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電子束設(shè)備及驅(qū)動(dòng)該設(shè)備的方法

文檔序號(hào):2962485閱讀:253來源:國知局

專利名稱::電子束設(shè)備及驅(qū)動(dòng)該設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域
:本發(fā)明涉及一種采用電子發(fā)射裝置的電子束設(shè)備,還涉及驅(qū)動(dòng)這種設(shè)備的方法。有兩種已知的電子發(fā)射裝置熱離子型和冷陰極型。其中,冷陰極型所指的裝置包括場致發(fā)射型(下文稱作FE型)裝置,金屬/絕緣層/金屬型(下文稱作MIM型)電子發(fā)射裝置和表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置。FE型裝置的例子包括由W.P.Dyke&amp;W.W.Dolan(“FieldEmizsion”,AdvanceinEleotronPhysics,8,89(1956)和C.A.Spindt(“PhysicalPropertiesofthinfilmfieldemissioncathodeswithmolybdenumcomes”,J.Appl.Phys.,47,5248(1976)所提議的那些。揭示MIM裝置例子的論文包括C.A.Mead的“OperationofTunnel—EmissionDevices”,J.Appl.Phys.32,646(1961)。表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的例子有由M.I.Elinson在RadiaEng.ElectronPhys,10(1965)中所提議的那個(gè)。表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置是利用這樣的現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)的當(dāng)迫使電流平行于薄膜表面流動(dòng)時(shí),電子便從在襯底上形成的小薄膜發(fā)射出來。雖然Elinson提議這種類型的裝置使用SnO2薄膜,但使用Au薄膜卻是G.Dittmer在“ThinSolidFilms”,9,317(1972)中提出的,而In2O3/SnO2的使用和碳薄膜的使用是分別在M.ttartwell&amp;C.G.Fonstadin“IEEETrans.ED.Conf”.,519(1975)和H.Araki等人的“Vaccum”,Vol.26,No.1,P.22(1983)中討論的。附圖中圖26簡略地說明了由M.Hartwell提出的典型表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置。圖26中,參考數(shù)字121代表襯底。參考數(shù)字122代表通常由用濺射方法制造的H形金屬氧化物薄構(gòu)成的導(dǎo)電薄膜,其中一部分在經(jīng)過下文將要描述的電流傳導(dǎo)處理(稱作“激勵(lì)形成”)時(shí)、最終形成電子發(fā)射區(qū)123。圖26中,分布在裝置一對(duì)電極間的窄薄膜長度G為0.5到1mm,寬度W’為0.1mm。通常,通過使裝置的導(dǎo)電薄膜122經(jīng)過預(yù)處理在表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置中制成電子發(fā)射區(qū)123,所述預(yù)處理稱為“激勵(lì)形成”。在激勵(lì)形成過程中,將恒定的直流電壓或通常以1V/min的速率緩慢增加的直流電壓加到導(dǎo)電薄膜122給定的相對(duì)端以部分地破壞、變形或轉(zhuǎn)變?cè)摫∧げa(chǎn)生高電阻的電子發(fā)射區(qū)123。于是,電子發(fā)射區(qū)123是通常含有縫隙的導(dǎo)電薄膜122的一部分,從而電子可從縫隙發(fā)射出來。注意,一旦經(jīng)過激勵(lì)形成過程,表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置就會(huì)在每當(dāng)有適當(dāng)電壓加到導(dǎo)電薄膜122上以產(chǎn)生通過裝置的電流時(shí),從其電子發(fā)射區(qū)123發(fā)射電子。除上面描述的M.Hartwell的裝置外,已知的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置還包括由一絕緣襯底、導(dǎo)電材料在襯底上形成的一對(duì)相對(duì)放置的裝置的電極,和用來連接裝置電極的另一種導(dǎo)電材料薄膜構(gòu)成的裝置。當(dāng)導(dǎo)電薄膜經(jīng)過激勵(lì)形成時(shí),就在其中制成了電子發(fā)射區(qū)。可用作激勵(lì)形成的技術(shù)包括如上所述施加緩慢升高的電壓的技術(shù)和給電子發(fā)射裝置加一脈沖電壓并逐漸升高脈沖電壓波形高度的技術(shù)。電子發(fā)射裝置發(fā)出的電子束的強(qiáng)度可通過對(duì)已經(jīng)過激勵(lì)形成過程的電子發(fā)射裝置進(jìn)行激活處理來顯著提高。激活過程中,將脈沖電壓加到置于真空室中的裝置上,以便通過真空室的真空中存在的有機(jī)物質(zhì)在靠近電子發(fā)射區(qū)處的沉積,在裝置上制成碳或碳化合物。日本專利申請(qǐng)公告No.6—141670公開一種表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置,其配置以及制造這種裝置的方法。然而,當(dāng)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置用于扁平型成象設(shè)備時(shí),裝置的電子發(fā)射產(chǎn)生的電流(發(fā)射電流Ie)與流過每個(gè)裝置的電流(裝置電流Id)的比最好盡可能大,以便提高裝置的發(fā)射效率,從而獲得良好的圖象顯示質(zhì)量。并同時(shí)減小裝置的功耗值。大的發(fā)射電流與裝置電流的比對(duì)包括大量象素并通過安排多個(gè)電子發(fā)射裝置實(shí)現(xiàn)的高分辨率成像設(shè)備尤其重要,因?yàn)檫@種設(shè)備不可避免地以加倍的速度消耗功率,并且?guī)в须娮影l(fā)射裝置的設(shè)備的相當(dāng)一部分襯底被連線裝置的導(dǎo)線占據(jù)了。如果每個(gè)電子發(fā)射裝置具有很好的電子發(fā)射效率并消耗很少功率,就可使用較小的導(dǎo)線從而保證整個(gè)成像設(shè)備設(shè)計(jì)具有更高的自由度。此外,為產(chǎn)生明亮清晰的圖像,不僅要提高電子發(fā)射效率還要提高每個(gè)裝置的發(fā)射電流Ie。最后,需要每個(gè)電子發(fā)射裝置在較長的時(shí)間內(nèi)保持良好的電子發(fā)射性能,以使包括這種裝置的成像設(shè)備在很長的服務(wù)壽命內(nèi)可靠地工作。考慮到上面提出的技術(shù)問題,本發(fā)明的目的是提供一種電子束設(shè)備或成像設(shè)備,其包括具有提高的發(fā)射電流的一個(gè)或多個(gè)電子發(fā)射裝置。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一個(gè)電子束設(shè)備,或一個(gè)設(shè)備,設(shè)備特別地要包括一個(gè)或多個(gè)具有增長的發(fā)射電流的電子發(fā)射裝置。本發(fā)明另一個(gè)目的是提供一種驅(qū)動(dòng)包括一個(gè)或多個(gè)電子發(fā)射裝置的電子束設(shè)備或成像設(shè)備的方法,其能提高電子發(fā)射裝置的電子發(fā)射效率。本發(fā)明再一個(gè)目的是提供一種驅(qū)動(dòng)包括一個(gè)或多個(gè)電子發(fā)射裝置的電子束設(shè)備或成像設(shè)備的方法,其能提高電子發(fā)射裝置的發(fā)射電流。根據(jù)本發(fā)明第一方面所述,提供一種電子束設(shè)備,其包括電子發(fā)射裝置,陽極,給所述電子發(fā)射裝置加電壓Vf(V)的裝置和給所述陽極加另一電壓Va(V)的裝置,所述電子發(fā)射裝置和所述陽極分開一段距離H(m),所述電子發(fā)射裝置具有位于與低電位端電極相連的低電位端導(dǎo)電薄膜和與高電位端電極相連的高電位端導(dǎo)電薄膜之間的電子發(fā)射區(qū),還具有包含半導(dǎo)體物質(zhì)且厚度不超過10nm的薄膜,所述含半導(dǎo)體薄膜在所述高電位端導(dǎo)電薄膜上從所述電子發(fā)射區(qū)向所述高電位端電極延伸長L(m)的距離,L(m)滿足下面的公式(1)表述的關(guān)系L&GreaterEqual;1&pi;VfVaH----(1)]]>根據(jù)本發(fā)明第二方面所述,提供一種驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備的方法。所述電子束設(shè)備包括電子發(fā)射裝置和與所述電子發(fā)射裝置相距H(m)放置的陽極。所述電子發(fā)射裝置具有位于與低電位端電極相連的低電位端導(dǎo)電薄膜和與高電位端電極相連的高電位端導(dǎo)電薄膜之間的電子發(fā)射區(qū),還具有包含半導(dǎo)體物質(zhì)、厚度不超過10nm的薄膜,所述含半導(dǎo)體薄膜在所述高電位端導(dǎo)電薄膜上從所述電子發(fā)射區(qū)向所述高電位端電極延伸長L(m)的距離。驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備的方法是使加到所述電子發(fā)射裝置上的電壓Vf(V)和加到所述陽極的電壓Va(V)滿足公式(1)所表述的關(guān)系L&GreaterEqual;1&pi;VfVaH---(1)]]>圖1A是可用于本發(fā)明目的的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的平面示意圖。圖1B是圖1A的裝置沿直線1B—1B的剖面圖。圖2是說明用于本發(fā)明目的的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置和陽極間位置關(guān)系的示意圖。圖3是說明從用于本發(fā)明目的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置發(fā)射電子的兩種可能軌跡的示意圖。圖4是說明電子散射面功能的示意圖。圖5A到5D是可用于本發(fā)明目的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的側(cè)面剖視圖,說明不同的制造步驟。圖6A到6C說明可用于制造和驅(qū)動(dòng)用于本發(fā)明目的的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的電壓波形的圖形。圖7是可用于制造用于本發(fā)明目的的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置并評(píng)估該裝置性能的真空處理設(shè)備的示意圖。圖8A和8B是簡略說明用于本發(fā)明目的的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置電子發(fā)射性能的曲線圖。圖9是具有點(diǎn)陣狀布線的電子源的平面示意圖。圖10是包括具有點(diǎn)陣狀布線的電子源的成像設(shè)備的透視圖。圖11A和11B是可用于本發(fā)明目的的熒光元件的兩種可能安排。圖12是可用于顯示與NTSC(美國國家電視系統(tǒng)委員會(huì))電視信號(hào)相等圖像的驅(qū)動(dòng)電路的電路示意圖。圖13是真空處理設(shè)備的框圖所述真空處理設(shè)備,可用來制造用于本發(fā)明的目的的成像設(shè)備。圖14是用來實(shí)現(xiàn)激勵(lì)形成過程的電路的示意圖。圖15是具有階梯狀布線的電子源的平面示意圖。圖16是包括具有梯狀布線電子源的成像設(shè)備的透視圖。圖17A是在高電位端裝有雙層結(jié)構(gòu)電子散射面形成層的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的側(cè)面剖視圖。圖17B是在高電位端裝有單層結(jié)構(gòu)電子散射面形成層的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的側(cè)面剖視圖。圖17C是在高電位端裝有雙層結(jié)構(gòu)電子散射面形成層、在低電位端裝有低逸出功材料層的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的側(cè)面剖視圖。圖18A到18F是可用于本發(fā)明目的的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的側(cè)面剖視圖,說明不同的制造步驟。圖19是表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的截面?zhèn)纫晥D,其具有可用于本發(fā)明目的的不同結(jié)構(gòu)。圖20D到20F是具有不同結(jié)構(gòu)的表面?zhèn)鲗?dǎo)發(fā)射裝置的側(cè)面剖視圖,給出不同的制造步驟。圖21是可用于本發(fā)明目的的電子源的局部平面圖。圖22是圖21的電子源沿導(dǎo)線22—22的局部剖視圖。圖23A到23H是可用于本發(fā)明目的,具有點(diǎn)陣狀布線的電子源的局部剖視圖,給出不同的制造步驟。圖24是用于激勵(lì)形成過程的電路的框圖,激勵(lì)形成過程用于適用于本發(fā)明目的的電子源和裝有這種電子源成像設(shè)備。圖25是用根據(jù)本發(fā)明所述成像設(shè)備實(shí)現(xiàn)的圖像顯示系統(tǒng)的框圖。圖26是M.Hartwell裝置的平面示意圖。圖1A和1B簡略說明根據(jù)本發(fā)明第一模式制成的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置。它包括位于在高電位端導(dǎo)電薄膜5和(如果有必要)裝置的高電位端裝置電極上的電子散射面形成層6以提供對(duì)從外邊入射裝置的電子進(jìn)行彈性散射的高效電子散射面。圖1A是平面圖,圖1B是沿圖1A的1B—1B線的側(cè)面剖視圖。參考數(shù)字1代表絕緣襯底,參考數(shù)字2和3分別代表低電位端和高電位端裝置電極,參考數(shù)字4代表低電位端電極,參考數(shù)字7代表電子發(fā)射區(qū)。電子散射面是兩種不同物質(zhì)的分界面,入射電子在散射面被高效彈性散射。電子散射面制作在高電位端導(dǎo)電薄膜5上,如果必要也制作在高電位端裝置電極3上,其從電子發(fā)射區(qū)7向高電位端裝置電極3延伸一段長L的距離,L最好滿足公式(1)表達(dá)的關(guān)系L&GreaterEqual;1&pi;VfVa---(1)]]>其中Vf是加在表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置8的相對(duì)放置的裝置電極2和3之間的電壓(裝置電壓),Va是加在表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置8和陽極9之間的電壓,將在下面對(duì)其進(jìn)行描述),H是電子發(fā)射裝置和陽極之間的距離。參考圖2,陽極9與表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置8面對(duì)面放置以有效地捕獲電子發(fā)射裝置受到驅(qū)動(dòng)時(shí)發(fā)出的電子??砂慈缦聟⒖紙D4所描述的方式增強(qiáng)用來有效散射電子的電子散射面的作用。參考數(shù)字25代表真空空間,外部電子經(jīng)過該空間入射電子散射面形成層。參考數(shù)字26代表電子散射面形成層的表面。其反射和散射部分入射電子以提高它們各自的軌跡,這里只給出其中的一個(gè)由參考數(shù)字28指示。分界面形成在表面下,用作電子散射面27。其定義為電子散射面形成層的第一層和第二層的分界面或電子散射面形成層和高電位端導(dǎo)電薄膜的分界面,但其功能在兩種情況下是相同的。穿過電子散射面形成層表面26的部分電子被該電子散射面反射和散射后飛入真空空間以提高其各自的軌跡,這里只給出其中一條,由參考數(shù)字29指示。穿過電子散射面27的其余電子最終將失去原有的能量,不再飛回真空空間,如參考數(shù)字30所示。所以,可以假定電子散射面27有效且高效地產(chǎn)生飛回真空間的散射電子。如果電子散射面27離電子散射面形成層的表面26的距離(或深度)太大,電子在其間穿過時(shí)就會(huì)失去具有的能量,從而減小了電子散射面的電子散射效率。如果電子散射面形成層具有雙層結(jié)構(gòu),就用不同材料制備第一層和第二層以產(chǎn)生良好的電子散射效果。最好是所選的兩層的材料使電子散射面具有大的電位差。當(dāng)兩種材料的負(fù)電性和逸出功都差別很大時(shí)就可獲得大的電位差。如同下文將要描述的,當(dāng)將半導(dǎo)體物質(zhì)(特別是Si和B)用于第一層,將3a組金屬(尤其是La和Sc)或2a組金屬(尤其是Sr和Ba)用于第二層時(shí),可取得喜人的效果。然而,可用于這兩層的材料不限于上面列出的那些,如果其它材料能在電子散射面上產(chǎn)生高效彈性散射效果,它們也可被采用?,F(xiàn)在將更詳細(xì)地描述用于本發(fā)明目的的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置??捎糜谝r底1的材料包括石英玻璃、含低度雜質(zhì)(如Na)的玻璃,鈉鈣玻璃,通過在鈉鈣玻璃上濺射形成SiO2層制備的玻璃襯底,陶瓷物質(zhì)(如氧化鋁和Si)。雖然相對(duì)放置的低電位端裝置電極和高電位端裝置電極2和3可由任何高導(dǎo)電率材料制成,最佳候選材料包括金屬Ni,Cr,Au,Mo,W,Pt,Ti,Al,Ca和Pd,以及它們的合金,由從Pd,Ag,Au,RuO2,Pd—Ag等中選出的金屬或金屬氧化物與玻璃一起制成的可印刷導(dǎo)電材料,透明導(dǎo)電材料如In2O3—SnO2以及半導(dǎo)體材料如多晶硅。參考圖1A和1B,可根據(jù)裝置的應(yīng)用確定裝置電極2和3分隔間隙的長度G,裝置電極的長度W,低電位端和高電位端導(dǎo)帶薄膜4和5的形狀,以及其它用于設(shè)計(jì)根據(jù)本發(fā)明所述表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的因素。分隔裝置電極2和3的間隙長度G最好在幾百納米和幾百微米之間,在幾微米到幾十微米之間更好。裝置電極2和3的長度最好在幾微米和幾百微米之間,取決于電極的電阻和裝置的電子發(fā)射特性。裝置電極的膜厚d在幾納米和幾微米之間。根據(jù)本發(fā)明所述的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置可以具有不同于圖1A和1B所示的結(jié)構(gòu),或者,其可通過在襯底1以及相對(duì)放置的低電位端和高電位端電極2和3上放置導(dǎo)電薄膜4和5來制備。導(dǎo)電薄膜4和5最好是微小顆粒薄膜以保證良好的電子發(fā)射特性。導(dǎo)電薄膜的厚度是導(dǎo)電薄膜在裝置電極2和3上的階梯式覆蓋層。裝置電極2和3間的電阻,用于后面將要描述的形成操作的參數(shù)以及其它因素的函數(shù),最好在零點(diǎn)幾納米和幾百納米之間,在一納米到50納米之間更好。導(dǎo)電薄膜4和5通常具有102到107Ω/□的薄層電阻Rs。注意,Rs是由R=Rs(L/W)定義的電阻,其中t、w、l分別是薄膜的厚度、寬度和長度,R是沿薄膜軸向確定的電阻。還應(yīng)注意,雖然是就用于本發(fā)明目的的電流傳導(dǎo)處理對(duì)形成過程進(jìn)行的描述,但形成過程并不限于此,其可包括多種在薄膜中形成裂縫以產(chǎn)生高阻態(tài)的處理步驟。導(dǎo)電薄膜4和5由從金屬(如Pd,Pt,Ru,Ag,Au,Ti,In,Cu,Cr,F(xiàn)e,Zn,Sn,Ta,W和Pb),氧化物(如PdO,SnO2,In2O3,PbO,和Sb2O3),硼化物(如HfB2,ZrB2,LaB6,CeB6,YB4,和GdB4),碳化物(如TiC,ZrC,HfC,TaC,SiC和WC),氮化物(如TiN,ZrN和HfN)以及類似材料中選出的材料的精細(xì)顆粒制成。這里所用術(shù)語“微小顆粒薄膜”指的是由大量可松散地散布,緊密排列或相互且隨機(jī)重疊(以在特定條件下形成島結(jié)構(gòu))的微小顆粒構(gòu)成的薄膜。用于本發(fā)明目的的微小顆粒的直徑在零點(diǎn)幾納米和幾百納米之間,最好在一納米和二十納米之間。由于術(shù)語“微小顆?!痹谶@里經(jīng)常用到,所以下面更深入地對(duì)其進(jìn)行描述。小顆粒被稱作“微小顆粒”,比微小顆粒更小的顆粒稱為“超小顆?!?。比“超小顆?!备〔⒂蓭装賯€(gè)原子構(gòu)成的顆粒稱作“原子團(tuán)”。然而,這些定義并不嚴(yán)格,每個(gè)術(shù)語的范圍可能隨要處理的顆粒的特定內(nèi)容變化?!俺☆w?!痹诒景l(fā)明應(yīng)用中可能就被稱作“微小顆?!??!皩?shí)驗(yàn)物理課程N(yùn)o.14表面/微小顆粒”(ed.,KoreoKi-noshita;KyorituPublication,9月1日,1986)的描述如下“這里所用的微小顆粒指的是直徑在2到3μm之間的顆粒,這里所用的超小顆粒指的是直徑在10nm與2到3nm之間的顆粒。但是這些定義決不是嚴(yán)格的,超小顆粒也可被簡單地稱作微小顆粒。因此,這些定義只是各種方法中的經(jīng)驗(yàn)。由兩個(gè)到幾十個(gè)或數(shù)百個(gè)原子構(gòu)成的顆粒叫作原子團(tuán)”(Ibid.,P195,ll.22—26)此外,新技術(shù)開發(fā)公司的“Hayashi超小顆粒項(xiàng)目”采用更小的顆粒尺寸下限定義超小顆粒如下“在創(chuàng)造科學(xué)和技術(shù)促進(jìn)計(jì)劃中的超小顆粒項(xiàng)目(1981—1986)將超小顆粒定義為直徑在大約1到100nm之間的顆粒。這意味著超小顆粒是大約100到108個(gè)原子聚集在一起。從原子的角度看,超小顆粒是一個(gè)巨大的或超巨的顆?!薄?“超小顆?!?jiǎng)?chuàng)造科學(xué)和技術(shù)”ed.,ChikaraHayashi,RyojiUeda,AkiraTazaki;MitaPub-lication,1988,P2,ll.1—4)“比超小顆粒更小并由幾個(gè)到幾百個(gè)原子構(gòu)成的顆粒稱作原子團(tuán)”。(Ibid。,P.2,U.12—13)??紤]到上面通用的定義,這里所用的術(shù)語“微小顆?!敝傅氖侵睆较孪拊诹泓c(diǎn)幾納米到1納米之間,上限為幾微米的大量原子和/或分子的集團(tuán)。電子發(fā)射區(qū)7形成在低電位端和高電位端導(dǎo)電薄膜4和5之間,包括一高電阻縫隙,而其性能取決于導(dǎo)電薄膜4和5的厚度、性質(zhì)和材料以及下面將要描述的激勵(lì)形成過程。電子發(fā)射區(qū)7內(nèi)可以包含直徑在零點(diǎn)幾納米和幾十納米之間的導(dǎo)電的微小顆粒。這種導(dǎo)電的微小顆粒的材料可以包含能用來制備包括電子發(fā)射區(qū)的導(dǎo)電薄膜4和5的所有或部分材料。接下來制造電子散射面形成層6。這里將就具有雙層結(jié)構(gòu)的電子散射面形成層進(jìn)行描述。(圖17A簡略地說明了這種雙層結(jié)構(gòu)。)首先在高電位端導(dǎo)電薄膜5上制作電子散射面形成層6的第二層??捎糜谠摬僮鞯募夹g(shù)包括真空蒸上和濺射以及化學(xué)技術(shù)如MOCVD(金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積)。兩個(gè)或兩個(gè)以上這種技術(shù)可結(jié)合使用。如果采用真空蒸上或?yàn)R射技術(shù),要只在必要區(qū)域形成薄膜就得進(jìn)行圖案形成操作。相反,如果采用MOCVD技術(shù),卻可有選擇地在高電位端裝置電極3和高電位端導(dǎo)電薄膜5上形成薄膜,而制出的膜卻不一定具有預(yù)期的形狀,因?yàn)殡S裝置表面結(jié)構(gòu)或其它因素的變化,可能有些區(qū)域薄膜易于生長而有些區(qū)域薄膜不易生長。如果是這種情況,可將MOCVD用于靠近電子發(fā)射區(qū)7的區(qū)域,而將真空蒸上或?yàn)R射用于其余區(qū)域??捎糜诘诙拥牟牧习?a和3a組金屬,特別是Sr,Ba,Sc和La。這些材料中的任何一種都可與一種可用于第一層的材料(將在下文描述)一起使用??捎糜诘诙拥幕瘜W(xué)氣相沉積(CVD)的源氣體包括Sr(C11H19O2)3,Ba(C11H19O2)3,Sc(CnH19O2)3和La(C11H19O2)3。注意,如果用第一層和導(dǎo)電薄膜的分界面作電子散射面,就不需要第二層。(圖17B簡略地說明了這種單層結(jié)構(gòu)。)然后,形成第一層??捎糜谥谱鞯诙拥姆椒ㄒ部捎糜诘谝粚?。雖然可用于第一層的材料包括半導(dǎo)體物質(zhì),但最好用Si或B。第一層的膜厚必須嚴(yán)格控制在小于10nm的水平,最好小于5nm,因?yàn)榈谝粚拥哪ず耧@著影響裝置的彈性電子散射效率??捎糜诘谝粚拥腃VD的源氣體包括SiH4和B(C2H5)3。注意,雙層結(jié)構(gòu)電子散射面形成層的兩個(gè)組成層不一定連續(xù)排列,它們可以不連續(xù)地放置?,F(xiàn)在,將描述公式(1)的右端。為驅(qū)動(dòng)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置發(fā)射電子,分別從十到幾十伏(V),2到8毫米(mm)和1到10千伏(KV)之間選擇Vf,H和Va的值。檢查電子發(fā)射裝置和陽極在這些條件下產(chǎn)生的電場,將會(huì)發(fā)現(xiàn)在高電位端導(dǎo)電薄膜5以上區(qū)域中的電子受到指向高電位端導(dǎo)電薄膜5或裝置電極3的向下的力。圖3示意地說明這樣一個(gè)由斜線指明且由參考數(shù)字10代表的區(qū)域。在該區(qū)域中,電子受到電場在該處產(chǎn)生的向下的力。該區(qū)域從電子發(fā)射區(qū)向高電位端裝置電極延伸一段距離1&pi;VfVaH---(2)]]>其與公式(1)的右端相同。電子發(fā)射區(qū)發(fā)射的大多數(shù)電子不能立即離開圖3的陰影區(qū)(因?yàn)槭艿较蛳碌碾妶隽?,而是打到電子散射面形成層上。入射的電子被形成層散射和/或吸水。電子或者被彈性散射而不損失其具有的能量,或者被非彈性散射而失去其具有的部分能量。此外,入射電子可能發(fā)射二次電子。因?yàn)榉菑椥陨⑸潆娮雍捅蝗肷潆娮蛹?lì)并二次發(fā)射的電子的能級(jí)低于彈性散射電子能級(jí),其不能克服電場所施加的向下的力,因而不能離開陰影區(qū)域,以致最終被高電位端導(dǎo)電薄膜5或裝置電極3吸收、成為裝置電流If的一部分。于是,只有被彈性散射的電子才能克服向下的電場力,最終離開該區(qū)域產(chǎn)生發(fā)射電流。電子發(fā)射區(qū)域7發(fā)射的電子顯示出一定張角。雖然其中一些電子可以立即從圖3的陰影區(qū)逃逸出來沿軌跡a飛向陽極9,但大多電子被所存在的向下電場力拉回并進(jìn)入到電子散射面形成層6。這些電子中給定部分被彈性散射并最終離開陰影區(qū)10、到達(dá)陽極9。一旦它們離開電子發(fā)射區(qū)一段公式(2)所表示的距離,電場施加給它們的力就指向上,以使它們可產(chǎn)生各自的到達(dá)陽極的軌跡,如圖3所示的軌跡b。雖然如果不提供電子散射面形成層,電子發(fā)射區(qū)發(fā)射的電子被導(dǎo)電薄膜3彈性散射的概率不為零。但是,通過配置電子散射面形成層6來增加“存活”電子的比率從而增強(qiáng)裝置的電子發(fā)射效率,可以顯著提高電子彈性散射的概率。最好是使電子散射面形成層6完全覆蓋與圖3的陰影區(qū)10緊鄰的高電位端導(dǎo)電薄膜5,如果區(qū)域10到了其上沒有任何導(dǎo)電薄膜的高電位端位置電極3的表面,最好將電子散射面形成層6延伸至電極3的表面或使其比公式(2)表示的長度更長。根據(jù)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二方式制備的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置除了第一實(shí)現(xiàn)方式的裝置元件外還包括被置于低電位端導(dǎo)電薄膜4上、至少在靠近電子發(fā)射區(qū)7的區(qū)域中的低逸出功材料層83。有了這種布置,可顯著增加裝置的發(fā)射電流Ie??捎糜诘鸵莩龉Σ牧蠈?3的材料包括2a和3a組金屬,如果電子散射面形成層6具有雙層結(jié)構(gòu),這些材料也可用于構(gòu)成形成層6的兩層中的一層。換句話說,這兩層可在一個(gè)生產(chǎn)步驟中制成,因此根據(jù)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一方式所述的電子發(fā)射裝置和根據(jù)第二方式所述的裝置可用相同數(shù)目的制造步驟制造,盡管它們也可用不同的步驟來制造。根據(jù)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第三方式所述的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置除了具有第一實(shí)現(xiàn)方式的裝置的元件外,還包括置于低電位端導(dǎo)電薄膜上、至少在靠近電子發(fā)射區(qū)7的區(qū)域中的高熔點(diǎn)物質(zhì)層84。如果制成高熔點(diǎn)物質(zhì)層84的材料也用于電子散射面形成層6(就象根據(jù)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二方式所述的裝置一樣),上面對(duì)第二實(shí)現(xiàn)方式所述的制造方法也可以用于第三方式。然而,高熔點(diǎn)物質(zhì)層的材料通常不同于電子散射面形成層的材料。通過給低電位端薄膜加正脈沖電壓(與驅(qū)動(dòng)該裝置的情況相反)以及在含有適當(dāng)源氣體的氣氛中應(yīng)用CVD技術(shù),在電子發(fā)射區(qū)中靠近低電位端導(dǎo)電薄膜的區(qū)域進(jìn)行沉積可形成高熔點(diǎn)物質(zhì)層84??捎糜诟呷埸c(diǎn)物質(zhì)層84的材料包括第五和第六周期的4a,5a,6a,7a和8a組金屬,其中任何一種都可單獨(dú)用作金屬,或用作合金或混合物。具體地說,由于熔點(diǎn)高于2000℃,Nb,Mo,Ru,Hf,Ta,W,Re,Os和Ir中的任何一種都可單獨(dú)作為金屬使用。由于熔點(diǎn)接近2000℃,Zr和Rh中任何一種也可單獨(dú)作為金屬使用。對(duì)于本發(fā)明,高熔點(diǎn)物質(zhì)層材料達(dá)到蒸氣壓強(qiáng)1.3×10-3Pa(10-5Torr)的溫度從薄膜可能部分升華的角度來看最令人關(guān)心,因?yàn)榧訜嵋咽垢呷埸c(diǎn)物質(zhì)層性能退化。Pd在1000℃達(dá)到上述蒸氣壓強(qiáng),而W,Ta,Re,Os和Nb達(dá)到上述壓強(qiáng)的相應(yīng)溫度分別為2570℃,2410℃,2380℃,2330℃,和2120℃,因此,最好將這些物質(zhì)中的任一種用于本發(fā)明的目的。特別是用W最好,因?yàn)槠淙埸c(diǎn)為3380℃,高于其它金屬的熔點(diǎn)。可用于這些金屬的CVD沉積的源氣體包括NbF5,NbCl5,Nb(C5H5)(CO)4,Nb(C5H5)2Cl2,OsF4,Os(C3H7O2)3,Os(CO)5,Os3(CO)12,Os(C5H5)2,ReF5,ReCl5,Re(CO)10,ReCl(CO)5,Re(CH3)(CO)5,Re(C5H5)(CO)3,Ta(C5H5)(CO)4,Ta(OC2H5)5,Ta(C5H5)2Cl2,Ta(C5H5)2H3,WF5,W(CO)6,W(C5H5)2Cl2,W(C5H5)2H2和W(CH3)6。采用高熔點(diǎn)物質(zhì)層配置,可顯著抑制表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的發(fā)射電流隨時(shí)間的減小。根據(jù)如上所述的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一到第三方式中任何一種制備的電子發(fā)射裝置的電子發(fā)射性能將參考圖7和圖8A、8B進(jìn)行描述。圖7是包括真空室的配置的原理框圖,真空室可用作確定所考慮電子發(fā)射裝置性能的測量系統(tǒng)。參考圖7,測量系統(tǒng)包括真空室16和真空泵17。電子發(fā)射裝置置于真空室16中。該裝置包括襯底1,低電位端和高電位端裝置電極2和3,低電位端和高電位端薄膜4和5,以及電子發(fā)射區(qū)7。雖然圖7中未給出,裝置卻還包括電子散射面形成層,低逸出材料層和/或高熔點(diǎn)物層。另外,測量系統(tǒng)具有給裝置加裝置電壓Vf的電源11,測量流過裝置電極2和3間的薄膜4和5的裝置電流If的安培計(jì),用來捕獲裝置的電子發(fā)射區(qū)7發(fā)射電子所產(chǎn)生的發(fā)射電流Ie的陽極15,給測量系統(tǒng)陽極加電壓的高壓源13,和用來測量裝置的電子發(fā)射區(qū)7發(fā)射電子所產(chǎn)生的發(fā)射電流Ie的另一個(gè)安培計(jì)。為確定電子發(fā)射裝置的性能??山o陽極加1到10KV的電壓,陽極距離電子發(fā)射裝置的距離H在2到8mm之間。包括真空規(guī)和測量系統(tǒng)所必須的其它部件的儀器裝配在真空室16中以便在所需的大氣環(huán)境下測試電子發(fā)射裝置或電子源的性能。真空泵17可裝有包括渦輪泵和轉(zhuǎn)子泵的普通高真空系統(tǒng)和包括離子泵的超高真空系統(tǒng)。完整的真空室包括可用加熱器(未給出)加熱到250℃的電子源襯底。于是,該真空處理設(shè)備就可用于“形成”過程和后續(xù)的過程。參考數(shù)字18代表用來存儲(chǔ)必要時(shí)要引入到真空室中的物質(zhì)的物質(zhì)源。它可以是一安瓿瓶或一氣瓶。參考數(shù)字19代表用來調(diào)節(jié)給真空室提供物質(zhì)的速度的閥門。圖8A給出說明由圖7的測量系統(tǒng)觀察到的裝置電壓Vf與發(fā)射電流Ie及裝置電流If之間關(guān)系的曲線圖。注意,參考到Ie的幅度遠(yuǎn)小于If,圖8A中給Ie和If人為地選擇了不同的單位。注意曲線圖的縱軸和橫軸都是線性坐標(biāo)。如圖8A所示,根據(jù)本發(fā)明所述的電子發(fā)射裝置就發(fā)射電流Ie而言有三個(gè)顯著特點(diǎn),下面對(duì)其進(jìn)行描述。(i)第一,當(dāng)所加電壓超過一定電平(下文稱作閾電壓,圖8A中用Vth表示)時(shí),根據(jù)本發(fā)明所述的電子發(fā)射裝置的發(fā)射電流Ie有突然的劇烈的增加,但當(dāng)所加電壓低于閾值Vth時(shí),發(fā)射電流Ie幾乎檢測不到。換句話說,根據(jù)本發(fā)明所述的電子發(fā)射裝置是其有明顯發(fā)射電流Ie的閾電壓的非線性裝置。(ii)第二,由于發(fā)射電流Ie隨裝置電壓Vf單調(diào)增加,前者可通過后者予以有效控制。(iii)第三,陽極5捕獲的發(fā)射電荷是施加裝置電壓Vf持續(xù)時(shí)間的函數(shù)。換句話說,陽極15捕獲的電荷數(shù)量可通過加裝置電壓Vf的時(shí)間予以有效控制。由于上述的顯著特點(diǎn),所以應(yīng)該知道包括多個(gè)根據(jù)本發(fā)明所述的電子發(fā)射裝置的電子源和裝有這種電子源的成像設(shè)備的電子發(fā)射行為很容易通過響應(yīng)輸入信號(hào)被控制。于是,這種電子源和成像設(shè)備可以有多種用途。另一方面,裝置電流If或隨裝置電壓Vf單調(diào)增加(如圖8A所示,下文稱該特性為“MI特性”),或呈如圖8B所示的電壓控制負(fù)阻特性(下文稱作“VCNR特性”)曲線變化。裝置電流的這些特性依賴制造方法。現(xiàn)在將描述一些本發(fā)明適用的電子發(fā)射裝置用途的例子。根據(jù)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第四方式所述,通過在襯底上安裝多個(gè)根據(jù)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一到第三方式所述的電子發(fā)射裝置并將這樣得到電子源和成像元件裝在真空容器中,可獲得電子源以及由之而來的成像設(shè)備。電子發(fā)射裝置可以許多不同的方式裝配在襯底上。例如,若干電子發(fā)射裝置可呈沿某方向(下文稱行方向)的平行的行排列,每個(gè)裝置由導(dǎo)線在其相對(duì)端連接,并由沿垂直于行方向的方向(下文稱列方向)排列在上述電子發(fā)射裝置的空隙中(以構(gòu)成梯形排列)的控制電極(下文稱作柵極)驅(qū)動(dòng)操作?;蛘?,多個(gè)電子發(fā)射裝置沿X方向的行和沿Y方向的列排布以構(gòu)成一點(diǎn)陣,X方向和Y方向互相垂直,同一行的電子發(fā)射裝置通過每個(gè)裝置的其中一個(gè)電極與公用的X方向?qū)Ь€相連,而同一列的電子發(fā)射裝置通過每個(gè)裝置的另一個(gè)電極與公用的Y方向?qū)Ь€相連。后一種安排被稱作簡單點(diǎn)陣排列。現(xiàn)在將更詳細(xì)描述簡單點(diǎn)陣排列。從上述本發(fā)明適用的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的三個(gè)基本特性(i)到(iii)來看,通過控制施于裝置相對(duì)電極、高于閾電壓電平的脈沖電壓的波形高度和波形寬度可對(duì)電子發(fā)射進(jìn)行控制。另一方面,在閾電壓電平以下裝置幾乎不發(fā)射任何電子。因而,不管在設(shè)備中裝配多少個(gè)電子發(fā)射裝置,都可選擇所希望的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置并通過給每個(gè)所選擇的裝置加一脈沖電壓對(duì)其響應(yīng)輸入信號(hào)的電子發(fā)射進(jìn)行控制。圖9是通過裝配多個(gè)本發(fā)明適用的電子發(fā)射裝置實(shí)現(xiàn)的電子源的襯底平面示意圖,這是為了利用上述特性。圖9中,電子源包括襯底21,X方向?qū)Ь€22,Y方向?qū)Ь€23,表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置24及連線25。總共裝有m根X方向?qū)Ь€22,由DX1,DX2…DXm表示,用通過真空蒸上、印刷、或?yàn)R射制得的導(dǎo)電金屬制成。這些導(dǎo)線在材料、厚度和寬度上的設(shè)計(jì)要使必要時(shí)給表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置提供大致相等的電壓??偣惭b有n根Y方向?qū)Ь€23,由DY1,DY2,…DYn表示,其在材料、厚度和寬度上與X方向?qū)Ь€23相似。在m根X方向?qū)Ь€22和n根Y方向?qū)Ь€23間放置一層層間絕緣層(未給出)以使導(dǎo)線間彼此隔離(m和n都是整數(shù))。層間絕緣層(未給出)通常由SiO2制成,其用真空蒸上,印制、或?yàn)R射方法制作在絕緣襯底21的整個(gè)表面或具有一定圖形的部分表面。例如,其可形成在有X方向?qū)Ь€22存在的襯底21的整個(gè)表面或部分表面。選擇層間絕緣層的厚度、材料及制造方法要使其經(jīng)得住在任一條X方向?qū)Ь€22和任一條Y方向?qū)Ь€23在交叉點(diǎn)觀察到的它們之間的電位差。每根X方向?qū)Ь€22和每根Y方向?qū)Ь€都被引出,形成一外部端頭。每個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置24的相對(duì)排列的成對(duì)電極(未給出)通過相應(yīng)的由導(dǎo)電金屬制成的連接導(dǎo)線25與有關(guān)的X方向?qū)Ь€22和有關(guān)的Y方向?qū)Ь€23相連。裝置電極的導(dǎo)電材料和從導(dǎo)線22及23伸出的連接線25的材料可以相同或包含同一成分?;蛘撸鼈儽舜瞬煌?。這些材料通??蓮纳厦嫠醒b置電極候選材料中適當(dāng)選取。如果裝置電極和連接導(dǎo)線由相同材料制成,其可以一起被稱作裝置電極而不用區(qū)域連接導(dǎo)線。X方向?qū)Ь€22與給所選行的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置24施加掃描信號(hào)的掃描信號(hào)應(yīng)用裝置(未給出)電連接。另一方面,Y方向?qū)Ь€23與給所選列表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置24施加調(diào)制信號(hào)并根據(jù)輸入信號(hào)調(diào)節(jié)所選列的調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生裝置(未給出)。注意,每個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置所加的驅(qū)動(dòng)信號(hào)表示為裝置所加掃描信號(hào)和調(diào)節(jié)信號(hào)的電壓差。有了上述配置,就可利用簡單陣列布線選擇每個(gè)裝置并使其單獨(dú)工作?,F(xiàn)在,包括具有如上所述的簡單點(diǎn)陣排列的電子源的成像設(shè)備將參考圖10,11A,11B和12予以描述。圖10是成像設(shè)備部分剖開的透視圖,圖11A和11B是說明可用于圖10成像設(shè)備的熒光膜兩種可能排列的示意圖,而圖12是對(duì)NTSC電視信號(hào)進(jìn)行操作的圖10成像設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路的框圖。首先參考說明成像設(shè)備顯示板基本配置的圖10,其包括上面所述的帶有多個(gè)電子發(fā)射裝置的電子源襯底21,緊緊托住電子源襯底21的背板31,通過在玻璃襯底33和支撐架32內(nèi)表面上放置熒光膜34和金屬敷層35制備的面板36,背板31和面板36用熔結(jié)玻璃粘到支撐架32上。參考數(shù)字37代表外殼,其在大氣或氮?dú)庵性?00—500℃被烘烤10分鐘以上,并且其是氣密密封的。圖10中,參考數(shù)字24代表電子發(fā)射裝置,參考數(shù)字22和23分別代表與每個(gè)電子發(fā)射裝置的各個(gè)裝置電極相連的X方向?qū)Ь€和Y方向?qū)Ь€。雖然在上述實(shí)施例中外殼37由面板36、支撐架32和背板31構(gòu)成,但是如果襯底21本身足夠堅(jiān)固,就可以省去背板31,因?yàn)楸嘲?1主要用來加固襯底21。如果情況是這樣,就不需要單獨(dú)的背板31,襯底21可直接與支撐架32相連,從而外殼37由面板36,支撐架32和襯底21構(gòu)成。通過在面板36和背板31間裝置配幾個(gè)叫作定位架的支撐元件(未給出)可以增加外殼37的強(qiáng)度。圖11A和11B示意熒光膜兩種可能排列。雖然如果用顯示板顯示黑白畫面,熒光膜34(圖10)就只包括單一熒光體,但要顯示彩色畫面卻需要包括黑色傳導(dǎo)元件38和熒光體39,其中根據(jù)熒光體的排列將前者叫作黑帶或黑點(diǎn)陣元素。給彩色顯示板裝配黑帶或黑點(diǎn)陣元素以便使三種不同原色的熒光體39更加不可分辨,并且通過將周圍區(qū)域變黑來減弱所顯示外來光圖象對(duì)比度的減小所帶來的副作用。雖然通常石墨作黑帶的主要成分,但其它具有低透光性和反射率的導(dǎo)電材料也可選擇使用。沉積或印制技術(shù)可用于將熒光材料加在玻璃襯底上,不管是黑白顯示還是彩色顯示。一普通的金屬敷層35裝配在熒光膜34的內(nèi)表面上。提供金屬敷層35是為了使熒光體發(fā)出的、向外殼里邊的光線返回到面板36,以增強(qiáng)顯示板的亮度,將金屬敷層用作給電子束施回加速電壓的電極,并防止熒光體由于外殼內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)離子與之碰撞而損壞。金屬敷層通過磨平熒光膜的內(nèi)表面(在通常叫作“成膜”的操作中)并在形成熒光膜后用真空蒸上的方法在其上形成一層Al膜來制備??稍诔鵁晒饽ね獗砻娴拿姘?6上形成一透過電極(未給出)以提高熒光膜的導(dǎo)電性。如果涉及彩色顯示,就應(yīng)該在將所列外殼元件固定在一起之前,精確對(duì)準(zhǔn)每套彩色熒光體和電子發(fā)射裝置?,F(xiàn)在,如圖10所示的制造一種成像設(shè)備的方法描述如下。圖13表示一個(gè)可用來根據(jù)本發(fā)明制造一種成像設(shè)備的真空處理系統(tǒng)的原理框圖,在圖13中,成像設(shè)備51通過排氣管道52被接到真空系統(tǒng)的真空室53上。真空室53通過閾門54再接到真空泵55上。壓強(qiáng)規(guī)56,一個(gè)四極質(zhì)譜計(jì)57和其它儀器放在真空室53中來測量同壓強(qiáng)和室內(nèi)氣體的分壓強(qiáng)。由于難于直接測量成像設(shè)備51的外殼壓強(qiáng),制造操作的參數(shù)通過測量真空室53內(nèi)壓強(qiáng)和其它可測因素來控制。氣體供給線58被連到真空室53以便引進(jìn)操作和控制室中大氣所需的氣體物質(zhì)。氣體供給線58另一端連物質(zhì)源60,它可以是一個(gè)容納供給真空室的物質(zhì)的瓶或圓柱容器。供給速度控制設(shè)備59被放在氣體控制線上以便控制源60的物質(zhì)供給真空室的速度。更具體地講,根據(jù)供給物質(zhì)的類型不同,供給速度控制設(shè)備可以是一個(gè)能控制漏氣速度的慢漏閾,或是一個(gè)供給物質(zhì)流控制器。在通過圖13所示設(shè)備對(duì)外殼37內(nèi)去氣后,成像設(shè)備進(jìn)行形成過程。該過程可通過連接Y方向?qū)Ь€23到公共電極61并把脈沖電壓加到電子發(fā)射裝置,它以圖14所示的基于線到線相連方式連接到每個(gè)X方向?qū)Ь€22上來實(shí)現(xiàn)。所用的脈沖電壓的波形,過程終止條件和其它涉及此過程的因素可根據(jù)上面描述的單一電子發(fā)射裝置形成過程來適當(dāng)選擇在圖13中,參考數(shù)字63代表一個(gè)為了測量通過電流所用的電阻,參考數(shù)字64代表測量電流的示波管。在完成形成過程后,一個(gè)電子散射平面形成層將產(chǎn)生。在產(chǎn)生電子散射平面形成層的過程中,引入根據(jù)在外殼內(nèi)所形成的層的材料適當(dāng)選擇的源氣體并將一個(gè)脈沖電壓通過CVD用于每個(gè)電子發(fā)射裝置。用于形成過程的布線也用于此過程。如果在電子散射面形成層生成之后,再在低電位端導(dǎo)電薄膜上制備低逸出功材料層或高熔點(diǎn)物質(zhì)層,就要引入一個(gè)合適的有利于該過程的源氣體并施加如上所述的脈沖電壓,注意,所用的脈沖電壓的極性和上面所用的相反。同時(shí)注意,形成過程的一部分直到產(chǎn)生低逸出功材料層和高熔點(diǎn)物質(zhì)層的過程會(huì)在準(zhǔn)備和外殼密封前完成。外殼37依靠真空泵單元55,例如一個(gè)包括離子油散射單元和不用油的吸附泵,通過排氣管52去氣,它被加熱到80—250℃,直到里面降到足夠低的壓強(qiáng)且里面的有機(jī)物質(zhì)消除到滿意為止,此時(shí)排氣管被燃燒器加熱到熔化并密封。然后,進(jìn)行吸氣過程以便在密封后保持外殼37內(nèi)所達(dá)到的真空度。在吸氣過程中,放在外殼37內(nèi)預(yù)定位置的吸氣劑緊接在外殼37密封前或后通過電阻加熱器或高頻加熱器加熱用蒸上法形成薄膜。吸氣劑一般包含主要成份Ba并可通過所蒸上的沉積膜的吸收效應(yīng)保持外殼37中的真空度?,F(xiàn)在,將描述一個(gè)驅(qū)動(dòng)顯示板的驅(qū)動(dòng)電路,該顯示板包含有顯示NTSC電視信號(hào)的電視圖像的簡單點(diǎn)陣排列的電子源,如圖12。在圖12中,參考數(shù)字41代表顯示板。另外,該電路包括掃描電路42,控制電路43,移位寄存器44,行存貯器45,同步信號(hào)分離電路46和調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生器47。圖11的Vx和Va代表直流電壓源。顯示板41通過端點(diǎn)Dox1到Doxm,Doy1到Doym以及高電壓末端Hr連到解電路,其中,端點(diǎn)Dox1到Doxm是設(shè)計(jì)用來接收基于一對(duì)一串行驅(qū)動(dòng)設(shè)備電子源行(N個(gè)裝置)的掃描信號(hào)的,該設(shè)備包括一些以M行和N列矩陣排列的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射裝置。另一方面,端Doy1到Doym是設(shè)計(jì)用以接收控制一個(gè)掃描信號(hào)所選中的一個(gè)行的每個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射裝置的輸出電子束的調(diào)制信號(hào)。高電壓端Hv由一個(gè)直流電壓電平通常是10Kv的直流電壓流提供,其電壓高得足夠激發(fā)已選中的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射裝置的熒光體。它是為表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射裝置所發(fā)射的電子束提供能量,使其足以激發(fā)成像設(shè)備熒光體的加速電壓。掃描電路42以如下方式操作。電路包含M個(gè)開關(guān)裝置(其中只有裝置S1和Sm在圖13中專門指示出來),其中每個(gè)或?yàn)橹绷麟妷涸碫x的輸出電壓或?yàn)镺[v](地電位),連到顯示板41的端點(diǎn)Dox1到Doxm中的一個(gè)上。開關(guān)裝置S1到Sm中的每一個(gè)按控制電路43提供的控制信號(hào)操作,且可由組合開關(guān)裝置如場效應(yīng)晶體制成。該電路的直流電壓源Vx是設(shè)計(jì)來輸出恒定電壓,使得任何用于沒有被掃描的裝置的驅(qū)動(dòng)電壓減小到根據(jù)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置性能而定的閾值電壓(或電子發(fā)射閾值電壓)以下??刂齐娐?3協(xié)調(diào)涉及各部分的操作,以便圖像能按照外部送來的視頻信號(hào)正確顯示。它產(chǎn)生控制信號(hào)Tscan,Tsft和Tmry來響應(yīng)從同步信號(hào)分離電路46送來的同步信號(hào)Tsync,該信號(hào)在下面討論。同步信號(hào)分離電路46將外部送來的NTSC電視信號(hào)中的同步信號(hào)成份和亮度信號(hào)成份分開,并容易用常見頻率分離(濾波器)電路實(shí)現(xiàn)。盡管同步信號(hào)分離電路46從電路信號(hào)抽出的同步信號(hào)眾所周知由垂直同步信號(hào)和水平同步信號(hào)組成,在這里為方便起見,它被簡單地定義為Tsync信號(hào),而不考慮它的成份。另一方面,從電視信號(hào)中抽出的亮度信號(hào),被送到移位寄存器44,被定義為DATA信號(hào)。移位寄存器44對(duì)角行實(shí)現(xiàn)DATA信號(hào)的串行/并行轉(zhuǎn)換,該信號(hào)是根據(jù)控制電路43提供的控制信號(hào)按一時(shí)間順序串行提供的。(換句話說,控制信號(hào)Tsft用作位寄存器44的移位時(shí)鐘)正在進(jìn)行串/并轉(zhuǎn)換(并按照為N個(gè)電子發(fā)射裝置的一組驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù))的圖像中一行的數(shù)據(jù)被作為n個(gè)并行信號(hào)Id到Idn送出移位寄存器44。行存貯器45是存一幅圖象中一行數(shù)據(jù)的存貯器,數(shù)據(jù)為信號(hào)Id1到Idn,根據(jù)從控制電路43來的控制信號(hào)Tmry其被保留一段所需的時(shí)間。存貯的數(shù)據(jù)按Id’1到Id’n送出,并提供給調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生器47。所提到的調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生器47實(shí)際上是一個(gè)信號(hào)源,準(zhǔn)確地驅(qū)動(dòng)和調(diào)制每個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子末端Doy1到Doyn被提供給顯示控制板41的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射裝置。如上所述,本發(fā)明所用的電子發(fā)射裝置,在發(fā)射電流Ie方面具有以下特征。首先,存在一個(gè)明顯的閾值電壓Vth且僅當(dāng)所用電壓超過Vth時(shí)裝置才發(fā)射電子。其次在閾電平Vth以上發(fā)射電流Ie值隨所加電壓的變化而變化。進(jìn)一步講,當(dāng)脈沖形電壓用于本發(fā)明的電子發(fā)射裝置時(shí),若采用的電壓保持在閾值以下,實(shí)際上沒有發(fā)射電流產(chǎn)生,而一旦所用電壓高于閾值時(shí),就將發(fā)出一電子束。應(yīng)該注意,輸出電子束的強(qiáng)度可通過脈沖形電壓的峰值Vth來控制。另外,電子束的總電量可由脈沖寬度Pw來控制。這樣,電壓調(diào)節(jié)方法或脈沖寬度調(diào)節(jié)方法可用于根據(jù)一個(gè)輸入信號(hào)調(diào)節(jié)電子發(fā)射裝置。用電壓調(diào)節(jié),電壓調(diào)節(jié)型電路用于調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生器47以便脈沖形電壓的峰值按輸入數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)而脈沖寬度保持恒定。相反,用脈沖寬度調(diào)節(jié)時(shí),脈沖寬度調(diào)節(jié)型電路用于調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生器47,以便所用電壓的脈沖寬度可根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)節(jié),而所用電壓的峰值保持恒定。雖然上面沒有專門提到,移位寄存器44和線存貯器45可是數(shù)字型的也可是模擬型的,只要視頻信號(hào)的串/并轉(zhuǎn)換和存貯以給定速率進(jìn)行即可。如果使用數(shù)字型裝置,需要將同步信號(hào)分離電路46的輸出信號(hào)DATA數(shù)字化。然而,這種轉(zhuǎn)換可在同步信號(hào)分離電路46的輸出端放一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器便很容易地實(shí)現(xiàn)。不用說也可知道,根據(jù)線存貯器45的輸出信號(hào)是數(shù)字信號(hào)或是模擬信號(hào),對(duì)調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生器47要使用不同的電路。如果使用數(shù)字信號(hào),一種已知類型的D/A轉(zhuǎn)換電路可用于調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生器47并可在需要時(shí)附加使用一個(gè)放大電路。在脈沖寬度調(diào)節(jié)中,調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生器47可由一個(gè)包括高速振蕩器,計(jì)所述振蕩器產(chǎn)生的波形數(shù)量的計(jì)數(shù)器和比較計(jì)數(shù)器輸出和存貯器輸出的比較器在內(nèi)的電路實(shí)現(xiàn),如果需要,可增加一個(gè)放大器將具有已調(diào)節(jié)脈沖寬度的比較器輸出信號(hào)的電壓,放大到根據(jù)本發(fā)明所述表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射裝置的驅(qū)動(dòng)電壓值。相反,如果電壓調(diào)節(jié)采用模擬信號(hào),一個(gè)包含已知運(yùn)算放大器的放大電路可運(yùn)用于調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生器47且在需要時(shí)可以增加一個(gè)電平移動(dòng)電路。當(dāng)采用脈寬調(diào)節(jié)時(shí),可使用一個(gè)已知電壓控制型振蕩電路,并且如果需要,可使用一個(gè)附加放大器把電壓放大到表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射裝置的驅(qū)動(dòng)電壓。對(duì)一個(gè)可應(yīng)用本發(fā)明的有如上所述規(guī)格的成像設(shè)備來說,當(dāng)通過外部端點(diǎn)Dox1到Doxm,Doy1到Doym,給其加電壓時(shí)電子發(fā)射裝置發(fā)射電子。然后,所產(chǎn)生的電子束通過將高電壓端Hv的高電壓加到金屬敷層35或可透過電極(未示)被加速。加速后的電子最后打到熒光膜34上,在此發(fā)光產(chǎn)生圖像。上述成像設(shè)備的結(jié)構(gòu)只是本發(fā)明應(yīng)用的一個(gè)例子,還可以有各種變化。采用這種設(shè)備的電視信號(hào)系統(tǒng)不限于特定的一種,任何諸NTSC,PAL和SECAM的系統(tǒng)均可采用它。它還可用于包含更大掃描線數(shù)目的電視信號(hào)(典型地如象MUSE系統(tǒng)那樣的高清晰度電視系統(tǒng))?,F(xiàn)在,將描述包含在襯底按梯形排列了多個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的電子源和包含這種電子源的成像設(shè)備,參見圖15和16。首先參見圖15,它概略地給出有梯形排列的電子源,參考數(shù)字21代表電子源襯底,參考數(shù)字24代表在襯底上的一個(gè)表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置,而注釋數(shù)據(jù)22代表(X方向)連接表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置24的導(dǎo)線DX1到DX10。電子發(fā)射裝置24按行排在襯底21上,構(gòu)成包含多個(gè)裝置行的電子源,每行有多個(gè)裝置。每裝置行的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置在電路上由一對(duì)公共導(dǎo)線互相并行連接,這樣它們可以通過在這對(duì)公共線上加適當(dāng)?shù)碾妷悍謩e驅(qū)動(dòng)。進(jìn)一步講,采用一個(gè)超過電子發(fā)射閾值的電壓到要驅(qū)動(dòng)的裝置行來發(fā)射電子,而對(duì)其它裝置行加一個(gè)低于閾值的電壓。相反,排在兩個(gè)相鄰裝置行的外部端點(diǎn)可共享同一條線。因此,例如公共線DX2到DX9中,DX2和DX3可共享一條公共線而不需兩條。圖16是有梯形排列電子發(fā)射裝置的電子源的成像設(shè)備顯示板的概略透視圖。在圖16中,顯示板包括柵極71,其每個(gè)提供一系列允許電子通過的孔72和一組外部端點(diǎn)73或Dox1,Dox2…,Doxm以及另一組外部端點(diǎn)74或G1,G2…Gn,分別接到柵極71和電子源襯底31。該成像設(shè)備與具有圖10的簡單點(diǎn)陣排列的成像設(shè)備不同,主要由于圖16的設(shè)備在電子源襯底21和面板36之間有柵極71。在圖16中,條形柵極71相對(duì)于梯形設(shè)備行垂直排列,來調(diào)節(jié)從表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置發(fā)出的電子束,每個(gè)柵極有通過孔72分別對(duì)應(yīng)電子發(fā)射裝置以允許電子束通過。但要注意,盡管條形柵極如圖16所示,電極的形狀和位置不限于此。例如,它們可以替代以網(wǎng)狀孔且放置于表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置周圍或附近。柵的外部端點(diǎn)73和外部端點(diǎn)74在電路上連在控制電路上(未示)。有如上所示結(jié)構(gòu)的成像設(shè)備可被用于電子束的輻射,這通過以將調(diào)節(jié)信號(hào)同時(shí)加到圖像的一行所用柵極各行進(jìn)行其與基于一行一行的電子發(fā)射裝置驅(qū)動(dòng)(掃描)操作同步以使圖像可以按一行一行地顯示。因此,根據(jù)本發(fā)明且有如上所述結(jié)構(gòu)的顯示設(shè)備可以有廣泛的工業(yè)和商品用途,因?yàn)樗勺鳛殡娨晜鞑サ娘@示設(shè)備,電視電話會(huì)議的終端設(shè)備,靜態(tài)圖象和動(dòng)畫的編輯設(shè)備,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的終端,包括光感鼓的激光打印和其它許多用途?,F(xiàn)在,將通過例子說明本發(fā)明。(例1—3,比較例1和例2)圖17A示意地表示了為這些例子準(zhǔn)備的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)。參見圖17A,所示的裝置包括襯底1,裝置的電極2和3,導(dǎo)電薄膜4和5,電子散射平面形成層6和電子發(fā)射區(qū)域7。在這些例子每一個(gè)中,電子散射平面形成層是雙層結(jié)構(gòu),在導(dǎo)電薄膜5上形成的第一層81和第二層82。制造每個(gè)電子發(fā)射裝置的過程參見圖18A到18F的描述。第A步在使用中性清洗劑,純水和有機(jī)溶劑仔細(xì)清洗鈉鈣玻璃襯底1后,Ti膜和Ni通過真空蒸上依次形成分別厚5nm和100nm。此后,采用光刻膠(Hz1370,從Hoechst公司獲得)并烘烤以形成抗蝕層。這樣,使用光掩膜,將其暴光并通過光化反應(yīng)產(chǎn)生相距一段距離(間距長)G(為3μm)且長W(如圖F1A)為300μm的一對(duì)裝置電極2和3的圖形。(圖18A)第B步通過真空蒸上形成膜原為100Vm的Cr膜使用光刻膠(RD—2000N—41可從日立化學(xué)公司獲得)并烘烤,形成抗蝕層。此后,用光掩膜將其暴光,進(jìn)行光化反應(yīng)且在此形成與導(dǎo)電薄膜圖形一致的開口。在通過濕刻蝕去除導(dǎo)電薄膜區(qū)域的Cr膜后,抗蝕層通過溶于丙酮被去除以產(chǎn)生Cr掩膜83。第C步通過旋轉(zhuǎn)涂器將Pd氨復(fù)合濟(jì)液(CCP4230可從Okuno制藥公司買到)涂到Cr掩膜上,并且在大氣中300℃下烘烤10分鐘形成Pdo細(xì)顆粒薄膜。然后Cr掩膜83被濕刻蝕消除且Pdo細(xì)顆粒薄膜被凸出來獲得具有所需輪廓的導(dǎo)電薄膜86。第d步該裝置放在圖7所示的抽真空系統(tǒng)的真空室中,系統(tǒng)的真空室16抽真空到2.7×10-3Pa的壓強(qiáng)。然后,脈沖電壓加到裝置電極2和3使電流流過導(dǎo)電薄膜并在此激發(fā)形成過程。用于形成過程的脈沖電壓是鋸齒波電壓,其峰值隨時(shí)間逐漸增加如圖6B所示。脈沖電壓的脈寬為T1=1msec,脈沖間隔為T2=10msec,在激發(fā)形成過程中,在上述形成電壓間隔中插入一個(gè)額外的0.1V的脈沖電壓,來確定導(dǎo)電薄膜的阻抗,并且若阻抗超過1μΩ則激發(fā)形成過程結(jié)束。結(jié)果,在部分導(dǎo)電薄膜中形成構(gòu)成電子發(fā)射區(qū)域的縫隙7,該薄膜隨后分為薄膜4和薄膜5。(圖18D)第e步隨后,電子散射面形成層的第二層82在導(dǎo)電薄膜5上用MOWD形成。然后,該裝置在圖7的真空室16中被加熱到150℃。在此裝置上加波峰值16V,脈寬T1=1msec和脈沖間隔T2=10msec的鋸齒波電壓。之后,La(C11H19O2)3作為從系統(tǒng)的物質(zhì)源18得到的源氣體通入真空室16在真空室中產(chǎn)生10-2Pa到幾Pa的壓強(qiáng)。這個(gè)過程持續(xù)30分鐘來產(chǎn)生由La構(gòu)成的電子散射平面形成層的第二層82。此膜厚度為大約70mm(圖18E)。第f步此后,電子散射面形成層的第一層81被產(chǎn)生,在除去上一步引入并保存在真空室中的La(CuH19O2)3之后,一個(gè)相同的脈沖電壓加到裝置上并且(CzH5)3B被引入真空室來產(chǎn)生由B構(gòu)成的電子散射平面形成層的第一層(圖18F)注意在例1、2、3中,所制備裝置的電子散射平面形成層的第一層通過對(duì)這一過程持續(xù)時(shí)間的適當(dāng)選擇形成的厚度分別為3nm,5nm和10nm。為了比較,遵照例1,2,3中上面直到第e步的各步并且在比較例子1的裝置上實(shí)施一個(gè)普通的激活過程以及在第f步為比較例子2的裝置形成一個(gè)厚為20nm的電子散射平面形成層的第一層。每一個(gè)實(shí)施例裝置隨后通過用圖7的測量系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)型來測試電子發(fā)射性能。脈沖電壓按下面方式加到裝置上,即裝置電極2和3分別作為低和高電位端的裝置電極(這樣其上形成了電子散射平面形成層6的導(dǎo)電薄膜4和導(dǎo)電薄膜5分別作為低和高電位端的薄膜)。采用的脈沖電壓的波形高度為16V。裝置和陽極之間距離H為4mm,并且它們1之間的電位差為1KV。下面表1給出在每個(gè)實(shí)施例裝置上觀測到的發(fā)射電流Ie,裝置電流If和電子發(fā)射效率η。在測量后,通過掃描電子顯微鏡觀察每個(gè)裝置發(fā)現(xiàn)例3裝置的電子散射平面形成層有相對(duì)連續(xù)的層結(jié)構(gòu)而例1裝置的有不連續(xù)的層結(jié)構(gòu)。在每個(gè)例1到例3裝置中,發(fā)現(xiàn)電子散射平面形成層6從電子發(fā)射區(qū)域7擴(kuò)展了大約L=50μm的距離。表1(例4到6)圖17C概略地表示了為這些例子準(zhǔn)備的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)。在每個(gè)例子中,第a步到第d步,或直到激發(fā)形成過程的那步同例1。然后進(jìn)行下面的步驟。第e步一對(duì)La薄膜82和83分別在導(dǎo)電薄膜4和5上由MOCVD形成。然后,該裝置在圖7的真空室16中被加熱到150℃。在此裝置上加與圖6C所示極性相反波形高度為16V,脈寬T1=1msec且脈沖間隔T2=10msec的鋸齒波電壓。之后,La(C11H19O2)3作為從系統(tǒng)物質(zhì)源18來的源氣體通入真空室16以通過控制閾19在真空室中產(chǎn)生10-2Pa到幾Pa的壓強(qiáng)。這個(gè)過程持續(xù)30分鐘,在導(dǎo)電薄膜4和5上分別產(chǎn)生La薄膜。膜厚度為大約40nm第f步然后,在導(dǎo)電薄膜之一或?qū)щ姳∧?上,產(chǎn)生包含B的電子散射面形成層的第一層81,如同例一中的第f步。注意在例4到例6中,通過對(duì)這個(gè)過程持續(xù)時(shí)間的適當(dāng)選擇所制備裝置的B層形成的厚度分別為3nm,5nm和10nm。如同在例1到例3的情況,每個(gè)實(shí)施例裝置隨后通過圖7的測量系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)它,以測量其電子發(fā)射性能。脈沖電壓按裝置電極2和3分別作為低和高電位端的裝置電極的方式加到裝置上。(這樣,在上面形成La薄膜82的第二層和第一B層81構(gòu)成的電子散射平面形成層6的導(dǎo)電薄膜,分別作為低和高電位端的導(dǎo)電薄膜)。在上面的每個(gè)裝置中,La薄膜83作為低功逸出功能材料層。下面的表2表明了測試中觀察的這些例子的每個(gè)實(shí)施例裝置的性能。在測量后,通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察每個(gè)裝置,來發(fā)現(xiàn)電子散射平面形成層6從電子發(fā)射區(qū)域7擴(kuò)展了大約L=50nm(圖17C)的距離。表2例7到例12)這些例子準(zhǔn)備的每個(gè)裝置中,電子散射平面形成層6的第一層81和第二層82分別由Si和La制成。此外,遵循例1到例6的制造步驟。SiH4用作Si的源氣體。(例13到例24)例13到例18準(zhǔn)備的每個(gè)裝置中,電子散射平面形成層6的第一層81和第二層82分別由B和Sc制成。此外,遵循例1到例6的制造步驟,類似,例19到24準(zhǔn)備的每個(gè)裝置中,電子散射平面形成層6的第一層81和第二層82分別由Si和Sc制成。此外,遵循例1到例6的制造步驟。Sc(C11H19O2)3用作Sc的源氣體。(例25到48)例25到30準(zhǔn)備的每個(gè)裝置中,電子散射平面形成層6的第一層81和第二層82分別由B和Sr制成。此外,遵循例1到例6的制造步驟。Sr(C11H19O2)3用作Sr的源氣體。類似,為例31到36準(zhǔn)備的每個(gè)裝置,電子散射平面形成層6的第一層81和第二層82分別由Si和Sr制成。SiH4用作Si的源氣體。同樣,例37到42準(zhǔn)備的每個(gè)裝置中,電子散射平面形成層6的第一層81和第二層82分別由B和Ba制成。Ba(C11H19O2)3用作Ba的源氣體。同樣,例43到48準(zhǔn)備的每個(gè)裝置中,電子散射平面形成層6的第一層81和第二層82分別由Si和Ba制成,SiH4用作Si的源氣體而Ba(C11H19O2)3用作Ba的源氣體。每個(gè)實(shí)施例裝置隨后通過圖7的測量系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)它,以測量其電子發(fā)射性能,按照例1到例3的條件。脈沖電壓按裝置電極2和3分別作為低和高電位端的裝置電極的方式加到裝置上。(這樣,導(dǎo)電薄膜4和其上形成電子散射平面形成層6的導(dǎo)電薄膜5分別作為低和高電位端的導(dǎo)電薄膜)。下面的表3表明了測試中觀察的這些例子的每個(gè)實(shí)施例裝置的性能。在表3中,“類型1”代表在高電位端有電子散射平面形成層且在低電位端無低逸出功材料的裝置(圖17A),而“類型2”代表在高電位端有電子散射平面形成層且在低電位端有低逸出功材料的裝置(圖17C)。在測量之后,通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察每個(gè)裝置,發(fā)現(xiàn)電子散射平面形成層6從電子發(fā)射區(qū)域7擴(kuò)展了大約L=50nm。表3(例49到51,對(duì)比例3到例5)圖17B概括地表示了為這些例子準(zhǔn)備的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)。在為這些例子準(zhǔn)備的每個(gè)實(shí)施例裝置中,電子散射平面形成層6有單層結(jié)構(gòu)。這些例子的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置按以下方法準(zhǔn)備。對(duì)為這些例子準(zhǔn)備的每個(gè)裝置,遵循例1的第a步到第c步。隨后各步參考圖20D到20F中描述。第d步B的薄膜85a由高頻濺射到位于裝置電極3的導(dǎo)電薄膜86一部分來形成。所形成的膜厚度為3nm。在這步中,裝置覆蓋以金屬掩膜,來使B薄膜85的外邊界到分離裝置電極的間隙的中心的距離L’基于所需值(圖20D)(其實(shí)際等于要制備的電子散射面形成層的長度L)。第e步該裝置如圖7中所示置于抽真空系統(tǒng)的真空室中并經(jīng)過與例1第d步相同的處理來產(chǎn)生電子發(fā)射區(qū)域7。(圖20E)第f步如同例1的第e步,另一個(gè)B薄膜85b在電子發(fā)射區(qū)域7和B薄膜85A之間沉積形成。在結(jié)束這步前,在該裝置上加10分鐘脈沖電壓。10分鐘的時(shí)間是為了在電子發(fā)射區(qū)域和第d步形成的B薄膜85a之間沉積3~5nm厚的B而預(yù)先設(shè)定的時(shí)間。雖然附加的B可能已經(jīng)沉積在第d步形成的B薄膜85a那部分上,薄膜85a上的B的總厚度卻在任何地方都不超過6nm。由以上步驟,有設(shè)計(jì)長度為L的電子散射平面形成層6就產(chǎn)生了。注意這些例子的裝置在長度L上彼此不同。同時(shí)注意步驟d省略了,且電子散射平面形成層6只通過用于對(duì)比例3的裝置的第f步產(chǎn)生。每個(gè)實(shí)施例裝置隨后通過圖7的測量系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)它,測量其電子發(fā)射性能。裝置到陽極的距離為H=4mm而陽極相對(duì)裝置的電位為Va=1KV加到裝置的脈沖電壓為高度16V,脈寬T=10msec且脈沖間隔為T2=16.7msec的方波。脈沖電壓按裝置電極2和3分別作為低和高電勢側(cè)的裝置電極的方式加到裝置上。(這樣,其上有電子散射平面形成層的導(dǎo)電薄膜5就成為高電位端導(dǎo)電薄膜。下面的表4說明了測試中觀察的這些例子的每個(gè)實(shí)施例裝置的性能。</tables>表4在測量后,通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察每個(gè)裝置,以了解電子散射平面形成層6的長度L。對(duì)每個(gè)裝置,公式(1)的右邊約為20μm的對(duì)比例3到5相比在電子發(fā)射效率上有明顯提高[例52]圖19概略地表示了為該例準(zhǔn)備的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的剖面圖。該例的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置由以下步驟準(zhǔn)備—按例1中的a—f然后進(jìn)行下述第g步。第g步真空室16再次抽真空然后引入W(CO)6,控制局部壓強(qiáng)達(dá)到1.3×10-1Pa。隨后,在該裝置上加例1第f步采用的但極性相反的脈沖電壓5分鐘,使W在導(dǎo)電薄膜4的電子發(fā)射區(qū)域7附近沉積,產(chǎn)生高熔點(diǎn)物質(zhì)層84。然后,用測量例1系統(tǒng)的方法測量該裝置的電子發(fā)射性能。脈沖電壓按裝置電壓2和3分別作為低和高電位端的裝置電極的方式加到該裝置上。(這樣,其上已形成電子散射平面形成層6的導(dǎo)電薄膜5成高電位端導(dǎo)電薄膜。本例的裝置表明Ie=6.2μA,If=2.5mA,且η=0.25%。該裝置的Ie值比例1中裝置的稍小,而兩個(gè)裝置的電子發(fā)射效率幾乎相同。因此,驅(qū)動(dòng)本例和例1的裝置來發(fā)射電子且觀察各自裝置的發(fā)射電流檢測以檢查其隨時(shí)間的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn),本裝置發(fā)射電流比例1裝置的隨時(shí)間下降的少。可以認(rèn)為,本例裝置的低電位端的導(dǎo)電薄膜2由于存在高熔點(diǎn)物質(zhì),在電子發(fā)射區(qū)域附近不容易由于Joule焦耳熱和其它原因而畸變。在測量后,通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察每個(gè)裝置,發(fā)現(xiàn)電子散射平面層6從電子發(fā)射區(qū)域7擴(kuò)展了大約L=5nm(圖19)的距離。(例53)在本例中,通過安置許多如同前面例子中形成的電子發(fā)射裝置以及它們用導(dǎo)線陣列相連來準(zhǔn)備一個(gè)電子源。電子源在沿X方向每行包括300個(gè)裝置,在沿Y方向的每列包括100個(gè)裝置。圖21是放大的該例電子源部分平面示意圖。圖22是沿圖21中線21—22的電子源的局部剖視圖。在這些圖中,參考數(shù)字1代表襯底而參考數(shù)字22和23分別代表X方向連線(低線)和Y方向連線(高線),而參考數(shù)字2和3代表裝置電極且參考數(shù)字86代表由圖案形成操作準(zhǔn)備的導(dǎo)電薄膜。為簡單起見,低電位端的導(dǎo)電薄膜,高電位端的導(dǎo)電薄膜,電子發(fā)射區(qū)域和電子散射形成層一同表示。參考數(shù)字87代表層間絕緣層而注釋數(shù)字88代表電連接裝置電極3和低線22的連接孔,現(xiàn)在,以電子發(fā)射裝置描述制造成像設(shè)備的方法,見圖23A到23H。注意以下制造步驟。即第A到第H步,分別對(duì)應(yīng)圖23A到23H。第A步在仔細(xì)清洗了鈉鈣玻璃板后,通過濺射在其上形成0.5μm厚的氧化硅薄膜制成襯底1,其上依次加上厚度分別為5nm和600nm的Cr和Au,然后通過旋轉(zhuǎn)在上面涂上光刻膠(Az1370從Hoechst公司獲得)邊旋轉(zhuǎn)膜邊烘烤。此后,將光掩腌圖象暴光并進(jìn)行光化反應(yīng)產(chǎn)生X方向?qū)Ь€(低線)的抗蝕圖形然后沉積的Au/Cr膜被蝕刻最后產(chǎn)生有所需形成的X方向?qū)Ь€(低線)第B步通過RF濺射,形成1.0μ厚的氧化硅薄膜作為層間絕緣層。第C步為了在第B步沉積的氧化硅薄膜上產(chǎn)生連接孔88,準(zhǔn)備光刻膠圖形,連孔88通過作用掩膜用光刻膠圖形對(duì)層間絕緣層87進(jìn)行濕刻蝕在該氧化硅薄膜上實(shí)際形成??涛g操作應(yīng)用的是,采用CF4和H2氣體的反應(yīng)離子刻蝕(RIE)技術(shù)。第D步此后,為一對(duì)裝置電極2和3以及分離這些電極的均G而形成光刻膠圖形(RD—2000N—41,從日立化學(xué)公司獲得)然后通過真空蒸上依次沉積厚度分別為5nm和100nm的Ti和Ni。光刻膠圖形在有機(jī)溶劑中溶解,Ni/Ti沉積薄膜用除去(liftoff)技術(shù)處理,產(chǎn)生一對(duì)寬W1=300μm且相互間距為3μm的裝置電極2和3。第E步在除連接孔88以外的所有區(qū)域準(zhǔn)備光刻膠圖形,然后通過真空蒸上依次沉積厚度分別為5nm和100nm的Ti和Au。通過除去技術(shù)去除無用區(qū)域掩埋連接孔。第F步在形成Y方向?qū)Ь€(上線)的光刻膠圖形后,通過真空蒸上依次沉積厚度分別為5nm和100nm為Ti和Au,然后用除去(liftoff)技術(shù)去除無用區(qū)域?qū)嶋H產(chǎn)生有所需形狀的Y方向?qū)Ь€(上線)23,第G步然后,通過真空蒸上形成膜厚為30nm的Cr膜,并經(jīng)處理后顯示出具有與導(dǎo)電薄膜86形狀相符的開孔的圖形。把Pd氨混合物(CCP4230)溶液旋轉(zhuǎn)涂到Cr膜上在300℃下烘烤12分鐘產(chǎn)生Pdo微細(xì)顆粒構(gòu)成的膜厚為70nm的導(dǎo)電薄膜90。第H步用濕刻的方法除去Cr膜90以及Pdo細(xì)微顆粒的導(dǎo)電薄膜的任何無用部分,用刻蝕劑產(chǎn)生具有所需形狀的導(dǎo)電薄膜86。導(dǎo)電薄膜具有平均Rs=4×104Ω/□的電阻。第I步該步和以后各步參見圖10到11A在將電子源襯底21固定在背板31上后,面板36(帶有發(fā)光膜34和在玻璃襯底同表面33有金屬敷層35)安排在襯底21上面5mm處,且在二者之間有支架32,隨后將燒結(jié)玻璃用到面板36的接觸部位、支架32以后面板31并在大氣中400℃下烘烤10分鐘將容器密封。襯底21也通過燒結(jié)玻璃固定在背板上。如果設(shè)備用于顯示黑白圖像,熒光膜34僅由熒光體構(gòu)成,表示在圖11A的本例的發(fā)光膜34,是通過在第一位置形成黑條38并在間隙中填入原色的條形發(fā)光成份39來準(zhǔn)備的。粘合技術(shù)收發(fā)光物質(zhì)粘到玻璃襯底33上。在發(fā)光膜34內(nèi)表面放置金屬敷層35。在準(zhǔn)備好熒光膜后,通過在發(fā)光膜內(nèi)表面進(jìn)行平操作(通常叫做“成膜”)并在此后通過真空蒸上在其上形成鋁膜來制備金屬敷層35。雖然可在面板36的發(fā)光膜34外表面放置透過電極以便增強(qiáng)它的導(dǎo)電性時(shí),它卻不用于本例,因?yàn)橹挥媒饘俜髮訜晒饽ぞ惋@示出足夠的導(dǎo)電性。對(duì)以上粘接操作,元件是仔細(xì)排列的以保證在彩色熒光元件和電子發(fā)射裝置之間準(zhǔn)確的位置對(duì)應(yīng)。第J步然后將成像設(shè)備放進(jìn)圖B所示的真空處理系統(tǒng),并且將真空室抽真空使內(nèi)部壓強(qiáng)降到2.6×10-3Pa。圖24表示本例中用于形成操作的布線圖。參見圖24,將脈沖產(chǎn)生器91產(chǎn)生的一個(gè)脈沖加到由線選擇器選擇的X方向?qū)Ь€22之一上。脈沖產(chǎn)生器和線選擇器均由控制單元93控制操作。電子源93的Y方向?qū)Ь€23連到一起并接地。圖24中的粗實(shí)線代表控制線,而細(xì)實(shí)線代表許多導(dǎo)線。所用脈沖電壓為按圖6B增加波形高度的鋸齒波脈沖。如同例1的情況,在鋸齒波脈沖間隔處插入波開高度為0.1V的方波脈沖電壓,以測量每個(gè)裝置行的阻抗,并且當(dāng)每個(gè)裝置行阻抗超過3.3KΩ(或裝置阻抗超過1MΩ)時(shí),中止形成過程,然后,通過線選擇器將加電壓的線切換為另一線。在形成操作結(jié)束時(shí),所有線的脈沖高度為大約7.0V。第K步將La(C11H19O2)3引入真空室直到內(nèi)部壓強(qiáng)達(dá)到1.3×10-1Pa,與第J步相同的布線同樣應(yīng)用于將脈沖電壓加到每個(gè)電子發(fā)射裝置。由脈沖產(chǎn)生器產(chǎn)生的脈沖波形是具有18脈沖波形高度,100μsec脈寬以及167μsec脈間隔的方波。換句話說,用于X方向?qū)Ь€且有T1=100μsec的脈寬以及T2=16.7msec脈沖間隔(或按頻率算為60Hz)的脈沖電壓每167μsec由線選擇器順序按一線接一線方式切換。脈沖產(chǎn)生器和線選擇器在控制單元控制下被驅(qū)動(dòng)來同步操作。作為這步驟的結(jié)果,通過沉積在高電位端導(dǎo)電薄膜上產(chǎn)生電子散射面形成層的第二個(gè)La層。第L步一旦外殼抽真空后,(C2H5)3B被引入外殼并且把第K步所用的那樣脈沖電壓加到每個(gè)裝置上產(chǎn)生電子散射面形成層的第一B層。外殼再次抽真空使內(nèi)部壓強(qiáng)降到大約10-5Pa,同時(shí)加熱整個(gè)板到80℃,用氣體燃燒器將排氣管(未示)加熱熔化然后將外殼密封。最后,放在外殼中的消氣劑(未示)用高頻加熱方式加熱實(shí)現(xiàn)消氣過程。在上述步驟后產(chǎn)生的成像設(shè)備然后被驅(qū)動(dòng)工作,它通過把從信號(hào)發(fā)生器(未示)來的掃描信號(hào)和調(diào)制信號(hào)經(jīng)外端點(diǎn)DX1到DXm和DY1到DYn加到電子發(fā)射裝置上,使得14V電壓加到選中的裝置上,其隨后發(fā)射電子通過把大于5KV的高電壓由高電壓端點(diǎn)Hv加到金屬敷層35上使發(fā)射的電子束加速打到熒光膜34上,該膜隨即被激發(fā)并發(fā)光來顯示圖像。然后,成像設(shè)備被拆開,將裝置取出并通過掃描電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn),在每個(gè)裝置中,電子散射平面形成層的第一層(B薄膜)厚度在5—10nm之間且擴(kuò)展了大約10—20μm的距離。圖25是利用根據(jù)本發(fā)明的方法和例11中配備的顯示板實(shí)現(xiàn)的,并配備用來提供從包括電視發(fā)射和其它圖像源的各種信息源來的視頻信息的顯示設(shè)備的框圖。在圖25中,表示了有顯示板101,顯示板驅(qū)動(dòng)器102,顯示板控制器103,多路復(fù)用器104,解碼器105,輸入/輸出接口電路106,CPU107,圖像產(chǎn)生器108,圖像輸入存貯接口電路109,110和111,圖像輸入接口電路112,電視信號(hào)接收器113,114和輸入單元115(如果顯示裝置用來接收由視頻和音頻組成的電視信號(hào),則需要電路揚(yáng)聲器,和其它裝置,用來與圖中所示的電路一同接收,分離,恢復(fù),處理和存貯音頻信號(hào),然而,這些電路和裝置在這里考慮到本發(fā)明的范圍被省略了)?,F(xiàn)在在圖像信號(hào)的流程之后,將描述本設(shè)備的元件。首先,電視信號(hào)接收器114是一個(gè)電路,用來接收通過無線發(fā)射系統(tǒng)用電磁波發(fā)射的,或通過空間光電信網(wǎng)發(fā)射的電視圖像信號(hào)。所使用的電視信號(hào)系統(tǒng)并不局限于特定的一個(gè),且任何系統(tǒng)如NTSC,PAL或SECAM均可同它一同使用。它尤其適合于包括較大數(shù)目掃描行(典型的如高清晰度的電視系統(tǒng),如MUSE系統(tǒng))的電視信號(hào),因?yàn)樗軌蛴糜诎ù髷?shù)目象素的大顯示板101,由電視信號(hào)接收器114接收的電視信號(hào)被送到解碼器105。電視信號(hào)接收器113是個(gè)電路,其用來接收通過有線發(fā)射系統(tǒng),利用海底電纜成光纖發(fā)射的電視圖像信號(hào)。和電視信號(hào)接收器114一樣,使用的電視信號(hào)系統(tǒng)并不局限于特定的一個(gè)。且由電路接收的電視信號(hào)被送到解碼器105。圖像輸入接口電路112是個(gè)電路。其用來接收從圖像輸入裝置諸如電視攝像機(jī)或圖像獲取掃描器發(fā)送的圖像信號(hào)。它也將接收的圖像信號(hào)發(fā)送到解碼器105。圖像輸入存貯接口電路111是個(gè)電路,其用來檢索存貯在視頻磁帶記錄儀(以后指作VTR)中的圖像信號(hào),且檢索到的圖像信號(hào)也發(fā)送到解碼器105。圖像輸入存貯接口電路110是個(gè)電路,其用來檢索存貯在視頻盤中的圖像信號(hào),且檢索的圖像信號(hào)也發(fā)送到解碼器105。圖像輸入存貯接口電路109是個(gè)電路,其用來檢索存貯在用于存貯靜止圖像數(shù)據(jù)如被叫作靜止盤的裝置中的圖像信號(hào),且該檢索的圖像信號(hào)也送到解碼器105。輸入/輸出接口電路106是個(gè)電路,其用來連接顯示設(shè)備和外部輸出信號(hào)源,如計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和打印機(jī)。它對(duì)圖像數(shù)據(jù)和字符和圖形數(shù)據(jù)執(zhí)行輸入、輸出操作,如果合適,也對(duì)控制信號(hào)以及顯示設(shè)備的CPU107和外部輸出信號(hào)源之間的數(shù)字信號(hào)執(zhí)行操作。圖形產(chǎn)生電路108是個(gè)電路,其根據(jù)通過輸入/輸出接口電路106,從外部輸出信號(hào)源輸入的圖像數(shù)據(jù)及字符和圖形數(shù)據(jù),或從CPU107來的數(shù)據(jù),產(chǎn)生將顯示在顯示屏上的圖像數(shù)據(jù)。該電路包括可重寫存貯器,用于存貯圖像數(shù)據(jù)和字符、圖形數(shù)據(jù),只讀存貯器,用于存貯對(duì)應(yīng)于給定字符碼的圖像模式;處理器,用于處理圖像數(shù)據(jù);和其它對(duì)屏幕圖像產(chǎn)生所必要的電路元件。由圖像產(chǎn)生電路108產(chǎn)生的用于顯示的圖像信號(hào)被送到解碼器105,如果合適,它們也通過輸入/輸出接口電路106送到外部電路,如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或打印機(jī)。CPU107控制顯示設(shè)備并執(zhí)行產(chǎn)生、選擇和發(fā)射將顯示在顯示屏上的圖像的操作。例如,CPU107發(fā)射控制信號(hào)到多路復(fù)用器104,并適當(dāng)?shù)剡x擇或組合用于顯示在顯示屏上的圖像的信號(hào)。同時(shí),它為顯示板控制器103產(chǎn)生控制信號(hào),并根據(jù)圖像顯示頻率,掃描方法(如隔行掃描或非隔行掃描),每幀掃描行的數(shù)目等等,控制顯示設(shè)備的操作。CPU107也直接發(fā)射圖像數(shù)據(jù)和字符、圖形數(shù)據(jù)到圖像產(chǎn)生電路108,并通過輸入/輸出接口電路106訪問外部計(jì)算機(jī)和存貯器,以獲得外部圖像數(shù)據(jù)和圖形、字符數(shù)據(jù),CPU107還可設(shè)計(jì)來像個(gè)人計(jì)算機(jī)或字處理器CPU一樣參與包括產(chǎn)生和處理數(shù)據(jù)的操作的顯示設(shè)備的其它操作,CPU107也還通過輸入/輸出接口電路106連接到外部計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上,以此共同執(zhí)行計(jì)算和其它操作。輸入單元115用于將操作員給它的指令,程序,和數(shù)據(jù)發(fā)送到CPU107。事實(shí)上,它可以從各種輸入裝置,如鍵盤,鼠標(biāo),控制桿,條形碼閱讀機(jī)和聲音識(shí)別裝置,和其中的任何組合中加以選擇。解碼器105是個(gè)電路,其用來將由所述電路108到114輸入的各種圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成三原色信號(hào),亮度信號(hào)和I和Q信號(hào),更可取的是,解碼器105包括如圖25中點(diǎn)線表示的圖像存貯器,用來處理諸如要求圖像存貯器作信號(hào)轉(zhuǎn)換的MUSE系統(tǒng)中的電視信號(hào)。圖像存貯器的補(bǔ)充方便了靜止圖像的顯示,以及由解碼器105與圖像產(chǎn)生電路108和CPU107共同選擇執(zhí)行的諸如細(xì)化,插入,擴(kuò)大,減少,合成和發(fā)射幀的操作。多路復(fù)用器104用來根據(jù)由CPU107給出的控制信號(hào),適當(dāng)?shù)剡x擇顯示在顯示屏上的圖像。換句話說,多路復(fù)用器104選擇從解碼器105來的確定的已轉(zhuǎn)換圖像信號(hào),且將其發(fā)射到驅(qū)動(dòng)電路102。它也能將顯示屏劃分成多個(gè)幀,來通過在顯示單個(gè)幀的時(shí)間間隔內(nèi)將一組圖像信號(hào)切換到不同組的圖像信號(hào),來同時(shí)顯示不同的圖像。顯示板控制器103是個(gè)電路,其用來根據(jù)從CPU107發(fā)射的控制信號(hào),控制驅(qū)動(dòng)電路102的操作。此外,它發(fā)射信號(hào)到驅(qū)動(dòng)電路102,以控制驅(qū)動(dòng)顯示板的電源(未示出)的操作順序,以定義顯示板的基本操作,它還發(fā)射信號(hào)到驅(qū)動(dòng)電路102,來控制圖像顯示頻率和掃描方法(如隔行掃描或非隔行掃描),以定義驅(qū)動(dòng)顯示板的模式。如果適用顯示板控制器103發(fā)射控制信號(hào)以從驅(qū)動(dòng)電路102圖像的亮度,對(duì)比度,色調(diào)和/或清晰度方面控制要顯示的圖像質(zhì)量。驅(qū)動(dòng)電路102是個(gè)電路,其用來產(chǎn)生作用到顯示板101的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。其根據(jù)從所述多路復(fù)用器104來的圖像信號(hào)和從顯示板控制器103來的控制信號(hào)進(jìn)行操作。根據(jù)本發(fā)明且具有上面所述和圖25表示的結(jié)構(gòu)的顯示設(shè)備,在顯示板101上顯示各種從不同圖像數(shù)據(jù)源給出的各種圖像。更具體地,圖像信號(hào)如電視圖像信號(hào),由解碼器105轉(zhuǎn)換回去,然后在發(fā)送到驅(qū)動(dòng)的電路102之前由多路復(fù)用器104選擇。另一方面,顯示控制器103根據(jù)要顯示在顯示板101上的圖像的圖像信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào),來控制驅(qū)動(dòng)電路102的操作。驅(qū)動(dòng)電路102然后根據(jù)圖像信號(hào)和控制信號(hào)將驅(qū)動(dòng)信號(hào)加到顯示板101。這樣,圖像被顯示在顯示板101上,所有上述操作由CPU107以協(xié)調(diào)的方式控制。上述顯示設(shè)備不僅能從給它的許多圖像中選擇和顯示特定圖像,還能在裝入解碼器105的圖像存貯器、圖像產(chǎn)生電路108和CPU107參與時(shí)執(zhí)行各種圖像處理操作,包括用于對(duì)圖像放大降低,旋轉(zhuǎn),加重邊界,細(xì)化,插入,改變圖像顏色和寬高比;和編輯操作,包括合成,擦除,連接,替換。雖然未根據(jù)上述實(shí)施例進(jìn)行描述,有可能提供給它以專用于音頻信號(hào)處理和發(fā)射操作的另外電路。這樣,根據(jù)本發(fā)明且具有如上所述結(jié)構(gòu)的顯示設(shè)備能具有較廣泛的工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用,因?yàn)樗苡米麟娨晱V播的顯示設(shè)備,電視電話會(huì)議的終端設(shè)備,靜止和移動(dòng)畫面的發(fā)射設(shè)備,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的終端設(shè)備,諸如字處理器的OA設(shè)備,游戲機(jī)以及許多其它方面。無需說明,圖25僅給出了顯示設(shè)備的可能結(jié)構(gòu)的例子,該設(shè)備包括一個(gè)提供有通過裝備許多表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置而配備的電子源的顯示板,且本發(fā)明并不局限于此,例如,對(duì)于特定應(yīng)用,不必要的圖25中的一些電路元件可以省略,相反,根據(jù)應(yīng)用,可以裝備另外的元件。例如,如果根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備用作電視電話,它可適當(dāng)?shù)刂谱鳛榘硗獾脑珉娨晹z像機(jī),麥克風(fēng),發(fā)光設(shè)備和包括調(diào)制器的發(fā)射/接收電路。如上詳細(xì)描述,通過在表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射裝置的高電位端導(dǎo)電薄膜上裝備對(duì)入射電子進(jìn)行彈性散射、長度L由公式(1)確定(深度不超過10nm)的電子散射面。該設(shè)備的電子發(fā)射效率可大大改善,另外,通過在接近電子發(fā)射區(qū)域,低電位端導(dǎo)電薄膜上配備一個(gè)低逸出功物質(zhì)層,該設(shè)備的發(fā)射電流可以提高,或者通過配備一個(gè)高熔點(diǎn)物質(zhì)層,發(fā)射電流的降低可以被抑制。權(quán)利要求1.一種電子束設(shè)備,其包括電子發(fā)射裝置,陽極,給所述電子發(fā)射裝置加電壓Vf(V)的裝置和給所述陽極加電壓Va(V)的裝置,所述電子發(fā)射裝置和所述陽極分開一段距離H(m),其中所述電子發(fā)射裝置具有分布在與低電位端電極相連的低電位端導(dǎo)電薄膜和與高電位端電極相連的高電位端導(dǎo)電薄膜之間的電子發(fā)射區(qū),還具有包括半導(dǎo)體物質(zhì)、厚度不超過10nm的薄膜,所述含半導(dǎo)體薄膜在所述高電位端導(dǎo)電薄膜上從所述電子發(fā)射區(qū)向所述高電位端電極延伸,其長度滿足公式(1)表達(dá)的關(guān)系L&GreaterEqual;1&pi;VfVaH---(1)]]>2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束設(shè)備,其中所述含半導(dǎo)體薄膜分布在材料不同于半導(dǎo)體物質(zhì)、位于所述高電位端導(dǎo)電薄膜表面的薄膜的表面。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子束設(shè)備,其中所述不同材料的主要成分包含周期表2a或3a組中的元素。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子束設(shè)備,其中所述半導(dǎo)體物質(zhì)包含Si或B,所述不同材料包括至少Sr,Ba,Sc和La中的一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束設(shè)備,其中所述含半導(dǎo)體物質(zhì)的薄膜直接置于所述高電位端導(dǎo)電薄膜的表面。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子束設(shè)備,其中所述半導(dǎo)體物質(zhì)包含Si或B。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束設(shè)備,其中所述含半導(dǎo)體物質(zhì)的薄膜構(gòu)成電子散射面。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子束設(shè)備,其中所述含半導(dǎo)體物質(zhì)的薄膜分布在材料與半導(dǎo)體物質(zhì)不同、位于所述高電位端導(dǎo)電薄膜表面上的薄膜的表面上,所述電子散射面形成在所述半導(dǎo)體物質(zhì)和所述不同材料的分界面上。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子束設(shè)備,其中所述不同材料的主要成分包含周期表2a或3a組元件。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子束設(shè)備,其中所述半導(dǎo)體物質(zhì)包含Si或B,所述不同材料至少包括Sr,Ba,Sc和La中的一種。11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子束設(shè)備,其中所述含半導(dǎo)體物質(zhì)的薄膜直接位于所述高電位端導(dǎo)電薄膜的表面,所述電子散射面在所述半導(dǎo)體物質(zhì)和所述不同材料的界面上形成。12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子束設(shè)備,其中所述半導(dǎo)體物質(zhì)包含Si或B。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束設(shè)備,其中所述電子發(fā)射裝置在所述低電位端導(dǎo)電薄膜上、至少在電子發(fā)射區(qū)附近還包括一層逸出功低于所述低電位端導(dǎo)電薄膜材料逸出功的物質(zhì)。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束設(shè)備,其中所述電子發(fā)射裝置在所述低電位端導(dǎo)電薄膜上、至少在電子發(fā)射區(qū)附近還包括一層熔點(diǎn)高于所述低電位端導(dǎo)電薄膜材料熔點(diǎn)的物質(zhì)。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電子束設(shè)備,其中所述高熔點(diǎn)材料至少包含Nb,Mo,Ru,Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Zr和Rh中的一種。16.根據(jù)權(quán)利要求1到15中任何一個(gè)所述的電子束設(shè)備,其中,它包括多個(gè)排布在襯底上的電子發(fā)射裝置。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電子束設(shè)備,其中所述多個(gè)電子發(fā)射裝置由多條行方向?qū)Ь€和多條列方向?qū)Ь€連線,形成矩陣布線方案。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電子束設(shè)備,其中所述多個(gè)電子發(fā)射裝置以梯狀方式排列。19.根據(jù)權(quán)利要求1到15中任何一個(gè)所述的電子束設(shè)備,其中它包括受所述電子發(fā)射裝置發(fā)射的電子束輻射以產(chǎn)生圖像的成像元件。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電子束設(shè)備,其中所述多個(gè)電子發(fā)射裝置排布在襯底上。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電子束設(shè)備,其中所述多個(gè)電子發(fā)射裝置由多條行方向?qū)Ь€和多條列方向?qū)Ь€連線,形成陣列布線方案。22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電子束設(shè)備,其中所述多個(gè)電子束發(fā)射裝置以梯狀方式排列。23.一種驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備的方法,所述電子束設(shè)備包括電子發(fā)射裝置和陽極,所述電子發(fā)射裝置具有分布在與低電位端電極相連的低電位端導(dǎo)電薄膜和與高電位端電極相連的高電位端導(dǎo)電極薄膜之間的電子發(fā)射區(qū),還具有含半導(dǎo)體物質(zhì)且厚度不超過10nm的薄膜,所述含半導(dǎo)體薄膜在所述高電位端導(dǎo)電薄膜上從所述電子發(fā)射區(qū)向所述高電位端電極延伸長度L(m);所述陽極與所述電子發(fā)射裝置相距距離H(m),其中驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備時(shí)要使加于所述電子發(fā)射裝置的電壓Vf(V)和加于所述陽極的電壓Va(V)滿足公式(1)表達(dá)的關(guān)系L&GreaterEqual;1&pi;VfVaH----(1)]]>24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備的方法,其中所述含半導(dǎo)體物質(zhì)的薄膜分布在材料與半導(dǎo)體物質(zhì)不同、被置于所述高電位端導(dǎo)電薄膜表面的薄膜的表面上。25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備的方法,其中所述不同材料的主要成分包含周期表2a或3a組的元素。26.根據(jù)權(quán)利權(quán)利要求24所述的驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備的方法,其中所述半導(dǎo)體物質(zhì)包含Si或B,所述不同材料至少包括Sr,Ba,Sc,和La中的一種。27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備的方法,其中所述含半導(dǎo)體物質(zhì)的薄膜被直接置于所述高電位端導(dǎo)電薄膜的表面上。28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備的方法,其中所述半導(dǎo)體物質(zhì)包含Si或B。29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備的方法,其中所述含半導(dǎo)體物質(zhì)的薄膜形成電子散射面。30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備的方法,其中所述含半導(dǎo)體物質(zhì)的薄膜分布在材料不同于半導(dǎo)體物質(zhì)、位于所述高電位端導(dǎo)電薄膜表面上的薄膜的表面上,所述電子散射面在所述半導(dǎo)體物質(zhì)和所述不同材料的分界面處形成。31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備的方法,其中所述不同材料的主要成分包括周期表2a或3a組元素。32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備的方法,其中所述半導(dǎo)體物質(zhì)包括Si或B,所述不同材料至少包括Sr,Ba,Sc,和La中的一種。33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備的方法,其中所述含半導(dǎo)體物質(zhì)的薄膜被直接置于所述高電位端導(dǎo)電薄膜表面的表面上,所述電子散射面在所述半導(dǎo)體物質(zhì)和所述不同材料的分界面處形成。34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備的方法,其中所述半導(dǎo)體物質(zhì)包括Si和B。35.根據(jù)權(quán)利要求23所述的驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備的方法,其中所述電子束發(fā)射裝置在低電位端導(dǎo)電薄膜上,至少在電子發(fā)射區(qū)附近還包括一層逸出功低于所述低電位端導(dǎo)電薄膜材料逸出功的物質(zhì)。36.根據(jù)權(quán)利要求23所述的驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備的方法,其中所述電子發(fā)射裝置在所述低電位端導(dǎo)電薄膜上,至少在電子發(fā)射區(qū)附近還包括一層熔點(diǎn)高于所述低電位端導(dǎo)電薄膜材料熔點(diǎn)的物質(zhì)。37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備的方法,其中所述高熔點(diǎn)材料至少包括Nb,Mo,Ru,Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Zr和Rh中的一個(gè)。38.根據(jù)權(quán)利要求23到27中任何一個(gè)所述的驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備的方法,其中電子束設(shè)備還包括排列在襯底上的多個(gè)電子發(fā)射裝置。39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備的方法,其中所述多個(gè)電子發(fā)射裝置由多條行方向?qū)Ь€和多條列方向?qū)Ь€連接,形成矩陣狀布線方案。40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備的方法,其中所述多個(gè)電子發(fā)射裝置以梯形方式排列。41.根據(jù)權(quán)利要求23到37中任一個(gè)所述的驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備的方法,其中電子束設(shè)備還包括受所述電子發(fā)射裝置發(fā)射的電子束輻射以產(chǎn)生圖像的成像元件。42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備的方法,其中所述多個(gè)電子發(fā)射裝置排列在襯底上。43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備的方法,其中所述多個(gè)電子發(fā)射裝置由多條行方向?qū)Ь€和多條列方向?qū)Ь€連接,形成矩陣狀布線方案。44.根據(jù)權(quán)利要求42所述的驅(qū)動(dòng)電子束設(shè)備的方法,其中所述多個(gè)電子發(fā)射裝置以梯形方式排列。全文摘要一種電子束設(shè)備包括電子發(fā)射裝置,與電子發(fā)射裝置相距H的陽極,給裝置加電壓Vf(V),和給陽極加電壓Va(V)的裝置。電子發(fā)射裝置具有分布在與低電位端電極相連的低電位端導(dǎo)電薄膜和與高電位端電極相連的高電位端導(dǎo)電薄膜之間的電子發(fā)射區(qū)。該裝置還具有含有半導(dǎo)體物質(zhì)、厚度不超過10nm的薄膜。含半導(dǎo)體的薄膜在高電位端導(dǎo)電薄膜上從電子發(fā)射區(qū)向高電位端電極延伸一段長度L(m)。上面的Vf,Va,H和L滿足關(guān)系L≥(1/π)·(Vf/Va)·H。文檔編號(hào)H01J1/316GK1135652SQ96101340公開日1996年11月13日申請(qǐng)日期1996年1月31日優(yōu)先權(quán)日1995年1月31日發(fā)明者織田仁申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社
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