CN1099691C - 电子发射器件、电子源和成像装置的制造方法 - Google Patents

电子发射器件、电子源和成像装置的制造方法 Download PDF

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Abstract

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。

Description

电子发射器件、电子源和成像装置的制造方法
本发明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。
本发明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。
本发明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。
本发明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。
本发明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。
根据本发明，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。
根据本发明，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。
根据本发明，还提供包括基片、大量置于基片上的电子发射器件和连接电子发射器件的引线的电子源的制造方法，其中每个电子发射器件皆包括一对相对放置的器件电极、连接器件电极的导电薄膜、和形成在导电薄膜一区域上的电子发射区，其特征为：通过上面所述的方法形成电子发射器件。
根据本发明，还提供包括电子源和当用电子源发射的电子束照射时能发光的成像部件的成像装置的制造方法，其中，电子源包括大量置于基片上的电子发射器件和连接电子发射器件的引线，电子发射器件包括一对相对放置的器件电极、连接器件电极的导电薄膜、和形成在导电薄膜一区域上的电子发射区，所说电子源和所说成像部件皆置于真空外壳中，其特征为：通过上面所述的方法形成电子发射器件。
图1A和1B是通过实施本发明实现的第一电子发射器件的示意图。
图2A和2B是通过实施本发明实现的第二电子发射器件的示意图。
图3A和3B是通过实施本发明实现的第三电子发射器件的示意图。
图4A和4B是通过实施本发明实现的第四电子发射器件的示意图。
图5A和5B是通过实施本发明实现的第五电子发射器件的示意图。
图6A和6B是通过实施本发明实现的第六电子发射器件的示意图。
图7A和7B是表示能用于本发明的赋能形成的两种不同脉冲电压波形图。
图8是表示用来评估通过本发明方法制造的电子发射器件的电子发射性能的测量系统的示意图。
图9是表示流过本发明方法制造的电子发射器件的器件电压Vf和器件电流If之间关系及器件电压Vf和发射电流Ie之间关系的曲线图。
图10是通过实施本发明实现的第一电子源的示意图。
图11是包括图10电子源的成像装置的部分剖面图。
图12A和12B是能用在通过实施本发明实现的成像装置上的荧光薄膜的两种可能设计。
图13是制造本发明成像装置的真空装置的框图。
图14是连接图10的电子源给进行赋能形成过程供电的电路图。
图15是采用NTSC信号驱动本发明方法制造的成像装置的驱动电路的电路图。
图16是通过实施本发明实现的第二电子源的示意图。
图17是包括图16电子源的成像装置的部分剖面图。
图18是已知电子发射器件的示意图。
图19A和19B是另一已知电子发射器件的示意图。
图20A到20G是表示本发明电子发射器件制造方法的不同步骤的示意图。
图21A和21B是能用于本发明的两种不同喷泡头的示意图。
本发明利用喷墨系统的一些优点以控制电子发射器件的电子发射区的形成位置。
从降低成本考虑，包括一个或多个电子发射器件的产品的制造方法最好不用精细加工技术。例如，用喷墨装置在基片上施加含导电薄膜材料前体的溶液后能干燥和加热所用材料的技术，可以来取代用如光刻等精细加工技术的已知构图操作，形成具有所需外形的导电薄膜。但是，如果用喷墨装置包括控制电子发射区精确位置的精细工艺技术，可能会失去使用喷墨系统的优点。另外，在可以通过印刷或喷墨装置在电子发射器件中形成器件电极和引线时，和用精细加工技术不同，使用该技术几乎不能在器件电极上得到陡直的边沿。
如上所述，任何控制电子发射区的形成位置的已知技术都不适于在利用喷墨装置电子发射器件的制造方法中使用。
因此，需要一种能用于在电子发射器件中制造导电薄膜、器件电极和引线的方法中的控制电子发射器件电子发射区的形成位置的技术。
上面要求在通过喷墨装置在大基片上设置大量电子发射器件来制造电子源时更加明显，因为在制造步骤和所需设备的数量上，该制造方法优于光刻构图方法。本发明正是基于上述观点实现的。根据本发明，提供通过喷墨装置在基片上施加一滴或多滴薄膜液态材料来形成导电薄膜的方法，其中为了控制电子发射区的位置，在如较早说明的赋能形成过程中形成电子发射区的“潜像”。
施加到基片上的液滴典型地形成基本为圆形的导电薄膜。此后称圆形导电薄膜和它的金属化合物前体为“点”。可以加一滴和在同一部位重复施加大量液滴来形成点。
图21A和21B是能用于本发明喷墨装置的两种不同喷墨头41的示意图。这些喷头特别适合喷泡(BJ)。图21A表示具有单个放料嘴44的喷头。图21B表示具有多个横向排列的放料嘴44的喷头。
用沿通向喷嘴44的溶液导管43设置的加热器42加热导电薄膜材料的溶液使立即产生气泡，由此以液滴的形式从喷嘴排放出定量的材料溶液，每个液滴的重量为几毫微克到几十毫微克。
另外，为实现本发明目的，可以使用利用压电器件的变形效应排放液滴的压电喷头。
在图21A和21B中，数字45表示连续给喷头41送材料溶液且连接到溶液罐(未示出)的送液管。
本发明提供几种不同的通过喷墨装置在电子发射器件上形成导电薄膜的方式，下面将作说明。
根据本发明的第一方案，形成多点来桥连接一对器件电极并产生具有不同厚度的导电薄膜，使相对较薄的薄膜区域可以用作电子发射区的潜像。
潜像可以设置为如图1A、1B、2A和2B所示接近一个器件电极或者如图3A和3B所示设置在器件电极之间间隔的中间。
可以通过控制在同一部位施加材料溶液液滴的时间，或者施加不同的薄膜形成金属化合物浓度的材料溶液液滴，形成不同厚度的导电薄膜，来制造有不同膜厚的导电薄膜。
应该注意到，可以连续施加具有同样薄膜形成金属化合物浓度的液滴来制造具有不同厚度导电薄膜的图2A所示的点4-1或4-2，但不能连续施加如图1A点4-1和4-2表示的不同浓度的液滴。在后面的例子中，需要通过施加液滴形成点4-1或4-2的任一个，干燥和焙烧该点液滴后，施加液滴形成另一点。这样做的原因是，如果在前面溶液充分干燥前就相继施加两种不同浓度的液滴，两种液滴可能彼此混合损害潜像的产生。还应注意在下面的说明中同样适用应避免不同浓度的液滴的混合。
根据本发明的第二方案，可以使用由将要进行赋能形成的点的外形引起的电流密度的差异来控制电子发射区的位置。根据本发明的这一方案，形成的点的中心并不精确地位于器件电极间隔的中间，而是偏向一个器件电极，由此，如图4A和4B所示，导电薄膜覆盖一个器件电极的边沿比覆盖另一器件电极的相应边沿更多。按这种结构，在赋能形成过程中，在具有较小薄膜覆盖的边沿的电流密度比在具有大的薄膜覆盖的边沿的电流密度要大，由此沿前一个边沿易于形成电子发射区。由于受各种参数的影响，不能以简单的方式定义导电薄膜的厚度分布图形，在适当选择的条件下，点中心的薄膜变厚，而周围的薄膜变薄。因此，可以通过选择合适的点形成工艺条件来精确控制电子发射区的位置。
根据一系列初步研究，发现：如果在相应器件电极的边沿的导电薄膜的宽度满足下面关系，则可以沿一对器件电极之一的边沿形成电子发射器件的电子发射区。
(W1/W2)≥2
这里W1和W2是导电薄膜在器件电极2和3相应边沿的宽度。
当沿边沿形成大量部分重叠的点时，薄膜覆盖在相对放置的器件电极边沿之间没有明显的差异，可以通过适当改变点的重叠区域的面积来实现沿任一边沿形成电子发生区的效果。
根据本发明的第三方案，可以通过增加一部分导电薄膜的电阻率，并用电阻率大的部分形成潜像来控制电子发射区的位置。
能用于形成较大的电阻率部分的技术包括：施加几乎不氧化金属溶液液滴和很容易氧化金属溶液液滴来形成几乎不氧化的金属和很容易氧化的金属；施加两种具有不同热分解性能的含同一金属的溶液，通过适当控制热分解工艺来形成金属和金属氧化物的点；施加含两种不同金属的两种溶液液滴产生部分重叠的点，在该面积上这些金属的合金具有比任何单一金属有更大的电阻率(例如，Ni和Cr的点可以产生镍铬合金，在重叠区它具有比Ni和Cr更大的电阻率)。
在下面的说明中，通过减小薄膜厚度或宽度容易在赋能形成过程形成电子发射区的导电薄膜的区域被称为“结构潜像”；而通过增加电阻率在赋能形成过程形成电子发射区的导电薄膜的区域被称为“组分潜像”。
也可以通过包括已知的精细加工技术的构图工艺使导电薄膜的一部分成为为潜像，根据本发明的方法，除能简单低成本地产生潜像外，在步骤和设备数量上也优于已知构图工艺。
当根据本发明的第一方案使用包括精细加工技术的已知构图技术使基片上的点有不同厚度在导电薄膜中形成电子发射区时，或根据本发明的第三方案施加不同材料的溶液液滴以在导电薄膜上形成电子发射区时，必须首先对部分导电薄膜或薄膜前体进行构图操作，随后或者必须在其上形成剥离用掩膜或者必须对使在其上另外形成的膜进行构图腐蚀。然后，为了成功地进行上述系列操作，必须满足大量要求，包括：第一薄膜必须很牢地粘附在基片上；必须在第一薄膜上形成要选择腐蚀的第二薄膜；这些会轮流对导电薄膜材料产生很大限制。与此相反，根据本发明且用喷墨装置的方法不受这些限制，因此具有很宽的材料选择范围。换句话说，根据本发明的方法适合用各种不同的导电薄膜材料的组合。
现在，下面将参照表示用根据本发明的方法实现的电子发射器件的图1A和1B到6A和6B上面本发明。
图1A和1B中，器件包括基片1、一对器件电极2和3、导电薄膜4(4-1和4-2)和电子发射区5。
能用作基片1的材料包括石英玻璃、含如Na等少量杂质的玻璃、钠钙玻璃、用溅射装置在钠钙玻璃上形成SiO2层来实现的玻璃基片、和Si基片一样好的如氧化铝陶瓷基片。
当用高电导材料制作相对放置的器件电极2和3时，优选材料包括如Ni、Cr、Au、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu和Pd等金属及其合金，能印刷的导电材料由选自Pd、Ag、Au、RuO2、Pd-Ag等金属或金属氧化物、玻璃、如In2O3-SnO2的透明导电材料、如多晶的半导体材料。可以根据器件的用途来决定设计本发明表面电子发射器件的器件电极间隔距离L、器件电极长度W及其它因素。器件电极间隔距离L较好在几百纳米到几百微米之间，最好在几微米到几十微米。
根据电极的电阻率和器件的电子发射性能，器件电极长度W较好在几微米到几百微米之间。器件电极2和3的薄膜厚度d在几十纳米到几微米之间。
根据本发明的表面导电型电子发射器件可以有不同于图1A和1B的结构，可以通过在基片1上先后设置导电薄膜4和相对设置的器件电极2和3来制备该器件。
为了提供极好的电子发射性能，最好用细颗粒制造导电薄膜4。和其它参数一样，导电薄膜4的厚度由下面将要说明的器件电极2和3上导电薄膜的台阶覆盖、器件电极2和3之间的电阻和赋能形成工艺的参数来决定，较好在几百皮米和几百纳米之间，最好在1纳米到50纳米之间。注意，在和其它导电薄膜有厚度差异的那部分导电薄膜上形成结构潜像时，该部分薄膜的厚度必须小于其它部分导电薄膜的厚度，同时，可以在上述限制的低限之下。导电薄膜4通常具有102到107(/(的方块电阻Rs，这里由R＝Rs(1/W)定义Rs，R是厚度为t、宽度为w、长度为l的薄膜的电阻。如果薄膜电阻率为不随薄膜位置变化的常数，则Rs＝(/t。
除了根据本发明的第二方案(尽管根据本发明的第二方案潜像的Rs可以比其它导电薄膜的Rs大)的方法外，用根据本发明的上述任何方法的潜像Rs需要比其它导电薄膜的Rs大，且可以超过上述限定的上限。
为实现本发明的目的，能用作导电薄膜4的材料包括如Pd、Pt、Ru、Ag、Au、Ti、In、Cu、Cr、Fe、Zn、Sn、Ta、W和Pd等金属的及例如PdO、SnO2、Zn2O3、PbO和Sb2O3等金属氧化物。
这里说的“细颗粒薄膜”表示由大量能松散地散布的细颗粒构成的、紧密排列或相互自由重叠(在一定条件下形成岛结构)的薄膜。用来实现本发明目的的细颗粒的直径在几百皮米和几百纳米之间，最好在1纳米到20纳米之间。
由于这里经常用到“细颗粒”，下面将对此作更详细的说明。
小颗粒称为“细颗粒”，比细颗粒更小的颗粒称为“超细颗粒”。比“超细颗粒”更小的几百埃的颗粒称为“簇”。
但是，这些定义并不严格，每一个的范围皆可以根据所涉及的具体方案而变化。如在本发明申请中，“超细颗粒”可以简单地称为“细颗粒”。
下面将说明“物理实验教程No.14：表面/精细颗粒＂(ed.，KoreoKinoshita；Kyoritu Publication，September 1，1986).
“这里所用细颗粒表示具有2或3μm与10μm之间的直径的颗粒，这里所用超细颗粒表示具有10nm与2或3nm之间的直径的颗粒。但是，这些定义并不严格，超细颗粒也可以简称为细颗粒。因此，这些定义仅是按某种方法的经验规则。2到几百埃的颗粒称为簇。”(Ibid.，p.195，11.22-26)
另外，新技术研究公司在“Hayashi的超细颗粒计划”中用颗粒尺寸较小的下限来定义“超细颗粒”。
“超细颗粒计划(1981-1986)(″创新科技振兴计划″定义超细颗粒为具有直径为1到100nm的颗粒。即超细颗粒是100到108个原子的聚合体。从原子的角度看，超细颗粒是极大或超大颗粒。“(超细颗粒-创新科技：ed.，Chikara Hayashi，Ryoji Ueda，Akira Tazaki；MitaPublication，1988，p.2，11.1-4)”比超细颗粒小的由几个到几百个原子构成的颗粒即簇。”(Ibid.，p.2，11.22-13)
考虑上述一般定义，这里所用的“细颗粒”是具有直径低限为几百皮米到1纳米而上限为几微米的大量原子和/或分子的附聚物。
电子发射区5形成于部分导电薄膜4上，且包括高电阻缝隙，它的性能取决于导电薄膜4的厚度、质量和材料以及下面将说明的赋能形成工艺。电子发射区5中可以包括直径为几百皮米到几十纳米、包括部分或全部导电薄膜材料元素的导电细颗粒。另外，电子发射区5和导电薄膜4的邻近区域可以包括碳和一个或多个碳化合物。
现在，参照表示具有不同结构的电子发射器件的图1A到6B和表示制造电子发射器件的步骤的图20A到20G说明根据本发明制造电子发射区的方法。
1)用洗涤剂和纯水彻底清洗基片1后(图20A)，在基片上形成器件电极对2和3(图20B)。能形成器件电极的方法包括：通过印刷将浆料状导电材料加到基片上形成要求形状并烘干的方法；通过喷墨装置将金属化合物溶液加到基片上形成要求形状并加热使之成为导电物质的方法；和通过选自真空蒸发、溅射等合适技术在基片上淀积器件电极材料，通过一般的光刻技术形成预定形状的方法。可以根据制造的器件的用途和其它考虑选择上述任一方法。
2)然后，通过如喷墨装置等合适的液滴施加装置以一滴或多滴的方式将导电薄膜材料加到基片上(此后称一滴或多滴施加的材料为“导电薄膜形成墨”)。只要导电薄膜形成墨可以通过液滴施加装置来施加，那么便可以任何方式使用它，最好使用含如上面所列金属之一的导电材料细颗粒的分散溶液或金属化合物溶液(用水或有机溶剂作溶剂)。
尽管根据所含金属或金属化合物类型不同，合适的含量范围可以变化，当由金属、合金或金属化合物制成导电薄膜时，形成导电薄膜的墨的金属含量最好在0.01和5wt％之间。但如果含量太低，必须在基片上施加大量墨滴来形成具有要求厚度的导电薄膜，这将消耗很长的时间，使形成要求形状的导电薄膜变得困难。如果含量太高，形成的导电薄膜厚度不均匀，很难精确控制器件的电子发射性能。
下面首先下面说明能形成结构潜像的技术。
图1A和1B是以一对具有不同厚度彼此部分重合的点的形式实现的导电薄膜的示意图。可以使用不同金属含量的两种形成导电薄膜的墨，以便用金属含量高的墨形成厚度大的点，同时用金属含量低的墨形成厚度小的点。另外，可以用不同数量的同样墨滴使点的厚度不同。
图20C到20E的制造步骤对应图1A和1B的器件。将金属含量高的墨滴46-1以部分覆盖一个器件电极、或器件电极2的方式从喷墨装置的喷嘴44排放到基片(图20C)。然后，烘干液滴，形成厚度大的导电薄膜点4-1(图20D)。
随后，将金属含量低的墨滴46-2以部分覆盖另一个器件电极、或器件电极3和与液滴4-1重叠(图20F)的方式排放到基片上(图20E)。但是注意，根据墨的类型，可以不焙烧第一液滴而仅在最初阶段进行干燥，在施加第二液滴后焙烧形成导电薄膜。
本发明的任何其它技术皆在上述施加含不同金属含量的墨的过程之后。
参照图1A和1B，靠近器件电极3的点薄膜厚度较小，在此易于产生电子发射区或结构潜像，特别是在沿着或邻近器件电极3的边沿区域，当器件电极和导电薄膜的厚度比大于或等于2时，具有特别小的薄膜厚度。图2A和2B的设置与图1A和1B相似，仅在形成大宽度的导电薄膜上与后者不同。
对是厚膜部分与薄膜部分的厚度差异的函数的电子发射区的位置控制能力初步研究结果，发现当厚膜部分的厚度为薄膜部分厚度的两倍以上时，能严格控制电子发射区的位置，尽管这种差异不能提供控制电子发射区的绝对条件，因为根据基片、器件电极和导电薄膜的材料与外形不同，有可能在其厚度小于2∶1的比例下控制该位置。
图3A和3B表示具有沿分开器件电极的间隙中线设置的小薄膜厚度点的电子发射器件。可以通过上述技术形成该点。
图4A和4B表示具有其中心相对于分开器件电极的间隙中线偏向器件电极2一边的较大点的电子发射器件。由于导电薄膜的点沿器件电极3的相应边沿的宽度小，所以最好沿此边形成电子发射区。如果点的半径为R，分离器件电极的间隙为L，点中心偏离器件电极中线为δL，可以用下面方程表示沿器件电极2相应边沿导电薄膜的宽度W1和沿器件电极3相应边沿导电薄膜的宽度W2。 W 1 = R 2 - ( L / 2 - δL ) 2 W 2 = R 2 - ( L / 2 + δL ) 2
形成沿器件电极3的边沿的电子发射区的要求是(W可表示如下。 R 2 - ( L / 2 - δL ) 2 R 2 - ( L / 2 + δL ) 2 ‾ ≥ 2
这样，便可以选择满足上面要求的δL值。
当以部分重叠的方式沿器件电极的连线垂直设置大量满足上面要求的δL值的一对点。
下面说明能形成组分潜像的技术。
图5A和5B是以沿一对器件电极连线设置大量点的方式实现的导电薄膜的示意图，焙烧过程之后，点随即变成导电薄膜的较低电阻部分4-1和较高电阻部分4-2。
如前面所述，可以使用数种技术使两部分的电阻有差异。
根据第一种技术，用含几乎不氧化的金属导电薄膜形成墨和含易氧化的金属导电薄膜形成墨形成点，来形成由几乎不氧化的金属制成导电部分(4-1)及由易氧化的金属制成的导电部分(4-2)。例如，可以分别选Pt和Pd为几乎不氧化金属和易氧化金属来形成含金属Pt和氧化钯(PdO)的导电薄膜。可以用含各金属化合物的导电薄膜形成墨来形成点，该化合物是在随后可以在氧化气氛热分解以形成金属和金属氧化物的化合物。换句话说，如果易氧化金属是Pd，由Pd的化合物可以在氧化气氛热分解产生金属Pd，随后通过在氧化气氛加热处理产生PdO。
根据第二种技术，用含具有不同热分解温度的同一金属的不同化合物的导电薄膜形成墨，并在合适的条件下加热处理使之形成金属和金属氧化物。如果延长加热处理时间，则两种墨都能产生金属氧化物，具有较低热分解温度的金属化合物变成金属氧化物，而处理另一种化合物变成金属，在选择合适的加热条件氧化产生的金属之前完成热处理。
根据第三种技术(尽管器件具有不同于图5A和5B的结构)，通过喷墨装置在分开器件电极的间隔如靠近器件电极处加还原剂，在其上形成导电薄膜，覆盖所加还原剂，随后加热处理，在有还原剂的区域将金属化合物还原成金属，在薄膜其余区域产生金属氧化物。这样，导电薄膜包括在靠近器件电极处的金属和在中间区域的为组分潜像的金属氧化物。
根据第四种技术，如图6A和6B所示，以部分重叠的方式形成两种不同金属的点，以在点的重叠区域(此后称为“交叉区域”)产生金属合金，使交叉区域的电阻大于其余区域的电阻。为了满意地控制电子发射区的位置，使在交叉区域产生的合金的电阻率比其它区域金属的电阻率高两次方数量级。
3)然后，对器件进行“赋能形成”。本发明中，赋能形成是这样的工艺：给器件电极加电压使电流流过上面工艺形成的导电薄膜。由于从电源(未示出)给器件电极2和3加电压，所以在导电薄膜4的潜像区域形成了结构改变的电子发射区5。换句话说，导电薄膜4的结构局部被毁坏、变形或变成赋能形成所形成的电子发射区。图20G中，尽管根据所用产生潜像的技术不同，潜像的位置和结构可能与图20G所示有差异，但在导电薄膜薄的邻近器件电极3的区域还是形成了电子发射区，。
图7A和7B表示能用于赋能形成的两种不同脉冲电压。
用于赋能形成的电压最好为脉冲波形。可以连续加如图7A所示的具有不变高度或不变峰值电压的脉冲电压，或者可以加如图7B所示的具有增加的高度或增加的峰值电压的脉冲电压。
在图7A中，脉冲电压的脉冲宽度T1和脉冲间隔T2一般分别在1μs到10ms和在10μs到100ms。可以根据表面导电型电子发射器件的外形适当地选择三角波的高度(赋能形成的峰值电压)。在上述条件下一般加电压几秒到几十秒。但应注意，脉冲波形并不限于三角波，可以使用方波或其它波形。
图7B表示脉冲高度随时间增加的脉冲电压。在图7B中，脉冲电压具有和图7A基本类似的宽度T1和脉冲间隔T2。三角波的高度(用来赋能形成的峰值电压)例如按每步0.1V的速度增加。
在脉冲电压间隔T2时间内，当加到器件的电压足够小且不能局部损坏导电薄膜4或使导电薄膜4变形时，通过测量流过器件电极的电流，终止赋能形成过程。一般当对器件电极加大约为0.1V的电压使器件电流流过导电薄膜4时，观察到电阻大于1M即终止赋能形成操作。
4)赋能形成过程之后，对器件进行激活工艺。激活工艺即使器件电流If和发射电流Ie显著变化的工艺。
在激活工艺中，在有机物质气体的气氛中，如同赋能形成工艺一样，可以对器件反复加脉冲电压。可以利用油扩散泵或旋转泵抽空真空室后残余在真空室中的有机气体产生有机气氛，或用离子泵充分对真空室抽真空，然后加入有机物质的气体，来产生有机气氛。根据要处理的电子发射器件的用途、真空室的形状、有机物质的类型和其它因素决定有机物质的气压。能适用在激活工艺的有机物质包括：如烷烃类、烯烃类、炔类、芳香烃类、醇类、醛类、酮类、胺类等脂族烃、诸如酚类、碳酸和磺酸的有机酸。具体例子包括：如甲烷、乙烷、丙烷等通常用公式CnH2n+2表示的饱和烃，如乙烯、和丙烯等通常用公式CnH2n表示的不饱和烃，苯，甲苯，甲醇，乙醇，甲醛，乙醛，丙酮，甲基乙基酮，甲胺，乙胺，酚，甲酸，乙酸和丙酸以及它们的混合物。激活工艺后，碳或碳化合物从气氛中的有机物质析出淀积在器件上，显著改变器件电流If和发射电流Ie。
通过观察器件电流If和发射电流Ie适当地终止激活形成工艺。可以适当选择用于激活的脉冲电压的脉冲宽度、脉冲间隔和脉冲高度。
本发明目的，碳或碳化合物为石墨(包括称为HOPG、PG和GC的石墨，其中，HOPG具有基本完美晶体结构，PG具有含20nm左右晶粒的某种程度变形的晶体结构，GC具有含2nm左右晶粒的更变形的晶体结构)和非晶碳(无定形碳，无定形碳和细石墨晶体的混合物)，淀积的这种碳或碳化合物的厚度较好小于50nm，最好小于30nm。
5)然后最好对上述步骤得到的电子发射器件进行稳定化工艺。这是用来去除残存于真空室中的有机物质的工艺。用于该工艺的抽真空和排空设备最好为无油系统，这样就不会由该工艺产生对处理过的器件性能有不好影响的蒸发油。因此，最好选择用吸附泵或离子泵。
如果在激活工艺中用油扩散泵或旋转泵，并利用油产生的有机气体，必须通过其它装置将有机气体的分压降到最低。真空室中有机气体的分压较好低于1.3×10-6Pa，最好低于1.3×10-8Pa，这样就不会另外淀积碳或碳化合物。最好在加热整个真空室后排空真空室，以便容易除去吸附在真空室内壁和腔内电子发射器件上的有机分子。对真空室尽量长时间地加热到80至250℃，最好高于150℃，可以根据真空室的大小和形状及要处理的电子发射器件的结构及其它因素来选择其它加热条件。真空室的压力需要尽量地低，较好低于1×10-5Pa，最好低于1.3×10-6Pa。
稳定化工艺后，尽管充分去除真空室中的有机物质，但也可使用更低的压力不损伤电子发射器件或电子源的工作稳定性，但驱动电子发射器件或电子源的气氛最好和完成稳定化工艺时一样。
用这种气氛，可以有效抑制碳或碳化合物的附加淀积物的形成，可以除去吸附在真空室和基片上的H2O、O2和其它物质，随之稳定器件电流If和发射电流Ie。
下面参照图8和图9说明用适合本发明的上述方法制备的电子发射器件的性能。
图8是能用于上面工艺的包括真空室的真空处理装置的方块图。它还可以用作评估研究中的电子发射器件的性能的测量系统。在图8中，分别用与图1A和1B到6A和6B相同的符号表示与图1A和1B到6A和6B中相同的电子发射器件的组成部分。参照图8，测量系统包括真空室11和真空泵11。将电子发射器件放在真空室11中。该器件包括基片1、一对器件电极2和3、导电薄膜4和电子发射区5。另外，测量系统具有给器件提供电压Vf的电源13、测量流过器件电极2和3之间导电薄膜4的器件电流If的安培计14、俘获从器件电子发射区发射的电子产生的发射电流Ie的阳极15、给测量系统阳极35加电压的高压源16、和测量从器件电子发射区5发射的电子产生的发射电流Ie的另一安培计17。为了评估电子发射器件的性能，给距离电子发射器件2mm到8mm距离H的阳极加1到10KV的电压。
将包括真空规和测量系统所需的其它设备的仪器置于真空室11中，这样就能很好地测试真空室中电子发射器件或电子源的性能。真空泵12可以具有包括分子泵或旋转泵的普通高真空系统和包括离子泵的超高真空系统。可以通过加热装置(未示出)加热电子源位于其中的真空室。这样，该真空处理装置就可以用于包括赋能形成工艺和随后一系列工艺的上述处理。
图9是表示通常由图8的测量系统测量的器件电压Vf与发射电流Ie关系和器件电压Vf与器件电流If关系的示意图。注意，图9中Ie和If的单位是任意的，实际上Ie的幅度比If小得多，图的纵轴和横轴都是线性的。
如图9所示，根据本发明的电子发射器件的发射电流Ie具有三个显著特征，说明如下。
(i)首先，当所用电压超过一定电平(此后称为阈值电压，图9中用Vth表示)时，根据本发明的电子发射器件的发射电流Ie突然急剧增加，而当电压小于阈值电压Vth时，实际无法检测发射电流Ie。不同状态下，对于发射电流Ie，根据本发明的电子发射器件是具有明显的阈值电压Vth的非线性器件。
(ii)第二，由于发射电流Ie很强地依赖于器件电压Vf，所以可以通过后者来有效地控制前者。
(iii)第三，由阳极15俘获的发射电荷是使用的器件电压Vf时间的函数。换句话说，由阳极15俘获的电荷的量可以通过所加器件电压Vf的持续时间来有效控制。
因为上述明显特点，应该明白，用输入信号可以容易地控制包括大量根据本发明的电子发射器件的电子源以及包括这样电子源的成像装置的电子发射性能。因此，可以制造各种用途的电子源和成像装置。
另一方面，器件电流If或者随器件电压Vf单调增加(如图9的实现所示，此后称为“ MI特性”)或者如曲线(未示出)所示变化，表现出电压控制负阻效应(此后称为“VCNR”特性)。这些器件电流特性取决于包括制造方法、测量条件和器件工作环境等大量因素。
下面说明可用于本发明的电子源和成像装置。可以通过在基片上设置大量可用于本发明的电子发射器件来实现电子源，进而实现成像装置。
可以以许多不同模式在基片上设置电子发射器件。
例如，可将大量电子发射器件沿一个方向按平行的行的方式设置(此后称为行方向)，每个器件的相对端用引线连接，通过沿垂直于行的方向(此后称为列向)在电子方式器件上面按一定间隔设置控制电极(此后称为栅极)来驱动工作，由此形成梯型排列。另外，可将大量电子发射器件按沿X方向的行和沿Y方向的列排列形成矩阵，X方向和Y方向彼此垂直，将同一行的电子发射器件中每个器件的一个电极连接到公共X向引线，同时，将同一列的电子发射器件中每个器件的另一个电极连接到公共Y向引线。后面的排列被称之为简单矩阵排列。下面详细说明简单矩阵排列。
从可用于本发明的表面导电电子发射器件的上述三个基本特征(i)到(iii)来看，可以通过在阈值电压以上控制加在器件相反电极上的脉冲电压的波高和波宽来控制电子发射。另一方面，在阈值电压以下器件实际并不发射电子。因此，不管排列于装置中电子发射器件的数量的多少，可以给每个选择的器件加脉冲电压，通过输入信号来选择和控制所要求的表面导电电子发射器件的电子发射。
图10是为了利用上述特征、通过排列可用于本发明的大量电子发射器件实现的电子源的基片的平面图。在图10中，电子源包括基片21、X向引线22、Y向引线23、电子发射器件24和连线25。
总共具有m条X向引线22，分别由Dx1、Dx2、...、Dxm表示，它们皆是由通过真空淀积、印刷或溅射形成的导电金属构成。根据材料、厚度和宽度来设计引线，如果需要，可以对表面导电电子发射器件使用基本相同的电压。总共具有n条Y向引线23，分别由Dy1、Dy2、...、Dyn表示，材料、厚度和宽度和X向引线22相同。在m条X向引线22和n条Y向引线23之间淀积绝缘夹层(未示出)以使它们彼此绝缘(m和n是整数)。
绝缘层间层(未示出)一般由SiO2制成，并通过真空蒸发、印刷、溅射等形成在绝缘基片1的整个表面或部分表面上，有所需的外形。例如，可以形成在基片21的整个表面或X向引线22形成于其上的部分表面上。选择层间绝缘层的厚度、材料、和制造方法，使它能承受任何X向引线22和Y向引线23的交叉处的电势差。引出每个X向引线22和Y向引线23形成外部接头。
每个表面导电型电子发射器件24的相对排列的电极对(未示出)，分别通过由导电金属制成的连线25连接到相应m条X向引线22之一和相应的n条Y向引线23之一。
引线22和引线23的导电金属材料、连线25的材料、和器件电极的材料可以相同或包括很多成分中的一个或几个相同元素。当然，它们也可以彼此不同。这些材料可以从上面所列器件电极的适用材料中合适地选取。如果器件电极和引线由相同材料制成，则直接连接到电极上的引线与电极一起被称之为器件电极，而不必区分引线和器件电极。
X向引线22电连接到扫描信号施加装置(未示出)，该扫描信号施加装置将扫描信号加到表面导电电子发射器件24的选择的行上。另一方面，Y向引线23电连接到调制信号发生装置(未示出)，该调制信号发生装置将调制信号加到表面导电电子发射器件24的选择的列上，根据输入信号，调制所选的列。注意，要加到每个表面导电电子发射器件的驱动信号表示为加到器件上的扫描信号和调制信号的电压差。
在具有上述简单矩阵引线排列的电子源中，可以独立地选择和驱动每个电子发射器件使之工作。
现在，参照图11、12A、12B和14说明包括具有上述简单矩阵排列的电子源的成像装置。图11是成像装置的部分剖面图，图12A和12B表示能用于图11成像装置的荧光薄膜的两种可能结构，图14是使图11成像装置能按NTSC电视信号工作的驱动电路的框图。
首先图11表示成像装置显示板的基本结构，它包括其上有大量电子发射器件的上述型号电子源基片21、钢性固定电子源基片21的背板31、通过在玻璃基片33和支撑架32的内表面设置荧光薄膜34和金属底层35来制备的面板36，背板31和面板36通过具有低熔点的第一玻璃连接到支撑架32上。
数字24表示图1A和1B器件的电子发射区的一部分。数字22和23分别表示X向和Y向引线，每个引线都连接到相应电子发射器件24的成对器件电极2和3上。
在上述实施例中，由面板36、支撑架32和背板31形成外壳37，如果基片21本身足够强可以省略背板31，因为背板主要是用来加强基片21。既然如此，可以不需要单独的背板31，基片21可以直接连接到支撑架32，使外壳由面板36、支撑架32和基片21构成。可以在面板36和背板31之间(未示出)设置大量被称为垫片的支撑部件来增加外壳承受大气压力的整个强度。
图12A和12B示意地表示能用于本发明的荧光薄膜的两种可能排列。如果用显示板来显示黑白图像时，荧光薄膜34可以仅包括单荧光体；如果显示彩色图像，它需要包括黑色导电部件41和荧光体42，根据荧光体的排列可以称形成物为黑条或黑色矩阵部件。为彩色显示板设置黑条或黑色矩阵部件，使三种不同原色的荧光体42很难区分，通过使周围区域变黑，减弱荧光薄膜34反射外部光导致所显示图像对比度减小这种负影响。通常用石墨作黑条的主要成分时，可以选用其它具有低透射率和反射率的导电材料。
不管是黑白还是彩色显示，沉积或印刷技术都适于将发光材料加到玻璃基片33上。普通金属底层35设置在荧光薄膜34的内表面。使用金属底层35是为了增强显示板的亮度，即通过使从荧光体发射的直接到达外壳里面的光线返回到面板36，用它作电极来给电子束提供加速电压，并保护荧光体不会因外壳里面产生的负离子与它们碰撞而导致损伤。通过抛光荧光薄膜(工作中通常称为“ 薄膜”)的内表面和在形成荧光薄膜后通过真空淀积在其上形成Al薄膜制备金属底层35。
为了增加荧光薄膜34的导电率，可以在面对荧光薄膜34外表面的面板36上形成透明电极(未示出)。
如果涉及彩色显示，在外壳的上述所列部件连接在一起之前，必须注意精确对准每个彩色荧光体和电子发射器件。
可以按以下所述方法制造图11所示的成像装置。
图13是设计来制造成像装置的装置框图。通过排气管52，成像装置51连接到真空室53，并通过门阀54进一步连接到抽真空装置55。真空室53中包括压力规56、四极质谱仪57和其它检测内部压力和真空室中气氛的分压的仪器。由于很难直接检测到成像装置51的外壳37的内部压力，可通过观察真空室53的压力和其它可测试的变化来控制装置的处理条件。
真空室53还和控制室内条件所必须的向真空室送气体的送气管58连接。送气管58的另一端连接到物质进入真空室的供应源60。气体进入速度控制装置59设置在控制物质供应速度的进气管上。气体进入速度控制装置可以是慢漏阀或是能根据所用气体类型控制释放气体速度的质量流量控制器。
通过图13配置的装置抽真空外壳37内部，将成像装置的电子发射器件进行赋能形成。为了进行该工艺，将Y向引线3连接到公共电极61，且从电源62给连接到一个X向引线22的所有电子发射器件加脉冲电压。和前面所描述的用于单个电子发射器件的赋能形成操作一样，可以根据处理电子发射器件的特殊条件和要求，来适当地确定脉冲波形和终止赋能形成工艺的时间。为了对连接到多条X向引线的所有器件集中进行赋能形成，可以随后将脉冲相移(滚动)给大量X向引线加脉冲电压。在图14中，数字63和64分别表示检测电流强度的电阻器和示波器。
完成赋能形成工艺后，对装置进行激活工艺。在该工艺中，充分抽真空外壳37后，使含有机物质的气体通过送气管58进入。另外，可以通过油扩散泵或旋转泵抽真空外壳37，和前面描述的单个电子发射器件一样可以利用残存于真空中的残余有机物质。如果需要，也可以将无机物质加入外壳。因为在这种含有机物质的气氛中，电压加到单个电子发射器件上，和前面描述的单个电子发射器件一样，碳或碳化合物或其混合物淀积在每个电子发射器件的电子发射区以使电子发射率急剧增加。用于赋能形成的引线也可以用于激活工艺，使电压加到连接于公共引线的所有电子发射器件上。
激活工艺后，和单个电子发射器件情况一样，最好将电子发射器件进行稳定化工艺。
当通过加热和熔化排空管来密封外壳时，通过排空管52用典型的包括离子泵和吸附泵的无油抽真空系统55排空外壳37，并将内部加热到80至250℃并维持在该温度，直到内部气氛降低到有机物质的浓度非常低的足够真空度。为了保持密封后外壳37内所获得的真空度，可以进行吸气处理。在吸气处理中，在外壳38密封前或密封后，用电阻加热器或高频加热器加热外壳37预定位置(未示出)所设设的吸气剂，通过气相淀积形成薄膜。吸气剂一般含Ba为主要成分，通过气相淀积薄膜的吸附效应可以维持外壳37中的真空度。
现在，参照图15说明驱动显示板的驱动电路，该显示板包括根据NTSC电视信号显示电视图像的简单矩阵排列的电子源。在图15中，数字71表示成像装置。另外，驱动电路包括扫描电路72、控制电路73、移位寄存器74、线性存储器75、同步信号分离电路76和调制信号发生器77。图15中Vx和Va表示DC电压源。
成像装置71通过接头Dox1到Doxm、Doy1到Doyn和高压接头Hv连接到外电路，其中接头Dox1到Doxm设计成逐个地接收成像装置中的电子源的行(N个电子发射器件)的扫描信号，该电子源包括以有M行N列矩阵的形式排列的大量表面导电型电子发射器件。
另一方面，接头Doy1到Doyn设计成接收控制扫描信号所选行的每个表面导电型电子发射器件的输出电子束的调制信号。由DC电压源Va给高压接头Hv提供10KV左右的DC电压，该电压足够高，可以激活所选表面导电型电子发射器件的荧光体。
扫描电路74按下面方式工作。电路包括M个开关元件(图13中仅示出器件S1和Sm)，每个开关或者为DC电源Vx的输出电压或者为0V(地电势电平)，并和显示板71的接头Dox1到Doxm之一连接。每个开关元件S1到Sm却是根据从控制电路73来的控制信号Tscan而工作，并通过组合如FET等晶体管而制备。
DC电压源Vx设置成使它产生保持加到器件上的驱动电压是恒压，由所说器件在电子发射器件特性决定的阈值(电子发射器件阈值电压)以下没有被普遍地扫描。
控制电路73协调相关部件的工作，以便可以根据外部视频信号适当地显示图像。它响应从下面将说明的同步信号分离电路76传来的同步信号Tsync产生控制信号Tscn、Tsft、和Tmry。
同步信号分离电路76从外部馈入的NTSC电视信号中分离出同步信号分量和亮度信号分量，并可以容易地用众所周知的分频(过滤电路)电路来实现。众所周知，尽管通过同步信号分离电路76从电视信号中取出的同步信号由垂直同步信号和电平同步信号构成，但不管其分量信号如何，为了方便，简单地称之为Tsync。另一方面，送到移位寄存器74的从电视信号来的亮度信号设计为DATA信号。
移位寄存器74将根据从控制电路73馈入的控制信号Tsft按时序串行馈入的DATA信号为每行进行串/并行转换。(换句话说，控制信号Tsft作为移位寄存器的移位时钟)。一组经过串/并行转换的行数据(相当于一组驱动电子发射器件的数据)从移位寄存器74作为n行并联信号Id1到Idn送出。
根据从控制电路73来的控制信号Tmry需要的时间周期用线性存储器75存储Id1到Idn的一组行数据。存储的数据作为I′d1到I′dn送出，并被送到调制信号发生器77。
所说调制信号发生器77实际是根据图像信号I′d1到I′dn适当地驱动和调制每个表面导电型电子发射器件工作的信号源，通过接头Doy1到Doyn将该器件的输出信号送到显示板71的表面导电型电子发射器件。
如上所述，可用下面的发射电流特性来描述可用于本发明的电子发射器件。首先，有一明显阈值电压Vth，且器件仅在所加电压超过阈值时发射电子。第二，尽管Vth的值和所加电压与发射电流的关系可以根据电子发射器件的材料、形状和制造方法而不同，但在阈值电压Vth以上发射电流Ie电平随所加电压变化而变化。更具体地说，将脉冲电压加到根据本发明的电子发射器件时，到所加电压在阈值电压以下为止，实际没有发射电流产生，当所加电压升到阈值以上时，立即发射电子束。这里应该注意，可以通过改变脉冲电压的峰值Vm来控制输出电子束的强度。另外，可以改变脉冲宽度Pw来控制电子束的总电荷量。
因此，可用调制方法或者脉冲宽度调制来调制电子发射器件以响应输入信号。用电压调制时，在调制信号发生器77使用电压调制型电路，使脉冲电压的峰值受输入数据调制，同时保持脉冲宽度不变。
另一方面，对脉冲宽度调制，在调制信号发生器77使用脉冲宽度调制型电路，使所加电压的脉冲宽度受输入数据调制，同时保持所加电压的峰值不变。
尽管上面没有具体提到，移位寄存器74和线性存储器75可以是数字型或模拟信号型，只要它能以给定的速度进行串/并行转换和存储视频信号。
如果用数字信号型器件，需要数字化同步信号分离电路76的输出信号DATA。但是，可以容易地在同步信号分离电路76的输出设置A/D转换器来进行该转换。不需说，根据线性存储器75的输出信号是数字或是模拟信号，应给调制信号发生器使用不同的电路。如果使用数字信号，可以给调制信号发生器使用已知型号D/A转换器电路，如果需要，另外可以使用放大电路。对脉冲宽度调制，可以组合高速振荡器、计算所说振荡器产生的波的数量的计数器、和比较计数器输出和存储器输出的比较器的电路来实现调制信号发生器77。如果需要，可以加放大器来放大比较器输出信号电压，该比较器具有与本发明表面导电型电子发射器件驱动电压相同的脉冲宽度。
另一方面，如果用模拟信号电压调制，包括已知运算放大器的放大电路可以适用于调制信号发生器77，如果需要，可以附加电平漂移电路。对脉冲宽度调制，可以使用已知的电压控制型振荡电路(VCO)，如果需要，可以附加放大器来放大表面导电型电子发射器件的驱动电压。
对可用于本发明的、包括显示板71和具有上述结构的驱动电路的成像装置，当通过外接头Dox1到Doxm和Doy1到Doyn加电压时，电子发射器件发射电子。然后，通过用高压接头Hv把高电压加到金属底层115或透明电极上(未示出加速产生的电子束。加速电子最后和荧光薄膜114碰撞，由此发光来产生图像。
成像装置的上述结构仅是可用于本发明的一个例子，对此可以进行各种改变。用这种成像装置的TV信号系统不限于具体一个和几个系统，可以容易地和如NTSC、PAL或SECAM等一起使用。特别适用的TV信号系统应有大量扫描线(典型如MUSE系统的高分辨TV系统)，因为它可用于包括大量象素的大显示板。
现在，参照图16和17说明包括大量梯形排列于基片上的表面导电电子发射器件的电子源及包括这种电子源的成像装置。
首先，图16表示具有梯形排列的电子源，数字21表示电子源基片，数字81表示排列于基片上的电子发射器件，数字82和Dx1到Dx10表示连接电子发射器件的公共引线。电子发射器件82按行(此后称为器件行)排列于基片21上，形成包括多个器件行的电子源，每行具有多个器件。每行的表面导电型电子发射器件通过一对公共引线彼此平行点连接，使它们能通过适当的驱动电压加到公共引线对它们分别驱动。更具体地说，将超过电子发射阈值的电压加到要驱动的器件行来发射电子，同时在其它器件行加低于电子发射阈值的电压。另外，任何置于两相邻器件行的两公共引线可以分享信号公共引线。这样，例如，公共引线Dx2到Dx9的引线Dx2和Dx3可以用一个信号线代替。
图17是成像装置的装有电子源的显示板的示意剖面图，该电子源具有梯形排列的电子发射器件。在图17中，显示板包括：每个具有大量允许电子通过的孔84的栅极83，和连接到相应栅极83的一组外部接头85或Dox1、Dox2，...、Doxm与另一组外部接头86或G1、G2、...、Gn。图17的显示板和包括图16简单矩阵排列的电子源的显示板不同，主要是图17的装置中有置于基片21和面板36之间的栅极83。
在图17中，条形栅极36垂直梯形器件行，位于基片21和面板36之间，调制从表面导电电子发射器件发射的电子束，每个栅极都有对应相应电子发射器件以使电子束通过的通孔84。但是注意，对图17所示的条形栅极，电极的形状和位置并不限于此。例如，栅极可以具有网状开孔并围绕或靠近表面导电电子发射器件。
栅极的外部接头85和外部接头86电连接到控制电路(未示出)。
通过同时将调制信号加到使图像信号行与逐行驱动(扫描)电子发射器件的操作同步的栅极各行，使具有上述结构的成像装置产生电子束辐照，以便可以逐行显示图像。
这样，根据本发明的具有上述结构的显示装置具有广泛的工业和商业用途，它可以作为广播电视显示装置、可视电话会议的终端装置、静止和移动图像的编辑装置、计算机系统的终端装置、包括光敏磁鼓的光打印机和其它用途。
下面将通过实施例说明本发明。
[例1]
在本例制备的每个电子发射器件具有图1A和1B所示的结构。下面将说明制造电子发射器件的步骤。
在本例中使用下面的导电薄膜形成墨。
墨A：具有2wt％金属浓度的醋酸钯单乙醇胺(PAME)水溶液。
墨B：用水稀释墨A到体积为原始墨体积的三倍得到的墨。
制备电子源之前，按下面的方式调整用于本例的喷墨装置的墨排放性能。
首先，分别用上述墨充满包括压电器件的两个喷墨装置。
将墨喷到和本例电子源基片相同的一片石英上形成薄膜点，然后在大气中在300℃加热薄膜点10分钟。然后，观察每个薄膜点的厚度和直径，调整喷墨装置直到墨A和B的薄膜点分别具有30nm和10nm的厚度及约20μm的相同直径。
步骤1：
完全清洗石英基片并干燥后，用真空薄膜形成技术和光刻技术，在基片上形成大量器件电极对和连接它们的引线矩阵。器件电极由Ni制成，厚度为100nm。每对器件电极隔开20μm的距离L，且具有100μm的长度W。
步骤2：
通过相应喷墨装置在每个器件电极对上形成墨A的点作为图1A的导电薄膜4-1。调整喷墨装置，使点的中心位于从器件电极2的边沿向电极3偏离5μm的地方。按这种方式，在石英基片上的每个器件电极对所在处形成点。步骤3：
按相同方式形成墨B的点。点的中心位于从电极3的边沿向电极2偏离5μm的地方，使两点的中心彼此分开10μm。
步骤4：
然后，在空气中在300℃加热薄膜点10分钟，以在每个器件电极对之间产生包括PdO细颗粒的导电薄膜4。
步骤5：
然后，将导电薄膜进行赋能形成工艺以产生电子发射区。使用图7B的具有按梯度增加波高的三角脉冲电压进行赋能形成。所有列向引线接地，且逐个地将脉冲电压加到行向引线，直到在电子源的每个电子发射器件上形成电子发射区。
当用扫描电镜(SEM)观察电子源时，发现在厚度小的薄膜点中且位于沿着每个电子发射器件的相应器件电极的相应边沿的位置已形成电子发射区。
步骤6：
包括大量电子发射区的电子源与面板、背板、支撑架和其它部件组合形成图11所示的成像装置。随后，将电子发射器件进行激活工艺。用真空/抽真空装置和抽气管(未示出)将成像装置外壳内部抽真空后，将丙酮加入外壳并将内部压力调节为1.3×10-1Pa。然后，通过各外部接头用驱动电路将具有16V波高和100μs脉冲宽度的方波电压加到所有行向引线。这样设置驱动电路使脉冲电压移位定时式周期地加到行向引线，对于整个电子源所用周期为60Hz。加脉冲电压30分钟，之后再另用时间对外壳内部抽真空。
步骤7：
整个外壳在200℃抽真空，直到10小时后内部压力降到2.7×10-5Pa。然后，逐渐冷却外壳，同时继续抽真空，最后加热熔化排气管，并用条(bar)密封。再后，通过高频加热外壳中的吸气剂(未示出)进行吸气处理。
通过高压接头将5KV的高压加到金属底层使电子源的电子发射器件简单矩阵工作来驱动制备的成像装置，观察每个电子发射器件的发射电流。电子发射器件的Ie有12％的分散率。
[比较例1]
在该例中，除了在第3步用墨A简单形成点外，通过例1其余步骤制备电子源。并用SEM观察每个电子发射器件的电子发射区，发现电子发射区在约等于分开器件电极的间隔的一半范围内弯曲。用该电子源制备成像装置，测试电子发射性能。电子发射器件的Ie有16％的分散率。
[例2]
尽管器件电极分开140μm在沿连接器件电极的直线的每行排列50μm直径的五个点，同时在沿垂直上述直线的每列排列三个点，但是在本例中制备的每个电子发射器件基本具有图3A与3B所示的结构。对于点，中心列的三个点由墨B形成，其余点由墨A形成。在沿各器件电极相应边沿的外端的列上每个墨A点的中心离相应边沿10μm，位于里面的每个墨A点的中心离相应边沿25μm。沿分开器件电极的间隔的中线排列墨B点。垂直连接器件电极的线的每列上的任何相邻点的中心彼此间隔25μm。
通过SEM观察每个电子发射器件的电子发射区，来看赋能形成的结果。发现电子发射区在沿分开器件电极的间隔的中线20μm宽范围内、或在墨B形成的点内弯曲。
用例1的电子源制备成像装置，并使之工作以观察其电子发射性能。电子发射器件的Ie有12％的分散率。
[比较例2]
在该例中，除了用墨A简单形成所有点外，通过例2其余步骤制备电子源。并用SEM观察每个电子发射器件的电子发射区，发现电子发射区在约等于分开器件电极的间隔的一半的范围内弯弯曲曲。用该电子源制备成像装置，测试电子发射性能。电子发射器件的Ie有18％的分散率。
观察例2和比较例2成像装置的亮点大小。例2的亮点大小为150μm，比较例2的亮点大小为200μm。这50μm的差异反映了电子发射区的弯曲程度。
[例3]
该例中制备的电子发射器件具有和例1器件基本相同的结构。除了用墨B形成所有薄膜点、且通过三次施加三滴墨B产生厚度较大的每个薄膜点、并通过施加一滴墨B形成厚度较小的每个薄膜点之外，随后进行例1的步骤。
当通过SEM观察并驱动工作使它发射电子时，发现该电子发射器件和例1的对应物基本相同。
[例4和例5]
除了在喷墨装置使用喷泡印刷头(商标名：BC-01，佳能公司制造)的头部(无墨)之外，进行例1和例2的步骤。形成的电子发射区的外形与电子发射性能与例1和例2相似。
[例6]
和例1相同，在石英基片上设置成对器件电极和引线。然后，在每对器件电极上形成墨A单个点。每对器件电极间隔20μm分开，调节喷墨装置以在每对器件电极上形成40μm直径的点。
由于已发现如果导电薄膜点在器件电极相应边沿的宽度满足关系：(W1/W2)≥2，则电子发射器件的电子发射区可以沿一对器件电极之一的边沿任意形成，按这种方式使点的中心位于从器件电极的间隔的中线朝器件电极2偏离7.5μm来形成点。几何上，该条件下(W1/W2)＝2.05，满足上述要求。如果点极少偏离，则电子发射区的位置可控制性降低。另一方面，如果点偏离过大，W2的值迅速减小相应会减小电子发射区的长度，由此降低电子发射率。因此，点的偏离不能不合适。当和例1一样用SEM观察时，所有电子发射器件按预定方式沿器件电极3的相应边沿形成电子发射区。当测试电子发射时，电子发射器件的Ie有10％的分散率。
[比较例3]
在该例中，除了每个点的中心位于分离器件电极的间隔中线上之外，和例6一样制备成像装置。发现电子发射区在分离器件电极的间隔范围内弯曲很大。电子发射器件的Ie有14％的分散率。
[例7]
该例和例6相似，但分离每对器件电极的间隔为30μm，且在每对器件电极上形成60μm直径的五个点。每点的中心偏离器件电极的间隔中线11μm。这五点沿垂直连接一对器件电极的线直线排列，且任何相邻点隔开30μm。由点形成的导电薄膜基本同样地整个覆盖器件电极相应边沿，由于点沿器件电极2的边沿有很大程度的重叠，所以沿边沿有不同的薄膜厚度。
当在如例6一样的赋能形成工艺后用SEM观察时，所有电子发射器件都是按预定方式沿器件电极3的相应边沿形成电子发射区。用该电子发射器件制备成像装置，测试电子发射性能，电子发射器件的Ie有8％的分散率。
[例8]
在该例中制备的每个电子发射器件具有图5A和5B所示的结构。将下面的导电薄膜形成墨用于本例。
墨C：金属含量为2wt％的硝酸四胺铂(II)水溶液。
墨D：和墨A相同(PAME)
步骤1：
完全清洗石英基片并干燥后，通过移位印刷形成大量铂器件电极2和3。这里所用墨为Pt树脂浆料。形成所要求的外形的器件电极后，在空气中70℃干燥且580℃焙烧以形成约100nm厚的器件电极，每对器件电极以3μm的间隔分开。独立形成每个电子发射器件，不提供矩阵引线。
步骤2：
将两种墨分别装入喷泡印刷头(商标名：BC-01，佳能公司制造)的印刷头部(无墨)，并将之施加到基片上。然后，在空气中300℃下加热所加墨10分钟形成Pt和PdO的点4-1和4-2。
步骤3：
将电子发射器件放入具有图8所示结构的真空装置中，在加脉冲电压以进行例1的赋能形成工艺之前，将真空室内部抽真空到压力为1.3×10-4Pa。
步骤4：
然后，通过气体传送线将丙酮加入真空室形成1.3×10-1Pa的压力。然后，给每对器件电极加具有18V波高、100μs脉冲宽度、和100ms脉冲间隔的方波脉冲电压进行激活工艺。当观察到荧光时终止加脉冲电压，这表明启动激活工艺30分钟后器件电流增加到饱和，之后再抽真空真空室内部。
步骤5：
连续抽真空真空室，用加热器加热真空室使温度维持在200℃，直到在10小时后压力降到2.7×10-5Pa，关闭加热器逐渐冷却真空室。
用16V波高的方波脉冲检测制备的每个电子发射器件的电子发射性能。器件和阳极间隔4mm，且阳极电压为1KV。
完成对所有器件的检测后，发现电子发射器件的Ie有7％的分散率。检测后用SEM观察时，还发现沿每个器件的器件电极3的相应边沿形成了电子发射区。
[比较例4]
在本例中，除了用墨D简单形成所有点之外，用例8的步骤制备电子发射器件。按相似方式测量制备的电子发射区。电子发射器件的Ie有14％的分散率。检测后用SEM观察时，发现和比较例1一样在每个器件中电子发射区有很大弯曲。
[例9]
在该例中使用下面的导电薄膜形成墨。
墨D：和墨A相同(PAME)
墨E：将1.28g偏醋酸钯(N-丁基乙醇胺butylethanolamine)(PADBE)溶于12g水得到的水溶液(金属浓度为2wt％)。
在空气中加热，初步观察两种墨的热分解过程。PAME在约170℃分解产生金属钯，在280℃开始产生PdO，而PADBE在约145℃开始分解产生金属钯，在255℃全部转变为PdO。
不管起始材料如何，金属钯在同一温度变为PdO。上述产生PdO的温度差异的原因可能是：由一种墨的起始Pd化合物较早产生的金属Pd比从另一种墨的起始Pd化合物后产生的金属Pd经历了更长时间的加热处理，且从一种墨产生的金属Pd和从另一种墨产生的金属Pd可能彼此有微小的差异，由此表现不同的反应速度。
在彻底清洗和干燥的石英基片上形成大量Au器件电极对。每对器件电极彼此分开20μm。
和例8一样，墨E的四点4-1和墨D的四点形成在每对器件电极之间，然后在270℃加热10分钟形成导电薄膜4。该例中，每种墨的四点沿垂直连接器件电极的行排列，使相邻点彼此部分重叠。换句话说，基本和图2A相似地排列点。
此后，和例8一样进行赋能形成工艺和激活工艺，尽管丙酮的压力保持在1×10-2Pa，且所加脉冲电压的波高以5V/min的速度从0V上升到14V，并保持在14V。
抽真空真空室10小时后，维持温度为200℃，然后关闭加热器逐渐冷却真空室。
检测制备的器件的电子发射性能，得到和例8相似的结果。检测后用SEM观察，发现和例8一样，在每个器件中，沿器件电极3的相应边沿形成了电子发射区。
[例10]
在该例中使用下面的导电薄膜形成墨。
墨D：和墨A相同(PAME)
墨F：将0.84g二醋酸钯(N-丁基乙醇胺butylethanolamine)(PABE)溶于12g水得到的水溶液(金属浓度为2wt％)。
在空气中进行加热处理，发现PABE在145℃分解产生金属钯，且在245℃全部转换为PdO。
本例中制备的电子发射器件具有和图3A基本相同的结构。换句话说，用墨F形成中间列薄膜点，用墨D形成其它列的点。和例8一样，用喷墨装置形成各点，在空气中260℃下加热10分钟。随后，进行赋能形成和激活工艺，然后放入真空室检测电子发射性能，为了提高真空度抽真空真空室。得到的结果和例8相似。
检测后，用SEM观察每个器件，发现电子发射区基本形成在导电薄膜中间。
[例11]
本例中制备的电子发射器件具有和例9的对应物有基本相同的结构。
在该例中，使用下面的导电薄膜形成墨。
墨G：将醋酸钯-单丁醇胺(PAMB)溶于水中得到具有2wt％的金属浓度的水溶液。
墨H：将偏醋酸钯(N，N-二乙基乙醇胺)(PADEE)溶于水中得到具有2wt％的金属浓度的水溶液。
在空气中进行加热处理来观察钯化合物的热分解，发现PAME在约180℃分解产生金属钯，它在260℃转变成PdO；而PADEE在约140℃分解产生金属钯，且在230℃转变为PdO。
和例9一样，通过在空气中240℃下加热10分钟产生导电薄膜来制备电子发射器件。赋能形成和激活工艺后，放入真空室，然后抽真空来观察电子发射性能。
测试结果和例9相似，当用SEM观察时，发现器件和例9的对应物相似。
[例12]
本例中制备的器件和例10相似。在本例中，使用下面的导电薄膜形成墨。
墨I：将醋酸钯-单丙醇胺(PAMP)溶于水中得到的具有2wt％的金属浓度的水溶液。
墨J：将偏醋酸钯(N，N-二甲基乙醇胺)(PADEE)溶于水中得到具有2wt％的金属浓度的水溶液。
通过观察墨的热分解特性，发现PAMP在约180℃分解产生金属钯，在270℃转变成PdO。另一方面，PADME在约120℃分解产生金属钯，在230℃转变为PdO。和例10一样，在空气中240℃下加热10分钟制备电子发射器件。和例9一样的赋能形成和激活工艺后，器件放入真空室，然后抽真空来观察电子发射性能。测试结果和例9相似，当用SEM观察时，发现器件和例9的对应物相似。
[例13]
用铂树脂浆料，通过移位印刷在彻底清洗的石英基片上形成器件电极对图形，并在70℃干燥。然后，在约580℃焙烧形成大量由Pt制成的器件电极对。
随后，将1wt％的为碳细颗粒的炉灰(HAF，平均颗粒尺寸-30nm)的悬浮液(另外含0.1wt％的表面活性剂以改善分散性)装入喷墨装置，并以液滴方式加到基片上，由此桥接每对器件电极。由通过焙烧浆料形成的器件电极吸引和少量吸收细碳颗粒的分散溶液。再后，将溶液在100℃干燥10分钟。
随后，通过喷墨装置将由醋酸钯单乙醇胺(PAME)溶入含70wt％水和30％的异丙醇(IPA)+1，2-亚乙基二醇+聚乙烯醇(PVA)的溶液得到的具有1wt％金属浓度的墨K加到基片上，并在300℃焙烧10分钟。在此条件下，由于碳的还原作用，在邻近每个器件的器件电极处即碳颗粒存在的地方的Pd原子没有氧化，并维持为金属Pd。另一方面，由于没有充足的碳颗粒，在分开器件电极的间隔的中央区域的Pd原子氧化成PdO。中央区域的PdO具有比邻近器件电极的金属Pd更大的电阻率，由此形成组分潜像。
和例8一样，在真空室进行赋能形成和激活工艺后，将器件放入真空室，然后抽真空到高真空度，观察器件的电子发射性能。电子发射器件的Ie表现出6％的分散率。当用SEM观察时，发现每个器件的电子发射区在分离器件电极的间隔中间，有非常小的弯曲。
[例14]
除了用钠-钙玻璃基片且用钯碳细颗粒代替碳细颗粒外，进行例13的步骤，钯碳细颗粒是通过用平均颗粒尺寸为30nm的碳细颗粒吸收氯化钯、干燥和在700℃还原4小时制备的。
随后，和例13一样，将墨K的液滴加到基片并焙烧形成具有每个器件组分潜像的导电薄膜，然后，将器件进行赋能形成和激活工艺。电子发射器件的Ie表现出5％的分散率。用SEM的观察结果和例13相似。
[例15]
本例中用石英基片，且用光刻形成器件电极或Au。
使用下面导电薄膜形成墨。
墨L：将醋酸镍(II)溶入水中得到的2wt％金属浓度的水溶液。
墨M：将醋酸铬(III)溶入水中得到的2wt％金属浓度的水溶液。
步骤1：
制备具有图6A和6B所示结构的器件。参照图6A和6B，分别用墨L和M形成点4-1和点4-2。控制喷墨操作使点4-1具有40nm厚的金属Ni薄膜，而点4-2具有10nm厚的金属Cr薄膜。
步骤2：
在含98％Ar和2％H2的混合气流的气氛中以400℃加热器件10分钟，将金属化合物分解为各自薄膜金属。然后，为在每个器件点的交叉处形成Ni和Cr的合金，将温度升高到500℃。维持一个小时后逐渐降温。
步骤3：
和例8一样，将器件进行赋能形成和激活工艺，然后放入200℃真空室中，抽真空到高真空度。
和例8一样测量制备的器件的电子发射性能，发现电子发射器件的Ie有11％的分散率。当用SEM观察时，发现在每个器件中两点的交叉处形成有轻微弯曲的电子发射区。
电子发射区的这种轻微弯曲可能归因于：80％的Ni和20％的Cr的合金表现为典型的铬合金组分，且具有大于Ni或Cr三位数字的电阻率，这样当在赋能形成工艺的电激发以仅在那里形成电子发射区时可能产生很多热。金属Cr和Ni分别具有bcc晶体结构和fcc晶体结构，具有上述组分的合金具有和Ni相似的结构，由此可以想到，合金和金属Cr交界处机械强度不强。换句话说，在赋能形成工艺中，可能在合金和金属Cr的交界处触发电子发射区的形成。
[本发明的优点]
如上面详细说明，根据本发明的电子发射器件的制造方法并用喷墨装置来形成具有结构或组分潜像的导电薄膜。用本发明的方法，可以控制在赋能形成工艺中在导电薄膜上形成电子发射区的位置，使它位于所要求的位置，在分开器件电极间隔的中间或靠近一个器件电极，可以将电子发射区的弯曲减到最小，使制备的电子发射器件可以均匀发射电子。另外，如果在包括电子发射器件的成像装置中，每个电子发射器件的器件电极彼此以大间隔分开，则可以由从电子发射器件发射的电子束在并列于成像装置中的荧光薄膜上形成小亮点。因此，这样的成像装置具有适于显示高清晰图像的高ad。还有，成像装置的显示屏没有不均匀的亮度，进一步改善了显示于屏上的图像的质量。
最后，和任何已知的形成潜像的技术相比，用于本发明的形成导电薄膜的喷墨装置具有很大的材料选择范围。
例如，当采用不使用喷墨技术的构图方法制备和例1相似的结构时，进行下面步骤。也就是说，首先形成较薄的薄膜并构图，然后在已经形成和构图的较薄薄膜上形成另一较厚薄膜的图形掩模，接着加有机金属溶液，然后焙烧并剥离构图。由于上述构图掩模在前面形成的较薄薄膜上形成，较薄薄膜必须和基片有很好的粘附性。当薄膜材料是例1中的如PdO的氧化物时，可以期望有很好的粘附性，由此可以成功地进行上述步骤。还有，当薄膜材料是金属Pd时，通过还原PdO步骤前的薄膜构图可以成功地提供所要求薄膜图形。但是，当用Pt作薄膜材料时，由于Pt很难氧化，不适于上述步骤。与此相反，可以用合适的有机Pt化合物利用喷墨技术来形成图形。
另外，当制备如例15的结构时，为什么点的交叉区域容易在较低的温度实现合金化，原因是：两点以氧化物的形式彼此重叠，且由于热分解发生合金化。另一方面，如果上述合金通过重复形成和构图的常规工艺形成，例如，必须首先形成NiO薄膜并构图，然后，在Cr薄膜形成和NiO还原成Ni后，必须将交叉区域合金化。在这种情况下，在交叉区域，聚集Ni和Cr作金属层，为要确保充分扩散合金，这样要消耗时间、要进行高温处理，从基片的耐热性来说这几乎是不可能的。

Claims (18)

1.一种具有形成在基片上的相对的器件电极对、连接器件两个电极的导电薄膜、和形成在导电薄膜的一部分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述导电薄膜的材料的墨加到预定位置；
(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述导电薄膜，形成电子发射区；
其中分别包含不同百分比的产生所述导电薄膜的材料的不同种类的墨用在所述步骤(1)中，使得在所述步骤(2)中包含较大百分比材料的墨形成所述导电薄膜的较厚部分，而在所述步骤(2)中包含较小百分比材料的另一种墨形成所述导电薄膜的较薄部分，且所述导电薄膜的较薄部分形成易于通过步骤(3)产生的焦耳热形成电子发射区的潜像。
2.一种具有形成在基片上的相对的器件电极对、连接器件两个电极的导电薄膜、和形成在导电薄膜的一部分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述导电薄膜的材料的墨加到预定位置；
(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述导电薄膜，形成电子发射区；
其中在所述步骤(1)中施加墨的时间是不同的，使得在所述步骤(2)中以较多时间施加墨的部分形成所述导电薄膜的较厚部分，而在所述步骤(2)中以较少时间施加墨的另一部分形成所述导电薄膜的较薄部分，且所述导电薄膜的较薄部分形成易于通过步骤(3)产生的焦耳热形成电子发射区的潜像。
3.如权利要求1或2的电子发射器件的制造方法，其中通过施加墨形成的用于产生所述薄膜的较大厚度部分的薄膜点与通过施加墨形成的用于产生所述薄膜的较小厚度部分的薄膜点的厚度之比等于或大于2。
4.一种具有形成在基片上的相对的器件电极对、连接器件两个电极的导电薄膜、和形成在导电薄膜的一部分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述导电薄膜的材料的墨加到预定位置；
(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述导电薄膜，形成电子发射区；
其中执行所述步骤(1)，使得通过施加墨形成的点的中心偏离所述器件电极对之间的中线，从而使沿一个所述器件电极的边沿的点的宽度W2小于沿另一个所述器件电极的边沿的点的宽度W1，并且，在形成较小宽度W2的点所沿的一个器件电极边沿附近，潜像易于通过步骤(3)产生的焦耳热形成电子发射区。
5.如权利要求4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述宽度比，
W1/W2≥2。
6.如权利要求5的电子发射器件的制造方法，其特征为：当所述点基本为具有半径R的圆形、且器件电极以间隔L分开、所述点中心偏离间隔中线δL时，它们满足下面公式， R 2 - ( L / 2 - δL ) 2 R 2 - ( L / 2 + δL ) 2 ≥ 2
7.一种具有形成在基片上的相对的器件电极对、连接器件两个电极的导电薄膜、和形成在导电薄膜的一部分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述导电薄膜的材料的墨加到预定位置；
(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述导电薄膜，形成电子发射区；
其中执行所述步骤(1)使用的所述墨为一种含第二金属元素化合物的墨和一种含第一金属元素化合物的墨，所述第一金属元素比所述第二金属元素更易于氧化；执行所述步骤(2)使得含第一金属元素化合物的墨被用来形成所述导电薄膜的金属氧化物部分，而含第二金属元素化合物的墨被用来形成所述导电薄膜的金属部分；并且一个易于通过步骤(3)产生的焦耳热形成电子发射区的潜像在从导电薄膜的金属氧化物形成的较高电阻率部分中产生。
8.如权利要求7的电子发射器件的制造方法，其特征为：所述第一金属元素是Pd，所述第二金属元素是Pt。
9.一种具有形成在基片上的相对的器件电极对、连接器件两个电极的导电薄膜、和形成在导电薄膜的一部分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述导电薄膜的材料的墨加到预定位置；
(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述导电薄膜，形成电子发射区；
其中执行所述步骤(1)使用的所述墨为一种含第二金属元素化合物的墨和一种含第一金属元素化合物的墨，所述第一金属化合物比所述第二金属化合物具有更低的从金属化合物向金属分解的热分解温度；执行所述步骤(2)使得含第一金属元素化合物的墨被用来形成所述导电薄膜的金属氧化物部分，而含第二金属元素化合物的墨被用来形成所述导电薄膜的金属部分；并且一个易于通过步骤(3)产生的焦耳热形成电子发射区的潜像在从导电薄膜的金属氧化物形成的较高电阻率部分中产生。
10.如权利要求9的电子发射器件的制造方法，其特征为：所述第一金属化合物选自偏醋酸钯(N-丁基乙醇胺)、二醋酸钯(N-丁基乙醇胺)、偏醋酸钯(N，N-二乙基乙醇胺)、偏醋酸钯(N，N-二甲基乙醇胺)，所述第二金属化合物选自醋酸钯-单乙醇胺、醋酸钯-单丁醇胺、和醋酸钯-单丙醇胺。
11.一种具有形成在基片上的相对的器件电极对、连接器件两个电极的导电薄膜、和形成在导电薄膜的一部分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述导电薄膜的材料的墨加到预定位置；
(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述导电薄膜，形成电子发射区；
其中执行所述步骤(1)使得还原物质位于所述预定位置的一部分上，并且，含金属氧化物的墨作为所述墨被施加；执行所述步骤(2)使得还原物质所位于的部分由所述还原物质还原金属氧化物形成所述导电薄膜的金属，其余部分形成所述导电薄膜的金属氧化物；并且所述导电薄膜的金属氧化物较高电阻率部分形成易于通过步骤(3)产生的焦耳热形成电子发射区的潜像。
12.如权利要求11的电子发射器件的制造方法，其特征为：所述还原物质是碳细颗粒。
13.如权利要求11的电子发射器件的制造方法，其特征为：所述还原物质是钯碳细颗粒。
14.如权利要求11至13的任一项的电子发射器件的制造方法，其特征为：通过喷墨装置将含分散状态的所述还原物质细颗粒的悬浊液加到所述区域。
15.一种具有形成在基片上的相对的器件电极对、连接器件两个电极的导电薄膜、和形成在导电薄膜的一部分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述导电薄膜的材料的墨加到预定位置；
(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述导电薄膜，形成电子发射区；
其中执行所述步骤(1)以便施加含第一金属元素的墨和含第二金属元素的墨使得含第一和第二金属元素的墨点相互交叉；执行所述步骤(2)使得点的交叉部分被焙烧以形成合金，合金的电阻率大于第一和第二金属的电阻率两个或更多个数字量级；并且该导电薄膜的较高电阻率部分是易于通过步骤(3)产生的焦耳热形成电子发射区的潜像。
16.如权利要求15的电子发射器件的制造方法，其特征为：所述第一和第二金属分别是Ni和Cr，在交叉区域形成镍铬合金。
17.一种包括基片、大量置于基片上的电子发射器件和连接电子发射器件的引线的电子源的制造方法，其中每个电子发射器件具有一对相对放置的器件电极、连接器件电极的导电薄膜、和形成在导电薄膜一区域上的电子发射区，其特征为通过权利要求1到2、4到13、15和16的任一要求中的方式形成电子发射器件。
18.一种成像装置的制造方法，该成像装置包括通过设置大量电子发射器件和在基片上连接电子发射器件的引线来制备的电子源、及当用从电子源发射的电子束照射时能发光的成像部件，其中每个电子发射器件具有一对相对放置的器件电极、连接器件电极的导电薄膜、和形成在导电薄膜一区域上的电子发射区，所述电子源和所述成像部件置于真空外壳中，其特征为用权利要求17的方法形成电子源。
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