專利名稱：電子源和圖像形成裝置及其驅動方法
本申請是申請?zhí)枮?310121395.9、申請人為佳能株式會社的專利申請的分案申請。
本發(fā)明涉及電子源以及應用了電子源的顯示設備等圖像形成裝置，特別是涉及具有多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的電子源以及應用了這種電子源的顯示設備等圖像形成裝置及其驅動方法。
大家知道，有兩種電子發(fā)射器件熱電子源和冷陰極電子源。其中，作為冷陰極電子源有電場發(fā)射式(以下略稱為FE式)、金屬/絕緣層/金屬式(以下略稱為MIM式)和表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件等類型。
人們知道，作為上述FE式的例子，有W.P.Dyke & W.W.Dolan.“Field emission”、Advanced in Electron Physics、8,89(1965)或C.A.Spindt、“PHYSICAL proiperities of thin-filmfield emission cathodes with molybdenium cones”、J.Appl.Phys.47、5248(1976)等報告。
作為上述MIM式的例子，有C.A.Mead.“The tunnel-emission amplifier”、J.Apipl.Phys.、32、646(1961)等報告。
作為上述表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的例子，有M.I.Elinson、Radio Eng.Electron Phys.、10(1965)等報告。
上述表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件，利用了使電流平行地流過形成在基板上的小面積的薄膜而產(chǎn)生電子發(fā)射的現(xiàn)象。這種表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件，除了上述Elinson等人所研制的利用了SnO2薄膜的器件之外，還有人利用Au薄膜〔G.Dittmer“Thin SolidFilms”,9,317(1972)〕、In2O3/SnO2薄膜、〔M.Hartwell andC.G.Fonstad“IEEE Trans.EDConf.”、519(1975)〕和炭薄膜〔荒木久等真空，第26卷，第一號，22頁(1983)〕。
在圖43中，給出了上述M.Hartwell的器件構成圖，這是這些表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的典型構成圖。在該圖中，參考號431是絕緣性基板，參考號432是用濺射在基板上形成的H形金屬氧化物薄膜，用于發(fā)射電子。參考號433是通過稱之為“成形”的工序中的通電處理而運作的電子發(fā)射區(qū)域。這里，我們用434表示含有電子發(fā)射區(qū)域的整個薄膜。另外，對于圖43中的器件，L1被設定為0.5-1mm,W被設定為0.1mm。
歷來，在這些表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件中，一般是在電子發(fā)射之前，先用稱之為“成形”的工序進行通電處理，在薄膜432上形成電子發(fā)射區(qū)域433。就是說，所謂“成形”法，就是在上述用于電子發(fā)射的薄膜432的兩端加以直流電壓或上升非常緩慢(例如1伏/分左右)的電壓，使用于電子發(fā)射的薄膜432局部被破壞、變形或改變結構，以形成變?yōu)楦咦杩範顟B(tài)的電子發(fā)射區(qū)域433。另外，電子發(fā)射區(qū)域433將使用于電子發(fā)射的薄膜432的一部分產(chǎn)生龜裂，并從這些龜裂處附近發(fā)射出電子。前述進行了成形處理的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件是通過給上述含有電子發(fā)射區(qū)域的薄膜434加上電壓使電流通過器件，從而使電子從前述電子發(fā)射區(qū)域433發(fā)射出來的器件。
但是，在這些已有的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件付諸實用時，碰到了各種各樣的問題。本申請人銳意研究了后述各種改進方法，解決了實際應用方面的各種問題。
上述表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件，因其構造單純且制作容易，故具有可在大面積上以陣列形大量形成的。因而，人們研究出了靈活運用這一特征的各種應用，例如帶電射束源和顯示裝置等。
可以把大量表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件排成一列，以形成作為電子源而工作的器件陣列，其中，用布線把各個器件的兩端分別連結成行，再把這些行排列起來形成列(例如，本申請人的特開平第64-31332號)。
此外，特別是在作為顯示裝置的圖像形成裝置中，近年來應用液晶的平板式顯示裝置代替了CRT而普及開來，但由于它不是自發(fā)光式，故存在著必須具有背照光等問題，人們都希望能開發(fā)一種自發(fā)光的顯示裝置。用配置有大量表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的電子源和用由此電子源發(fā)射出來的電子使之發(fā)出可見光的熒光體組合起來所形成的顯示裝置即圖像形成裝置可以解決上述問題。即便是大畫面的裝置，也可比較容易地制作，而且是一種顯示器傳優(yōu)良的自發(fā)光型顯示裝置(例如，本申請人的美國專利公報5066883號)。
另外，給把上述多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件并聯(lián)排列并連結起來的線(叫做行方向布線)和在與此線正交的方向上(叫做列方向)配置在該電子源與熒光體之間的空間處的控制電極(叫做柵極)加上適當?shù)尿寗有盘?，即可操作上述各種包括由大量表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件構成的電子源和熒光體的發(fā)射顯示裝置(例如，本申請人的特開平1-283749號公報)。
當然，這就必須使每個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件和柵極要對準位置，還必須使柵極和表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件之間的間距要均一，這些都是制作方法上的問題。鑒于這些問題，人們提出了一種新的構成方案在表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件上用積層工藝制作柵極，以解決柵極所伴生的制作方法上的問題(例如，本申請人的特開平3-20941號公報)。
此外，作為使用已有的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的顯示裝置的例子，已公開了這樣的顯示裝置(特公昭45-31615號公報)。如圖44和45所示，在串聯(lián)連接的橫向電流式電子發(fā)射體442和與此電子發(fā)射體442形成格子狀配置的帶狀透明電極444之間，配置有帶有小孔443′的玻璃板443,443的小孔443′正好在上述格子的交點處。在其小孔443′中封入氣體，只有正在發(fā)射電子的橫向電流式電子發(fā)射體442和加有加速電壓E2透明電極444的交點，才能因氣體放電而發(fā)光。在此特公昭45-31615號公報中，關于橫向電流式電子發(fā)射體并未進行詳細說明，但從上面所記載的材料(金屬薄膜、透明導電極薄膜)和從頸狀部分442′的構造與前述表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件相同來考慮，這種橫向電流式電子發(fā)射體應屬于表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射體的范疇。本專利發(fā)明者們所用的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的叫法是據(jù)“薄膜手冊”而定的。
下邊，我們將對利用上述已知的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件而試制的圖像顯示裝置中所發(fā)生的一些問題進行說明。
在前述特公昭45-31615號公報所宣布的顯示裝置中，存在著以下所述那樣的主要三個問題。
(1)前述顯示裝置是一種加速從橫向電流式電子發(fā)射體發(fā)射出來的電子并使其和氣體分子相碰撞而放電的顯示裝置，該裝置的各象素能以不同的輝度放電發(fā)光，但即便是使相同的電流強度通過橫向電流式電子發(fā)射體，同一像素的輝度也將發(fā)生變化。產(chǎn)生這種問題的原因，可以舉出以下諸種放電強度大大依賴于氣體的狀態(tài)，控制性不好，還有，橫向電流式電子發(fā)射體的輸出，就如在其實例中所敘述的那樣，在約15mmHg的氣體壓力下并不一定穩(wěn)定。
因而，前述顯示裝置難于進行多灰度顯示，用途受到限制。
(2)前述顯示裝置雖然可以通過改變所封入的氣體的種類而改變發(fā)光顏色，但一般說來，用放電的辦法所能得到的可見光波長有限，不一定能夠表現(xiàn)廣闊范圍的顏色。而且，常常是不同種類的氣體其放電發(fā)光的最佳電壓也不相同。
因而，要想用一塊面板實現(xiàn)彩色顯示，每個孔中所封入的氣體種類和壓力就需要發(fā)生變化，這就使得面板的制作變得極其困難。而把封入不同氣體的三枚面板選到一起進行彩色顯示的話，在裝置的大小、重量和費用方面都是不現(xiàn)實的。
(3)前述顯示裝置由于是把形成橫向電流式電子發(fā)射體的基板、帶狀透明電極和封入了氣體的小孔等構成要素組合起來構成的，故其構造復雜，而且各個要素之間的位置允許偏離誤差小。還有，就像前述公報中所例示的那樣，放電發(fā)光的閾值電壓高達35〔V〕，驅動顯示面板的電氣電路必須使用高耐壓元器件。
因而，制作這樣的裝置又費時間又費錢，從而導致價格過高。
由于以上所述三種主要理由，前述顯示裝置還沒有達到廣泛地應用于電視機等的程度。
另一方面，鑒于上述問題，本申請人在此以前所提出的設置多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的電子源，以及配置有與該發(fā)射源對面放置的相同數(shù)量的熒光體的圖像形成裝置中，也存在著下述一些問題。
前述電子源在與把多個器件并聯(lián)排列起來的器件布線(行方向布線)進行正交的方向上設置柵極，對于選擇發(fā)射電子的器件是必須的，在這一點上，前述電子源很難說是一種結構簡單易于制作、又能選擇放射電子的器件并可以控制其電子發(fā)射量的電子源。
此外，在應用前述電子源的圖像形成裝置中，如果想要使在面對該電子源的位置上放置的熒光體選擇性地發(fā)出亮度受控的光，就要和上述電子源一樣，必須要有柵極。有柵極的圖像形成裝置難以說成是一種構造簡單、制作容易、可相應于輸入信號的大小選擇放射電子的器件并控制其電子放射量因而得以控制熒光體亮度的顯示裝置等圖像形成裝置。
本發(fā)明的目的是提供一種結構新穎的電子源及其驅動方法，借鑒于現(xiàn)存的各種問題，這種電子源具有多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件，可相應于輸入信號的大小選擇任意各該器件，并可控制其電子發(fā)射量，而且結構簡單、制作容易，因而造價便宜。本發(fā)明的另一目的是提供一種結構新穎的圖像形成裝置及其驅動方法，這種圖像形成裝置應用了上述電子源，在與該電子源相對的位置上放置于熒光體等圖像形成構件，可用選擇控制的亮度使前述圖像形成構件發(fā)光。這種裝置顯示品位高且易于彩色顯示。
本發(fā)明的目的還在于提供灰度顯示特性也很優(yōu)良的圖像形成裝置及其驅動方法。
本發(fā)明的目的還在于提供一種發(fā)光點的形狀優(yōu)良，發(fā)光點之間串音少等顯示品位高的圖像形成裝置及其驅動方法。
達到了以上目的的本發(fā)明的一種根據(jù)輸入信號而發(fā)射電子的電子源包括
基板，在該基板上具有通過絕緣層而淀積上去的m條行方向布線和n行列方向布線形成的陣列，和多個各具有一對器件電極和排列在電極對之間含有電子發(fā)射區(qū)域的薄膜的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件。這里，把該器件電極與該行布線及列布線連接起來，由這些多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件排列成行列狀。
此外，該電子源還包括從多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件中選擇要加入調(diào)制信號的器件的選擇裝置。
相應于該輸入信號產(chǎn)生調(diào)制信號，并把該調(diào)制信號加到通過上述選擇裝置選擇出來的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件上去的調(diào)制裝置。
達到上述目的的本發(fā)明的一種相應于輸入信號而形成圖像的圖像形成裝置，包括電子源和圖像形成構件，其中，電子源包括基板，在該基板上，形成有中間介以絕緣層而淀積的m行布線及n列布線和多個各具有一對器件電極和排列在電極對之間含有電子發(fā)射部的薄膜的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件，該器件電極和該行布線及該列布線連接起來，上述多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件對應于構成圖像的像素排成陣列狀，該圖像形成裝置還包括從上述多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件中選擇要加入調(diào)制信號的器件的選擇裝置和根據(jù)該輸入信號產(chǎn)生調(diào)制信號，并通過上述選擇裝置給被選表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件加上該調(diào)制信號的調(diào)制裝置。
為了便于說明，本申請附有下述附圖。


圖1A、1B為本發(fā)明的平面型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的基本構成圖，圖2A-2C為本發(fā)明的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的基本制法圖，圖3為本發(fā)明的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的基本測定評價裝置圖，圖4為與本發(fā)明有關的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的通電處理的電壓波形，圖5為與本發(fā)明有關的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的基本特性圖，圖6為與本發(fā)明有關的臺階式表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的基本構成圖，圖7為本發(fā)明的電子源構成圖，圖8為本發(fā)明的圖像形成裝置圖，圖9A,9B為能用于本發(fā)明的兩種熒光膜的說明圖，圖10為本發(fā)明的驅動方法說明圖，圖11為表示本發(fā)明的圖像形成裝置的一個像素構成的斜視圖，圖12為表示本發(fā)明所用的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件所觀測到的輝點形狀圖，圖13為用于說明應用了表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的圖像顯示裝置的電子束軌道的等電位圖，圖14為實施例1的電子源的平面圖，圖15為實施例1的電子源的剖面圖，圖16A到16D為實施例1的電子源制法圖，圖17E到17H為實施例1的電子源制法圖，說明圖16A-16D的步驟之后的不同制造步驟，圖18為實施例1的掩模圖，圖19為實施例1的比較樣品的特性圖，圖20為實施例2的剖面圖，圖21A到21F為實施例2的電子源制法圖，圖22為實施例3的電子源平面圖，圖23為實施例3的電子源剖面圖，圖24A到24E為實施例3的電子源制法圖，圖25表示實施例4中用于實施本發(fā)明的第一和第二種驅動法的概略電路構成的一個示例，圖26為實施例4中的電子發(fā)射器件布線為陣列狀時的部分電路圖，
圖27為實施例4所形成的圖像的一個放大的示意圖，圖28為實施例4的電路圖，說明如何施加多電子源的驅動電壓，圖29為實施例4中每次順次一行顯示一個畫面時的時間流程圖，圖30(1)到30(6)為用于說明實施例中電路全體動作的時間流程圖，圖31(1)到31(2)為實施例4中用于說明加到電子發(fā)射器件上的電壓和時間的關系的示意圖，圖32為本發(fā)明的第一實施例的第三種驅動方法的概略電路的構成示例，圖33(1)到33(5)為用于說明實施例5中加于電子發(fā)射器件上的驅動電壓和時間的關系的示意圖，圖34為實施例6中本發(fā)明第三種驅動法的第二實施例的概略電路構成示例，圖35(1)到35(5)為用于說明實施例6的加于電子發(fā)射器件上的驅動電壓的示意圖，圖36為實施例7的電子發(fā)射器件的斜視圖，圖37為實施例8的圖像形成裝置的斜視圖，圖38為實施例8的電子發(fā)射器件的斜視圖，圖39為實施例8的電子發(fā)射器件的X軸剖面圖，
圖40為實施例9的電子發(fā)射器件的斜視圖，圖41為表示本發(fā)明實施例9中的驅動法的部分電路圖，圖42表示實施例10中本發(fā)明的顯示裝置的一個示例，圖43為已有的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的平面圖，圖44和45為現(xiàn)有技術的圖像形成裝置略圖。
下邊，我們列舉最佳實施例對本發(fā)明進行詳述。
以下，我們將從本申請人的特開平2-56822號公報等為參考，概述一下與本發(fā)明有關的電子發(fā)射器件的基本構成、制作方法以及它的特征，此外，還將對從本發(fā)明人等精心研究的結果所發(fā)現(xiàn)的、構成本發(fā)明的基本原理的、新的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的特性作一概述。
與本發(fā)明有關的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的構成及制作方法的特征如下1)用于形成電子發(fā)射區(qū)域的薄膜是由微粒構成的，這些微粒是在所謂的“形成”工序通電處理之前通過燒結有機金屬而分散或獲得的。
2)在所謂的“形成”工序通電處理之后，電子發(fā)射區(qū)域及含有該電子發(fā)射區(qū)域的薄膜的其余部分也是由微粒構成的。
與本發(fā)明有關的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的基本構成，如下所述，有平面型和臺階型兩種。
首先說明平面型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件。
圖1(a)、(b)分別是與本發(fā)明有關的基本平面型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件構成的平面圖及剖面圖。我們用圖1來說明與本發(fā)明有關的器件的基本構成。
在圖1中，1為基板，5和6為電極，4為含有電子發(fā)射部的薄膜，3為電子發(fā)射部。
前述基板1宜采用石英玻璃，合Na或其它雜質(zhì)含量減少了的玻璃，鈉鈣玻璃，在鈉鈣玻璃上用濺射法淀積上SiO2制備的多層玻璃基板，或者鋁土等陶瓷材料制成的陶瓷基板。
與器件對面放置的前述器件電極5和6的材料，只要是導電性材料，用什么材料都行，例如，Ni,Cr,Au,Mo,W,Pt,Ti,Al,Cu,Pd等金屬及其合金以及Pd,Ag,Au,RuO2,Pd-Ag等金屬或金屬氧化物與玻璃等構成的可印制導體、In2O3-SnO2等透明導體和多晶硅等半導體材料等。
器件電極間隔L1，為數(shù)百埃到數(shù)百微米，應根據(jù)基本的器件電極制作方法，如光刻技術，即曝光機的性能和刻蝕方法等，以及加在器件電極間的電壓和可使電子發(fā)射的電場強度等來設定，理想情況是從幾個微米到幾十個微米。
器件電極6的長度W1及器件電極5和6的膜厚d要根據(jù)器件的設計要求來確定，如電極的阻值、前述行布線和列布線(以后稱為X布線Y布線)的連線，以及多個電子發(fā)射器件的排列等問題。通常，器件電極6的長度W1為幾個微米到幾百微米，器件電極5和6的膜厚d為幾個埃到幾個微米。
設置于基板1上的相向放置的電極5和6以及設置在器件電極5和6上位于其間的含有電子發(fā)射部的薄膜4含有電子發(fā)射部3，但它不僅是圖1(b)所示的形態(tài)，還有一種不被設定于器件電極5、6上的形態(tài)。就是說，還有這樣一種形態(tài)先在基板1上形成制備電子發(fā)射區(qū)域的薄膜2，然后把相對放置的器件電極5,6順序淀積構成迭層。此外，在有的制作方法中，相向放置的器件電極5和6之間全部用作電子發(fā)射部。含有這個電子發(fā)射部的薄膜4的膜厚，理想的情況是從幾埃到幾千埃，特別理想的是從10埃到500埃，這個量值要根據(jù)器件電極5和6的臺階復蓋情況、電子發(fā)射部分和器件電極5和6的阻值、電子發(fā)射部分3的導電微粒的粒徑以及后述通電處理條件等適當設定。其表面電阻值為103-107歐姆/厘米2。
含有電子發(fā)射部的薄膜4的構成材料可舉一些例子，它們是Pd,Ru,Au,Ag,Ti,In,Cu,Cr,Fe,Zn,Sn,Ta,W,Pb等金屬，PdO,SnO2,In2O3,PbO,Sb2O3等氧化物，HfB2,ZrB2,LaB6,CeB6,YB4,GdB4等硼化物，TiC,ZrC,HfC,TaC,SiC,WC等炭化物，TiN,ZrN,HfN等氮化物，Si,Ge等半導體，炭，以及AgPd,NiCu,Pb,Sn等中選出的一種材料的微粒構成。
這里所說的微粒子膜，指的是多個微粒子集結形成的膜，其微細構造不僅有微粒子各個分散排列的狀態(tài)，還有微粒相互之間鄰接或相互重迭的狀態(tài)(包括島狀狀態(tài))。
電子發(fā)射部分3，最好是由多個粒徑為幾A°到幾百A°，最好是由粒徑為10A°-500A°的導電微粒構成，這依賴于含有電子發(fā)射部的薄膜4的膜厚以及后述通電處理條件等方法，要適當進行設定。構成電子發(fā)射部3的材料可以選自構成含有電子發(fā)射部的薄膜4的材料的一部分元素或全部的材料。
以下，我們以圖2為例來說明制作具有電子發(fā)射部3的電子發(fā)射器件制作方法的一個例子。在圖2中，參考號2為用于形成電子發(fā)射部的薄膜，例如微粒膜。
以下，以圖1和圖2為基礎，依次說明制作方法。
1)先用清洗劑、純水和有機溶劑充分洗凈基板，然后用真空蒸鍍、濺射等方法淀積器件電極材料，然后，用光刻技術在該基板1的面上形成器件電極5、6(圖2(a))。
2)在基板1以及其上的器件電極5和6上，用涂敷施加有機金屬溶液的辦法形成有機金屬膜。所謂有機金屬膜、就是以前述Pd、Ru、Ag、Au、Ti、In、Cu、Cr、Fe、Zn、Sn、Ta、W、Pb等金屬為主要元素的有機化合物的溶液。此后，加熱燒結處理有機金屬膜并用剝離、刻蝕等技術形成圖形，最后形成用于形成電子發(fā)射部的薄膜2(圖2(b))。這里，我們用有機金屬溶液涂敷法進行了說明，但絕不僅限于此法，有時候要使用真空蒸膜法、濺射法、化學淀積法、分散涂敷法、浸泡法和旋轉甩膜等方法來形成之。
3)接著，用圖中未示出的電源對器件電極5、6之間的電壓用脈沖狀升壓或高速升壓來進行被稱作成形的通電處理，就在用于形成電子發(fā)射部的薄膜2的部位形成了構造發(fā)生了變化的電子發(fā)射部3(圖2(c))。由于進行了這種通電處理，使用于形成電子發(fā)射的薄膜2局部地受到破壞、變形或變質(zhì)，我們把構造發(fā)生了變化的部位叫做電子發(fā)射部3。正如先前說明的那樣，電子發(fā)射部3由導電性微粒構成，這是本申請人等觀察到的。
上述成形處理所用電壓波形之一例示于圖4。
圖4中，T1和T2是電壓波形的脈沖寬度和脈沖間隔，T1定為1微秒-10毫秒，T2定為10微秒-100毫秒，三角波的幅度(成形時的峰值電壓)定為4V-10V左右，成形處理在真空氣氛下進行，約幾十秒到幾分鐘，要適度設定。
在以上說明電子發(fā)射部形成時，是在器件的電極之間加上了三角波脈沖來進行成形處理的，但加于器件電極之間的波形不局限于三角波，應用所希望的矩形波或其它波形也行，波形的幅值及脈沖寬度、脈沖間隔等也不限于上述值，要根據(jù)電子發(fā)射器件的阻值等選擇所希望的值以使能良好地形成電子發(fā)射部。
此外，在用把導電微粒進行預分散而構成的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件中，上述制作方法部分也可以進行變更。
關于具有上述那種器件構成，并用上述制作方法制作的與本發(fā)明有關的電子發(fā)射器件的基本特性，我們用圖3、圖5進行說明。
圖3是測定評價裝置略圖，用以測定圖1所示構造的器件的電子發(fā)射特性。
在圖3中，1為基板，5和6為器件電極，4為含有電子發(fā)射部的薄膜，3為電子發(fā)射部。31為用于給器件加器件電壓Vf的電源，30為電流表，用于測定流經(jīng)器件電極5、6之間的含有電子發(fā)射部的薄膜4的器件電流，34是陽極電極，用以捕捉由器件的電子發(fā)射部發(fā)射出來的發(fā)射電流Ie，33是高壓電源，用于給陽極電極34加電壓，32為電流表，用以測定從器件的電子發(fā)射部3發(fā)射出來的發(fā)射電流Ie。
當測定電子發(fā)射器件的上述器件電流If和發(fā)射電流Ie時，器件電極5和6上接上電源31和電流表30，在該電子發(fā)射器件的上方配置有陽極電極34，陽極電極34與電源33和電流表32相連接。此外，電子發(fā)射器件及陽極電極34放在真空設備內(nèi)部，該真空設備中，具有沒有畫出來的排氣泵和真空表等真空設備所必需的機器，以使得可在所希望的真空下做本器件的測定評價。抽氣泵由渦輪泵、旋轉泵組成的通常的高真空裝置系統(tǒng)和由離子泵組成的超高真空裝置系統(tǒng)構成。真空裝置整體及電子源基板要用沒有畫出來的加熱器加熱(可加熱到約200℃)。此外，測定在陽極電壓為1KV-10KV，陽極電極和電子發(fā)射器件之間的距離為2mm-8mm的范圍內(nèi)進行。
本發(fā)明者人等精心研究了與上述本發(fā)明有關的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的特性，結果發(fā)現(xiàn)了成為本發(fā)明的原理的起關鍵作用的特征。
圖5給出了用圖3所示測定裝置測定的發(fā)射電流Ie及器件電流If與器件電壓Vf之間關系的典型示例。圖5中，由于發(fā)射電流Ie比器件電流If小很多，故可以任意單位表示。從圖5可知，本發(fā)明的電子發(fā)射器件關于發(fā)射電流Ie有三個特性。
第一，本電子發(fā)射器當加上某一電壓(稱作閾值電壓，圖5中標為Vth)以上的電壓時，發(fā)射電流Ie激增，而在閾值電壓Vth以下時，幾乎檢測不到發(fā)射電流。就是說，本電子發(fā)射器件是對發(fā)射電流Ie具有明確的閾值電壓Vth的非線性器件。
第二，由于發(fā)射電流Ie依賴于器件電壓Vf，故發(fā)射電流Ie可由器件電壓控制。
第三，陽極電壓34所捕獲的發(fā)射電荷依賴于施加器件電壓Vf的時間。就是說，為陽極34所捕獲的電荷，可用給器件加上器件電壓Vf的時間進行控制。
由于具有以上特性，與發(fā)明有關的電子發(fā)射器件可以期待能應用于許多方面。
另一方面，器件電流If對于器件電壓Vf有時顯示出單調(diào)增加的特性(用圖4的實線表示，把它稱作MI特性)，有時顯示出電壓控制型負阻特性(用圖4的點劃線表示，稱之為VCNR特性)。器件電流If的上述特性依賴于該器件的制作方法，這是本發(fā)明者們的新發(fā)現(xiàn)。
就是說，器件電流If的VCNR特性是在通常的真空裝置系統(tǒng)中進行成形處理時發(fā)生的，其特征強烈依賴于成形時和成形之后測量系統(tǒng)的電氣條件及真空氣氛條件等等(比如說，為了得到電子發(fā)射器件的電流一電壓特性，加于器件的電壓從低壓掃到高壓時的掃描速度等等)，或者，依賴于進行該測定之前電子發(fā)射器件在真空裝置中的放置時間等等，即特性依賴于這些因素而大大的變化。這時，發(fā)射電流Ie始終顯示出MI特性。
本發(fā)明人等還以以上弄清楚了的事項為鑒，把在通常的真空裝置內(nèi)器件電流If呈現(xiàn)VCNR特性的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件移到超高真空系統(tǒng)進行烘焙處理(例如在100℃下放置15個鐘頭)之后，再測定該特性，則發(fā)現(xiàn)了器件電流If和發(fā)射電流Ie對電壓Vf都顯示出MI特性。
已往人們觀察到的器件電流If類似單調(diào)增加的特性，例如本發(fā)明人的特開平1-279542號公報所公開的器件那樣，當在通常的真空裝置中進行器件成形處理后，在以較快的速度從低壓掃向高壓施加器件電壓時，可以觀察到這種特性，但這和本發(fā)明人等所發(fā)現(xiàn)的，用上述超高真空裝置所得到的Ie、If隨器件電壓單調(diào)增加的特性不同，其電流值不一樣。所以，可以推斷為本發(fā)明的器件和已往的上述器件其器件狀態(tài)明顯不同。
以上這種表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的器件電流If、發(fā)射電流Ie對器件電壓Vf單調(diào)增加特性(MI特性)使得我們可以期待本發(fā)明的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件將會應用到更多的方面。
下邊，我們說明臺階型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件，它是本發(fā)明的另一種構成的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件。
圖6給出了本發(fā)明的臺階型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的構成。
在圖6中，1為基板，5、6為器件電極，4為含有電子發(fā)射部的薄膜，3為電子發(fā)射部，67為臺階形成部。其中，基板1，器件電極5和6，含有電子發(fā)射部的薄膜4，電子發(fā)射部3，是用與前述平面型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的同種材料構成的，對于賦予臺階型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件以特征的臺階形成部67和含有電子發(fā)射部的薄膜4將進行詳述。
臺階形成部67可由用真空蒸膜法、印刷法、濺射法或其它適合的工藝形成的SiO2等絕緣材料構成，臺階形成部的厚度與先前說過的平面型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的器件電極間隔L1相對應，從幾百A°到幾十微米，這由臺階形成部的制法以及器件電極所加的電壓和電子得以發(fā)射的電場強度來設定，理想情況是幾千A°到幾個微米。
含有電子發(fā)射部的薄膜4，由于是在形成臺階形成部67之后才形成的，故淀積于器件電極5、6之上，有時，還作成和器件電極5、6進行電氣連接的迭層形狀。此外，含有電子發(fā)射區(qū)域的薄膜4的厚度與其制法有關，在臺階部分的膜厚和迭層于器件電極5、6上的部分的膜厚大多不相同，一般傾向是在臺階部分的膜比電極上的膜要薄。電子發(fā)射部3不限于在圖6所示的位置上形成，可在薄膜4的任一位置上形成。
以上，我們敘述了本發(fā)明表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的基本構成及其制法，但是，按照本發(fā)明的思想來說，只要具有表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的特性中的上述3個特征，并不限定于上述構成和制作方法，適用于后述電子源等的圖像形成裝置。
以下，將講述電子源和圖像形成裝置，它們是本發(fā)明的重點。
前邊說過的本發(fā)明的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的三個基本特特征，即，第一，當給電子發(fā)射器件加上大于閾值電壓(圖5)中的Vth)的電壓時，發(fā)射電流Ie就急增，而低于閾值電壓Vth時，則幾乎檢測不出發(fā)射電流Ie。即，本電子發(fā)射器件是對發(fā)射電流Ie具有明確閾值電壓Vth的非線性器件。
第二，由于發(fā)射電流Ie依賴于器件電壓，故發(fā)射電流Ie可用器件電壓Vf控制。
第三，陽極電極34(圖3)所捕獲的發(fā)射電荷依賴于施加器件電壓Vf的時間。就是說，陽極電極34(圖3)所捕獲的電荷量，可用加上器件電壓Vf的時間控制。
因此，從表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器中發(fā)射出來的發(fā)射電子，在閾值電壓以上時，可用加在相向放置的器件電極間的脈沖式電壓的幅度和寬度進行控制，而在低于閾值電壓時則幾乎沒有電子發(fā)射。應用這一特性，在包括大量這種電子發(fā)射器件的情況下，倘給每個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件加上適當?shù)纳鲜雒}沖式電壓，則可根據(jù)輸入信號選擇任意表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件，達到可以控制其電子發(fā)射量的效果。
而且，應注意到，可以想到有許多具有以上三個基本特性的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件，最理想的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件是那些器件電流If和發(fā)射電流Ie兩者都對加在相對設置的一對器件電極上的電壓Vf有單調(diào)增加特性(MI特性)的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件。
下邊，用圖7來說明基于此原理而構成的電子源基板的構成。
在圖7中，1為基板，72為X方向布線，73為Y方向布線，74為表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件，75為連接線。還有，表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件74用上述平面型或臺階型都可以。
這里，基板1為前述玻璃基板等絕緣性基板，其大小和厚度與放到基板1上的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的個數(shù)及各個器件設計上的形狀有關，若基板構成電子源的真空容器的一部分，還和為了使其容器保持真空而形成的條件有關，故要據(jù)之適當設計之。
m條X方向布線72由DX1、DX2……DXm組成，在基板1上，用真空蒸膜法、印刷法、濺射法等形成，用導電性金屬做成人們所希望的圖形，其材料、膜厚、布線線寬等要設定得可以使多數(shù)表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件都可得到幾乎均等的電壓。
Y方向布線73由DY1、DY2……DYnn條布線構成，和X方向布線72一樣，由用真空鍍膜法、印刷法、濺射法形成，并由制作成所希望的圖形的導電金屬構成，其材料、膜厚和布線線寬等要設定得能使多數(shù)表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件能得到幾乎均等的電壓。
在這些m條X布線72與n條Y方向布線73之間，設置圖中未示出的層間絕緣層，使之電性絕緣以構成布線陣列，這里m和n都是正整數(shù)。
圖中未示出的層間絕緣層是用真空蒸膜法、印刷法、濺射法等形成的SiO2等等，在已形成X方向布線72的基板1的整個面或一部分面上形成所希望的形狀，對其膜厚、材料和制作方法要設計得合適，使得它可以承受在X方向布線72與Y方向布線73的交叉點處的電位差。有時候，這種絕緣層僅僅設置在X方向布線72與Y方向布線73的交叉處，這時，連線75與X方向布線72或Y方向布線73的電連接可以不通過接觸孔。此外，X方向布線72和Y方向布線73分別作為外部接線端引出去。
我們以在m條X方向布線72上通過介以層間絕緣層設置的n條Y方向布線73為例進行了說明，但也有要在n條Y方向布線上介以層間絕緣層設置m條X方向布線的情況。此外，層間絕緣層成了前邊說過的臺階型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的臺階形成部分的一部分或全部。
另外，和前述相同，表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件74的相向放置的器件電極(圖中未示出)，用由真空蒸膜法、印刷法、濺射法等形成的導電性金屬形成的連接線75，與X方向m條布線(DX1、DX2……、DXm)72和n條Y方向布線(DY1、DY2……、DYn)73進行電性連接。
其中m條X方向布線72、n條Y方向布線73、連接線75以及相向配置的器件電極由導電性金屬構成，其構成元素可一部分或全體，也可各不相同。例如，可從Ni,Cr,Au,Mo,W,Pt,Ti,Al,Cu,Pd等金屬或合金以及從Pd,Ag,Au,RuO2,Pd-Ag等金屬或金屬氧化物與玻璃等構成的印刷導體，和從In2O3-SnO2等透明導體及多晶硅等半導體材料中正確選擇。還有，表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件可以在基板1上或沒畫出的層間絕緣層上形成。
以后還會詳細講到，為了根據(jù)輸入信號掃描X方向布線的各行表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件74，在前述X方向布線72上，電連接為給X方向布線加上掃描信號的掃描信號施加裝置(沒畫出)。另外，為了根據(jù)輸入信號調(diào)制Y方向排列的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件74的各列，在Y方向布線73上電連接給Y方向布線73加入調(diào)制信號的沒畫出來的調(diào)制信號產(chǎn)生裝置。此外，加在多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的各個器件上的驅動電壓，作為加在各該器件上的掃描信號及調(diào)制信號的電壓差而供給各器件。
以下，用圖8和圖9來說明使用按上述方法制成的電子源用于顯示等用途的圖像形成裝置。圖8是圖像形成裝置的基本構成圖，圖9A和9B示出的是可用于該裝置的兩種熒光膜。
在圖8中，1是用上述方法已制作有多個電子發(fā)射器件的電子源基板，81是已固定上電子基板的背板，86是在玻璃基板83的內(nèi)表面上形成了熒光膜84和金屬墊襯85等的熒光屏，82是支持框架，把這些背板81，支持框架82以及熒光屏86在其接合面處涂以熔融玻璃等在大氣中或在氮氣中以400℃-500℃燒結10分鐘以上并封好構成外殼88。在圖8中，74相當于圖1中的電子發(fā)射部，而72、73是和表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的一對器件電極相連接的X方向布線和Y方向布線。在這里，有時也把與這些器件電極相連接的布線(在其用與器件電極同種材料形成時)叫做器件電極。
上述外殼88，如上所述由熒光屏86、支持框架82、背板81構成，但是，背板81主要是為了增加基板1的強度而增設的，如果基板1本身有足夠的強度時，就不需要增設背板81，在基板1上直接封接上支持框架82，用熒光屏86，支持框架82和基板1構成外殼。
圖9A和9B表示兩種可用于本發(fā)明的熒光膜。圖8的熒光膜84在單色時僅由一些熒光體構成，但在彩色熒光膜的情況下，利用熒光體排列，用稱之為黑色條塊或黑色矩陣的黑色導體材料91和熒光體92構成。
設置這樣的黑色條塊或黑色矩陣的目的是在顯示彩色時所必須的三原色熒光體的各個熒光體92之間的涂色隔離部形成黑色以使混色等不太顯眼，還可以用以抑制由熒光屏表面外光反射所形成的反差降低。
黑色條塊的材料，不僅僅是通常經(jīng)常使用的以石墨為主要成分的材料，只要有導電性，且透射、反射少的材料都可以。不管該裝置是單色顯示還是單色顯示還是彩色顯示，在玻璃基板83上涂熒光體，都采用沉淀法或印刷法。在熒光膜84的內(nèi)面上通常設有金屬襯墊85，其目的是通過把熒光體發(fā)出的光中向內(nèi)面的光用鏡面反射到熒光屏86一側而提高亮度，它還可用作于施加電子束加速電壓的電極，還可保護熒光體，使之免受在外殼發(fā)生的負離子的沖撞而產(chǎn)生損傷。金屬襯墊可在熒光膜作好后，對熒光膜內(nèi)側表面進行平滑化處理(通常叫做覆膜-filming處理)，之后用真空蒸鋁等方法進行淀積。
另外，在熒光屏86上，為了提高熒光膜84的傳導性，還可在熒光膜84的外側面加設透明電極(圖中未示出)。
在進行前述封接時，在彩色的情況下，由于必須使各個熒光體和電子發(fā)射器相對應，故必須進行精確的位置對準。
外殼88，要通過圖中未示出的排氣管抽到10-6乇左右的真空度再進行封接。這時，通過圖中未示出的排氣管，例如用以旋轉泵、渦輪泵為泵系統(tǒng)的這樣的通常真空系統(tǒng)裝置，在10-6乇左右的真空中，通過容器外接線端D0x1-D0xm和D0y1-D0yn給器件電極間加上電壓，進行上述的成形法處理，形成電子發(fā)射部。但是，如果要制成本發(fā)明的具有前邊說過的器件電流If和發(fā)射電流Ie呈單調(diào)增加特性(MI特性)的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件，還要加上在上述成形處理之后在80℃-150℃下烘烤3-15個鐘頭，同時要換到超高真裝置中去等工序。
為保持外殼88封的真空度，有時要進行吸氣處理。這是一種在進外殼88封接之前和封接后，用電阻加熱或高頻加熱等加熱法，加熱放置在外殼88內(nèi)的指定位置(圖中未示出)處的吸氣劑以形成蒸發(fā)膜的處理。吸氣劑的主要成分為Ba等，由于該蒸發(fā)膜的吸附作用，就可以維持比如說1×10-5-1×10-7乇的真空度。
在按上述方法制成的本發(fā)明的圖像形成裝置中，通過容器外接線端D0x1-D0xm和D0y1-D0yn給各個電子發(fā)射器件加上電壓，使之發(fā)射電子，并通過高壓接線端Hv給金屬襯墊85或給透明電極加上大于數(shù)千伏的高壓以加速電子束，使之和熒光膜84碰撞，使熒光膜受激勵而發(fā)光，從而形成了圖像顯示。
上邊描述了本發(fā)明的圖像形成裝置的結構和功能特征，但各部分構件的材料等詳細部分并不限于上述內(nèi)容?？筛鶕?jù)圖像形成裝置的用途適當?shù)剡M行選擇。
以下，對本發(fā)明的電子源和圖像形成裝置驅動法的實施例進行說明。
根據(jù)與本發(fā)明有關的第一種驅動方法，所述掃描信號施加裝置對前述m條X方向布線中的任一被選布線加上V1〔V〕電壓，其余布線加上V2〔V〕電壓，并由此選擇性掃描與加有V1〔V〕電壓的布線相連接的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件。(V1〔V〕和V2〔V〕相互不同)。另外，前邊說過的調(diào)制信號發(fā)生裝置對于前述幾條Y方向布線產(chǎn)生一定長度的脈沖式電壓，但是，對于n條Y布線的每一條，要根據(jù)對應的輸入信號，例如，進入的圖像信號的電平，變更脈沖的電壓幅度(叫做Vm〔V〕)并用之來調(diào)制顯示圖像的輝度。
更為詳細地說，加在n個被掃描的電子發(fā)射器件上的驅動電壓Vm-V1〔V〕的絕對值可用先前說過的電子發(fā)射器件的Vf和Ie的關系進行調(diào)制并進行控制，以使之能輸出相應于各個輸入信號(即進入的圖像信號輝度電平)的所希望的強度的電子束。
另一方面，加在未被掃描的電子發(fā)射器件上的驅動電壓的絕對值Vm〔V〕-V2〔V〕，要控制在前邊說過的電子發(fā)射器件的閾值電壓Vth的絕對值以下。因此，僅在給定的時間內(nèi)從正被掃描的電子發(fā)射器件中，輸出所希望的強度的電子束，而從未被掃描的電子發(fā)射器件中，根本不會輸出電子束。
根據(jù)本發(fā)明所提出的第二種驅動方法，所述施加掃描信號的掃描信號施加裝置對前述m條X方向布線中的任選一條布線加上V3〔V〕電壓，對其余的布線加上V4〔V〕的電壓，并據(jù)此，選擇掃描與加有V3〔V〕電壓相連的電子發(fā)射器件(V3〔V〕和V4〔V〕互不相同)。
前述調(diào)制信號發(fā)生裝置對前述幾條Y方向布線產(chǎn)生具有一定幅度(叫做Vp〔V〕)的脈沖電壓，但是對于幾條中的每一條，都要根據(jù)進入的圖像信號的輝度電平來改變脈沖寬度(叫做Pw〔S〕)，并由此來調(diào)制顯示圖像的輝度。
說的更為詳細一點，加在n個正被掃描的電子發(fā)射器件上的驅動電壓的Vp-V3〔V〕絕對值，超過了預定的電子發(fā)射器件的閾值電壓的絕對值，通過個別調(diào)制脈沖寬度Pw〔S〕，就可以控制得使之根據(jù)相應的輸入信號(即相應的進入的圖像信號的輝度等級)發(fā)射具有所需電荷量的電子。
另一方面，把加在未被掃描的電子發(fā)射器件上的驅動電壓Vp-V4〔V〕的絕對值控制為不超過電子發(fā)射器件的閾值電壓Vth的絕對值，因此，僅從正被掃描的電子發(fā)射器件中輸出所希望的電荷量的電子，而從未被掃描的電子發(fā)射器件中，根本不會輸出電子束。
根據(jù)本發(fā)明所提出的第三種驅動方法，所述掃描信號施加裝置對前述m條X方向布線中的任選一條布線加上V5〔V〕電壓，對其布線加上V6〔V〕電壓，并據(jù)此選擇掃描與加有V5〔V〕電壓布線相連的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件(這里，在V5〔V〕和V6〔V〕之間，必須滿足V5-V6=恒定的條件)。
前述調(diào)制信號發(fā)生裝置對n條Y方向布線產(chǎn)生脈沖電壓，但對于m條中的每一條布線，要根據(jù)圖像信號輝度等級，改變加入脈沖的定時或電壓幅度或者改變兩者，并以此來調(diào)制顯示圖像的輝度。(這里，所謂加入脈沖的定時，意味著脈沖寬度，或者相對于掃描信號而言的脈沖相位或者是這兩者)。
說得更詳細一點，加在正被掃描的N個電子發(fā)射器件上的驅動電壓，是調(diào)制脈沖寬度和幅度這兩者的電壓脈沖，在掃描該器件所放出的電子的電荷積分量，要控制為相應于輸入信號，例如，進入的圖像輝度等級的量。
另一方面，加在未被掃描的電子發(fā)射器件上的驅動電壓，要控制為在整個器件掃描期間不超過電子發(fā)射器件的閾值電壓。因此，僅從被掃描的電子發(fā)射器件中輸出所希望電荷量的電子，從未被掃描的電子發(fā)射器件中，根本不會輸出電子束。
如同在前邊說過的那樣，本發(fā)明的電子源和圖像形成裝置呈現(xiàn)出表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的基本特性，即器件電流If、電子發(fā)射電流Ie對于加于器件上的電壓，都顯示出單調(diào)增加特性。如果采用這種電子源和圖像形成裝置，在本發(fā)明提出的三種驅動方法中，從未被掃描的電子發(fā)射器件中不會有電子束輸出，但是，在電子發(fā)射電流Ie對加于器件的電壓呈現(xiàn)出單調(diào)增加特性而器件電流If顯示VCNR特性的情況下，有時候從未被掃描的電子發(fā)射器件也有電子束輸出。我們估計，在給未被掃描的電子發(fā)射器件加以驅動電壓Vm〔V〕-V2〔V〕期間，表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的狀態(tài)發(fā)生了變化，超過了先前說過的電子發(fā)射器件的閾值電壓Vth的絕對值。
接下來，就本發(fā)明的電子源和圖像形成裝置的分割驅動法進行說明。
如圖10所示，在把有著多個電子發(fā)射器件A的電子發(fā)射器件行(X1,X2…)和調(diào)制電極列(Y1,Y2…)排列成矩陣(行列狀)的裝置中，給多行電子發(fā)射器件(X1,X2…)中的任意一行加上電子發(fā)射所必須的電壓Vf，給調(diào)制電極列(Y1,Y2…)加上相應于該列信息信號量的電壓，就形成了相應于該列信息信號量的電子線的發(fā)射圖形。使這樣的動作按前述電子發(fā)射器件行的順序進行，就會形成一幀畫面所需的，進行形成多個畫面所需要的電子束發(fā)射圖形。進而，通過把該發(fā)射圖形的電子束照射到圖像形成構件面上去，就在該圖像形成構件面上形成了一個畫面和多個畫面的圖像。
在本發(fā)明的驅動方法中，當相應于送往上述調(diào)制電極列(Y1,Y2…)而加電壓時，給和加以開啟電壓的調(diào)制電極(比如Y2)相鄰的調(diào)制電極(Y1,Y3)不但不加信息信號而是加以接通電壓。結果，調(diào)制電極就保持恒定電位。
通過采用這樣的驅動方法，因截止電壓而射往圖像形成構件的電子束不受如上所述加在相鄰調(diào)制電極列上的電壓的不良影響。而且，可抑制電子束之間的相互干擾。
本發(fā)明的上述驅動法的較佳模式有把送往上述調(diào)制電極列的信息信號，每隔第n列輸入上述調(diào)制電極，該信號輸入的操作進行n+1次，而且給沒有輸入該信息信號的調(diào)制電極輸入截止信號。
在圖10中，輸入信號分兩次送往調(diào)制電極的偶數(shù)列和奇數(shù)列，對沒有輸入各次的輸入信號的電極輸入以截止信號。比如，發(fā)射電子所必須的電壓Vf被加到了電子發(fā)射器件的X1列，送往調(diào)制電極群(Y1,Y2,Y3…)的信息信號的輸入，1)首先，分別給Y1,Y3,Y5列輸入信息信號，給Y2,Y4,Y6列調(diào)制電極輸入截止信號，接著2)給Y2,Y4,Y6列調(diào)制電極輸入信息信號，給Y1,Y3,Y5列調(diào)制電極輸入截止信號，以形相應于X1列那么多的信號的電子束發(fā)射圖形。使這樣的動作每次一列順序進行，就會形成一個畫面，重復此操作就形成了多個畫面的電子束發(fā)射圖形，使該發(fā)射圖形的電子束照射到圖像形成構件的面上，就在該圖像形成構件上形成了一個畫面或多個畫面所構成的圖像。
在這里，為了使從電子源飛出的上述發(fā)射圖形的電子束高效率地照射到圖像形成部件面上去，要給該圖像形成構件面加以適度的電壓，但這個電壓的大小，要根據(jù)上述開啟電壓和截止電壓的大小以及所用電子發(fā)射器件的種類進行合適的選定。
另外，上述信息信號(調(diào)制信號)有開啟信號(即，得以允許電子束以超過給定速率的量照射到圖像形成構件上去的電壓信號)和上述截止信號，即得以阻止電子束照射到圖像形成構件上去的電壓信號，但在進行圖像灰度表現(xiàn)時，還需要灰度信號，即，使照射到圖像形成構件上去的電子束的量可變的電壓信號。還有，上述開啟信號、截止信號要根據(jù)所用電子發(fā)射器件的種類，或加在該圖像形成構件上的電壓的大小，適當?shù)剡M行設定。
關于用本發(fā)明的驅動法進行驅動的電子源和圖像形成裝置可以包括一圖像形成構件，例如，配置有紅(R)、綠(G)、藍(B)熒光體也的圖像形成構件。
在本發(fā)明的驅動方法中的分割數(shù)，不僅僅可設為圖10所示的分割數(shù)為2，也可以適當?shù)脑O定。
還有，對和輸入了輸入信號的調(diào)制電極相鄰的電極輸入了截止信號，但在不輸入截止信號的情況下，增加每一器件所允許的按分割數(shù)分配的時間量，可以期望能得到足夠的電子發(fā)射。在不加截止信號時，可以分割X1、X2…側，以同步驅動，而不是分割Y1、Y2…一側。
下邊，將給出在本發(fā)明的電子源和圖像形成裝置中可以得到品位更高的圖像的實施例。
圖11是一個分解和放大的透視圖表示出電子束幾個軌跡，它相當于應用了把多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件排列成矩陣的電子源的、示于圖8的那種畫像形成裝置的熒光屏和一個電子發(fā)射器件的組合。
在圖11中，1為基板，5為高電位一側的器件電極，6為低電位一側的器件電極，它們之間有一條狹縫，形成在基板1上，在此狹縫之間形成了由薄膜組成的電子發(fā)射部3以構成表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件與和該器件基板相向放置的熒光屏86一起構成圖像顯示裝置。
上述熒光屏86由玻璃板83、金屬襯墊85及圖像形成構件(這里指的是熒光體)構成，放在基板1的上方距離為H的位置上。
在上述構成中，當在電極5，6之間用器件驅動電源10加上電壓Vf時，電子就會從電子發(fā)射部發(fā)射出來，由電子束加速電源11通過金屬襯墊85給熒光體84加上加速電壓Va，并由此Va使電子束加速并沖撞到熒光體84上，使之發(fā)光，于是在熒光屏86上形成了亮點9。
圖12是在圖11中所示的那樣的裝置中，本發(fā)明人等觀察到的熒光體的亮點9的放大略圖。
正如圖12所示那樣，已經(jīng)確認，熒光體的整個亮點具有某種向給器件電極加電壓的方向(圖中X方向)以及與之垂直的方向(Y方向)的擴展。
形成這樣的亮點的理由，即，電子束在到達圖像形成構件之前有某種程度的擴展的理由，由于對于表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的電子發(fā)射機構尚未完全弄清楚故尚不明確，但是，本發(fā)明者等認為(據(jù)若干實驗)這可能是由于具有初速度的電子向所有的方向散射發(fā)射出去的緣故。
本發(fā)明人等認為，通過發(fā)射相對于基板面具有角度分布的電子，在向所有方向發(fā)射的電子中，使向高電位一側器件電極方向(圖中的X正方向)發(fā)射出去的電子到達亮點突出部18，向低電位一側器件電極方向(圖中的X負方向)發(fā)射出去的電子到達亮點9的尾部，這樣，就可以在X方向上得到具有某種擴展的點。但是，由于亮點尾部的輝度比其他部分更低，故可以推斷，向低電位一側器件電極方向發(fā)射的電子數(shù)量非常之少。
根據(jù)本發(fā)明人等的實驗，我們得知，在圖11和圖12中，亮點9從電子發(fā)射部3的鉛垂方向向X正方向(即向高電位一側器件電極5的方向)偏移。
本發(fā)明人等認為，這是由于表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件上的空間的電位分布，如圖13所示，在電子發(fā)射部3近旁的圖像形成構件85不與等電位面面平行，故發(fā)射出來的電子被加速電壓Va速，不僅偏向圖中的Z方向，也被加速偏向高電位一側器件電極5方向上去的緣故。
就是說，為了使電子發(fā)射出來所必須的電壓Va，不可避免地使電子發(fā)射在出來之后立即就受到了偏轉作用。
因此，本發(fā)明人等詳細地研究了亮點9的形狀和大小，研究了從電子發(fā)射部3的鉛直方向向X方向的位置偏移量，并試著用Va,Vf,H作為參數(shù)來表示到亮點突出部的偏移量(圖11中的ΔX1)和到亮點尾部的偏移量。
從帶電粒子的運動方程式可以推導當在電子源的上方(Z方向)距離H處存在著加有電壓Va的目標，且電子源-目標之間存在均勻電場的時候，向X方向以初速度V(eV)，向Z方向以初速度0射出的電子，在到達目標之前，在X方向上有位移ΔX=2HVVa------(1)]]>在本發(fā)明人等所做的實驗中，由于加于器件電極間電壓的影響，如圖13所示，在電子發(fā)射部近旁電場彎曲，雖然也向X方向進行了加速，但相對于通常加于電子發(fā)射器件上的電壓，加于圖像形成構件上的電壓十分大，故電子僅僅在電子發(fā)射部的近旁被向X方向加速，之后，向X方向的速度就幾乎恒定了，所以，如果把在電子發(fā)射部的近旁被向X方向加速后的速度代入到公式(1)的V中去，就可以求得電子束向X方向的偏移。
現(xiàn)在，假定電子在電子發(fā)射部近旁被向X方向加速之后得到的X方向的速度成分為C(eV)，就可以把C看作是隨著加于器件上的電壓Vf的值的變化而變化的參數(shù)。于是，倘若把C作為Vf的函數(shù)，作為C(Vf)(單位為eV)代入公式(1)，則偏移量ΔX0可用下式表示ΔX0=2H(C(Vf)/Va)……(2)]]>但是，式(2)所表示的，是從電子發(fā)射部以X方向的初速度0發(fā)射出來的電子在發(fā)射部近旁受加于器件電極間的電壓Vf的影響，X方向速度為C(eV)的情況時的偏移量。
實際上，如前所述，從表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件發(fā)射出來的電子具有包括X方向分量在內(nèi)的各個不同方向的分量的初速度，倘假定其初速度的大小為V0(eV)，則從公式(1)可將向X方向偏移最大的電子束的偏移量表示為ΔX1=2H(C+V0)/Va……(3)]]>向X方向的偏移量最小的電子束的偏移量表示為ΔX2=2H(C-V0)/Va……(4)]]>其中，因為V0也可以認為是隨加在電子發(fā)射部的電壓Vf而改變其值的參數(shù)，結果，無論是C還是V0都是Vf的函數(shù)，故可以用常數(shù)K2和K3改寫為(C+V0)(Vf)=K2Vf]]>(C-V0)(Vf)=K3Vf]]>應用這些表達式，可將式(3)和(4)變?yōu)?amp;Delta;X1=K2×2H(Vf/Va)……(5)]]>ΔX2=K3×2H(Vf/Va)……(6)]]>其中，H、Vf、Va是可測量，ΔX1和ΔX2也是可測量。
本發(fā)明者們在圖11中，改變H,Vf和Va，進行了各種測定ΔX1和ΔX2的實驗，作為K1,K2的值，分別得到下述值。
K2=1.25±0.05K3=0.35±0.05這些值在加速電場強度(Va/H)大于1KV/mm時，能很好的滿足。
如以以上見解為基礎，在圖像形成構件處的電子束斑點中的一個電子上所加的電壓(X方向)的大小(設為S1)可用下式S1=ΔX1-ΔX2來簡單地求解。
倘令K1=K2-K3，則從式(5),(6)可得S1=K1×2H(Vf/Xa)------(7)]]>這里0.8≤K1≤1.0下邊，考慮在與加于電子發(fā)射器件的電壓的方向相垂直的方向上斑點的大小。以上述可知，在與電壓施加方向相垂直的方向(圖11的Y方向)上，電子束也以初速度V0發(fā)射出去，但從圖可知，電子束發(fā)射出來之后，在Y方向上幾乎未被加速。
這里我們把電子束在Y方向的位置變化，都看做(不論是Y+方向還是Y-方向)是ΔY=2H(V0/Va)……(8)]]>根據(jù)公式(3)和(4)((ΔX12-ΔX22)/2)=2H(V0/Va)…(9)]]>而根公式(5)和(6)((ΔX12-ΔX22)/2)=2H(Vf/Va)]]>×((K22-K32)/2)……(10)]]>利用式(9)和(10)，2H(V0/Va)=2H(Vf/Va)]]>×((K22-K32)/2)……(11)]]>
這樣一來，如用(11)式右邊的(K22-K32)/2=K4]]>來置換，則在圖像形成構件面上的電子束斑點在Y方向上的大小(設為S2)，如令電子發(fā)射部Y方向長度為L，則可用下式表示。
S2=L+2ΔY=L+2K4×2H(Vf/Va)……(12)變成公式(12)的形式之后，由于H、Vf、Va和L都是可測的，而S2可由實驗測定，故系數(shù)K4的值可以決定下來。但是，由于K2=1.25±0.05,K3=0.35±0.05，故最終K4的定義為0.80≤K4≤0.90。
這樣所得到的值，和從求解Y方向光點大小的實驗所得的數(shù)據(jù)很好地一致。
本發(fā)明人等還以以上所得到的關系式為基礎，考察了從該圖像形成構件的多個電子發(fā)射部發(fā)射出來的電子束在圖像形成構件面上的關系。
應用示于圖11的結構發(fā)射出來的電子，在器件電極近旁，由于電場彎曲(圖13)和電極邊沿的影響等原因，如圖12所示，將以對X軸非對稱的形狀到達圖像形成構件面。
光斑形狀的失真或叫做非對稱性會使圖像的分辨率降低，特別是在顯示文字等圖形時候，將降低文字的識別性，在動畫的情況下，圖像邊沿將變模糊，因而得不到鮮明清楚的圖像。
在這種情況下，由于亮點的形狀對X軸為非對稱其從突出部或尾部偏離電子發(fā)射部的鉛直方向有多少，可從式(5),(6)弄清楚，故本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，如果多個電子發(fā)射部在電壓加入方向上以下述(13)式所表示的間隔D進行排列的話，則通過使從該多個電子發(fā)射部發(fā)射出來的電子束在圖像形成構件面上重疊一次，就可以得到對稱性良好的亮點形狀。K2×2H(Vf/Va)≥D/2≥K3×2H(Vf/Va)……(13)]]>其中K3、K2為常數(shù)，K2=1.25±0.05K3=0.35±0.05對于和加壓方向相垂直的方向(Y方向)，根據(jù)上邊說過的內(nèi)容，從Y方向的長度為L的電子發(fā)射部發(fā)射出來的電子所形成的光點，當在Y方向上需要連續(xù)光點時，則電子發(fā)射器件在Y方向上的排列步距P能滿足下式(14)即可。P<L+2K4×2H(Vf/Va)……(14)]]>其中K4=0.80反過來，在從Y方向的長度為L的電子發(fā)射部發(fā)射出來的電子所形成的亮點要求在Y方向上非連續(xù)時，電子發(fā)射器件在Y方向上的排列步距P應滿下述式(15)P≥L+2K5×2H(Vf/Va)……(15)]]>其中K5=0.90根據(jù)本發(fā)明的思想，上述圖像形成裝置不僅可用于顯示裝置，還可以作為代替常規(guī)的光印刷機的發(fā)光二極管等的發(fā)光源(光印刷機由感光磁鼓和發(fā)光二極管等構成)。這時，通過適當?shù)剡x擇上述m條行方向布線和n條Y方向布線，不但可用作線狀光源，還可用作二維發(fā)光源。
以下，列舉實施例更詳細地說明本發(fā)明。
實施例1本實施例是這樣一種實施例，關于本發(fā)明的電子源及圖像形成裝置，在基板上的各層間絕緣層上形成多個平面型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件，分別構成器件電極、X方向布線、Y方向布線以及把該器件電極與該布線連接起來的連線的材料為同一材料，或者與構成該材料的元素的一部分相同。
圖14給出了電子源的一部分的平面圖。圖中的A-A′剖面圖示于圖15，而表示其制作方法的圖示于圖16和圖17。其中，在圖14-圖17H中用相同符號來表示的是相同的事物。
在圖中，1為基板，72為對應于圖7的DXm的X方向布線(也叫做下布線)，73是和圖7的DYn相對應的Y方向布線(也叫做上布線)，4為含有電子發(fā)射部的薄膜，5、6為器件電極，111為層間絕緣層，112是用將器件電極5與下布線72進行電連的接觸孔。
下邊用圖16和圖17按照工序的先后順次進行說明。
工序a在洗凈之后的鈉鈣玻璃上，用濺射法形成厚度為0.5微米的氧化硅膜以制成基板。在此基板上，用真空蒸膜法順次淀積厚度為50A的Cr和厚度為6000A的金之后，用旋轉涂膠機旋涂上光刻膠(AZ1370，由HECHST公司制造)，堅膜之后，進行光掩模像的曝光和顯影，以形成下布線72的光刻膠圖形，經(jīng)刻蝕Au/Cr淀積膜之后，就形成了所希望形狀的下布線72(圖16(a))。
工序b接著，用RF濺射法淀積由厚度為0.1μm的硅氧化膜組成的層間絕緣層111(圖16(b))。
工序c其次，在上述工序b中淀積的硅氧化膜上制作用于形成接觸孔112的光刻膠圖形，然后，以此為掩模刻蝕層間絕緣層111以形成接觸孔(圖16(c))。
刻蝕使用了應用CF4和H2氣體的反應性離子刻蝕(RIE)法。
工序d之后，在光刻膠上(RD-2000N-41，日立化成社制)形成應該形成電器件電極5和器件電極間縫隙G的圖形，并用真空蒸鍍法順次淀積厚度為50A的Ti和厚度為1000A的Ni。用有機溶劑溶掉光刻膠圖形并剝離Ni/Ti淀積膜，按器件電極間隔L1為3μm、器件電極的寬度W1為300μm的要求形成器件電極5和6(圖16(d))。
工序e
在器件電極5，6之上形成了上布線73的光刻膠圖形后，依次用真空蒸膜法淀積上厚度為50A°的Ti和厚度為5000A°的Au，用剝離法除掉不要的部分，就形成了所希望的形狀的上布線73(圖17(e))。
工序f在圖18中，給出了有關本工序的用以形成電子發(fā)射器件的電子發(fā)射部的薄膜2的部分掩模平面圖。這是一種器件電極間隔L1及在其近旁有開口的掩模，用此掩模，用真空蒸膜法淀積厚度為1000A°的Cr薄膜121，并形成圖形，在上述用甩膠機旋轉涂上有機Pd(CCP 4230，奧野制藥(株)社制)并在300℃下進行10分鐘加熱燒結處理(圖17(f))。
用這種方法形成的、以Pd為主要元素構成的微粒所構成的、用于形成電子發(fā)射部的薄膜2，其膜厚為100A°，表面電阻值為5×104Ω/□。這里所講的薄膜，如上所述，是大量微粒子集合形成的膜，作為其微細構造，微?？梢允且粋€一個松散或緊密排列的狀態(tài)，或者互相隨機重合的狀態(tài)(也包括島狀)的膜，所謂其粒徑，說的是在前述狀態(tài)下其粒子形狀可以識別的微粒子的直徑。
工序g把Cr膜121和燒結后用于形成電子發(fā)射部的薄膜2用酸蝕劑進行刻蝕形成了所希望的圖形(圖17(g))。
工序h
形成除接觸孔之外都要涂敷的圖形，然后用真空蒸膜法順次淀積厚度為50A°的Ti，和厚度為5000A°的Au。通過用剝離法除去不要部分并用于埋進了接觸孔112(圖17(h))。
應用以上這些工序，在絕緣基板1上形成了下布線72，層間絕緣層111、上布線73、器件電極5、6和用于形成電子發(fā)射部的薄膜2。
以下，用圖8和圖9來說明使用上述那樣制成的電子源構成顯示裝置的例子。
把用上述方法制作上多個平面型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的基板1固定在背板81上之后，在基板1之上5mm的地方通過支持框架82設置熒光屏86(由在玻璃基板83的內(nèi)面形成熒光膜84和金屬襯墊85之后構成)，在熒光屏86、支持框架82和背板81的接合部涂上熔融玻璃，在大氣中或者在氮氣氛中用400℃-500℃的溫度下燒結10分鐘以上封接好(圖8)。
另外，把基板1固定在背板上也使用熔融玻璃。在圖8中，74是電子發(fā)射器件，72和73分別為X方向和Y方向布線。
熒光膜84在單色的情況下僅由熒光體構成，但在本實施例中，熒光體采用了條塊形狀，先形成黑色條塊，在其間隙部分涂上各色熒光體作成熒光膜。這里，作為黑色條塊的材料，采用了以通常經(jīng)常使用的石墨為主成分的材料。另外，在玻璃基板83上涂熒光體的方法使用了漿料的形式。
在熒光膜84的內(nèi)表面一側通常要設置金屬襯墊85。此金屬襯墊在制作完熒光膜之后，對熒光膜的內(nèi)表面進行平滑化處理(通常叫做覆膜片理)，之后用真空蒸鋁來在其上形成鋁膜。
在熒光屏86上，為了改善熒光膜84的傳導性，有時還要在熒光膜的外表面設置透明電極(沒畫出)，但在本實施例中，我們省略了它，因為僅用金屬襯墊就可得到足夠的傳導性。
另外，當進行前述封接時，在彩色的情況下，由于必須使各色熒光體和電子發(fā)射器件相對應，故需進行良好的位置對準。
用上述工序制作完成的玻璃容器內(nèi)的氣氛，通過圖中未示出的排氣管用真空泵排氣，在達到足夠的真空度之后，通過容器外接線端DX01-D0xm和D0y1-D0yn，給電子發(fā)射器件74的器件電極間加上電壓，采用對用于形成電子發(fā)射部的薄膜進行成形處理的辦法作成電子發(fā)射部。圖4給出了成形處理的波形。
圖4中，T1和T2是電壓波形的脈沖寬度和脈沖間隔，在本實施例中，T1為1ms，T2為10ms，電壓峰值(成形處理時的峰值電壓)為10伏，成形處理在約1×10-6乇的真空氣氛下進行了60秒。
這樣制成的電子發(fā)射部，形成了以Pd元素為主成分的微粒的分散排列的狀態(tài)，其微粒子的平均粒徑為30A。
接著，在大約10-6乇的真空度下用煤氣燃燒噴咀加熱圖中未示出的排氣管來熔化封接外殼。
最后，為了保持封接之后的真空度，用高頻加熱法進行吸氣處理。
在用以上方法完成的本發(fā)明的圖像形成裝置中，要通過容器外接線端Dx1-Dxm,Dy1-Dyn，用圖中未示出的信號產(chǎn)生裝置，把掃描信號和調(diào)制信號加到各個電子發(fā)射器件上去，用以使之發(fā)射電子，同時，通過電高壓接線端Hv，給金屬襯墊85，或者透明電極(未畫出)加上5千伏以上的高壓，加速電子束，使之與熒光膜84碰撞，激勵并使熒光體發(fā)光來顯示圖像。
此外，為了充分掌握用上述工序作成的平面型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的特性，還制作了標準的比較樣品，使其L1、W1、W2等與圖1所示平面型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的上述參數(shù)相同，并用上述圖3的通常真空裝置系統(tǒng)的測定評價裝置測定其電子發(fā)射特性。樣品的測定條件設定為陽極電極與電子發(fā)射器件之間的距離為4mm，陽極電極的電位為1KV，電子發(fā)射性測定時真空裝置內(nèi)的真空度為1×10-6乇。此外，加在器件上的電壓的掃描速度為大約1V/秒，以使器件電流If和電子發(fā)射電流Ie都單調(diào)增加。
當在比較樣品的電極5和6之間加上電壓，并測定此時流過的器件電流If和發(fā)射電流Ie時，得到了圖5所示那樣的電流-電壓特性(圖19)。
此外，在本器件中，如圖19所示，從器件電壓約8V開始，發(fā)射電流Ie急增，在器件電壓為14V時，器件電流If為2.2mA，發(fā)射電流Ie為1.2μA，電子發(fā)射效率η=Ie/If(％)為0.05％。如前所述，由于測定條件、真空裝置的條件等原因，器件的特性將會變化，故只要有可能，就要保持這些條件恒定不變來進行測定。
(實施例2)本實施是圖像形成裝置的電子源，且多個其型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件在基板上形成，其X方向布線和Y方向布線之間的層間絕緣層，兼作臺階型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的臺階形成部、器件電極、X方向布線、Y方向布線，以及把該器件電極與該布線連接起來的連線等，構成他們的材料為相同的材料或者其構成元素的一部分相同。
電子源的部分的平面圖，由于和圖14大致相同，故此處略去。圖14中的A-A′剖面圖示于圖20。在圖20中，和上述的圖中的符號相同的是相同的事物。其中，1為基板，72為與圖7的Dxm相對應的X方向布線(這兒叫做上布線)，73為與圖7的Dyn相對應的Y方向布線(這里也稱之為下布線)，4為含有電子發(fā)射部的薄膜，5和6為器件電極，111為層間絕緣層。
以下，根據(jù)圖21，按照工序順序具體地說明制作方法。
工序a在用洗凈的鈉鈣玻璃制成的基板1上，用真空蒸發(fā)先淀積上厚度為5000A°的Pd之后，用旋轉涂膠機旋轉涂上光刻膠(AZ1370，由HECHST社制)，堅膜之后，將光掩模像曝光，顯影處理，形成Y方向布線73的光刻膠圖形，然后刻蝕Pd膜，同時形成所希望形狀的Y方向布線73和器件電極5(圖21(a))。
工序b接著，用RF濺射法淀積層間絕緣層111，層間絕緣層由厚度為0.1μm的硅氫化物組成，這是X方向布線72和Y方向布線73之間的層間絕緣層同時兼作臺階型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的臺階形成部(圖21(b))。
工序c制作用以在前述工序b中淀積成的硅氧化物薄膜上形成所希望的形狀的臺階形成部67和層間絕緣層111的光刻膠圖形，并以其作掩模刻蝕層間絕緣層111，以形成所希望形狀的臺階形成部67和層間絕緣層111(圖21(c))。
刻蝕用使用CF4和H2氣體的反應性離子刻蝕法進行。
工序d其后，形成用來制作器件電極5和6和連線75的光刻膠圖形(RD-2000N一41，日立化成社制)，使用真空蒸膜法，淀積厚度為1000A°的Pd。用有機溶劑溶掉光刻膠圖形，剝離Pd淀積膜，與臺階形成部67的厚度相對應的器件電極間隔變成1.5μm，與器件電極5相對的器件電極6形成了電極寬度為500μm(圖21(d))。
工序e和實施例1一樣，用在器件電極5,6及其近旁有開口的掩模狀由真空蒸膜法，淀積膜厚為1000A°的Cr膜并使之圖形化，然后在其上邊用旋轉涂膠機旋轉涂上有機Pd(ccp4230奧野制藥(株)社制)，經(jīng)在300℃加熱燒結10分鐘，形成用于形成電子發(fā)射部的薄膜2。
這樣形成的由主元素為Pd的微粒子所形成的用于形成電子發(fā)射部的薄膜2的膜厚為150A°，表面電阻值為7×104Ω/□。之后，用酸蝕劑對Cr膜和燒結后的用于形成電子發(fā)射部的薄膜2進行濕法刻蝕，形成所要圖形(圖21(e))。
工序f在器件電極6的上邊印刷上厚約10μm的Ag-Pd導體，形成所要形狀的X方向布線72(圖21(f))。
應用以上工序，在絕緣性基板上形成了X方向布線72，層間絕緣層111、Y方向布線73、器件電極5、6和用于形成電子發(fā)射部的薄膜2等。
以下，應用和實施例1一樣的方法形成與這樣的電子源構成的顯示裝置。
另外，為了準確地采用上述工序制作的臺階型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的特性，同時制作了如圖6所示那樣的標準比較樣品，其器件電極間隔，電極寬度等和臺階型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的相同參數(shù)一樣，應用上述圖3的測定評價裝置，和實施例1一樣，測定其電子發(fā)射特性。
當給比較樣品的電極5和6之間加上器件電壓，測量此時流經(jīng)器件的器件電流If和發(fā)射電流Ie時，可得到圖5所示那樣的電流-電壓特性。
應用本器件，從器件電壓約7.5V的地方開始，發(fā)射電流Ie激增，在器件電壓為14V時，器件電流為2.5mA，發(fā)射電流Ie為1.2μA，電子發(fā)射效率η=Ie/If(％)為0.048％。
在以上這樣完成的本發(fā)明的圖像形成裝置中，和實施例1一樣，通過容器外接線端Dx1-Dxm,Dy1-Dyn，用未畫出的信號產(chǎn)生裝置，給各個電子發(fā)射器件分別加上掃描信號和調(diào)制信號，使之發(fā)射電子，并通過高壓接線端給金屬襯墊或透明電極(未畫出)加上數(shù)KV以上的電壓，以加速電子，使之碰撞熒光膜激勵發(fā)光、顯示圖像。
實施例3本實施例是關于本發(fā)明的電子源及圖像形成裝置，其多個平面型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件形成在基板上，X方向布線和Y方向布線的層間絕緣層只存在于該X方向和Y方向布線的交叉部位，器件電極與X方向布線及Y方向布線的連線不通過接觸孔電連接，而是直接設置在絕緣基板上。
電子源一部分的平面圖如圖22所示。圖23為圖22中A-A′線的截面圖。圖22和23中相同的標號表示相同的部分。其中，1為基板，72是與圖7的Dxm相對應的X方向布線(在此也稱為上配線)，73是與圖7的Dyn。相對應的Y方向布線(在此也稱為下配線)，4為含有電子發(fā)射部的薄膜，5和6為器件電極，75為連線，3為電子發(fā)射部。
下面，根據(jù)圖24，按制造方法的工藝步驟具體說明本實施例。
工序a在由清洗后的鈉鈣玻璃構成的基板1上真空淀積厚50埃的Cr、厚1000埃的Au，之后，旋轉涂敷光刻膠(AZ1370由HECHST公司制造)，烘干之后，進行光掩模像的曝光和顯影，形成器件電極5和6、連線75以及Y方向布線73的光刻膠圖形，刻蝕Au/Cr膜之后，同時形成了所需形狀的Y方向布線73、器件電極5、6(電極寬度300微米、器件電極間距2微米)和連線75(圖24A)。
工序b接著，用RF濺射法淀積由厚1微米的氧化硅膜構成的Y方向布線73和X方向布線72的層間絕緣膜111(圖24B)。
工序c制作用于形成所需形狀的層間絕緣層111的光刻膠圖形112，以此為掩?？涛g層間絕緣層111，以形成具有所需形狀的層間絕緣層111。上述所需形狀是指將上述工序b中淀積的氧化硅膜僅設置在Y方向布線73和X方向布線72的交叉部分上。(圖24c)此外，刻蝕是由使用CF4和氫氣的RIE法進行的。
工序d此后，用光刻膠(RD-2000N-41日立化成公司制)形成應成為X方向布線72的圖形，由真空鍍膜法淀積厚5000埃的Au。然后用有機溶劑溶解光刻膠圖形，露出Au淀積膜，形成X方向布線72(圖24D)。
工序e與實施例1一樣，由真空鍍膜法，以器件電極5、6和其附近具有開口的掩模淀積厚1000埃的Cr膜，并光刻形成圖形，在其上旋轉涂敷有機Pd(ccp 4230奧野制藥株式會社制)，在300℃加熱燒結10分鐘。
這樣形成的、具有以Pd為主要元素的微粒形成的電子發(fā)射部的薄膜2的膜厚為75埃，表面電阻為1×105Ω/□。
然后，對Cr膜及燒結后的用以形成電子發(fā)射部的薄膜2用酸蝕劑進行濕法腐蝕，形成所需的形狀(圖24E)。
通過上述各工序，在絕緣基板1上形成了X方向布線72、層間絕緣層111、Y方向布線73、器件電極5和6，以及電子發(fā)射部形成用薄膜2等。
然后，可以用如上所述那樣形成的電子源，象實施例1那樣構成顯示裝置。
同時，為了掌握上述工序制作出的平面型表面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件的特性，制作器件電極間距、器件電極寬度等與上述平面型表面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件相同的標準的比較樣品，用圖3的測定評價裝置測定其電子發(fā)射特性。
比較樣品的器件電極5和6之間加有器件電壓，測定此時流過的器件電流If及發(fā)射電流Ie，得到圖5那樣的電流-電壓特性。
該器件在器件電壓為7.0伏時發(fā)射電流Ie急速增加，當器件電壓為14伏時，器件電流If為2.1毫安，發(fā)射電流Ie為1.0微安，電子發(fā)射效率η=Ie/If(％)為0.05％。
在如此形成的本發(fā)明的圖像顯示裝置中，和實施例1一樣，通過容器外接頭Dx1-Dxm、Dy1-Dyn分別由圖中未示出的信號發(fā)生器向各電子發(fā)射器件施加上掃描信號及調(diào)制信號，使其發(fā)射電子；通過高壓接頭Hv將數(shù)千伏的高壓加到金屬敷層85或透明電極(未圖示)上，使電子束加速，與熒光膜84碰撞、激勵、發(fā)光，顯示出圖像。
實施例4本實施例是關于包括本發(fā)明的一對圖像形成裝置的圖像形成系統(tǒng)，改變了實施例1的電子源的一部分制法，是應用了本發(fā)明的第一驅動方法和第2驅動方法的例子。
本實施例的結構和制造方法與實施例1一樣，另外，成形法、熒光屏、支持框架、背面板等構成的外殼的封裝也和實施例1一樣，至此，可同時制成兩個裝置。
其次，在通常的真空裝置系統(tǒng)中，在達到大約10-6mmHg的真空度下，在抽著真空的情況下用煤氣燃燒器噴咀加熱使圖中未示出的排氣管熔化將外殼封接。以后，將該裝置稱為顯示板A。
另一方面，用一對板狀加熱源把其它裝置分別固定在熒光屏和背板上，將整個裝置加熱，在120℃左右烘烤一小時。然后，用一超真空系統(tǒng)將其在加熱的同時抽真空10小時。接著，用圖中未示出的煤氣燃燒器加熱和熔化外殼的排氣管，將其密封。該裝置稱為顯示板B。
最后，為了保持封接后的真空度，對顯示板A和顯示板B都要用電阻加熱法進行去氣處理。
下面，給出應用本發(fā)明圖像形成裝置的第1、第2驅動方法使顯示板A、顯示板B進行顯示動作的電路結構。
圖25是關于本發(fā)明第1驅動方法和第2驅動方法的實施例，是根據(jù)NTSC制式的電視信號、用以進行電視顯示的驅動電路的簡要結構的框圖。在圖25中，顯示板1701是按上述方法制造的顯示板A或顯示板B。掃描電路1702掃描顯示線，控制電路1703生成輸給掃描電路的輸入信號等。移位寄存器1704使每1行的數(shù)據(jù)移位，行存儲器1705將來自移位寄存器1704的1行數(shù)據(jù)輸給調(diào)制信號發(fā)生器1707。同步信號分離電路1706從輸入信號即NTSC信號中分離出同步信號。Vx和Va是直流電源。
下面，詳細說明圖25的裝置各部分的功能。
首先，顯示板1701通過端子Dx1-Dxm和Dy1-Dyn以及高壓端子Hv與外電路連接。其中，用于逐行(n個元件)順序驅動在顯示板1701內(nèi)設置的多個電子束源即排列成m行、n列的行列狀矩陣式表面?zhèn)鲗桶l(fā)射器件的掃描信號加在端子Dx1-Dxm上。
另一方面，用于控制利用上述掃描信號所選擇的一行的表面?zhèn)鲗透髟妮敵鲭娮邮恼{(diào)制信號加在端子Dy1-Dyn上。另外，由直流電壓源Va供給高壓端子Hv以例如10KV的直流電壓，該電壓高到足以激勵表面?zhèn)鲗桶l(fā)射器件的熒光體。
下面，說明掃描電路1702。
在該掃描電路1702內(nèi)部具有n個開關元件(圖中，以S1-Sm的模式示出)，各開關元件選擇直流電源Vx的輸出電壓或0V(地電平)，與顯示板1701的端子Dx1-Dxm保持電氣連接。S1-Sm的各開關元件根據(jù)控制電路1703輸出的控制信號Tscan而動作，實際上，例如，將EFT那樣的開關元件進行組合便可很容易地構成。
在本實施例的情況下，上述直流電源Vx設定為輸出TV的一定電壓，以使加在未被掃描的元件上的驅動電壓小于電子發(fā)射閾值電壓Vth。(關于這一點，在圖28中將再次涉及)。
另外，控制電路1703具有調(diào)整各部分的動作的作用，以使可以根據(jù)外部輸入的圖像信號進行適當?shù)娘@示。并根據(jù)從下面說明的同步信號分離的電路1706傳送來的同步信號Tsync，發(fā)生對各部進行控制的Tscan、Tsft和Tmry各控制信號。關于各控制信號，后面利用圖30進行詳細說明。
同步信號分離電路1706是用以將從外部輸入的NTSC制式的電視信號中分離出同步信號成分和輝度信號成分的電路，如大家所熟知，使用頻率分離(濾波器)電路可以很容易地構成。由同步信號分離電路1706分離出來的同步信號，由垂直同步信號和水平同步信號構成，但是，這里，為了說明方便，以Tsync信號的形式圖示出。另一方面，將從上述電視信號中分離出來的圖像的輝度信號表示為DATA信號，并將該信號輸給移位寄存器1704。
移位寄存器1704是用于將按時間系列串行輸入的上述DATA信號對圖像的每1行進行串/并變換的電路，根據(jù)從上述控制電路1703傳送來的控制信號Tsft也可以說就是移位寄存器1704的移位時鐘。
經(jīng)過串/并變換的圖像1行(相當于電子發(fā)射元件n個元件的驅動數(shù)據(jù))的數(shù)據(jù)以Id1-Idn的n個并行信號從上述移位寄存器1704輸出。
行存儲器1705是用于必要的時間內(nèi)存儲1行圖像的一組數(shù)據(jù)的存儲裝置，根據(jù)由控制電路1703傳送來的控制信號存儲適當?shù)腎d1-Idn的內(nèi)容。存儲的數(shù)據(jù)作為I′d1-I′dn輸出給調(diào)制信號發(fā)生器1707。
調(diào)制信號發(fā)生器1707是根據(jù)各個上述圖像數(shù)據(jù)I′d1-I′dn適當?shù)仳寗硬⒄{(diào)制各個表面?zhèn)鲗桨l(fā)射器件的信號源，其輸出信號通過端子Dy1-Dyn加到顯示板1701內(nèi)的表面?zhèn)鲗桨l(fā)射器件上。
顯示板的驅動方法如上述各實施例和圖5所述，本發(fā)明的電子發(fā)射器件相對于發(fā)射電流Ie具有如下基本特性。即，由上述圖5中Ie的曲線可知，電子發(fā)射具有明確的閾值電壓Vth(本實施例的器件為8V)，只有外加電壓大于Vth時，才會發(fā)射電子。
另外，對于大于電子發(fā)射閾值Vth的電壓，如曲線所示，發(fā)射電流Ie也隨電壓變化而變化。通過改變電子發(fā)射器件的材料和結構以及制造方法，電子發(fā)射閾值電壓Vth的值以及發(fā)射電流相對外加電壓的變化情況也會改變，但是，不論如何，都可以說存在如下事實。
即，給本器件外加脈沖狀電壓時，例如圖31(1)所示的那樣，當外加電壓小于電子發(fā)射閾值電壓時，基本上不發(fā)生電子發(fā)射，但是，如圖31(2)那樣，當外加電壓大于電子發(fā)射閾值電壓時，便發(fā)射電子束。
這時，第1，通過改變脈沖電壓的峰值Vm，可以控制輸出電子束的強度；第2，通過改變脈沖寬度Pw，可以改變輸出的電子束的電荷總量。
因此，為了實施本實施例的顯示板的第1驅動方法，可以將一電壓調(diào)制型電路作為調(diào)制信號發(fā)生器1707，以便在保持脈沖寬度恒定時根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)適當調(diào)制脈沖電壓的峰值的電壓調(diào)制方式的電路。
另外，為了實施本發(fā)明的第2驅動方法，作為調(diào)制信號發(fā)生器1707，可以使用保持恒定峰值的電壓脈中并根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)適當調(diào)制電壓脈沖的寬度的脈沖寬度調(diào)制方式的電路。
以上，介紹了圖25所示的各部分的功能，在進入對整體動作的說明之前，利用圖26-29詳細說明上述顯示板1701的動作。
為了圖示簡便，以6×6(即m=n=6)的情況說明顯示板的像素數(shù)，但是，實際使用的顯示板1701的像素數(shù)遠遠比這個數(shù)多。
圖26所示的是將表面?zhèn)鲗桨l(fā)射器件排列成6行6列的矩陣式的多個電子束源，為了說明時區(qū)別各個元件，如D(1,1),D(1,2)-D(6,6)那樣，用(x,y)座標表示其位置。
驅動這種多個電子束源顯示圖像時，采用以和x軸平行的圖像的1行為單位，按行的順序形成圖像的方法。為了驅動與圖像的1行對應的電子發(fā)射器件，給Dx1-Dx6中與那行器件對應的行的端子加0V電壓，給除此以外的其它端子加7V電壓。與此同時，根據(jù)該行的圖像圖形給Dy1-Dy6的各個端子調(diào)制信號。
例如，以顯示圖27所示的圖像圖形的情況為例進行說明。為了說明方便，設圖像圖形的發(fā)光部的輝度相等，例如相等于100fL(呎朗伯)。在上述顯示板1701中，熒光體使用先有的大家熟知的材料P-22，加速電壓定為10KV，圖面顯示的重復頻率定為60Hz，使用具有上述特性的表面?zhèn)鲗桨l(fā)射器件，但是，為了得到100尺朗伯的輝度，給與發(fā)光像素對應的元件加10μs的14V電壓是適當?shù)?。另外，如果改變各個參量，當然這個數(shù)值也應該改變。
因此，以使圖27的圖像中例如第3行發(fā)光的期間為例進行說明。圖28是在使上述圖像的第3行發(fā)光的期間，通過端子Dx1-Dx6和端子Dy1-Dy6給多個電子束源加的電壓值。由該圖可知，給D(2,3),D(3,3),D(4,3)各表面?zhèn)鲗桨l(fā)射器件加的電壓是超過電子發(fā)射閾值電壓8V的14V電壓(圖中用涂黑表示的器件)，有電子束輸出。另一方面，對上述3個器件以外的器件，加7V(圖中用斜線表示的器件)或0V(圖中用白色表示的器件)的電壓，由于小于電子發(fā)射閾值電壓8V，所以，從這些元件沒有電子束輸出。
按照同樣的方法，對其它行也可以根據(jù)圖27的顯示圖形驅動多個電子束源，按時間系列表示該狀態(tài)的情況就是圖29的時間流程圖。
如圖29所示的那樣，通過從第1行開始順序1行1行地進行驅動，便可顯示1個畫面，以每秒60個畫面的速度反復進行顯示，便可獲得毫無閃爍的圖像顯示。
另外，在以上的說明中雖然未涉及灰度的顯示，但是，灰度顯示可按如下方式進行。
調(diào)制顯示圖形的發(fā)光輝度進行灰度顯示時，為了進一步增大(或減小)輝度，作為第1驅動方法，可以使加在端子Dy1-Dy6上的調(diào)制信號的脈沖電壓峰值大于(或小于)14V，這樣便可進行調(diào)制。
例如，若使電壓峰值在7.9V-15.9V的范圍內(nèi)以0.5V單位跳躍式地變化，則可使發(fā)光輝度調(diào)制為包括0在內(nèi)的17個階段(或灰度)。希望獲得更多層次的灰度時，可以擴大電壓的范圍或進一步減小變化的單位。
另外，作為第2驅動方法，可以使脈沖的寬度大于(或小于)10μs，這樣，也可以進行調(diào)制。
例如，如果使脈沖寬度在0s-15μs的范圍內(nèi)以0.5μs為單位變化，則可使發(fā)光輝度調(diào)制為包括0在內(nèi)的31個階段。希望獲得更多層次的灰度時，可以擴大脈沖寬度的范圍或進一步減小變化的單位。
以上，以6×6個像素的多個電子束源為例說明了顯示板1701的驅動方法，下面，參照圖30的時間流程圖對圖25所示裝置的整體動作進行說明。
圖30(1)所示的是利用同步信號分離電路1706從外部輸入的NTSC信號中分離出來的輝度信號DATA的時鐘脈沖，如圖所示，從第1行的數(shù)據(jù)開始順序分離出第2行、第3行并輸出去，與此同時，從控制電路1703對移位寄存器1704輸出圖30(2)所示的移位時鐘信號Tsft。
當移位寄存器1704中積蓄到1行的數(shù)據(jù)時，就在圖30(3)所示的規(guī)定時刻從控制電路1703對行存儲器1705輸出存儲寫信號Tmry，寫入1行(n個元素)的驅動數(shù)據(jù)。結果，行存儲器1705的輸出信號即I′d1-I′dn的內(nèi)容按圖30(4)所示的時鐘變化。
另一方面，驅動掃描電路1702的動作的控制信號Tscan的內(nèi)容如圖30(5)所示。即，為了驅動第1行時，掃描電路1702內(nèi)只有開關元件S1為0V，其它開關元件為7V，另外，驅動第2行時，只有開關元件S2為0V，其它開關件為7V，依次類推。
利用以上說明的一系列動作，使用顯示板A、B進行電視顯示的結果，在顯示板B上可以得到非常好的顯示圖像，但是，在顯示板A上，在顯示像素以外的像素上雖然很小但可觀察到熒光體發(fā)的光。因此，用顯示板A和顯示板B的條件作成與實施例1一樣的比較樣品，以和電視顯示一樣的驅動頻率保持器件外加電壓小于Vth，利用顯示板A、B觀察電子發(fā)射電流Ie和器件電流If的結果，在顯示板B中，電子發(fā)射電流Ie和器件電流If保持為恒定。但在顯示板A中，電子發(fā)射電流Ie和元件電流If不恒定，可以看出電子發(fā)射電流Ie和元件電流If雖然甚微但增加了。這是本發(fā)明者等人新發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，即，在實施狀態(tài)下所示的器件的基本特性，在顯示板B中是穩(wěn)定的，在顯示板A中，與驅動條件、顯示板內(nèi)的真空度等因素有關，可以認為這是不穩(wěn)定的原因。
在上述說明中雖然沒有特別描述，但是，移往寄存器1704和行存儲器1705不論是數(shù)字信號式的還是模擬信號式的都可以，總之，只要能以指定的速度進行圖像信號的串/并變換及存儲就行。使用數(shù)字信號式時，必須使同步信號分離電路1706的輸出信號DATA數(shù)字化，但是，只要在同步信號分離電路1706的輸出部分具有A/D變換器就很容易辦到。
另外，與此相關的，調(diào)制信號發(fā)生器1707所使用的電路自然也隨行存儲器1705的輸出信號是數(shù)字信號還是模擬信號而有若干區(qū)別。即，是數(shù)字信號時，采用第1驅動方法時，可以在調(diào)制信號發(fā)生器1707中使用例如大家所熟知的D/A變換電路，并根據(jù)需要附加放大器電路等。
另外，采用第2驅動方法時，使用例如將高速振蕩器和計數(shù)振蕩器輸出的波數(shù)的計數(shù)器以及將計數(shù)器的輸出與上述存儲器的輸出值進行比較的比較器組合的電路，可以很容易地構成調(diào)制信號發(fā)生器1707。
根據(jù)需要，也可以附加放大器，用以將比較器輸出的脈沖寬度調(diào)制的調(diào)制信號的電壓放大到表面?zhèn)鲗桨l(fā)射器件的驅動電壓。
另一方面，采用第1驅動方法時用模擬信號，在調(diào)制信號發(fā)生器1707中可以使用例如大家所熟知的運算放大器等放大電路，并根據(jù)需要還可以附加電平移位電路等。
另外，采用第2驅動方法時，可以使用例如大家熟知的電壓控制式振蕩電路(VCO)，并根據(jù)需要還可以附加放大器，用以將電壓放大到表面?zhèn)鲗桨l(fā)射器件的驅動電壓。
關于本發(fā)明的第3驅動方法即調(diào)制脈沖電壓的峰值和寬度進行驅動的方法的裝置，以第5和第6兩個實施例為例進行說明。另外，顯示板在第5、6實施例中也使用實施例4使用的顯示板B。
實施例5圖32是關于本發(fā)明顯示裝置的第3驅動方法的驅動電路的簡要結構框圖。圖中的結構要素中，顯示板1701、掃描電路1702、控制電路1703、移位寄存器1704、行存儲器1705、同步信號分離電路1706、調(diào)制信號發(fā)生器1707、直流電源Va等各構成要素和在圖17的第1驅動方法的實施例中說明的一樣。另外，Vus是另一直流電源，脈沖電壓發(fā)生器2401用于發(fā)生脈沖。
下面，說明各部分的功能，關于1701、1704、1705、1706和Va等各構成要素和上述圖25的說明一樣，所以，這里從略。
掃描電路1702的內(nèi)部具有M個開關元件(圖中用S1-Sm表示出)，各開關元件選擇脈沖電壓發(fā)生源2401的輸出電壓或直流電源Vns的輸出電壓，與顯示板1701的端子Dx1-Dxm保持電氣連接。S1-Sm各開關元件根據(jù)控制電路1703發(fā)生的控制信號Tscan而動作，實際上，例如，通過將FET那樣的開關元件進行組合，可以很容易地構成。
另外，控制電路1703和圖25的實施例一樣，具有調(diào)整各部分的動作以便可以進行適當?shù)娘@示的功能，在本實施例中，除了圖25的情況外，還向脈沖電壓發(fā)生源2401輸出控制信號Tpul。
脈沖電壓發(fā)生源2401根據(jù)控制電路1703發(fā)生的控制信號Tput產(chǎn)生脈沖電壓，關于產(chǎn)生脈沖電壓的時刻和波形后面利用圖33進行說明。關于直流電源Vns輸出的電壓，也在后面利用圖33進行說明。
調(diào)制電路1707是根據(jù)各個圖像數(shù)據(jù)I′d1-I′dn適當?shù)仳寗硬⒄{(diào)制各個表面?zhèn)鲗桨l(fā)射器件信號源，關于其輸出信號波形，后面利用圖33進行說明。
以上，說明了圖32所示的各部分的功能，下面利用圖33說明本實施例中加在表面?zhèn)鲗桨l(fā)射器件上的驅動電壓的波形。
圖33(1)是用以說明脈沖電壓發(fā)生源2401發(fā)生的脈沖電壓的波形圖。脈沖電壓發(fā)生源2401在不發(fā)生脈沖期間維持7V的輸出電壓，但是，根據(jù)控制信號Tput適時地發(fā)生該圖所示的脈沖。即，該脈沖的寬度為30μs，是在加脈沖期間輸出電壓變?yōu)?V的矩形脈沖。
圖33(2)是用以說明上述直流電源Vns的輸出電壓的圖。電源Vns通常如該圖所示輸出7V的直流電壓。為了說明方便和明確時間的前后關系，將脈沖電壓發(fā)生源2401發(fā)生0V脈沖的期間示于圖中。
圖33(3)是用以說明調(diào)制信號發(fā)生器1707發(fā)生的調(diào)制信號的波形的圖。調(diào)制信號發(fā)生器1707在不發(fā)生調(diào)制信號的期間維持7V的輸出電壓，但是，在脈沖電壓發(fā)生源2401輸出0V的脈沖的同時，發(fā)生與圖像的輝度數(shù)據(jù)I′d1-I′dn對應的調(diào)制信號。調(diào)制信號由圖33(3)中用虛線表示的成分a,b,c,d構成，調(diào)制信號發(fā)生器1707根據(jù)原圖像的輝度數(shù)據(jù)將成分a,b,c,d任意組合后輸出。
成分ab,,c,d分別是具有11V,12V,13V,14V電壓的脈沖，它們的長度都為5μs，圖33(1)的脈沖寬度超過調(diào)制信號約5μs，這樣，即使由于某種理由兩者的時間關系發(fā)生偏離，只要在該范圍內(nèi)，動作就不會發(fā)生什么問題。
下面，參照上述情況說明加在表面?zhèn)鲗桨l(fā)射器件上的驅動波形。
圖33(4)利用掃描電路1702選擇脈沖電壓發(fā)生源2401的輸出時表面?zhèn)鲗桨l(fā)射器件的驅動電壓波形。即，這和圖33(3)的調(diào)制電壓波形與圖33(1)的脈沖波形之差的電壓相等。該圖中用虛線所示的各個成分a′,b′,c′,d′與圖33(3)的各個成分a,b,c,d相對應。其中，例如若加上成分a′，則在5μ秒期間從加電壓的表面?zhèn)鲗桨l(fā)射元件輸出0.27μA(瞬時電流值)的電子束。同樣，若加上成分b′,c′,d′，則在5μs期間分別輸出具有0.37μA、0.49μA和0.66μA的瞬時電流值的電子束。這里，由于上述表面?zhèn)鲗桨l(fā)射元件的電子發(fā)射特性是線性的，所以，上述4種電子束電流值之間的差相互不相等。因此，可以說例如加成分a′和b′與加成分c′時的輸出不相等，對其它成分的組合也一樣。所以，通過將成分d′-d′進行任意組合驅動元件，可以將這期間輸出的電子束的總電荷量控制為16種(包括a′-d′一個也不使用的情況)。這樣，便可將發(fā)光輝度調(diào)制為16個層次。
另一方面，圖33(5)是利用掃描電路1702選擇直流電源Vns的輸出時表面?zhèn)鲗桨l(fā)射元件的驅動電壓波形。即，這和圖33(3)的調(diào)制波形與圖33(2)的直流電壓之差的電壓相等。該圖中用虛線所示的a′,b′,c′,d′各部分與圖33(3)的a,b,c,d相應，不論在哪一部分，由于都未超過電子發(fā)射閾值電壓(這時為8V)，所以，沒有電子束輸出。
利用上面說明的方法可以驅動顯示裝置內(nèi)的表面?zhèn)鲗桨l(fā)射元件。本實施例的顯示裝置的整體動作可以按照和上述圖25的實施例大致相同的順序進行，所以，此處說明從略。
在上述說明中，為了圖示方便，取假定調(diào)制電壓由4個成分a,b,c,d構成，但是，實際上希望由數(shù)量更多的部分構成。如果利用電子發(fā)射元件的非線性電子發(fā)射特性，通常使用n個部分(即n種調(diào)制電壓)便可獲得2n個層次的灰度顯示。
例如，顯示電視圖像時，希望n＞7。
在上述說明中，各個成分a,b,c,d的脈沖寬度相等，均為5μs，但是，各部分的長度不一定必須相等。另外，設定電壓值按成分a,b,c,d的順序增大，相鄰成分之間的電壓差均相等，定為1V，但是，不一定必須使電壓差相等。
實施例6下面，利用圖34和圖35說明本實施例的顯示板的第3驅動方法，即利用加在電子發(fā)射元件上的電壓的強度和脈沖寬度控制所顯示圖像的輝度的方法。
圖34是表示驅動電路的簡要結構的框圖。與第5實施例的圖32相同的部分很多，所以，只介紹不同的部分。圖中，脈沖電壓發(fā)生源2601和2602根據(jù)各個控制電路1703發(fā)生的控制信號Tpul1和Tpul2而動作，其輸出的脈沖波形和上述圖32中的脈沖電源2401不同，不是矩形。另外，調(diào)制信號發(fā)生器1707根據(jù)原圖像信號I′d1-I′dn發(fā)生調(diào)制信號，該信號波形與圖32的情況不同。關于這些電壓波形，利用圖27進行說明。
圖35(1)是用以說明脈沖電壓發(fā)生源2601發(fā)生的脈沖電壓的波形的圖。脈沖電壓發(fā)生源2601在不發(fā)生脈沖期間維持7V的輸出電壓，但根據(jù)控制信號Tpul1適時地發(fā)生該圖所示的脈沖。即，發(fā)生的脈沖的寬度為30μs，是隨著脈沖的開始從3V向0V線性地減小的傾斜波形。
圖35(2)是用以說明脈沖電壓發(fā)生源2602發(fā)生的脈沖電壓的波形的圖。脈沖電壓發(fā)生源2602在不發(fā)生脈沖的期間維持7V的輸出電壓，但是根據(jù)控制信號Tpul2適時地發(fā)生該圖所示的脈沖。即，脈沖的寬度為30μs，是隨著脈沖的開始從7V向4V線性地減小的傾斜波形。圖35(1)和圖35(2)的脈沖利用上述控制信號Tpul1和Tpul2進行同步，所以，在發(fā)生脈沖的期間，兩者之間通常有4V的電位差。
圖35(3)是用以說明調(diào)制信號發(fā)生器1707發(fā)生的調(diào)制信號的波形的圖。調(diào)制信號發(fā)生器1707在不發(fā)生調(diào)制信號期間維持7V的輸出電壓，但在脈沖電壓發(fā)生源2601和2602輸出脈沖的同時發(fā)生與進入的圖像信號的輝度數(shù)據(jù)I′d1-I′dn對應的調(diào)制信號。該調(diào)制信號由該圖35(3)中用虛線所示的成分a,b,c,d構成，調(diào)制信號發(fā)生器1707根據(jù)進入的圖像信號的輝度數(shù)據(jù)將成分a,b,c,d進行任意組合后輸出。成分a,b,c,d分別是電壓為14伏、寬度為5μs的矩形電壓脈沖，是從圖27(1)和圖27(2)所示的30μs的脈沖的開始時刻計算，分別在5,10,15,20μs后加上的這些脈沖成分。
下面，參照上述情況，說明加在表面?zhèn)鲗桨l(fā)射元件上的驅動信號的波形。
圖35(4)是利用掃描電路1702選擇脈沖電壓發(fā)生源2601的輸出時表面?zhèn)鲗桨l(fā)射元件的驅動電壓波形。即，這和圖35(3)的調(diào)制電壓波形與圖35(1)的脈沖波形之差的電壓相等。該圖中用虛線所示的a′,b′,c′,d′各部分分別與圖35(3)中的a,b,c,d對應，所以，不論哪種情況，都未超過電子發(fā)射閾值電壓(這時為8V)。因此，若加上這種波形，便可輸出強度與電子發(fā)射特性相符合的電子束，但是，由于表面?zhèn)鲗桨l(fā)射元件的電子發(fā)射特性是非線性的，所以，a′,b′,c′,d′各部分輸出的電子束的電荷量之差相互不相等。
于是，和圖33的情況一樣，通過任意組合調(diào)制電壓波形的成分a,b,c,d，可以獲得16個層次的調(diào)制。
另一方面，圖35(5)是利用掃描電路1702選擇脈沖電壓發(fā)生源2601的輸出時表面?zhèn)鲗桨l(fā)射元件的驅動波形。和圖33(5)的情況一樣，由于未超過電子發(fā)射閾值電壓，所以，幾乎沒有電子束輸出。
在上述說明中，為了圖示方例，和圖33的情況一樣，把調(diào)制信號設定為由成分a,b,c,d4個部分構成，但本實施例的情況也是希望由更多的部分構成。即，如果使用n個時間分割的部分，則可獲得2n個層次的調(diào)制，例如顯示電視圖像時，希望n＞7。
另外，脈沖電壓發(fā)生源2601和2602發(fā)生的脈沖波形使用隨時間線性減小的傾斜波形，但是，也可以使用例如隨時間增加的波形以及非線性變化的波形。
在調(diào)制信號發(fā)生器1707發(fā)生的脈沖的說明中，脈沖的各個成分a,b,c,d的電壓和寬度相等，使脈沖的開始時刻以等間隔錯開相鄰排列，但是，也不一定僅限于此，例如，也可以使各個成分a,b,c,d的電壓和寬度不相等，使脈沖的開始時刻以非等間隔排列。
以上，對關于本發(fā)明第3驅動方法的實施例，以和實施例5的差別為中心進行了說明。
在上面說明過的關于第1驅動方法或第2驅動方法或第3驅動方法的實施例中，在顯示板中使用了實施例開頭所述的表面?zhèn)鲗桨l(fā)射元件，但是，當電子發(fā)射元件的材料、結構或制造方法不同時，有時電子發(fā)射特性(閾值電壓Vth及特性曲線的形狀)多少也會發(fā)生變化。這時，對本發(fā)明的基本思想的應用沒有任何影響，只要根據(jù)其特性適當?shù)卦O定掃描和調(diào)制所用的脈沖電壓的波形就行了。或者對先有技術所列舉的那種表面?zhèn)鲗桨l(fā)射元件運用這些驅動方法，也不會發(fā)生什么不順利的情況。
在實施例中，示出了根據(jù)NTSC制式的電視信號進行電視顯示的例子，但是，能應用本發(fā)明的顯示裝置及其應用并不僅限于此?？梢詮V泛地應用于其它制式的電視信號、或者直接或間接與計算機、圖像存儲器、通信網(wǎng)絡等各種圖像信號源連接的顯示裝置，特別是最適合于對大容量的圖像進行顯示的大畫面顯示。
另外，不一定限于人們直接目視的用途，例如，也可以應用于所謂光印刷機那樣的記錄裝置的光源。
或者，也可以用于利用電子束描繪圖像的電子束描繪裝置的電子束源的驅動方法。
實施例7本實施例是將具有多個電子發(fā)射部的多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件排列成矩陣狀的電子源或圖像形成裝置，是將由多個電子發(fā)射部發(fā)射的電子束重疊后在圖像形成部件上形成高品位的圖像的例子。本實施例的電子發(fā)射元件的結構，具有從排列成矩陣狀的多個電子發(fā)射元件，該電子發(fā)射元件的結構與圖36相同，只是從多個電子發(fā)射元件的矩陣中抽出了一個。和其它實施例一樣作成圖像形成裝置。
關于在設置電子發(fā)射元件的基板的對面設置的熒光屏和其它實施例一樣。
在本實施例中，將絕緣性基板1充分清洗后，用以Ni為主要成分的材料用真空鍍膜法蒸發(fā)上厚1μm，寬600μm的薄膜，并腐蝕制作成高電位一側元件電極362的元件配線電極373。然后，在整個基板面上蒸發(fā)一層厚2μm的SiO2薄膜，形成絕緣層372。
接著，利用刻蝕技術，在元件配線電極373上的SiO2上開一個邊長為100μm正方形的孔，只在該孔部分預先蒸發(fā)上Ni等材料，以使通過該孔與元件配線電極373相連接，然后，在整個面上蒸發(fā)上一層厚0.1μm的Ni材料膜。
利用光刻技術和腐蝕技術，將Ni電極形成所希望的圖形，從而形成與元件配線電極373連接的高電位一側的元件電極362和在該電極362寬度方向(圖中X方向)的兩側具有電極間隙、與元件配線電極373正交的低電位一側的元件電極363。
在元件電極362和363之間的間隙部分形成微粒膜，作為電子發(fā)射部364，通過加上所希望的電壓，可以發(fā)射電子，這和其它實施例一樣。
在本實施例中，將在兩個電子發(fā)射部364之間的高電位一側的元件電極362的X方向寬度(W)定為400μm，在高電位一側的元件電極362上加上14V電壓，在低電位一側的元件電極363上加上0V電壓，使之發(fā)射電子，給設在距離電極2.5mm上方的熒光屏的熒光體加上6KV電壓時，便可得到對稱性的、基本上呈圓形的輝點形狀。在本實施例中，輝點的直徑約為500μm。
從具有單個電子發(fā)射部的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件發(fā)射的電子束，在圖像形成部的材料面上，這里是熒光體面，形成對稱性不好的輝點形狀，但是，如果多個電子發(fā)射部在加電壓的方向以后面所述方式表示的間隔W形成元件電極的高電位一側的電極，則從多個電子發(fā)射部發(fā)射出來的電子束在圖像形成部的材料面上，這里是熒光體面上重疊合而為一，便可像本實施例那樣得到對稱性好的輝點形狀。
K2*2H(υf/υa)1/2≥ω/2≥K3*2H(υf/υa)1/2其中，K2,K3為常數(shù)，K2=1.25±0.05K3=0.35±0.05Vf為元件外加電壓，Va為加在圖像形成部材料上的電壓(加速電壓)，H為表面?zhèn)鲗桨l(fā)射元件與圖像形成部材料間的距離，ω為電子發(fā)射部之間的距離。
實施例8
本實施例是關于排列成矩陣狀的多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件的排列的實施例，圖37是本實施例的圖像形成裝置的模式圖。
圖38是本實施例的電子發(fā)射元件的放大斜視圖，圖39是上述元件沿X軸的剖面圖。
在本實施例中，在絕緣性基板381上制作電子發(fā)射元件的方法如下首先，說明本實施例的圖像顯示裝置的制作方法。
(1)將絕緣性基板381清洗凈之后，在該基板381上用以Ni為主要成分的材料利用真空蒸發(fā)鍍膜技術和光刻技術制作出1μm厚的元件配線電極389；(2)然后，在整個基板381面上形成一層由SiO2構成的厚度2μm的絕緣層390；(3)接著，在SiO2膜上的希望位置利用腐蝕技術開孔(連接孔)，利用真空蒸發(fā)鍍膜技術和光刻技術制作出厚度3900A°的元件電極382和383。用以Ni為主要成分的材料制作。
(4)在上述工程中，元件電極382與元件配線電極389保持電氣連接，元件電極382與383相向排列，兩者之間的間隙為2μm，在該間隙部形成Pd微粒膜，制作電子發(fā)射部384以后的工序，與其它實施例一樣，此處省略。
在本實施例中，利用沿Y方向電氣連接的元件電極382和沿X方向連接的元件電極383構成XY矩陣，在它們的間隙部形成電子發(fā)射部。多個電子發(fā)射元件形成矩陣狀。
各個電子發(fā)射元件如圖38所示，在高電位一側元件電極382的加電壓的方向(X方向)兩側形成電子發(fā)射部384，在本實施例中，高電位一側元件電極的X方向的寬度(W)定為800μm，元件電極382,383之間的間隙寬度(G)制作為2μm。
另外，電子發(fā)射部Y方向的長度(L)定為140μm，電子發(fā)射元件沿Y方向的排列距離(P)定為750μm。
沿X方向電子發(fā)射元件的排列距離在本實施例中定為1mm。
在上述制作電子發(fā)射元件的絕緣性基板381的上方，和其它實施例一樣，通過支持框(圖中未示出)相隔d=4.5mm的距離，配置在內(nèi)表面涂敷了透明電極386和熒光體(圖像形成部材料)387的熒光屏388，在基板，支持框和熒光屏的接合部涂敷燒結玻璃料，在430℃下燒結10分鐘以上將三者燒結在一起。
在上述制作的本圖像顯示裝置中，通過透明電極386將5000V的加速電壓Va加到熒光體387上，通過元件配線電極389在元件電極382與383之間加上14V的電壓Vf，使之發(fā)射出電子。
在本實施例中，加速電壓Va=5000V，元件電壓Vf=14V，元件與熒光屏間距離d=4.5mm，元件的電子發(fā)射部Y方向長度L=140μm，電子發(fā)射元件Y方向排列距離P=750μm，高電位一側電極寬度W=800μm。和實施例7一樣，由兩個電子發(fā)射部發(fā)射出來的電子來，在圖像形成部材料上，輝點的中心軸基本上一致，這些輝點恰好對稱地重疊，從總體上看，觀察到一個基本是呈圓形的輝點形狀。由此可以推知，本實施例的條件與實施例7所示的式子一致。
另外，Y方向各輝點的重疊，根據(jù)本發(fā)明者等人銳意研究的結果可知，按照下式表示的配置規(guī)定，便可進行控制。
Y方向的各輝點重疊連續(xù)時，P＜L+2K5*2H(Vf/Va)1/2其中，常數(shù)K5=0.80Va為加速電壓，Vf為器件電壓，d=4為元件與熒光屏間的距離，L為元件的電子發(fā)射部Y方向的長度，P為電子發(fā)射元件Y方向的排列距離，W為高電位一側電極寬度。
Y方向的各輝點不重疊，不連續(xù)時，P≥L+2K6*2d(Vf/Va)1/2其中，K6為常數(shù)，K6=0.90在上式的條件下可知，如果將電子發(fā)射部元件沿Y方向排列是可以的。本實施例，Y方向各輝點處于不重疊，不連續(xù)時公式的范圍內(nèi)，各輝點以獨立輝點被觀察到。
如上所述，在本實施例的圖像顯示裝置中，可以得到最佳的輝點形狀，同時，可以得到分辨性能好，輝度高、高精細的顯示圖像。
實施例9本實施例是將能夠分割驅動的多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件排列成矩陣狀而形成的圖像形成裝置及驅動方法，利用圖40和圖41進行說明。
圖40是從將表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件排列成矩陣狀的電子源中取出一部分的斜視圖，圖41是表示本實施例的驅動方法的圖。下面，詳細說明。
如圖40所示，本實施例的元件與元件電極461a,461b及配線462a,462b連接。462a是X方向配線，462b是Y方向配線。如圖41所示，與紅(R)，綠(G)，蘭(B)對應的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件是排列構成的電子源，是按照和實施例4一樣的辦法形成的。另外，外殼也是按同樣的方法制成的。
下面，利用圖41說明本實施例的裝置的驅動方法。
在從圖41的M=1列開始順序掃描的情況下，首先，(1)利用電壓處加裝置(圖中未示出)給透明電極加上一定電壓，給M=1列加上電子發(fā)射電壓Vf。
(2)在1(=M)掃描列的信號中，將輸入綠色顯示的信號配線電極G和蘭色顯示的信號配線電極B的信息信號存儲到存儲器480內(nèi)。另外，輸入紅色顯示的信號配線電極R的信息信號通過外加電壓裝置481，作為具有與該信息信號對應的導通電壓、截止電壓和灰度電壓的調(diào)制電壓(VmR)直接輸入該信號配線電極R。這期間，不論信息信號如何，從信號切換電路482發(fā)出截止信號，通過外加電壓裝置483將截止電壓(Voff)加到信號配線電極G和B上。
(3)利用信號切換電路482切換為在1(=M)掃描列的信息信號中先將存儲在存儲器480中的信息信號中的綠色顯示信息信號輸入信號配線電極G，通過外加電壓裝置，將具有與該信息信號對應的導通電壓、截止電壓及灰度電壓的調(diào)制電壓(VmG)輸入信號配線電極G。這期間，不論信息信號如何，從信號切換電路482發(fā)出截止信號，通過外加電壓裝置將截止電壓(Voff)加到信號配線電極R和B上。
(4)利用信號切換電路482切換為在1(=M)掃描列的信息信號中先將存儲在存儲器480中的信息信號中的蘭色顯示信息信號輸入信號配線電極B，通過外加電壓裝置，將具有與該信息信號對應的導通電壓、截止電壓及灰度電壓的調(diào)制電壓(VmB)輸入信號配線電極B。這期間，不論信息信號如何，從信號切換電路482發(fā)出截止信號，通過外加電壓裝置將截止電壓Voff加到信號配線電極R和B上。
如上述那樣將一掃描列的信息信號分割成每一種顏色，即每隔2列按時間3等分分割輸入信號配線電極的動作，在一掃描列的顯示時刻之間進行。
上述(1)-(4)的動作對各掃描列順序反復進行，便可將一個畫面以及多個畫面的優(yōu)質(zhì)彩色圖顯示在熒光體面上。
按照本實施例的驅動方法，在各色熒光體面上形成顯示圖像的多個輝點具有非常均勻穩(wěn)定的尺寸和形狀，而且，可以毫無串音地顯示圖像色純度高、色再現(xiàn)性好的優(yōu)質(zhì)彩色圖像。
實施例10圖42是用以由上述說明的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件為電子束源的顯示板構成的顯示裝置的一個例子的圖，這種顯示裝置可以顯示例如(由以電視廣播為主的各種圖像信息源提供的圖像信息。圖中，500是顯示板，501是顯示板的驅動電路，502是顯示控制器，503是多路調(diào)制器，504是譯碼器，505是輸入輸出接口電路，506是CPU，507是圖像生成電路，508、509和510是圖像存儲器接口電路，511是圖像輸入接口電路，512和513是TV信號接收電路，514是輸入裝置。(本顯示裝置如在接收像電視信號那樣包含圖像信號和聲音信號兩種信號時，當然在顯示圖像的同時還再生聲音。但是，與本發(fā)明的特征沒有直接關系的聲音信息的接收、分離、再生、處理、存儲等有關的電路及揚聲器等，說明從略)。
下面，按照圖像信號的流程說明各部分的功能。
首先，TV信號接收電路513是用來接收利用例如電線電波及空間光通信等那樣的無線傳送系統(tǒng)傳送的TV圖像信號的電路。接收的TV信號的制式?jīng)]有特別限制，例如，可以是NTSC制式，PAL制式，SECAM制式等各種制式。另外，由大量掃描線構成的TV信號(例如以MUSE制式為首的所謂的高品位TV)，是發(fā)揮適合于大面積化和大像素數(shù)化的上述顯示板的優(yōu)點的最好信號源。由TV信噸接收電路513接收的TV信號輸給譯碼器504。
另外，TV信號接收電路512是用來接收例如使用同軸電纜或光纖等有線傳輸系統(tǒng)傳送的TV圖像信號的電路。和上述TV信號接收電路513一樣，接收的TV信號的制式?jīng)]有特別的限制，另外，由本電路接收的TV信號也輸給譯碼器504。
圖像輸入接口電路511是用于讀入例如由電視攝像機及圖像讀取掃描器等圖像輸入裝置供給的圖像信號的電路，讀入的圖像信號輸給評碼器504。
圖像存儲接口電路510是用于讀入存儲在錄像機(以下簡稱為VTR)中的圖像信號的電路，讀入的圖像信號輸給譯碼器504。
圖像存儲接口電路509是用于讀入存儲在錄像盤上的圖像信號的電路，讀入的圖像信號輸給譯碼器504。
圖像存儲接口電路508是用于從所謂的靜止圖像盤那樣的存儲靜止圖像數(shù)據(jù)的裝置讀入圖像信號的電路，讀入的靜止圖像數(shù)據(jù)輸給譯碼器504。
輸入輸出接口是路505用于將本顯示裝置與外部的計算機或計算機網(wǎng)絡或打印機等輸出裝置連接的電路，除了進行圖數(shù)據(jù)及文字、圖形信息的輸入輸出之外，有時還可以在本顯示裝置所具有的CPU506與外部之間進行控制信號及數(shù)值數(shù)據(jù)的輸入輸出等。
圖像生成電路507是用于根據(jù)通過上述輸入輸出接口電路505從外部輸入的圖像數(shù)據(jù)及文字、圖形信息或者由CPU506輸出的圖像數(shù)據(jù)及文字、圖形信息生成顯示用圖像數(shù)據(jù)的電路。在本電路內(nèi)部，組裝著例如用于存儲圖像數(shù)據(jù)及文字、圖形信息的可改寫的存儲器、存儲著與字符代碼對應的圖像圖形上讀取專用存儲器以及以用于進行圖像處理的微處理器等為主的生成圖像所必須的電路。
由本電路生成的是示用圖像數(shù)據(jù)輸給譯碼器504，但是，有時根據(jù)需要也可以通過上述輸入輸出接口電路505輸給外部的計算機網(wǎng)絡及打印機。
CPU506主要進行關于本顯示裝置的動作控制、顯示圖像的生成及選擇、編集的工作。
例如，將控制信號輸給多路掃描器503，適當?shù)剡x擇、組合在顯示板上顯示的圖像信號。另外，根據(jù)這時顯示的圖像信號對顯示板控制器502發(fā)生控制信號，適當?shù)乜刂飘嬅骘@示頻率和掃描方法(例如隔行掃描或非隔行掃描)以及一個畫面的掃描線條數(shù)等顯示裝置的動作。
另外，直接將圖像數(shù)據(jù)及文字、圖形信息輸給上述圖像生成電路507，或者通過上述輸入輸出接口電路505與外部的計算機及存儲器連接，輸入圖像數(shù)據(jù)及文字、圖形信息。CPU506當然也可以進行上述目的以外的作業(yè)。例如，也可以像微機及文字處理器等那樣，具有直接生成信息和處理的功能，或者如前所述，也可以通過輸入輸出接口電路505與外部的計算機網(wǎng)絡連接，與外部設備協(xié)同進行例如數(shù)值計算等作業(yè)。
輸入裝置514是使用著用來給上述CPU506輸入指令、程序或數(shù)據(jù)等的裝置，除鍵盤和鼠標器外，例如還可以使用操縱桿、條形碼讀出器、聲音識別裝置等各種輸入機器。
譯碼器504是用于將由上述507-513輸入的各種圖像信號反變換為三原色信號或者輝度信號和I信號及Q信號的電路。如圖中用虛線所示的那樣，最好在譯碼器504的內(nèi)部具有圖像存儲器。這是為了例如以MUSE制式為主進行反變換時處理電視信號，所以所需要圖像存儲器。另外，設有圖像存儲器后，靜止畫面的顯示將變得容易，或者可以很容易地與上述圖像生成電路507和CPU506協(xié)同進行以圖像的刪減、插入、放大、縮小、合成為主的圖像處理及編集。
多路掃描器503根據(jù)由上述CPU506輸入的控制信號適當?shù)剡x擇顯示圖像。即，多路掃描器503從由譯碼器504輸入的經(jīng)過反變換的圖像信號中選擇所希望的圖像信號，輸給驅動電路501。這時，在一個畫面顯示的時間內(nèi)，通過切換、選擇圖像信號，可以像所謂的多畫面電視那樣，把一個畫面分成多個區(qū)域，在不同區(qū)域顯示不同的圖像。
顯示板控制器502是用來根據(jù)由上述CPU506輸入的控制信號控制驅動電路501的動作的電路。
首先，關于顯示板的基本動作，例如是將用于控制顯示板的驅動用電源(圖中未示出)的動作時序的信號輸給驅動電路501。另外，關于顯示板的驅動方法，例如是將用于控制畫面顯示頻率及掃描方法(例如，隔行掃描或非隔行掃描)的信輸給驅動電路501。
另外，有時根據(jù)需要，將關于顯示圖像的輝度、對比度、色調(diào)及清晰度等圖像質(zhì)量調(diào)整的控制信號輸給驅動電路501。
另外，驅動電路501是用來發(fā)生加給顯示板500的驅動信號的電路，根據(jù)從上述多路掃描器503輸入的圖像信號和從上述顯示板控制器502輸入的控制信號而動作。
上面，說明了各部分的功能，但是，利用圖42所示的結構，在本顯示裝置中，可以在顯示板500上顯示由各種圖像信息源輸入的圖像信息。即，以電視廣播為主的各種圖像信號在譯碼器504中進行反變換后，在多路掃描器503中進行適當?shù)倪x擇后，輸入驅動電路501，另一方面，顯示板控制器502根據(jù)顯示的圖像信號，發(fā)生用以控制驅動電路501的動作的控制信號。驅動電路501根據(jù)上述圖像信號和控制信號，將驅動信號輸給顯示板500，從而在顯示板500上顯示圖像。這一系列動作均由CPU506統(tǒng)一地進行控制。
在本顯示裝置中，不僅可以顯示從設在上述譯碼器504中的圖像存器、圖像生成電路507及信息中選擇的圖像，而且，還可以對所顯示的圖像信息進行例如放大、縮小、轉動、移動、加邊框、刪減、插入、變換顏色、變換圖像的縱橫比等為主的圖像處理以及合成、消除、接續(xù)、替換、納入等為主的圖像編集。另外，雖然在本實施例的說明中沒有特別涉及，但是，和上述圖像處理和圖像編集一樣，對聲音信息也可以設置進行處理及編集的專用電路。
因此，本顯示裝置可以用一臺機器兼有電視廣播的顯示機器、電視會議的終端機器、處理靜止圖像及活動圖像的圖像編集機器、計算機的終端機器，以文字處理器為首的辦公用終端機器、游戲機等的功能，對工業(yè)和民用具有廣泛的應用范圍。
上述圖42只是使用以表面?zhèn)鲗桨l(fā)射元件為電子源的顯示板構成顯示裝置的一個例子，但是，并不限于此。例如，在圖42的構成要素中，可以省去使用目的上不必要的電路。另外，與此相反，也可以追加使用目所需要的構成要素。例如，將本顯示裝置作為電視電話使用時，可以追加包括電視攝像機、拾音器、照明器、調(diào)制解調(diào)器在內(nèi)的發(fā)送和接收電路等構成要素。
在本顯示裝置中，特別是由于以表面?zhèn)鲗桨l(fā)射元件為電子源的顯示板容易薄型化，所以可以便顯示裝置的厚度縮小。此外，由于以表面?zhèn)鲗桨l(fā)射元件為電子源的顯示板容易實現(xiàn)大畫面、輝度高、視野角特性好，所示，本顯示裝置有身臨其境的感覺。
如上所述，本發(fā)明的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件具有如下三個基本特性，即第一，給本元件加上大于某一電壓(稱為閾值電壓，圖5中的Vth)的元件電壓時，發(fā)射電流Ie激劇地增加，另一方面，當小于閾值電壓Vth時，幾乎檢測不到發(fā)射電流Ie。即，是對發(fā)射電流Ie具有明確的閾值電壓Vth的非線性元件。
第二，由于發(fā)射電流Ie與元件電壓Vf有關，所以，可以用元件電壓Vf控制發(fā)射電流Ie。
第三，陽極電極34捕獲的發(fā)射電荷與加元件電壓Vf的時間有關。即，利用加元件電壓Vf的時間可以控制陽極電極34捕獲的電荷量。
此外，特別理想的是該表面?zhèn)鲗桨l(fā)射元件的元件電流If和發(fā)射電流Ie都對加在相向排列的一對元件電極上的電壓具有單調(diào)的增加特性(稱為MI特性)。
因此，當大于閾值電壓時，利用加在相向排列的元件電極間的脈沖電壓的高度和寬度可以控制從表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件中放射出來的放射電子；而當小于閾值電壓時，則幾乎不發(fā)射電子。
根據(jù)這一特性，在設置大量電子發(fā)射元件情況下，利用具有上述調(diào)制裝置、分離裝置和上述選擇裝置的結構，可以提供選擇與輸入信號對應的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件和能夠控制電子發(fā)射量的驅動方法。上述調(diào)制裝置用來發(fā)生與高度或寬度或高度和寬度上述輸入信號對應的脈沖；分離裝置用來分離出包含在上述輸入信號中的同步信號；上述選擇裝置用來按指定寬度將高度不同的脈沖成分組合后順序選擇表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件。
因此，按照本發(fā)明依據(jù)這種表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件的特性的新規(guī)格結構及驅動方法，可以不必像先有技術那樣依靠柵極，在不用柵極的情況下，分別將從輸入信號得到的掃描信號和調(diào)制信號輸給m條行與線和n行列配線，便可從由大量的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件構成的電子源根據(jù)輸入信號選擇電子發(fā)射元件，構成能控制放射電子量的高品位的電子源。
此外，利用表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件的相向排列的一對元件電極、m條行配線和n條列配線，使分別連接表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件的相向排列的一對元件電極的連線，m條行配線和n條列配線至少一部分或全部是相同的，在制作過程中加高溫時，便可解決不同金屬間的連接問題，從而可以提供可靠性高，成本低，并且簡單的結構。
利用該絕緣層只位于m條行與線與n條列配線的交叉部附近以及垂直型表面?zhèn)鲗桨l(fā)射元件的臺階形成部和該絕緣層的一部分或全部用同一種方法制造，可以簡化制造方法，不用接觸孔就能使m條行楊線或n條列配線與元件實現(xiàn)電氣連接，從而可以提供成本低、結構簡單的電子源和圖像形成裝置。
按照本發(fā)明的其它驅動方法，還具有將輸入信號分割為多個輸入信號群的輸入信號分割裝置，由于多行(或列)的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件是根據(jù)利用該輸入信號分割裝置所發(fā)生的多個分割的輸入信號進行選擇、調(diào)制的分割驅動，可以對該表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件行(或列)增加容許的時間，所以，對驅動集成電路(IC)、表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件可以提供設計的余量。
與該選擇、調(diào)制的電子發(fā)射元件的行(或列)相鄰的電子發(fā)射元件的行(或列)是維持為外加一定電壓狀態(tài)驅動方法。因此，在從各電子發(fā)射元件發(fā)射出來的電子束間的電子束照射面上沒有串音。
本發(fā)明的電子源是將從該表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件的多個電子發(fā)射部發(fā)射的多個電子束重疊而成，所以，可以提供在電子照射而上電子來的形狀可控制為對稱性好的形狀的電子源。
通過使Y方向元件的排列距離按規(guī)定配置，可以控制從各電子發(fā)射元件發(fā)射出來的電子束間在電子束照射面上的重疊。
因此，可以提供結構簡單，容易選擇發(fā)射電子的電子發(fā)射元件并且可以控制其電子發(fā)射量的電子源。
上述顯示裝置其本發(fā)明的圖像形成裝置，是根據(jù)輸入信號形成圖像的裝置，該圖像形成裝置的特征是具有多個表面?zhèn)鲗桨l(fā)射元件、分離裝置、選擇裝置和調(diào)制裝置，多個表面?zhèn)鲗桨l(fā)射元件利用與構成圖像的像素對應，在基板上的m條行配線和通過絕緣層沉積的n條列配線，分別將由包含元件電極和電子發(fā)射部的薄膜構成的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件相向排列的1對元件電極連接，排列成矩陣狀；分離裝置用來從上述輸入信號中分離出同步信號和圖像信號；選擇裝置根據(jù)上述同步信號從上述多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件中選擇適當?shù)脑?；調(diào)制裝置發(fā)生與上述圖像信號對應的調(diào)制信號，并輸給由上述調(diào)制裝置所選擇的電子發(fā)射元件。另外，該圖像形成裝置特別具有位于上述電子源基板的對面利用電子束的照射發(fā)出可見光的熒光體。尤其突出的是，具有表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件的發(fā)射電流、元件電流都對加在相向排列的一對元件電極上的電壓顯示單調(diào)增加的特性(積為MI特性)的真空度。
因此，按照基于這種表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件的特性的本發(fā)明圖像形成裝置的新規(guī)格結構及驅動方法，可以不必像先有技術那樣依靠柵極，在不用柵極的情況下，分別將從輸入信號得到的掃描信號和調(diào)制信號輸給m條行配線和n條列配線，便可從由大量的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件構成的電子源根據(jù)輸入信號選擇電子發(fā)射元件，控制發(fā)射電子量，可以在像素間無串音，可以很容易控制顯示輝度，可以進行多層次灰度的顯示，例如，可以實現(xiàn)高品位顯示電視圖像的裝置。
另外，由于是在真空中利用電子來直接激發(fā)熒光體的，所以，可以使用在先有CRT等領域所熟知的發(fā)光特性好的各種熒光體作為發(fā)光源。因此，容易彩色化，可以表現(xiàn)廣闊范圍的色彩。另外，只通過涂敷熒光體便可實現(xiàn)彩色化，所以，顯示板的制造容易。由于掃描和調(diào)制所需要的電壓小，所以，電路的積成化容易。由于有這些優(yōu)點，所以，可以降低成本，提供非常廉價的顯示裝置。從而可以提供以選擇性控制的亮度發(fā)光的顯示器位高的顯示裝置等圖像制成裝置。
另外，利用表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件的相向排列的一對元件電極、m條行配線和n條列配線，使分別連接表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件的相向排列的一對元件電極的連線、m條行配線和n條列配線至少一部分或全部是相同的。
該表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件在基板上形成或在絕緣層上形成。
該絕緣層只位于m條行配線和n條列配線的交叉點附近，并且是臺階型表面?zhèn)鲗桨l(fā)射元件的臺階形成部，該絕緣層的一部分或全部是相同的。
由于具有上述結構的電子源，所以，可以提供，可靠性高，成本低的新規(guī)格結構的圖像形成裝置。
按照本發(fā)明的其它驅動方法，本發(fā)明新規(guī)格的圖像制成裝置還具有將輸入信號分割多個輸入信號群的輸入信號分割裝置，由于多行(或列)的表面?zhèn)鲗Щ螂娮影l(fā)射元件是根據(jù)由該輸入信號分割裝置所發(fā)生的多個分割的輸入信號進行選擇調(diào)制的分割驅動，可以對該表面使導式電子發(fā)射元件行(或列)增加容許的時間，所以，對驅動集成電路(IC)、表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件可以提供設計的余量。
與該選擇、調(diào)制的電子發(fā)射元件的行(或列)相鄰的電子發(fā)射元件行(或列)是維持為外加一定電壓狀態(tài)的驅動方法。因此，在從各電子發(fā)射元件發(fā)射出來的電子來束間的電子束照射面上設有串音。
本發(fā)明的圖像形成裝置在圖像形成部材料上將從該表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射元件的多個電子發(fā)射部發(fā)射的多個電子束重疊，可以將發(fā)光輝點形狀控制為對稱好的形狀。
另外，通過使Y方向元件的排列距離按規(guī)定配置，可以控制從各電子發(fā)射元件發(fā)射來的電子束間在圖像形成部材料上的重疊，從而可以提供與輸入圖像對應的高品位的圖像。
本發(fā)明的圖像形成裝置可以把TV信號、圖像輸入裝置的信號、從圖像存儲器的信號和計算機的信號等作為輸入信號，所以，可以用一臺機器兼有以電視廣播的顯示機器、電視會議的終端機器、處理靜止圖像及活動圖像的圖像編集機器、計算機的終端機器以及文字處理器為主的辦公用終端機器、游戲機等的功能，在工業(yè)和民用方面有非常廣闊的應用范圍。
權利要求
1．一種響應輸入信號發(fā)射電子的電子源，包括基板；淀積在該基板上中間隔有絕緣層的m行布線和n列布線的布線陣列；多個各具有一對電極和排列在該電極對之間、含有電子發(fā)射區(qū)域的薄膜的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件；所述多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的排列使這些器件電極與相應的行布線及列布線連接起來以形成一個陣列；該電子源還包括從多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件中選擇將加入調(diào)制信號的器件的選擇裝置；相應于該輸入信號產(chǎn)生調(diào)制信號，并把該調(diào)制信號加到由上述選擇裝置選擇出來的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件上的調(diào)制裝置；以及把輸入信號分割為多個信號群的分割裝置，根據(jù)該分割裝置所產(chǎn)生的多個信號群選擇或調(diào)制所述多行或多列表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件。
2．如權利要求1的電子源，其中，所述表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件是平面型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件。
3．如權利要求1的電子源，其中，所述表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件是臺階型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件。
4．如權利要求1的電子源，其中，所述表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的器件電流及電子發(fā)射電流隨器件所加電壓有單調(diào)增加的特性。
5．如權利要求1的電子源，其中，所述含有電子發(fā)射區(qū)域的薄膜是用導電微粒構成的薄膜。
6．權利要求5的電子源，其中，所述導電微粒是由可從下列材料中選擇出的至少一種材料組成的，這些材料是Pd,Ru,Ag,Au,Ti,In,Cu,Cr,Fe,Zn,Sn,Ta,W,Pb,PbO,SnO2,In2O3,PdO,Sb2O3,HfB2,ZrB2,LaB6,CeB6,YB4,GdB4,TiC,ZrC,HfC,TaC,SiC,WC,TiN,ZrN,HfN,Si,Ge,C,Ag-Mg合金。
7．如權利要求1的電子源，其中，所述含有電子發(fā)射區(qū)域的薄膜、所述器件電極、所述m行布線、所述n列布線，以及所述連結材料或它們的任一種組合中，其構成元素的一部分或者全部是相同的。
8．如權利要求1的電子源，其中，所述絕緣層僅設置在所述m行布線和所述n列布線的交叉點上或其近旁。
9．如權利要求3的電子源，其中，所述臺階型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的臺階形成部分至少兼用為所述絕緣層的一部分。
10．如權利要求3的電子源，其中，所述臺階型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的臺階形成部分和所述絕緣層，其構成元素的至少有一部分或全體是由同一材料構成的。
11．如權利要求1的電子源，其中，所述表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件形成于所述基板上。
12．如權利要求1的電子源，其中，所述表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件形成于所述絕緣層上。
13．如權利要求1的電子源，其中，所述調(diào)制裝置產(chǎn)生其脈沖幅度和寬度相應于所述輸入信號而變的脈沖。
14．如權利要求1的電子源，其中還包括把含于所述輸入信號中的同步信號分離出來的分離裝置，而且，所述選擇裝置以該同步信號為依據(jù)順次選擇一行所述表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件。
15．如權利要求1的電子源，其中，所述選擇裝置通過產(chǎn)生具有不同脈沖幅度的脈沖來選擇一行所述表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件。
16．將權利要求1-15中任一項所述的電子源用于一圖像形成裝置。
17．將權利要求1-15中任一項所述的電子源用于一顯示裝置。
18．一種響應輸入信號而形成圖像的圖像形成裝置，包括電子源和圖像形成構件，其中，電子源包括基板；在該基板上介以絕緣層而淀積上去的m行布線及n列布線；多個各具有一對器件電極和排列在該電極對之間、含有電子發(fā)射區(qū)域的薄膜的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件；上述多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件排列成該器件電極和相應的行布線及列布線連接成的陣列；該圖像形成裝置還包括從上述多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件中選擇一行器件的選擇裝置；根據(jù)輸入信號產(chǎn)生調(diào)制信號，并將這些信號加到由上述選擇裝置選出的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件上的調(diào)制裝置；其中，所述由多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件發(fā)射出來的多個電子束之中的兩個或兩個以上的電子束相互聚集，以及所述多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的多個電子發(fā)射區(qū)域相互以滿足下述關系式(Ⅰ)的間隔W進行排列；K2×2H(Vf/Va)1/2≥W/2≥K3×2H(Vf/Va)1/2......(Ⅰ)其中，K2=1.25±0.05K3=0.35±0.05H為表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件與圖像形成構件間的距離，Vf為加在表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件上的電壓，Va為加在圖像形成構件上的電壓。
19．如權利要求18的圖像形成裝置，其中，所述表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件為平面型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件。
20．如權利要求18的圖像形成裝置，其中，所述表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件是臺階型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件。
21．如權利要求18的圖像形成裝置，其中，所述表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的器件電流和電子發(fā)射電流隨器件所加電壓呈現(xiàn)單調(diào)增加特性。
22．如權利要求18的圖像形成裝置，其中，該裝置內(nèi)部要保持一真空度，使所述表面?zhèn)鲗诫娏靼l(fā)射器件的器件電流和電子發(fā)射電流隨器件所加電壓呈現(xiàn)單調(diào)增加特性。
23．如權利要求18的圖像形成裝置，其中，所述含有電子發(fā)射區(qū)域的薄膜是由導電微粒構成的薄膜。
24．如權利要求23的圖像形成裝置，其中，所述導電微粒要從下列材料中選擇出的至少一種材料組成，這些材料是Pd,Ru,Ag,Au,Ti,In,Cu,Cr,Fe,Zn,Sn,Ta,W,Pb,PbO,SnO2,In2O3,PdO,Sb2O3,HfB2,ZrB2,LaB6,CeB6,YB4,GdB4,TiC,ZrC,HfC,TaC,SiC,WC,TiN,ZrN,HfN,Si,Ge,C,Ag-Mg合金。
25．如權利要求18的圖像形成裝置，其中，所述含有電子發(fā)射區(qū)域的薄膜、所述器件電極、所述m行布線、所述n列布線以及所述連線材料或它們的任一種組合中，其構成元素的一部分或全體是相同的。
26．如權利要求18的圖像形成裝置，其中，所述絕緣層僅設置在所述m行布線和n列布線的交叉點或其近旁。
27．如權利要求20的圖像形成裝置，其中，所述臺階型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件至少有一個臺階部分兼用作所述絕緣層的一部分。
28．如權利要求20的圖像形成裝置，其中，所述臺階型表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件的臺階形成部分和所述絕緣層的構成元素的一部分或者全體由相同的材料構成。
29．如權利要求18的圖像形成裝置，其中，所述表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件形成于所述基板上。
30．如權利要求18的圖像形成裝置，其中，所述表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件形成于所述絕緣層上。
31．如權利要求18的圖像形成裝置，其中，所述調(diào)制裝置產(chǎn)生脈沖幅度和寬度相應于輸入信號而變的脈沖。
32．如權利要求18的圖像形成裝置，其中還包括把所述輸入信號中的同步信號分離出來的分離裝置，所述選擇裝置根據(jù)該同步信號順次選擇所述表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件。
33．如權利要求18的圖像形成裝置，其中，所述選擇裝置通過產(chǎn)生脈沖幅度互異的脈沖來選擇各行表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件。
34．如權利要求18的圖像形成裝置，其中，所述圖像形成構件由熒光材料構成。
35．如權利要求18的圖像形成裝置，其中，所述輸入信號至少為TV信號、來自圖像輸入裝置的信號，以及來自圖像存儲器的信號或來自計算機與上述各裝置的任意組合的信號等中的一種信號。
36．一種響應輸入信號而形成圖像的圖像形成裝置，包括電子源和圖像形成構件，其中，電子源包括基板；在該基板上介以絕緣層而淀積上去的m行布線及n列布線；多個各具有一對器件電極和排列在該電極對之間、含有電子發(fā)射區(qū)域的薄膜的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件；上述多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件排列成該器件電極和相應的行布線及列布線連接成的陣列；該圖像形成裝置還包括從上述多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件中選擇一行器件的選擇裝置；根據(jù)輸入信號產(chǎn)生調(diào)制信號，并將這些信號加到由上述選擇裝置選出的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件上的調(diào)制裝置；其中，所述多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件在列方向上的排列步距P滿足以下關系式(Ⅱ)；P＜L+2K5×2H(Vf/Va)1/2......(Ⅱ)其中，K5=0.8L為表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件列方向的距離，H為表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件與圖像形成構件之間的距離，Vf為加在表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件上的電壓，Va為加在圖像形成構件上的電壓。
37．一種響應輸入信號而形成圖像的圖像形成裝置，包括電子源和圖像形成構件，其中，電子源包括基板；在該基板上介以絕緣層而淀積上去的m行布線及n列布線；多個各具有一對器件電極和排列在該電極對之間、含有電子發(fā)射區(qū)域的薄膜的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件；上述多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件排列成該器件電極和相應的行布線及列布線連接成的陣列；該圖像形成裝置還包括從上述多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件中選擇一行器件的選擇裝置；根據(jù)輸入信號產(chǎn)生調(diào)制信號，并將這些信號加到由上述選擇裝置選出的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件上的調(diào)制裝置；其中，所述多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件在列方向上的排列步距P滿足下述關系式(Ⅲ)；P≥L=2K6×2H(Vf/Va)1/2......(Ⅲ)其中，K6=0.9L為表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件列方向距離，H為表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件與圖像形成構件之間的距離；Vf為加在表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件上的電壓；Va為加在圖像形成構件上的電壓。
38．一種響應輸入信號而形成圖像的圖像形成裝置，包括電子源和圖像形成構件，其中，電子源包括基板；在該基板上介以絕緣層而淀積上去的m行布線及n列布線；多個各具有一對器件電極和排列在該電極對之間、含有電子發(fā)射區(qū)域的薄膜的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件；上述多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件排列成該器件電極和相應的行布線及列布線連接成的陣列；該圖像形成裝置還包括從上述多個表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件中選擇一行器件的選擇裝置；根據(jù)輸入信號產(chǎn)生調(diào)制信號，并將這些信號加到由上述選擇裝置選出的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件上的調(diào)制裝置；以及把多個信號分割為多個信號群的裝置，根據(jù)從該分割裝置產(chǎn)生的多個信號群對多行或多列的所述表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器進行選擇和調(diào)制。
39．將權利要求18～38中任一項所述的電子源用于一電視機。
40．將權利要求18～38中任一項所述的電子源用于一計算機終端單元。
全文摘要
一種響應輸入信號而發(fā)射電子的電子源,包括基板、位于基板上中間隔有一絕緣層的m行布線和n行布線構成的布線陣列,以及各具有一對電極和排列在該電極對之間、含有電子發(fā)射部的膜的表面?zhèn)鲗诫娮影l(fā)射器件。電子發(fā)射器件的排列使這些器件電極與相應各行、列布線相互連接形成陣列。該電子源還包括從多個表面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器件中選擇出一行的選擇裝置,以及根據(jù)輸入信號產(chǎn)生調(diào)制信號的調(diào)制裝置。
文檔編號H01J31/12GK1312641SQ0013535
公開日2001年9月12日 申請日期2000年12月12日 優(yōu)先權日1992年12月29日
發(fā)明者山野邊正人, 長田芳幸, 野村一郎, 鱸英俊, 金子哲也, 河出一佐哲, 佐藤安榮, 笠貫有二, 山口英司, 武田俊彥, 三品伸也, 中村尚人, 戶島博彰, 磯野青兒, 鈴木朝岳, 外處泰之 申請人:佳能株式會社