專利名稱：圖象顯示設(shè)備和激活吸氣劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由一電子源和一用來(lái)通過(guò)由電子源發(fā)射的電子束的照射而形成圖象的圖象形成部件(熒光體)組成的圖象形成設(shè)備以及激活這一設(shè)備內(nèi)的吸氣劑的方法。
在由電子源、作用為圖象形成部件并在受到電子源發(fā)出的電子束的照射時(shí)發(fā)出熒光以在其上形成圖象的熒光體以及用來(lái)容納電子源和圖象形成部件的真空容器組成的圖象形成設(shè)備中，真空容器內(nèi)部必須維持高度真空。否則，保留在真空容器內(nèi)的任何氣體都會(huì)對(duì)電子源產(chǎn)生不利影響，從而破壞電子源的電子發(fā)射特性，如果內(nèi)部氣壓明顯上升，最終會(huì)使得設(shè)備無(wú)法形成清晰明亮的圖象，盡管這種不利影響的程度取決于真空容器內(nèi)包含的氣體的類型。真空容器內(nèi)的氣體可被電子束電離，而所產(chǎn)生的離子可被由電子源加在電子上的電場(chǎng)加速，然后部分離子與電子源發(fā)生碰撞而使后者損壞。在某些情況下，真空容器內(nèi)氣體可以導(dǎo)致內(nèi)部的放電，最終損壞圖象形成設(shè)備。
圖象形成設(shè)備的真空容器典型地是通過(guò)組裝玻璃部件并在其連接處用玻璃熔塊(frit glass)粘接而準(zhǔn)備出來(lái)的。所組裝和粘接的真空容器內(nèi)部的真空條件是利用布置在真空容器內(nèi)的吸氣劑來(lái)維持的。
普通CRT內(nèi)的吸氣劑是一利含有作為主要成分的Ba的合金薄膜，并被布置在容器的內(nèi)壁上，合金需用電加熱或利用高頻波來(lái)蒸發(fā)。淀積后的合金吸收容器內(nèi)產(chǎn)生的氣體以維持其內(nèi)部較高的真空度。
同時(shí)，人們已研究出由通過(guò)將多個(gè)電子發(fā)射器件布置在一平面基上而實(shí)現(xiàn)的電子源所組成的平板顯示器。雖然這種顯示設(shè)備的真空容器的容積較CRT的小，但該顯示設(shè)備的可產(chǎn)生氣體的真空容器壁的表面積與CRT的比較起來(lái)卻沒(méi)有減少。換句話說(shuō)，如果一平板顯示器的真空容器與一CRT的真空容器產(chǎn)生程度相同的氣體，則前者的容器內(nèi)的壓力上升要比后者的大，對(duì)前者來(lái)說(shuō)后果更具有災(zāi)難性。此外，CRT的真空容器的壁表面上不帶有任何電子源或圖象形成部件從而可以在此形成一吸氣劑層，但平板顯示器真空容器壁的內(nèi)表面區(qū)域卻極可能被電子源或圖象形成部件占據(jù)。由蒸汽淀積法在這些元件表面上形成的任何吸氣劑薄膜都對(duì)設(shè)備性能有不利影響，比如造成其中的接線短路。因而，該設(shè)備可用來(lái)形成吸氣劑層的區(qū)域非常有限。雖然可利用真空容器的壁邊緣和角落來(lái)形成吸氣劑層以使得圖象形成部件和電子源(以后統(tǒng)稱為“圖象顯示區(qū)”)不含吸氣物質(zhì)，但如果平板顯示器的尺寸大的話，這樣的方法很難為吸氣劑提供足夠大的面積以便令人滿意地吸收所產(chǎn)生的氣體。
在解決上述問(wèn)題并保證給吸氣劑更大的表面積的嘗試中，人們已提出了一些方案，包括據(jù)以將吸氣劑接線布置在諸如顯示設(shè)備的外壁這樣的圖象顯示區(qū)以外的區(qū)域且通過(guò)蒸汽淀積在壁上形成吸氣劑層以便為吸氣劑提供足夠的表面積(日本專利申請(qǐng)第5—151916號(hào)，如

圖14A的截面示意圖所示)的方案；用以將一吸氣劑室附在平板顯示器上以形成一吸氣劑層(日本專利申請(qǐng)第4—289640號(hào)等，如圖4B的示意圖所示)的方案；以及用以在電子源基片和真空容器的背板之間提供一空間并在該空間處形成一吸氣劑層(日本專利申請(qǐng)第1—235152號(hào)等)的方案。就在平板顯示器的真空容器內(nèi)產(chǎn)生的氣體而言，除了上面提到的以外，還有局部壓力升高的問(wèn)題。在包括電子源和圖象形成部件的圖象形成設(shè)備中，在真空容器內(nèi)部氣體主要是從圖象形成部件產(chǎn)生并被電子束和電子源自身照射。在傳統(tǒng)的CRT中，圖象形成部件和電子源是互相被大距離分離的并且在位于它們之間的真空容器壁上形成有吸氣劑層因而從圖象形成部件產(chǎn)生的氣體在到達(dá)電子源之前向不同方向擴(kuò)散并部分地被吸氣劑層吸收，因而電子源上不會(huì)出現(xiàn)明顯的壓力上升。此外，由于在圍繞電子源自身周圍也形成有吸氣劑層，由電子源自身釋放出的氣體不會(huì)顯著地積聚在一起而在此產(chǎn)生明顯的局部壓力上升。相反，在平板顯示器中，從圖象形成部件產(chǎn)生的氣體則易于在沒(méi)有充分?jǐn)U散的情況下積聚在一起從而導(dǎo)致電子源處明顯的局部壓力上升，這是因?yàn)閳D象形成部件與電子源布置的非常接近。這種壓力上升在中心處比圖象顯示區(qū)的外圍部分更加明顯，因?yàn)闅怏w不能擴(kuò)散到吸氣劑層。所產(chǎn)生的氣體可被來(lái)自電子源的電子電離，并且可被電子源與圖象形成部件間的電場(chǎng)加速。這些離子可與電子源碰撞而使后者損壞并且導(dǎo)致內(nèi)部放電最終毀壞電子源。
在克服這一問(wèn)題的嘗試中，人們提出了將氣體吸收物布置在圖象顯示區(qū)內(nèi)以便立即吸收內(nèi)部產(chǎn)生的任何氣體的平板顯示器。例如，日本專利申請(qǐng)第4—12436號(hào)公開(kāi)了一種形成包括在電子源內(nèi)的氣體吸收物質(zhì)的柵極以獲得電子束的方法。它介紹了一種利用對(duì)陰極的圓錐形發(fā)射的場(chǎng)發(fā)射型電子源和一種具有pn結(jié)的半導(dǎo)體電子源。日本專利申請(qǐng)第63—181248號(hào)公開(kāi)了一種在包括在平板顯示器內(nèi)的控制極(包括柵電極)上布置氣體吸收物質(zhì)以控制顯示器內(nèi)的電子束的方法，所述控制極被布置在顯示器的陰極和真空容器的面板之間。
公布于1995年9月26日的Wallace等人的美國(guó)專利第5,453,659號(hào)“用于具有集成的吸氣劑的平板顯示器陽(yáng)極板”公開(kāi)了一種布置在顯示器的相鄰的條狀熒光體間的間隙內(nèi)的氣體吸收物質(zhì)。根據(jù)該專利發(fā)明，所布置的氣體吸收物質(zhì)與熒光體絕緣且在顯示器內(nèi)有導(dǎo)電體與前者電氣相連，吸氣劑由對(duì)其施加一電壓并被由顯示器的電子源釋放的電子照射和加熱而激活，或者是作為替代，用電來(lái)激勵(lì)和加熱它。
勿需說(shuō)明，從技術(shù)和制造成本上來(lái)說(shuō)，用于平板顯示器的電子源的電子發(fā)射器件理想地應(yīng)具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)以便能通過(guò)簡(jiǎn)單的方法制造。理想地，這樣的器件還可用簡(jiǎn)單的方法通過(guò)將薄層鋪設(shè)成多層結(jié)構(gòu)來(lái)制造。理想地，制造大平板顯示器的方法應(yīng)引入諸如印刷這樣的不需要真空設(shè)備的技術(shù)。
根據(jù)這樣的觀點(diǎn)，在上面列出的日本專利申請(qǐng)第4—12436號(hào)公開(kāi)的形成氣體吸收物質(zhì)的柵極的方法中采用了如下制造步驟準(zhǔn)備圓錐形陰極芯片、形成半導(dǎo)體結(jié)以及其他在真空設(shè)備內(nèi)完成的復(fù)雜操作，但由于與制造設(shè)備有關(guān)的限制這種方法不適于制造大的電子源。
盡管例1，2，4，5，6和7的亮度互相不同，但它們并無(wú)明顯下降。開(kāi)始時(shí)亮度的差別被認(rèn)為是由于吸氣劑層厚度不同造成的。因?yàn)?，通過(guò)一吸氣劑層并到達(dá)熒光體的電子數(shù)取決于吸氣劑層的厚度。
在例3和例8的情況下，雖然效率較例1，2，4，5，6，和7小，但亮度下降與作為比較的例1相比要小。
日本專利申請(qǐng)第63-181248號(hào)公開(kāi)的一種顯示設(shè)備由布置在電子源和設(shè)備面板間的控制電極組成，該設(shè)備不可避免地具有復(fù)雜的配置并要求繁瑣的制造步驟來(lái)排列這些部件。
美國(guó)專利第5,453,659號(hào)公開(kāi)了一種在電子源的陽(yáng)極板上形成吸氣物質(zhì)的方法。然而，利用這種方法，吸氣物質(zhì)必須與電子源的熒光體絕緣且該利用光刻技術(shù)的專利方法必須重復(fù)進(jìn)行精確的處理的圖形形成操作。
因而所提出的方法采用繁瑣的處理步驟并利用大設(shè)備進(jìn)行光刻，因而用該方法制造的圖象形成設(shè)備不可避免地受到尺寸方面的限制。
可以滿足簡(jiǎn)單的制造方法要求的電子發(fā)射器件可能是一種側(cè)面場(chǎng)發(fā)射型電子發(fā)射器件或表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件。側(cè)面場(chǎng)發(fā)射型電子發(fā)射器件由具有一尖的電子發(fā)射區(qū)域和一用于給布置在平板基上的陰極加電壓的柵極組成，并利用薄膜淀積技術(shù)(如蒸汽淀積)、濺射或電鍍及普通光刻技術(shù)制造。表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件由包括高電阻區(qū)的導(dǎo)電薄膜組成且當(dāng)形成流過(guò)其中的電流時(shí)發(fā)射電子。典型的這樣的裝置公開(kāi)在由本專利申請(qǐng)人申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)第7-235255號(hào)上。
由于由表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件組成的電子源沒(méi)有具有日本專利申請(qǐng)第4-12436號(hào)介紹的配置的柵極，也沒(méi)有日本專利申請(qǐng)第63-181248號(hào)介紹的控制電極，與上述專利申請(qǐng)的情況不同，吸氣劑不能布置在提供這樣的電子源的圖象形成設(shè)備的圖象顯示區(qū)內(nèi)，因而應(yīng)布置在圖象顯示區(qū)之外。
如前面介紹的，典型地是與高能電子碰撞的熒光膜的圖象形成部件與電子源本身是圖象形成設(shè)備內(nèi)兩個(gè)最大的氣體制造者。如果所產(chǎn)生氣體的壓力相對(duì)較低，氣體可以被電子源的電子發(fā)射區(qū)吸收，這對(duì)電子源的性能有不利影響，且被來(lái)自電子源的電子電離的氣體分子被加在圖象形成部件與電子源之間的或電子源的高電位側(cè)和低電位側(cè)之間的電壓所加速，并與電子源的高電位側(cè)或低電位側(cè)強(qiáng)烈碰撞以使之損壞。如果局部壓力瞬時(shí)升高，被電場(chǎng)加速的離子就與氣體分子碰撞從而產(chǎn)生更多的離子結(jié)果導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部放電。然后，電子源可被局部損壞而破壞電子源的電子發(fā)射性能。由于圖象形成部件典型地是熒光膜，因而在圖象形成設(shè)備完成后，當(dāng)發(fā)射電子使熒光體產(chǎn)生熒光時(shí)熒光體會(huì)突然地產(chǎn)生H2O氣體和其他氣體。因而，顯示在顯示屏上的圖象的亮度在驅(qū)動(dòng)設(shè)備運(yùn)行初始階段會(huì)有明顯下降。在其后繼續(xù)驅(qū)動(dòng)設(shè)備時(shí)，從電子源周圍區(qū)域還會(huì)產(chǎn)生氣體而逐漸破壞圖象形成設(shè)備的性能。只要象傳統(tǒng)圖象形成設(shè)備的情況那樣把吸氣劑布置在圖象顯示區(qū)之外，在圖象顯示區(qū)中心產(chǎn)生的氣體不僅要花很長(zhǎng)時(shí)間才能到達(dá)外部的吸氣劑區(qū)，而且還會(huì)被電子源重新吸收，從而使得吸氣劑不能有效地運(yùn)行以防止電子源的電子發(fā)射性能的下降，因而顯示在圖象顯示區(qū)內(nèi)的圖象的亮度在中心處會(huì)有明顯降低。鑒于上面指出的既不是由柵極也不是由控制電極組成的平板顯示器的缺點(diǎn)，人們需要一種對(duì)布置進(jìn)行改變，使其吸氣物質(zhì)布置在圖象顯示區(qū)內(nèi)從而可快速有效地排除產(chǎn)生的任何氣體的新型平板顯示器。
因而本發(fā)明的目的是通過(guò)提供一種所顯示的圖象的亮度基本上不會(huì)隨著時(shí)間而降低的圖象形成設(shè)備來(lái)解決上面指出的問(wèn)題。
本發(fā)明的另一目的是提供一種所顯示的圖象的亮度基本上不會(huì)隨著時(shí)間而產(chǎn)生偏差的圖象形成設(shè)備。
本發(fā)明的另一目的是提供一種快速有效地激活布置在根據(jù)本發(fā)明的圖象形成設(shè)備內(nèi)的吸氣劑的方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，上述目的通過(guò)提供一種由布置在一包封內(nèi)的電子源和圖象形成部件組成的圖象形成設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，且所述圖象形成部件包括一熒光膜和覆蓋熒光膜的金屬背，其特征在于所述金屬背含有吸氣物質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，也提供一種由布置在一基片上有多個(gè)電子發(fā)射器件的電子源和與所述基片相對(duì)地布置在一包封內(nèi)的圖象形成部件組成的圖象形成設(shè)備，其特征在于在不是布置在所述圖象形成部件的圖象形成區(qū)域?qū)γ娴乃龌碾娮影l(fā)射器件區(qū)的區(qū)域提供吸氣物質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，還提供一種激活根據(jù)本發(fā)明的圖象形成設(shè)備內(nèi)的吸氣劑的方法，其特征在于該吸氣劑通過(guò)利用由所述電子源發(fā)射的電子束照射吸氣劑的吸氣物質(zhì)并通過(guò)控制加在所述電子源或加在所述電子源和所述圖象形成部件之間的電壓來(lái)激活的。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的圖象形成設(shè)備的第一實(shí)施例的透視示意圖，用來(lái)說(shuō)明其布置。
圖2A是具有黑色條形熒光膜的平面示意圖。
圖2B是具有黑色陣列形熒光膜的平面示意圖。
圖3A是根據(jù)本發(fā)明的圖象形成設(shè)備的另一實(shí)施例的部分平面示意圖，用來(lái)說(shuō)明其配置。
圖3B是沿圖3A的直線3B-3B的部分截面示意圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的圖象形成設(shè)備的另一實(shí)施例的部分平面示意圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的并被設(shè)計(jì)用來(lái)根據(jù)NTSC信號(hào)顯示圖象的圖象形成設(shè)備的驅(qū)動(dòng)回路的方框示意圖。
圖6是用來(lái)制造根據(jù)本發(fā)明的圖象形成設(shè)備的真空系統(tǒng)的方框示意圖。
圖7是在根據(jù)本發(fā)明的圖象形成設(shè)備的制造期間用于激勵(lì)形成和激活步驟的回路的回路示意圖。
圖8是表示在下面將要介紹的例子和比較例子中的電子發(fā)射器件性能的示圖。
圖9A至9I是在不同制造步驟的例6的電子發(fā)射器件的截面示意圖。
圖10是例7的圖象形成設(shè)備的部分平面示意圖。
圖11A和11B是例8的圖象形成設(shè)備的部分平面示意圖。
圖12是例8的圖象形成設(shè)備的部分截面示意圖，解釋制造它的方法。
圖13是例9的電子發(fā)射器件的透視示意圖，用來(lái)解釋電子發(fā)射區(qū)域的形狀及其周圍。
圖14A和14B是傳統(tǒng)平板顯示器的部分示意圖。
圖15是由按陣列接線布置的多個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件組成的電子源的部分平面示意圖。
圖16是沿圖15的直線16-16的部分截面示意圖。
圖17A至17H是圖15的電子源的部分截面示意圖，表示其在不同的制造步驟下。
現(xiàn)在，參照解釋本發(fā)明的最佳實(shí)施例的附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)介紹。
圖1是通過(guò)將導(dǎo)電的吸氣物質(zhì)薄膜布置在形成在熒光膜上的金屬背上來(lái)實(shí)現(xiàn)的根據(jù)本發(fā)明的圖象形成設(shè)備第一實(shí)施例的圖。
參照解釋圖象形成設(shè)備的實(shí)施例的示意1，該設(shè)備包括由將具有布置在一基片上并恰當(dāng)連接的多個(gè)電子發(fā)射器件的電子源1、背板2、支撐架3和面板4沿連接處連接在一起形成的包封5。面板4由依次在玻璃基片6上依次布置熒光膜7、金屬背8和吸氣劑層9而形成以產(chǎn)生圖象顯示區(qū)。雖然在黑白圖象形成設(shè)備內(nèi)熒光膜7僅由熒光體構(gòu)成，但在彩色圖象形成設(shè)備內(nèi)卻含有由被黑色導(dǎo)電部件互相隔離的三原色—紅、綠、藍(lán)熒光體形成的象素。這種黑色導(dǎo)電部件被稱為黑條或黑陣列，下面將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)介紹。金屬背由導(dǎo)電薄膜(典型的為鋁)制成。如下面將要介紹的，作為替代它也可由吸氣物質(zhì)形成因它也可用作吸氣劑層。金屬背被設(shè)計(jì)用來(lái)通過(guò)反射來(lái)自熒光體并向電子源移動(dòng)的光束從而它們可指向沿著朝向玻璃基片的方向以改善顯示屏的亮度，而且同時(shí)防止由電子束對(duì)保留在包封內(nèi)的氣體電離的結(jié)果而產(chǎn)生的離子對(duì)熒光體造成損壞。它相對(duì)于電子源還是陽(yáng)極，可增加面板的圖象顯示區(qū)的導(dǎo)電性以防止其上積聚任何電荷。
在面板上形成吸氣劑層是根據(jù)本發(fā)明的圖象形成設(shè)備的特征，它被設(shè)計(jì)用來(lái)吸收由電子源和面板產(chǎn)生的氣體。
需注意，如果吸氣劑層作為金屬背，它應(yīng)有充分的導(dǎo)電性。
總體上將，如果厚度為t、寬度為w且長(zhǎng)度為l的薄膜的電阻為R，則“片電阻”(sheet resistance)由公式R＝Rs(l/w)定義，且對(duì)于表現(xiàn)為足夠大的導(dǎo)電性的薄膜Rs值不應(yīng)很大。如果薄膜的結(jié)構(gòu)均勻，Rs和薄膜物質(zhì)的電阻率p之間的關(guān)系為Rs＝p/t。因而，t應(yīng)當(dāng)有相對(duì)較大的值。此外，為使其能在足夠的程度上吸收氣體，還要求吸氣劑具有相對(duì)較大的體積。這意味著為使吸氣劑運(yùn)行的較好t值不應(yīng)太小，可以對(duì)其定義一下限。
另一方面，金屬背應(yīng)足夠薄以允許入射的電子束通過(guò)其中到達(dá)熒光體。金屬背的厚度t、入射電子的強(qiáng)度Io和發(fā)出電子的強(qiáng)度It間的關(guān)系大致可表示為It＝Iouexp{-t(lo)}。lo為金屬背內(nèi)的電子的平均自由路徑，由金屬背的材料和入射電子的強(qiáng)度決定。但是，由于受其中觀察到的彈性傳播與非彈性傳播的比率、金屬背薄膜的特定結(jié)構(gòu)和其他因素的影響，它應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。
如果吸氣物質(zhì)不是特別厚，作為替代它可在鋁金屬背上形成為一均勻?qū)?。如果是這種情況，由于金屬背具有足夠大的導(dǎo)電率，只要它能有效地工作的話，吸氣物質(zhì)層就可以做得較薄。
理想地，吸氣物質(zhì)被有選擇地布置在熒光膜的黑條或黑陣列上(金屬背插入其間)因而電子就不會(huì)被吸氣物質(zhì)吸收，因而，吸氣物質(zhì)層可做得足夠厚。
具有上述布置的圖象形成部件可用相對(duì)簡(jiǎn)單的工藝制造，因?yàn)槲鼩馕镔|(zhì)和熒光體是電氣相連的。它可用比前面引用的美國(guó)專利第5,453,659號(hào)公布的“陽(yáng)極板”方法更加簡(jiǎn)單的方法制造，因而它可采用大尺寸。如果吸氣物質(zhì)被形成為圖形，則沒(méi)有必要使其與熒光體絕緣，因而在圖形形成操作時(shí)不需嚴(yán)格的控制。吸氣物質(zhì)的形成圖形的薄膜可容易地通過(guò)在金屬背上布置恰當(dāng)?shù)难谀２⒗谜婵盏矸e或?yàn)R射形成吸氣物質(zhì)薄膜。
下面介紹與美國(guó)專利第5,453,659號(hào)相比，為什么用于本發(fā)明目的的圖象形成部件可用如此簡(jiǎn)單的方法布置。
吸氣物質(zhì)可從足夠高導(dǎo)電率的普通金屬物質(zhì)包括諸如Ti，Zr，Hf，V，Nb，Ta和W及其合金中選擇。可用于本發(fā)明的合金可含有Al，F(xiàn)e和/或Ni。
作為即使在吸氣劑吸收了很大程度的氣體時(shí)仍保證有足夠的導(dǎo)電率的手段，吸氣劑的基本物質(zhì)可含有較前者更不活躍的金屬。更具體地說(shuō)，這樣的輔助金屬可具有比提供吸氣劑的基質(zhì)元素大的電負(fù)性度。因而，當(dāng)包含在物質(zhì)吸氣物質(zhì)內(nèi)的Zr或Ti被所吸收的氣體氧化時(shí)，其他金屬元素可保持不被氧化以保證吸氣劑的導(dǎo)電率。這樣組成合金的兩種金屬組合可以是Ti(負(fù)電性度1.5)或Zr(1.4)和Te或Ni(二者的負(fù)電性度均為1.8)。也可采用負(fù)電性度比Te和Ni大的金屬。
回頭參照?qǐng)D1，該實(shí)施例還包括行選擇端點(diǎn)10和用來(lái)施加控制所選擇的行的電子發(fā)射器件的電子發(fā)射速率信號(hào)的信號(hào)輸入端點(diǎn)。通過(guò)考慮電子源布置和它的控制方法的因素，這些端點(diǎn)可以有恰當(dāng)選擇的形狀，并不限于所表示出的那些。
現(xiàn)在將詳細(xì)介紹熒光膜。圖2A表示按紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三原色的順序布置并被黑色導(dǎo)電部件12(意指黑條)互相隔離的條狀熒光體13。在圖2B中，點(diǎn)狀熒光體13以格狀配置，并由黑色導(dǎo)電物12的陣列相互隔開(kāi)。三原色熒光體的點(diǎn)可有幾種不同的布置方式，圖2B表示了方形格狀布置而不是三角形格狀布置。
黑色導(dǎo)電材料12和熒光體可被布置在利用采用漿涂技術(shù)或印刷技術(shù)的恰當(dāng)?shù)膱D形形成操作而表現(xiàn)為預(yù)定的圖形的玻璃基片6上。在形成熒光膜后，在其上準(zhǔn)備典型地為鋁的金屬膜作為金屬背，吸氣劑層就形成在其上。為使吸氣劑層有選擇地僅形成在黑陣列或黑條上，必須將具有恰當(dāng)開(kāi)孔圖形的掩模嚴(yán)格地排列和固定在金屬背上。應(yīng)小心地將掩模放在距離金屬背盡可能近處而不能與其接觸。然后，可通過(guò)濺射或真空淀積使可由Ti或Zr或含有這樣的金屬的合金制成的吸氣物質(zhì)層被形成在熒光膜或金屬背上。理想地，為了在后面的步驟中易于對(duì)吸氣物質(zhì)層進(jìn)行處理，在吸氣物質(zhì)層表面上還形成一氮化物的穩(wěn)定薄層。這樣的氮化物層可通過(guò)向真空設(shè)備內(nèi)注入氮?dú)獠⒃谛纬晌鼩鈩雍髮?duì)其加熱而形成。所產(chǎn)生的氮化物層在后面的“吸氣劑激活步驟(下面將要介紹)”中被移去。
按上面介紹的方式形成的面板4然后與支架3、背板2、電子源基片及其他元件組合在一起，其中支架3、面板4和背板2在400°C下被用玻璃熔塊粘接在一起。同時(shí)，諸如電子源基片1這樣的內(nèi)部元件也嚴(yán)格地固定就位。在實(shí)踐中，所組裝的元件在大氣中被加熱到300℃以排除在玻璃熔塊內(nèi)的連接劑(binding agent)(稱為“初步烘焙”操作)，然后在Ar這樣的惰性氣體內(nèi)進(jìn)一步被加熱到400℃以粘接元件的接口處。
接著，要對(duì)電子源進(jìn)行激勵(lì)和進(jìn)行其他必要的處理步驟，在將包封5內(nèi)部抽真空后，包封的排氣管(未畫(huà)出)被利用一燃燒器加熱并密封。然后對(duì)設(shè)備進(jìn)行吸氣操作，其中不同于上面介紹的吸氣劑層的蒸發(fā)型吸氣劑14(在圖1示意為環(huán)狀吸氣劑)被加熱，直到蒸發(fā)并落在包封5的內(nèi)壁上(稱為對(duì)吸氣劑進(jìn)行“閃蒸(a flash)操作)以形成一薄膜。所形成的吸氣劑膜位于包封5內(nèi)的圖象顯示區(qū)外。
然后，對(duì)在面板上形成的吸氣物質(zhì)的層9進(jìn)行激活步驟。
對(duì)于本發(fā)明的目的，“激活”指兩種不同的操作。首先，要對(duì)電子發(fā)射器件進(jìn)行激活操作。當(dāng)用于圖象形成設(shè)備的電子發(fā)射器件被形成而表現(xiàn)出肉眼可見(jiàn)的令人滿意的形狀時(shí)，它們可能根本不能發(fā)射電子，如果能也僅能以低速率發(fā)射。然后，必須對(duì)它們進(jìn)行激活操作，在此器件的表面被在性質(zhì)上進(jìn)行了修正，因而它們能以理想的高速率發(fā)射電子。第二，還有一種激活操作是對(duì)吸氣物質(zhì)進(jìn)行的。如上所述，含有作為主要成分的Zr或Ti的非蒸發(fā)型吸氣劑的表面被一氮化物層覆蓋因而吸氣劑可保持穩(wěn)定以使得對(duì)其進(jìn)行處理不會(huì)有困難。然后，它被在真空內(nèi)加熱以使氮原子擴(kuò)散到吸氣物質(zhì)內(nèi)出使得表面清潔干凈并使吸氣劑運(yùn)行正常。為了避免混淆，在必要時(shí)，下面將把激活吸氣物質(zhì)的操作稱為“吸氣劑激活”。
對(duì)于圖1所示的圖象形成設(shè)備，吸氣劑激活的初始操作可能是由外部對(duì)其進(jìn)行加熱實(shí)現(xiàn)，或者是通過(guò)修改那些由電子發(fā)射器件發(fā)射的用來(lái)顯示圖象的電子的軌跡以使得吸氣劑層接受電子束的照射來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)側(cè)面型場(chǎng)發(fā)射電子發(fā)射器件或表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件被采用時(shí)，電子的軌跡可通過(guò)恰當(dāng)?shù)馗淖兗釉陔娮影l(fā)射器件上的電壓和加在器件和金屬背之間的電壓來(lái)修改。
當(dāng)利用上面介紹的來(lái)自圖象形成設(shè)備的電子發(fā)射器件發(fā)射的電子束進(jìn)行吸氣劑激活時(shí)，該操作不需要安裝特殊的布置。因而，如果在圖象形成設(shè)備投入使用后吸氣物質(zhì)的氣體吸收效果下降，吸氣劑可利用電子束來(lái)有效地“再激活”。
由于裝置的特定的結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明的圖象形成設(shè)備的電子源的側(cè)面型場(chǎng)發(fā)射電子發(fā)射器件或表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件發(fā)射的電子的動(dòng)量具有沿著平行于電子源基片的特定方向(側(cè)面方向)的分量。(因?yàn)殡娮邮陌l(fā)散，該分量不是每個(gè)電子隨機(jī)表現(xiàn)出的分量，而是電子束的每個(gè)電子表現(xiàn)出的平均分量。)換句話說(shuō)，從電子發(fā)射器件發(fā)射的電子束在略偏離于電子發(fā)射器件正上方位置處撞擊圖象形成部件。雖然電子源和圖象形成部件通常是成直線的，考慮到這一偏移，這一偏移可通過(guò)恰當(dāng)?shù)卣{(diào)整加在器件上的電壓Vf和加在器件與圖象形成部件(陽(yáng)極)之間的電壓Va來(lái)調(diào)節(jié)?；谶@一原理，被發(fā)射去撞擊熒光體的電子束可被制成去撞擊相鄰的黑色導(dǎo)電部件。因此，布置在圖象形成設(shè)備的黑色導(dǎo)電部件上的吸氣物質(zhì)可被電子束照射到，而無(wú)需利用美國(guó)專利第5,453,659中的復(fù)雜布置。
在根據(jù)本發(fā)明的圖象形成設(shè)備的第二實(shí)施例中，吸氣劑層不是在電子源基片上的電子發(fā)射器件的區(qū)域內(nèi)形成的。如第一實(shí)施例的情況，如果吸氣劑激活操作是利用從電子發(fā)射器件來(lái)的電子束實(shí)現(xiàn)的，雖然此實(shí)施例要求一特定的接線布置以向吸氣劑層加電壓，但電子發(fā)射器件高電位側(cè)的接線可用于此目的，或者作為替代，可為此目的布置單獨(dú)的接線。圖3A和3B示意性地解釋了形成在絕緣層上并靠近具有陣列接線布置的電子源的電子發(fā)射器件的相關(guān)的一個(gè)的吸氣劑層。圖3A是電子源的部分平面示意圖而圖3B是沿圖3A的直線3B—3B的截面圖。雖然此處表示的是表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件，它們也可被不同類型的電子發(fā)射器件替換。
該實(shí)施例包括分別接到有關(guān)的電子發(fā)射器件上的X-方向?qū)Ь€(上方導(dǎo)線)21和Y-方向?qū)Ь€(下方導(dǎo)線)22。對(duì)每一電子發(fā)射器件都提供有一靠近它的特定區(qū)域，吸氣劑層在此形成并與吸氣劑激活導(dǎo)線25相連因而恰當(dāng)?shù)碾妷嚎杉拥轿鼩鈩由弦员阄鼩鈩┘せ?。Y-方向?qū)Ь€布置在絕緣基片26上而其上形成絕緣層27。X-方向?qū)Ь€21、電子發(fā)射器件23、吸氣劑層24以及吸氣劑激活導(dǎo)線25被布置在絕緣層27上。每一電子發(fā)射器件23利用接觸孔28與相關(guān)的一Y-方向?qū)Ь€22相連。參考數(shù)字29表示連接導(dǎo)線。
上面提到的各種導(dǎo)線是通過(guò)諸如濺射、真空淀積或電鍍這樣的薄膜淀積技術(shù)和光刻或印刷的組合來(lái)形成的。如前面介紹的，吸氣劑層由Zr或Ti這樣的金屬或含有這樣的金屬的合金利用濺射形成，然后層的表面用氮化物進(jìn)行處理。
然后電子源基片被與面板、支架、和背板進(jìn)行組合，如第一實(shí)施例的情況，以產(chǎn)生圖象形成設(shè)備。面板可以是其上帶有一層吸氣物質(zhì)的金屬背，如第一實(shí)施例中的情況，或者，作為替代，只要設(shè)備滿足一定真空度和一定使用壽命的要求，其上也可不帶有吸氣物質(zhì)層。
在實(shí)施例的電子發(fā)射器件被象第一實(shí)施例中的情況一樣被激勵(lì)形成和激活后，包封內(nèi)的壓力降低到小于10-5Pa這樣的非常低的水平上，然后在設(shè)備上實(shí)現(xiàn)吸氣劑激活操作。吸氣劑激活操作可向第一實(shí)施例那樣通過(guò)加熱設(shè)備來(lái)進(jìn)行或者通過(guò)使得電子發(fā)射器件23發(fā)射電子束同時(shí)利用吸氣劑激活導(dǎo)線25向吸氣劑層24加一高于電子發(fā)射器件高電位電極的電位的電壓以將電子束分別引向吸氣劑層24并由電子使吸氣劑層24激勵(lì)。為了使電子束逸出面板的金屬背，它可被制成具有負(fù)電位。
然后，圖象形成設(shè)備的排氣管被密封，蒸汽淀積型吸氣劑被進(jìn)行閃蒸。注意吸氣劑激活操作、排氣管密封、以及蒸汽淀積型吸氣劑的閃蒸的順序在必要時(shí)可改變。
當(dāng)吸氣劑層能力耗盡或定期對(duì)吸氣劑層再激活時(shí)可對(duì)吸氣劑層進(jìn)行和上述的相同的處理。還有，在顯示圖象的同時(shí)進(jìn)行相同的處理以維持吸氣劑表面的清潔可以有效地避免氣體的產(chǎn)生和由這些氣體造成的放電。
例如，作為此種處理的方法，可采用向吸氣劑層提供一高于電子發(fā)射器件的高電位側(cè)電極的電位的電位。由于吸氣劑層的電位，由電子發(fā)射器件發(fā)射的電子被吸氣劑層部分地吸收，盡管由電子發(fā)射器件發(fā)射的多數(shù)電子被面板所吸收。
吸氣劑層表面被電子的碰撞所加熱，這加速了所吸收的分子向吸氣劑層內(nèi)部的釋放。
這種處理可在圖象顯示期間以恰當(dāng)?shù)拈g隔不斷地進(jìn)行。
取決于具體情況，可選擇任何合適的方法。作為加熱吸氣劑層以再激活或清潔的方法，可以在電子源基片上形成加熱裝置。
在根據(jù)本發(fā)明的圖象形成設(shè)備的第三最佳實(shí)施例中，吸氣劑層形成在電子源的暴露在電子源基片上的高電位側(cè)導(dǎo)線上。在形成這些導(dǎo)線時(shí)，吸氣劑層可在一層導(dǎo)線材料上形成(如Au或Pt)，且兩層可同時(shí)形成圖形。在這種情況下不再需要激活導(dǎo)線。簡(jiǎn)言之，第三實(shí)施例可用比第二實(shí)施例更簡(jiǎn)單的工藝制造，且具有比第二實(shí)施例更簡(jiǎn)單的配置。
吸氣劑激活操作可通過(guò)加熱實(shí)施例或通過(guò)對(duì)面板上的金屬背加負(fù)電位來(lái)引起電子發(fā)射器件發(fā)射電子束并使它們與布置在導(dǎo)線上的吸氣劑層碰撞而實(shí)現(xiàn)。
如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的圖象形成設(shè)備的第四實(shí)施例實(shí)際上是第二和第三實(shí)施例的組合。在圖4中，參考號(hào)26表示在高電位側(cè)(X-方向)導(dǎo)線21上形成的吸氣劑層。按照這種布置，吸氣劑層的總面積可進(jìn)一步增加。吸氣劑層可分別形成或通過(guò)利用掩模覆蓋電子發(fā)射器件23的區(qū)域、形成一吸氣物質(zhì)薄膜以及然后利用掃描激光點(diǎn)將在高電位側(cè)導(dǎo)線上的吸氣劑層26與和與吸氣劑導(dǎo)線25相連的其余的吸氣劑薄膜24進(jìn)行分離的激光圖形形成操作而形成。圖4中的參考數(shù)27定義了在激光成型操作中激光點(diǎn)沿著運(yùn)動(dòng)的掃描路徑。
在根據(jù)本發(fā)明的圖象形成設(shè)備的第五實(shí)施例中，吸氣劑由含有作為主要成分的Ba的合金的蒸發(fā)型吸氣物質(zhì)制成。
然而，應(yīng)注意不要產(chǎn)生短路問(wèn)題，這在當(dāng)任何不必要的區(qū)域上形成吸氣劑薄膜時(shí)會(huì)出現(xiàn)。由吸氣物質(zhì)制成的處理器可能必須被設(shè)計(jì)出來(lái)以限定在蒸發(fā)型吸氣物質(zhì)被加熱時(shí)被蒸發(fā)的吸氣物質(zhì)沿著進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的方向。更具體地說(shuō)，通過(guò)將吸氣物質(zhì)導(dǎo)線直接布置在高電位側(cè)導(dǎo)線的上方且在沿著吸氣物質(zhì)的導(dǎo)線的經(jīng)度方向的高電位側(cè)導(dǎo)線面上形成縫隙，吸氣劑層可由蒸汽淀積僅在高電位側(cè)導(dǎo)線的理想?yún)^(qū)域內(nèi)形成。利用這種布置，可取消獨(dú)立的激活步驟，因?yàn)橛烧羝矸e形成的吸氣劑層吸收?qǐng)D象形成設(shè)備包封內(nèi)的任何氣體。雖然上面第二至第五實(shí)施例的介紹是根據(jù)陣列接線的電子源進(jìn)行的，它們也適用于梯狀布置或某些其他布置的電子源。
如上面所述，根據(jù)本發(fā)明，吸氣劑層不僅可在大面積上形成，也可靠近那些當(dāng)通過(guò)在面板的圖象顯示區(qū)域的金屬背形成吸氣劑層來(lái)驅(qū)動(dòng)電子源運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的最強(qiáng)的地點(diǎn)，形成在電子源基片的絕緣部件上，或高電位側(cè)導(dǎo)線上，因而根據(jù)本發(fā)明的圖象形成設(shè)備的包封內(nèi)部壓力可被一直保持在低水平，且其內(nèi)部產(chǎn)生的任何氣體都可被吸氣劑快速吸收。因此，根據(jù)本發(fā)明的圖象形成設(shè)備在光發(fā)射特性方面不會(huì)由于其內(nèi)部產(chǎn)生氣體而降低或波動(dòng)。
現(xiàn)在，參照?qǐng)D5對(duì)根據(jù)NTSC電視信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)上面介紹的圖象形成設(shè)備的驅(qū)動(dòng)回路進(jìn)行介紹。在圖5中，參考號(hào)31表示根據(jù)本發(fā)明的圖象形成設(shè)備。其他方面，回路由掃描回路32、控制回路33、移位寄存器34、線存儲(chǔ)器35、同步信號(hào)分離回路36和調(diào)制信號(hào)發(fā)生器37組成。圖5中的Vx和Va表示DC電壓源。
如圖5所示，圖象形成設(shè)備31通過(guò)端子Doxl至Doxm、Doyl至Doyn和高電壓Hv與外部回路相連，其中端子Doxl至Doxm被設(shè)計(jì)為接收由多個(gè)以M行N列陣列形式布置的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射器件組成的設(shè)備內(nèi)電子源的順序產(chǎn)生的依次一行接一行(N個(gè)設(shè)備中的)掃描信號(hào)。
另一方面，端子Doyl至Doyn被設(shè)計(jì)為接收用來(lái)控制由掃描信號(hào)選出的行中的每一表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射器件的輸出電子束強(qiáng)度的調(diào)制信號(hào)。高電壓端子Hv由典型地具有10KV左右的DC電壓的DC電壓源Va供電，它足以激勵(lì)所選的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射器件的熒光體。
掃描回路32按下面的方式工作?；芈钒∕個(gè)開(kāi)關(guān)裝置(其中只有裝置Sl和Sm在圖5中示意出)，每個(gè)或者取DC電壓源Vx的輸出電壓，或者取0V(地電位)并與圖象形成設(shè)備31的端子D0x1至D0xm中的一個(gè)相連。每一開(kāi)關(guān)裝置Sl至Sm按照由控制回路33供給的控制信號(hào)Tscan動(dòng)作，裝置可通過(guò)將諸如FET這樣的晶體管組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
該回路的DC電壓源Vx被設(shè)計(jì)為輸出一恒定電壓，這樣加到由于表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的特性而未被掃描的器件上的驅(qū)動(dòng)電壓(或電子發(fā)射器件的閾值電壓)被降低到小于閾值電壓。
控制回路33協(xié)調(diào)有關(guān)部件的運(yùn)行從而使圖象能符合外部輸入的視頻信號(hào)而正確顯示。它響應(yīng)于由下面將要介紹的同步信號(hào)分離回路36輸入的同步信號(hào)Tsync產(chǎn)生控制信號(hào)Tscan、Tsft和Tmry。
同步信號(hào)分離回路36從外部輸入的NTSC電視信號(hào)中分離出同步信號(hào)分量和亮度信號(hào)分量，可利用眾所周知的頻分(濾波器)回路而容易地實(shí)現(xiàn)。雖然如人們所知道的，從電視信號(hào)中由同步信號(hào)分離回路36提取出的同步信號(hào)由垂直同步信號(hào)和水平同步信號(hào)構(gòu)成，為方便起見(jiàn)在此只將它定義為同步信號(hào)Tsync，不考慮其分量信號(hào)。另外，為方便起見(jiàn)，輸入到移位寄存器34的從電視信號(hào)中提取出的亮度信號(hào)被定義為DATA(數(shù)據(jù))信號(hào)。
移位寄存器34根據(jù)從控制回路33輸入的控制信號(hào)Tsft對(duì)每線基于時(shí)間序列串聯(lián)輸入的DATA信號(hào)進(jìn)行串/并轉(zhuǎn)換。換言之，控制信號(hào)Tsft用作移位寄存器34的移位時(shí)鐘。每條線的已進(jìn)行串/并轉(zhuǎn)換的一組數(shù)據(jù)(對(duì)應(yīng)于n個(gè)電子發(fā)射器件的一組驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù))作為n個(gè)并行信號(hào)Idl至Idn從移位寄存器34發(fā)出。
線存儲(chǔ)器35是用來(lái)在來(lái)自控制回路33的控制信號(hào)Tmry要求的一段時(shí)間內(nèi)存儲(chǔ)一線的一組數(shù)據(jù)(即信號(hào)Idl至Idn)的存儲(chǔ)器。所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)作為I′dl至I′dn發(fā)出，輸入到調(diào)制信號(hào)發(fā)生器37。
所述調(diào)制信號(hào)發(fā)生器37實(shí)際上是根據(jù)I′dl至I′dn的每一圖象數(shù)據(jù)恰當(dāng)?shù)仳?qū)動(dòng)和調(diào)制每一表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射器件的信號(hào)線，此器件的輸出信號(hào)通過(guò)端子Doyl至Doyn被輸入至圖象形成設(shè)備31內(nèi)的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射裝置。
適用于本發(fā)明的電子發(fā)射器件關(guān)于發(fā)射電流Ie具有下面將要介紹的特性。電子發(fā)射器件存在有一明確的閾值電壓Vth，而只有在其上加有超過(guò)此閾值電壓Vth的電壓時(shí)器件才會(huì)發(fā)射電子。發(fā)射電流值作為超過(guò)閾值電壓的所加電壓變化值的函數(shù)而改變。盡管閾值電壓值以及所加電壓與發(fā)射電流間的關(guān)系會(huì)隨材料不同而有所不同，但下面介紹的電子發(fā)射器件的配置和制造方法對(duì)任何情況都是正確的。當(dāng)一脈沖形電壓加在根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射器件上時(shí)，只要所加電壓低于閾值電壓值就基本上沒(méi)有發(fā)射電流產(chǎn)生，而一旦所加電壓升至高于閾值就有電子束發(fā)射出來(lái)。這里應(yīng)當(dāng)指出，第一，輸出電子束的強(qiáng)度靠通過(guò)改變脈沖形電壓的波形高度值Vm來(lái)控制。第二，器件發(fā)出的電子束電荷的總量可通過(guò)改變脈沖形電壓的波形寬度值Pw來(lái)控制。
因而，電壓調(diào)制方法或脈沖寬度調(diào)制方法均可用來(lái)調(diào)制電子發(fā)射器件響應(yīng)于輸入信號(hào)。用電壓調(diào)制時(shí)，調(diào)制信號(hào)發(fā)生器37采用電壓調(diào)制型回路從而根據(jù)輸入數(shù)據(jù)調(diào)制脈沖形電壓的峰值，而保持脈沖寬度為常數(shù)。
另一方面用脈沖寬度調(diào)制時(shí)，調(diào)制信號(hào)發(fā)生器37采用脈沖寬度調(diào)制型回路從而根據(jù)輸入數(shù)據(jù)調(diào)制所加電壓的脈沖寬度，而保持所加電壓的峰值為常數(shù)。
雖然上面沒(méi)有特別指出，只要能以一定的速率進(jìn)行串/并轉(zhuǎn)換和視頻信號(hào)的存儲(chǔ)，移位寄存器34和線存儲(chǔ)器35可以是數(shù)字式的，也可以是模擬式的。
如果采用數(shù)字式裝置，同步信號(hào)分離回路36的輸出信號(hào)DATA需被數(shù)字化。但是，這種轉(zhuǎn)換可通過(guò)在同步信號(hào)分離回路36的輸出處布置一A/D轉(zhuǎn)換器而容易地實(shí)現(xiàn)?？赡懿恍枵f(shuō)明，根據(jù)線存儲(chǔ)器35的輸出信號(hào)是數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)，用于調(diào)制信號(hào)發(fā)生器37的回路可能不同。如果采用數(shù)字信號(hào)，調(diào)制信號(hào)發(fā)生器37可能需要一個(gè)已知類型的D/A轉(zhuǎn)換回路和一個(gè)附加的放大器回路(如果必要的話)。至于脈沖寬度調(diào)制，調(diào)制信號(hào)發(fā)生器37可利用結(jié)合了高速振蕩器、用來(lái)對(duì)所述振蕩器產(chǎn)生的波計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器和用來(lái)比較計(jì)數(shù)器的輸出和存儲(chǔ)器的輸出的比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果必要，可加一放大器來(lái)將具有已調(diào)制的脈沖寬度的比較器輸出信號(hào)電壓放大至根據(jù)本發(fā)明的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射器件的驅(qū)動(dòng)電壓的水平。
另一方面，如果采用電壓調(diào)制的模擬信號(hào)，由一已知的可工作的放大器組成的放大器回路可適用于調(diào)制信號(hào)發(fā)生器37，且如有必要可加一電平偏移回路。就脈沖寬度調(diào)制而言，可采用已知的電壓控制型振蕩器回路(VCO)以及一附加的放大器(如必要)，該放大器用來(lái)將電壓放大至表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射器件的驅(qū)動(dòng)電壓的水平。
利用根據(jù)本發(fā)明的圖象形成設(shè)備和上面介紹的由圖象形成設(shè)備31和驅(qū)動(dòng)回路組成的配置，當(dāng)通過(guò)外部端子Doxl至Doxm和Doyl至Doyn將電壓加至其上時(shí)電子發(fā)射器件就發(fā)射電子。然后，所產(chǎn)生的電子束被通過(guò)高電壓端子Hv在金屬背8或一透明電極(未畫(huà)出)上加一高電壓所加速。加速后的電子最后與熒光膜114碰撞，熒光膜隨之發(fā)光而產(chǎn)生電視信號(hào)。
上面介紹的圖象形成設(shè)備的配置僅僅是可應(yīng)用本發(fā)明的一個(gè)例子，可進(jìn)行各種修改。用于該設(shè)備的TV信號(hào)系統(tǒng)并不限于某一特定的系統(tǒng)，任何系統(tǒng)如NTSC、PAL或SECAM均可用于其上。因?yàn)樗捎糜诤写髷?shù)量的象素的大型圖象形成設(shè)備，因而它特別適用于具有高掃描線數(shù)的TV信號(hào)(典型地是例如MUSE這樣的高清晰度TV系統(tǒng))。
根據(jù)本發(fā)明的圖象形成設(shè)備的可能的應(yīng)用包括用于電視、電話會(huì)議系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)，以及含有感光鼓的光學(xué)打印機(jī)的顯示設(shè)備。
舉例下面將利用例子對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)介紹。
例1本例的圖象形成設(shè)備的配置如圖1所示，且金屬背8完全被吸氣劑層9覆蓋。
在本例的圖象形成設(shè)備中，在電子源基片1上布置和連接有多個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射器件以形成一具有簡(jiǎn)單陣列布置的電子源(100行300列)。
圖15是電子源的部分平面圖，圖16是從圖15的直線16-16處看的截面圖。在圖15和圖16中，同樣的參考號(hào)表示同樣的元件。1表示電子源基片，82表示對(duì)應(yīng)于圖1中的Doxm的X-方向?qū)Ь€(也稱為下部導(dǎo)線)，而83表示對(duì)應(yīng)于圖1中的Doyn的Y-方向?qū)Ь€(也稱為上部導(dǎo)線)。4表示包括電子發(fā)射區(qū)域的導(dǎo)電膜，5和6表示器件電極。還有，圖中還表示出了層間絕緣層141和用于電氣連接器件電極5和下部導(dǎo)線82的接觸孔142。
本例的圖象形成設(shè)備是用以下方式準(zhǔn)備的。
步驟a在對(duì)一鈉鈣玻璃板徹底清潔后，用濺射在其上形成一厚度為0.5μm的二氧化硅薄膜以形成基片1，在其上依次敷上厚度分別為5nm和600nm的Cr和Au，然后利用旋轉(zhuǎn)器在旋轉(zhuǎn)薄膜的同時(shí)將光刻劑(AZ1370可從Hoechst公司獲得)加在其中，然后進(jìn)行烘焙。然后，將一光掩模圖象置于光線中使其顯像以產(chǎn)生一用于下部導(dǎo)線82的抗蝕圖形，然后將淀積的Au/Cr膜進(jìn)行濕蝕刻以產(chǎn)生有所要的形狀的下部導(dǎo)線82(圖17A)。
步驟b用RF濺射形成一厚度為1.0μm的二氧化硅薄膜作為層間絕緣層141(圖17B)。
步驟c準(zhǔn)備一用來(lái)在步驟b中淀積的二氧化硅薄膜上生產(chǎn)接觸孔142的抗蝕圖形，然后通過(guò)利用該抗蝕圖形作為掩模實(shí)際蝕刻層間絕緣層141而在其上形成接觸孔142。在蝕刻操作中采用一種利用CF4和H2的RIE技術(shù)(活性離子蝕刻)(圖17C)。
步驟d然后，形成一用于器件電極5和隔離該對(duì)電極的間隙的光刻劑(RD-2000N-41可從日立化學(xué)有限公司得到)圖形，然后用真空淀積對(duì)每一表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件在其上依次敷上厚度分別為5nm和100nm的Ti和Ni。光刻劑圖形被一種有機(jī)溶劑溶解，Ni/Ti淀積膜被用剝離技術(shù)處理以對(duì)每一電子發(fā)射器件產(chǎn)生一對(duì)寬度W為300μm且互相間隔300μm的距離L的器件電極5、6(圖17D)。
步驟e在器件電極5、6上形成用于上部導(dǎo)線83的光刻劑圖形后，然后用真空淀積對(duì)每一表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件在其上依次淀積厚度分別為5nm和500nm的Ti和Au，然后利用剝離技術(shù)清除不需要的區(qū)域以產(chǎn)生上部導(dǎo)線83(圖17E)。
步驟f通過(guò)蒸發(fā)形成一厚度為100nm的Cr薄膜151，然后對(duì)其進(jìn)行圖形形成操作。然后，利用旋轉(zhuǎn)器在旋轉(zhuǎn)薄膜的同時(shí)將一種Pd氨復(fù)合物溶液(ccp4230可從Okuno制藥有限公司獲得)加在其上，然后在300℃下烘焙10分鐘。所形成的用于生產(chǎn)電子發(fā)射區(qū)域的導(dǎo)電膜2由Pd作為基本成分的微粒組成，厚8.5nm，電阻Rs＝3.9×104Ω/□。注意，微粒導(dǎo)電膜是由聚集的微粒制成的薄膜，其中微粒可以處于分散的毗鄰的布置狀態(tài)或重疊(表現(xiàn)為島狀結(jié)構(gòu))狀態(tài)，微粒具有在上述任何狀態(tài)中均可分辨的直徑(圖17F)。
步驟g利用酸性蝕刻劑蝕刻Cr薄膜151和用來(lái)形成電子發(fā)射區(qū)域的烘焙后的導(dǎo)電膜2以呈現(xiàn)為所需的圖形(圖17G)。
步驟h然后，準(zhǔn)備用來(lái)將光刻劑加到除接觸孔142以外的整個(gè)表面區(qū)域的圖形，并用真空淀積依次淀積厚度分別為5nm和500nm的Ti和Au。然后利用剝離技術(shù)清除任何不需要的區(qū)域從而遮蓋接觸孔142(圖17H)。
按照上述步驟，在電子源基片1上以陣列的形式形成了用來(lái)形成電子發(fā)射區(qū)域的多個(gè)(100行×300列)分別與上部導(dǎo)線83和下部導(dǎo)線82相連的導(dǎo)電膜2。
步驟i然后，按下述方式準(zhǔn)備具有圖1所示形狀的面板4。
通過(guò)印刷在玻璃基片6上形成熒光膜7。熒光膜7上帶有交替布置的條狀熒光體(R，G，B)13和黑色導(dǎo)電部件(黑條)12，如圖2A所示。
通過(guò)濺射在熒光體7上形成厚度為50nm的鋁膜金屬背8，接著，在金屬背8上形成厚度為50nm的Ti-Al合金的吸氣劑膜9。用來(lái)進(jìn)行濺射操作的目標(biāo)由含有85％的Ti和15％的Al的合金制成。然后，將濺射設(shè)備真空室內(nèi)部充入氮?dú)?，并在吸氣劑?的表面形成一氮化物層。
步驟j接著，按如下方式準(zhǔn)備具有圖1所示配置的包封。
在將電子源基片1與背板2牢固固定之后，它們被與支撐架3和面板4組裝起來(lái)以形成包封5，且電子源基片1的下部導(dǎo)線82和上部導(dǎo)線83分別與外部端子10和11相連。電子源基片1和面板4被嚴(yán)格對(duì)齊，而包封5被通過(guò)將玻璃熔塊加在接口處，然后對(duì)包封5在大氣中烘焙至300℃，接著在400℃的Ar氣中對(duì)組合部件進(jìn)行10分鐘的熱處理而密封。電子源基片1被用類似的方法固定在背板2上。
在介紹以后的步驟之前，先參照?qǐng)D6對(duì)用于它們的真空處理系統(tǒng)進(jìn)行介紹。
圖象形成設(shè)備41通過(guò)排氣管42與真空容器43相連。真空容器43接著通過(guò)閘閥(gate valve)44與真空泵單元45相連。真空容器43提供有壓力表46和四元物質(zhì)(Ω-mass)分光計(jì)47以監(jiān)視內(nèi)部壓力和存留在內(nèi)部的氣體的部分壓力。由于難以直接測(cè)量包封的內(nèi)部壓力和存留在包封內(nèi)部的氣體的部分壓力，因而測(cè)量真空容器43內(nèi)這些壓力并將其用作包封內(nèi)的壓力。真空泵單元45由一吸收泵和一離子泵組成以產(chǎn)生超高度真空。真空容器43與多個(gè)氣體注入設(shè)備相連，物質(zhì)源49內(nèi)氣體物質(zhì)可被注入到容器內(nèi)。要注入的物質(zhì)根據(jù)類型被裝在罐內(nèi)或管內(nèi)，注入速率通過(guò)氣體注入速率控制裝置48控制。根據(jù)要注入的物質(zhì)、流速和所要求的控制注入速率的精度，氣體注入速率控制裝置可為針閥、物質(zhì)流量控制器或某些其他裝置。在此例中，物質(zhì)源為裝有(CH3)2CO的玻璃管，氣體注入速率控制裝置為一慢速泄漏閥。
以下步驟利用具有上面介紹的配置的真空處理系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
步驟k在包封5內(nèi)部被抽真空至壓力表86的讀數(shù)小于1×10-3Pa后，對(duì)布置在電子源基片1上用來(lái)形成電子發(fā)射區(qū)域(圖7H-2)的多個(gè)導(dǎo)電膜進(jìn)行激勵(lì)形成操作。
如圖7所示，Y-方向?qū)Ь€被接在一起并接地。在圖7中，51是用來(lái)控制脈沖發(fā)生器52和線選擇單元54的控制單元。53表示一電流表。一條線從X-方向?qū)Ь€22中選出，將脈沖電壓加在其上。對(duì)器件的激勵(lì)形成是沿著X-方向一行接一行(300個(gè)器件)進(jìn)行的。所施加的脈沖電壓的波形為波形高度逐漸增加的三角形脈沖。采用的脈沖寬度T1＝1msec，脈沖間隔T2＝10msec。一額外的0.1V的脈沖電壓被插在激勵(lì)形成脈沖電壓的間隔處以確定每行器件的電阻，且當(dāng)電阻超過(guò)3.3kΩ(每個(gè)器件為1MΩ)時(shí)中斷激勵(lì)形成過(guò)程。用這種方法，對(duì)所有行進(jìn)而整個(gè)導(dǎo)電膜(用來(lái)形成電子發(fā)射區(qū)域的)進(jìn)行激勵(lì)形成以產(chǎn)生電子發(fā)射區(qū)域。結(jié)果就準(zhǔn)備出了由多個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件組成的具有簡(jiǎn)單的陣列接線的電子源。
步驟l接著，對(duì)電子源進(jìn)行激活處理，將丙酮(CH3)2CO和氫氣H2引入真空容器43并維持丙酮(CH3)2CO和氫氣H2的部分壓力分別為1.3×10-3和1.3×10-2Pa.然后將一脈沖電壓加在電子源上以激活每一電子發(fā)射器件，并觀測(cè)電流If。脈沖發(fā)生器52產(chǎn)生一方波電壓脈沖，其脈沖寬度T1＝100μsec，脈沖間隔T2＝167μsec。脈沖電壓的波高為14V。線Dx1至Dx100由線選擇單元54每隔167μsec按一線接一線的順序依次選出，因而T1＝100μsec而T2＝16.7msec的方波電壓按逐漸偏移的相加在每線的器件上。
電流表53用來(lái)在一運(yùn)行模式中在加上方波(電壓等于14V)時(shí)檢測(cè)平均電流水平，而當(dāng)電流水平達(dá)到600mA(每個(gè)器件為2mA)時(shí)就中斷激活過(guò)程。然后將包封內(nèi)部真空化。
步驟m用加熱設(shè)備(未畫(huà)出)對(duì)圖象形成設(shè)備和真空容器整個(gè)進(jìn)行加熱并在250℃下保持24小時(shí)，使其內(nèi)部連續(xù)真空化。作為此工序的結(jié)果，可能被包封和真空容器內(nèi)壁吸收的(CH3)2CO及其分解產(chǎn)物被清除。這點(diǎn)可通過(guò)Q-mass47確認(rèn)。
步驟n
接著，對(duì)圖象形成設(shè)備進(jìn)行吸氣劑激活。這可通過(guò)用圖象形成設(shè)備的電子源產(chǎn)生的電子束照射金屬背上的吸氣劑層來(lái)進(jìn)行。
電子源被象上述步驟1中那樣按一線接一線的方式驅(qū)動(dòng)來(lái)運(yùn)行以使得電子發(fā)射器件以60Hz的頻率發(fā)射電子。首先，加在電子源和高電壓端子Hv(與金屬背相連)間的電壓是Va＝4kV。本例的圖象形成設(shè)備的規(guī)格是當(dāng)所用的電壓Va＝5kV和Vf＝15V(器件電壓)時(shí)電子束就撞擊相應(yīng)的象素。由于表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件發(fā)射的每個(gè)電子的動(dòng)量具有沿著圖象形成設(shè)備的電子源基片1的表面的分量，它到達(dá)圖象形成部件上的位置會(huì)離開(kāi)目標(biāo)象素。當(dāng)這一操作進(jìn)行3小時(shí)后，將上述電壓調(diào)成在4kV和5kV之間重復(fù)變換。雖然本例中的變換速率是50V/min，也可采用不同的速率(如果不是太高的化)。
連續(xù)進(jìn)行上述操作5小時(shí)以完成吸氣劑激活。
注意，在圖象顯示運(yùn)行期間吸氣劑主要在不是象素區(qū)域的區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，因此這一區(qū)域首先被激活。然后，加在高壓端子上的電壓被逐漸改變以變化電子束的目標(biāo)，直到整個(gè)吸氣劑膜被激活。由于在上述過(guò)程中面板被高能電子束照射，從熒光體和其他元件中會(huì)產(chǎn)生一定程度的氣體。但是，這些氣體會(huì)被黑條上的區(qū)域中已經(jīng)進(jìn)行了吸氣劑激活的區(qū)域吸收，而所消耗的能量相對(duì)較低，對(duì)電子源的特性沒(méi)有不利影響。
然后，將電壓Va升高到Va＝6kV的水平以使得熒光體釋放氣體。由于本例的圖象形成設(shè)備被設(shè)計(jì)為在Va＝5kV的電壓水平下運(yùn)行，因而在經(jīng)過(guò)這樣的在高壓下進(jìn)行初次氣體釋放過(guò)程后，在實(shí)際運(yùn)行中就不會(huì)顯著地釋放氣體。
由于本例的圖象形成設(shè)備的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件發(fā)射的每個(gè)電子的動(dòng)量具有方向?yàn)橛善骷牡碗娢粋?cè)指向高電位側(cè)的分量(為方便起見(jiàn)稱為“指向側(cè)面”)，電子撞擊面板的位置會(huì)從電子發(fā)射器件的正上方處略向側(cè)面偏移。如果該偏移量為(，經(jīng)過(guò)證明下面的關(guān)系基本成立Δx∞VfVa]]>因而，在上面進(jìn)行將電壓Va升到6kV的操作時(shí)，要保持比值Vf/Va在一固定值上。例如，當(dāng)Va＝6kV時(shí)選擇Vf＝18V。
步驟o在確定內(nèi)部壓力已降至低于1.3×10-5Pa后，用氣體燃燒器將排氣管加熱密封。然后，通過(guò)用高頻波對(duì)其進(jìn)行加熱使得布置在圖象顯示區(qū)外的蒸發(fā)型吸氣劑發(fā)生閃蒸。
到此，本例的圖象形成設(shè)備就完成了。
例2除了Ti-Al吸氣劑膜9的厚度為30nm外，本例的圖象形成設(shè)備象例1的設(shè)備一樣進(jìn)行準(zhǔn)備。
例3除了Ti-Al吸氣劑膜9的厚度為200nm外，本例的圖象形成設(shè)備象例1的設(shè)備一樣進(jìn)行準(zhǔn)備。
例4除了Ti-Al吸氣劑膜9的厚度為100nm外，本例的圖象形成設(shè)備象例1的設(shè)備一樣進(jìn)行準(zhǔn)備。
例5在本例中，對(duì)包括由吸氣劑膜制成的金屬背的圖象形成設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)備。
首先，除了金屬背是由非蒸發(fā)型吸氣物質(zhì)制成，該薄膜厚度為50nm，濺射而成，利用Zr75％，V20％，和Fe5％的合金做目標(biāo)這一點(diǎn)外，按照例1的步驟進(jìn)行到步驟j。
在如例1的步驟k的情況中，利用由一旋轉(zhuǎn)泵和一渦輪泵組成的高真空泵單元對(duì)真空設(shè)備抽真空，使得壓力低于1.3×10-4Pa，用來(lái)進(jìn)行激勵(lì)形成。采用與例1的步驟l中完全一樣的脈沖進(jìn)行激活。不向真空容器內(nèi)注入氣體，但從真空泵單元分散出的并少量存留在真空容器內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)被用在激活操作中淀積碳。該步驟中真空容器內(nèi)壓力2.7×10-3Pa。
在激活步驟后，用16V電壓來(lái)觀察器件電流If和發(fā)射電流Ie并對(duì)每一器件得到If＝2.2mA和Ie＝2.2μA的平均值。
接著，將一加熱器置于包封外靠近面板處將后者加熱到300℃用于吸氣劑激活。
然后，象例1的步驟1中的情況那樣用氣體燃燒器將排氣管加熱密封，蒸發(fā)型吸氣劑被進(jìn)行閃蒸以完成本例的圖象顯示設(shè)備。
例6除了也用作金屬背的吸氣劑膜的厚度為70nm外，本例的圖象形成設(shè)備象例5的設(shè)備一樣進(jìn)行準(zhǔn)備。
例7除了也用作金屬背的吸氣劑膜的厚度為100nm外，本例的圖象形成設(shè)備象例5的設(shè)備一樣進(jìn)行準(zhǔn)備。
例8除了也用作金屬背的吸氣劑膜的厚度為20nm外，本例的圖象形成設(shè)備象例5的設(shè)備一樣進(jìn)行準(zhǔn)備。
例9盡管面板的金屬背上的吸氣劑膜的形狀為條狀且這些條位于相應(yīng)的條形黑色導(dǎo)電體12上，而金屬背隔在其間，本例的圖象形成設(shè)備象例1中的設(shè)備一樣。吸氣劑層按下述方法形成。
用濺射在圖2A所示的熒光膜上形成一厚度為50nm的Al薄膜的金屬背8。在將面板從濺射設(shè)備中取出后，將一有條形開(kāi)孔的掩模放在其上以形成吸氣劑膜。該掩模和面板要按將掩模的開(kāi)孔與熒光膜的黑色導(dǎo)電體12的對(duì)應(yīng)的條精確對(duì)齊這樣的方式精確對(duì)齊。掩模被固定就位但它不與面板直接接觸因而不會(huì)損壞熒光膜。然后將該組合體再放入濺射設(shè)備內(nèi)并在其上形成厚度為300nm的Zr-V-Fe的吸氣劑膜9。利用與例6的類似的濺射目標(biāo)來(lái)形成吸氣物質(zhì)層。然后，濺射設(shè)備的真空室被用氮?dú)庾⑷攵谖鼩鈩┠さ谋砻嫘纬梢坏飳印?br> 在完成和例1中一樣的其余步驟后，就生產(chǎn)出本例的圖象形成設(shè)備。
例10本例的圖象形成設(shè)備包括具有圖3A和圖3B示意的配置的電子源。現(xiàn)在參照?qǐng)D9A至圖9I介紹制造該設(shè)備的方法。注意，圖9A至圖9E表示從圖3A的直線3B-3B看的橫截面圖。
步驟A在對(duì)一鈉鈣玻璃板徹底清潔后，用濺射在其上形成一厚度為0.5μm的二氧化硅薄膜以形成基片1，在其上依次敷上厚度分別為5nm和600nm的Cr和Au，然后利用旋轉(zhuǎn)器在旋轉(zhuǎn)薄膜的同時(shí)將光刻劑(AZ1370可從Hoechst公司獲得)加在其中，然后進(jìn)行烘焙。然后，將一光掩模圖象置于光線中使其顯像以產(chǎn)生一用于Y-方向?qū)Ь€82的抗蝕圖形，然后將淀積的Au/Cr膜進(jìn)行濕蝕刻以產(chǎn)生所要的形狀的Y-方向?qū)Ь€(下部導(dǎo)線)22(圖9A)。
步驟B用RF濺射形成一厚度為1.0μm的二氧化硅薄膜作為層間絕緣層27(圖9B)。
步驟C準(zhǔn)備一用來(lái)在步驟B中淀積的二氧化硅薄膜上生產(chǎn)接觸孔的抗蝕圖形，然后通過(guò)利用該抗蝕圖形作為掩模實(shí)際蝕刻層間絕緣層27而在其上形成接觸孔28。在蝕刻操作中采用一種利用CF4和H2的RIE技術(shù)(活性離子蝕刻)(圖9C)。
步驟D然后，形成一用于一對(duì)器件電極29和隔離該對(duì)電極的間隙G的光刻劑(RD-2000N-41可從日立化學(xué)有限公司得到)圖形，然后用真空淀積對(duì)每一表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件在其上依次敷上厚度分別為5nm和100nm的Ti和Pt。光刻劑圖形被一種有機(jī)溶劑溶解，Pt/Ti淀積膜被用剝離技術(shù)處理以對(duì)每一電子發(fā)射器件產(chǎn)生一對(duì)寬度W為300μm且互相間隔3μm的距離的器件電極29(圖9D)。
步驟E在用光刻劑掩模覆蓋除了接觸孔外的整個(gè)表面后，用真空淀積法淀積一層厚度為500μm的Au，然后用有機(jī)溶劑將光刻劑清除。然后，Au蒸汽淀積膜的任何不需要的區(qū)域被利用剝離技術(shù)清除以掩蓋接觸孔28(圖9E)。
步驟F在形成一用于上部導(dǎo)線21和進(jìn)行吸氣劑激活的導(dǎo)線25的的光刻劑圖形后，用真空淀積法依次淀積厚度分別為5nm和500nm的Ti和Au。然后利用剝離技術(shù)清除任何不需要的區(qū)域從而產(chǎn)生具有所需的相應(yīng)形狀的X方向?qū)Ь€(上部導(dǎo)線)21和用于吸氣劑激活的導(dǎo)線25(圖9F)步驟G通過(guò)真空淀積形成一厚度為50nm的Cr薄膜并在其上形成一光刻劑層，然后利用光掩模將其置于光線中使其光化學(xué)顯像以產(chǎn)生一具有與導(dǎo)電薄膜的開(kāi)孔相對(duì)應(yīng)的開(kāi)孔的抗蝕掩模。在Cr薄膜情況下這些開(kāi)孔實(shí)際上是通過(guò)濕蝕刻并將光刻劑清除以產(chǎn)生Cr掩模(圖9G)。
步驟H利用旋轉(zhuǎn)器在旋轉(zhuǎn)薄膜的同時(shí)將一種Pd氨復(fù)合溶液(ccp4230可從Okuno制藥有限公司獲得)加在Cr薄膜上，然后在大氣中300℃下烘焙12分鐘以產(chǎn)生一含有PdO為主要成分的微粒薄膜。然后，通過(guò)浸在蝕刻劑中而將Cr掩模清除，且利用剝離技術(shù)產(chǎn)生由PdO微粒組成并具有所需形狀的導(dǎo)電薄膜30。(圖9H)。
步驟I將一對(duì)應(yīng)于要產(chǎn)生的吸氣劑膜的形狀的開(kāi)孔的金屬掩模放在電子源基片上，然后將它們嚴(yán)格對(duì)齊并互相固定。然后將它們放入濺射設(shè)備內(nèi)通過(guò)濺射形成Zr-V-Fe合金吸氣劑層24。吸氣劑層的厚度控制為300nm。利用Zr70％，V25％，和Fe5％(按重量計(jì))的合金做濺射目標(biāo)。在該層形成后，濺射設(shè)備內(nèi)被立即注入氮?dú)釴2以在吸氣劑膜的表面形成一氮化物層(圖9I)。
步驟J按照與例1中的相同的情況，將電子源基片與面板、支架和背板組裝在一起并用玻璃熔塊互相粘接在一起以產(chǎn)生圖象形成設(shè)備。雖然面板可與例1的一樣，但本例的面板在Al金屬背(厚100nm)上不帶吸氣劑層。
步驟K如例1中的情況一樣，對(duì)在前面的步驟中組裝的圖象形成設(shè)備利用圖6和圖7所示的設(shè)備進(jìn)行表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件的激勵(lì)形成和激活。
步驟L然后對(duì)包封內(nèi)部按例1的步驟m中介紹的方法進(jìn)行清潔。
步驟M施加一類似于用于激活電子源的脈沖電壓(如例1的步驟l介紹的)使得電子發(fā)射器件23發(fā)射電子束。在高電壓端子Hv上加電壓-1kV而在吸氣劑激活導(dǎo)線上加電壓50V。從電子發(fā)射器件23發(fā)射的電子被吸引到吸氣劑層24并與之碰撞以激活吸氣劑。
步驟N在確定內(nèi)部壓力低于1.3×10-5Pa后，將排氣管加熱密封。然后，通過(guò)用高頻波對(duì)其進(jìn)行加熱使得布置在圖象顯示區(qū)外的蒸發(fā)型吸氣劑發(fā)生閃蒸。到此，本例的圖象形成設(shè)備就完成了。
例11雖然本例準(zhǔn)備的的圖象形成設(shè)備在原理上的配置如圖4所示，但為簡(jiǎn)化制造工藝起見(jiàn)，本例的吸氣劑層實(shí)際上是按如圖10中的參考號(hào)24、26所示的方式布置的。除了下面介紹的以外，按上述例10的步驟準(zhǔn)備本例的的圖象形成設(shè)備。
步驟H及以前的步驟與例10的對(duì)應(yīng)步驟相同。
步驟I利用具有對(duì)應(yīng)于圖10的吸氣劑層24、26的開(kāi)孔的金屬掩模，且吸氣劑層的厚度為300nm。
步驟J至步驟M也與例10相同，只是吸氣劑層24在步驟M中激活。
步驟M′除了吸氣劑激活導(dǎo)線上加的電壓是-50V外，吸氣劑層26被象在步驟M中一樣激活。由于-50V的電壓被加在吸氣劑激活導(dǎo)線上，從電子發(fā)射器件發(fā)射的電子束與吸氣劑層26碰撞并使之激活，吸氣劑層26分別與作為電子源的高電位側(cè)導(dǎo)線的X-方向?qū)Ь€21相連。為了對(duì)向吸氣劑層24來(lái)的電子施加一排斥力且從而增加與吸氣劑層26碰撞的電子的數(shù)量，-50V的電壓被加在吸氣劑激活導(dǎo)線和與其相連的吸氣劑層24上。
最后，步驟N也與例10的相同以產(chǎn)生一完整的用于本例的圖象形成設(shè)備。
(比較例1)除了本比較例的設(shè)備沒(méi)有圖1中的吸氣劑薄膜9且由Al組成的金屬背的厚度為100nm外，準(zhǔn)備圖象形成設(shè)備的方法與例1的類似。此外，本比較例的圖象形成設(shè)備的配置與例1的設(shè)備相同，準(zhǔn)備的方法也類似。
為了進(jìn)行比較，對(duì)例1至例11和比較例1的圖象形成設(shè)備進(jìn)行了試驗(yàn)，利用相對(duì)簡(jiǎn)單的陣列接線驅(qū)動(dòng)它們運(yùn)行，使圖象形成設(shè)備連續(xù)發(fā)光。測(cè)量每一設(shè)備的亮度隨著時(shí)間的改變情況。盡管在它連續(xù)發(fā)光時(shí)顯示屏的亮度隨著時(shí)間而降低，但顯示屏的不同區(qū)域的表現(xiàn)互相差別很大。雖然圖象顯示區(qū)的中心的亮度明顯下降，但其周圍區(qū)域卻不易失去其原始亮度。圖8表示了利用感光器檢測(cè)到的例子中不同設(shè)備的靠近交叉點(diǎn)Dx50及Dy150的區(qū)域隨時(shí)間的亮度變化。
如果有可能對(duì)圖象形成設(shè)備進(jìn)行充分的烘焙以進(jìn)行除去氣體的處理，氣體的產(chǎn)生就會(huì)受到抑制。但在某些情況下，這是不可能的。這是因?yàn)閳D象形成設(shè)備的電子發(fā)射器件和其他元件很容易被熱處理所損壞。在這些情況下，就會(huì)產(chǎn)生氣體。
比較例1的每一圖象形成設(shè)備的Dx50和Dy149、Dy150及Dy151的交叉點(diǎn)處的器件的原始發(fā)射電流水平隨時(shí)間明顯損失。顯然這嚴(yán)重影響了這些設(shè)備，使亮度降低。因此，這一現(xiàn)象可能不是由于熒光體的變暗，而是由于電子源的特性造成的。為什么圖象顯示區(qū)中心的亮度損失明顯，可能是因?yàn)檎舭l(fā)型吸氣劑僅布置在圖象顯示區(qū)的外面，所釋放處的氣體的壓力在中心處不可避免地增高使得位于此處的電子發(fā)射器件的特性變壞。
相反，例1至例11每例中的設(shè)備的圖象顯示區(qū)域都布置有吸氣物質(zhì)以降低釋放的氣體的不利影響。
例12
在本例中，準(zhǔn)備了包括圖11A和圖11B所示的電子源的圖象形成設(shè)備。圖11A是平面示意圖，而圖11B是從圖11A的直線11B-11B看的部分截面示意圖。在X-方向(上部)導(dǎo)線21與Y-方向(下部)導(dǎo)線22的每一交叉點(diǎn)布置有層間絕緣層61。參考號(hào)62表示用于連接每一表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件23和相應(yīng)上部導(dǎo)線的接線板。
電子源直接在背板64上形成，背板是一240mm×240mm大的鈉鈣玻璃板。上部導(dǎo)線21的寬度為500μm而高度為12μm，而下部導(dǎo)線22和接線區(qū)62的寬度為300μm而高度為8μm。它們是通過(guò)印刷和烘焙Ag糊狀印刷而形成的。層間絕緣層61通過(guò)印刷和烘焙玻璃糊而形成，高度為20μm。共有100條上部導(dǎo)線和200條下部導(dǎo)線。還提供有寬度為600μm和高度為2μm的上部導(dǎo)線引出電極和下部導(dǎo)線引出電極，它們分別與上部和下部導(dǎo)線相連并延伸至背板處相應(yīng)的末端。
每一電子發(fā)射器件的器件電極65、66由Pt蒸汽淀積形成，厚度為100nm。電極由L＝2μm的間隙隔開(kāi)，寬度為W＝300μm。每一電子發(fā)射器件的導(dǎo)電薄膜由PdO微粒組成，其準(zhǔn)備方法與前面的例子相同。
背板通過(guò)將綠色熒光材料P-22加在一塊190mm×270mm大的鈉鈣玻璃板表面上而準(zhǔn)備的，并對(duì)其進(jìn)行光滑的處理(通常稱為“薄膜化”)，然后通過(guò)真空淀積形成一厚度為200nm的Al薄膜作為金屬背。注意，為將金屬背與高壓端子相連，已事先通過(guò)印刷和烘焙Ag漿形成了導(dǎo)線。
支架由厚度為6mm的鈉鈣玻璃板制成，其形狀尺寸為150mm×230mm，寬10nm，其中牢固地安裝有外徑為6mm而內(nèi)徑為4mm的鈉鈣玻璃管。
背板、面板和支架被用熔塊玻璃(LS-7105可從日本電氣玻璃有限公司獲得)粘結(jié)在一起。在此階段還按圖12所示的方法將吸氣物質(zhì)65的導(dǎo)線布置在相應(yīng)的上部導(dǎo)線的正上方。每一吸氣劑導(dǎo)線由沿著中心軸的Ba-Al合金組成，并提供有面向下且與對(duì)應(yīng)的上部導(dǎo)線21之一相咬合的軸向槽。
然后進(jìn)行例1中的步驟k至步驟m。在激勵(lì)形成操作期間，包封的內(nèi)部壓力被保持為1.3×10-3Pa，并施加60秒的三角波，脈沖寬度T1＝1msec，脈沖間隔T2＝10msec，脈沖波高為5V。
在激勵(lì)形成和激活后，包封被充分真空化，并對(duì)導(dǎo)線吸氣劑進(jìn)行閃蒸以在每一上部導(dǎo)線上形成吸氣劑層63。
接著，將排氣管密封以產(chǎn)生本例的完成了的圖象形成設(shè)備。注意，X-方向?qū)Ь€21的寬度大于Y-方向?qū)Ь€22和接線區(qū)62的寬度。這是因?yàn)閱胃鵛-方向?qū)Ь€被選出并被輸入用于簡(jiǎn)單陣列驅(qū)動(dòng)的電流，然后根據(jù)一輸入信號(hào)使該電流流入選出的那些Y-方向?qū)Ь€，因而要求每條X-方向?qū)Ь€的電流容量要大于每條Y-方向?qū)Ь€及接線區(qū)的容量。因此，在每一X方向?qū)Ь€上提供充足的區(qū)域以在其上安排吸氣物質(zhì)層63。
例13本例的圖象形成設(shè)備的電子源采用側(cè)面型場(chǎng)發(fā)射電子發(fā)射器件。盡管每一電子發(fā)射器件的配置如圖13所示意的，電子源基片的基本配置與例5的基相同。
參照?qǐng)D13，在基片26上形成發(fā)射極71和柵極72，其間以絕緣層27相隔。發(fā)射極71和柵極72二者均由厚度為0.3μm的Pt薄膜制成。發(fā)射極71的尖上有電子發(fā)射區(qū)，且角度為45°。
本例的圖象形成設(shè)備可象例10那樣準(zhǔn)備，盡管在圖9A和圖9B的步驟之后用濺射形成厚度為0.3μm的Pt膜。然后在其中加入抗蝕劑并烘焙以形成抗蝕層，然后利用光掩模將其置于光線中使其光化學(xué)顯像以產(chǎn)生一具有與發(fā)射極71和柵極72的形狀相對(duì)應(yīng)的形狀的抗蝕圖形。然后，通過(guò)干蝕刻實(shí)際形成發(fā)射極和柵極且抗蝕劑被清除，從而在基上形成了分別具有預(yù)定形狀的發(fā)射極和柵極，如圖13所示。
接著，進(jìn)行圖9C至圖9F中的步驟以產(chǎn)生完整的帶有一定數(shù)量的電子發(fā)射器件的電子源基片，每一裝置包括一發(fā)射極和柵極。
然后，利用該電子源基片準(zhǔn)備圖象形成設(shè)備并進(jìn)行例10中的后續(xù)步驟，只不過(guò)不同于表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件，場(chǎng)發(fā)射電子發(fā)射器件不需要激勵(lì)形成。用波高為100V的脈沖電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)該設(shè)備，而在吸氣劑激活操作時(shí)向吸氣劑激活電極加140V的電壓。
(比較例2)與例13類似準(zhǔn)備一圖象形成設(shè)備，但不執(zhí)行吸氣劑激活工序。
按較早時(shí)候介紹的方法對(duì)例13和比較例2的圖象形成設(shè)備進(jìn)行比較。前者能穩(wěn)定地運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間，而后者在圖象顯示區(qū)中心處的亮度卻逐漸下降。
如上所述，如果與任何可比的傳統(tǒng)設(shè)備相比，即使在被驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的圖象形成設(shè)備也可有效地維持初始的亮度，尤其是在圖象顯示區(qū)的中心不會(huì)有性能下降。
本發(fā)明的基本思想可有效地用于在電子源和面板間沒(méi)有諸如控制電極等電極的圖象形成設(shè)備上，但如果按照本發(fā)明的基本思想實(shí)現(xiàn)的話，具有這樣的控制電極的的圖象形成設(shè)備也能很好地工作。
權(quán)利要求
1.由置于一包封內(nèi)的一電子源和一圖象形成部件組成的一種圖象形成設(shè)備，所述圖象形成部件包括一熒光膜和覆蓋熒光膜的金屬背，其特征在于所述金屬背含有吸氣物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的圖象形成設(shè)備，其中所述金屬背被吸氣物質(zhì)覆蓋。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的圖象形成設(shè)備，其中所述熒光膜由多個(gè)熒光體區(qū)和隔離這多個(gè)區(qū)的黑色部件組成，且所述吸氣物質(zhì)被布置在所述黑色部件上，所述金屬背插在其間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的圖象形成設(shè)備，其中所述金屬背部的厚度不大于50nm，所述吸氣物質(zhì)是厚度在30nm—50nm之間的薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的圖象形成設(shè)備，其中所述金屬背部由吸氣物質(zhì)制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的圖象形成設(shè)備，其中所述吸氣物質(zhì)是厚在50nm—70nm之間的薄膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的圖象形成設(shè)備，其中所述吸氣物質(zhì)是含有至少是Ti或Zr為主要成分的合金。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的圖象形成設(shè)備，其中所述金屬進(jìn)一步含有至少是Al，V和Fe作為輔助成分。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的圖象形成設(shè)備，其中所述電子源由布置在一基片上的多個(gè)電子發(fā)射器件組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的圖象形成設(shè)備，其中所述電子源由布置在一基片上且被連接成簡(jiǎn)單陣列布置的多個(gè)電子發(fā)射器件組成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的圖象形成設(shè)備，其中所述電子源由表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件組成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的圖象形成設(shè)備，其中所述電子源由側(cè)面型場(chǎng)發(fā)射電子發(fā)射器件組成。
13.由置于一包封內(nèi)具有布置在一基片上的多個(gè)電子發(fā)射器件和位于所述基片對(duì)面的一圖象形成部件組成的一種圖象形成設(shè)備，其特征在于在位于所述圖象形成部件的圖象形成區(qū)對(duì)面的所述基片的電子發(fā)射器件區(qū)之外的區(qū)域內(nèi)提供吸氣物質(zhì)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的圖象形成設(shè)備，其中用來(lái)激活所述吸氣物質(zhì)的導(dǎo)線布置在所述基片上。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的圖象形成設(shè)備，其中所述吸氣物質(zhì)與用來(lái)向所述電子發(fā)射器件加電壓的導(dǎo)線的高電壓側(cè)的那些相連。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的圖象形成設(shè)備，其中所述吸氣物質(zhì)是含有至少是Zr或Ba為主要成分的合金。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的圖象形成設(shè)備，其中所述電子源由布置在一基片上且被連接成簡(jiǎn)單陣列布置的多個(gè)電子發(fā)射器件組成。
18.根據(jù)權(quán)利要求13的圖象形成設(shè)備，其中所述電子源由表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件組成。
19.根據(jù)權(quán)利要求13的圖象形成設(shè)備，其中所述電子源由側(cè)面型場(chǎng)發(fā)射電子發(fā)射器件組成。
20.一種激活根據(jù)權(quán)利要求1至13的圖象形成設(shè)備的吸氣劑的方法，其特征在于通過(guò)用所述電子源發(fā)射的電子束照射吸氣劑的吸氣物質(zhì)來(lái)激活吸氣劑。
21.一種激活根據(jù)權(quán)利要求1至13的圖象形成設(shè)備的吸氣劑的方法，其特征在于通過(guò)照射吸氣物質(zhì)和通過(guò)控制加在所述電子源上的電壓或加在所述電子源和所述圖象形成部件之間的電壓來(lái)激活吸氣劑。
22.一種激活根據(jù)權(quán)利要求21的吸氣劑的方法，其中所述電子源由表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射器件組成。
23.一種激活根據(jù)權(quán)利要求21吸氣劑的方法，其中所述電子源由側(cè)面型場(chǎng)發(fā)射電子發(fā)射器件組成。
全文摘要
一種圖象形成設(shè)備，由置于一包封內(nèi)的一電子源和一圖象形成部件組成。該圖象形成部件包括一熒光膜和覆蓋該熒光膜的金屬背。該金屬背含有吸氣物質(zhì)而該吸氣物質(zhì)被電子源發(fā)射的電子束照射。
文檔編號(hào)H01J29/94GK1134035SQ95120830
公開(kāi)日1996年10月23日 申請(qǐng)日期1995年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月14日
發(fā)明者小野武夫, 佐藤安榮 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社