用于制造电子源和成像设备的方法和设备技术

具有一对发射装置电极和一导电薄膜的电子发射装置，所说导电薄膜包括布置在上述电极之间的一电子发射区。该发射装置通过用于加大发射装置的发射电流的一激活过程而制造出来。所说激活过程包括步骤ａ）在初始条件下将一电压（Ｖａｃｔ）施加到具有一间隙段的导电薄膜上，ｂ）探测导电薄膜的导电性能和ｃ（在需要时修改作为探测到的导电薄膜的导电性能的函数的初始条件。（*该技术在2015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】
本专利技术涉及一种用于制造电子源和一种成像设备的设备。已知有热电子发射型及冷阴极电子发射型的两类电子妈射装置。其中，冷阴极发射型装置指包括场致发射型(下文称为FE型)装置，金属/绝缘层/金属型(下文称为MIN型)装置和表面传导电子发射装置。FE型装置的实例包括由W.P.Dyke和W.W.Dolan在《电子物理学进展》第8卷(1956年)第89期的“场致发射”一文中提出的装置和由C.A.Spindt在《应用物理杂志》第47卷(1976年)第5284期的“具有钼锥体的薄膜场致发射的物理性质”一文中所提出的装置。MIN型装置的实例业已在《应用物理杂志》第32卷(1961年)第646期上C.A.Mead所作“隧道发射放大器”的论文中公开。表面传导电子发射装置的实例包括由M.I.Elinson在《无线电工程·电子物理学》第10卷(1965年)中所提出的一种装置。表面传导电子发射装置是利用当电流受迫平行于薄膜表面流动时，电子会由在一衬底上构成的一小片薄膜上发射出的现象而制得的。Elinson提出在这种类型装置中使用二氧化锡薄膜，而Dittmer则在《固体薄膜》第9卷(1972年)第317期的一文中提出使用金薄膜，另一方面，M.Hartwell与C.G.Fonstad在《IEEE汇刊·电子装置会议》第519期(1975年)中，H.Araki et al.在《真空》第26卷(1983年)第1期第22页的中则分别讨论了使用In2O3/SnO2薄膜和碳薄膜的情况。附图34示意性地说明了由M.Hartwell提出的一种典型的表面传导电子发射装置。在图26中，参考数号1代表一衬底。参考数号4代表一电子导电薄膜，该薄膜通常是用溅射的方式制成一种“H”形的金属氧化膜而制备出的，当该薄膜受电子激励过程影响时，薄膜的一部分最终成为一电子发射区域5，在下文的描述中，上述电子激励过程称为“激励成形”。在图26中，使上述装置的一对电极分离的金属氧化膜的薄的水平的区，它的长度L是0.5至1mm，而宽度W是0.1mm。但是应注意，表面传导电子发射装置不必非有在一简单操作中制造的“H”形薄膜不可。也可将一对电极象“H”的支柱一样彼此平行地排列在第一位置上，然后构制一导电薄膜以连接上述电极。薄膜的材料与厚度可不同于电极的材料与厚度。通常，一个电子发射区域5在一表面传导电子发射装置中是通过使装置的导电薄膜4受到电激励的初始过程的影响而产生的，上述过程称为“激励成形”。在激励成形过程中，将一恒定直流电压或以典型的1伏/分的速度上升的一种缓慢上升直流电压施加到导电薄膜4已知的相对两端上，以使薄膜部分地毁坏，形变或变形，从而产生一电子发射区域5，该区域电阻较高。这样，电子发射区域5就成为导电薄膜4的一部分，该部分中通常包括一个或若干个间隙，使得电子能够从间隙中发射出去。注意，一旦表面传导电子发射装置处于一激励成形过程中时，则每当有一适宜的电压加在导电薄膜4上而使一股电流通过发射装置时，上述表面传导电子发射装置就会从它的电子发射区域5处发射电子。由于表面传导电子发射装置具有一种特别简单的结构并且能够以一种简单的方式制造，所以可将大量的这种装置在一较大的区域内毫不困难地进行有利的排列。实际上，业已做了大量研究以充分发掘表面传导电子发射装置的这一优点。例如，业已提出了包括一种自发射型扁浅成像设备在内的各种成像设备。在包括大量表面传导电子发射装置的电子源的典型实例中，可如附图说明图14所示，将上述装置排列成平行的行，并将每行装置的正、负极分别连接到共同的导线上(阶梯结构)，或是如图10所示，构制一导线矩阵，并将上述装置连接到各自的导线上。为了使包括许多电子发射装置的成像设备能够稳定地提供清晰、明亮的图像，就要求电子发射装置能够一致地且有效地工作以发射电子。表面传导电子发射装置的效率是由当将某一确定的电压加在装置的电极上时，流经该装置成对的电极间的电流(下文称为“装置电流”)与发射到成像设备真空中的电子所产生的电流(下文称为“电子发射电流”)的比值确定的。如果电子源的所有电子发射装置都能够在如一成像设备等的设备中一致且有效地工作以发射电子，且上述的成像设备包括一荧光体作为其成像件，则这种设备就可成为一种高清晰度成像设备或是一种电视机，这种电视机可以很扁，且其消耗的能量也减少了。这样，这种可节省能量的设备的驱动电路及其它部件也可以由较低的成本来制造。通过深入细致的研究，本专利技术的专利技术者发现，如果象以上所述，在通过激励成形从而在电子发射设备中产生一电子发射区域之后，将某一电压在一种包含有机物质的气氛中加到一表面传导电子发射装置上，则从上述电子发射区域发射出的电子所形成的电流就会显著增加。这种操作称为“激活”。上述现象可归因于作为加压结果而形成的碳的激活的薄膜沉积层或是电子发射区域附近产生的碳化物。当有一如图14或图10所示的电子源受到激活过程影响时，就会有一脉冲电压同时施加在同一行的所有装置上或是在一个接一个的基础上顺次施加在同一行的装置上，从而在每个装置上形成一种激活物质的薄膜沉积层。但是，使用上述的激活技术时，是在给定的条件下施加预定一段时间的脉冲电压，于是电子发射装置会表现出不同的激活程度，这可能是一些差异的作用，如导电薄膜的薄膜厚度的偏差一类的装置的制造条件的细微差异，以及取决于装置相对位置的制造环境中的有机物质分压的差异等。于是，最后的结果就会是电子源的装置不能一致地工作并使成像设备的亮度分布也表现为显著的不均匀。虽然这些问题可通过在激励装置时校正每个装置的工作条件而一定程度上得到解决，但是这种校正措施将需要大量的记忆装置，以为每个装置存储校正信息，结果，包括大量电子发射装置的成像设备就不可避免地变得很大并且很昂贵。另外，激活薄膜沉积层会形成在电子发射装置不需要的区域上并在激活过程中电连接正、负极。这样就会有一股不利于电子发射的电流(漏泄电流)在电极之间流动从而降低了电子发射的效率并加大了装置的功率消耗率。于是，电子发射装置就可能在电子源内部产生热，而不得不为电子源设置一散热装置，以排放内部聚集的热量，因而又需要有一功率消耗驱动电路。总之，上述这些以及其它消极因素会严重地限制成像设备的设计。尽管这些因素可通过在漏泄电流通路显著增大之前完成激活过程，以及执行一额外的稳定操作以消除可能的漏泄电流通路而避免其出现，但是必须在处理电子发射装置而使得存在一足够大的电子发射电流Ie之前中止激活过程。鉴于上述的技术问题，本专利技术的一个目的是提供一种制造电子源的设备，所说电子源能以较低的耗电率一致地工作以发射电子，同时提供一种具有这种电子源的成像设备。根据本专利技术的一个方面，提供了制造一种电子发射装置的方法，所说的电子发射装置具有一对装置电极和包括有一电子发射区的导电薄膜，该薄膜布置在上述电极之间，上述方法的特征在于它包括一个增大相应装置的发射电流的激活过程，所说的激活过程包括步骤a)在初始条件下向具有一间隙段的导电薄膜施加一电压(Vact)，b)探测所说导电薄膜的电性能和c)如果需要的话，改变所说的初始条件，该条件为所探测的导电薄膜的电性能的函数。根据本专利技术的另一个方面，提供了在一电子发射装置上执行一激活过程的一种设备，所说的电子发射装置具有一对装置电极和一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子发射装置的制造方法，所说电子发射装置具有一对发射装置电极和一导电薄膜，该导电薄膜包括布置于上述电极之间的一电子发射区，此方法特征在于：它包括用来加大发射装置的发射电流的一激活过程，所说激活过程包括步骤ａ）在初始条件下将一电压（Ｖａｃｔ）施加到具有一间隙段的导电薄膜上，ｂ）探测所说导电薄膜的导电性能和ｃ）需要时，修正为探测到的导电薄膜的导电性能函数的所说初始条件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 1994-7-12 160085/94;JP 1994-7-12 160088/94;JP 11.一种电子发射装置的制造方法，所说电子发射装置具有一对发射装置电极和一导电薄膜，该导电薄膜包括布置于上述电极之间的一电子发射区，此方法特征在于它包括用来加大发射装置的发射电流的一激活过程，所说激活过程包括步骤a)在初始条件下将一电压(Vact)施加到具有一间隙段的导电薄膜上，b)探测所说导电薄膜的导电性能和c)需要时，修正为探测到的导电薄膜的导电性能函数的所说初始条件。2.如权利要求1所述的一种电子发射装置的制造方法，特征在于所说探测上述导电薄膜的导电性能的步骤包括探测流经导电薄膜的电流。3.如权利要求2所述的一种电子发射装置的制造方法，特征在于所说探测上述导电薄膜的导电性能的步骤包括探测对于低于所说Vact的一个电压(Vf2)的流经导电薄膜的电流(If2)。4.如权利要求3所述的一种电子发射装置的制造方法，特征在于所说Vf2等于Vact/2。5.如权利要求1所述的一种电子发射装置的制造方法，特征在于所说探测上述导电薄膜的导电性能的步骤包括探测流经导电薄膜的电流和探测由从导电薄膜发射的电子形成的电流。6.如权利要求5所述的一种电子发射装置的制造方法，特征在于所说探测上述导电薄膜的导电性能的步骤还包括探测流经导电薄膜的电流的Ie/If(θ)和探测由导电薄膜发射的电子形成的电流。7.如权利要求6所述的一种电子发射装置的制造方法，特征在于所说探测上述导电薄膜的导电性能的步骤还包括探测所说0随时间的变化率(dθ/dt)。8.如权利要求5所述的一种电子发射装置的制造方法，特征在于所说探测上述导电薄膜的导电性能的步骤还包括探测流经导电薄膜的电流的阈电压和探测由导电薄膜发射的电子形成的电流的阈电压。9.如权利要求8所述的一种电子发射装置的制造方法，特征在于所说探测上述导电薄膜的导电性能的步骤还包括探测所说Vthe与Vthe的差。10.如权利要求1所述的一种电子发射装置的制造方法，特征在于所说探测上述导电薄膜的导电性能的步骤还包括探测由导电薄膜发射的电子形成的电流。11.如权利要求10所述的一种电子发射装置的制造方法，特征在于所说探测上述导电薄膜的导电性能的步骤还包括探测由导电薄膜发射的电子形成的电流随时间的变化速率(DIe/dt)。12.如权利要求1到11所述的一种电子发射装置的制造方法，特征在于所说初始条件修改步骤包括修改施加到导电薄膜上的电压(Vact)。13.如权利要求12所述的一种电子发射装置的制造方法，特征在于所说电压(Vact)修改步骤包括修改施加到导电薄膜上的脉冲电压的脉冲高度。14.如权利要求12所述的一种电子发射装置的制造方法，特征在于所说电压(Vact)修改步骤包括修改施加到导电薄膜上的脉冲电压的脉冲宽度。15.如权利要求12所述的一种电子发射装置的制造方法，特征在于所说电压(Vact)修改步骤包括修改施加到导电薄膜上的脉冲电压的脉冲间隔。16.如权利要求1到11任意一项所述的一种电子发射装置的制造方法，特征在于所说初始条件修改步骤包括改变环境气体的物质。17.如权利要求16所述的一种电子发射装置的制造方法，特征在于所说改变环境气体的物质的步骤包括将一种腐蚀气体导入环境气体中。18.如权利要求17所述的一种电子发射装置的制造方法，特征在于所说腐蚀气体为氢气。19.如权利要求1到11中任何一项所述的一种电子发射装置的制造方法，特征在于所说初始条件的修改步骤包括修改环境气体的成份的分压。20.如权利要求19所述的一种电子发射装置的制造方法，特征在于所说修改环境气体的成份的分压的步骤包括调节一种有机气体物质的分压。21.如权利要求19所述的一种电子发射装置的制造方法，特征在于所说修改环境气体的成份的分压的步骤包括调节一种腐蚀气体的分压。22.如权利要求1所述的一种电子发射装置的制造方法，特征在于所说电子发射装置为表面传导电子发射装置。23.包括一批成排列且连接的电子发射装置的电子源的制造方法，特征在于所说电子发射装置由如权利要求1所述的方法制造。24.包括一批排列且连接成一矩阵的电子发射装置的电子源的制造方法，特征在于所说电子发射装置由如权利要求1所述的方法制造。25.一种包括电子发射装置和成像件的成像设备的制造方法，特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：池田外充，山野辺正人，河出一佐哲，大西敏一，岩崎达哉，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]