專利名稱：電子源和圖像顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有減少放電的電極結(jié)構(gòu)的電子源以及使用這種電子源的圖像顯示設(shè)備。
背景技術(shù)：
電子發(fā)射器件的常規(guī)應(yīng)用包括圖像顯示設(shè)備。例如，其中電子源襯底和相對(duì)襯底彼此平行地相對(duì)放置的抽空的平面電子束顯示板是公知的，在這種顯示板中電子源襯底包含大量的冷陰極電子發(fā)射器件，并且相對(duì)襯底配備有加速?gòu)碾娮影l(fā)射器件發(fā)射的電子的陽極電極和用作發(fā)光部件的熒光體。平面電子束顯示板比如今廣泛使用的陰極射線管(CRT)顯示設(shè)備具有更輕的重量和更大的屏幕尺寸。此外，它可以比其它的平面顯示板比如平面液晶顯示板、等離子體顯示器和電致發(fā)光顯示器提供更亮、更高質(zhì)量的圖像。
因此，對(duì)于在陽極電極和冷陰極電子發(fā)射器件之間施加電壓以加速?gòu)睦潢帢O電子發(fā)射器件發(fā)射的電子的圖像顯示設(shè)備，有利的是施加較高的電壓以使發(fā)射亮度最大化。根據(jù)器件的類型，所發(fā)射的電子束在到達(dá)陽極電極之前發(fā)散，因此，為實(shí)施高分辨率的顯示，優(yōu)選減小在背板和面板之間的襯底間的距離。
然而，更短的襯底間距離在襯底之間實(shí)質(zhì)上導(dǎo)致了更高的電場(chǎng)，這使得電子發(fā)射器件更加容易因?yàn)榉烹姸鴶嗔?。日本專利申?qǐng)公開第H09-298030號(hào)公開了這樣的一種圖像顯示設(shè)備其中在配備有電子發(fā)射區(qū)的導(dǎo)電膜和器件電極之間放置低熔點(diǎn)材料的過流保護(hù)部件，由此防止了在器件電極之間發(fā)生短路的情況下影響其它的器件。日本專利申請(qǐng)公開第H09-245689號(hào)公開了一種在活性區(qū)之外放置保險(xiǎn)絲的圖像顯示設(shè)備。日本專利申請(qǐng)公開第H07-94076號(hào)公開了這樣的想法安裝通過短路電流燒掉的電阻層，以防止在FED中的發(fā)射極-柵極短路電路。它還公開了通過以絕緣層覆蓋電阻層，也可以防止在電阻層熔化的情況下產(chǎn)生氣體，由此防止了由氣體產(chǎn)生的二次放電。
然而，在日本專利申請(qǐng)公開第H09-298030號(hào)、日本專利申請(qǐng)公開第H09-245689號(hào)和日本專利申請(qǐng)公開第H07-94076號(hào)中公開的技術(shù)還不夠，仍然需要一種可以更加可靠地防止放電的影響的方法。如果施加給圖像形成部件的電壓被設(shè)置在較高的電平，通過放電燒斷的保險(xiǎn)絲有時(shí)可能導(dǎo)致產(chǎn)生新的放電，這導(dǎo)致了在更長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)的較大電流的放電。這增加了損害并致命地污染了面板中的真空環(huán)境，給器件的可靠性帶來了嚴(yán)重的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是解決上述的問題，實(shí)施了這樣的一種電極結(jié)構(gòu)以可靠的方式快速地?fù)錅珉娀《粫?huì)維持放電電流，以及提供了一種配備有這種電極結(jié)構(gòu)的電子源和圖像顯示設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種電子源，包括多個(gè)電子發(fā)射器件，每個(gè)電子發(fā)射器件具有一個(gè)器件電極對(duì)和在該器件電極對(duì)之間的電子發(fā)射區(qū)；連接多個(gè)電子發(fā)射器件的器件電極對(duì)中的一個(gè)電極的第一布線；連接多個(gè)電子發(fā)射器件的器件電極對(duì)中的另一個(gè)電極并與第一布線交叉的第二布線；和至少使第一布線和第二布線的交叉處絕緣并部分地覆蓋該器件電極對(duì)中的至少一個(gè)電極的絕緣層，其中，該器件電極對(duì)中的一個(gè)電極具有第一區(qū)和位于第一區(qū)與第一布線之間并比第一區(qū)更易熔斷的第二區(qū)，第二區(qū)部分地被絕緣層覆蓋。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種圖像顯示設(shè)備，該圖像顯示設(shè)備包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的電子源；和圖像形成部件，該圖像形成部件至少具有用于通過以從電子源發(fā)射的電子進(jìn)行輻射而發(fā)光的發(fā)光部件和用于施加電壓以加速電子的電極。
通過下文對(duì)示范實(shí)施例的描述(參考附圖)，本發(fā)明的其它特征將會(huì)變得清楚。


附圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的電子源的第一實(shí)施例的平面示意圖；附圖2A、2B、2C、2D、2E和2F是在附圖1中所示的電子源的制造過程的平面示意圖；附圖3A、3B、3C、3D和3E是詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)的附圖；附圖4A、4B、4C和4D是根據(jù)本發(fā)明的高溫區(qū)的具體實(shí)例；附圖5A、5B、5C和5D是根據(jù)本發(fā)明的高溫區(qū)的具體實(shí)例的示意圖；附圖6A和6B是根據(jù)本發(fā)明的高溫區(qū)的優(yōu)選結(jié)構(gòu)實(shí)例的示意圖；附圖7所示為在本發(fā)明的第二實(shí)例中生產(chǎn)的電子源的平面示意圖；和附圖8A和8B所示為根據(jù)常規(guī)實(shí)例的電子源的平面示意圖。
具體實(shí)施例方式
參考附圖1描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。附圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的電子源的優(yōu)選形式，其中附圖標(biāo)記1表示玻璃襯底(由Asahi GlassCo.，Ltd.生產(chǎn)的PD200鈉鈣玻璃、石英等)或者由陶瓷襯底構(gòu)成的電子源襯底。電子源襯底1有時(shí)以用作堿性阻擋層的硅石涂敷以防止影響電子源特性。附圖標(biāo)記2和3分別表示由諸如Pt、Au或Ru的金屬膜制成的掃描側(cè)器件電極和信號(hào)側(cè)器件電極。附圖標(biāo)記7表示包括電子發(fā)射區(qū)8的導(dǎo)電膜。導(dǎo)電膜7由諸如Pt或Ru的金屬或其氧化物制成。
信號(hào)側(cè)器件電極3與信號(hào)布線4電連接，該信號(hào)布線4將來自外部驅(qū)動(dòng)器(未示出)的顯示信號(hào)波形發(fā)送給該器件。掃描側(cè)器件電極2與掃描布線6電連接，該掃描布線6將來自外部驅(qū)動(dòng)器(未示出)的掃描信號(hào)波形發(fā)送給該器件。信號(hào)布線4和掃描布線6(從顯示質(zhì)量和功耗的角度看它們都應(yīng)該具有較低的電阻)通過厚膜印刷(絲網(wǎng)印刷或膠版印刷)、使用感光印刷膏的相片印刷、鍍金等方法制造。優(yōu)選布線材料包括Ag和Cu。
電絕緣層或高電阻層應(yīng)該被提供在信號(hào)布線4和掃描布線6之間。在附圖1中提供絕緣層5。絕緣層5可以通過厚膜印刷或者借助于貼相糊膏(photo paste)來印刷而主要由PbO制造。
附圖1中的電子源的制造過程在附圖2A至2F中示出。
通過薄膜處理在電子源襯底1上形成掃描側(cè)器件電極2(附圖2A)，以類似的方式形成信號(hào)側(cè)器件電極3(附圖2B)。掃描側(cè)器件電極2和信號(hào)側(cè)器件電極3通過濺射、真空淀積、等離子體CVD或其它的處理形成。接著，如附圖2C所示，通過厚膜印刷處理比如絲網(wǎng)印刷或通過使用感光材料的貼相糊膏印刷形成信號(hào)布線4。所使用的材料是與玻璃成分混合的Ag。接著，通過貼相糊膏印刷形成絕緣層5的圖形(附圖2D)。要求構(gòu)圖精度的絕緣層5通過施加、曝光、干燥、顯影和烘焙由通過混合感光材料和玻璃成分制備的貼相糊膏形成。隨后，通過厚膜印刷處理形成掃描布線6(附圖2E)，并且由Pd等通過噴墨涂敷形成導(dǎo)電膜7(附圖2F)。
接著，執(zhí)行稱為通電形成的電加工處理。通電形成涉及從電源(未示出)通過掃描布線6和信號(hào)布線4在器件電極2和3之間傳遞電流，局部地破壞導(dǎo)電膜7或使其變形或改變它的質(zhì)量，由此形成其結(jié)構(gòu)已經(jīng)被改變的區(qū)域。其結(jié)構(gòu)已經(jīng)被局部改變的區(qū)域稱為電子發(fā)射區(qū)8。
優(yōu)選地，對(duì)進(jìn)行了通電形成的器件進(jìn)行稱為激活處理的處理。激活處理是這樣的處理引入激活氣體以便形成真空，例如大約10-2至10-3Pa，并像通電形成的情況那樣反復(fù)地施加恒定峰值的電壓脈沖。這就使來源于真空中存在的有機(jī)物質(zhì)中的碳和碳的化合物淀積在導(dǎo)電薄膜上，由此極大地改變了器件電流If和發(fā)射電流Ie。激活處理通過測(cè)量器件電流If和發(fā)射電流Ie執(zhí)行，并在例如發(fā)射電流Ie飽和時(shí)完成。所施加的電壓脈沖理想地處于驅(qū)動(dòng)電壓。這使得能夠通過微小間隙實(shí)現(xiàn)電子發(fā)射，電子源就完成了。
電子源與其上放置了光發(fā)射部件比如熒光體和鋁金屬背板的面板以及支撐框等氣密地連接，并將其里面抽空以生產(chǎn)圖像顯示設(shè)備。
下文參考附圖3A至3E具體地描述本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
在圖像顯示設(shè)備中可能發(fā)生真空放電，這是因?yàn)閺膋V至幾十kV的大小的高壓被施加給發(fā)光部件(陽極)，該發(fā)光部件響應(yīng)從電子發(fā)射器件發(fā)射的電子束而發(fā)光。雖然放電的原因尚有待確切解釋，但是通過放電產(chǎn)生的電流通常會(huì)損壞電子發(fā)射器件，如附圖3A所示。放電損害將陰極斑點(diǎn)10的痕跡留在導(dǎo)電膜7和器件電極2和3上。電極材料有可能熔化并在陰極斑點(diǎn)10處蒸發(fā)，電流11從陽極(未示出)流到陰極斑點(diǎn)10。
附圖3B示意性地示出了器件電極2和3上的電流。如附圖3B所示，在陰極斑點(diǎn)10的末端上發(fā)生了電流聚集、焦耳熱的產(chǎn)生和器件電極的熔化，因此，陰極斑點(diǎn)行進(jìn)到供應(yīng)電荷的上游(到低電位側(cè))。電流12通過真空和陰極斑點(diǎn)10從陽極流到器件電極2和3。因電流聚集而產(chǎn)生焦耳熱，材料在器件電極2和3上的突變部分13(在最易于變熱的易熔斷第二區(qū)的端部上的那些部分)中開始熔化。然后，在器件電極2和3上的突變部分13中引發(fā)新的陰極斑點(diǎn)14，如附圖3C所示。突變部分是用于電流的橫截面積或電阻確實(shí)突然改變的部分。
由于在上游引發(fā)的陰極斑點(diǎn)14的緣故，阻抗增加和放電開始在原來的陰極斑點(diǎn)10上會(huì)聚(消弧)。另一方面，在突變部分13中引發(fā)的陰極斑點(diǎn)14位于絕緣層5附近，因此它們被絕緣層5屏蔽，并且一旦到達(dá)絕緣層5就消失(附圖3D)。用作屏蔽部件的絕緣層5具有足夠高的電阻，或者由絕緣材料構(gòu)成。此外，熱容(比熱×密度)和熔點(diǎn)越高越好。
因此，通過提供比其它的部分更易于熔斷的部分(第二區(qū))，并從絕緣層5到與布線的連接部分地暴露它們，獲得了本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。在附圖3的結(jié)構(gòu)中，從突變部分13延伸到與布線的連接的器件電極的狹窄部分是第二區(qū)，器件電極的其它部分是第一區(qū)。在這種結(jié)構(gòu)中，在流過閾值電流時(shí)，易熔斷的第二區(qū)的溫度到達(dá)其熔點(diǎn)溫度之上的高溫，將陰極斑點(diǎn)移動(dòng)到第二區(qū)的暴露區(qū)域。這使得可以快速地平息放電。優(yōu)選地，閾值電流被設(shè)定為如上文所述的放電電流。順便指出，在圖像顯示設(shè)備的情況下，放電電流取決于陽極的面積、所施加的電壓、陽極和電子源之間的距離、陽極阻抗(下文描述)等。例如，如果陽極面積是0.4m2，所施加的電壓是10kV，陽極和電子源之間的距離是1.6mm，則放電電流大約100安培，這取決于阻抗。此外，為了減小放電電流，有時(shí)在使得各分區(qū)之間的電阻充分增大的條件下分割陽極。在這種情況下，放電電流根據(jù)陽極分區(qū)的數(shù)量N減小到大約100/N安培。此外，理想的是，閾值電流例如被設(shè)定為等于或低于驅(qū)動(dòng)器的可允許電流的值。于是，即使在器件電極由于放電而斷裂時(shí)單個(gè)位失效，驅(qū)動(dòng)器仍然保持完好，損壞不會(huì)傳播到一行或一塊。更為優(yōu)選地，考慮更高的電阻布線(在此被認(rèn)為是信號(hào)布線)的電阻來確定閾值電流。在放電電流通過信號(hào)布線流動(dòng)時(shí)，電位上升，對(duì)連接到信號(hào)布線的電子發(fā)射器件造成損害。為了避免這種情況，閾值電流被設(shè)定為Vth/Rsig或更小，這里Vth是器件被損壞時(shí)的閾值電壓，Rsig是信號(hào)布線到地端的電阻。順便指出，在表面導(dǎo)電型電子發(fā)射器(下文描述)的情況下，器件被損壞時(shí)的閾值電壓是在制造的過程中施加給器件的最大電壓。具體地，它是在形成、激活或其它的處理(下文描述)中的最大施加電壓。接下來，詳細(xì)而又具體地描述易熔斷區(qū)(下文有時(shí)稱為熾熱部分)的結(jié)構(gòu)。
(突變部分和薄線結(jié)構(gòu))溫度在突變部分13中的上升可以根據(jù)布線材料(器件電極2和3)的電特性(電阻和溫度電阻系數(shù))和熱特性(熱導(dǎo)率、密度和比熱)、襯底的熱特性以及布線材料和襯底的幾何結(jié)構(gòu)確定。例如，使用形狀和電流作為輸入通過有限元解算器實(shí)施的耦合的電流場(chǎng)和熱導(dǎo)率分析使得可以預(yù)測(cè)溫度達(dá)到熔點(diǎn)時(shí)陰極斑點(diǎn)從10移動(dòng)到14。新的陰極斑點(diǎn)14通過絕緣層5的屏蔽效應(yīng)快速消失，使得可以預(yù)測(cè)并控制放電電流及其持續(xù)時(shí)間。為了充分利用突變部分13的電流聚集效應(yīng)，優(yōu)選提供寬度為W的狹窄部分作為在突變部分13之后(絕緣層5附近)的易熔斷的熾熱部分，并設(shè)定突變部分的曲率半徑R為R＜(W/5)至(W/10)。附圖3E所示為在附圖3D中所示的突變部分13附近的區(qū)域的放大的視圖。
當(dāng)存在兩個(gè)或更多個(gè)在高于閾值的電流流動(dòng)時(shí)變熱并熔化的突變部分13時(shí)(如附圖4A所示)，可以采用這樣的結(jié)構(gòu)它們中的一些被作為屏蔽層的絕緣層5完全覆蓋。此外，當(dāng)存在兩個(gè)或更多個(gè)易熔斷區(qū)時(shí)，可以采用這樣的結(jié)構(gòu)它們中的一些被絕緣層完全覆蓋。即，根據(jù)本發(fā)明，只要易熔斷區(qū)的一部分從絕緣層暴露就足夠了。此外，在附圖4A中的結(jié)構(gòu)中，易熔斷的第二區(qū)(熾熱部分)作為寬度為W的狹窄部分而提供在突變部分13之后(絕緣層5附近)。
附圖4B所示為這樣的一種結(jié)構(gòu)其中兩個(gè)突變部分13和13′被形成以更加可靠地引發(fā)陰極斑點(diǎn)14并可靠地使原來的陰極斑點(diǎn)消失。順便指出，在附圖4B、4C和4D中，省去了與在附圖4A中的部件相同的部件的附圖標(biāo)記。在附圖4B中，通過在器件電極2的部分中形成狹窄部分，提供易熔斷的第二區(qū)(熾熱部分)。此外，如附圖4C所示，所有的兩個(gè)突變部分13和13′都可以被作為屏蔽層的絕緣層5覆蓋。
雖然在上文的附圖4A至4C中已經(jīng)示出了僅僅器件電極2的各種形式，但是完全相同的結(jié)構(gòu)可用于器件電極3而沒有任何問題。
(高電阻結(jié)構(gòu))在附圖4D中，不提供狹窄部分，而是形成高電阻部分16作為緊靠在器件電極2上的絕緣層5之下或附近的易熔斷的熾熱部分(第二區(qū))。局部地增加電阻的可能手段包括局部地減小膜厚度或者使膜多孔或者粗糙。另一方面，如果不同于用于其它部分的材料的高電阻材料被用于高電阻部分16，則容易實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的該種結(jié)構(gòu)。順便指出，在附圖4D中的器件電極3具有高電阻部分和狹窄部分，它們兩者都形成了易熔斷的第二區(qū)。此外，在附圖4C和4D中，多個(gè)突變部分或高電阻部分中的一些被絕緣層5覆蓋，并且如附圖4A的情況一樣，它們中的僅一部分從絕緣層暴露就足夠了。
不是如附圖4D中所示那樣以高電阻部分16替代包含突變部分的所有區(qū)域，而可以使高電阻部分16替代包含突變部分的區(qū)域的僅一部分，如附圖5A至5D所示。這種結(jié)構(gòu)使電流通過避開高電阻部分16而流動(dòng)，因此在突變部分13中出現(xiàn)電流聚集，使得它們比它們的周圍更熱。換句話說，通過在低電阻部分中插入高電阻部分，可以提供電流聚集的部分，并使這些部分更熱。因此，在附圖5A至5D的結(jié)構(gòu)中，提供易熔斷的第二區(qū)(熾熱部分)作為在高電阻部分16附近的狹窄部分。
(結(jié)構(gòu))也可以通過使熱導(dǎo)率、熱擴(kuò)散系數(shù)、比熱和密度而不是電特性與周圍不同來提供熾熱部分。具體地說，通過降低在附圖4D和附圖5A至5D中的高電阻部分的熱導(dǎo)率可以提供熾熱部分，而通過降低熱擴(kuò)散系數(shù)、比熱和密度可以實(shí)現(xiàn)降低該高電阻部分16的熱導(dǎo)率。
如果選擇材料以使高電阻部分16的熔點(diǎn)低于絕緣層5的熔點(diǎn)，則可以確?？煽康貙?shí)現(xiàn)消弧。這是因?yàn)槿绻唠娮璨糠?6的熔點(diǎn)高于絕緣層5的熔點(diǎn)，則在高電阻部分16熔化時(shí)絕緣層5可能熔化。在這種情況下，將會(huì)降低絕緣層5對(duì)陰極斑點(diǎn)14的屏蔽效果。優(yōu)選地，在高電阻部分16和絕緣層5之間的熔點(diǎn)的差值是500℃或更高。
為了即使在絕緣層5熔化時(shí)仍然維持屏蔽效果，絕緣層必須具有足夠的厚度。即，使用具有高熔點(diǎn)的材料可以減小絕緣層5的厚度。優(yōu)選地，絕緣層5由具有高熔點(diǎn)的材料比如SiO2、氧化鋁(Al2O3)或者氧化鋯(ZrO2)制成。
優(yōu)選地，高電阻部分16由具有較低的熔點(diǎn)的材料比如鉛、鋅、鋁或含銦的ITO制成。
(爬電距離的規(guī)則)參考附圖6描述在附圖3至5中的高電阻部分16或突變部分13的暴露區(qū)相對(duì)于絕緣層5的優(yōu)選位置。順便指出，附圖6B所示為器件的器件電極2在附圖6A的中心上的部分的放大視圖，該部分位于被絕緣層5覆蓋的區(qū)域附近。
如附圖6B所示，在電流通過布線時(shí)，陰極斑點(diǎn)14從突變部分13(它成為除了電子發(fā)射區(qū)8之外的最熱的部分)行進(jìn)到絕緣層5，然后由于電屏蔽效應(yīng)的緣故在絕緣層5的側(cè)面上停滯。用L表示從突變部分13到絕緣層5的距離，用W表示在熾熱部分(易熔斷的第二區(qū))所暴露的區(qū)域和絕緣層之間的邊界處的熾熱部分的暴露區(qū)的寬度(絕緣層對(duì)器件電極的覆蓋寬度)?？梢钥吹剑钡较?，陰極斑點(diǎn)14從成為最熱部分的突變部分13最多行進(jìn)(W+L)的距離。如果直到熄滅的時(shí)間是τ并且陰極斑點(diǎn)14的行進(jìn)速率是Varc(＝200m/s)，則可以估計(jì)τ＝(W+L)/Varc。
另一方面，從陰極斑點(diǎn)14產(chǎn)生的氣體以由下式給出的速率Vgas擴(kuò)散到周圍區(qū)，并達(dá)到相鄰的電子發(fā)射器件。如果在那里氣體分壓上升，則相鄰的電子發(fā)射器件可能放電。
Vgas＝(2RT/M)1/2[其中，R氣體常數(shù)＝8.314772J/molKT電極(根據(jù)本發(fā)明由Pt制成)的熔點(diǎn)＝2042.15KM噴射氣體的質(zhì)量數(shù)(根據(jù)本發(fā)明為Ar和Pt；采用Ar的質(zhì)量數(shù)39.948g/mol)]在這種情況下，給定的電子發(fā)射器件和相鄰的電子發(fā)射器件相繼被損壞，導(dǎo)致了明顯的缺陷。為避免這種情況，必要條件是通過從陰極斑點(diǎn)14到相鄰的電子發(fā)射器件的電子發(fā)射區(qū)8的距離P和氣體分子的速度Vgas確定的到達(dá)時(shí)間(P/Vgas)比直到熄滅的時(shí)間τ長(zhǎng)。順便指出，移動(dòng)到了突變部分13的陰極斑點(diǎn)14的位置可以被突變部分13的位置替代。
一個(gè)重要的條件是直到熄滅的時(shí)間τ短于選擇掃描布線的時(shí)間周期1H。1H被如下地定義1H＝(f×N)-1[秒]。
其中，f是滾動(dòng)頻率(Hz)，而N是掃描頻率(Hz)。
一般地，氣體到達(dá)時(shí)間短于1H。因此，如果直到熄滅的時(shí)間τ短于氣體到達(dá)時(shí)間則會(huì)滿足上述的條件。
即，P/Vgas≥(W+L)/Varc，意味著從熾熱部分到絕緣層5的距離L和電極寬度W必須滿足條件W+L≤P·Varc/Vgas。
一般地，陰極斑點(diǎn)的速度Varc被報(bào)告為從10到500m/s(HANDBOOK OF VACUUM ARC SCIENCE ANDTECHNOLOGY，NOYES PUBLICATIONS，1995，pp86)。根據(jù)本發(fā)明，大約Varc＝200m/s。氣體速度Vgas是(2RT/M)1/2，這里R是氣體常數(shù)(8.314772J/molK)。根據(jù)本發(fā)明，鉑電極材料和在鉑電極材料的淀積的過程中采用的氣體比如Ar是主要的，因此T是在鉑的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)之間(2,042至4,100K)，并且M＝39.95。因此氣體速度Vgas大約是1000m/s。因此，距離(W+L)≤P/5。更具體地說，對(duì)于高清晰度圖像顯示設(shè)備，大約P＝200微米。因此，(W+L)≤40微米是必要條件。
(實(shí)例)(實(shí)例1)使用在附圖2中所示的處理構(gòu)造具有在附圖1中所示的構(gòu)造的電子源。
通過濺射在2.8毫米厚的玻璃(由Asahi Glass Co.，Ltd.生產(chǎn)的PD200)上形成400納米的二氧化硅涂層來形成電子源襯底1，這里二氧化硅涂層用作堿性阻擋層以防止對(duì)電子源特性的影響。
在電子源襯底1上形成厚度為5納米的Ti膜，通過濺射形成20納米厚的Pt薄膜，通過光致抗蝕劑施加、曝光、顯影和蝕刻進(jìn)行構(gòu)圖而形成器件電極2和3。
然后，通過絲網(wǎng)印刷施加含Ag的感光印刷膏。這之后進(jìn)行干燥、曝光、顯影和烘焙以形成信號(hào)布線4。接著，為了獲得高位置精度，通過絲網(wǎng)印刷施加貼相糊膏，這里貼相糊膏主要由PbO構(gòu)成，PbO又由玻璃成分和感光材料組成。這之后進(jìn)行干燥、曝光、顯影和烘焙以形成絕緣層5。如附圖1所示，以覆蓋絕緣層5的方式放置信號(hào)布線4。含Ag的貼相糊膏通過絲網(wǎng)印刷施加在它的頂部上，之后通過干燥和烘焙以形成掃描布線6。
在清潔襯底之后，通過應(yīng)用噴射處理和隨后的烘焙形成由PdO構(gòu)成的導(dǎo)電膜7。
從突變部分13到絕緣層5的距離L是15微米，在絕緣層5中的器件電極2和3的覆蓋寬度W是20微米，從突變部分13到相鄰的電子發(fā)射器件的距離P(從突變部分13到電子發(fā)射區(qū)8的距離P)是175微米。
接著，在形成和激活處理之后獲得電子源。然后，將電子源襯底通過封接而連接到配備有發(fā)光部件(未示出)的面板，從而構(gòu)成了圖像顯示設(shè)備。隨后，將它與驅(qū)動(dòng)器(未示出)和高壓電源電連接，并通過施加預(yù)定的電壓來顯示圖像。
附圖8A和8B所示為在日本專利申請(qǐng)公開第H09-298030號(hào)中公開的電子源的結(jié)構(gòu)。在附圖8A和8B中，附圖標(biāo)記21表示襯底，22和23表示器件電極，24表示導(dǎo)電膜(器件膜)，25表示電子發(fā)射區(qū)，以及26表示過流保護(hù)膜(用作保險(xiǎn)絲的低熔點(diǎn)材料)。這個(gè)結(jié)構(gòu)與上文的實(shí)例不同之處在于，它不提供消弧結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)閮H僅安裝了保險(xiǎn)絲(低熔點(diǎn)材料)26，而不是以用作屏蔽材料的絕緣層部分地覆蓋熾熱部分。具體地，在發(fā)生放電時(shí)陰極斑點(diǎn)移到保險(xiǎn)絲，在那里維持放電，這能夠使氣體快速流動(dòng)到施加了電壓的相鄰的器件，也引發(fā)了在相鄰器件中的放電和損害的循環(huán)。即，由于不可能控制保險(xiǎn)絲燒斷的位置，因此在保險(xiǎn)絲燒斷之前需要時(shí)間并可能產(chǎn)生大量的氣體，在相鄰的器件中造成新的放電。
即使應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備，在所施加的電壓增加時(shí)仍然可能發(fā)生放電。在仔細(xì)地觀測(cè)放電損害時(shí)，發(fā)現(xiàn)放電損害局限于單個(gè)器件內(nèi)的比例遠(yuǎn)高于常規(guī)實(shí)例的比例，由此證實(shí)了本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
此外，作為比較實(shí)例，構(gòu)造并檢查圖像顯示設(shè)備，在這種設(shè)備中從在附圖1中的突變部分13到絕緣層的距離L被設(shè)定為20微米，絕緣層對(duì)器件電極的覆蓋寬度W設(shè)定在50和10微米之間，施加了電壓的相鄰的電子發(fā)射器件的距離P(從突變部分13到電子發(fā)射區(qū)8的距離P)被設(shè)定為175微米。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的放電損害局限于單個(gè)器件的比例高于任何比較實(shí)例。
(實(shí)例2)構(gòu)造具有在附圖7中所示的結(jié)構(gòu)的電子源。
實(shí)例2與實(shí)例1不同之處在于提供了高電阻部分16(電阻的突變部分)，高電阻部分16具有較小的寬度，并且用ITO作為材料。因此，在引發(fā)陰極斑點(diǎn)時(shí)，高電阻部分16趨于被還原到具有比作為覆蓋材料的絕緣層5的熔點(diǎn)更低的熔點(diǎn)的材料。用于高電阻部分16的低電阻材料的使用使得可以將作為覆蓋材料的絕緣層5維持在穩(wěn)定的狀態(tài)并增加消弧的穩(wěn)定性。
通過濺射形成ITO層，然后進(jìn)行構(gòu)圖。其余的制造方法與實(shí)例1相同。
在本實(shí)例中，從將變得熾熱的高電阻部分16的突變部分13到絕緣層5的距離L被設(shè)定為10微米，絕緣層對(duì)器件電極的覆蓋寬度W被設(shè)定為20微米，到施加了電壓的相鄰的電子發(fā)射器件的距離P(從突變部分13到電子發(fā)射區(qū)8的距離P)被設(shè)定為160微米。
通過增加施加給根據(jù)本實(shí)例的圖像顯示設(shè)備和配備有根據(jù)常規(guī)實(shí)例的電子源的圖像顯示設(shè)備的電壓產(chǎn)生放電，并仔細(xì)地觀測(cè)放電損害。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)根據(jù)本實(shí)例放電損害局限于單個(gè)器件的比例高得多，由此證實(shí)了本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，器件電極中的熾熱部分(第二區(qū))在放電的過程中熔化并斷裂，有效地結(jié)束了放電并抑制了相鄰的電子發(fā)射器件中的新的放電。這使得放電的影響最小化，由此使得提供較高可靠性的圖像顯示設(shè)備成為可能。
雖然已經(jīng)參考示范實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解的是本發(fā)明并不局限于所公開的示范實(shí)施例。所附權(quán)利要求的范圍應(yīng)當(dāng)給予最寬地解釋，以便包含所有這些改進(jìn)以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種電子源，包括多個(gè)電子發(fā)射器件，每個(gè)電子發(fā)射器件具有一個(gè)器件電極對(duì)和在該器件電極對(duì)之間的電子發(fā)射區(qū)；連接所述多個(gè)電子發(fā)射器件的器件電極對(duì)中的一個(gè)電極的第一布線；連接所述多個(gè)電子發(fā)射器件的器件電極對(duì)中的另一個(gè)電極并與第一布線交叉的第二布線；和至少使第一布線和第二布線的交叉處絕緣并部分地覆蓋該器件電極對(duì)中的至少一個(gè)電極的絕緣層，其中，該器件電極對(duì)中的所述一個(gè)電極具有第一區(qū)和位于第一區(qū)與第一布線之間、并比第一區(qū)更易熔斷的第二區(qū)，第二區(qū)部分地被暴露和被絕緣層覆蓋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子源，其中滿足下面的關(guān)系(W+L)≤P/5其中，L是從第二區(qū)的暴露區(qū)到絕緣層的距離，W是暴露區(qū)在該暴露區(qū)和絕緣層之間的邊界處的寬度，P是從暴露區(qū)到相鄰的電子發(fā)射器件的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子源，其中第二區(qū)的寬度小于第一區(qū)的寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子源，其中第二區(qū)的厚度小于第一區(qū)的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子源，其中第二區(qū)的電阻高于第一區(qū)的電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子源，其中第二區(qū)由具有比第一區(qū)的電阻更高的電阻的材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子源，其中第二區(qū)由具有比第一區(qū)的熱擴(kuò)散系數(shù)更小的熱擴(kuò)散系數(shù)的材料制成。
8.一種圖像顯示設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求1的電子源；和圖像形成部件，該圖像形成部件至少具有用于通過以從電子源發(fā)射的電子進(jìn)行輻射而發(fā)光的發(fā)光部件和用于施加電壓以加速電子的電極。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了這樣的一種電極結(jié)構(gòu)其以可靠的方式快速地引起消弧而不會(huì)維持放電電流，并提供了一種配備有這種電極結(jié)構(gòu)的電子源和圖像顯示設(shè)備。器件電極2和3在它們連接到掃描布線6和信號(hào)布線4的區(qū)域中部分地變窄，使掃描布線6和信號(hào)布線4絕緣的絕緣層5延伸以覆蓋器件電極2和3的狹窄部分。
文檔編號(hào)H01J29/02GK1921051SQ20061011509
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2006年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月24日
發(fā)明者東尚史, 伊庭潤(rùn), 大橋康雄 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社