專利名稱：電子產(chǎn)生器件、圖像顯示裝置及其驅(qū)動電路和驅(qū)動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子產(chǎn)生器件，圖像顯示裝置及其驅(qū)動電路和驅(qū)動方法.更具體地說，涉及一種具有大量的表面導電型電子發(fā)射器的圖像顯示裝置。
通常來說，已知的電子發(fā)射器分為兩種類型的器件，即，熱電子型和冷陰極器件。冷陰極器件的例子為場發(fā)射型電子發(fā)射器(以下稱為場發(fā)射器)，金屬/絕緣柵/金屬型電子發(fā)射器(以下稱為MIM型電子發(fā)射器)，和表面導電型電子發(fā)射器。
已知的場發(fā)射器的例子在IIELDW.P.Dyke和W.W.Dolan的“FieldEmission”(場發(fā)射)，Advance in Electron Physics，(電子物理學進展)8，89(1956)和C.A.Spindt的“Physical Properties of tbin-film fieldemission cathodes With molybdenum cones”，J.Appl.Phys.，47，5248(1967)中進行了描述。圖38為根據(jù)C.A.Sindt等人的器件的截面圖。參見圖38，標號3010表示基片，3011表示由導電金屬制成的發(fā)射器布線條；3012表示發(fā)射器錐，3013表示絕緣層；3014表示門電極。在該器件中，在發(fā)射器錐3012和門電極3014之間加有一個適當?shù)碾妷?，從發(fā)射極錐3012的末端部分發(fā)射電子。
MIM型電子發(fā)射器件的已知的例子在C.A.Mead的“Operation ofTunnel-Emission Devices”，J.Appl.Phys.，32,646(1961)中進行了描述。圖39為MIM型電子發(fā)射器的截面圖。參見圖39，標號3020表示基片；3021表示由金屬制成的下電極；3022表示具有大約100埃的厚度的薄絕緣層；3023表示由金屬制成的厚度為80到300埃的上電極。在該MIM型器件中，在上電極3023和下電極3021之間加有一個電壓，從上電極3023的表面發(fā)射電子。
表面導電型電子發(fā)射器的例子在例如 M.I.Elinson，“RadioEng.Electron Phys.，10，1290(1965)中進行了描述，其它的例子將在后面描述。
表面導電型電子發(fā)射器利用了這樣一種現(xiàn)象，即，當有平行于薄膜表面的電流流過時，在基片上形成的一個小區(qū)域的薄膜中產(chǎn)生了電子發(fā)射。表面導電型電子發(fā)射器除了前面所述的Elinson的SnO2以外，還包括使用Au薄膜(G.Dittmer，“Thin Solid Films”，9，317(1972))，In2O3/SnO2薄膜(M.Hartwell和C.G.Fonstad，“IEEE Trans.ED Conf.”，519(1975))，碳薄膜(Hisashi Araki等，“Vacuum”，Vol.26，No.1，P.22(1983))，和其它類似的薄膜的電子發(fā)射器。
圖37為根據(jù)M.Hartwell等人的表面導電型電子發(fā)射器的平面圖，作為這種表面導電型電子發(fā)射器的結(jié)構(gòu)的一個典型的例子。參見圖37，標號3001表示一個基片；標號3004表示由通過濺射形成的金屬氧化物制成的導電薄膜。該導電薄膜3004具有一個H型的圖形，如圖37所示。電子發(fā)射部分3005是通過對導電薄膜3004進行加能處理(稱為加能形成處理，以后還要描述)形成的。參見圖37，間隔L被設置為0，5-1mm，寬度W被設置為0.1mm。為了圖示方便，在導電薄膜3004的中心，電子發(fā)射部分3005被顯示為一個直角形狀。但是，這并未確切地顯示出電子發(fā)射部分的實際位置和形狀。
在根據(jù)M.Hartwell等的上述表面導電型電子發(fā)射器中，電子發(fā)射部分3005比較典型的是在電子發(fā)射之前通過對導電薄膜3004進行一種稱為加能形成的加能處理過程形成的。根據(jù)加能形成處理，通過在導電薄膜3004的兩端施加一個以很低的比率如1V/分增加的DC電壓施加電能，以便局部地破壞或者使導電薄膜3004變形，從而形成具有高電阻的電子發(fā)射部分3005。應當注意在導電薄膜3004的被破壞或變形的部分有一個裂縫。在加能形成處理之后，通過向?qū)щ姳∧?004施加一個合適的電壓，在裂縫附近即會形成電子發(fā)射。
上述的表面導電型電子發(fā)射器的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單且容易制造。由于這個原因，可以在較大的范圍內(nèi)制成多種器件。在本申請人遞交的日本專利申請No.64-31332中，研究了一種用于排列和驅(qū)動多個器件的方法。
關(guān)于表面導電性電子發(fā)射器的應用，例如成像裝置如圖象顯示裝置和圖像記錄裝置，充電射束源等等，已經(jīng)開始進行了研究。
作為對圖像顯示裝置的一種應用，在由本申請人遞交的US專利申請N0.5066883和日本專利申請No.2-257551中，研究了結(jié)合使用表面導電型電子發(fā)射器和當電子束輻照時發(fā)光的熒光物的圖像顯示裝置。這種類型的圖像顯示裝置被希望比其它傳統(tǒng)的圖像顯示裝置具有更出色的特性。例如，與目前流行的液晶顯示裝置相比，該顯示裝置的優(yōu)點在于由于它本身能夠發(fā)光所以它不需要背襯光，并且它具有較寬的視角。
本發(fā)明已經(jīng)針對由各種材料制成，以各種方法生產(chǎn)的，并且具有各種結(jié)構(gòu)包括前面所述的結(jié)構(gòu)的表面導電型電子發(fā)射器進行了實驗。本發(fā)明也研究了每個由許多表面導電型電子發(fā)射器構(gòu)成的多電子源，和使用該電子源的圖像顯示裝置。
本發(fā)明人也實驗性地制造了通過圖40所示的那種電氣布線方法形成的多電子源。在該多電子源中，大量的表面導電型電子發(fā)射器被以矩陣的形式排成二維陣列并布線連接，如圖40所示。
參見圖40，標號1002表示示意性地示出的表面導電型電子發(fā)射器；1003表示一個行布線條；1004表示列布線條。在實際當中，行和列布線條1003和1004具有一定的電阻。但是，圖40顯示了作為布線電阻4004和4005的這些電阻。上述的布線方法被稱為簡單矩陣布線。
為了圖示方便，圖40示出了一個6×6矩陣。但是矩陣大小并不限于此。例如，在用與圖象顯示裝置的多電子源中，為了所需的圖像顯示操作，足夠多的數(shù)目的發(fā)射器被排成陣列并布線連接。
在具有以簡單矩陣的形式布線連結(jié)的表面導電型電子發(fā)射器的多電子源中，為了輸出所需的電子束，適當?shù)碾娦盘柋皇┘拥叫泻土胁季€條1003和1004。例如，為了驅(qū)動在矩陣中的任意行的表面導電電子發(fā)射器，一個選擇的電壓Vs被施加到選擇的行的行布線條1003，同時，一個非選擇電壓被施加到非選擇行的每個布線條1003。驅(qū)動電壓Ve與選擇電壓同步地施加到每個列布線條1004。按照該方法，忽略布線電阻4004和4005上的電壓降，電壓Ve-Vs被施加到選擇行的每個表面導電型電子發(fā)射器，電壓Ve-Vns被施加到非選擇行的每個表面導電型電子發(fā)射器。因此，如果電壓Ve，Vs，和Vns被設置為合適的電壓，就會從所選擇的行上的每個表面導電型電子發(fā)射器中輸出具有所需強度的電子束。此外，如果不同的驅(qū)動電壓Ve被施加到相應的列布線條，從所選擇的行的相應的發(fā)射器中就會輸出具有不同強度的電子束。由于每個表面導電型電子發(fā)射器的相應速度很高，如果驅(qū)動電壓Ve被保持施加的時間長度被改變的話，電子束被保持輸出的時間長度也會改變。
因此，已經(jīng)研究了這種具有以簡單矩陣形式布線連接的表面導電型電子發(fā)射器的多電子源的各種應用。例如，這種電子源可以被用于根據(jù)圖像信息施加電壓信號的圖像顯示裝置。
但是，在實際當中，當連接有電壓源的多電子源由上述的電壓施加方法驅(qū)動時，在布線電阻兩端產(chǎn)生了電壓降，造成施加到相應的表面導電型電子發(fā)射器的電壓的改變。
造成施加到相應發(fā)射器的電壓改變的第一個原因是在簡單矩陣布線結(jié)構(gòu)中的相應的表面導電型電子發(fā)射器具有不同的布線長度(即，不同的布線電阻)。
第二個原因是在相應的行布線條中的布線電阻4004兩端的電壓降的改變。這是由于電流被從選擇的行的布線條分流到與其連接的相應的表面導電型電子發(fā)射器，造成流經(jīng)相應的布線電阻4004的電流不均勻引起的。
第三個原因是布線電阻上的電壓降的幅度按驅(qū)動模式(在圖像顯示裝置的情況下為要顯示的圖像模式)而改變引起的。這是由于流過布線電阻的電流按照驅(qū)動模式變化的緣故。
如果施加到相應的表面導電型電子發(fā)射器的電壓因上述原因而改變，從每個表面導電型電子發(fā)射器輸出的電子束的強度就會偏離所希望的值，造成在實際使用中的問題。例如，當該電子源被施加到一個圖像顯示裝置時，被顯示的圖像的亮度會變得不均勻，或者會隨著顯示圖像模式的改變產(chǎn)生亮度偏差。
此外，電壓的偏差會隨著簡單矩陣的大小的增加而趨于增加。這種趨勢是圖象顯示裝置中象素數(shù)目受限的一個因素。
在考慮到上述問題對該技術(shù)進行研究的過程中，本發(fā)明人已經(jīng)實驗了一種不同于上述電壓施加方法的驅(qū)動方法。
在該方法中，當具有以簡單矩陣形式布線連接的表面導電型電子發(fā)射器的多電子源被驅(qū)動時，一個用于提供輸出所需電子束所要求的電流的電子源被連接到列布線條，而不是將提供驅(qū)動電壓Ve的電子源連接到每個列布線條，未驅(qū)動該多電子源。該方法是在考慮到流經(jīng)每個表面導電型電子發(fā)射器的電流(以下稱為發(fā)射器電流If)和從每個發(fā)射器發(fā)射出的電子束(以下稱為電子束電流Ie)之間的較強的相關(guān)性的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。在該方法中，發(fā)射電流Ie的幅度通過限制發(fā)射器電流If幅度得以控制。
也就是說，要提供到每個表面導電型電子發(fā)射器的發(fā)射器電流If是通過參考每個表面導電型電子發(fā)射器的(發(fā)射器電流If)對(發(fā)射電流Ie)特性來確定的，并且該發(fā)射器電流If從連接到每個列布線條的電流源提供。更具體地說，驅(qū)動電路可以通過由存儲(發(fā)射器電流If)對(發(fā)射電流Ie)特性的存儲器電路，用于確定要提供的發(fā)射器電流If的運算單元，和一個受控電流源結(jié)合構(gòu)成。作為受控電流源，可以采用利用一個電壓/電流轉(zhuǎn)換電路用于將要被提供的發(fā)射器電流If的幅度暫時轉(zhuǎn)換成電壓信號，以及將該信號轉(zhuǎn)換成電流的電路形式。
該方法比上述的利用連接到每個列布線條的電壓源驅(qū)動多電子源的方法對布線電阻上的電壓降的敏感度小。因此，該方法可以降低被輸出的電子束的強度的偏差。
但是，在該利用連接電流源來驅(qū)動電子源的方法會產(chǎn)生下面的問題。
所述問題通過參照圖41和42進行描述。
圖41是描述傳統(tǒng)驅(qū)動方法的視圖。圖41顯示了以矩陣形式布線連接的多個電子束發(fā)射器301，和一個驅(qū)動電路。圖41示出了對多個電子發(fā)射器的第M列的電子發(fā)射器進行驅(qū)動而產(chǎn)生電子的情況。在下面的描述當中，要被驅(qū)動的電子發(fā)射器稱為被選擇的發(fā)射器，而不被驅(qū)動的電子發(fā)射器被稱為半選擇發(fā)射器。
如圖41所示，當?shù)贛行的發(fā)射器被驅(qū)動時，電壓源Vs(用于輸出例如-7V的電壓)被連接到第M行的行布線條，其余的行布線條被設置為地電平(例如，0V)。從電壓源Vs的極性可知，要被驅(qū)動的第M行的行布線條保持在低于0V的低電平(-7V)。
受控電流源302被連接到每個列布線條，驅(qū)動電流從受控電流源302提供。
圖42為受控電流源的詳細結(jié)構(gòu)的電路圖，這是一個電流鏡像的電壓/電流轉(zhuǎn)換電路。參見圖42，標號311表示一個運算放大器；標號312為一個電阻為RΩ的電阻器；標號314，315表示pnp晶體管；313表示npn晶體管；316為連接電流源到每個列布線條的接線端。在該電路中，輸出電流Iout和輸入電壓Vin之間建立下列關(guān)系Iout＝Vin/R即，輸出電流Iout的幅度可以通過改變輸入電壓Vin的幅度而得到控制。
從電子發(fā)射器輸出的為了獲得所希望的發(fā)射電流Ie所需的發(fā)射器電流Ifo的值被預先根據(jù)電子發(fā)射器的發(fā)射電流Ie/發(fā)射器電流If特性確定，從受控電流源輸出的輸出電流Iout被控制為等于發(fā)射器電流Ifo的確定值。
但是來自受控電源的輸出電流Iout的一部分被分流到半選擇發(fā)射器。這是因為當受控電流源輸出電流Ifo時，在接線端316的有效電壓變成高于地電平。
如圖41所示，電流Iout的一部分被分流到每個半選擇發(fā)射器，并且流過選擇的發(fā)射器的有效驅(qū)動電流Is變?yōu)轱@著低于電流Iout。當以矩陣形式布線連接的電子發(fā)射器的數(shù)目增加時，被分流到每個半選擇發(fā)射器的電流幅度也增加。結(jié)果，問題變得更為嚴重。假定電流Iout為1.5mA，流經(jīng)每個非選擇發(fā)射器的電流Ihs為0.001mA。在這個例子中，在具有1000行的矩陣中，電流Ihs變?yōu)榇蠹s1mA。即，只有Is＝0.5mA可以被提供到每個選擇的發(fā)射器(Iout＝Is+∑Ihs)。
由于這個原因，當該方法被應用于例如一個圖像顯示裝置時，為了保證被顯示的圖像的亮度的準確性，來自受控電流源的輸出電流Iout的幅度必須被校正為流經(jīng)每個半選擇的發(fā)射器的電流和電流Ifo之和。當用于該操作的校正電流被加到該裝置時，該裝置的尺寸和生產(chǎn)成本將會增加。
此外，由于電流流到不發(fā)射電子的半選擇發(fā)射器，造成電力浪費。
如果在上述驅(qū)動電路中連接到列布線條的受控電流源由一個受控電壓源替代的話，當電流流經(jīng)半選擇發(fā)射器時，會在布線部分產(chǎn)生較大的電壓降。結(jié)果，施加到每個選擇的發(fā)射器的驅(qū)動電壓下降，被顯示的圖像的亮度降低。因為這個原因，每個受控電壓源必須要加上校正電路，造成裝置的尺寸和生產(chǎn)成本的增加。此外，在每個半選擇的發(fā)射器造成電力的浪費。
本發(fā)明就是在考慮上述傳統(tǒng)的問題的基礎(chǔ)上做出的，本發(fā)明的目的就是提供一種用于具有以矩陣形式布線連接的多個電子發(fā)射器的多電子源的驅(qū)動方法，可以使多電子源準確地輸出具有所需強度的電子束，而無須任何復雜的校正裝置，并且可以降低每個半選擇發(fā)射器的電力消耗。換句話說，本發(fā)明的目的就是提供一種使用驅(qū)動電路具有出色的輸出準確性和較小的電力消耗的低成本的圖像顯示裝置。
此外，上述的電子源可以被應用到本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的圖像顯示裝置。本發(fā)明的另一個目的是提供一種低功耗的，廉價的可以準確地保持形成的圖像的亮度的且無需復雜的校正裝置的圖像顯示裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明已經(jīng)進行了下述的努力。本發(fā)明提供了一種驅(qū)動電路，用于驅(qū)動具有通過多個數(shù)據(jù)布線條和多個掃描布線條以矩陣形式布線連接的多個電子發(fā)射器的多電子源，包括第一驅(qū)動裝置，用于向連接有發(fā)射電子的發(fā)射器的掃描布線條施加一個第一電壓(Vs)，并向連接有不發(fā)射電子的電子發(fā)射器的掃描布線條施加一個第二電壓(Vns)，第二驅(qū)動裝置，用于向連接有發(fā)射電子的電子發(fā)射器的數(shù)據(jù)布線條施加第三電壓(Ve)，并向連接有不發(fā)射電子的電子發(fā)射器的數(shù)據(jù)布線條施加第四電壓(Vg)，其中第二電壓(Vns)大體等于第三電壓(Ve)。在該例中，最好第二電壓(Vns)在相應的數(shù)據(jù)布線條的第三電壓(Ve)中的偏差的上限和下限限定的范圍內(nèi)大體等于第三電壓(Ve)。加到掃描布線條的第一和第二電壓(Vs，Vns)最好取決于用于選擇每一行的掃描信號。該電路最好包括一個用于產(chǎn)生一個基于圖像信號的調(diào)制信號。加到數(shù)據(jù)布線條的第三和第四電壓(Ve，Vg)最好取決于用于驅(qū)動連接到每一列的電子發(fā)射器的調(diào)制信號。所述的調(diào)制可以是脈寬調(diào)制或幅度調(diào)制。電子發(fā)射器最好是具有包括一個門限電壓點Vth作為在提供到一對發(fā)射器電極的電壓和相應的電子發(fā)射量之間的關(guān)系中的電子發(fā)射和無電子發(fā)射之間的分界點的非線性特性的表面導電型電子發(fā)射器。第二電壓(Vns)和第四電壓(Vg)之間的電勢差和第四電壓(Vg)和第一電壓(Vs)之間的電勢差都小于門限電壓點的值(Vth)。第一和第二電壓(Vs，Vns)最好利用一個推挽結(jié)構(gòu)產(chǎn)生。第二驅(qū)動裝置最好還包括一個存儲裝置，用于存儲流經(jīng)電子發(fā)射器的發(fā)射器電流值和用于校正電子發(fā)射器的輸入/輸出效率偏差的校正值，并且能夠根據(jù)存儲在存儲裝置中的校正值和調(diào)制信號產(chǎn)生第三和第四電壓(Ve，Vg)。第二驅(qū)動裝置最好包括一個連接到數(shù)據(jù)布線條的受控電流源，并且電流驅(qū)動該多電子源。本發(fā)明的圖像顯示裝置包括一個發(fā)光裝置，用于根據(jù)從多電子源發(fā)射的電子的接收而發(fā)光，該多電子源，具有通過多個數(shù)據(jù)布線條和多個掃描布線條以矩陣形式布線連接的多個電子發(fā)射器。
本發(fā)明包括一個電子產(chǎn)生器件，和一個用于圖像顯示裝置的驅(qū)動方法。本發(fā)明還提供了一種用于驅(qū)動電子產(chǎn)生器件的方法，該電子產(chǎn)生器件包括具有通過多個數(shù)據(jù)布線條和多個掃描布線條以矩陣形式布線連接的多個電子發(fā)射器的多電子源，和一個驅(qū)動電路，用于驅(qū)動該多電子源，該方法包括下述步驟向連接有發(fā)射電子的發(fā)射器的掃描布線條施加一個第一電壓(Vs)，向連接有不發(fā)射電子的電子發(fā)射器的掃描布線條施加一個第二電壓(Vns)，向連接有發(fā)射電子的電子發(fā)射器的數(shù)據(jù)布線條施加第三電壓(Ve)，向連接有不發(fā)射電子的電子發(fā)射器的數(shù)據(jù)布線條施加第四電壓(Vg)，其中第二電壓(Vns)大體等于第三電壓(Ve)。在該例中，最好第二電壓(Vns)在相應的數(shù)據(jù)布線條的第三電壓(Ve)中的偏差的上限和下限限定的范圍內(nèi)大體等于第三電壓(Ve)。加到掃描布線條的第一和第二電壓(Vs，Vns)最好取決于用于選擇每一行的掃描信號。最好，該方法還包括一個調(diào)制裝置，用于產(chǎn)生一個基于圖像信號的調(diào)制信號。加到數(shù)據(jù)布線條的第三和第四電壓(Ve，Vg)最好取決于用于驅(qū)動連接到每一列的電子發(fā)射器的調(diào)制信號。所述的調(diào)制可以是脈寬調(diào)制或幅度調(diào)制。本發(fā)明的圖像顯示裝置驅(qū)動方法的特征在于使用了一個用于具有用于根據(jù)從電子產(chǎn)生器件發(fā)射的電子的接收而發(fā)光的發(fā)光裝置的圖像顯示裝置的電子產(chǎn)生器件驅(qū)動方法。
本發(fā)明的其它特征通過下面結(jié)合附圖的描述將會更為清楚，其中同一標號表示相同的部件。


圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的多電子源和驅(qū)動電路的電路圖；圖2為根據(jù)第一實施例的用于圖像顯示裝置的驅(qū)動電路的方框圖；圖3示出了掃描電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的電路圖；圖4示出了圖3的電路的輸入/輸出特性的時序圖；圖5為一個等效電路圖，示出了電路的流動；圖6為在第一實施例中使用的調(diào)制電路的電路圖；圖7A-7D為顯示信號波形的時序圖；圖8為一個平面圖，示出了顯示板的結(jié)構(gòu)；圖9A為顯示熒光物的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖9B為顯示熒光物的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖10A為一個平面圖，示出了一個扁平的表面導電型電子發(fā)射器的結(jié)構(gòu)；圖10B為一個截面圖，示出了一個扁平的表面導電型電子發(fā)射器的結(jié)構(gòu)；圖11A為一個截面圖，示出了制造表面導電型電子發(fā)射器的步驟；圖11B為一個截面圖，示出了制造表面導電型電子發(fā)射器的步驟；圖11C為一個截面圖，示出了制造表面導電型電子發(fā)射器的步驟；圖11D為一個截面圖，示出了制造表面導電型電子發(fā)射器的步驟；圖11E為一個截面圖，示出了制造表面導電型電子發(fā)射器的步驟；圖12為在加能形成處理過程中施加的電壓的波形圖；圖13A為在激活處理過程中施加的電壓的波形圖；圖13B為在激活處理過程中測量的發(fā)射電流的波形圖；圖14為一個截面圖，顯示了階梯型的表面導電型電子發(fā)射器的結(jié)構(gòu)；圖15A為一個截面圖，示出了制造階梯型表面導電型電子發(fā)射器的步驟；圖15B為一個截面圖，示出了制造階梯型表面導電型電子發(fā)射器的步驟；圖15C為一個截面圖，示出了制造階梯型表面導電型電子發(fā)射器的步驟；圖15D為一個截面圖，示出了制造階梯型表面導電型電子發(fā)射器的步驟；圖15E為一個截面圖，示出了制造階梯型表面導電型電子發(fā)射器的步驟；圖15F為一個截面圖，示出了制造階梯型表面導電型電子發(fā)射器的步驟；圖16為顯示表面導電型電子發(fā)射器的輸入/輸出特性的曲線；圖17為一個平面圖，示出了用作顯示板的多電子源；圖18為一個沿圖17的A-A線的截面圖；圖19為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的用于電子源的驅(qū)動電路的電路圖；圖20示出了施加到相應的列的電子發(fā)射器的電壓的曲線；圖21為一個方框圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的用于圖像顯示裝置的驅(qū)動電路；圖22為顯示用于檢測Ve的最小值的電路的方框圖；圖23為顯示相應于不同的驅(qū)動模式所施加的電壓之間的差的曲線；圖24A-24D為時序圖，示出了第二實施例中的信號的波形；圖25為根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的用于一個電子源的驅(qū)動電路的電路圖；圖26為根據(jù)該第三實施例的用于圖像顯示裝置的驅(qū)動電路的方框圖；圖27顯示了調(diào)制信號的電壓的平均Veave曲線；圖28為具有Ve測量電路的電子源的方框圖；圖29為顯示測量行單元中的Ve的程序的示意圖；圖30為一個流程圖，示出了用于測量每個發(fā)射器的特性和確定行單元中平均Veave的程序；圖31A-31D為一個時序圖，示出了第三實施例中的信號的波形；圖32示出了用于電壓驅(qū)動一個電子源的驅(qū)動電路的電路圖33示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的用于電壓驅(qū)動圖像顯示裝置的驅(qū)動電路的方框圖；圖34A-34C示出了橫向型場發(fā)射器的透視圖；圖35示出了利用橫向型場發(fā)射器的多電子源的示意圖；圖36示出了多圖像顯示裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖37示出了傳統(tǒng)的表面導電型電子發(fā)射器的示意圖；圖38為顯示傳統(tǒng)場發(fā)射器的截面圖；圖39為顯示傳統(tǒng)的MIM型電子發(fā)射器的截面圖；圖40為具有簡單矩陣布線結(jié)構(gòu)的多電子源的等效電路圖；圖41為顯示在多電子源中電流的流動的電路圖；圖42為顯示傳統(tǒng)V/I轉(zhuǎn)換電路的電路圖。
本發(fā)明的基本構(gòu)思是當具有以矩陣的形式布線連接的多個電子發(fā)射器的多電子源被驅(qū)動時，在連接有選擇的發(fā)射器的每一列上的半選擇的發(fā)射器中流過的半選擇電流被顯著地減少，以解決傳統(tǒng)的問題。更具體地說，通過將流經(jīng)每個半選擇發(fā)射器的電流減少到基本可以忽略的值(最好為0)，從連接到每個列布線條的驅(qū)動電路提供的驅(qū)動信號被幾乎沒有損失(最好沒有損失)地提供到每個選擇的發(fā)射器。
為了這個目的，被提供到連接有半選擇的發(fā)射器的行布線條的電壓Vns被設置幾乎等于加到連接有不發(fā)射電子的發(fā)射器的列布線條的電壓Ve。盡管電壓Vns基本上被設置等于電壓Ve，但由于定義“等于”在某些場合可能不合適，所以使用了“幾乎等于”的表述。
例如，如果以矩陣形式布線連接的多個電子發(fā)射器具有不均勻的特性，并且矩陣布線結(jié)構(gòu)的電阻很小的話，相同的電壓Ve可以被提供到任意列布線條。在該例中，電壓Vns可以被設置等于電壓Ve。
但是，如果相應的電子發(fā)射器的發(fā)射器電壓(Vg)對發(fā)射電流(Ie)特性表現(xiàn)出較大的偏差，或者布線結(jié)構(gòu)的電阻相對較大時，最好改變列布線條單元中的電壓Ve，以改善電子發(fā)射量的準確性。在該例中，電壓Ve隨每個列布線條變化，這樣，在確定電壓Vns時便產(chǎn)生了問題。在這種情況下，電壓Vns被設置為等于最靠近連接到行布線條的驅(qū)動電路的列的電壓Ve(即，Ve的最小值)，或加于所有列布線條的電壓Ve的算術(shù)或幾何平均值。在另一個例子中，為了精確起見，根據(jù)所感興趣的列，電壓Ve略微不同于電壓Vns.。表述“幾乎等于”被采用是由于本發(fā)明包括這種形式。此外，當一個受控電流源被連接到每個列布線條進行恒流驅(qū)動時，加到每個列布線條的電壓Ve自動地變化。利用Ve的這種變化，電壓Vns可以通過上述方法或其它方法設定。除了將電壓Vns設定為加到所有的列布線條的電壓Ve的平均值或Ve的最小值以外，Vns的電壓值可以通過在監(jiān)視顯示的圖像的的特性的同時，適當?shù)馗淖僔e的估計值附近的電壓Vns而被設定。在電流驅(qū)動操作中，由于加到每個列布線條的電壓Ve根據(jù)正在掃描的行隨時間變化，改變Ve的估計值附近的電壓Vns以便將電壓Vns設定為可以獲得好的顯示特性的的方法也是有效的。
在本發(fā)明中，圖像顯示操作最好通過以對應于所需的亮度的時間寬度輸出一個恒定的電流或電壓到每個列布線條來進行。也就是說，脈寬調(diào)制較好。但是，也可以采用幅度調(diào)制，輸出等效于該亮度的電流或電壓。在幅度調(diào)制中，電壓Vns可以被設置等于要調(diào)制的電壓Ve的平均值，或者被適當?shù)卦O置等于Vg和Ve的最大值之間的一個值。
如果相應的電子發(fā)射器的Ve-Ie特性表現(xiàn)出較大的偏差，或者布線結(jié)構(gòu)的電阻相對較大時，可以通過每次被選擇行改變時改變電壓Ve的幅度未改善電子發(fā)射量的準確性。在該例中，電壓Vns可以根據(jù)每次被選擇的行被轉(zhuǎn)換時加到選擇的行的電壓Ve來改變。
總之，可以采用下面的四種方法的一種來設置電壓Vns。
第一種方法，電路的特性被數(shù)字分析測算出Ve的幅度，根據(jù)該測算值設定Vns的電壓值。
第二種方法，利用一個監(jiān)視每一列布線條的電壓Ve的裝置，一個能夠輸出電壓Vns的控制的可變電壓源。在該方法中，當在實際驅(qū)動操作中測量電壓Ve時，進行反饋控制，使輸出電壓與Ve的測量值一致。
第三種方法，電子源被測試性驅(qū)動以測量在每個列布線條的電壓Ve，根據(jù)測量值設定Vns的電壓值。
第四種方法，在被顯示的圖像被監(jiān)視的同時適當?shù)馗淖僔e的測算值附近的Vns的電壓值，將Vns的電壓值設定為被顯示的圖像可以表現(xiàn)出對原圖像信號高度保真的電壓值。
本發(fā)明也可以適用于恒流驅(qū)動操作，其中一個受控的電流源被連接到每個列布線條，或者一個恒壓驅(qū)動操作，其中一個受控的電壓源被連接到每個列布線條。在本發(fā)明中最好采用表面導電型電子發(fā)射器。但是，也可以采用參照圖38所述的FE型電子發(fā)射器或者參照圖39所述的MIM型電子發(fā)射器。
在后面所描述的所有的實施例中，驅(qū)動電路輸出調(diào)制信號到每個列布線條作為一個數(shù)據(jù)布線條，輸出掃描信號到每個行布線條作為掃描布線條。但是，本發(fā)明也包括這樣的形式，其中掃描信號被輸入到每個列布線條作為掃描布線條，調(diào)制信號被輸出到每個行布線條作為數(shù)據(jù)布線條。
在后面所描述的所有的實施例中，調(diào)制電路具有正極性，掃描電路具有負極性，所以電流從調(diào)制電路流到每個電子發(fā)射器。但是，在本發(fā)明中，調(diào)制電路和掃描電路也可以分別具有負極性和正極性，所以電流也可以從掃描電路流到每個電子發(fā)射器。
根據(jù)本發(fā)明，在具有以矩陣形式布線連結(jié)的多個電子發(fā)射器的多電子源中，在要被驅(qū)動的電子發(fā)射器以外的被選的的列的電子發(fā)射器(半選擇發(fā)射器)中流過的電流可被顯著減少。由于這個原因，通過列布線條提供的調(diào)制信號可以沒有損失地加到要被驅(qū)動的電子發(fā)射器。因此，具有所需強度的電子束可以被容易及準確地輸出而無須任何復雜的校正電路，例如用于補償流經(jīng)每個半選擇發(fā)射器的傳統(tǒng)的電路。此外，每個半選擇發(fā)射器的電力消耗被降低。換句話說，可以以低成本提供一個具有高輸出精度低功耗的電子產(chǎn)生器件。
此外，通過將上述的多電子源應用到圖像顯示裝置，即可提供一種低功耗的低成本的圖像顯示裝置，該裝置可以保持所形成的圖像的準確的亮度而無需任何復雜的校正電路?！嫉谝粚嵤├接糜诙嚯娮釉春筒捎迷摱嚯娮釉吹膱D像顯示裝置的驅(qū)動方法，具有下面的結(jié)構(gòu)，例如如圖1所示。圖1示出的例子中，在以矩陣形式布線連接的多個電子發(fā)射器的第五行，和第二，第三，和第五列的交叉部分的發(fā)射器(圖1中的中空部分)發(fā)射電子。
該裝置包括一個多電子源601和一個調(diào)制電路602。該多電子源601具有一個以簡單矩陣形式的行和列布線條，表面導電型電子發(fā)射器的一對發(fā)射器電極被連接到行和列布線條靠近其交叉點附近。調(diào)制電路602根據(jù)調(diào)制信號產(chǎn)生預定的電流信號，并通過列布線條驅(qū)動表面導電型電子發(fā)射器。該裝置還包括一個掃描電路603用于根據(jù)掃描信號Tsan按順序地選擇行布線條。該掃描電路603向選擇的行布線條(圖1中的Dx5)施加電壓Vs，向非選擇布線條(除圖1中行布線條Dx5以外)施加電壓Vns。調(diào)制電路602將連接有不發(fā)射電子的發(fā)射器的列布線條(圖1中的Dy1，Dy4，和Dy6)的電壓固定到電壓Vg，并向連接有發(fā)射電子的發(fā)射器的列布線條(圖1中的Dy2，Dy3和Dy5)施加電壓Ve。在該例中，電壓Ve和Vs之間的差被設置為可以獲得發(fā)射所需的電子量，電壓Vns和Vg之間的差和電壓Vg和Vs之間的差都被設置得小于電子開始發(fā)射的門限值Vth。在本發(fā)明中，電壓Vns和Ve被設置為互相相等。
為了方便起見，圖1示出了一個6×6矩陣的發(fā)射器。在該實施例中，制造了一個50(行)×100(列)的矩陣。如果采用一個可變電壓源作為施加電壓Vns的電壓源，該電壓可以被精細調(diào)節(jié)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，電壓Ve-Vs被施加到施加掃描信號的行布線條上的每個被選擇的發(fā)射器(圖1中用“(a)”標出)，也加到連接有被選擇的發(fā)射器的列布線條的發(fā)射器，同時，電壓Ve-Vns，即，0V被加到每個半選擇發(fā)射器，即，未加掃描信號的布線條上的發(fā)射器(圖1中的“(d)”。結(jié)果，注入到第二，第三，和第五列布線條的所有的電流都流入到發(fā)射電子的發(fā)射器，而不分流到半選擇發(fā)射器。由于無需校正分流到半選擇發(fā)射器的電流，利用簡單的電路就可以以恒流驅(qū)動每個發(fā)射器。這是本實施例的優(yōu)點之一。
下面將描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于圖像顯示裝置的驅(qū)動方法。首先將參照圖2描述包含表面導電型電子發(fā)射器的圖像顯示裝置。參見圖2，標號101表示一個通過接線端Dx1-Dx50和Dy1-Dy100連接到外部電路的圖像顯示板。面板的高電壓端連接到外部高電壓源513。高電壓Va被加到該高電壓端加速發(fā)射電子。一個掃描信號，用于按順序地驅(qū)動上述板中的多電子源，即，以列為單元的以50(行)×100(列)矩陣形式布線連接的表面導電型電子發(fā)射器，并被加到每個接線端Dx1-Dx50。
同時，一個用于控制來自由掃描信號選擇的行的表面導電型電子發(fā)射器的輸出電子束的調(diào)制信號被加到每個接線端Dy1-Dy100。
掃描電路102將在下面描述。該電路結(jié)合了50個開關(guān)元件。每個開關(guān)元件選擇來自DC電壓源(未示出)的輸出電壓Vs和Vns之一，并電氣地連接到顯示板101的接線端Dx1-Dx50。每個開關(guān)元件根據(jù)從一個定時信號產(chǎn)生電路104輸出的控制信號Tscan進行操作(后面還要描述)。在實際當中，例用開關(guān)元件如FET的結(jié)合，每個開關(guān)元件通過推挽結(jié)構(gòu)如圖3所示可以很容易實現(xiàn)。如圖4所示，輸出Dxm與從控制信號Tscan中產(chǎn)生的定時信號Txm同步并對應于每個行布線條地在兩個數(shù)值即，電壓Vs和Vns之間進行切換。
注意，上述DC電源電壓Vs根據(jù)圖16中的表面導電型電子發(fā)射器(以后還要敘述)的特性(電子發(fā)射門限電壓為8V)被設置為-7V。如果要求電子發(fā)射電流為1.0μA，要加到發(fā)射器的電流為0.5mA。圖5示出了每個驅(qū)動電源的等效電路和作為感興趣的列布線條給出的列布線條。受控電流源604的輸出電流Itot由下式給出Itot＝Is+I1…(1)其中I1為流經(jīng)每個半選擇發(fā)射器的電流。此外，Ve＝Vs+Is·Rs＝Vns+I1·Rns…(2)其中Rns為每個半選擇發(fā)射器的并聯(lián)電阻值。在該例中，電壓Vns被確定使得Itot＝Is，即，在方程〔1)中I1＝0。根據(jù)方程(2)，于是，Vns＝VS+Is·Rs…(3)在該例中，由于電壓Vs被設定為-7V，發(fā)射器電阻Rs為29KΩ，電流Is為0.5mA，電壓Vns為7.5V。一個14.5V的電壓被加到被選擇的發(fā)射器。利用這些設定，連接有選擇的發(fā)射器的列布線條上的每個半選擇發(fā)射器被施加一個0V的電壓，連接有未被選擇的發(fā)射器的每個列布線條上的發(fā)射器被施加7V或7.5V的電壓。所施加的電壓都低于電子發(fā)射門限值。
輸入圖像信號的流動將參照圖2進行描述。輸入的復合圖像信號由一個解碼器分離成基色的亮度信號和水平及垂直同步信號HSYNC和VSYNC。定時信號產(chǎn)生電路104產(chǎn)生于水平和垂直同步信號HSYNC和VSYNC同步的各種定時信號。R，G，B亮度信號由一個S/H電路以適當?shù)亩〞r取樣。保持的信號由移位寄存器電路106轉(zhuǎn)換成并行地圖像信號，以行為單位，按照對應于成像板的相應的熒光物的排列的次序布置。并行地圖像信號然后被存儲在鎖存電路105。
該信號由一個脈寬調(diào)制電路111轉(zhuǎn)換成具有對應于圖像信號強度的脈寬的脈沖信號。每個脈沖信號通過電壓./電流轉(zhuǎn)換電路112從電壓量轉(zhuǎn)換成電流量。在形成圖像的過程中，每個電流輸出通過顯示板101的接線端Dy1-Dy100中的一個提供到顯示板中的對應的表面導電型電子發(fā)射器。在提供有電流輸出脈沖的顯示板中，只有連接到被掃描電路102選擇的行的表面導電型電子發(fā)射器發(fā)射對應于所加的脈沖信號的脈寬的時間周期的電子，從而使對應的熒光物發(fā)光。當掃描電路102按順序地掃描選擇的行時，一個二維圖像被形成。
下面描述電壓/電流轉(zhuǎn)換電路112。電壓/電流轉(zhuǎn)換電路112用于根據(jù)輸入電壓信號的幅度控制流到每個表面導電型電子發(fā)射器的電流。電壓/電流轉(zhuǎn)換電路112具有在數(shù)量上等于列布線條的電壓/電流轉(zhuǎn)換器。電壓/電流轉(zhuǎn)換器被分別連接到顯示板的接線端Dy1，Dy2，Dy3…Dy100。每個電壓/電流轉(zhuǎn)換器由基于圖6中所示的電流鏡像電路的恒流電路構(gòu)成。參見圖6，標號2002表示一個運算放大器；2005表示一個npn晶體管；2003表示一個pnp晶體管；2006表示一個MOSFET；2004表示一個電阻器(電阻值R)。假定在圖6中的電壓源電壓+V被設定為等于通過將pnp晶體管2003的電壓Vce與加到列布線條的最大電壓相加得到的值。在該實施例中，+V＝10V。根據(jù)圖6中所示的電路，要輸出的電流Iout根據(jù)輸入電壓信號Vin的幅度確定，所述的幅度和電流具有下述關(guān)系Iout＝Vin/R…(4)通過對電壓/電流轉(zhuǎn)換電路設置適當?shù)膮?shù)，流到每個表面導電型電子發(fā)射器的電流Iout可以根據(jù)該電壓信號進行控制。
在圖6所示的電路中，當輸入電壓等于或低于Vref時，MOSFET2006導通，并且輸出電壓被設定為Vg，即地電平。利用該操作，在每一列上的不發(fā)射電子的發(fā)射器被設置為半選擇狀態(tài)，與發(fā)射器連接到選擇的行或未選擇的行無關(guān)。在該實施例中，施加到不發(fā)射電子的列布線條的電壓Vg被設置為地電平(0V)?？傊?，電壓Vg可以被設定為電壓Vs和Vns之間。
圖7A到圖7D示出了來自調(diào)制電路的輸入波形在實際當中如何被轉(zhuǎn)換成電流波形的?？紤]顯示板的列布線條Dy1。假定如圖7A所示的電壓Vin被輸入到圖6中的電路驅(qū)動連接到行布線條Dx1，Dx2，Dx3，Dx4，…的發(fā)射器。在該例中，該電壓脈沖的每個脈沖寬度反映了亮度數(shù)據(jù)，該電壓的峰值的設定使得輸出電流Iout根據(jù)方程(1)為0.5mA。如圖7B所示，從電壓/電流轉(zhuǎn)換電路輸出的輸出Iout表現(xiàn)出一個0.5mA的峰值。參見圖7B，符號A表示由顯示板的電容元件引起的瞬變。電壓/電流轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓Vout具有圖7C中所示的一個波形。輸出電壓Vout的波形具有一個鈍的前導和后沿，這是由于顯示板的電容元件的緣故，瞬變是由于電感性元件引起的，如圖7B所示。相應的脈沖的最后峰值的平均值變?yōu)閂e，即，7.5V。電壓波的鈍部和瞬變與本發(fā)明的要點無關(guān)，因此，以后將被忽略。圖7D示出了當調(diào)制電路在上述條件下被驅(qū)動時得到的發(fā)射電流Ie的波形。如圖7D所示，來自所有的發(fā)射器的發(fā)射器的電流都被設置為1μA。
根據(jù)該實施例，被分流到每個半選擇發(fā)射器的電流量可以被減少，調(diào)制電路的輸出電流可以被調(diào)整為與流經(jīng)選擇的發(fā)射器的電流一致。由于這個原因，在整個顯示板上，被顯示的圖像的亮度可以非常真實地反映原始的圖像信號。此外，每個半選擇發(fā)射器的功耗也可以被降低。
在該實施例中，作為一個電壓/電流轉(zhuǎn)換電路，圖6中所示的結(jié)構(gòu)被采用。但是，本發(fā)明并不限于該電路結(jié)構(gòu)，可以采用任何可以按照輸入的信號調(diào)制提供到每個表面導電型電子發(fā)射器的電流即可。例如，如果需要較大的輸出電流，晶體管部分可以連接成達林頓放大器的形式?！诧@示板的結(jié)構(gòu)及其生產(chǎn)方法〕
應用所述的實施例的圖像顯示裝置的顯示板的結(jié)構(gòu)及其生產(chǎn)方法將在下面進行描述。
圖8為該實施例中使用的顯示板的局部切除的透視圖，示出了顯示板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
參見圖8，標號1005表示一個后板；1006表示一個側(cè)壁；1007為一個面板。這些部分形成一個氣密的封殼用于在顯示板的內(nèi)部保持真空。為了構(gòu)成氣密的封殼，有必要對相應的部件進行密封使其連接部分具有足夠的強度和氣密的條件。例如，可以將燒結(jié)玻璃加到連接部分，并在空氣中或者氮氣的氣氛中在400到500℃的溫度下燒結(jié)10分鐘或更長的時間，從而將部件密封。后面將描述氣密封殼的抽空方法。
后板1005具有一個固定于其上的基板1001，上面形成有一個N×M的表面導電型電子發(fā)射器1002(M，N＝等于2或者以上的正整數(shù)，根據(jù)顯示板的目標數(shù)近似地設定。例如，在用于高清晰度電視顯示系統(tǒng)的顯示裝置中，最好N＝3000或以上，M＝1000或以上)。N×M的表面導電型電子發(fā)射器被以簡單矩陣的形式布線連接，具有M行布線條1003和N列布線條1004。由這些部件(1001-1004)構(gòu)成的部分將被成為多電子源。關(guān)于生產(chǎn)方法和多電子源的結(jié)構(gòu)將在后面詳細描述。
在該實施例中，多電子源的基板1001被固定到氣密封殼的后板上。但是，如果基板1001具有足夠的強度的話，基板1001本身可以作為氣密封殼的后板。
此外，在面板1007的下表面形成有熒光膜1008。由于該實施例為彩色顯示裝置，熒光膜1008涂敷有紅，綠，和藍色熒光物，即，在CRT領(lǐng)域中使用的三基色熒光物。如在圖9A中所示，R，G，B色熒光物以條形排列。黑導體1010被提供于熒光物條之間。提供黑導體1010的目地是為了防止在電子束輻射位置在某種程度上有偏移的情況下顯示色彩的配準不良，通過遮斷外部光的反射防止顯示對比度的劣化，防止電子束對熒光膜的過充或類似情況。黑導體1010主要由石墨構(gòu)成，但是，也可以采用能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的的其它材料。
三基色熒光物的排列并不限于圖9A中所示的條形。例如，也可以采用圖9B中所示的δ排列或其它排列。
當形成單色的顯示板時，熒光膜1008采用單色的熒光材料，無需采用黑導體。
此外，一個在CRT領(lǐng)域中眾所周知的金屬襯1009被設置在熒光膜1008的后板側(cè)表面上。提供金屬襯1009的目地是為了通過鏡像反射從熒光膜1008發(fā)射的光的部分改善光利用率，保護熒光膜1008免受負離子的沖擊，利用金屬襯1009作為提供電子束加速電壓的電極，以及利用金屬襯1009作為激勵熒光膜1008的電子的導通通路。金屬襯1009是通過在面板1007上形成熒光膜1008，平滑熒光膜的前表面，通過真空淀積在其上淀積Al形成的。注意當用于低電壓的熒光材料被用于熒光膜1008時，可以不用金屬襯1009。
此外，為了使加加速電壓或者改善熒光膜的導電率，由例如ITO制成的透明的電極可以被提供于面板1007和熒光膜1008之間。
參見圖8，符號Dx1-DxM，Dy1-DyN，和Hv表示用于氣密結(jié)構(gòu)的接線端，用于將顯示板電氣連接到電路(未示出)。端Dx1-DxM被電氣地連接到多電子源的行布線條1003；端Dy1-DyN接到列布線條1004；端Hv接到面板1007的金屬襯1009。
為了抽空氣密封殼，在形成氣密封殼后，連接上一個抽空管和一個真空泵(都未示出)，氣密封殼被抽空到大約10-7Torr的真空度。然后，抽空管被密封。為了在氣密封殼中保持真空，在氣密封殼被密封之前/之后在其中的預定的位置立即放置一個吸氣膜(未示出)。吸氣膜是由主要由Ba通過加熱或者RF加熱構(gòu)成的吸氣材料通過加熱和蒸鍍形成的。吸氣膜的吸收效果可以在封殼中保持1×10-5或1×10-7Torr的真空度。
上面已經(jīng)描述了該實施例的顯示板的基本結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)方法。
下面描述根據(jù)該實施例的顯示板中使用的多電子源的制造方法。在根據(jù)該實施例的顯示板中使用的多電子源的制造方法中，可以采用任何材料，形狀，和生產(chǎn)方法，用于電子發(fā)射器，只要是用于制造具有以簡單矩陣形式布線連接的表面導電型電子發(fā)射器電子源即可。但是，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，電子發(fā)射部分或者其邊緣部分具有精細微粒膜的發(fā)射器具有較好的電子發(fā)射特性并且容易制造。因此，這種發(fā)射器最適合于高亮度，大屏幕圖像顯示裝置的多電子源。在該實施例的顯示板中，采用了電子發(fā)射部分或者其邊緣部分具有精細微粒膜的表面導電型電子發(fā)射器。首先，描述最佳的表面導電型電子發(fā)射器的基本結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)方法，和特性，后面再描述具有以簡單矩陣形式布線連結(jié)的多個發(fā)射器的多電子源的結(jié)構(gòu)。(適合于表面導電型電子發(fā)射器的結(jié)構(gòu)及其生產(chǎn)方法)采用了電子發(fā)射部分或者其邊緣部分具有精細微粒膜的表面導電型電子發(fā)射器的典型結(jié)構(gòu)包括平面型結(jié)構(gòu)和階梯型結(jié)構(gòu)。(平面型表面導電型電子發(fā)射器)首先描述平面型表面導電型電子發(fā)射器的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)方法。圖10A為描述平面型表面導電型電子發(fā)射器的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖10B為發(fā)射器的截面圖。參見圖10A和10B，標號1101表示一個基板；1102和1103表示發(fā)射器電極；1104表示導電薄膜；1105表示通過加能形成處理過程形成的電子發(fā)射部分；1113表示由激活過程形成的薄膜。
作為基板1101，可以采用各種玻璃基板，例如，石英玻璃，堿石灰玻璃，各種陶瓷基板，例如，鋁，或者具有由例如SiO2構(gòu)成的絕緣層的基板。
形成于基板1101之上并平行于其表面相互相對的發(fā)射器電極1102和1103是用導電材料制成的。例如，下面的材料中的一種可以被采用例如，Ni，Cr，Au，Mo，W，Pt，Ti，Cu，Pd，和Ag，這些材料的合金，金屬氧化物如In2O3-SnO2，以及半導體例如多晶硅。這些電極可以利用以下的技術(shù)很容易地形成，例如模形成技術(shù)，如真空淀積和圖形化技術(shù)如光刻或蝕刻，但是，也可以采用其它方法。
電極1102和1103的形狀可以按照電子發(fā)射器的應用目的適當?shù)卦O計?？偟膩碚f，在形狀設計時，電極間的間隔L可被設置為從幾百到幾百μm的范圍之間的一個適當?shù)闹?。對于顯示裝置的最佳范圍為從幾個μm到幾十個μm。至于電極的厚度d，可以從幾百到幾個μm的范圍內(nèi)選取一個適當?shù)臄?shù)值。
導電薄膜1104是由一個精細微粒膜制成的。“精細微粒膜”是一種包含許多精細微粒(包括島狀聚集體作為組成元素)的膜。對精細微粒膜的顯微觀察揭示膜中的每個微粒是相互分開的，相互相鄰的，或者相互疊加的。
一種微粒的直徑在幾到幾千的范圍內(nèi)。最好，直徑在10到200的范圍內(nèi)。膜厚在考慮到下面的情況后適當設置用于電連接發(fā)射器電極1102或1103的條件，用于后面所述的加能形成處理的條件，用于設置后面所述的精細微粒膜本身的電阻到一個合適的值的條件，等等。
更具體地說，膜厚在幾到幾千最好為10到500之間的范圍內(nèi)設置。
例如，用于形成精細微粒膜的材料可以是下面的金屬，如Pd，Pt，Ru，Ag，Au，Ti，In，Cu，Cr，F(xiàn)e，Zn，Sn，Ta，W，和Pb，氧化物例如PdO，SnO2，In2O3，PbP，和Sb2O3，硼化物例如，HfB2，ZrB2，LaB6，CeB6，YB4，和GdB4，碳化物例如TiC，ZrC，HfC，TaC，ISiC，和WC，氮化物例如，TiN，ZrN，和HfN，半導體例如，Si和Ge，和碳。可以從這些材料中選擇適當?shù)牟牧稀?br> 如上所述，導電薄膜1104是由精細微粒膜形成的，并且其面電阻在103到107Ω/sq的范圍內(nèi)設定。
由于導電薄膜1104要與發(fā)射器電極1102處于良好的電連接狀態(tài)，它們被部分疊加地設置。參見圖10A和10B，相應的部分從底部是以下面的次序疊放的基板，發(fā)射器電極，導電薄膜。疊加次序可以是從底部，基板，導電薄膜，發(fā)射器電極。
電子發(fā)射部分1105是在導電薄膜1104的一部分上形成的裂縫部分。電子發(fā)射部分1105的電阻高于導電薄膜周邊的電阻。該裂縫部分是通過后面將要描述的加能形成處理過程在導電薄膜1104形成的。在某些情況下，在裂縫部分設置直徑在幾到幾百的微粒。由于要精確地示出電子發(fā)射部分的實際位置和形狀是很困難的，圖10A和10B只是示意性地示出了裂縫部分。
薄膜1113，包含碳或碳化合物材料，覆蓋電子發(fā)射部分1105和其周邊部分。該薄膜是在加能形成處理過程之后由激活處理形成的。
薄膜1113最好由單晶石墨，多晶石墨，非晶碳，或它們的混合物制成，其厚度為500或更少，最好為300?；蚋?。
由于要精確地示出薄膜1113的實際位置和形狀是很困難的，圖10A和10B只是示意性地示出了該膜。圖10A為一個平面圖，示出了薄膜1113的一部分已經(jīng)被去掉的發(fā)射器。
最佳的基本發(fā)射器的結(jié)構(gòu)已經(jīng)在上面描述。在實施例中，下面的發(fā)射器被用于該實施例。
即，基板1101由堿石灰玻璃構(gòu)成，發(fā)射器電極1102和1103由Ni薄膜構(gòu)成。發(fā)射器電極的厚度d為1000電極間隔L為2μm。
作為精細微粒膜的主要材料，采用了Pd或PdO。精細微粒膜的厚度和寬度分別被設置為100和100μm。
下面描述最佳實施例的平面型表面導電型電子發(fā)射器。圖11A-11E為截面圖，示出了表面導電型電子發(fā)射器的制造過程。注意相同的標號代表與圖10A中相同的部件。
1)首先，如圖11A所示，在基板1101上形成發(fā)射器電極1102和1103。
在形成這些電極時，基板1101用清潔劑，純水，有機溶劑完全清潔，然后在基板1101上淀積發(fā)射器電極的材料。(至于淀積方法，可以采用真空膜形成技術(shù)，例如，淀積和濺射)然后，淀積的電極材料利用光刻技術(shù)被圖形化。于是，在圖12A中的一對電極1102和1103被形成。
2)下一步，如圖11B所示，形成導電薄膜1104。在形成該導電薄膜的過程中，一種有機金屬溶劑首先被加到基板上，所加的溶劑然后被烘干和燒結(jié)，從而形成精細微粒膜。然后，精細微粒膜通過光刻技術(shù)被圖形化成預定的形狀。有機金屬溶劑為一種有機金屬化合物溶液，包含用于作為導電薄膜的精細微粒的材料作為主要元素。(更具體地說，在該實施例中，Pd被作為主元素。在實施例中，有機金屬溶劑的施加是通過浸漬方法進行的，但是，也可以采用旋涂法或者噴濺法。)在形成精細微粒的導電薄膜的方法中，在實施例中使用的有機金屬溶液可以用其它任何方法代替，例如，真空淀積法，濺射法，或化學蒸鍍法。
3)如圖11C所示，從用于加能形成的電源1110中輸出的一個適當?shù)碾妷罕患佑诎l(fā)射器電極1102和1103之間，進行加能形成處理過程以形成電子發(fā)射部分1105。
形成處理過程是將由精細微粒膜制成的導電薄膜1104加以電能，使導電薄膜的一部分被破壞，變形，或變性，從而使薄膜變成適于發(fā)射電子的結(jié)構(gòu)。在導電薄膜中，在薄膜中變成適于發(fā)射電子的部分(即，電子發(fā)射部分1105)具有一個適當?shù)牧芽p。具有電子發(fā)射部分1105的薄膜與加能形成處理過程之前的薄膜相比，發(fā)射器電極之間測得的電阻顯著增加。
下面參照圖12詳細描述施加電能的方法，圖12顯示了從電源1110輸出的適當?shù)碾妷旱睦印Ｔ谛纬捎删毼⒘Ｖ瞥傻膶щ姳∧さ倪^程中，最好采用脈沖電壓。在該實施例中，如圖12所示，一個脈寬為T1的三角形脈沖以脈沖間隔T2被連續(xù)地施加。三角脈沖的峰值Vpf被按順序地增加。此外，在三角脈沖之間以預定間隔插入了一個監(jiān)視脈沖，以監(jiān)視電子發(fā)射部分1105的形成狀態(tài)，由于監(jiān)視脈沖的插入產(chǎn)生的電流被一個電流計1111測量。
在該實施例中，在10-5Torr的真空的氣氛中，脈寬T1被設置為1ms；脈沖間隔T2為10ms。峰值Vpf每個脈沖增加0.1V。每加五個脈沖，插入一個監(jiān)視脈沖。為了避免加能形成的副效果，監(jiān)視脈沖Pm的電壓Vpm被設為0.1V。當發(fā)射器電極1102和1103之間的電阻變?yōu)?×106Ω時，即，利用電流計1111測量的因施加監(jiān)視脈沖產(chǎn)生的電流變?yōu)?×10-7A或更少時，形成處理的加能過程結(jié)束。
注意上述方法最好適用于該實施例中的表面導電型電子發(fā)射器。在該表面導電型電子發(fā)射器的設計，例如，微粒膜的材料和厚度，或發(fā)射器電極間隔L改變時，加能條件最好也根據(jù)發(fā)射器設計的改變而改變。
4)如圖11D所示，來自激勵電源1112的一個適當?shù)碾妷罕患釉诎l(fā)射器電極1102和1103，執(zhí)行激活過程以改善電子發(fā)射特性。
這里的激活處理是在適當?shù)臈l件下，對加能形成處理過程中形成的電子發(fā)射部分1105的能量激活過程，在電子發(fā)射部分1105的附近電極碳或碳化物。(圖11D示出了作為材料1113的碳或碳化物材料)電子發(fā)射部分與激勵(活化)之前相比，在加相同的電壓的情況下，發(fā)射電流可增加100倍或更多。
激活過程可按下述進行，在10-4或10-5Torr真空氣氛下，周期地施加電壓脈沖，淀積在真空氣氛中存在的有機化合物中分離出的碳或碳化合物。淀積材料可以是單晶石墨，多晶石墨，非晶碳，或其混合物。淀積材料62的厚度為500?；蚋伲詈脼?00?；蚋?。
圖13A示出了從激活電源1112輸出的電壓的波形，用于解釋該操作中使用的加能方法。在該例中，激活過程是通過周期地施加一個恒定的方波電壓進行的。更具體地說，方波電壓Vac被設為14V；脈寬T3為1ms；脈沖間隔T4為10ms。
注意上述方法最好適用于該實施例中的表面導電型電子發(fā)射器。在該表面導電型電子發(fā)射器的設計改變時，加能條件最好也根據(jù)發(fā)射器設計的改變而改變。
參見圖11D，標號1114表示陽極，它連接到一個DC高電壓源1115和一個電流計1116，并適于捕獲從表面導電型電子發(fā)射器發(fā)射的發(fā)射電流Ie。(注意，在激活過程之前，基板1101被結(jié)合到顯示板時，顯示板的熒光表面被用作陽極1114。)當從激活電源1112施加電壓時，電流計1116測量發(fā)射電流Ie監(jiān)視激活過程的進展，以便控制激活電源1112的操作。圖13B示出了由電流計1116測量的發(fā)射電流Ie。當激活電源1112的脈沖電壓開始施加時，發(fā)射電流Ie隨時間而增加，逐漸達到飽和，在飽和后很難再增加。在基本飽和點，激活電源1112的電壓停止施加，激活過程終止。
注意上述方法最好適用于該實施例中的表面導電型電子發(fā)射器。在該表面導電型電子發(fā)射器的設計改變時，加能條件最好也根據(jù)發(fā)射器設計的改變而改變。
圖11E中的平面型表面導電型電子發(fā)射器被按上述方法制造。(階梯型表面導電型電子發(fā)射器)下面將描述另一種具有電子發(fā)射部分或周邊部分由精細微粒膜構(gòu)成的表面導電型電子發(fā)射器，即階梯型表面導電型電子發(fā)射器。
圖14為一個截面圖，描述了階梯型的基本結(jié)構(gòu)。參見圖14，標號1201表示基板；1202和1203為發(fā)射器電極；1206為階梯形成部件；1205為通過加能形成處理形成的電子發(fā)射部分；1213為激活過程形成的薄膜。
階梯型不同于上述的平面型，其中一個發(fā)射器(1202)形成于階梯形成部件1206之上，導電薄膜1204覆蓋階梯形成部件1206的側(cè)表面。在圖10A和10B的平面圖中，發(fā)射器電極間隔L被設置為階梯型中的階梯形成部件1206的階梯高度Ls。注意平面型中所列的相同的材料也可以用于基板1201，由精細微粒構(gòu)成的發(fā)射器電極1202和1203，以及導電薄膜1204。電絕緣材料例如SiO2可被用于階梯形成部件1206。
下面描述階梯型表面導電型電子發(fā)射器的制造方法。圖15A-15F為解釋該生產(chǎn)過程的截面圖。相同的標號表示與圖14中相同的部件。
1)如圖15A所示，發(fā)射器電極1203被形成于基板1201上。
2)如圖15B所示，一個絕緣層被疊加在形成的結(jié)構(gòu)上，以形成階梯形成部件。例如，絕緣層可以利用濺射法淀積SiO2形成。但是，其它膜形成技術(shù)如真空淀積法和印刷法也可以采用。
3)如圖15C所示，發(fā)射器電極1202被形成于絕緣層之上。
4)如圖15D所示，絕緣層的一部分被通過例如蝕刻的方法去除以暴露出發(fā)射器電極1203。
5)如圖15E所示，導電薄膜1204通過利用精細微粒膜形成。該膜可通過利用模形成技術(shù)例如，可以是上面所述的平面型中的涂敷方法形成。
6)如同在平面型中，進行加能形成處理形成電子發(fā)射部分(進行與圖11C中所述的用于平面型的相同的加能形成處理即可)。
7)如同在平面型中，進行激活過程以便在電子發(fā)射部分附近淀積碳或碳化物(進行與圖11D中所述的用于平面型的相同的激勵處理即可)。
按上述方法即可制造圖15所示的階梯型表面導電型電子發(fā)射器。(在顯示裝置中使用的表面導電型電子發(fā)射器的特性)上面已經(jīng)描述了平面型和階梯型表面導電型電子發(fā)射器及其制造方法。下面將描述在圖像顯示裝置中使用的這種發(fā)射器的特性。
圖16顯示了顯示裝置中使用的發(fā)射器的(發(fā)射電流Ie)對(施加的電壓Vf)特性和(發(fā)射器電流If)對(施加的電壓Vf)特性的典型的例子。與發(fā)射器電流If相比，發(fā)射電流Ie非常小，很難按照與用于發(fā)射器電流If相同的方法圖示發(fā)射電流Ie。此外，這些特性根據(jù)設計參數(shù)例如發(fā)射器的尺寸和形狀的改變而改變。因此，圖16中的兩條曲線被分別以任意單位畫出。
關(guān)于發(fā)射電流Ie，在顯示裝置中使用的發(fā)射器具有以下三個特性首先，當一個給定的電壓(稱為門限電壓Vth)被加到發(fā)射器時，發(fā)射電流迅速增加。但是，對于低于門限電壓Vth的電壓，沒有檢測到任何發(fā)射電流Ie。
即，關(guān)于發(fā)射電流Ie，發(fā)射器具有一個清晰的門限電壓Vth的非線性特性。
第二，發(fā)射電流Ie按照加到發(fā)射器的電壓Vf變化。因此，發(fā)射電流Ie的幅度可以通過改變電壓Vf來控制。
第三，發(fā)射電流Ie對于加到發(fā)射器的發(fā)射器電壓Vf具有快速的響應。因此，發(fā)射器發(fā)射的電子的電荷量可以通過改變發(fā)射器電壓Vf所加的時間來控制。
具有上述三個特性的表面導電型電子發(fā)射器可以被很方便地應用于顯示裝置。例如，在具有大量的以對應于顯示屏幕的象素設置的發(fā)射器的顯示裝置中，如果利用第一特性，顯示裝置可以執(zhí)行按順序地掃描顯示屏。這意味著等于或高于門限電壓Vth的電壓被加于一個被驅(qū)動的發(fā)射器，同時，一個低于門限電壓的電壓被加于未選擇的發(fā)射器。這樣，通過按順序地掃描顯示屏幕，按順序地改變驅(qū)動發(fā)射器即可進行顯示。
此外，利用第二或第三特性，可以控制發(fā)射亮度。實現(xiàn)分層次的顯示。(具有多個以簡單矩陣布線連接的發(fā)射器的多電子源)圖17顯示了用于圖8的顯示板的多電子源的平面圖。與圖10A和10B相同的發(fā)射器被設置在基板上，并聯(lián)接到以簡單矩陣布線連接的行和列布線條1003和1004上。在行和列布線條的交叉點處的電極之間形成有絕緣層(未示出)以便使布線條相互絕緣。
圖18是沿圖17中A-A線的截面圖。
具有上述結(jié)構(gòu)的多電子源是按下述方式形成的，形成行布線條1003，列布線條1004，行布線條和列布線條之間的絕緣層(未示出)，表面導電型電子發(fā)射器的發(fā)射器電極，預先在基板上形成的導電薄膜，相應的發(fā)射器通過行布線條和列布線條被加以能量，進行加能形成處理，和激活處理。
〔第二實施例〕下面描述本發(fā)明的第二實施例。
驅(qū)動根據(jù)該實施例的多電子源的方法和利用該多電子源的顯示裝置具有下面的結(jié)構(gòu)，如圖19所示。
該裝置如同第一實施例那樣，包括一個具有表面導電型電子發(fā)射器的多電子源605，以簡單矩陣形式設置，一個調(diào)制電路606，用于產(chǎn)生電流信號并通過列布線條驅(qū)動表面導電型電子發(fā)射器，一個掃描電路607，用于按順序地選擇行布線條。掃描電路607將選擇的行布線條(圖19中的Dx5)的電壓固定到電壓Vs，將每個未選擇的行布線條(除了行布線條Dx5以外的)的電壓固定到電壓Vms。Y調(diào)制電路606將連接有不發(fā)射電子的發(fā)射器的列布線條(圖19中Dy1，Dy4和Dy6)的驅(qū)動電壓固定到電壓Vg，并將電壓Ve送到連接有發(fā)射電子的發(fā)射器的每個列布線條(圖19中的Dy2，Dy3和Dy5)。盡管圖19只示出了6×6矩陣的發(fā)射器，在實施例中形成了一個500×1000矩陣的發(fā)射器。在該實施例中，由于布線電阻很高，在布線電阻上的電壓降不能被忽略。圖20顯示了在選擇的行布線條上的所有的發(fā)射器發(fā)射出電子的情況下選擇的行布線條電壓Vsl的分布。來自電流信號驅(qū)動電路的輸出電壓Ve以列布線條為單位改變，使得加到每個選擇的發(fā)射器的電壓在可以獲得所需的1μA的電子發(fā)射量的電壓處保持恒定。也就是說，施加到列布線條，即，位于遠離掃描電路607的列布線條Dy1000，的電壓Ve高于施加到列布線條，即，掃描電路607附近的列布線條Dy1，的電壓。此外，加到同一布線條的電壓Ve根據(jù)在同時所選擇的發(fā)射器的個數(shù)而改變。在該實施例中，電壓Vns和電壓Vg之間的差與電壓Vg和Vs之間的差都小于電子開始發(fā)射的門限值，電壓Vns被設為等于電壓Ve的最小值Vemin。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，電壓Ve-Vsl被加到加有掃描信號的被選擇的行布線條上的每個發(fā)射器，連接到接有發(fā)射電子的發(fā)射器的列布線條的發(fā)射器。同時，電壓Ve-Vns，即，接近0V，被加到未被選擇的行布線條，即，未加有掃描信號的未選擇行布線條上的發(fā)射器，于是流經(jīng)每個發(fā)射器的電流的幅度可以被忽略。結(jié)果，注入到列布線條驅(qū)動表面導電型電子發(fā)射器的所有電流都流入到發(fā)射電子的發(fā)射器，而不被分流到半選擇發(fā)射器。由于無需對分流到半選擇發(fā)射器的電流進行校正，可以利用簡單的電路以恒流驅(qū)動每個發(fā)射器。這是本實施例的優(yōu)點之一。
下面描述驅(qū)動圖像顯示裝置的方法。
下面將參照圖21描述包括表面導電型電子發(fā)射器的圖像顯示裝置的結(jié)構(gòu)。參見圖21，表示401表示通過接線端Dx1-Dx500和Dy1-Dy1000連接到外部電路的顯示板。面板上的高電壓端連接到外部的高電壓源513。高電壓Va被加到該高電壓端加速發(fā)射電子。用于按順序地驅(qū)動顯示板，即，以500(行)×1000(列)矩陣形式布線連接表面導電型電子發(fā)射器，中的多電子源的掃描信號，以行為單位被加到每個接線端Dx1-Dx500。
同時，用于控制由掃描信號選擇的行上的表面導電型電子發(fā)射器的輸出電子束的調(diào)制信號被加到每個接線端Dy1-Dy1000。下面描述掃描電路402。每個開關(guān)器件從電壓源(未示出)中選擇輸出電壓Vs或者從Vns產(chǎn)生電路414中選擇輸出電壓Vns，并電氣地連接到顯示板401的接線端Dx1-Dx500。每個開關(guān)器件具有第一實施例中的圖3所示的電路。如圖4所示，每個開關(guān)元件的輸出Vxm與從控制信號Tscan產(chǎn)生的定時信號Txm同步地并對應于每個行布線條在兩個電壓Vs和Vns之間切換。Ve選擇電路413選擇位于掃描電路402最近的列布線條，該列布線條加有電壓Ve，并將選擇的列布線條的電壓，作為電壓Vemin，送到Vns產(chǎn)冷電路414。如圖22所示，在Ve選擇電路413中，有FET構(gòu)成的模擬開關(guān)502被連接到相應的列布線條，F(xiàn)ET的控制極連接到一個優(yōu)先級電路501，其中只有對應于加有電壓Ve的列布線條并最接近于掃描電路402的一個開關(guān)被導通。當電壓Vg被加到所有的列布線條時，Ve選擇電路413輸出0V。Vns產(chǎn)生電路414發(fā)送一個等于電壓Vemin的電壓作為電壓Vns到掃描電路402。在該實施例中，易于電子發(fā)射的列布線條的電壓的最小值被實際監(jiān)測，電壓值Vns根據(jù)監(jiān)測值設定。
在該實施例中，DC電源Vs被設為-7.5V。由于在行布線條中的電壓降，如圖23所示，選擇行布線條的電壓Vsl根據(jù)選擇的發(fā)射器的個數(shù)變化。與第一實施例相似，當要求電子發(fā)射電流為1μA時，由于加到每個發(fā)射器的電壓保持恒定為14.5V，加到靠近掃描電路402的列布線條的電壓改變?yōu)?.0V；如果選擇的發(fā)射器數(shù)目較小時遠離的一側(cè)的電壓為7.0V；如果選擇的發(fā)射器數(shù)目較大時遠離的一側(cè)的電壓為8.0V。接到每個未選擇的行布線條的電壓Vns，即，加到每個列布線條的電壓Ve的最小值Vemin，根據(jù)選擇的發(fā)射器的數(shù)目和位置變化。在該實施例中，電壓Vns在7.0V-7.5V的范圍之間變化。
利用這些設置，加到連接有被選擇的發(fā)射器的列布線條上的每個半選擇的發(fā)射器的電壓變成0V-0.5V。加到連接有未被選擇的發(fā)射器的列布線條上的每個選擇的發(fā)射器的電壓變成7V-7.5V。這些電壓都低于電子發(fā)射門限電壓Vth。
在該例中，當0.5V被加到每個發(fā)射器時，流經(jīng)每個發(fā)射器的電流小到幾十nA，流經(jīng)半選擇發(fā)射器的電流的總和Ifn小到幾十μA，該值與流經(jīng)每個選擇的發(fā)射器的電流值0.5mA相比是足夠小的。因此，無需校正。
下面描述輸入圖像信號的流程。輸入復合圖像信號被轉(zhuǎn)換成脈沖寬度l對應于圖像信號強度的脈沖信號，并進一步利用第一實施例中的方法轉(zhuǎn)換成電信號。
圖24A-24D示出了調(diào)制電路的輸入波形是如何轉(zhuǎn)換成電流波形的。考慮顯示板的列布線條Dy1-Dy1000。假定如圖24A所示的電壓Vin被輸入到圖6中的電路，驅(qū)動連接到行布線條Dx1，Dx2，Dx3，Dx4，…的發(fā)射器。在這種情況下，該電壓的脈沖寬度反映亮度數(shù)據(jù)，該電壓峰值的設定使得輸出電流Iout為0.5mA。如圖24B所示，來自電壓/電流轉(zhuǎn)換電路的輸出電流Iout的波形的所有的峰值都被設定為0.5mA。圖24C示出了在該例中的電壓/電流轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓Vout。由于行布線條的電阻上的電壓降，電壓峰值隨著與掃描電路402的距離的增加而增加，即，加到列布線條Dy1000上的電壓高于加到列布線條Dy1上的電壓。此外，由于列布線條的電阻上的電壓降，驅(qū)動電壓隨著與用于每個列布線條的驅(qū)動電路的距離的增加而增加，即，用于行布線條Dx500的驅(qū)動電壓高于用于行布線條Dx1的電壓，即使該電壓差非常小。此外，具有不同寬度的脈沖被加到同一行布線條上的相應的發(fā)射器上，同時選擇的發(fā)射器的數(shù)目在一個脈沖之內(nèi)隨時間減少。由于這個原因，如圖24C中“A”所示，施加的電壓在一個脈沖內(nèi)逐漸減小。圖24D示出了在這些條件下，在驅(qū)動操作中每個發(fā)射電流Ie的狀態(tài)。很明顯，所有發(fā)射器的電流都是1μA。
根據(jù)該實施例，被分流到半選擇發(fā)射器的電流可以被極大地減少，并且調(diào)制電路的輸出電流可以與被選擇的發(fā)射器中流動的電流一致。由于這個原因，在整個顯示屏幕上，被顯示的圖像的亮度可以非常地忠實于原始圖像。
在該實施例中，最接近于掃描/驅(qū)動電路的電壓Ve被選擇，使得加到未選擇的行布線條的電壓Vns變?yōu)榧拥搅胁季€條的電壓Ve的最小值。但是，所加的電壓Vns并不限于該最小值。流經(jīng)每個半選擇發(fā)射器的電流可以基本被忽略，只要該值被設置在電壓Ve變化的范圍之內(nèi)即可。此外，當所加的電壓Vns被固定于該實施例中所加的電壓的最小值，即，7V，該值是在電路中不測量加到每個列布線條的電壓通過計算機仿真計算的，可以得到上面所述的相同的效果。〔第三實施例〕下面將描述本發(fā)明第三實施例。
驅(qū)動根據(jù)該實施例的多電子源和利用該多電子源的圖像顯示裝置的方法具有下述的結(jié)構(gòu)，如圖25所示。
與第一實施例相似，該裝置包括一個具有以簡單矩陣形式布線連結(jié)的表面導電型電子發(fā)射器的多電子源601，一個調(diào)制電路602，用于產(chǎn)生一個電流信號并通過列布線條驅(qū)動表面導電型電子發(fā)射器，和一個掃描電路603，用于按順序地選擇行布線條。掃描電路603將選擇的行布線條(圖25中的Dx5)的電壓固定到電壓Vs，固定每個未選擇的行布線條(行布線條Dx5以外的)的電壓為電壓Vns。調(diào)制電路602將連接有不發(fā)射電子的發(fā)射器的列布線條(圖25中的Dy1，Dy4，和Dy6)的電壓固定為電壓Vg，將電壓Ve加到加有用于發(fā)射電子的發(fā)射器的調(diào)制信號的每個列布線條(圖25中的Dy2，Dy3和Dy5)。盡管圖25只是示出了一個6×6矩陣的發(fā)射器，在該實施例中形成了一個50×100的矩陣。在該實施例中，表面導電型電子發(fā)射器在電流發(fā)射效率方面有變化。也就是說，發(fā)射器隨著加到發(fā)射器的電流量與從發(fā)射器發(fā)射到加有高壓的面板的電流量的比率的變化而變化。由于這個原因，電流信號驅(qū)動電路的輸出電壓Ve自動地以列布線條為單位改變，使得加到每個選擇的發(fā)射器的電壓變?yōu)榭梢缘玫?μA的要求的電子發(fā)射量的電壓。電壓Vns和Vg之間的差和電壓Vg和Vs之間的差都小于開始發(fā)射電子的門限值Vth，并且電壓Vns被置為等于加到相應的列布線條的不同的電壓Ve的算術(shù)平均值Veave。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，電壓Ve-Vs被加到每個發(fā)射電子的選擇的列布線條的發(fā)射器。同時，電壓Ve-Veave，即，接近0V，被加到每個半選擇發(fā)射器，于是流經(jīng)每個發(fā)射器的電流的幅度可以被忽略。結(jié)果，注入到列布線條去驅(qū)動表面導電型電子發(fā)射器的所有的電流都流入到發(fā)射電子的發(fā)射器，而不是分流到半選擇發(fā)射器。由于無需對流入到半選擇發(fā)射器的電流進行校正，一個簡單的電路即可以恒流驅(qū)動每個發(fā)射器。這是該實施例的優(yōu)點之一。
下面描述驅(qū)動圖像顯示裝置的方法。
首先參照圖26描述具有表面導電型電子發(fā)射器的圖像顯示裝置。參見圖26，標號601表示通過接線端Dx1-Dx50和Dy1-Dy100連接到外部電路的顯示板。面板上的高電壓端被連接到外部高壓源513。高電壓Va被加到該高電壓端加速發(fā)射電子。用于按順序地驅(qū)動上述顯示板中的多電子源，即以50(行)×100(列)矩陣布線連結(jié)的表面導電型電子發(fā)射器的掃描信號以行為單位被加到接線端Dx1-Dx50。
同時，用于控制由掃描信號選擇的行上的表面導電型電子發(fā)射器的輸出電子束的調(diào)制信號被加到每個接線端Dy1-Dy1000。
下面描述掃描電路402。該電路結(jié)合了50個開關(guān)元件。每個開關(guān)元件從電壓源(未示出)中選擇輸出電壓Vs或者從Vns產(chǎn)生電路415中選擇輸出電壓Vns，并電氣地連接到顯示板401的接線端Dx1-Dx500。每個開關(guān)器件具有第一實施例中的圖3所示的電路。如圖4所示，掃描電路402與從控制信號Tscan產(chǎn)生的定時信號Txm同步地并對應于每個行布線條輸出電壓Vs到每個選擇的行布線條和電壓Vns到每個未選擇的行布線條。Vns產(chǎn)生電路415從存儲器中根據(jù)控制信號Tscan按順序地讀出Vns的不同的設定值(通過以行為單位利用后面所描述的方法得到的)，產(chǎn)生對應的電壓Vns，并送到掃描電路402。
在該實施例中，每當被選擇的行被切換時，電壓Vns被改變?yōu)橐粋€最佳值。
下面描述輸入圖像信號的流程。輸入復合圖像信號被轉(zhuǎn)換成脈沖寬度對應于圖像信號強度的脈沖信號，并進一步利用第一實施例中的方法轉(zhuǎn)換成電信號。
效率校正電路108從得到的脈沖信號中根據(jù)后面將要描述的方法所要求的每個發(fā)射器的效率變化數(shù)據(jù)產(chǎn)生一個驅(qū)動脈沖。每個脈沖的峰值反映了對應發(fā)射器的效率。該驅(qū)動脈沖有一個電壓/電流轉(zhuǎn)換電路112從電壓值轉(zhuǎn)換成電流量，并通過顯示板511的接線端Dy1-Dy100中的一個送到顯示板511中的對應的表面導電型電子發(fā)射器。
在該實施例中，上述的DC電源電壓Vs為-7.5V。當要求發(fā)射器發(fā)射電流為1μA時，加到每個發(fā)射器的電壓在14V和15V之間變化。加到每個列布線條的電壓Ve在6.5V和7.5V之間變化，如圖27所示。用于相應的選擇的行的電壓Ve的算術(shù)平均值Veave的變化如圖27所示。
下面描述獲得響應的發(fā)射器的發(fā)射電流量/加能電流量的效率變化數(shù)據(jù)，以及根據(jù)該變化數(shù)據(jù)為每個行設置的電壓Vns的方法。圖28示出了一種數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)。一個高電壓從高壓源513通過一個用于測量每個發(fā)射器的發(fā)射電流量的電流計514加到顯示板511的面板上，測量的電流量被送到控制器104。根據(jù)來自控制器511的信號，發(fā)射器被從顯示板的一端逐個地選擇。更具體地說，電壓Vns和Vs被有選擇地加到行布線條Dx1-Dx50的每一個。行布線條被從顯示板511的一端逐個地選擇，電壓Vs被加到每個選擇的行布線條，如圖29所示。每個都與上述的電壓/電流轉(zhuǎn)換電路112相同的電路被分別連接到列布線條Dy1-Dy100在注入特定的輸出電流的操作和施加電壓Vg的操作之間切換。如圖29所示，列布線條被從一端逐個地選擇，電壓Ve被加到每個選擇的列布線條，注入特定的電流。利用該操作，以矩陣排列的發(fā)射器可以被從一端逐個地選擇和驅(qū)動。一個標準的發(fā)射器需要0.5mA的發(fā)射器電流已獲得1μA的發(fā)射電子量。在該例中，加到每個發(fā)射器的電壓為14.5V。在選擇和驅(qū)動一個發(fā)射器時，注入電流If的初始值被設為0.5mA，電壓Vs被固定為-7.5V，電壓Vns的初始值被設為7V。利用這些設置的值，被選擇的發(fā)射器被驅(qū)動，被加到對應的列布線條的電壓Ve由測量電路515測量。電壓Vns被改變?yōu)橐粋€測量的電壓。從每各選擇的發(fā)射器發(fā)射的電流Ie由電流計514測量。如果測量的電流Ie未達到所要求的電流值(1μA)，一個設置的電流值If通過設置0.1mA的電流階梯寬度而被增加。電壓Ve被測量，并且電壓Vns被設定。于是測出電流Ie。如果電流Ie超過所要求的電流，設置的電流以階梯寬度減少。電流Ie然后以相同的方法測量。設置的電流階梯寬度被反復地降低到1/2，該系列的操作重復地進行直到電流Ie會聚到所要求的電流值1(μA)±0.01(μA)。當電流Ie會聚到要求的電流值時得到的設置電流If被作為校正數(shù)據(jù)寫入效率校正LUT1(查閱表1)，相應的電壓Ve以Ve被暫時存儲在相應的地址。
如果電流Ie不會聚于要求的值，并且電壓Ve超過設置范圍(在該實施例中為6V-8V)，“0”被寫入效率校正LUT1中的相應的地址，指示發(fā)射器為一個不正常的發(fā)射器，一個7V的標準值被作為暫時存儲的Ve值寫入。
在為一個選擇的發(fā)射器的設置值確定以后，相鄰的發(fā)射器隨后被選擇。利用一個相似的過程，重復進行在對應的地址的校正數(shù)據(jù)和Ve的暫時存儲。
在上述系列的操作針對一行完成以后，計算暫時存儲的電壓Ve的算術(shù)平均值Veave，并且計算出來的值被作為Vns產(chǎn)生電路中的LUT2中的行的Vns設置值寫入。
圖30為一個流程圖，示出了上述的系列的操作。
以這種方式，即可獲得顯示板中所有的發(fā)射器的效率校正值，以及相應的行的Vns設定值。
利用這些設置，加到連接有被選擇的發(fā)射器的列布線條上的每個半選擇的發(fā)射器的電壓變成0V-0.5V。加到連接有未被選擇的發(fā)射器的列布線條上的每個選擇的發(fā)射器的電壓變成7V-7.5V。即，這些電壓都低于電子發(fā)射門限電壓Vth。
在該例中，當0.5V被加到每個發(fā)射器時，流經(jīng)每個發(fā)射器的電流小到幾十nA，流經(jīng)半選擇發(fā)射器的電流的總和Ifn小到幾十μA，該值與流經(jīng)每個選擇的發(fā)射器的電流值0.5mA相比是足夠小的。因此，無需校正。
圖31A到圖31D示出了來自調(diào)制電路的輸入波形在實際當中如何被轉(zhuǎn)換成電流波形的?？紤]顯示板的列布線條Dy1和Dy100。假定如圖31A所示的電壓Vin被輸入到圖6中的電路驅(qū)動連接到行布線條Dx1，Dx2，Dx3，Dx4，…的發(fā)射器。每個電壓脈沖寬度反映了亮度數(shù)據(jù)，該電壓的峰值對應于一個電壓，在該電壓，輸出電流Iout根據(jù)按上述方法得到并存儲在LUT1中的對應的校正值變?yōu)橐蛔⑷氲矫總€發(fā)射器的電流值，來自電壓/電流轉(zhuǎn)換電路的輸出電流Iout的波形具有一個與LUT1中的校正值一致的峰值，如圖31B所示。圖31示出了在該例中電壓/電流轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓。很明顯，在不同的單元的列布線條中，輸出了不同的電壓。
圖31D顯示了在這些條件下，在驅(qū)動操作中發(fā)射電流Ie的狀態(tài)。很明顯，來自相應的發(fā)射器的發(fā)射電流落入在1μA±0.01μA的范圍內(nèi)。
根據(jù)該實施例，被分流到半選擇發(fā)射器的電流可以被消除，調(diào)制電路的輸出電流可以與流經(jīng)選擇的發(fā)射器的電流一致。因此，在整個顯示屏上，所顯示的圖像的亮度可以非常忠實于原始圖像。
在該實施例中，加到未選擇的行布線條的電壓被設置為加到對應于一行的列布線條的電壓Ve的平均值。但是，即使電壓Vns被設置為對應于所有的行而不是一行的所加的電壓Ve的平均值也可以得到相同的效果。此外，電壓Vns無需總是被設置為平均值，也可以被設置為電壓Ve變化的范圍內(nèi)的一個電壓值，例如最小值。利用這種設置，在每個半選擇的發(fā)射器中流過的電流可以被降低?！驳谒膶嵤├诚旅鎸⒚枋霰景l(fā)明的第四實施例。驅(qū)動根據(jù)本發(fā)明的多電子源和利用該多電子源的圖像顯示裝置的方法具有如下的結(jié)構(gòu)，如圖32所示。
該裝置包括一個與第一實施例相似的，具有以簡單矩陣形式布線連接的表面導電型電子發(fā)射器的多電子源605，用于按順序選擇行布線條的掃描/驅(qū)動單元603。電壓Vs被加到選擇的行布線條，電壓Vns被加到未選擇的行布線條。
該裝置還包括一個電壓驅(qū)動單元610，用于通過列布線條向表面導電型電子發(fā)射器施加調(diào)制信號。電壓驅(qū)動單元610將對應于不發(fā)射電子的發(fā)射器的列布線條的電壓固定到電壓Vg，并將一個調(diào)制電壓脈沖信號Ve加到對應于發(fā)射電子的發(fā)射器的列布線條。在該實施例中，調(diào)制電路不具有V/I轉(zhuǎn)換電路。盡管圖32僅僅示出了一個6×6矩陣的發(fā)射器，在實施例中形成了一個1000(行)×100(列)矩陣的發(fā)射器。在該實施例中，列布線條具有較大的電阻。
電壓Vns和電壓Vg之間的差與電壓Vg和Vs之間的差都小于電子開始發(fā)射的門限值，電壓Vns被設為等于加到每個列布線條的電壓Ve。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，電壓Ve-Vs被加到連接到列布線條上的一個發(fā)射器(對應于一個發(fā)射電子的發(fā)射器，位于一個被選擇的行布線條)。同時，電壓Ve-Vns，即，接近0V，被加到未被選擇的行布線條上的每個發(fā)射器，于是在每個發(fā)射器中流動的電流可以被忽略。結(jié)果，注入到列布線條驅(qū)動表面導電型電子發(fā)射器的所有電流都流入到發(fā)射電子的發(fā)射器，而不被分流到半選擇發(fā)射器。由于無需對因分流到半選擇發(fā)射器的電流的電壓降進行校正，可以利用簡單的電路以恒流驅(qū)動每個發(fā)射器。這是本實施例的優(yōu)點之一。
下面描述圖像顯示裝置的驅(qū)動方法。
首先參照圖33描述具有表面導電型電子發(fā)射器的圖像顯示裝置的結(jié)構(gòu)。參見圖33，標號601表示通過接線端Dx1-Dx1000和Dy1-Dy100連接到外部電路的顯示板。面板上的高電壓端被連接到外部高壓源513。高電壓Va被加到該高電壓端加速發(fā)射電子。用于按順序地驅(qū)動上述顯示板中的多電子源，即以1000(行)×100(列)矩陣布線連接的表面導電型電子發(fā)射器的掃描信號以行為單位被加到接線端Dx1-Dx1000的每一個。
同時，用于控制由掃描信號選擇的行上的表面導電型電子發(fā)射器的輸出電子束的調(diào)制信號被加到每個接線端Dy1-Dy100。
下面描述掃描電路402。該電路結(jié)合了1000個開關(guān)元件。每個開關(guān)元件從電壓源(未示出)中選擇輸出電壓Vs或者電壓Vns，即，加到列布線條的電壓Ve，并電氣地連接到顯示板601的接線端Dx1-Dx1000。每個開關(guān)器件具有第一實施例中的圖3所示的電路。如圖4所示，掃描電路402與從控制信號Tscan產(chǎn)生的定時信號Txm同步地并對應于每個行布線條將輸出Dxm切換為Vs或Vns。
在該實施例中，DC電源電壓Vs被設為-7.5V。與第一實施例相似，當要求電子發(fā)射電流為1μA時，加到每個發(fā)射器的電壓保持恒定為14.5V。由于這個原因，加到每個列布線條的電壓被設定為7.0V。加到每個未選擇的行布線條的電壓也被設定為7.0V。利用這些設置，加到每個半選擇的發(fā)射器的電壓變?yōu)?V。
下面描述輸入圖像信號的流程。輸入復合圖像信號被轉(zhuǎn)換成脈沖寬度對應于圖像信號強度的脈沖信號，并進一步利用第一實施例中的方法轉(zhuǎn)換成電信號。
根據(jù)該脈沖信號的接收，驅(qū)動電壓產(chǎn)生電路612產(chǎn)生一個具有峰值等于Ve，即，7.0V的脈沖。該輸出被連接到顯示板的列布線條Dy1-Dy100。
在該實施例中所使用的顯示板具有高列布線條電阻。由于這個原因，如果該顯示板利用在相關(guān)技術(shù)的描述中所述的方法來驅(qū)動的話，在電阻上的電壓降不能被忽略。更具體地說，由于連接到列布線條的發(fā)射器中的半選擇發(fā)射器中的半選擇電流，會產(chǎn)生較大的電壓降。因此，即使加到列布線條的調(diào)制信號具有相同的電壓，根據(jù)列布線條驅(qū)動單元附近的發(fā)射器是否被選擇或者遠離于列布線條驅(qū)動單元的發(fā)射器是否被選擇，不同的電壓被加到發(fā)射器。也就是說，加到驅(qū)動單元附近的發(fā)射器的電壓高于加到遠離驅(qū)動單元的發(fā)射器的電壓。根據(jù)該實施例的方法，在半選擇發(fā)射器中沒有半選擇電流流動，發(fā)射器可以以均勻的電壓被驅(qū)動，與離驅(qū)動單元的距離無關(guān)。因此，在整個顯示屏幕上，顯示的圖像的亮度非常忠實于原始圖像?！驳谖鍖嵤├吃诘谝坏降谒膶嵤├校嚯娮釉丛谏厦嬉呀?jīng)進行了描述。但是，當結(jié)合這些單元的表面導電型電子發(fā)射器被其它類型的電子發(fā)射器替代時，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的驅(qū)動方法依然有效。
當本發(fā)明任執(zhí)行第一到第四實施例中的用于電子源和使用場發(fā)射器作為電子發(fā)射器的顯示板的驅(qū)動方法時，在半選擇發(fā)射器中流動的電流被極大地減少。
例如，橫向型場發(fā)射器，如圖34A，34B和34C所示的那些，被用于表面導電型電子發(fā)射器。參見圖34A-34C，標號1101表示一個玻璃基板；701表示電子發(fā)射部分；702表示負電極；703表示一個控制極(正電極)。在每個橫向型場發(fā)射器中，當一個適當?shù)碾妷罕患拥截撾姌O702和控制極703之間時，從電子發(fā)射部分701發(fā)射出電子束。
圖35為一個平面視圖，示出了具有多個以矩陣形式布線連結(jié)的橫向型場發(fā)射器(每個都與圖34A中所示的相同)的多電子源。參見圖35，標號704表示一個行布線條，其上公共地連接橫向型場發(fā)射器；標號705表示一個列布線條，上面公共地連接橫向型場發(fā)射器。
當本發(fā)明的方法被應用于上述的多電子源和具有該多電子源的圖像顯示裝置時，可以準確地輸出具有所需的強度的電子束，而無需使用任何復雜的補償電路。此外，每個半選擇發(fā)射器消耗的電力可被降低。
此外，本發(fā)明也可以有效地用于使用與上述的電子發(fā)射器不同的發(fā)射器的電子源以及使用這種電子源的圖像顯示裝置。例如，本發(fā)明對于斯賓達(Spindt)型場發(fā)射器和MIM型場發(fā)射器同樣適用?！嫉诹鶎嵤├綀D36示出了一種多功能顯示裝置，設計用未在按上述方法制造的使用表面導電型電子發(fā)射器作為電子源的顯示板上顯示從各種圖像信息源，例如TV廣播提供的圖像信息。
參見圖36，標號2100表示一個顯示板；2101表示一個用于顯示板的驅(qū)動電路；2103表示一個多路復用器；2104表示一個譯碼器；2106表示一個CPU；2107表示一個圖像產(chǎn)生電路；2108，2109和2110表示圖像存儲器接口電路；2111表示圖像輸入接口電路；2112和2113表示TV信號接收電路；2114表示一個輸入單元。
上述的顯示裝置是設計用來根據(jù)一個即包括視頻信息又包括音頻信息的信號，例如，TV信號，的接收，來顯示圖像同時再現(xiàn)聲音的。因為與音頻信息的接收，分離，再現(xiàn)，處理，存儲，等等相關(guān)的電路，喇叭，等與本發(fā)明的實施例的特征無關(guān)，有關(guān)它們的描述被省略。
各自單元的功能將按圖像信號的流動來進行描述。
TV信號接收電路2113為一個用于接收通過一個無線傳輸系統(tǒng)例如一個無線電或空間光學傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)腡V圖像信號。要接收的TV信號的制式?jīng)]有特別的限制。例如，NTSC制，PAL制，或SECAM制都可以采用。包含大量掃描線(所謂的高清晰度的電視信號例如MUSE制或MPEG2制信號)的TV信號的信號源適合用于使上述的顯示板用于大屏幕和大量的象素的顯示。由TV信號接收電路2113接收的TV信號被輸出到譯碼器2104。
TV信號接收電路2112為一個用于接收通過有線傳輸系統(tǒng)例如同軸電纜，光纜傳輸?shù)腡V圖像信號。與TV信號接收電路2113相似，TV信號的制式?jīng)]有特別限制。由該電路接收的TV信號被輸出到譯碼器2104。
圖像輸入接口電路2111是一個用于輸入從圖像輸入裝置例如，電視攝像機或圖像掃描器提供的圖像信號的電路。該輸入圖像信號被輸出到譯碼器2104。
圖像存儲器接口電路2110是一個用于輸入存儲在錄像機(稱為VTR)中的圖像信號的電路。輸入的圖像信號被輸出到譯碼器2104。
圖像存儲器接口電路2108是一個用于輸入存儲在存儲靜止圖像數(shù)據(jù)例如靜止圖像盤中的圖像信號的電路。輸入的靜止圖像數(shù)據(jù)被輸出到譯碼器2104。
輸入/輸出接口2105為一個用于將該顯示板連接到一個外部計算機，計算機網(wǎng)絡，或一個輸出裝置如一臺打印機。輸入/輸出接口電路2105執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)和字符/圖形信息的輸入/輸出處理。在有些情況下，該電路可以執(zhí)行顯示裝置的CPU2106和外部單元之間的控制信號和數(shù)字數(shù)據(jù)的處理。
圖像產(chǎn)生電路2107是一個用于根據(jù)通過輸入/輸出接口電路2105外部輸入的字符/圖形信息和從CPU輸出的圖像數(shù)據(jù)和字符/圖形信息產(chǎn)生圖像圖像數(shù)據(jù)的電路。例如，該電路包括一個隨機存取存儲器用于存儲圖像和字符/圖形信息，一個只讀存儲器，其中存儲了對應字符代碼的圖像模式，以及用于產(chǎn)生圖像的所需的電路，例如用于圖像處理的處理器。
由圖像產(chǎn)生電路2107產(chǎn)生的顯示圖像數(shù)據(jù)被輸出到譯碼器2104。在某些情況下，該圖像數(shù)據(jù)可以通過輸入/輸出接口電路2105被輸入/輸出到/從一個外部計算機網(wǎng)絡或打印機。
CPU2106主要執(zhí)行顯示裝置的操作控制和顯示圖像的產(chǎn)生，選擇，和編輯。
例如，CPU2106向多路復用器2103輸出一個控制信號，適當?shù)剡x擇或結(jié)合將要在顯示板上顯示的圖像信號。在這種情況下，CPU2106根據(jù)將要顯示的圖像信號為顯示板控制器2102產(chǎn)生一個控制信號，并適當?shù)乜刂骑@示裝置的操作，例如，屏幕顯示頻率，掃描方法(如隔行掃描或非隔行掃描方式)，以及每幀的掃描次數(shù)。
此外，CPU2106直接向圖像產(chǎn)生電路2107輸出字符/圖形信息，并通過輸入/輸出接口電路2105訪問外部的計算機或存儲器輸入圖像數(shù)據(jù)和字符/圖形信息。
CUP2106也可以與用于其它目的的操作有關(guān)。例如，CPU2106可以直接與產(chǎn)生和處理信息的功能例如個人計算機或字處理器的功能有關(guān)。
另外，如上所述，CPU2106可以經(jīng)過輸入/輸出接口電路2105與一個外部計算機網(wǎng)絡連接，與外部設備結(jié)合進行數(shù)字計算等。
輸入單元2114可以被用戶用來向CPU2106輸入指令，程序，或數(shù)據(jù)。例如，作為輸入單元2114，各種輸入裝置，例如，鍵盤，游戲桿，條形碼閱讀器，和語音識別裝置都可以被采用。
譯碼器2104用于將從各種從圖像產(chǎn)生電路2107或TV信號接收電路2112和2113輸出的圖像信號反向轉(zhuǎn)換成三基色信號或亮度信號和I和Q信號。如圖35中的點線所示，譯碼器2104最好結(jié)合一個存儲器。利用該存儲器，譯碼器2104可以處理TV信號，例如，需要存儲器進行反向轉(zhuǎn)換的MUSE制的信號。此外，利用該存儲器，靜止圖像可以很容易地進行顯示，譯碼器2104可以容易地執(zhí)行圖像處理和編輯，例如，圖像的淡化，插入，放大，縮小，和合成。
多路復用器2103根據(jù)從CPU2106輸入的控制信號適當?shù)剡x擇顯示圖像。更具體地說，多路復用器2103從譯碼器2104輸入的反向轉(zhuǎn)換的圖像信號中選擇一個所需的圖像信號，并輸出選擇的信號到驅(qū)動電路2104。在該例中，通過在一幀顯示器間，切換并選擇圖像信號，一個屏幕可以被分成多個區(qū)域，向所謂的多屏幕電視機那樣，在各自的區(qū)域顯示不同的圖像。
顯示板控制器2102用于根據(jù)從CPU2106輸入的控制信號控制驅(qū)動電路2101的操作。
對于顯示板的基本操作，例如，用于控制顯示板的驅(qū)動電源(未示出)的操作順序的信號被輸出到驅(qū)動電路2101。
至于顯示板的驅(qū)動方法，例如，用于控制幀顯示頻率或掃描法(隔行或非隔行)的信號被輸出到驅(qū)動電路2101。
在某些情況下，與圖象質(zhì)量，例如，亮度，對比度，音調(diào)，和顯示圖像的銳度等相關(guān)的控制信號可被輸出到驅(qū)動電路2101。
驅(qū)動電路2101是一個用于產(chǎn)生施加到顯示板2100的驅(qū)動信號的電路。驅(qū)動電路2101根據(jù)從多路復用器2103輸入的圖像信號和從顯示板控制器2102輸入的控制信號操作。
上面已經(jīng)描述了相應單元的功能。利用圖36所示的結(jié)構(gòu)，在該顯示裝置中，從各種信息源輸入的圖像信息可以被顯示在顯示板2100上。
各種圖像信號例如TV信號由譯碼器2104反向轉(zhuǎn)換。某些結(jié)果信號被適當?shù)赜啥嗦窂陀闷鬟x擇輸入到驅(qū)動電路2101。同時，顯示板控制器2102產(chǎn)生一個根據(jù)每個要被顯示的圖像信號用于控制區(qū)動點路2101的操作的控制信號。驅(qū)動電路2101根據(jù)該圖像信號和控制信號將驅(qū)動信號加到顯示板2100。
利用該操作，圖像被顯示在顯示板2100上。該系列操作CPU2107系統(tǒng)地控制。
利用結(jié)合于譯碼器2104中的圖像存儲器，圖像產(chǎn)生電路2107，CPU2106，該裝置可以執(zhí)行要顯示的圖像信息的圖像處理，例如，放大，縮小，旋轉(zhuǎn)，移位，邊緣加重，淡化，插入，彩色轉(zhuǎn)換，高寬比轉(zhuǎn)換，以及圖像編輯，例如，合成，刪除，連接，替換，以及插入和一段圖像信息的選擇顯示。盡管在實施例中沒有描述，該裝置可以包括專用于在例如上述的圖像處理和編輯中的音頻信息的處理和編輯的電路。因此，該顯示裝置可以具有各種功能。例如，用作TV廣播的顯示裝置，視頻會議的終端裝置，靜止圖像的編輯裝置，辦公終端裝置，例如，字處理器，游戲機，等等。即，該裝置作為一種工業(yè)產(chǎn)品或消費產(chǎn)品具有廣闊的應用范圍。
圖36只是示出了使用具有有表面導電型電子發(fā)射器構(gòu)成的電子源的顯示板的顯示裝置的例子。顯然，圖36中所示的構(gòu)成部件，與一定應用目的所不需要的功能相關(guān)的電路可以被省略。與之相反，其它構(gòu)成部件根據(jù)應用的目的可以被加入。例如，如果該顯示裝置被用作為一個電視機，電視攝像機，麥克風，圖示單元，包括MODEM的發(fā)送/接收電路，可以被加入。
在該顯示裝置中，具有由表面導電型電子發(fā)射器構(gòu)成的電子源的顯示板在輪廓上可以被減小。整個顯示裝置的高度可以減小。此外，具有由表面導電型電子發(fā)射器構(gòu)成的電子源的顯示板在屏幕尺寸上可以增加，并具有出色的視角特性及高亮度。于是該顯示裝置可以以逼真地，功能強大地及極好的視覺性顯示圖像。
本發(fā)明可以應用于有多個裝置或有一個裝置構(gòu)成的設備構(gòu)成的系統(tǒng)。顯然，本發(fā)明也可以應用于本發(fā)明是通過向系統(tǒng)或裝置提供程序而獲得本發(fā)明的效果的情況。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的每個實施例，在驅(qū)動方法中，其中表面導電型電子發(fā)射器是以簡單矩陣形式布線連接的，由在布線條上的電壓分配引起的電子發(fā)射的分配可以得到補償，分流到每個半選擇發(fā)射器的電流通過適當?shù)剡x擇加到布線條的電壓的結(jié)合而被減少。
于是，整個多電子源可以以很低的消耗被驅(qū)動，電子發(fā)射量可以忠實地反映原始信號的電平。
很顯然，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可以作出本發(fā)明的各種不同的實施例，應當明確的是，除了附后的權(quán)利要求以外，本發(fā)明不局限于任何具體的實施例。
權(quán)利要求
1.一種電子產(chǎn)生器件，包括一個具有以簡單矩陣形式通過多個數(shù)據(jù)布線條，和多個掃描布線條布線連接的多個電子發(fā)射器的多電子源，以及一個驅(qū)動電路，用于驅(qū)動所述的多電子源，所述的驅(qū)動電路包括第一驅(qū)動裝置，用于向連接有發(fā)射電子的掃描布線條施加第一電壓，并向連接有不發(fā)射電子的掃描布線條施加第二電壓；以及第二驅(qū)動裝置，用于向連接有發(fā)射電子的數(shù)據(jù)布線條施加第三電壓，并向連接有不發(fā)射電子的數(shù)據(jù)布線條施加第四電壓；其中所述的第二電壓大體等于第三電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中加到掃描布線條的第一和第二電壓是基于用于選擇每行的掃描信號的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，還包括一個用于根據(jù)圖像信號產(chǎn)生調(diào)制信號的調(diào)制電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的器件，其中加到數(shù)據(jù)布線條的第三和第四電壓是基于用于驅(qū)動連接到每列的電子發(fā)射器的調(diào)制信號的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的器件，其中所述調(diào)制為脈寬調(diào)制。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的器件，其中所述的調(diào)制為幅度調(diào)制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中電子發(fā)射器是一個具有非線性特性的表面導電型電子發(fā)射器，包括一個作為在加到發(fā)射器電極上的電壓和對應的電子發(fā)射量之間的關(guān)系中電子發(fā)射和無電子發(fā)射之間的分界點的門限電壓點。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中第二和第四電壓之間的差和第四電壓和第一電壓之間的差都小于所述門限電壓電壓點的值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中所述的驅(qū)動電路利用推挽結(jié)構(gòu)產(chǎn)生第一和第二電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中所述的第二驅(qū)動裝置還包括測量裝置，用于測量電子發(fā)射器中流過的電流和電子發(fā)射器的輸入/輸出效率的變化，以及存儲裝置，用于存儲校正利用所述的測量裝置測量的輸入/輸出效率的校正值，以及所述的第二驅(qū)動裝置根據(jù)存儲在所述的存儲裝置中的校正值和調(diào)制信號產(chǎn)生第三和第四電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中所述的第二驅(qū)動裝置包括一個連接到數(shù)據(jù)布線條的受控電流源。
12.一種包括權(quán)利要求1-11所限定的電子產(chǎn)生器件的圖像顯示裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中所述的第二電壓在相應的布線條在第三電壓中的變化的上限和下限限定的范圍內(nèi)大體等于第三電壓。
14.一種驅(qū)動電路，用于驅(qū)動一個具有以簡單矩陣形式通過多個數(shù)據(jù)布線條，和多個掃描布線條布線連接的多個電子發(fā)射器的多電子源，包括第一驅(qū)動裝置，用于向連接有發(fā)射電子的掃描布線條施加第一電壓，并向連接有不發(fā)射電子的掃描布線條施加第二電壓；以及第二驅(qū)動裝置，用于向連接有發(fā)射電子的數(shù)據(jù)布線條施加第三電壓，并向連接有不發(fā)射電子的數(shù)據(jù)布線條施加第四電壓；其中所述的第二電壓大體等于第三電壓。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電路，其中加到掃描布線條的第一和第二電壓是基于用于選擇每行的掃描信號的。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的電路，還包括一個用于根據(jù)圖像信號產(chǎn)生調(diào)制信號的調(diào)制電路。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的電路，其中加到數(shù)據(jù)布線條的第三和第四電壓是基于用于驅(qū)動連接到每列的電子發(fā)射器的調(diào)制信號的。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的電路，其中所述調(diào)制為脈寬調(diào)制。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的電路，其中所述的調(diào)制為幅度調(diào)制。
20.根據(jù)權(quán)利要求14的電路，其中所述的第二電壓在相應的數(shù)據(jù)布線條在第三電壓中的變化的上限和下限限定的范圍內(nèi)大體等于第三電壓。
21.一種用于驅(qū)動電子產(chǎn)生器件的方法，所述的電子產(chǎn)生器件包括一個具有以簡單矩陣形式通過多個數(shù)據(jù)布線條，和多個掃描布線條布線連接的多個電子發(fā)射器的多電子源，以及一個驅(qū)動電路，用于驅(qū)動所述的多電子源，包括下述的步驟向連接有發(fā)射電子的掃描布線條施加第一電壓；向連接有不發(fā)射電子的掃描布線條施加第二電壓；以及向連接有發(fā)射電子的數(shù)據(jù)布線條施加第三電壓；向連接有不發(fā)射電子的數(shù)據(jù)布線條施加第四電壓；其中所述的第二電壓大體等于第三電壓。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中加到掃描布線條的第一和第二電壓是基于用于選擇每行的掃描信號的。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，還包括一個用于根據(jù)圖像信號產(chǎn)生調(diào)制信號的調(diào)制電路。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中加到數(shù)據(jù)布線條的第三和第四電壓是基于用于驅(qū)動連接到每列的電子發(fā)射器的調(diào)制信號的。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述調(diào)制為脈寬調(diào)制。
26.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述的調(diào)制為幅度調(diào)制。
27.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述的第二電壓在相應的數(shù)據(jù)布線條在第三電壓中的變化的上限和下限限定的范圍內(nèi)大體等于第三電壓。
全文摘要
一種電子產(chǎn)生器件，包括一個具有以簡單矩陣形式通過多個數(shù)據(jù)布線條，和多個掃描布線條布線連接的多個電子發(fā)射器的多電子源，以及一個驅(qū)動電路，用于驅(qū)動所述的多電子源，所述的驅(qū)動電路包括第一驅(qū)動裝置，用于向連接有發(fā)射電子的掃描布線條施加第一電壓，并向連接有不發(fā)射電子的掃描布線條施加第二電壓；第二驅(qū)動裝置，用于向連接有發(fā)射電子的數(shù)據(jù)布線條施加第三電壓，并向連接有不發(fā)射電子的數(shù)據(jù)布線條施加第四電壓；其中所述的第二電壓大體等于第三電壓。
文檔編號H01J1/316GK1150700SQ96111409
公開日1997年5月28日 申請日期1996年8月23日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月23日
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