电子发射器件、电子源、图象形成装置及其制造方法制造方法及图纸

一种电子发射器件，包括在基板上的一对电极，与该对电极连接并且在局部有间隙的导电膜，设置于该间隙部分中并且与导电膜相连的其主成分为碳的部件，和在其主成分为碳的所述部件与所述基板之间且包含选自由镍、铁和钴构成的组中的至少一种元素的金属氧化物。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电子发射器件、电子源和使用电子源的图象形成装置及其制造方法。众所周知，电子发射器件大致分为热阴极和冷阴极两种类型。冷阴极发射源包括场致发射型(以下称为“FE型”)器件、金属/绝缘体/金属型(以下称为“MIM型”)器件、表面传导电子发射器件等。W.P.Dyke&W.W.Dolan在“场致发射(FIeld emission)”,Advancein Electron Physics,8,89(1956)或C.A.Spint在“带有钼锥体的薄膜场致发射阴极的物理性能(Physical PropertIes of thin-film fIeldemission cathodes with molybdenum cones)”,J.Appl.Phys.,47,5248(1976)等中披露了已知的FE型器件的实例。C.A.Mead在“隧道发射器件的工作(Operation of Tunnel-EmissionDevices)”,J.Appl.Phys.,32,646,(1961)等中披露了已知的MIM型器件的实例。M.I.Elinson在Radio Eng.Electron Phys.,10,1290(1956)等中披露了表面传导电子发射器件的实例。表面传导电子发射器件利用这样的现象，即当电流在形成于基板上的小面积薄膜中平行于表面地流动时会产生电子发射。至此所述的表面传导电子发射器件的实例包括采用由上述Elinson披露的SnO2薄膜的器件，采用Au薄膜的器件[G.Ditmmer“薄固体膜(Thin Solid Film)”,9,317(1972)]，采用In2O3/SnO2薄膜的器件[M.Hartwell andC.G.Fonsted:“IEEE Trans.ED Conf.,”519,(1975)]，采用碳薄膜的器件[Hisashi Araki et a1.:Shinku(Vacuum),Vol.26,No.1,p22(1983)]，等等。这些表面传导电子发射器件的典型结构是上述M.Hartwell披露的器件结构，该结构如附图说明图18所示。图中，数字1表示电绝缘基板。数字4表示导电薄膜，该薄膜例如为在通过溅射H形图形上形成的金属氧化物的薄膜，在该薄膜中通过被称为赋能(forming)的如下所述的激励处理，形成电子发射区5。图中，把器件电极之间的间隙L设定为0.5-1mm，把宽度W’设定为0.1mm。在这些常规的表面传导电子发射器件中，公共的作法是预先使导电膜4在进行电子发射前接受称为赋能的激励处理，从而形成电子发射区5。也就是说，赋能是这样一种处理，即把dc电压或缓慢增加的电压、例如增加率约为1V/min的电压施加在导电膜4的两端上，以局部击穿、变形、或损坏导电膜，从而以高电阻状态形成电子发射区5。在电子发射区5中，在部分导电膜4上形成裂缝，从裂缝附近发射电子。经过上述赋能处理的表面传导电子发射器件被这样设置，以便在对上述导电膜4供给电压使电流在器件中流动时，从上述状态的电子发射区5发射电子。另一方面，在另一种表面传导电子发射器件的情况下，例如在日本专利公开No.7-235255中披露的，有时使已经经过赋能处理的器件接受称为激活处理的工艺。激活处理是使器件电流If和发射电流Ie出现明显变化的步骤。正如赋能处理的情况那样，在包含有机物质的环境下，通过把脉冲电压反复施加于器件上，能够完成激活步骤。这种处理导致环境中存在的来自有机物质的碳或碳化合物至少被淀积在器件的电子发射区上，以便在器件电流If和发射电流Ie上实现显著的变化，从而实现更好的电子发射特性。利用带有多个这种如上所述的电子发射器件的电子源基板，与包括荧光部件和其它部件的图象形成部件组合，可构成图象形成装置。但是，随着最近的信息精细化(sophistication)的进程，多媒体领域的快速发展，要求包括显示器等的图象形成装置具有较高的性能。也就是说，要求显示器屏幕尺寸增加，功率降低，清晰度提高，质量稳定和占用空间减小等。对于上述电子发射器件来说，期望这样一种技术，能以较高的效率和较长的寿命保持稳定的电子发射性能，以便使用该电子发射器件的图象形成装置在稳定的基础上提供高亮度的显示图象。其中，效率指当在表面传导电子发射器件的成对的器件电极之间施加电压时，发射入真空中的电流(以下称为发射电流Ie)与流动的电流(以下称为器件电流If)之间的电流比。因此，期望器件电流If尽可能地小，发射电流Ie尽可能地大。如果在寿命期间可稳定地控制较高效率的发射性能，那么，我们就能够实现高亮度和高清晰度的低功率的图象形成装置，例如扁平电视，在图象形成装置中例如使用荧光部件作为图象形成部件。可是，就稳定的电子发射性能和电子发射效率而言，上述M.Hartwell电子发射器件目前的状态并不总是令人满意的，要提供使用该器件的具有极好工作稳定性的高亮度的图象形成装置是非常困难的。对于在这种应用中的使用来说所必需的是，通过实际的电压(例如10V～20V)获得足够的发射电流Ie，在驱动期间发射电流Ie和器件电流If没有较大的变化，在寿命期间发射电流Ie和器件电流If也不会降低。然而，常规的M.Hartwell表面传导电子发射器件存在下列问题。如图18所示，M.Hartwell表面传导电子发射器件有几乎垂直于加电压方向的电子发射区5。本专利技术的目的在于提供具有良好的电子发射性能的电子发射器件和使用它的电子源，提供使用该电子发射器件的高亮度的图象形成装置。本专利技术的另一个目的是提供在电子发射性能上显示最小变化的电子发射器件和使用它的电子源，提供使用该电子发射器件的能够在较长的期间内维持高亮度的图象形成装置。本专利技术提供一种电子发射器件，包括在基板上的一对电极，与该对电极连接并且在局部有间隙的导电膜，设置于该间隙部分中且与导电膜相连的主成份为碳的部件，和在其主成份为碳的所述部件与所述基板之间且包含选自由镍、铁和钴构成的组中的至少一种元素的金属氧化物。本专利技术还提供一种电子发射器件，包括在基板上的一对电极，与该对电极连接并且在局部有间隙的导电膜，包含其层结构的取向大体平行于基板表面的碳的部件，所述部件设置于间隙部分中且与导电膜连接。本专利技术提供一种根据输入信号发射电子的电子源，其特征要于，在基板上设置多个所述的电子发射器件。本专利技术还提供一种用于根据输入信号形成图象的图象形成装置，所述图象形成装置包括图象形成部件和所述的电子源。本专利技术提供一种电子发射器件的制造方法，包括下列步骤在包括金属氧化物的膜上形成导电膜，该金属氧化物包含选自由镍、铁和钴构成的组中的至少一种元素且设置于基板上的一对器件电极之间；在导电膜的一部分形成间隙；和在间隙部分中以与导电膜相连的状态形成其主成份为碳的部件。图1A和图1B是展示本专利技术的基本的表面传导电子发射器件的结构的图；图2A、图2B、图2C和图2D是展示本专利技术的基本的表面传导电子发射器件的结构的放大图；图3A和图3B是用于说明本专利技术的基本的表面传导电子发射器件的结构的图；图4是展示本专利技术另一形式的基本的表面传导电子发射器件的结构的图；图5A、图5B、图5C和图5D是用于说明本专利技术表面传导电子发射器件的基本制造方法的图；图6是用于本专利技术表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子发射器件，包括在基板上的一对电极，与该对电极连接并且在局部有间隙的导电膜，设置于该间隙部分中且与导电膜相连的主成份为碳的部件，和在其主成份为碳的所述部件与所述基板之间且包含选自由镍、铁和钴构成的组中的至少一种元素的金属氧化物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 1997-9-3 238278/971．一种电子发射器件，包括在基板上的一对电极，与该对电极连接并且在局部有间隙的导电膜，设置于该间隙部分中且与导电膜相连的主成份为碳的部件，和在其主成份为碳的所述部件与所述基板之间且包含选自由镍、铁和钴构成的组中的至少一种元素的金属氧化物。2．一种电子发射器件，包括在基板上的一对电极，与该对电极连接并且在局部有间隙的导电膜，包含其层结构的取向大体平行于基板表面的碳的部件，所述部件设置于间隙部分中且与导电膜连接。3．根据权利要求1的电子发射器件，其特征在于，所述金属氧化物位于所述导电膜与所述基板之间。4．根据权利要求1的电子发射器件，其特征在于，所述金属氧化物是选自由氧化镍、氧化铁和氧化钴构成的组中的至少一种氧化物。5．根据权利要求1的电子发射器件，其特征在于，所述金属氧化物包含在其主成份为硅的母体中，并被置于其主成份为碳的所述部件和所述基板之间。6．根据权利要求1或2的电子发射器件，其特征在于，所述电子发射器件是表面传导电子发射器件。7．一种根据输入信号发射电子的电子源，其特征在于，在基板上设置多个如权利要求1～6中任一项所述的电子发射器件。8．根据权利要求7的电子源，其特征在于，所述多个电子发射器件平行地设置于基板上，所述电子源有多行电子发射器件，各器件的两端连接到布线上，电子源还包括调制装置。9．根据权利要求7的电子源，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴田雅章，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]