CN1108621C - 电子源和包括该电子源的成像设备 - Google Patents

Abstract

本发明为一种电子源，包括多个电子发射器件和驱动器件的驱动装置。驱动装置给从多个电子发射器件中选的器件按图像信号加高于阈值电平的电压，使其发射电子。驱动方法还给多个电子发射器件加使其进入高阻态的电压脉冲，使其进入高阻态的电压脉冲的极性与引起电子发射的电压的极性相反，其电压升高速度大于10伏/秒。

Description

电子源和包括该电子源的成像设备

技术领域

本发明涉及包括按矩阵排列的大量电子发射器件的电子源，以及包括该电子源的成像设备。

背景技术

近年来，对冷阴极型电子发射器件并试图将其用于成像设备进行了大量研究。表面传导电子发射器件是一种冷阴极型电子发射器件。当电流被强制平行于薄膜表面流过时，在衬底上形成的小薄膜会发射出电子，利用这种现象获得了表面传导电子发射器件。

典型的表面传导电子发射器件包括一个电绝缘衬底，一对设置于衬底上的器件电极和包括电子发射区并设置在器件电极之间使其电连接的导电薄膜。一般用金属氧化物制成的导电薄膜经过称为带电赋能的电流传导处理，生成电子发射区。在带电赋能工艺中，导电薄膜的给定的两个相对端上加恒定直流电压或按典型的1伏/分钟的上升速度缓慢升高的直流电压，使导电薄膜部分损坏，变形或变性，制成高电阻率的电子发射区。当电压加到导电薄膜的电子发射区时，电流流过该电子发射区，并开始发射电子。

有上述构形的表面传导电子发射器件的优点是结构简单和易于制造。因而可以用低价按简单方式在整个大表面上设置大量这种器件。对利用这种优点进行了大量研究，并发现了这种器件在有显示设备的成像设备中的应用。

下面将参考附图19详细说明表面传导电子发射器件的性能。

当表面传导电子发射器件上加电压(Uf)时，不能唯一确定流过其上的电流(If)。表面传导电子发射器件可按两种典型方式中的任何一种方式工作。首先，通过器件的电流(If)在所加电压从0伏上升的初始阶段会升高，然后在达到可以是稍稍向上倾斜的平稳状态之前而下降。换句话说，通过器件的电流(If)会随着所加电压(Vf)以0伏升高而单调地升高。

为了方便起见，以下将性能中的第1特性称为静态特性，而第2特性称为动态特性。

图19中，虚线表示电压扫描速度低于约1伏/分钟时出现的静态特性。更具体地说，在Vf＝0至V1(I区)的第1电压区中，流过器件的电流(If)随电压(Vf)的增大而单调地增大。在Vf＝V1至V2的随后电压区(II区)中，流过器件的电流(If)随电压(Vf)的增大而减小。该特性称作电压控制的-负-电阻特性(以后称作VC-NK特性)。在Vf＝V2至Vd的第3电压区(III区)中，流过器件的电流(If)实际上随着电压(Vf)的增大而不变化。注意，V1表示流过器件的电流(If)是最大时的电压，V2表示在If下降区(II区)中切线与If曲线在最大曲率点相交的相应的Vf轴的电压。

图19中，实线表示电压扫描速度大于约10V/秒时出现的器件动态特性。更具体地说，若用最大电压Vd扫描(图19中If(Vd)线)，流过器件的电流(If)顺序增大，它的线与Vd处的静态线If线一致。另一方面，若用最大电压V2扫描(图19中If(V2)线)，流过器件的电流(If)也顺序增大，它的线与V2处的静态特性If线一致。若用I区中的电压作最大电压扫描，流过器件的电流(If)基本上沿If线变化。

虽然改变表面传导电子发射器件的材料、外形和/或器件的其它因素或与真空气氛相关的其它因素，可以改变Z-V关系的上述静态和动态特性，但以规定方式工作的表面传导电子发射器件典型地示出上述三个区域或I至III区域的特性。

为了将上述特性用于平板CRT和其它显示设备，已经提出了包括按x-y矩阵形式排列的大量表面传导电子发射器件的各种电子源。

图20中，将表面传导电子发射器件按MXN的形式排列，用线XE1至XEN和YE1至YEM电连接器件，实现了矩阵型电子源。当这种电子源用于成像设备，例如平板CRT时，荧屏上的像素和表面传导电子发射器件一一对应地安排在基底上，然后按给定图形驱动制成品使其工作。迄今已知两种驱动模式，按像素基数一点接一点地顺序扫描，激励像素上的荧屏，和按像素行基数一行接一行地顺序扫描，激励像素行上的荧屏(按图20的排列，每行有M个像素)。通常用一行接一行的顺序扫描***，因为从每个表面传导电子发射器件的驱动速度的观点看是有利的，而且，因分配给每个像素较长的工作时间，因而发射的电子束产生了瞬时电流。

同时，由于用上述两种扫描方式中的任何一种驱动大量表面传导电子发射器件时，大的电流流过那些不经常发射电子束的表面传导电子限射器件并因此持久空载。因而，这些已知的扫描***有高功耗比的问题存在。

下面参考图21至23详细说明该问题。

为了简化，图21中展示了以简单矩阵排列的只包括6×6个表面传导电子发射器件的电子源的平面图。用D(1，1)，D(1，2)，……D(6，6)，用通用(x，y)座标系表示表面传导电子发射器件。由于表面传导电子发射器件有图19所示性能，若这种电子源用于平板CRT并要求每个表面传导电子发射器件发射电流强度为1×10-6A的一束电子束，以产生图像显示工作必须的亮度，每个与发光像素对应的表面传导电子发射器件要加14伏电压，而与不发光的像素对应的每个表面传导电子发射器件加Vth＝10伏以下的电压。

为了在一行接一行顺序扫描基底上产生图像，不选加7伏电压的器件行，而从加0伏电压的XE1至XE6的6行器件中选出一行，顺序扫描与x轴平行的6行器件。

现在，为了使选出的器件行中的每个表面传导电子发射器件发射电流程度1μA的一束电子束，供给表面传导电子发射器件的馈电线YE1至YE6中的一根线加14伏电压而给其余的线加7伏电压。

例如，就图22所示图像显示而言，XE1线加0V，XE2至XE6加7V，而YE1，YE5和YE6加7V。TE2至YE4加14V，以驱动第1行。同样，XE2加0V，XE1和XE3至XE6加7V，而YE1和YE3至YE6加7V，YE2加14伏，以驱动第2行。然后，顺序扫描第3至第6行，使其产生图像。这种操作归纳入表1中。

                                                 表1

操作序号	扫描线(驱动行)	加的电压(伏)
														XE1	XE2	XE3	XE4	XE5	XE6	YE1	YE2	YE3	YE4	YE5	YE6
		(1)	第1行	0	7	7	7	7	7	7	14	14	14													7	7
(2)	第2行													7	0	7	7	7	7	7	14	7	7	7	7
		(3)	第3行	7	7	0	7	7	7	7	14	14	14													7	7
(4)	第4行													7	7	7	0	7	7	7	14	7	7	7	7
		(5)	第5行	7	7	7	7	0	7	7	14	7	7													7	7
(6)	第6行													7	7	7	7	7	0	7	7	7	7	7	7

顺序进行操作(1)至(6)。

用上述驱动技术，未被选择的行的表面传导电子发射器件(未选择的器件)可能有7伏电压差，因而，功耗比上升。假定图22的图像连续显示而且第3器件行被驱动，在D(2，3)，D(3，3)和D(4，3)的每个器件的相对端加14V电压，使其发射电子束，如图23所示，除第3行上的这些器件外，接到线YE2，YE3或YE4的每个器件的相对端加14伏-7伏＝7伏的电压。结果，2.5μA的电流流过未被选择的行的15个器件中的每个器件，但功耗大。因此，从该例可以清楚地看到，当一个表面传导电子发射器件加14伏电压时，与那个器件共连的每个表面传导电子发射器件必然会加7伏电压。为了简化起见，上述电子源只包括按矩阵形排列的6×6个表面传导电子发射器件，在包括1000×1000这样多的表面传导电子发射器件的成像设备中，无益的功耗比将会大大升高。由于要考虑到所选择的这种成像设备的电源、驱动电路和引线的这种无用的大功耗比，因而，这种设备的总价变成了障碍。

发明内容

鉴于上述问题，因而，本发明的目的是，提供一种能显著减小未选的表面传导电子发射器件的无益功耗的电子源，同时，有效地避免对电子源的成像操作起反作用的不必要的电子发射。本发明的另一个目的是，提供一种包括这种电子源的成像设备以及这种成像设备的驱动方法。

按本发明，提供一种包括多个电子发射器件的电子源和驱动所述多个电子发射器件的装置来实现本发明的上述目的，所包括的电子发射器件有一对电极和位于电极之间并包括电子发射区的导电薄膜，其特征是：

所述的驱动装置给所述多个电子发射器件中的一个选择出的器件的电极按图像信号加高于阈值电平的电压，使所选择的电子发射器件发射电子，而且加一个电压脉冲使所述多个电子发射器件移入高电阻态，所述电压脉冲的极性与引起电子发射的电压的极性相反，电压上升速度(至0伏)大于10伏/秒(若按电压的绝对值计算，应是电压下降速度)。

按本发明的另一方案，提供一种包括多个电子发射器件的成像设备，所述电子发射器件有一对电极和设置于电极之间并包括电子发射区的导电薄膜，一种驱动所述多个电子发射器件和成像元件的装置，其特征是：

所述驱动装置给多个电子发射器件中选出的器件的电极，按图像信号加高于阈值电平的电压，使所选电子发射器件发射电子，还加一个电压脉冲使所述多个电子发射器件进入高电阻态。所述电压脉冲的极性与引起电子发射的电压的极性相反，电压上升(至0伏)速度大于10伏/秒。

附图说明

图1A和1B是本发明用的平板型表面传导电子发射器件的示意图。

图2是本发明用的台阶型表面传导电子发射器件的示意图。

图3A至3C是本发明用的表面传导电子发射器件的剖面图，展示出各制造步骤。

图4A和4B是带电赋能用电压波形的曲线图。

图5是表面传导电子发射器件用的测试***示意图。

图6是有矩阵布线排列的电子源的平面示意图。

图7包括矩阵布线排列的电子源的成像设备的透视示意图。

图8A和8B是本发明的发光元件的两种可能的排列方式。

图9是本发明第1实施例的一个电子源，和它用的驱动电路的部件方框图，电子源用剖面图示出。

图10是本发明第1实施例的表面传导电子发射器件的性能曲线图。

图11A至11D是Vf，If和Ie如何随时间变化的曲线图。

图12是本发明第2实施例的电子源和它用的驱动电路的部件方框图、电子源用剖面图示出。

图13是第2实施例的表面传导电子发射器件的性能曲线图。

图14是本发明第3实施例的电子源的表面传导电子发射器件的示意图。

图15是本发明第4实施例的成像设备的电路图。

图16是本发明第4实施例的成像设备的透视示意图。

图17A至17H是本发明第4实施例的成像设备的各种元件的操作定时图。

图18是本发明第5实施例的成像设备的方框图。

图19是现有的表面传导电子发射器件的性能曲线。

图20是包括按M×N矩阵排列的电子发射器件的现有电子源的示意图。

图21是包括按6×6矩阵排列的电子发射器件的现有电子源的示意图。

图22是用现有成像设备显示的图像的示意图。

图23是包括有6×6矩阵排列的电子发射器件的现有电子源的示意图，示出电子源上加了什么样的电压。

具体实施方式

按本发明的电子源包括表面传导电子发射器件，给表面传导电子发射器件加预定的电压脉冲使其进入电流-电压关系中的高电阻态，以显著降低流过未选的表面传导电子发射器件的无益电流。

更具体地说，当表面传导电子发射器件加电压上升速度(至0伏)高于10伏/秒的电压脉冲时，器件进入高电阻态，脱离图19所示的有I至III的三个区的静态特性的I-V关系。就本发明而言，高电阻态称作器件显示出动态特性的电流-电压关系的状态。例如，当有Vd高度的波形和电压上升速度(至0伏)大于10伏/秒的电压脉冲加于显示图19所示I-V关系的表面传导电子发射器件上时，器件进入图19中If(Vd)所示的高电阻态。器件进入高电阻态之后，当电压Vd加于器件上时它能发射电流Is，实线If(Vd)与表示器件静态特性的虚线比较，会清楚地看到，若加于器件的电压小于Ve时，流过器件的电流(If)显著减小。

加电压脉冲使器件进入高电阻状态之后，它仍在那个状态保持有限的时间周期，然后恢复到图19中虚线所示的静态特性的I-V关系。因此，给器件反复加这种电压脉冲，可使器件在任何要求的时间周期中保持高电阻态。

本发明的基础是，发现表面传导电子发射器件显示出静态特性的I-V关系，并给器件加极性与驱动器件的电压的极性相反的电压脉冲，使器件进入高电阻态。

按本发明，在包括多个显示上述静态特性的I-V关系的表面传导电子发射器件的电子源或包括这种电子源的成像设备中，给器件加极性与驱动电压的极性相反和电压上升速度(至0伏)大于10伏/秒的电压脉冲(以下称为高电阻实现脉冲)，使每个器件进入显示不同I-V关系的状态。因此，使未选器件进入高电阻态能减小流过每个未选择的器件的无益电路，以大大减小工作中的整个设备的功耗。高电阻实现脉冲的电压下降速度的实际上限是10¹⁰(伏/秒)。

本发明特征的高电阻实现脉冲可以是三角形，矩形或正弦波形。高电阻实现脉冲最好是高度大于图10中II区(VCNR区)内的Vc的波。电压脉冲的波最好是电压高于加在包括多个按简单矩阵排列的电子发射器件的电子源的未选器件上加的电压，而且，电压的极性与器件的驱动电压的极性相反。

而且，按本发明的成像设备应设计成这样，即当电子发射器件上加这种高电阻实现脉冲时所产生的图像对比度不会损坏。

首先，将成像零件(靶)的像素精确地安置在设计好的各个位置，使其不会由高电阻实现脉冲发射的电子束所轰击，因而能防止由高电阻实现脉冲可能引起的图像对比度的劣化。

其次，每个表面传导电子发射器件的电极设计成这样，即在被器件电极捕获并不能到达成像零件(靶)的任何像素的因高电阻实现脉冲发射的任何电子束的作用下，电极产生一个电场。更具体地说，每个表面传导电子发射器件中，作为成像正电极(或作为加高电阻实现脉冲的负电极)工作的器件电极的顶表面制成低于作为负电极(或作为高电阻实现脉冲的正电极)工作的器件电极的顶表面。

以下将详细说明按照本发明的用于电子源和成像设备中的表面传导电子发射器件。

按本发明的表面传导电子发射器件可以是平面型或台阶型。首先将说明平面型表面传导电子发射器件。

图1A和1B是平面型表面传导电子发射器件的示意图，表示出它的基本构形。

参见图1A和1B，它包括衬底1，一个电子发射区2，一个导电薄膜3和一对器件电极4和5。

可用作衬底1的材料包括石英玻璃、为降低浓度而包含如Na杂质的玻璃，碱石灰玻璃，用溅射法在碱石灰玻璃上形成SiO₂层而制成的多层结构的衬底，如氧化铝的陶瓷衬底，以及硅衬底。

可用任何高导电材料制造相对设置的器件电极4和5，所推荐的选择材料如：Ni，Cr，Au，Mo，W，Pt，Ti，Al，Cu和Pd及其合金，从Pd，Ag，RuO₂，Pd-Ag和玻璃中选出的金属或金属氧化物制成的可印刷的导电材料如Zn₂O₃-SnO₂的透明导电材料，和多晶硅半导体材料。

可按器件的应用确定器件电极的隔开距离L，器件电极的长度W，导电薄膜3的外形，和表面传导电子发射器件的其它参数。器件电极的隔开距离L最好在几百埃与几百微米之间。根据加于器件电极上的电压和其它考虑，L也可在几微米与几十微米之间。

根据器件电极的电阻值和器件的电子发射特性，器件电极的长度W最好在几微米与几百微米之间。器件电极的膜厚d在几百埃与几微米之间。

在衬底1上顺序设置器件电极4和5和导电薄膜3，制成图1A和1B所示表面传导电子发射器件，它也可以在衬底1上顺序设置导电薄膜3和相对设置的器件电极4和5来制成。

为获得优异的电子发射特性，导电薄膜3最好是细粒子膜。导电薄膜3的厚度由它在器件电极4和5上的台阶形覆盖功能、器件电极4与5之间的电阻值、和电赋能操作参数及其它因素来决定，厚度d最好在几埃与几千埃之间，更好是在10埃与500埃之间。导电薄膜3通常呈现出的薄层电阻值R_s在10³Ω/□与10⁷Ω/□之间。

导电薄膜3由从下述材料中选出的细颗粒制成，如金属Pd、Ru、Ag、Au、Ti、In、Cu、Cr、Fe、Zn、Sn、Ta、W和Pb，金属氧化物如：PdO、SnO₂、Zn₂O₃、PbO，和Sb₂O₃，硼化物如，HfB₂、ZrB₂，LaB₆，CeB₆、YB₄和GdB₄，碳化物如TiC，ZrC，HfC，TaC，SiC和WC，氮化物如：TiN，ZrN，和HfN，半导体如Si和Ge和C。

这时用的术语″细粒膜″称作可松散分散，紧密排列或相互而随机重叠的大量颗粒构成的薄膜(以在特定条件下形成岛状结构)。本发明用的细颗粒的优选直径在几埃与几千埃之间，最好是在10埃与200埃之间。

电子发射区2形成在导电薄膜3的一部分中，并包括一裂缝和它的周边区。以裂缝和它的周边区发射电子。电子发射区2的性能与导电薄膜3的厚度、质量和材料以及电赋能工艺的条件有关。因而，电子发射区2不特别限于图1A和1B所示位置和形状。

可用直径在几埃与几百埃之间的导电细颗粒设置裂缝。导电细颗粒含有部分或全部与导电薄膜3通用的材料。电子发射区2和紧靠电子发射区2的一部分导电薄膜3含碳和/或碳化合物。

现在，以下将详细说明台阶型表面传导电子发射器件的基本结构。

图2是台阶型半导体电子发射器件的基本结构的剖视示意图。图2中，标号21表示台阶形成部分，而与图1A和1B所示器件相同的构件用图1A和1B中相同的数字表示。

器件包括衬底1，电子发射区2，导电薄膜3，器件电极4和5，所用材料与上述平板型表面传导电子发射器件用的材料相同。

用真空蒸发、丝网印刷或溅射法用如SiO₂的绝缘材料制造台阶形成部分21。台阶形成部分21的高度相当于图1A所示上述平板型表面传导电子发射器件的器件电极之间的隔开距离L，或者在几百埃与几十微米之间。尽管台阶形成部分21的高度要按所用制造方法和加于器件电极4和5上的电压来选择，但是台阶形成部分21的高度最好在几百埃与几微米之间。

器件电极4和5和台阶形成部分11形成之后，在器件电极4和5上设置导电薄膜3，然而，也可以反过来，在首先形成的导电薄膜3上设置电极4和5。

上述的称作平板型表面传导电子发射器件的电子发射区2，应根据导电薄膜3的膜厚、质量、材料和进行带电赋能的条件来制造。因而，电子发射区2不特别限于图2中所示位置和形状。

然而，以下对本发明的说明是按平板型表面传导电子发射器件来说明的，但也可以看成是台阶型表面传导电子发射器件。

现在参看图3A至3C，将详细说明表面传导电子发射器件的制造方法，然而，本发明还可以容易地采用其它方法。注意，图3A至3C中与图1A和1B中相同的元件用相同的数字指示。

(1)用洗涤剂、纯水和有机溶液彻底清洁衬底1之后，用真空蒸发、溅射或其它合适的方法，在衬底1上淀积制造一对器件电极4和5用的材料，然后光刻制成器件电极4和5(图3A)。

(2)在载有一对器件电极4和5的衬底1上加有机金属溶液并让所加溶液停留给定的时间周期、使在该衬底上形成有机金属薄膜。有机金属溶液可以含上列导电薄膜3用的金属中的任何一种作主要成份。然后，有机金属薄膜经加热，烘烤，并紧接着进行刻图、用诸如去除或腐蚀等适当技术，制成导电薄膜3(图3B)。

导电薄膜3的材料最好是氧化物和金属的2-相混合物，或者是一种有非化学计量比组份的氧化物，使其可用再氧化或还原来大范围地调节其电阻值。

尽管用给衬底上加有机金属溶液的方法来构成上述的薄膜，然而，可以用真空蒸发、溅射、化学汽相淀积、弥散涂覆、浸渍、旋涂或其它某些合适方法制造有机金属膜。

(3)之后，器件经过称作″电赋能″的处理。使来自电源(未画出)的电流流过器件电极4与5之间，使导电薄膜3的结构局部改变，并在此产生电子发射区2(图3C)，完成″电赋能″工艺。该电流传导处理的结果，使导电薄膜3局部毁坏、变形或变性，构成与导电薄膜3的结构不同的电子发射区3。

电赋能所用电压波形的实例如图4A和4B所示。

用作电赋能的电压最好有脉冲波形。用于电赋能加的电压脉冲可以是在有恒定高度连续加(图4A)或者增大波高(图4B)的电压脉冲中的任何一种。

以下结合图4A首先说明有恒定波高的电压脉冲。

图4A中，电压脉冲的脉冲宽度T₁和脉冲间隔T₂分别在1微秒与10毫秒之间和10微秒与100毫秒之间。可根据表面传导电子发射器件的外形适当选择三角形波的高度(电赋能处理用的峰值电压)。在适当的真空度中加电压的时间为几分钟至几十分钟。注意，电压波形不限于三角形，也可用如矩形等其它合适的波形。

现在结合图4B将说明波高增长的电压脉冲。

图4B中，脉冲电压的宽度T1和脉冲间隔T2基本与图4A所示脉冲电压的宽度和间隔相同，三角形波的高度(电赋能处理用峰值电压)按每一台阶为例如0.1V的高度阶梯式增长，并按参考图4A所述的方法在适当的真空度中加电压。

测试通过器件电极的电流，当电压很低并不能使导电薄膜3局部毁坏或变形时，或在脉冲电压的脉冲间隔T2中加到器件上的电压约0.1V时，表明电赋能工作将结束。当从通过导电薄膜3流过的器件电流观察到器件的电阻值大于1MΩ而同时加到器件电极的电压约0.1V时，是表明电赋能工作典型结束的条件。

图5是用于表面传导电子发射器件的上述电赋能工艺和后续工艺的测评***的方框图。以下将说明测评***。

图5中与图1A和1B中相同的元件用相同的标号指示。另外，测评***有将器件电压Vf加于器件所用的电源51，用于测试流过器件电极4和5之间的薄膜3的电流的电流表50，用于收集由器件的电子发射区2发射的电子产生的发射电流Ie的阳极54，将电压加于测评***的阳极54用的高压电源53，和另一个测试由器件的电子发射区2发射的电子产生的发射电流Ie的电流计52，真空室55，抽气泵56和气体输入口57。

表面传导电子发射器件和阳极54以及其它装置放在真空室55内。测评***必需的包括真空计的测试仪器和其它的设备零部件(未画出)放在真空室55中，因而能正确地测试真空室内表面传导电子发射器件的性能。

真空泵56设置有包括涡轮泵或旋转泵的常规高真空***和包括离子泵的超高真空***。整个真空室55和其中的表面传导电子发射器件的衬底1用加热器加热到约200℃。以下将要说明的包括按本发明的电子源的显示板的组装工艺中，当显示板及其内部零部件设计成像真空室及装于其中的零部件那样操作时，在赋能工艺及后续工艺中可用这种测评***。

(4)然后，最好进行器件活化处理。

活化处理中，在真空度为10^-4至10^-5乇的真空室内将恒定波高的电压脉冲反复加于器件，使来自真空室内的有机物的碳和碳化物淀积在电子发射区2上、以显著改善器件的器件电流和发射电流等器件性能，观察器件电流If和发射电流Ie，当发射电流达到饱和状态时，就可以认为活化处理结束了。适当选择活化处理用的电压脉冲的脉冲宽度，脉冲间隔和脉冲波高度。本发明用的碳和碳化物包括石墨(单晶和多晶两种)和非晶碳(称作无定形碳和无定形碳与多晶石墨细晶粒的混合物)，淀积膜厚小于500埃，小于300埃更好。

按下述方式排列表面传导电子发射器件可实现本发明的电子源。

总数为n的Y-方向布线布置在总数为m的x-方向的布线上，两层布线之间设置有层间绝缘层，每个表面传导电子发射器件的器件电极分别与相关的x-方向和y-方向的布线连接。这种排列称为简单矩阵排列。

从表面传导电子发射器件的基本特性看，当电压高于阈值电压电平时，控制加于器件的相对电极上的脉冲电压的波度和波宽，可以控制按简单矩阵排列的每个表面传导电子发射器件的电子发射电流。另一方面，当电压低于阈值电压电平时，器件不发射任何电子。因此，与设备中排列的电子发射器件的数量无关，可以选择所需的表面传导电子发射器件，并且，给每个所选器件加一脉冲电压就能控制与输入信号响应的电子发射。换言之，可以选择按简单矩阵排列的每个表面传感电子发射器件，并选择有关的布线单独驱动。

因此，可在简单矩阵排列的基础上实现电子源。以下将参见图6进一步说明。

图6是上述的玻璃衬底1的平面示意图，衬底1上有多个表面传导电子发射器件104，器件的数量和形状由电子源的应用决定。

设置有总数为m的x-方向布线102，它们用Dx1，Dx2……Dxm表示，并由导电金属用真空蒸发、印刷或溅射法形成在衬底1上。这些布线设计成所用材料、膜厚、宽度基本相同，使电压可加于表面传导电子发射器件104上。设置总数为n的y-方向布线103，用Dy1，Dy2……Dyn表示。它所用材料，膜厚和宽度与x方向布线相同。

在m条x-方向布线102层与n条y-方向布线103层间淀积有使其相互电绝缘的层间绝缘层(未画出)。m和n均是整数。

典型的层间绝缘层(未画出)是用SiO₂制成的。应仔细选择层间绝缘层的膜厚、材料和制造方法，使其能耐x-方向布线102与y-方向布线103之间可能产生的任何电位差。

每个表面传导电子发射器件104的相对设置的一对电极(未画出)，由用真空蒸发、印刷或溅射法制成的导电金属线105，分别连接到m条x-方向的布线中的一条相关线和n条y-方向布线中的一条相关线。

m条x-方向布线102，n条y-方向布线103和连接线105和器件的导电金属材料可以相同，或包含作为添加剂的通用元素。而且，它们也可以彼此不同。可以以上列器件电极选用的材料中适当地选出这些材料。若用同一种材料制成器件电极和连接线，则它们可一起称作器件电极而不用区别连接线。表面传导电子发射器件104既可以安排在衬底1上也可以安排在层间绝缘层上(未画出)。

x-方向布线102电连接到给选择的一行表面传导电子发射器件104加扫描信号的扫描信号施加装置(未画出)。

另一方面，y-方向布线103电连接到将调制信号加到一列所选择的表面传导电子发射器件104并按输入信号调制选择列的调制信号发生装置(未画出)。注意，要加到每个表面传导电子发射器件的驱动电压用加给器件的扫描电压与调制电压之差表示。

下面将参见图7，8A和8B说明包括上述电子源的成像设备。图7是局部切开的成像设备的透视示意图，图8A和8B是可用于成像设备的荧光膜114的两种可能的构形的示意图。

首先参见图7，它展示了成像设备的显示板的基本结构，它包括上述类型的其上装有多个电子发射器件的电子源衬底1，牢固地夹持电子源衬底1的底板111，在玻璃衬底113的内表面上放置荧光膜114和金属敷层115制成的面板116，和支架112。使底板111，支架112和面板116连接在一起，并给它们加入玻璃熔料，并以400至500℃在大气或氨气中烘10分钟以上，构成密封外壳118。

图7中，标号2表示图1A和1B所示每个表面电子发射器件的电子发射区，102和103分别表示与每个电子发射器件的各个电极连接的x-方向布线和y-方向布线。x-方向布线和y-方向布线分别设置有外引出端Dx1至Dxm和Dy1和Dyn。

上述实施例中外壳118由面板116，支架112和底板111构成，由于设置底板111的作用主要是加强衬底1，若衬底1本身有足够的强度，就可以省去底板111。这种情况下不需要单独的底板111。而将衬底1直接与支架112连接，那么，外壳118由面板116，支架112和衬底1构成。在面板116与底板111之间放置很多称作垫片的支撑件(未画出)可以提高外壳118的总强度。

图8A和8B示意地描绘了两种可能的荧光膜排列。若显示板只显示黑白图形，则荧光膜111只包括单个荧光体，它若要显示彩色图形，则要包括多个黑导电元件121和多个荧光体122，前者被称作黑条(图8A)或黑元件矩阵(图8B)，与多个荧光体的排列有关。彩色显示板要排列多条黑条或黑元件矩阵，使三个不同原色的荧光体122的分辨差，将周围区域涂黑以减弱外部光的显示图像的对比度减小的负作用。石墨通常用作黑导电元件121的主要成分，也可以用低透光性和低反光性的其它导电材料。

无论是黑白显示或彩色显示，沉淀或印刷技术均适于用来在玻璃衬底111上涂敷荧光体122。

金属敷层115典型地设置于荧光膜114的内表面上。设置金属敷层115是为了提高从荧光体122发射的光线引起的显示板的亮度，而且金属敷层对着外壳内朝面板116镜面反射而提高亮度，用它作为给电子束加上加速电压的电极，并保护荧光体122，防止因外壳118内产生的负离子与荧光体碰撞而对它造成损坏。在荧光膜114构成后使其内表面光滑(进行通常称作″成膜″的操作)并用真空淀积法在其上形成Al膜。

为了提高荧光膜114的导电率，在面板116上可形成透明电极(未画出)。

若是彩色显示，在上列的外壳零件连在一起之前，应使彩色荧光体122的每个位置与相应的电子发射器件104精确对准。

然后，用抽气管(未画出)对外壳118内抽真空使真空度达到约10^-7乇，然后密封。为了密封后使外壳118内保持所达到的真空度，要进行吸气处理。吸气处理中，对放置在外壳118中预定位置的吸气剂(未画出)加热，形成蒸发膜。典型的吸气剂包含主要成分Ba，由于蒸发淀积膜的吸气作用可使外壳118内的真空度保持在1×10^-5与1×10^-7乇之间。

按上述方式密封外壳118之前或之后，立即进行典型的制造表面传导电子发射器件的电赋能及后续工艺。

由于按本发明的包括有上述简单矩阵排列的电子源的显示装置可用作电视广播的显示装置，用作可视电话会议的终端装置。用作静止和移动图像的编辑装置，用作计算机***的终端装置，用作包括光敏鼓的光打印机(optical printer)等，因此它在工业上和商业上有广泛用途。

以下用本发明的优选实施例说明本发明。

实施例1

图9是包括按本发明的一个实施例的电子源的成像设备的一部分和驱动电子源的驱动电路的方框图。图9是一简化的示意图，电子源和成像设备分别有参见图6、7、8A和8B的上述构形。参见图9，示出了碱石灰玻璃构成的衬底1和用Ni制成的相互隔开2微米而相对淀积的器件电极4和5。3表示可以发射电子的物质如Pb的超细颗粒构成的膜，膜上包括作为电子发射区的一部分。在衬底1上设置有器件电极4和5和超细颗粒膜3，构成表面传导电子发射器件。该实施例中，器件电极4和5对称地构成，为了方便，它们分别称作第1和第2电极。

标号116表示面板，它的内表面上带有荧光体122和金属敷层115。若荧光体112被电流强度为1μA的电子束辐照，同时，加到金属敷层115上的加速电压为例如10kV，则成像设备能发射有足够亮度的可见光。

标号6表示给表面传导电子发射器件的第1和第2电极之间加适当电压的电压源。以下参见图11A和11D说明电压源的工作。

另外，在图9中还示出了电压表7和电流计8和9，它们不是实施例所必须的。

在说明电子源的实施例的工作之前，要参见图10说明该实施例的每个表面传导电子发射器件的某些特性，图10中，横轴表示相当于图9中电压表7的读数的加于第1与第2器件电极之间的电压。

图10中两个纵轴、在中心的一个表示流过表面传导电子发射器件的电流强度，与图9中电流表8的读数一致(图9中箭头所指方向在这里定为正向)。

图10中右边的纵轴表示表面传导电子发射器件输出的电子束产生的电流强度，等于图9中电流表9的读数。

如上所述，若图10中实线指示部分可分成作为所加电压Vf的函数的三个区。即，随所加电压升高而使器件电流If增大的I区(单调增长区)，器件电流If随所加电压上升而减小的II区(VC-NR区)，和所加电压进一步上升而出现发射电流Ie和器件电流不减小的III区。

图10还展示了表面传导电子发射器件加极性相反的电压Vf时的性能，如图所示。若器件电流If按相反方向流动，有相同的性能。当加极性相反的电压Vf时，If以第I区进入II区的阈值电压在此称作″Vc″，换句话说，If在-Vc处变为局部最大值。从器件电子束产生的发射电流Ie的线看到，不管所加电压Vf的极性，表面传导电子发射器件发射电流强度以相同方式变化的电子束。

而且，加高电阻实现脉冲时，表面传导电子发射器件送入高电阻态，显示出比实线所示的If特性更高的电阻值，并在该高电阻态中保持给定的时间周期。

现在将说明使表面传导电子发射器件进入高电阻态的高电阻实现脉冲。它是一个幅度至少大于Vc，极性与驱动电压的极性相反(或低于-Vc的负电压脉冲)和上升速度(升至0伏的随时间的变化速度)至少大于10伏/秒的电压脉冲。

因此，表面传导电子发射器件按上述方式工作。下面将参见图9说明电子源实施例和包括该电子源的成像设备。

简单地说，电压源6加一个高电阻实现脉冲，并使表面传导进入第I区中的高电阻态，然后，使器件朝荧光体发射电子束，按图像信号构成预定图像。

就加高电阻实现脉冲的操作而言，表面传导电子发射器件的第2电极5作为正电极工作，而第1电极4便成了负电极。例如，当加-14伏的脉冲时，器件发射强度约1×10^-6A的电子束。当金属敷层115产生的电场加于电子束上时，电子束沿虚线10所示的实际上是一抛物线的轨足迹飞过。然而，由于在会被电子束轰击的位置上设置有称作黑条或黑矩阵的黑导电元件121，在虚线10的轨迹上没有发现荧光体122。因此，电子束不会引起发光。因此，能有效防止高阻实现脉冲发射的不希望有的光对成像设备的成像操作产生的不利影响。

另一方面，由于使荧光体122按图像信号发光运作，第1和第2电极4和5分别作为正负电极操作。由于该操作，由器件电极4和5和金属敷层115产生的电场，给电子束加一个力，其方向与加到高电阻实现脉冲的力的方向相反，因此，电子束按实线11所示的抛物线轨迹移动。因此，电子束穿过金属敷层115并激励荧光体122，使其发射有足够强度的可见光。

从以上说明中了解了加高电阻实现脉冲和图像显示实施例的操作。下面将参见图11A至11D补充说明所加电压Vf，器件电流If和发射的电子束Ie之间的关系。

图11A是电压源6加到表面传导电子发射器件上的电压Vf如何随时间变化的曲线。首先，加上幅度超过Vc和上升速度大于10伏/秒的高电阻实现脉冲。然后，加上驱动电压，使荧光体122按图像信号发光。注意，当电子源包括多个按简单矩阵方式排列的表面传导电子发射器件时，器件被顺序扫描，给表面传导电子发射器件加7V或0V电压时，对其它行器件以上述方式同时扫描。像扫描了一行表面传导电子发射器件并使其驱动而引起相应的荧光体122发光一样，给器件加上超过Vth的电压(本实施例中为14伏)，使器件发射电子束。

图11B展示出在该条件下的流过表面传导电子发射器件的电流If。加上高电阻实现脉冲时，流过约1×10^-3^A的反向电流，然后，表面传导电子发射器件进入高电阻态，因而，若加7伏电压给器件，则流过器件的电流为0.1×10^-3A这样小。一旦加14V电压作Vf，有1×10^-3A的电流流过，但是，当电压降至7伏时，电流降至0.1×10^-3A这样小，因为表面传导电子发射器件保持在高阻态。

图11C表示由表面传导电子发射器件发射的电子束Ie。如这里所示，当器件上加高电阻实现脉冲或发光脉冲时，器件发射强度约为1×10^-6A的电子束。然而，如上所述，给器件加高电阻实现脉冲时，器件发射的电子束流过不会轰击荧光体1 22的轨迹，因而对成像操作未产生不利影响。

实施例2

图12是包括本发明电子源第2实施例的成像设备的一部分和驱动电子源的驱动电路的方框图。图12是一个简单示意图。电子源和成像设备分别有加图6、7和8A、8B所示的上述结构。与实施例1中相同的元件用相同符号指示。

在以下方案中，该实施例与第1实施例不同。但每个表面传导电子发射器件的第1和第2电极有相同的外形。它们的高电平不同，并设计成器件上加高电阻实现脉冲时所发射的电子束由第2电极5吸收而不会再向上跑。

为易于理解，图12中按比例放大了表面传导发射器件，第1电极4的宽度W1＝10μm，高度t1＝1000埃，第2电极5的宽度W2＝100μm，高度t₂＝1μm，电极4与5之间相距距离g＝2μm，衬底1与金属敷层115之间相距距离h＝10mm左右。

下面将参见图13说明表面传导电子发射器件的性能。像图10所示，图13的横轴表示Vf和If，这里给出If(在高阻态中)和Ie，本实施例的表面传导电子发射器件的If和高阻态中的If像第1实施例的副本一样基本相同。本实施例的Ie运行与第1实施例不同。更具体地说，当Vf是负电压时，由超细颗粒膜3发射的电子束被第2电极5吸收并难以达到设置有金属敷层的荧光体122。因此，电压Vf是正时，Ie的阈值电压Vth(+)约为10V，当Vf为负时，Ie的有效阈值电压Vth(-)为-16伏。

换言之，本实施例的表面传导电子发射器件加像高电阻实现脉冲那样的幅度为14V的负电压脉冲时不发射电子，因而不会发射对图像显示运作不利的光。

换言之，如图12所示，本实施例的荧光体122不必与表面传导发射电子器件严格对准，并可以伸出整个荧屏。

当驱动电子源操作时，本实施例的Vf和If的表示与图11A和11B所示的第1实施例的对应参数基本相同。由于上述的排列，Ie按照图11D所示方式操作。

注意，第1和第2电极4和5的尺寸不限于此，总的说来，当Vf为负、第2电极5的高度t2大于第1电极高度t1时，第2电极5有效地抑制电子束发射。

为了抑制高电阻实现脉冲引起的电子束发射，当有金属敷层115的荧光体122(靶)与表面传导电子发射器件隔开距离约h＝10mm和加速电压为约10kv时，t2最好比t1大5倍。

若用更高的加速电压或减小靶与器件之间的距离，t2最好做成远大于t₁。

实施例3

可用图14所示技术改变电极的有效高度。

见图14，用金属制成第1和第2电极4和5，t1的厚度相同，在第2电极5下设置绝缘层增大第2电极的有效高度。

实施例4

这是一个平板型成像设备。图15是实施例的电路图。看图15，它包括显示板201，开关器件阵列202，控制电路203，移位寄存器204，行存储器205，驱动器件阵列206，负脉冲发生器207和另一个开关器件阵列208。

显示板是如图16所示的局部切开的扁平型CRT。参见图16，外壳118设置成包括构成其一部分的面板111的玻璃真空容器。面板111的内表面上设置有由ITO制成的典型透明电极，在现有的CRT情况下，它还在里边装有金属敷层115并用镶嵌红、绿和兰荧光体122制成。透明电极(未画出)与外壳118的外边用引出端Ev电气连接，以便加上加速电压。

图16中，标号1表示固定在外壳118的底上的玻璃衬底，它的上表面装载按M行和N列的简单矩阵形式排列的传导电子发射器件，它用引出端XE1至XEm和YE1至YEN电连接到外壳118的外边。

再看图15，显示板201的引出端EV连接到典型高度可达10kV的加速电压用的高压电源VH。

引出端XE1至XEN分别连接到开关阵列202的开关器件S1至SN，因而，通过相关的开关器件将0V(地电平)或典型电平为7V的电源电压加到每行器件。同时，开关器件阵列202的开关器件S1至SN示于图15，它们是能良好地随控制信号Tx给器件加0V或7V电压的以推拉输出电路(totem pde)形式成对连接的FET或某些其它器件。

移位寄存器204在随来自时间控制电路203的控制信号Tsft而外送的顺序图像数据对每行执行串/并联转换。由于本实施例的显示板每行有总数为m的像素，因此，来自移位寄存器有ID1至IDM的m个信号经每行进行3串/并联转换的图像数据输出。

行存储器205按时间控制电路203送来的控制信号Tmry以移位寄存器204为每行提取一组图像数据。图15中用ID1’至IDN’表示行存储器205的输出信号。

驱动器件阵列206按行存储器205的输出信号ID1’至IDN’产生14V或7V电压(分别响应发光和不发光的调制电压)。

另一方面，负电压脉冲发生器207按控制电路203馈入的控制信号Trp产生使所选表面传导电子发射器件104进入高电阻态的负电压脉冲。不用指出，负电压脉冲有预定的幅度，也有预定的上升速度。

开关器件阵列208按控制电路203馈入的控制信号Ty选择驱动器件阵列206的输出或负电压脉冲发生器207的输出、并将其送到引出端YE1至YEM。开关器件阵列208的输出信号可称作Vy1至Vym。

上述电路元件将按以下参照图17A至17H的时序图所述的方式操作。图17A所示，外图像数据源来的连续的图像数据按第1行，第2行，第3行……的顺序送入按图15所示的一行一行地(每行中一个像素一个像素地)进行移位的移位寄存器204中。

如图17B所示，与图像数据同步，时间控制电路203将移位时钟Tsft送入移位寄存器204。因此，如图17C所示，像一组连续图像数据送入每行的移位寄存器一样，它对每行执行，串/并联转换，而且，时间控制电路203为相应的行存储器205同步产生一个存储器寄存时间信号Tmry。

按此方式，与存储器寄存时间信号Tmry同步。以第1行图像数据，第2行图像数据等的行存储器205的输出信号ID1’至IDM’顺序处理。

另一方面，时间控制电路203给开关器件阵列202产生控制信号Tscan，以正确驱动行器件。该信号示于图17E中，若S1＝0，S2至SN＝Vx，给开关器件S1馈入0V电压(地电平)、给S2至SN的每个开关器件馈入VE(V)电压，正如从图17E能清楚地看到的，S1至Sn进入第I区中的0V，使全部表面传导电子发射器件104进入高阻态，此后，按1行接1行的顺序扫描全部器件。

图17F示出负电压脉冲发生器207按时间控制电路203送来的控制信号操作而产生的输出信号。如图17E所示，相应于S1至SN＝0产生负电压脉冲。

图17G展示了开关器件阵列208的操作。如图所示，它将负电压脉冲发生器207的输出按S1至SN＝0的相位转送入YE1至YEM，并将驱动器件206的输出按全部剩余相位转送入YE1至YEM。因此，开关器件阵列208按上述图17H所示方式产生输出信号Xy1至VyM。

如上所述，所有表面传导电子发射器件加高电阻实现脉冲之后，开始第1图像显示操作。为使显示图像与肉眼一致，应操作成像设备，使其按大于60帧图像/秒的速度产生图像。对NTSC电视***而言，将时间控制电路203设计成按电视垂直扫描相位加高电阻实现脉冲，就能容易地实现这种操作。

实施例5

图18是成像设备的方框图，它使用包括大量表面传导电子发射器件的电子源，并设计成能提供来自包括电视发射和其它图像源的各种信息源的可视信息。

图18中，有显示板16100，显示板驱动电路16101，显示板控制器16102，倍增器16103，译码器16104，输入/输出接口电路16105，CPU16106，图像发生器16107，图像输入存储器接口电路16108，16109和16110，图像输入接口电路16111，TV信号接收电路16112和16113，和输入装置16114。

若用显示设备接收由视频和音频信号构成的电视信号，则需要有各种电路、嗽叭和其它装置，以按图示电路接收、分离、重现、处理和储存音频信号。然而，从本发明的角度看，这些电路和器件均可省去。

现在将按图像信号的流过路径来说明设备的各部件。

首先，TV信号接收电路16113是接收通过用电磁波的无线电发送***和/或用空间光远程通信网络发送的TV图像信号的电路。

要接收的TV信号***并不限于特定的一种。如NTSC，PAL和SECAM等任何***均适用。由于可用于包括大量像素的大显示板，因而，它对包括大量扫描线的典型的高清晰度TV***如MUSE***的TV信号特别适用。

TV信号接收电路16113接收的TV信号传送给译码器16104。

其次，TV信号接收电路16112是接收通过用同轴电缆和/或光纤的有线发送***发送来的TV图像***。像TV信号接收电路16113一样，要用的TV信号***不限于特别的一种，然后将电路接收的TV信号转送入译码器16104。

图像输入接口电路16111是接收由图像输入装置如TV摄像机或图像采集扫描器转送来的图像信号的电路。它还将接收到的图像信号送入译码器16104。

图像输入存储器接口电路16110是将储存在录像带(这在以下称作VTR)中的图像信号复还并将复原的图像信号送入译码器16104的电路。

图像输入存储器接口电路16109是将存储在录像盘中的图像信号复原并将复原的图像信号送入译码器16104中的电路。

图像输入存储器接口电路16108是将静止图像数据存储器中如所谓静盘中存储的图像数据还原，并将还原的图像信号也送入译码器16104的电路。

输入/输出接口电路16105是连接显示装置与外部输出信号源如计算机、计算机网络或打印机的电路。它对图像数据、符号数据和曲线数据执行输入/输出操作，若合适，它还对显示设备的CPU16106与外部输出信号源之间的控制信号和文字数据执行输入/输出操作。

图像发生电路16107是在由外部输出信号源通过输入/输出接口电路16105或以CPU 16106输入的图像数据和符号数据和曲线数据的基础上产生要在显示屏上显示的图像数据的电路，该电路包括存储图像数据和符号数据和曲线数据的多个可再加载存储器，存储相应的给定符号码的图像形状用的只读存储器，处理图像数据的处理器，和产生荧光图像所必需的其它电路部件。

为了显示，图像发生电路16107产生的图像数据送入译码器16104，若合适，它们也可以通过输入/输出接口电路送入外部电路，如计算机网络或打印机。

CPU 16106控制显示装置，并对要在显示屏上显示的图像执行发生，选择和编辑操作。

例如，为使图像在显示屏上显示，CPU 16106将控制信号送入倍增器16103，并适当选择或组合信号。在产生显示板控制器16102用的控制信号的同时，控制图像显示装置的图像显示频率和扫描方法的操作(例如，隔行扫描或不隔行扫描)，每帧的扫描行数等。为获取外部图像数据，符号和曲线数据，CPU 16106也直接给图像发生电路16107输出图像数据和符号和曲线数据，并通过输入/输出接口电路16105给外部计算机和存储器输出图像数据和符号数据和曲线数据。

而且，像个人用计算机或文字处理机的CPU一样，CPU 16106也可以设计成参与显示装置的其它操作，包括数据的产生和处理操作。为了执行计算和其它操作以及共同操作，CPU16106也可以通过输入/输出接口电路16105与外部计算机网络连接。

输入装置16114是操作者用来将给出的命令、程序和数据送入CPU 16106的装置。实际上可选用如键盘、鼠标、游戏棒、条形码阅读器和语音识别器及其组合。

译码器16104是将通过所述电路16107至16113输入的各种图像信号转换成三原色，亮度信号和I和Q信号的电路。译码器16104最好包括图18中虚线所标示的多个处理电视信号的图像存储器、如MUSE***中的信号转换图像存储器。

而且，设置图像存储器容易显示静止图像，译码器16104，图像发生电路16107和CPU 16106共同操作，能很好地进行图面削去，***，放大，缩小，拼接和编辑。

倍增器16103用于按CPU 16106给出的控制信号适当选择在显示屏上显示的图像。换言之，倍增器16103选择某个来自译码器16104的转换过的图像信号，并将其送入驱动电路16101。它也可以在显示信号画面的时间周期内将一组图像信号转换成不同的一组图像信号，而使显示屏分成同时显示不同图像的多个画面。

显示板控制器16102是按CPU 16106传送来的控制信号控制驱动电路16101操作的电路。

其中，为了确定显示板的基本操作，它将各种信号传送到驱动电路16101，控制驱动显示板16100用的电源(未画出)的操作顺序。为了确定显示板16100的驱动模式，它也可以将各种信号传送到驱动电路16101，控制图像显示频率和扫描方法(例如，隔行扫描或不隔行扫描)。若合适，它还可以将各种信号送给驱动电动16101，控制显示屏上要显示的图像质量，如亮度、对比度、色调和清晰度。

驱动电路16101是产生要加到显示板16100的驱动信号的电路，它按来自所述倍增器16103的图像信号操作，并控制由显示板控制器16102来的信号。

按本发明的有图18所示的上述构形的显示装置，可以在显示板16100上显示以各种图像数据源给出的各种图像。更具体地说，可用译码器16104将例如电视图像信号的图像信号转换复原，然后，在送入驱动电路16101之前由倍增器16103选择。另一方面，显示控制器16102按要在图像显示板16100上显示的图像用的图像信号产生控制驱动电路16101操作的控制信号。然后，按图像信号和控制信号，驱动电路16101给显示板16100加驱动信号。因此，在显示板16100上显示图像。上述全部操作由CPU 16106按协调方式控制。

上述显示装置，不仅能选择和显示出给它的大量图像，而且还能对供给它的图像进行各种图像处理，如放大、缩小，旋转，给图加边，削去，***，使图像变色，改变图像的长宽比，和编辑图像操作，如拼接，删除，连接，替换和插接图像，像译码器16104安有多个图像存储器一样，图像发生电路16107和CPU 16106分享这些操作，尽管上述实施例中没有说明，也可以设置一些只是处理音频信号和编辑的附加电路。

因此，按本发明的有上述构形的显示装置，由于它能用作电视广播的显示装置，用作可视电话会议的终端装置，静止和移动图片的编辑装置，如文字处理机的OA(办公室)设备，游戏机等等，因此，它在工业和商业上有广泛用途。

不用说，图18只是展示了一个带显示板的显示装置的一个可能构形的实例，所带的显示板装有由大量表面传导电子发射器件排列制成的电子源，但发明不限于此。

例如，图18所示的某些电路部件可按应用而省去或设置另外的电路部件。相反，若按本发明的显示装置用于可视电话、它也可以适当制成包括如电视摄像机、话筒、照明设备和发送/接收电路等附加电路部件的模式。

由于本例的成像设备的显示板可以明显地减薄，因而使整个设备可以做得很薄。而且，由于显示板能提供漂亮的图像和宽的视角，因而使观众有如临现场的感觉。

如上所述，按本发明，可减小装在成像设备中的电子源中没被选成显示图像的每个表面传导电子发射器件中的无用电流，从而可大大节约电子源功耗。而且，能有效防止发射对设备的图像显示操作产生不利影响的电子束和光。这种电子源和装有该电子源的成像设备准确而可靠地工作。

Claims (25)

1.一种电子源，包括：多个电子发射器件，电子发射器件包括一对电极，设置在一对电极之间的有电子发射区的导电薄膜；以及，驱动所述多个电子发射器件的驱动装置，其特征是：

所述驱动装置给从所述多个电子发射器件中选出的器件的电极按图像信号加高于阈值电平的电压；使所选电子发射器件发射电子，还加一个使所述多个电子发射器件进入高电阻态的电压脉冲，所述电压脉冲的极性与引起电子发射的电压的极性相反，而且电压升高速度大于10伏/秒。

2.按权利要求1的电子源，其特征是，一个器件电极的顶面高于另一器件电极顶面。

3.按权利要求1的电子源，其特征是，电子发射器件是表面传导电子发射器件

4.按权利要求1的电子源，其特征是，使电子发射器件进入高电阻态的电压脉冲的波高大于器件电流成为局部最大值处的电压。

5.按权利要求4的电子源、其特征是，一个器件电极的顶面高于另一器件电极的顶面。

6.按权利要求4的电子源，其特征是，电子发射器件是表面传导电子发射器件。

7.按照权利要求1的电子源，其特征是，使电子发射器件进入高电阻态的电压的波高大于加在未被选择的电子发射器件上的电压。

8.按权利要求6的电子源，其特征是，一个器件电极的顶面高于另一器件电极的顶面。

9.按权利要求6的电子源，其特征是，电子发射器件是表面传导电子发射器件。

10.一种成像设备，包括：多个电子发射器件，所述电子发射器件有一对电极和设置在该对电极之间的有电子发射区的一个导电薄膜；驱动所述多个电子发射器件的一个驱动装置；以及，具有荧光物的一个成像元件，其特征是：

所述驱动装置按照一个图像信号把高于一个阈值电平的一个电压加到从所述多个电子发射器件中选出的器件上以使所选电子发射器件发射电子，并还施加一个使所述多个电子发射器件进入高阻态的电压脉冲，所述荧光物被设置在被通过施加所述电压脉冲而发射的电子所照射的一个区域中，所述电压脉冲的极性与引起电子发射的电压的极性相反，而且电压升高速度大于10伏/秒。

11.按权利要求10的成像设备，其特征是，所述电极中的一电极的顶面高于另一所述电极的顶面。

12.按权利要求10的成像设备，其特征是，成像元件排列在加进入高阻态的电压脉冲时被发射的电子束辐射的区域之外。

13.按权利要求12的成像设备，其特征是，成像元件包括多个荧光体和加进入高阻态的电压脉冲时被发射的电子束照射的黑底区域。

14.按权利要求10至13的任一项的成像设备，其特征是，电子发射器件是表面传导电子发射器件。

15.按权利要求10的成像设备，其特征是，使电子发射器件进入高阻态的电压脉冲的波高大于器件电流成为局部最大值处的电压。

16.按权利要求15的成像设备，其特征是，一个器件电极的顶面高于另一器件电极的顶面。

17.按权利要求15的成像设备，其特征是，成像元件排列在加进入高阻态的电压脉冲时被发射的电子束辐射的区域之外。

18.按权利要求17的成像设备，其特征是，成像设备包括多个荧光体和当加入高阻态电压脉冲时被发射的电子束辐射的黑底区域。

19.按权利要求15至18中任一项的成像设备，其特征是，电子发射器件是表面传导电子发射器件。

20.按权利要求10的成像设备，其特征是，使电子发射器件进入高阻态的电压脉冲的波高大于给未被选择的电子发射器件加的电压。

21.按权利要求20的成像设备，其特征是，一个器件电极的顶面高于另一器件电极的顶面。

22.按权利要求20的成像设备，其特征是，成像元件排列在当加进入高阻态的电压脉冲时被发射的电子束辐射的区域之外。

23.按权利要求22的成像设备，其特征是，成像元件包括多个荧光体和加进入高阻态的电压脉冲时被发射的电子束辐照的黑底区域。

24.按权利要求20至23中任一项的成像设备，其特征是，电子发射器件是表面传导电子发射器件。

25.一种成像设备，包括：多个电子发射器件，所述电子发射器件有一对电极和设置在该对电极之间的有电子发射区的一个导电薄膜，其中该对电极中的一个电极的顶面高于该对电极中的另一个电极的顶面；驱动所述多个电子发射器件的一个驱动装置；以及，一个具有荧光体的成像元件，其特征是：

所述驱动装置按照一个图像信号把高于一个阈值电平的一个电压加到从所述多个电子发射器件中选出的器件上以使所选电子发射器件发射电子，并还施加一个使所述多个电子发射器件进入高阻态的电压脉冲，所述电压脉冲的极性与引起电子发射的电压的极性相反，而且电压升高速度大于10伏/秒。

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