外，其它結(jié)構(gòu)和方式與例4的圖象形成裝置一樣。用例4中同樣的方式抽空結(jié)構(gòu)封殼，抽空封殼達到同樣的1×10-6乇壓力所用時間大約是例4中所用時間的1.6倍。另，用與本比較例相同時間抽空例4中圖象形成裝置的封殼，在剛剛密封排氣管之前的封殼中的壓力大約是比較例的圖象形成裝置的封殼中所達到的壓力的2/5。因此，例4的封殼可以達到較低的最終壓力并降低殘存氣體量。
〔例5〕以下敘述如圖17所示利用許多FM電子發(fā)射器件作為電子發(fā)射器件的圖象形成裝置。
圖17所示為FM電子發(fā)射器件。在圖17中，40表示負極，41是正極，44是具有銳利邊緣發(fā)射電子的電子發(fā)射區(qū)，以及43是絕緣層。在本結(jié)構(gòu)中，當(dāng)在正極41和負極40之間施加電壓時，電場集中在電子發(fā)射區(qū)44，使電子發(fā)射區(qū)44發(fā)射電子。在本例的FM電子發(fā)射器件中，每個負極40和正極41是由具有1μm厚度的Au膜形成的，電子發(fā)射區(qū)44的梭角設(shè)置為45度。對應(yīng)一個象素的電子發(fā)射器件具有總共100個電子發(fā)射區(qū)44，且絕緣層43是由具有1μm厚度的SiO2膜形成的。Au和SiO2膜通過噴涂鍍上并通過以相平板法(包括蝕刻、剝離等)構(gòu)造。FM電子發(fā)射器件取代了例1的表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件，且正極41和負極40與導(dǎo)線11相連。其它結(jié)構(gòu)和尺寸與例1相同。
除了電子發(fā)射器件以外，按照例1的制造方法，抽空方法，抽空后要達到的壓力，形成、加熱/消氣和吸氣劑蒸發(fā)過程，以及排氣管的密封等制造本例的圖象形成裝置。然后，柵極觸點16和觸點電極12通過扁平電纜(未示出)與外部驅(qū)動電路(未示出)相連。給表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件和柵極電極14提供視頻信號，與此同時，從一個高壓電源(未示出)給熒光薄膜5和金屬襯6施加5Kv電壓，以顯示圖象。結(jié)果，本例中也可以顯示良好的圖象。
〔比較例5〕一種圖象顯示器，除了以下一點之外即如比較例1一樣排氣管9是附著在外框架8的一邊，該邊是位于與圖2中所示排氣管9所附著的外框架8的一邊相正交的一邊，與例5的圖象形成裝置具有完全相同的結(jié)構(gòu)。用與例5相同的方式抽空結(jié)構(gòu)封殼，結(jié)果抽空封殼至同樣的1×10-6乇的壓力所用的時間大約是例5中所用時間的1.5倍。另，用與本比較例相同時間抽空例5中圖象形成裝置的封殼，結(jié)果在剛密封排氣管之前封殼中的壓力大約是本比較例的圖象形成裝置的封殼中的一半。因此，例5的封殼可以達到較低的最終壓力并降低殘留氣體量。
〔例6〕以下將敘述如圖7所示的圖象形成裝置。
圖7是本例的圖象形成裝置的簡圖。
在圖7中，3表示由鈉鈣玻璃制成的大氣壓力承受元件(隔片)。
23是大氣壓力承受結(jié)構(gòu)區(qū)，由虛線(inear line)限定，互聯(lián)許多大氣壓力承受器件3的四個角。
9是提供為兩個的排氣管，通過它的活性氣體被導(dǎo)入而空氣被抽出。兩個排氣管由鈉鈣玻璃形成并具有同樣的尺寸和端面光澤。
4是提供有附著排氣管9的孔的面板。
其它與圖2中所示的例1相同的部件用相同數(shù)字表示。
本例的圖象形成裝置按以下制造。
通過用與例1中同樣的過程在面板4的一個面上形成柵和熒光薄膜。
然后，在其上具有已形成的柵和熒光膜的面板4的一個面上，通過利用由日本電子玻璃有限公司生產(chǎn)的LS—7107熔結(jié)玻璃作為粘合物，安裝大氣壓力承受器件3。
此時，大氣壓力承受器件3以均勻間隔垂直放置在面板4的柵上。
之后，將面板4在440℃烘烤20分鐘，使大氣壓力承受器件與面板4融合。
接著，通過與例1中相同的過程在底板1上形成表面導(dǎo)電電子發(fā)射裝置2，器件電極，導(dǎo)電薄膜線等等。
接下來，在其上具有所形成的梯型電子源的底板1的表面上，通過利用由日本電子玻璃有限公司生產(chǎn)的LS—3081熔結(jié)玻璃作為粘合物安裝外框架8和環(huán)形吸氣劑10。
此時，外框架被設(shè)置成包括整個大氣壓力承受結(jié)構(gòu)區(qū)23。
環(huán)形吸氣劑10被設(shè)置在外框架8里面，但在形成有電子發(fā)射器件2之外的區(qū)域。
然后，通過利用熔結(jié)玻璃LS—3081作為粘合物，將在其上裝有大氣壓力承受器件3的面板與裝在底板1上的外框架8融結(jié)。
然后通過利用熔結(jié)玻璃LS—3081作為粘合物，將排氣管9固定在面板4上。
當(dāng)附著排氣管9時，給每個排氣管9的一個拋光端面施加熔結(jié)玻璃，且涂有熔結(jié)玻璃的端面垂直插入在面板4上鉆的洞中的一個，以附著排氣管9。
此時，為防止排氣管9傾斜或搖動，直到它完全被熔結(jié)玻璃融合為止，排氣管9都通過用一個夾具夾持在適當(dāng)位置。
之后，裝配件在410℃烘烤20分鐘，以使部件與熔結(jié)玻璃融合在一起，從而構(gòu)成一個由底板1，面板4，外框架8和排氣管9組成的真空封殼。
接著，封殼上的排氣管9與一個真空系統(tǒng)相連。在把封殼的內(nèi)部空間抽空后，象例1一樣進行形成過程以形成電子發(fā)射區(qū)。
由形成過程形成的電子發(fā)射區(qū)然后進行活化過程。
在活化過程中，通過排氣管9注入丙酮到封殼內(nèi)作為活化氣體，并在封殼中造成含丙酮數(shù)量級在1×10-5乇的真空氣氛。此后，從與觸點電極12和柵極16相連的外部驅(qū)動電路(未示出)給電子發(fā)射區(qū)34反復(fù)施加預(yù)定的脈沖。
此時，所加脈沖振幅為13V，頻率約100Hz。
活化過程在發(fā)射電流Ie飽和時結(jié)束。
由于上述活化過程的結(jié)果，器件電流If和發(fā)射電流Ie顯著地改變。
接下來，經(jīng)過活化過程的電子發(fā)射器件進行穩(wěn)定過程。
在穩(wěn)定過程中，整個封殼被加熱到200℃，而同時封殼內(nèi)部空間由與排氣管9相連的吸附泵抽空。
當(dāng)封殼內(nèi)壓力達到1×10-6乇或更高的真空度時穩(wěn)定過程結(jié)束。
最后，如例1一樣，吸氣劑被蒸發(fā)且排氣管被密封，從而制造了一個圖象形成裝置。
然后，柵極觸點16和觸點電極12通過扁平電纜(未示出)與外部驅(qū)動電路相連。給表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件和柵極電極14提供視頻信號，與此同時，從一個高壓電源(未示出)給熒光薄膜5和金屬襯6施加5v電壓，以顯示圖象。
在本例的圖象形成裝置中，抽空封殼至同樣的1×10-6乇壓力所需時間更短，且在同樣時間內(nèi)通過抽得可得到更高的真空度。
可以證實，在注入活性氣體時，活性氣體的分壓可在短時間內(nèi)在封殼中分布均勻，且經(jīng)過活化過程后的電子發(fā)射器件電特性的波動很小。
〔例7〕參照圖8，下面敘述利用許多排列成矩陣模式的大氣壓力承受器件(隔件)3的圖象形成裝置。
圖8是本例圖象形成裝置的簡圖。在本例中，大氣壓力承受器件3排列成矩陣模式。
表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件54用作電子發(fā)射器件，用X—，Y—方向?qū)Ь€50、51用來驅(qū)動表面導(dǎo)電電子發(fā)射器件54。其余布置與如圖7中所示的例6的一樣，不再贅述。
由于本例中的大氣壓力承受器件3比圖7中例6的器件3短些，所以在把大氣壓力承受器件3切割和拋光成所需形狀過程中產(chǎn)生的尺寸上的偏差減小。結(jié)果，大氣壓力承受器件3的產(chǎn)量增加而生產(chǎn)成本降低。
又，由于大氣壓力承受器件3如圖8所示間隔排列，在給封殼中注入活化氣體以及從封殼中抽出氣體時，沒有減小氣導(dǎo)。結(jié)果，活化過程均勻進行，且在較短時間內(nèi)達到所需真空度。
除了大氣壓力承受器件的尺寸和布置以外，本例的圖象形成裝置以與例6中相同的結(jié)構(gòu)和方式制造。
〔例8〕參照圖9，以下敘述一種圖象形成裝置，其中利的許多平板型大氣壓力承受器件3相對于外框架的一個縱向邊排列成鋸齒型。
圖9是本例圖象形成裝置的簡圖。
如圖9所示，大氣壓力承受器件3被排列在封殼內(nèi)能承受大氣壓力，之間保持間隔相對于外框架的一個縱向邊成鋸齒形狀。矩形封殼被提供二個排氣管9，布置在矩形對角，一個用于注入活化氣體而另一個用于抽出封殼內(nèi)部的氣體。從而，當(dāng)活化氣體被注入封殼時，活化氣體的分壓在封殼內(nèi)更均勻。
當(dāng)從封殼中抽出氣體時，也沒有氣導(dǎo)下降。結(jié)果，可以在較短時間內(nèi)實現(xiàn)電子發(fā)射器件的均勻活化和所需的真空度。
又，24表示連接兩個排氣管的直線。排列大氣壓力承受器件3不跨越直線24。其作布置與圖7中所示例6的一樣。
除了大氣壓力承受器件3和排氣管9的布置以外，本例的圖象形成設(shè)備用與例6中相同的方式制造。
〔例9〕參照圖10，下面將敘述利用兩個排氣管和排列成矩陣模式的許多大氣壓力承受器件3的圖象形成裝置。
圖10是本例圖象形成裝置的簡圖。在本例中大氣壓力承受器件3被排列成矩陣模式。大氣壓力承受器件3與例7中使用的相同。
除了大氣壓力承受器件3的數(shù)目和排列之外，本例的圖象形成裝置用與例6中同樣的結(jié)構(gòu)和方式制造。也能顯示與例6一樣的良好圖象。
〔例10〕參照圖11，以下敘述一種圖象形成裝置，其中有4個排氣管和許多平板形大氣壓力承受器件3，該器件3相對于外框架一個縱向邊被排列成鋸齒形。
圖11是本例圖象形成裝置的簡圖。除了提供4個排氣管之外，本例的圖象形成裝置具有與例8相同的結(jié)構(gòu)。
大氣壓力承受器件3的布置不跨越任何連接所有排氣管9的直線。利用本例的圖象形成裝置，可達到很高的抽空效率并也能顯示良好的圖象。
雖然排氣管9被附著在面板上，但排氣管9的附著位置不限于本例。排氣管可以附著在后板上，或者以一種排列的方式附著在面板和后板上。
又，排氣管可以作為活化氣體注入管和抽氣管。
〔例11〕參照圖12，以下將敘述具有附著在后板上的抽氣管的圖象形成設(shè)備。圖12是本例圖象形成裝置的簡圖。在本例中，如圖12所示，排氣管9附著在后板1上。圖12中參考數(shù)19表示限定在后板上的洞。除了排氣管9附著在后板1上以外，本例的圖象形成裝置用與例7中相同的構(gòu)造和方式制造。
權(quán)利要求
1.一種圖象形成設(shè)備，包括一塊包括在其上形成的電子發(fā)射裝置的后板，一塊包括在其上形成的熒光薄膜并與所述后板相對布置的面板，一塊布置在所述后板和所述面板之間為平板形式的隔片，以及一個包圍所述后板和所述面板周圍邊緣的外框架，從所述電子發(fā)射裝置發(fā)射的電子輻射到所述熒光薄膜上，從而在由所述后板、所述面板和所述外框架構(gòu)成的容器的內(nèi)部空間通過一個排氣管被抽空成減壓狀態(tài)的情況下顯示圖象，其中，所述排氣管被附著在所述外框架位于跨越所述平板隔片沿其縱向虛擬延伸的一邊上面，或者是附著在所述外框架的所述邊附近的所述后板或所述面板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的圖象形成設(shè)備，其中所述排氣管被提供許多個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的圖象形成設(shè)備，其中所述隔片被提供許多片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的圖象形成設(shè)備，其中所述容器的外框架是矩形形式，具有兩個排氣管布置在矩形對角位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的圖象形成設(shè)備，其中所述隔片被放置在不跨越連接所述兩個排氣管的直線的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的圖象形成設(shè)備，其中所述隔片被提供為多個，且被排列成相對于所述外框架的一個縱向邊為鋸齒形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的圖象形成設(shè)備，其中所述電子發(fā)射裝置為表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置。
8.一種圖象形成設(shè)備的制造方法，該圖象形成設(shè)備包括一塊包括在其上形成的電子發(fā)射裝置的后板，一塊包括在其上形成的熒光薄膜并與所述后板相對布置的面板，一個布置在所述后板和所述面板之間為平板形式的隔片，以及一個包圍所述后板和所述面板周圍邊緣的外框架，從所述電子發(fā)射裝置發(fā)射的電子輻射到所述熒光薄膜上，從而在由所述后板、所述面板和所述外框架構(gòu)成的容器的內(nèi)部空間被抽空成減壓狀態(tài)的情況下顯示圖象，其中，所述方法包括提供一個排氣管，該排氣管附著在所述外框架位于跨越所述平板隔片沿其縱向虛擬延伸的一邊上面，或者是附著在所述外框架的所述邊附近的所述石板或所述面板上，以及通過該排氣管抽空所述容易的內(nèi)部空間。
全文摘要
一種圖象形成設(shè)備，包括后板、面板、隔片以及包圍上述三者周圍邊緣的外框架。在外框架上沿隔片縱向延伸的邊上或者是在該邊附近的底板或面板上提供一個或多個排氣管，用于將容器抽空或用于注入活化氣體。另外隔片可以是多種尺寸的條形，可以被排列成包括鋸齒形在內(nèi)的多種圓形。通過這樣的布置，可減少抽空時間，提高真空度，延長顯示穩(wěn)定圖象的時間。
文檔編號H01J29/02GK1126366SQ95107379
公開日1996年7月10日 申請日期1995年6月9日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月9日
發(fā)明者佐藤安榮, 河手信一, 上田和幸 申請人:佳能株式會社