电子发射器件、电子源和成像装置的制造方法制造方法及图纸

一种具有形成在基片上的器件电极对、连接器件电极的导电薄膜、和形成在导电薄膜上的电子发射区的电子发射器件。通过下面步骤制造该电子发射器件：（１）通过喷墨装置基以一滴或多滴的方式将含用来形成导电薄膜的材料的墨加到基片预定位置，（２）干燥和／或焙烧所加液滴使液滴转变为导电薄膜，和（３）给器件电极对加电压使电流流过所说导电薄膜，形成电子发射区。进行步骤（１）和（２），使通过步骤（１）和（２）形成的导电薄膜具有易于通过步骤（３）产生的焦耳热形成电子发射区的潜像。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电子发射器件、电子源和包括这种电子源的成像装置的制造方法，尤其涉及一种用喷墨技术制造电子发射器件、电子源和包括这种电子源的成像装置的方法。众所周知的两种电子发射器件为热电子发射型和冷阴极电子发射型。其中，冷阴极发射型是有关包括场发射型(此后称之为FE型)器件、金属/绝缘层/金属型(此后称之为MIM型)电子发射器件和表面导电电子发射器件的器件。FE型器件的例子包括由W.P.Dyke和W.W.Dolan在场发射(“Field emission”) (电子物理进展，8，89(1956))中和C.A.Spindt在“具有钼锥的薄膜场发射阴极的物理特性”(J.Appl.Phys.，47，5248(1976))中所提出的那些器件。MIM型器件的例子则公开于包括C.A.Mead的论文“隧道发射器件工作原理DeVice”(J.Appl.Phys.，32，646(1961))中。表面导电型电子发射器件的例子包括由M.I.Elinson(Radio Eng.ElectrinPhys.，10，1290，(1965))提出的器件。利用当使电流与膜表面平行流动时从形成于衬底上的小薄膜发射电子的机理，可实现表面导电型电子发射器件。Elinson等人提出利用SnO2制造这种类型的器件，在“Thin Solid Film”(G.Dittmer 9，317(1972))中提出了用Au薄膜，而在M.Hartell和C.G.Fonstad“IEEE Trans.EdConf.”，519(1975)中和H.Araki等人在“Vacuum”，Vol.26，No.1，p.22(1983)中分别讨论了利用In2O3/SnO2薄膜和碳薄膜。附附图说明图18示意性地表示了一种由M.Hartwell提出的典型的表面导电电子发射器件。在图18中，参考标号1表示衬底。参考标号4表示利用溅射制造H-形的薄金属氧化物膜所制备的常规导电薄膜，对其一部分进行如下所述的被称作赋能形成的电流传导处理工艺后，该部分随后转变成电子发射区5。在图18中，一对器件电极彼此隔开0.5-1mm的距离L，导电薄膜的中心面积的宽度W’为0.1mm。除上述器件外，本专利申请的申请人还提出了一种通过以与日本特许公开7-235255中所述的不同制造步骤在衬底上设置一对器件电极和一导电薄膜制备的表面导电电子发射器件。图19A和19B示意性地表示了所提出的表面导电电子发射器件。为了制造以所要求的方式工作的电子发射区，最好是由导电细颗粒制造设置于一对电极2和3之间的导电薄膜。例如，最好用氧化钯PdO细颗粒制造的膜作导电薄膜。通常，通过对器件的导电薄膜4进行被称作是“赋能形成”的导电处理，在表面导电电子发射器件中制造电子发射区5。在赋能形成工艺中，在导电薄膜4给定的相对端加恒定DC电压或一般以1V/min的速率升高的缓慢升高电压，以局部破坏该膜、使之变形或转变，而制成高电阻的电子发射区5。所以，电子发射区5为导电薄膜4的一部分，一般含有一个或数个缝隙，从而可以从该缝隙和其周围发射电子。应注意的是，一旦进行了赋能形成工艺，那么只要有合适的电压加于导电薄膜4上使电流流过器件，表面导电电子发射器件就会从其电子发射区5发射电子。然而，很难令人满意地控制上述制造电子发射区的赋能形成工艺，尤其在导电薄膜中制造电子发射区的工艺和该区所具有的外形方面难以控制，所以当对大量电子发射器件进行赋能形成工艺时，所制造的各器件的电子发射区在导电薄膜中的位置和外形会各不相同。在某些情况下，电子发射区在器件电极间会表现出一种弯曲外形。这种位置和外形的不同会影响器件的电子发射性能，所以会使器件与器件间的发射电流Ie和电子发射效率(发射电流与流过器件的电流If的比或((Ie/If)各不相同。这样，当将大量电子发射器件设置于衬底上构成图像形成装置后，将视频信号加于其上以产生均匀亮度时，各电子发射器件的发射电流会各不相同，导致成像的亮度不均匀，损害了该成像装置的性能。特别是，如果电子发射器件的电子发射区弯曲程度大，那么它所发射的电子束的直径扩大，会在图像形成装置的荧光膜上产生大的亮光点。这样，当为了很好地显示所确定的图像而大间距密集地设置象素时，来自有弯曲电子发射区的电子发射器件的电子束会部分地辐照在相邻的一个以上的象素上，使显示图像的质量严重地劣化。迄今为止，本专利申请的申请人还提出了几种能克服上述所指出的问题的技术。例如，日本特许公开1-112633公开了一种通过形成有不同熔点的两个导电部件的导电薄膜和随后在沿两个不同导电部件的边界线的局部位置形成电子发射区来控制电子发射区在电子发射器件中的位置。日本特许公开2-297940公开了一种在制造电子发射区的位置设置一台阶形成部件和形成跨越台阶形成部件的导电薄膜以在此形成一台阶、此后沿着它形成电子发射区的技术。日本特许公开8-96699提出了一种用有不同膜厚的一对器件电极和沿有较厚度大的器件电极的边沿形成电子发射区的技术。最后，日本特许公开7-325279提出了一种用激光束照射导部分电薄膜，改变该部分导电薄膜的组分使其增加电阻，并通过赋能形成将其变成电子发射区的技术。如上所述，已有很多在由赋能形成制造电子发射区的工艺中控制电子发射区的位置和外形的方法。所有这些方法都设计为改变电子发射器件的部分导电薄膜，通过特殊设计的技术如用激光束、或使用特殊设计的装置在器件上产生投影或使用形成在器件电极上的一个陡直边沿的精细加工技术等，使该改变的导电薄膜部分和电子发射器件的导电薄膜其余部分从组分上区分开。本专利技术的目的是提供一种能以低成本和减少了的制造步骤的电子发射器件、包括大量这种器件的电子源和使用该电子源的成像装置的制造方法。本专利技术的另一目的是提供一种以提高的成品率批量制造的电子发射器件、包括大量这种器件的电子源和使用该电子源的成像装置的方法。本专利技术的还一目的是提供一种制造极均匀发射电子的电子发射器件、包括大量这种器件的电子源和使用该电子源的成像装置的方法。本专利技术的还一目的是提供一种能控制形成电子发射区位置的电子发射器件的制造方法，和制造包括大量这种器件的电子源和使用该电子源的成像装置的方法。根据本专利技术，通过提供制造具有一对形成于基片上的器件电极、连接器件电极的导电薄膜、和形成在导电薄膜上的电子发射区的电子发射器件的方法实现上述目的，该方法包括下面步骤(1)用喷墨装置一滴或多滴地把含形成所说导电薄膜的材料的墨加到基片上预定位置；(2)干燥和/或焙烧所加液滴使液滴转变为导电薄膜；和(3)给一对器件电极加电压使电流流过所说导电薄膜形成电子发射区；进行步骤所说(1)和(2)使步骤(1)和(2)形成的导电薄膜具有易于通过步骤(3)产生的焦耳热形成电子发射区的潜像。根据本专利技术，提供包括一对形成于基片上的器件电极、连接器件电极的导电薄膜、和形成在导电薄膜上的电子发射区的电子发射器件的制造方法，其特征为该方法包括下面步骤用喷墨系统按滴在连接所说器件电极的区域施加含形成所说导电薄膜的材料的溶液，由此形成形成电子发射区的导电薄膜的工艺步骤，在形成电子发射区的导电薄膜上形成电子发射区的步骤，在通过喷墨装置施加溶液的所说工艺过程中，在导电薄膜上形成电子发射区的潜像。根据本专利技术，还提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有形成在基片上的电极对、连接器件电极的导电薄膜、和形成在导电薄膜上的电子发射区的电子发射器件的制造方法，其特征为包括下列步骤： （１）通过喷墨装置以一滴或多滴的方式将含形成所说导电薄膜的材料的墨加到基片预定位置； （２）干燥和／或焙烧所加液滴使液滴转变为导电薄膜；和 （３）给器件电极对加电压使一电流流过所说导电薄膜，形成电子发射区； 进行所说步骤（１）和（２），使通过步骤（１）和（２）形成的导电薄膜具有易于通过步骤（３）产生的焦耳热形成电子发射区的潜像。

【技术特征摘要】
JP 1996-6-17 175472/96;JP 1996-10-11 287346/96;JP 1.一种具有形成在基片上的电极对、连接器件电极的导电薄膜、和形成在导电薄膜上的电子发射区的电子发射器件的制造方法，其特征为包括下列步骤(1)通过喷墨装置以一滴或多滴的方式将含形成所说导电薄膜的材料的墨加到基片预定位置；(2)干燥和/或焙烧所加液滴使液滴转变为导电薄膜；和(3)给器件电极对加电压使一电流流过所说导电薄膜，形成电子发射区；进行所说步骤(1)和(2)，使通过步骤(1)和(2)形成的导电薄膜具有易于通过步骤(3)产生的焦耳热形成电子发射区的潜像。2.如权利要求1的电子发射器件的制造方法，其特征为所说潜像是当在所说步骤(3)中电流流过导电薄膜时，形成在产生高电流密度区域的结构潜像。3.如权利要求2的电子发射器件的制造方法，其特征为是在厚度比其余导电薄膜厚度小的器件电极之间的导电薄膜区域形成所说潜像。4.如权利要求3的电子发射器件的制造方法，其特征为通过用含导电薄膜材料的墨，将所说具有较厚度小的导电薄膜区域形成为潜像，其中，对该区域和其余导电薄膜分别用不同浓度的墨形成，以一滴或多滴的方式在形成薄膜厚度较大的区域施加含材料浓度高的墨，同时以一滴或多滴的方式在形成薄膜厚度较小的区域施加含材料浓度低的墨。5.如权利要求3的电子发射器件的制造方法，其特征为通过在所说区域和其余区域之间不同次数地施加含导电薄膜材料的墨，将具有薄膜厚度较小的区域形成潜像，其中对所说其余区域施加墨的次数多于对所说区域施加墨的次数。6.如权利要求3到5的电子发射器件的制造方法，其特征为以点的方式施加所说墨，且形成薄膜厚度大的薄膜点与形成薄膜厚度小的薄膜点的厚度之比等于或大于2。7.如权利要求2的电子发射器件的制造方法，其特征为以下面方式通过施加一滴或多滴墨形成薄膜点来形成所说潜像，所说方式即薄膜点的中心偏离分开器件电极的间隔中线，且覆盖一个器件电极相应边沿的薄膜点的宽度W1大于覆盖另一个器件电极相应边沿的薄膜点的宽度W2，由此沿具有较小覆盖宽度W2的器件电极边沿形成潜像。8.如权利要求7的电子发射器件的制造方法，其特征为用下面公式表示点的所说宽度比，W1/W2≥2。9.如权利要求8的电子发射器件的制造方法，其特征为当所说点基本为具有半径R的圆形、且器件电极以间隔L分开、所说点中心偏离间隔中线δL时，它们满足下面公式，R2-(L/2-δL)2R2-(L/2+δL)2≥2]]>10.如权利要求1的电子发射器件的制造方法，其特征为所说潜像是在由比连接器件电极的其余导电薄膜更大电阻率的材料制成的那部分导电薄膜上形成。11.如权利要求10的电子发射器件的制造方法，其特征为所说那部分导电薄膜由金属氧化物制成，其余导电薄膜由金属制成。12.如权利要求11的电子发射器件的制造方法，其特征为所说由金属氧化物制成的部分是施加含第一金属元素化合物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：元井泰子，塚本健夫，池田外充，中村久美，小林登代子，三浦直子，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]