CN1090379C

CN1090379C - 电子发射器件及制法,具有该器件的电子源及成象装置

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Publication number: CN1090379C
Application number: CN96107769A
Authority: CN
Inventors: 岸文夫; 长田芳幸; 河出一佐哲; 塚本健夫; 吉田茂树; 日下贵生
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1996-05-30
Publication date: 2002-09-04
Anticipated expiration: 2016-05-30
Also published as: EP0747921B1; CN1146623A; DE69605601D1; EP0747921A2; EP0747921A3; KR100222215B1; US5939824A; DE69605601T2

Abstract

一种电子发射器件，包括一对彼此相对设置的器件电极，和一对器件电极中的两个电极相连的导电薄膜，以及在导电薄膜的一部分中形成的电子发射区。导电薄膜由包括第一金属元素作为主要成分元素以及至少一种第二金属元素的细微粒构成。所述第二金属元素沉淀在导电薄膜的表面上，从而形成低功函数层。当在一对器件电极之间加上电压时，第二金属元素从导电薄膜的内部向导电薄膜的表面的至少一部分移动。

Description

电子发射器件及制法，具有该器件的电子源及成象装置

本发明涉及一种面传导电子发射器件，具有面传导电子发射器件的电子源以及具有这种电子源的图象形成装置。本发明还涉及制造这种器件的方法。

电子发射器件一般分为两类：热离子发射型和冷阴板发射型。冷阴极型的电子发射器件进一步被分成若干类型。它们包括场发射型(以及称为FE型)，金属/绝缘层/金属型(以及称为MIM型)，以及面传导电子发射型，FE型的例子例如在“Field Emission”(W.P.Dyke and W.W.Dolan，Advance in Electron Physics，8，89(1956))以及“Physical Properties of Thin-Film Field EnissionCathodes with Molybdennm Cones”(C.A.Spindt.J.Appl.Phys.，47，5248(1976))中披露了.

MIM型的一个例子已经被C.A.Mead在他的论文“Operationof Tunnel-Emission Devices”，J.Apply.Phys.32，646(1961)中报道了。

面传导电子发射器件的一个例子已经被M.I.Elinson(RadioEng.Electron Phys.，10，1290(1965))报道了。

面传导电子发射器件使用这样一种现象，即当电流被通过形成在衬底上的小面积的薄膜，使电流的方向平行于膜的表面时，则发生电子发射，已经知道有几种类型的面传导电子发射器件。它们包括由上述Elinson等人提出的SnO₂薄膜的器件，使用Au薄膜的器件(G.Dittmer，Thin Solid Films，9，317(1972))，使用In₂O₂/SuO₂薄膜的器件)M.Hartwell and C.G.Fonstad，IEEETrans.ED Conf.，519(1975))，以及使用碳薄膜的器件(Araki等，Vacuum，26(1)，22(1983))。

一般的面传导电子发射器件如图2A和2B所示意地表示的，其中图2A是平面图，图2B是截面图。如图2A，2B所示，该器件包括衬底1，器件电极2和3，导电薄膜4，以及电子发射区5。电子发射区5通过在衬底1上型成器件电极2、3以及导电薄膜4之后，使电流通过导电薄膜4而形成。这一过程被称作激励成形处理。在激励成形处理中，在器件电极2、3之间加上电压，使电流通过导电薄膜，从而引起导电薄膜中的局部破坏、变形或变质，并因而形成具有高电阻的电子发射区5。在电子发射区5中，在一部分导电薄膜中形成裂缝，当电压被加在器件电极之间使电流通过导电薄膜时，便从裂缝或裂缝附近的区域中发射电子。

形成器件电极和导电薄膜的方法，形成电子发射区的激励成形处理，以及其它的处理已被披露了，例如在日本专利申请公开No.7-235255中。

面传导型电子发射器件具有简单的结构，因而可以容易地制造。因此，可以在大的面积上放置大量的相同的器件。因为这些优点，正在进行着许多研究和研制活动，以便把面传导电子发射器件用于各种装置和系统中，例如电子束源，图象显示装置等。例如，具有大量的面传导电子发射器件的电子源已被报道了，其中多个电子发射器件沿被称作器件行的直线排列，并在其中设置多个相同的器件行，在每个器件行中，每个电子发射器件的一个电极被共同连到互连上，同时每个电子发射器件的另一个电极被共同连到另一个互连上(例如日本专利申请公开NO.64-031332，No.1-283749，No.2-257552)。

近年来，一种使用液晶(LCD)的扁的平面型图象形成装置已被广泛地用于图象形成装置代替阴极射线管(CRT)。然而，LCD不是发射型器件并因而具有要求背后光的缺点。因而，需要一种发射型显示装置。实现发射型显示装置的公知的一种技术是使用具有大量面传导电子发射器件阵列的电子源，用来激励荧光屏从而发出可见光。这一技术例如在美国专利No.5,066,883中披露了。

当在实际应用中使用电子发射器件时，要求在一个长的时间内保持稳定的良好的电子发射性能。

在面传导电子发射器件中，两个重要的特性是电子发射电流(用Ie表示)的大小和电子发射效率(η)。电子发射效率指发射电流Ie对流过器件电极之间的电流(器件电流If)之比，即η＝Ie/IF。

为在实际装置中应用面传导电子发射器件，要求在一段长的时间内发射电流的大小和电子发射效率被维持为常数而没有不稳定性。此外，还要求器件可以提供大的发射电流和高的电子发射效率。

例如，当面传导电子发射器件被用在图象形成装置中时，发射电流Ie应该足够大以便得到足够亮的图象。如图电子发射效率η足够高，则可以用低的功率消耗实现亮的图象。这使得驱动电路的负载减少，进而减少总的成本。

上述的要求在常规的面传导电子发射器件中不能满意地满足，因而需要增加发射电流Ie和电子发射效率η，并且也需要改善电子发射特性的稳定性。

本发明的目的在于解决上述问题，更具体地说，本发明的目的在于提供一种具有改善的电子发射特性的稳定性的面传导电子发射器件。本发明的另一个目的在于，提供一种具有高的发射电流Ie和高的电子发射效率η的面传导电子发射器件。

上述目的被具有下述的各个方面的本发明实现了。

按照本发明的一个方面，提供一种电子发射器件，包括一对彼此对置的器件电极，和两个器件电极接触的导电薄膜，形成在导电薄膜的一部分中的电子发射区，所述电子发射器件的特征在于：导电薄膜由细微粒构成，包括用作主要构成元素的第一金属元素以及(a)沉淀在导电薄膜的表面上并因而形成低工函数(low workfunction)材料层的第二金属元素；当把电压加于所述一对器件电极之间时，第二金属元素从导电薄膜的内部向至少一部分导电薄膜的表面移动。

按照本发明的另一个方面，上述的导电薄膜由合金的细微粒构成，包括第一金属元素和第二金属元素。

按照本发明的另一方面，上述的导电薄膜包括基本上由第一金属元素构成的细微粒和基本上由第二金属元素构成的细微粒。

按照本发明的另一方面，第一金属元素的最稳定的离子的离子半径大于第二金属元素的最稳定的离子的离子半径。

以后，虽然第二金属元素以单一的形式表示，但对于本发明的目的可以使用多种金属元素。

按照本发明的另一个方面，上述的导电金属薄膜由具有包括第一金属元素的相(Phase)的结构的细微粒构成，其中的相进一步包括由所述第一金属元素和第二金属元素构成的中间金属化合物的相。

按照本发明的另一方面，上述的第一金属元素是贵金属元素，上述的第二金属元素是碱金属元素或碱土金属元素。

按照本发明的另一方面，上述的导电薄膜基本上由贵金属元素和碱金属元素或碱土金属元素构成，使得导电薄膜具有平均成分，其碱金属元素或碱土金属元素的含量的范围为3原子％到8原子％。

按照本发明的另一方面，提供一种电子源，包括：一个或多个电子器件行，每个器件行包括许多上述的电子发射器件；以及用来驱动电子发射器件的互连。

按照本发明的另一方面，提供一种电子源，其中上述的互连是梯形的互连。

按照本发明的另一方面，提供一种电子源，其中上述的互连以矩阵形式配置。

按照本发明的另一方面，提供一种图象形成装置，包括：真空壳体，上述的电子源；以及图象形成部件，它响应由电子源发射的电子束在所希望的象素上的照射而发光，从而形成图象；其中电子源和图象形成构件被放在真空壳体中。

按照本发明的另一方面，提供一种图象形成装置，包括：真空壳体；上述的电子源；图象形成构件，它响应由电子源发射的电子束在所希望的象素上的照射而发光，从而形成图象；以及电子束调制装置，用来响应输入信号调制照射图象形成构件的电子束；其中所述电子源图象形成构件、以及电子束调制装置被置于真空壳体中。

按照本发明的另一方面，提供一种图象形成装置，其中上述的互连是梯形互连。

按照本发明的另一方面，提供一种图象形成装置，其中上述的互连以矩阵形式设置。

按照本发明的另一方面，提供一种图象形成装置，其中上述的图象形成构件是含有磷的荧光膜。

按照本发明的另一方面，提供一种恢复电子发射器件电子源和图象形成装置的特性的方法，该方法包括以这种方式向电子发射器件施加电压的步骤，即电压的值在大于与器件电流相关的电子发射器件的门限电压而小于在正常电子操作中所用的施加电压的范围内选择。

图1A、1B是本发明第一实施例的面传导电子发射器件的电子发射区及其附近的结构的示意图；

图2A、2B是在常规技术中也是本发明使用的面传导电子发射器件的一般结构的示意图，其中图2A是平面图，图2B是截面图；

图3A到3C是本发明的电子发射器件的生产流程示意图；

图4A、4B是在本发明的生产过程中在激励成形处理期间在器件电板之间施加的脉冲波形的示意图；

图5是本发明第三实施例的面传导电子发射器件的电子发射区及其附近的结构的示意图；

图6是用于生产本发明的面传导电子发射器件并用于测量其电子发射特性的真空处理装置的结构示意图；

图7是本发明的面传导电子发射器件的电子发射特性曲线；

图8是本发明的电子源以矩阵形式设置的互连的示意图；

图9是使用具有矩阵形式互连的电子源的图象形成装置的结构示意图；

图10A、10B是用于本发明的图象形成装置的荧光膜的图形的一个例子的示意图；

图11是响应NTSC制式的图象信号在本发明的图象形成装置上用来显示图象的电路方块图；

图12是用于生产本发明的图象形成装置的真空处理装置的结构示意图；

图13是在生产本发明的电子源和图象形成装置的过程中，在激励成形处理和激活处理中使用的电路结构示意图；

图14是在本发明的电子源中使用的梯形互连示意图；

图15是使用具有梯形互连的电子源的图象形成装置的结构示意图；

图16用于淀积本发明的面传导电子发射器件的细微粒膜的装置的示意图；

图17具有矩阵形式的互连的电子源的结构的局部平面图；

图18是图17的沿线18-18取的截面图；

图19A-19H是生产具有矩阵形式互连的电子源的流程示意图；以及

图20是包括本发明的图象形成装置的用于处理和显示各种形式的输入图象信号的系统的方块图。

下面详细说明本发明的面传导电子发射器件。具有在其中的一部分上形成电子发射区的导电薄膜包括至少一种作为主要成份的金属元素以及构成低功函数材料的金属元素，其中构成低功函数材料的金属元素当电流通过器件时由于给予的能量而向电子发射区扩散。

在本发明的第一实施例中，导电薄膜是一种由包括主要成份金属元素和构成低功函数材料的金属元素的合金的细微粒构成的细微粒膜。

在本发明的第二实施例中，导电薄膜是一种包括基本由主要成分金属元素构成的细微粒和基本由构成低功函数的金属元素构成的细微粒的混合细微粒膜。

在本发明的第一或第二实施例的改型中，构成低功函数材料的金属元素的具有最稳定的离子电荷数的离子的离子半径小于主要成份金属材料的具有最稳定离子电荷数的离子的离子半径。

在本发明的第三实施例中，上述的导电薄膜包括具有这样结构的细微细，其中主要成份金属元素和构成低功函数材料的金属元素的中间金属化合物的相被包括在主要成份金属元素的相中。

在本发明的第三实施例的改型中，上述的构成低功函数材料的金属元素是碱金属元素或碱土金属元素，并且上述的构成主要成分金属元素是贵金的元素。

在本说明中，术语“微粒”被经常使用，因此在这里应该对其定义。

小的微粒被称为“细微粒”，更小的微粒被称为“超细微粒”。小于“超细微粒”由几百个或更少的原子组成的微粒叫“原子团”。虽然这些术语在本领域中是普通的，但其中并设有严格的界限，并且取决于所感兴趣的特性。而且，术语“细微粒”经常用来表示“细微粒”和“超细微粒”，因而本说明中用的术语“细微粒”代表“细微粒”和“超细微粒”。

在“Experimental Pnysics 14：Surface and Particles”(Kinoshita，Kyoritsu-shuppan，Sep.1986)中，对微粒定义如下(p.195，22-26行)。

细微粒具有其范围在10nm至2或3μm之间的直径。具体地说，当微粒的直径在从2或3nm到10nm的范围内时，它们被称为超细微粒。术语细微粒经常被使用，一般表示细微粒和超细微粒，上述的术语未必是严格的，它们只给出一个大概的定义。当微粒由两个到10个或数多个原子组成时，它们被叫作“原子团”。

此外，按照“Hayashi Ultra fine Particle Project”，由日本Research Development Corp.提出的，术语“超细微粒”用来表示其微粒大小在这样一个范围内的微粒，其下限小于上述的定义，即：

“Ultrafine Particle Project”(1981-1986)在Creative Scieseand technology promotion program中已经定义“超细微粒”为这样的微粒，即它们的大小(直径)在大约从1nm到大约100nm的范围内。这意味着一个微粒包括100到10⁸个原子，这样，如果用超细微粒以原子来度量，它们应当认为是大微粒或巨大颗粒(“UltrafinePartiele：Creative Science and Technology”，Hayashi，Ueda，Tazaki，Mita-Shuppan，1988，p.2，行1-4)。此外，在上述的参考文献中，术语“原子团”被定义为其大小小于超细微粒并包括几个到几百个原子。

这样，在本说明中，术语“细微粒”用来表示大量的原子或分子的集合，其总的大小在0.1nm或1nm到几个μm的范围内。

现在参照具体实施例对本发明的面传导电子发射器件进行详细说明。该器件的一般结构如图2A、2B所示，它类似于常规的面传导电子发射器件。图1A、1B是本发明第一实施例的面传导电子发射器件的电子发射区及其邻近区域的结构的示示意图。(为容易理解，图中的比例改变了)。低电位侧导电薄膜和高电位侧导电薄膜位于由激励成形处理形成的电子发射区的每一侧。导电薄膜4是一种包括上述合金做为主要成份的细微粒6的组合。本发明的发明人已经研究了电子发射区的电子发射机理。研究表明电子发射的发生过程如下：

从电子发射区发出的电子受导电薄膜的高电位侧和位于电子发射器件上的阳极(未示出)的影响，一些电子向阳极行进，而另一些入射到导电薄膜的高电位侧，返回电子的一部分被有弹性地散射并再次向阳极前进。

最终以到达阳极的电子作为发射电流Ie被检测到。在另一方面，被较高电位侧吸引的这些电子作为器件电流If的一部分被检测到。

如果这样来假定电子发射的机理，则电子发射特性由导电薄膜的功函数所影响，如下所述。

电子发射区的功函数影响从电子发射区发出的电子数。当导电薄膜的低压侧的功函数减少时，所发出的电子量增加，从而使发射电流Ie增加。

导电薄膜的高电位侧的功函数影响入射电子的弹性散射的几率。随着导电薄膜高电位侧的功函数的减少，弹性散射的几率增加，因而发射电流Ie对器件电流If的比或电子发射效率η增加。这结果不仅发生在从导电薄膜的低电位侧发出的电子的第一次入射时，而且也发生在曾经被弹性散射的一部分电子再次入射到导电薄膜的高电位侧时。

由上述可见，导电薄膜的表面的功函数应当足够低。满足上述要求的一种技术是用具有低功函数的材料覆盖导电薄膜。然而这技术的问题在于，导电薄膜的表面，具体地说构成电子发射区的部分由于由电流产生的焦耳热或由于入射电子的能量会局部成为高温，因而位于表面上的低功函数材料并蒸发而损失，如果在相当短的时间内所述材料的汽化温度不是如此高的话。因此，难于长时间地保持好的电子发射特性。

另一种方案应当是较好的，它使用含有构成上述低功函数材料的元素的导电薄膜，使得这种元素被不断地供给失去低功函数材料的部分，从而确保维持长期的良好的电子发射特性而不会出现不稳定。

为实现上述构思，本发明的发明人已经进行了初步地研究，结果已经表明，如果导电薄膜由满足某种所需条件(后述)的合金的细微粒制成，则可使具有低功函数的材料扩散进导电薄膜的表面中。这种所得到的膜的结构已经发现作为面传导电子发射器件中使用的导电薄膜是合适的。

所述的“某种条件”是，要求构成低功函数材料的金属元素的具有最稳定的离子电荷数的离子的离子半径小于合金的主要成份金属元素的具有最稳定的离子电荷数的离子的离子半径。

上述的初步研究是以这样的方式实现的，把细微粒薄膜在真空中加热，并测量在膜的表面的成分中的电荷。当上述条件满足时，在细微粒膜的表面构成低功函数层的元素的含量随时间而增加。虽然其原因尚未弄清，但是本发明的发明人猜测加热导致构成低功函数的材料在细微粒的表面上沉淀，并且然后被沉淀的元素通过细微粒之间的边界向细微粒膜的表面扩散。在根据合金的相平衡图的理论中，构成低功函数的元素不总是期望从合金中沉淀。即使在这种情况下，据推测细微粒的极大的表面积对于沉淀有着特殊的作用。

关于离子半径，有八种关于几种离子半径的报告，然而所报告的值表明由于离子所处的条件不同以及确定离子半径的方法的不同而产生的某种分散。尽管这种分散，但仍然可以确定哪种离子比其它离子具有较大的(或较小的)直径。因此，可以根据离子半径进行讨论。

考虑上述的初步研究的结果，使用细合金微粒膜作为导电膜制备了面传导电子发射器件。在实际的器件结构中，流过器件的电流被认为提供了类似于初步研究中加热的效果，因而将发生构成低功函数的元素的扩散和沉淀。如后所述，在表面上的最初的低功函数材料部分也可以通过对器件在包括在表面上的构成低功函数材料部分的元素的金属化合物的蒸汽环境中进行激活处理制成。

代替上述的细合金微粒膜，也可以使用由作为主要成分的金属元素的细微粒和构成低功函数的金属元素的细微粒的混合物制成的膜。在这各情况下，没有沉淀发生。但是构成低功函数材料的金属元素通过主要成分的细金属微粒之间的边界向细微粒膜的表面扩散。

上述要求可以用作为主要成分的金属元素和构成低功函数材料的金属元素的各种组合来满足，到表如表1所示。

表1主要成分低功函数材料AU Y，Sc，Co，Zr，Hf，Nb，Ta，Cr，Ru，

Ti，Mo，W，V，Ag，Mn，Cu，BeAg Y，Sc，Zr，Hf，Ta，MnPd Sc，Co，Zr，Hf，Ni，Fe，Nb，Ta，Cr，

Ru，Ti，Mo.W，V，Mn，Cu，BeMn Sc，Zr，HfCo Zr，Hf，Fe，Nb，Ta，Cr，Ru，Ti，Mo，

W，V，Cu，BeCu Zr，Hf，Fe，Nb，Ta，Cr，Ti，Mo，W，

VZr HfNi Fe，Nb，Ta，Cr，Ru，Ti，Mo，W，V，

BeFe Nb，Ta，Ti，VNb Ti，VOs Cr，Ru，Ti，Mo，W，V，BeIr Cr，Ru，Ti，Mo，W，V，BePt Cr，Ru，Ti，Mo，W，V，BeCl Ti，VRu Ti，Mo，W，VMo VW V

如表1所示，在许多情况下，有一种以上的元素可被用于相应于每个第一金属元素的第二金属元素.还有两种或多种金属可和第二金属元素共同使用。

按照本发明的第一第二实施例的面传导电子发射器件的优点和特点已在上面描述了。

现在参照图3A-3C说明第一、第二实施例的器件的制造方法。

(1)用清洁剂水和有机溶剂对衬底1很好地清洗。通过汽化或溅射在衬底1上淀积用于器件电极的材料。然后使用例如光刻技术使该材料成形从而形成器件电极2、3(图3A)。

(2)这样制成由细合金微粒或至少两种细金属微粒的混和物构成的导电薄膜4，使得器件电极2、3通过导电薄膜4相连(图3B)。

导电薄膜4可由例如通过利用金属进行溅射在衬底1上淀积合金膜来制造。如果溅射时的压力比通常淀积膜时使用的压力高，则得到的膜具有不同于连续结构的细微粒结构。在使用淀积技术的情况下，可以在适当选择的压力下在惰性气体例如氩的环境中通过进行汽化形成细微粒膜。

在由溅射或汽化淀积膜的过程中，如果使用两种或多种对象或汽化源，并如果通过交替地打开并关闭节气门进行溅射或汽化，则可以获得由不同种类的细微粒的混合物构成的膜。

也可以在衬底上涂以有机金属化合物溶液然后烘干来形成所需的细微粒膜。

(3)然后进行激励成形处理。一种激励成形处理的专门方法是使电流通过薄膜，如下所述。如果使用电源(未示出)在器件电极2、3之间施加电压，使电流通过薄膜4，则导电薄膜4的结构就发生局部改变，并因而形成电子发射区5(图3C)。在激励成形处理中，在导电薄膜中发生了变形、局部破坏或质的改变，并因而在其中形成了结构不同的部分。上述的结构不同的部分用作电子发射区5。图4A、4B说明进行激励成形处理时所加的电压波形。

在成形处理时使用的电压最好是脉冲形的。具有恒高度的一串脉冲可被加上，如图4A所示，或者加上如图4B所示的具有不断增加的高度的脉冲。

在图4A中，T1和T2分钟代表脉宽和脉冲间隔。对于大多数情况，T1的设定范围为1μsec到10msec，T2的设定范围为10μsec到100msec。三角波的脉冲高度(在成形处理中它给出峰值电压)按照面传导电子发射器件的类型选择合适的值。通过施加这种脉冲几秒到几十分的时间范围进行激励成形处理。脉冲波形并不限于三角波，也可以使用矩形波或其它合适的波形。

在图4B所示的波形的情况下，T1和T2也分别被选择与图4A相似的值。在这种情况下，三角波的高度(在成形处理中的峰值电压)按号增加，例如步增加0.1V。

在成形处理期间，在每个脉冲间隔中监视电阻，这通过施加一个足够小的电压例如0.1V不至于使导电薄膜4发生局部破坏或变形时测量产生的电流来进行。当该电阻已达到一个高的阻值时，例如1M Ω或更高，停止成形处理。

(4)在成形处理之后，器件根据需要进行激活处理，通过进行激活处理，在器件电流If和发射电流Ie中可以引起大的改变。

激活处理可以通过以类似于激励处理的方式对导电薄膜施加脉冲来进行，在含有构成上述的低功函数材料的金属元素的金属化合物的蒸汽的环境中进行激活处理。在上述环境中所含有化合物可以从以下的组中选择，包括：金属卤化物，例如氟化物，氯化物，溴化物，以及满足上述要求的金属碘化物；烷基金属例如甲基金属，乙基金属，以及苯基(金属；金属的b-二酮化物，例如乙酰丙酮化物，二新戊酰甲基化物以及六氟乙酰丙酮化物；金属烯炔基(enyl)配合物例如烯丙基配合物和环戊二烯基配合物；芳烃配合物例如苯基配合物；金属羰基；金属烷氧化物；以及这些的任意组合。

含有在表1中所列的构成低功函数材料的元素的金属化合物可以从这些组中选择，其中包括NbF₅，NbCl₅，Nb(C₅H₅)(CO)₄Nb(C₅H₅)₂Cl₂，Ta(C₅H₅)(CO)₄，Ta(OC₂H₅)₅，Ta(C₅H₅)₂Cl₂，Ta(C₅H₅)₂H₃，WF₆，W(CO)₆，W(C₅H₅)₂Cl₂，W(C₅H₅)₂H₂，以及W(CH₃)₆。膜可以包括除上述金属之外例如碳元素的物质，根据需要而定。

(5)通过上述处理获得的电子发射器件希望经过稳定处理。其目的是除去不需要的物质例如在真空室内的有机物分子和在上述激活处理中引入的金属化合物。抽真空室的泵系统最好是无油型的，使得电子发射器件不受油的污染，油会引起电子发射器件的特征的不稳定。更具体地说，可以使用吸附泵、离子泵之类。

要求真空室内的有机化合物的局部压力小于1.3×10^-6Pa，小于1。3×10^-8Pa更好，使得在激活处理期间引入的金属化合物产生的金属或金属化合物以及由上述的有机化合物产生的碳或碳化物不再重新淀积。此外，还需要当真空室被抽空时把整个真空室加热，使得附在内壁上或电子发射器件上的有机物分子或金属化合物分子被除去。加热最好在80至250℃温度范围内进行，高于150℃更好，加热的时间尽可能长。然而，本发明不限制于这些详细的条件，但应根据真空室的大小和形状以及电子发射器件的结构合适地选择加热的条件进行加热。要求把真空室抽到尽量低的压力。更具体地说，要求压力小于1×10^-5Pa，小于1.3×10^-6Pa则更好。

在稳定处理之后，要求维持已进行过稳定处理的环境，以用于器件的操作。然而，在压力上的小的增加将是允许的，以便如果有机物质和金属化合物已被除去达到足够低的浓度时维持稳定特性。

如果上述关于真空环境的要求被满足，则可以抑制碳和碳化物的淀积以及金属和金属化合物的加入。这样，便可以除去不需要的气体例如吸附在真空室的内壁和衬底上的H₂O和O₂，否则这些物质会对电子发射特性带来不良影响。结果，器件电流If和发射电流Ie被稳定了。

本发明的第三实施例说明如下。在第三实施例中，导电薄膜由包括作为主要成分元素的贵金属元素和作为构成低功函数材料层的碱金属元素或碱土金属元素构成的细微粒构成，其中细微粒具有包括贵金属元素的相的结构，其中贵金属元素的相8包括贵金属元素和碱金属元素或碱土金属元素的中间金属化合物的相7，如图5所示。

众所周知，碱金属，碱土金属，以及这些金属的氧化物具有极低的功函数。这些金属或氧化物的功函数比表1所列金属的功函数低得多。因此，即使导电薄膜的表面的一部分被具有低功函数的这种材料覆盖，电子发射特性也能被改善。

然而，因为碱金属和碱土金属在化学上是活性的，所以如果包括某种碱金属或碱土金属的金属层在细微粒的表面上被暴露，则被暴露的金属和即使在真空环境下仍存在的少量的剩余的H₂O之类起反应，因而难于使这种金属系统保持在稳定状态。

在本实施例中，为避免上述问题，贵金属和碱金属或碱土金属的中间金属化合物的相被加入贵金属的相中，从而得到由包括碱金属或碱土金属的细微粒构成的稳定的导电薄膜，这种导电薄膜可以通过在合适的惰性气体环境中从贵金属和碱金属或碱土金属的单独的蒸发源中同时地蒸发这些金属，从而在衬底上淀积金属混合物而制成。在这种结构中，如果碱金属或碱土金属的量太小，就不能得到在电子发射特性方面的足够的改善。相反，如果碱金属或碱土金属的量太大，则使中间金属化合物相被暴露于微粒表面的可能性变大，因而使电子发射特性不稳定。碱金属和碱土金属的合适的含量的范围为3到8原子％，同时它取决于贵金属和碱金属或碱土金属的具体组合。

碱金属元素和碱土金属元素当它们和氧结合时比当它们形成中间金属化合物时在能量状态上是更稳定的。这意味着如果给予热能或类似的能量，被包括在贵金属相中的中间金属化合物相中的碱金属或碱土金属原子可以从内部向表面以相当慢的速度扩散，并且已经达到表面的碱金属或碱土金属原子和氧反应，其结果使得在表面形成了低功函数材料部分。虽然在器件工作期间低功函数材料被损失，但通过上述的从内部向表面的扩散会被不断地供给。结果，使低功函数材料层得以保留而不被损失。如较早说明的那样，如果只有导电薄膜的一部分被涂上包括碱金属或碱土金属的低功函数材料层，则足以获得上述效果。这意味着通过扩散使碱金属或碱土金属的供应的低速度足以长期地维持这一效果。

按照本发明通过上述方法制造的电子发射器件的基本特性将参照图6、图7说明如下。

图6是真空处理设备的示意图，它也用作测量和评定设备。

在图6中，标号11代表真空室，标号12是抽真空泵。电子发射器件被放在其空室11中。标号13是向电子发射器件提供器件电压Vf的电源。标号14是用来测量流过器件电极2、3之间的导电薄膜4的器件电流If的电流表。标号15是用来捕捉通过从电子发射区5发射的电子而引起的发射电流Ie的阳极。标号16是用来对阳极15提供高压的电源。标号17是用来测量由从电子发射区5发出的电子而形成的发射电流Ie的电流表。阳极电压最好设定在1KV到10KV之间。阳极和电子发射器件之间的距离最好在2mm到8mm的范围内。

在真空室11中，提供有例如真空计(未示出)的装置，用来评定真空条件，在此条件下评定电子发射器件。抽真空泵12包括通常的高真空泵系统，其中包括旋转泵和涡轮-分子泵，还有超高真空泵系统，其中包括离子泵。在其中放置电子源基片的整个真空处理设备可用加热器(未示出)加热。因此，这真空处理设备可被用来进行上述的成形处理和成形处理之后的其它处理。

图7是发射电流Ie和器件电流If相对于器件电压Vf的示意性曲线，这些特性是使用图6所示的真空处理设备测量的。在图7中，发射电流Ie较之器件电流If非常小，因而这电流以任意的单位表示，其中在竖轴和横轴都使用线性刻度。

由图7可见，本发明的面传导电子发射器件关于发射电流Ie具有以下三个特点：

(i)当大于某一值(叫作门限电压，由Vth表示)的电压加于面传导电子发射器件时，发射电流Ie随所加电压的增加急剧增加。在另一方面，当施加的电压小于门限电压Vth时，基本上检测不到发射电流Ie。这意味着本发明的面传导电子发射器件是非线性器件，它具有明显的门限电压Vth，在此电压下，发射电流发生急剧变化。

(ii)发射电流Ie随器件电压Vf的变化单调增加，因而可以通过简单地控制器件电压Vf来控制发射电流Ie。

(iii)由阳极25捕捉到的总的发射电荷取决于器件电压Vf施加时间的长度。这说明可以通过控制器件电压施加时间来控制由阳极54捕捉到的总的发射电荷。

从以上说明可以看出，本发明的面传导电子发射器件的电子发射特性响应施加的信号而改变，因而容易控制电子发射特性的变化。这性能使得能够实现一种电子源，在其中放置大量的电子发射器件，也能提供一种使用这种电子源的图象显示装置，它可以被广泛地用于多种应用中。

当按照本发明的第一、第二或第三实施例的面传导电子发射器件的电子发射特性变差时，可以使用下述方法恢复其特性。

如果低于用于引起电子发射的通常的驱动电压的电压被加于器件上，则在长期操作之后可能发生的性能的轻微变劣可以得到恢复。

这种恢复之所以能发生的理由如下。

虽然涂在导电薄膜表面上的低功函数材料层在操作期间逐渐损失，但为降低功函数所需的元素从导电薄膜的内部提供，因而维持低功函数。然而，该器件的某些部分的条件恶劣，因而在这些部分中的低功函数材料层很快地丢失，例如在电子发射区的高电位侧和在导电薄膜的高电位侧的端部。对于这些部分，上述元素的供应是不够的，因而可能发生某些变劣。在变劣之后，如果施加低于正常操作电压的电压，则可以抑制低功函数材料的消耗，同时上述元素从内部供给，直至特性被恢复为止，在这一恢复处理期间施加的电压应当大于If-Vf特性的门限电压。如果所加电压低于门限电压，则没有电流通过器件，因而不能给予器件用来使元素扩散或转移的能量。

在图7所示的具体例子中，器件电流If随器件电压Vf而单调增加，然而，在某些情况下，器件电流If对器件电压Vf的特性表现为电压控制的负阻特性。器件电流If对器件电压Vf的特性可以通过控制上述的处理进行控制。

现在说明在其上排列着许多上述的面传导电子发射器件的电子源以及利用这种电子源实现的图象形成装置。

面传导电子发射器件可以不同的方式排列。

排列面传导电子发射器件的一种方法是沿一条称为器件行的直线排列许多器件，使各个器件的一端彼此共同相连，而各个器件的另一端也彼此连到一起，从而形成梯形互连。许多相同的器件行被平行排列，控制电极(也叫栅极)沿垂直于上述器件行的方向(列向)排列在电子发射器件的上方。电子发射器件的电子发射由这些控制电极控制。另一种方法是沿X方向和Y方向以简单矩阵的形式排列许多电子发射器件，其中排在相同行中的每个器件的一个电极共同连接于沿X方向的互连上，而排在同一列中的每一器件的另一电极共同连接在沿Y向设置的另一个互连上。这种器件排列叫做简单矩阵排列，下面详细说明。

本发明的面传导电子发射器件具有上述的特点(i)到(iii)。即，在大于门限电压的电压范围内，从面传导电子发射器件发射的发射电流可以通过控制加在相对设置的器件电极之间的脉冲宽度和高度进行控制。在另一方面，在低于门限电压的电压范围内，基本上不发生电子发射，这一性能可被用于控制大量的电子发射器件的阵列。即，如果以脉冲形式分别对各个器件加以合适的电压，则所需的面传导电子发射器件的电子发射量响应输入信号而变化。这样，可以选择所需的面传导电子发射器件并控制该器件的电子发射量。

现在参照图8、图9说明一种在其上排列着大量的本发明的电子发射器件的电子源基片。在图8中，标号21代表电子源基片，标号22代表X沿方向的互连，标号23代表沿Y方向的互连。标号24代表面传导电子发射器件，标号25代表互连。沿X方向的互连22包括m条线DX1，DX2，…，DXm，它们可以通过蒸发、印刷或溅射由导电金属之类制成。互连的材料、厚度和宽度按满足具体应用的要求进行选择。沿Y方向的互连23包括几条线DY1，DY2，…，DYn，它们可以用和沿X方向的互连22相同的方式制成。这些沿X方向的m个互连22和沿Y方向的n个互连23由中间层绝缘膜(未示出)彼此绝缘，其中m，n是正整数。

中间层绝缘膜(未示出)通过蒸发、印刷或溅射由SiO₂之类的材料制成。例如，中间层绝缘膜可以在沿X方向形成互连22的基片21的整个面积上形成，或者在所需面积内局部地形成，其中中间层绝缘膜的厚度和材料以及制造方法被合适的选择，使得中间层绝缘膜可以承受出现在沿X方向的互连22和沿Y方向的互连23之间在其交叉处出现的电压。沿X方向的互连22和沿Y方向的互连23和每个相应的外部端子相连。

此外，各个面传导电子发射器件24的器件电极(未示出)通过m个沿X方向的互相22，n个沿Y方向的互连23以及导电金属互连25彼此相连。互连22和23的材料，互连25的材料以及每对器件电极的材料可以完全相同、部分相同或不同的。这些材料可以从上面列出的用于器件电极的材料组中选择。当器件电极和互连用相同材料制成时，连到器件电极的互连可以认为是器件电极。

沿X方向的互连22和扫描信号供给装置(未示出)相连，使得由扫描信号供给装置产生的扫描信号通过沿X方向的互连加到器件行上，从而选择排列在X方向的行中的面传导电子发射器件24。在另一方面，沿Y方向的互连23和调制信号发生装置(未示出)相连，使得由调制信号发生装置产生的调制信号通过沿Y方向的互连23加到排列在每个Y方向的列中的面传导电子发射器件24上，从而按照输入信号调制这些面传导电子发射器件。等于扫描信号和调制信号之间的差的电压作为驱动电压被加到每个面传导电子发射器件上。

在上述的方案中，可以选用任何所需的器件，并可以通过简单矩阵形式的互连进行独立地驱动。

下面参照图9，10A，10B和11说明由具有以上述方式形成的简单矩阵互连的电子源构成的图象形成装置。图9是图象形成装置的图象显示装置的例子的示意图，图10A和10B是在图9中所示的图象形成装置中使用的荧光膜的示意图。图11是按照给定的NTSC TV信号用于驱动图象形成装置从而显示图象的驱动电路的例子的示意的方块图。

在图9中，标号21代表电子源基片，在其上排列着许多电子发射器件。31代表后板，在其上固定着电子源基片21，36代表面板，包括玻璃底板33，其内表面涂以荧光膜34，由金属涂层35支撑着。标号32代表支撑框架，后板31和面板36通过玻璃料之类被固定在其上。标号24代表相应于图2A或2B所示的电子发射区的部分。标号22和23分别代表沿X方向和沿Y方向的互连，它们和每个面传导电子发射器件的器件电极对相连。

如上所述，壳体37由面板36、支撑架32以及后板31构成。后板31的主要用途是加强电子源基片21的机械强度。如果电子源基片21本身具有足够的机械强度，则不再需要后板31。在这种情况下，支撑框架32可直接地连接到电子源基片21上，使得壳体37由面板36，支撑框架32以及电子源基片21构成。在另一方面，也可以在面板36和后板31之间放置称为隔片(未示出)的支撑件来构成壳体37，它有足够大的强度抵抗大气压力。

图10A和10B是荧光膜的示意图。在单色情况下，荧光膜34简单地由荧光物质构成。不过，在彩色荧光膜的情况下，荧光膜包括荧光物质39，和黑色导体38，根据荧光物质的排列它被称为黑条或黑色矩阵。在彩色显示装置中，黑色矩阵或黑条被设置在三种基色的荧光物质39之间的边界处，从而减少颜色的混合。黑条(黑色矩阵)也防止由于外部光在荧光膜34上的反射而使对比度减小。黑条通常由以石墨为主要成分的材料制成，其它的具有导电性和低的透射率和低的反光率的材料也可以使用。

在单色或彩色的情况下，荧光物质可以通过淀积或印刷被涂在玻璃基片上。荧光膜34的内侧通常由金属涂层35覆盖。金属涂层的一个目的是直接地向面板36反射由荧光物质向内部发出的光，从而增加亮度。其另一个用途是作为施加用来加速电子束的电压(电子束加速电压)的电极。此外，金属涂层也保护荧光物质不会被在壳体中产生的负离子的碰撞而破坏。形成金属涂层的方法如下。首先形成荧光膜，荧光膜的内表面被弄平(这一弄平处理通常称为成膜)。然后，例如通过淀积在荧光膜上淀积Al。

成板36也可以在荧光膜34的外侧具有透明电极(未示出)，从而增加荧光膜34的导电性。

在彩色图象形成装置的情况下，当把元件组装并被密封在装置中时，各种颜色的荧光物质必须设置在与电子发射器件相应的正确位置上，因而需要精确地定位。

下面说明图9所示的图象形成装置的制造方法的例子。

图12是制造图象形成装置所用设备的示意图。图象形成装置41通过抽气管42和真空室43相连，同时真空室43通过控制阀44和抽气系统45相连。真空室43具有压力计46和4线质谱仪47用来测量真空室内的环境中的压力和各种气体成分的局部压力。因为难于直接测量图象形成装置41的壳体37内部的压力，所以该压力由测量真空室43中的压力来间接地确定。按照测量的压力控制处理条件。

气体管道48与真空室42相连，从而使为控制真空室内的环境所需的气体被引入真空室中。气体管道48的另一端与呈气缸或密封容器形式的气源50相连。在气体管道的中部有流量控制装置49，用来控制气体的流量。根据要被引入真空室的气体的种类，可以使用各种类型的装置作为流量控制装置49。其中包括能够控制漏泄气体量的例如缓慢漏泄阀以及流量控制器。

使用图12所示的设备，把壳体37的内部抽空，然后进行激励成形处理。在激励成形处理中，如图13所示，沿Y向的互连23共同连到公共电极51，并且通过行选择装置53从许多相同的沿X方向的互连中选择一个沿X方向的互连22，并由电源52对沿所选行的所有器件24同时施加电压脉冲，借以进行成形处理。脉冲波形和终止条件可以类似于前述的单个器件的方式进行合适地选择。此外，如果对沿X方向的多个互连如此施加脉冲，使得各个脉冲具有不同的相位，从而一行一行地进行转换(这一技术称为涡卷)，则沿不同行中的所有器件都一行一行地进行激励成形处理。

在成形处理之后，进行激活处理。壳体37的内部被抽空到足够低的压力。然后通过管道48引入金属化合物气体。

在包括用上述方式引入的金属化合物的环境中，对各个电子发射器件施加电压，使得金属被淀积在包括电子发射区的一个有限的区域内，从而和上述的单个器件一样实现电子发射的增加。上述的对器件施加电压可以和激励处理一样，通过在所选的沿X方向的互连加上电压脉冲进行。此外，也可以通过涡卷对所有器件进行激活处理。

在激活处理之后，需要象单个器件那样进行稳定性处理。壳体37的内部被无油抽空系统45抽空，其中包括例如离子泵、吸附泵，通过抽空管42进行抽空，同时把壳体加热到80到250℃，借以除去在激活处理时引入的有机物质和金属化合物。然后抽空管通过燃烧器加热进行密封。如果需要，还进行吸气剂处理，以便在壳体37密封之后维持足够低的压力。在吸气剂处理中，把放在壳体37内预定位置的吸气材料(未示出)在密封壳体37之前或之后立即由电阻加热器或RF加热，从而使吸气材料蒸发。一般的吸气材料以Ba为主要成分。被蒸发的吸气剂材料具有吸收能力，使壳体37的内部环境维持在低的压力下。

参见图11，下面说明一个驱动电路的电路结构的例子，该驱动电路用来驱动由简单矩阵型电子源构成的图象显示装置，使得在其上按照NTSC电视信号显示电视图象。在图11中，标叫61是图象显示装置，62是扫描电路，63是控制电路，64是移位寄存器。此外，65是行存储器，66是同步信号分离电路，67是调制信号发生器，Vx和Va是直流电压源。

图象显示装置61通过端子DOX1到DOXm和端子DOY1到DOYn和高压端子Hv被连到外部电路。设置在显示屏内的电子源通过这些端子按下述方式驱动。通过端子DOX1到DOXm向排成m×n矩阵形式的面传导电子发射器件施加扫描信号，从而逐行地驱动这些器件(每次n个器件)。

在另一方面，通过端子DOY1到DOYn把调制信号加到由上述扫描信号选择的一行中的每个面传导电子发射器件上，借以控制由每个器件发出的电子束。例如10KV的直流电压通过高压端子由直流电压源加到器件上。这电压用来加速每个面传导电子发射器件发出的电子束，使得电子获得足够高的能量激励荧光物质。

扫描电路62的操作如下，扫描电路62包括m个开关元件(S1到1sm)。每个开关元件或者选择由直流电压源输出的电压Vx或者选择OV(地电位)，使得所选的电压通过端子DOX1到DOXm加到图象显示器件61上。每个开关元件S1到Sm用开关器件例如FET构成。这些开关器件S1到Sm响应由控制电路63发出的控制信号Tscan进行操作。

直流电压源Vx的输出电压被设定为这样一个固定值，使得不被扫描的器件加以小于面传导电子发射器件的电子发射门限电压的电压值。

控制电路63负责控制各个电路，从而按照从外部电路输入的图象信号正确地显示图象。响应从同步信号分离电路66收到的同步信号Tsync，控制电路63产生控制信号Tscan，Tsft和Tmry，并把它们送到相应的电路。

同步信号分离电路66用普通滤波电路构成，可以从由外部电路输入的NTTS电视信号中提取出同步信号分量和亮度信号分量。虽然被同步信号分离电路66提取出的同步信号在图11中简单地用Tsync表示，但实际的同步信号包括水平同步信号和垂直同步信号。从电视信号中提取的图象亮度信号分量在图11中用DATA表示。它被送到移位寄存器64。

移位寄存器64以按时间串行的方式接收DATA信号，并把它转换成逐行图象的并行信号。移位寄存器64的上述的转换操作响应由控制电路63发出的控制信号Tsft进行(即控制信号Tsft作为移位寄存器64的移位时钟)。在被转换成并行信号之后，由N个并行信号Id1到Idn构成的一行图象数据从移位寄存器64输出(用以驱动N个电子发射器件)。

行存储器65用一段所需的时间存储图象数据的一行。即行存储器65在由控制电路63产生的控制信号Tmry的控制下存储数据Id1到Idn。被存储的数据的内容作为数据I′d1到I′dn从行存储器65输出，并供给调制信号发生器67。

调制信号发生器67按照各个图象数据I′d1到I′dn产生信号，使得每个面传导电子发射器件被由调制信号发生器67产生的相应的调制信号正确地驱动，其中调制信号发生器67的输出信号通过外部端子DOY1到DOYn供给图象显示装置61的面传导电子发射器件。

如下所述，本发明使用的电子发射器件具有基于发射电流Ie的基本特征。在电子发射中，有一明显的门限电压Vth。即只有当加于电子发射器件的电压高于门限电压Vth时才发生电子发射。在所加电压大于门限电压的情况下，发射电流随所加电压的变化而变化。因此，当脉冲形的电压加于器件上时，如果电压大于门限电压，则输出端子束，而如果小于门限电压，则不发射电子。在上述操作中，可以借助于改变脉冲高度Vm来控制电子束的强度。此外，可以改变脉冲宽度Pw来控制电子束所带电荷的总量。

由上述可见，可以使用基于电压调制的技术或基于脉宽调制的技术控制电子发射器件，使其按照输入信号发射电子。当使用电压调制技术时，调制信号发生器67被设计成能产生具有固定宽度而高度可按输入数据变化的脉冲。

在另一方面，如使用脉宽调制技术，则调制信号发生器被设计成产生具有恒定高度而宽度可随输入信号而变化的脉冲。

移位寄存器64和行存储器65可以是模拟型的或数字型的，只要能以所需的速率进行图象信号的串一并转换和存储操作即可。

当这些电路采用数字技术时，需要有一模一数转换器连在同步信号分离电路66的输出端，使得其输出信号DATA从模拟型变为数字型的。此外，应该根据行存储器65的输出是模拟的还是数字的来选择合适类型的调制信号发生器67。当使用利用数字信号的电压调制技术时，调制信号发生器67需有一数-模转换器并根据需要增加一个放大器。在脉宽调制的情况下，调制信号67例如可以包括高速信号发生器，用来对由电信号发生器发出的脉冲计数的计数器，以及用来比较计数器的输出和上述存储器的输出值的比较器。如果需要，再对上述电路增加放大器，使得由比较器输出的脉宽调制信号的电压被放大为足以驱动面传导电子发射器件的电压。

在另一方面，在使用利用模拟信号的电压调制技术的情况下，放大器例如运算放大器被用作调制信号发生器67。如果需要的话增加移位器。在使用脉宽调制技术而利用模拟技术的情况下，可以使用电压控制振荡器(VCO)作为调制信号发生器67。如果需要，再对上述电路加上放大器，使得VCO的输出电压被放大到足以驱动电子发射器件的电平。

在以上述方式按照本发明构成的图象显示装置中，借助于通过外部端子DOX1到DOXm，DOY1到DOYn对每个电子发射器件施加电压来发射电子。发射的电子被通过高压端子Hv加到金属涂层85或透明电极(未示出)的高压加速。被加速的电子撞击荧光膜84，使其发光，结果便由从荧光膜发出的光形成图象。

虽然本发明的图象形成装置已参照实施例进行了说明，但本发明并不限于这些细节。因为在结构和材料上都可作出各种改型。此外，虽然在上述说明中假定输入信号符号NTSC标准，但也可使用其它标准的信号例如PAL或SECAM标准的信号。由多于上述标准的较多的行组成的TV信号也可以使用(例如包括MUSE和其它高清晰度电视标准的这些标准)。

现在结合图14和15说明使用梯形电子源的图象形成装置和梯形电子源。

图14是本发明的梯形电子源的一个例子的示意图。在图14中，标号21是电子源基片，24是电子发射器件，24是互连DX1到DX10，用来把多个电子发射器件24连在一起。在梯形电子源基片中，许多电子发射器件24沿X方向排列在一行行中(这行叫作器件行)，许多相同的器件行被平行地排列在基片上。每个器件行可通过相应的公共互连对所需器件行单独提供驱动电压被独立地驱动。即把大于电子发射门限的电压加于要被驱动的器件件上，同时把小于电子发射门限的电压加于其它不想被驱动的器件行上。一些行的互连，例如DX2到DX3可以连在一起。

图15是具有梯形电子源的图象形成装置的平面结构的示意图。在图15中，标号71是栅极，72是供电子通过的开孔，73是向壳体外面伸出的外部端子DOX1、DOX2，…，DOXm，74是与栅极71相连并向外伸出的外部端子G1，G2，…，Gn。在图15中，和图9图14相同的符号表示相同的部件。图15所示的图象形成装置和参照图9所述的简单矩阵图象形成装置的区别主要在于，图15所示的图象形成装置具有位于电子源基片21和面板36之间的栅极71，而图9所示的图象形成装置没有栅极。栅极71被用来调制由电子发射器件发出的电子束。栅极71包括沿垂直于以梯形排列的器件行延伸的条形电极，其中条形电极具有圆的开孔72，每个处在和每个电子每发射器件相应的位置，使得电子束可以通过这些开孔。栅极的形状和位置不受图15所示的限制，例如，可以以网孔形式设置并多开孔。此外，这些开孔也可以设在面传导电子发射器件的附近或其周围。

从壳体向外伸出的端子73和从壳体向外伸出的栅极端子74和控制电路(未示出)电气相连。

在这种图象形成装置中，图象调制信号的一行和一行一行地驱动(扫描)电子发射器件的操作同步地加到栅极的各个列上，从而控制射到荧光物质上的电子束，这样便一行一行地显示图象。

本发明的图象形成装置不仅可用于电视系统，也可用于其它显示系统，例如电视会议系统，用于计算机系统的显示等。此外，本发明的图象形成装置可以和感光鼓以及其它元件相连，从而形成光学打印机。

例子

下面参照实施例对本发明进行更详细地说明。不过，本发明并不限于这些特定的例子，不脱离本发明的构思可以做出各种改型、改变和替换。

例1

下面说明按照本发明的第一实施例的面传导电子发射器件的一个具体例子。在此例中，导电薄膜由包括Pd为主要成分的金属元素还包括Zr为构成低功函数材料层的金属元素的合金的细微粒构成。

本例中的电子发射器件具有图2A和图2B的相同结构。下面参考图3A到3C说明制造本例器件的方法。

步骤(a)

用石英玻璃基片作为衬底1。石英玻璃基片被用清洁剂、水和有机溶剂彻底清洗。使用旋转涂器在石英玻璃基片上涂上光刻胶(RD-2000N-41：Hitachi Chemical Co.，Ltd)然后在80℃下预烘干20分钟。使用具有相应于具有宽度W1＝300μm，间距L1-2μm的电极形状的图形通过光掩模使光刻胶曝光。然后用显影剂显影，从而在光刻胶中形成相应于电极形状的开口。此外，把光刻胶在120℃下进行后烘干20分钟，从形成抗蚀剂图形。

步骤(b)

通过真空蒸发在上步已形成抗蚀剂图形的衬底上淀积100nm的Ni膜。然后使用有机溶剂除去抗蚀剂图形，从而形成电极2、3(图3A)。

步骤(c)

然后用真空蒸发淀积50nm的Cr膜。在其上涂上光刻胶(A2-1370：Hoechst Corporation)，使用普通的光刻技术在光刻胶中形成相应于导电薄膜(后述)形状的开口。这样，便得到了光刻胶图形。

然后进行湿刻，除去通过开口露出的Cr膜。然后使用有机溶剂除去光刻胶。这样便得到Cr膜图形。

步骤(d)

在130Pa的压力的氩气中以Zr合金为对象(target)使为5原子％的Pd进行溅射，溅射电压为2KV，从而形成平均厚度为30nm的细的合金微粒膜。

然后用湿刻法除去Cr图形，从而除去细合金微粒膜的不需要的部分，得到所需形状的导电薄膜4(图3B)。

步骤(e)

通过上述处理步骤得到的器件被放在图6所示的真空处理装置中，并对器件进行激励成形处理，从而形成电子发射区。在上述的激励成形处理中，真空室11使用包括吸附泵和离子泵的抽空泵系统12被抽到大约1×10^-3Pa。对器件施加三角脉冲，同时逐渐增加脉冲高度，使得形成电子发射区5。脉冲的宽度T1和间隔T2设为T1＝1msec，T2＝10msec。在每个脉冲间隔内通过测量当加以高度为0.1V的方波脉冲时所发生的电流来监视电阻。当电阻已达1MΩ时激励成形处理结束(图3C)。

步骤(f)

然后按下述进行激活处理。把ZrCl₄引入真空室。这样调节流量，使得压力成为大约5×10^-3Pa。在此环境中，以10msec的间隔对器件施加30分钟的宽度为100μsec高度为15V的矩形脉冲。

在上述的激活处理之后，观察在器件电流If和发射电流Ie的增加。

把真空室及放在其内的器件在150℃下加热，同时对真空室进行抽空。然后使真空室和器件冷却至室温。当真空室和器件的温度已下降到室温时，真空室内的压力为1.3×10^-4Pa。

对照例1

为比较起见，除去在步骤(d)中的形成导电薄膜的处理中使用Pd作为溅射目标从而形成30nm厚的由细Pd微粒构成的膜之外，以和上例1相同的方式制造了面传导电子发射器件。

对例1和对照例1所获得的器件的电子发射特性和特性随时间的改变(由于劣化)进行了评定。在评定中，高度为15V、宽度T1为100μsec的脉冲电压以10msec的间隔被加到器件上。器件被放在离开阳极5mm处，并在器件和阳极之间加上1KV的电压。

在试验开始时和经过一段时间之后试验结束时的两种器件的发射电流Ie，器件电流If和电子发射效率进行了测量，结果如表2所示。

表2

开始时
开始时		Ie If η(μA) (mA) (％)	Ie If η(μA) (mA) (％)
例1对照例1	4.0 2.0 0.203.8 2.0 0.19	Ie If η(μA) (mA) (％)	Ie If η(μA) (mA) (％)	3.2 1.7 0.192.4 1.6 0.15

为了评价可恢复性，对已经经过上述老化的例1的器件还进行了下列处理。

即，不对阳极施加任何电压，对器件施加5分钟的高度为11V的脉冲。在以上的处理之后，再对器件的电子发射特性进行测量。结果是：发射电流Ie＝3.7μA，器件电流If＝1.9mA，电子发射效率η＝0.19％，其中观察了电子发射特性的恢复。

恢复机理可能如下：

电子发射器件的某些部分在正常操作期间碰到了大的电流密度的严重条件，在该部分的低功函数材料层失去如此之快，以致从内部对在表面的低功函数材料层的元素供给不足。如果对器件加以低于正常操作电压的电压，则低功函数材料的损失被抵制，同时保护这一元素的供给，因而失低功函数材料层被恢复。

例2

除去步骤(d)的形成导电薄膜的处理中用5原子％的Pd Ti合金作为溅射对象，以及在步骤(f)的激活处理中用TiCl₄气体之外，以和例1相同的方式制造了面传导电子发射器件。

对照例2

为了对照，除去在用来形成导电薄膜的步骤(d)中使用Pt作为溅射对象形成由细Pt微粒构成的膜之外，以和上例2相同的方式制造了面传导电子发射器件。

以例1和对照例1相同的方式对在例2和对照例2获得的器件的电子发射特性和特性随时间的变化(由于老化)进行了评定，结果如表3所示

表3

开始时
开始时		Ie If η(μA) (mA) (％)	Ie If η(μA) (mA) (％)
例2对照例2	3.0 1.5 0.202.8 1.6 0.18	Ie If η(μA) (mA) (％)	Ie If η(μA) (mA) (％)	2.8 1.5 0.192.0 1.3 0.15

例3

除去在步骤(d)的形成导电薄膜时使用7原子％Ni和4原子％Ti的Ir合金作为溅射对象形成由上述合金的细微粒构成的膜以及在步骤(f)进行激活时使用TiCl₄气体和IrCl₄的混合物之外，以例1相同的方式制造了面传导电子发射器件.

对照例3

为了对照，除去在步骤(d)用于形成导电薄膜的处理中使用Ni作为溅射目标从而形成由Ni细微粒构成的膜之外，以和上述例3相同的方式制造了面传导电子发射器件。

对例3和对照例3所获得的电子发射器件的电子发射特性和该特性随时间的改变(由于老化)以I例1和对照例1相同的方式进行了评定，结果如表4所示

表4

开始时
开始时		Ie If η(μA) (mA) (％)	Ie If η(μA) (mA) (％)
例3对照例3	3.0 1.6 0.192.8 1.6 0.18	Ie If η(μA) (mA) (％)	Ie If η(μA) (mA) (％)	2.8 1.5 0.192.0 1.3 0.55

虽然Ir的功函数和Ni相比并不如此之低，但Ir具有高的熔点和小的离子半径。因此，Ir和Ti一起向电子发射区的表面扩散并在表面上沉淀。这可以改善稳定性。

例4

按照例1中使用的同样的步骤步骤(a)到步骤(c)在石英基片上形成器件电极。然后在其上形成具有相应于导电薄膜的图形的Cr膜。此后，进行下列处理：

步骤(d)

涂以有机Zr化合物溶液(Zirconium 2，4-pen ta dionate的ethanol溶液)并在大气环境中在400℃下加热15分钟。涂以，有机Pd化合物溶液(CCP4230，Okuno Pharmaceutical Co.Ltd.)，然后在大气环境中在300℃下加热12分钟。

步骤(e)

然后用湿剂法除去Cr图形，除去上述涂膜的不需要的部分，得到具有所需形状的导电薄膜4。接着，在流动着H₂气的环境中进行热处理，使导电薄膜经历还原处理。在这一步，导电薄膜已被转换成Pd和Zr细微粒的混合物形式。

以例1中步骤(e)、(f)的方式进行成形处理和激活处理。

对器件的电子发射特性及其随时间的改变进行评定，其结果与例1的相同。

例5-9以及对照例5和6

在这些例子中，器件结构类似于图2A、2B所示的结构。器件电极2、3被形成在玻璃衬底1上，使电极之间的间距L为3μm，电极的长度W为500μm，厚度d为100nm。

使用电子束蒸发技术淀积薄的Au-Cs膜，在其中将用后面的步骤形成电子发射区。在此处理中，通过金属掩模使Au-Cs蒸发，使得到的Au-Cs膜从一个电极2伸向另一个电极3，如图2A，2B所示。Au-Cs膜的厚度d被调整为10nm。Au-Cs膜的构成通过控制蒸发源材料的量进行调节。使用Auger电子分光术确定Au-Cs膜的构成。

通过上述处理获得的器件被置于真空室的评定装置上。当器件被从真空蒸发器送到真空室进行评定时，器件被保持在真空或惰性气体环境中，使得器件不暴露于氧、水、二氧化碳以及类似的污染气体中。

在评定时，真空室内部的压力保持为1.3×10^-4Pa。在评定之前，按下述方法形成电子发射区5。

在电极2、3之间施加电压，使薄的Au-Cs膜(导电薄膜)经受激励成形处理，从而在Au-Cs膜中形成电子发射区5。

制造多个器件，使每个器件中Au-Cs混合物中Cs的含量不同，并对这些器件的电子发射效率η进行测量。如果Cs含量大于8原子％，则在老化试验之后观察到电子发射效率变差。因此，Cs含量被限制在小于7原子％的范围，从而获得好的电子发射效率。其结果如表5所示

表5

	Cs含量(原子％)	η(％)
	Cs含量(原子％)	η(％)	对照例5对照例6例5例6例7例8例9	0234567	0.100.0100.0120.0140.0150.0170.018

对在例5-9以及例1中获得的器件的导电薄膜进行观察。观察表明，在所有器件中导电薄膜由具有大约10nm的细微粒构成。使用高分辨率的透射电子显微镜对细微粒作进一步观察。在对照例1获得的器件中，观察到了相当于Au单晶的对比图形。在另一方面，在例5-9的情况下，观察到了不同的对比图形(Contrast Pattern)。

如果考虑构成成分，则观察到的图形提示例5-9的细微粒包括具有面向中心的立方体晶格结构的Au相，其中沉淀有六方晶格结构的Au5Cs的相。

因为Au₅C₅被包含在Au的稳定的相中，所以Au₅C₅的相的稳定性得以保证。通过热扩散之类的作用Cs向细微粒表面逐渐运动。结果，细微粒的功函数被降低，使得电子发射效率得以改善。

如果Cs的含量太大，Au₅Cs则直接出现在细微粒的表面上，并和剩余的H₂O或CO₂反应。使得电子发射效率随时间而减小。

例10-14和对照例7

除去用Au-Ba混合物作为导电薄膜的材料之外，用和前例相同的方式制造面传导电子发射器件，并对其电子发射效率进行了评定。如果Ba含量大于9原子％，则在老化试验之后观察到了电子发射效率变差。因此，Ba的含量限制在小于8原子％的范围内，从而获得良好电子发射效率。其结果如表6所示

表6

	Ba含量(原子％)	η(％)
	Ba含量(原子％)	η(％)	对照例7例10例11例12例13例14	234578	0.0100.0120.0130.0140.0160.018

使用透射电子显微镜以类似于前例的方式观察了例10-14中获得的器件。观察表明，在导电薄膜中的细微粒包括Au和包括在Au中的As₅Ba相。

例15-20和对照例8

除去用Au-Sr混合物作导电薄膜的材料之外，用和前例相同的方式制造了面传导电子发射器件，并对其电子发射效率进行了评定。如果Sr含量大于9原子％，则在老化试验之后观察到了电子发射效率变差。因此，Sr含量被限制在小于8原子％的范围内，以便得到好的电子发射效率。其结果如表7所示

表7

	Sr含量(原子％)	η(％)
	Sr含量(原子％)	η(％)	对照例8例15例16例17例18例19例20	2345678	0.0100.0120.0130.0150.0160.0170.018

例21-26以及对照例9和10

除去用Pt-Sr混合物作导电薄膜的材料之外，用和前例相同的方式制造了面传导电子发射器件，并且其电子发射效率作了评定。在制造过程中，在气体环境下通过蒸发淀积PtSr膜。使用图16的装置进行膜的淀积。膜淀积装置包括微粒发生室81，微粒淀积室82，以及位于这些室之间的喷嘴83。标号84是在处理过程中器件的所在位置。膜淀积装置被抽空泵85抽空到6.7×10^-5Pa的压力。然后在微粒发生室内通过入气口86引入Ar气。Ar气的流量被这样控制，使得在微粒发生室内的压力成为6.7Pa。在这种情况下，在微粒淀积室内的压力为1.3×10^-2Pa，喷嘴直径为5mm，喷嘴和试样(器件)之间的距离为150mm。作为电子发射区的源材料放在熔锅87内，在其周围设有钨加热器88。电子发射区的源材料被加热器88加热，使得源材料的微粒通过喷嘴向器件喷出并淀积在其上。微粒膜的厚度通过打开和关闭闸门89进行控制。如果Sr含量大于9原子％，则在老化试验之后观察到了电子发射效率变差。因此，Sr含量被限制在小于8原子％的范围内，从而得到好的电子发射效率。在微粒膜淀积之后，以类似于前例的方式形成电子发射区，对器件也以类似于前例的方式进行评定，结果如表8所示

表8

	Sr含量(原子％)	η(％)
	Sr含量(原子％)	η(％)	对照例9对照例10例21例22例23例24例25例26	02345678	0.0500.0500.0580.0620.0690.0710.0740.078

使用透射电子呈微镜所作的观察表明，导电薄膜的微粒具有由Pt为主要成分和包含在Pt中的Pt5Sr相构成的结构。

例27-32以及对照例11

除去用Pt-Ba混合物作为导电薄膜的材料之外，以前例21-26和对照例9和10的方式制造了面传导电子发射器件。由于和前例相同的理由，Ba的含量被限制在小于8原子％的范围，从而得到好的电子发射特性。其结果如表9所示。

表9

	Ba含量(原子％)	η(％)
	Ba含量(原子％)	η(％)	对照例11例27例28例29例30例31例32	2345678	0.0500.0570.0630.0690.0720.0750.077

使用透射电子显微镜作的观察表明，导电薄膜的微粒具有由主要成分Pt和含在Pt中的Pt₅Ba相构成的结构.

例33-38和对照例12、13

和在前述的例子及对照例中一样，在石英衬底1上形成器件电极2、3之后，按下述方法在器件电极之间形成包括一氧化钯微粒的导电薄膜4：

使用旋转涂器在衬底上涂以有机钯化合物(OkunoPharmaceutica CO.Ltd.)的溶液，然后在300℃下加热10分钟，从而形成由一氧化钯(pdo)微粒(平均直径为7nm)构成的细微粒膜44.所得的细微粒膜的片电阻为5×10⁴Ω/。

然后在细微粒膜上旋转涂覆由在乙醇中扩散二甲氧基钡(Ba(OCH₃)₂)而成的悬浮体，并被干燥。上述的旋转涂覆干燥处理被重复几次。

为了比较，也制造了设有二甲氧基钡层的器件。

通过上述处理获得的器件被放在真空室内的评定装置上。真空室被抽空为大约1.3×10^-4Pa的压力。在电极2、3之间加上电压，对导电薄膜进行激励成形处理，在其中形成电子发射区5。图4A说明在上述成形处理中使用的电压波形。在图4A中，T1和T2分别代表脉宽和脉冲间隔，在这些例子中，T1＝1msec，T2＝10msec。三角波的脉冲高度(在成形处理中的峰值电压)设为5V。利用上述施加的脉冲电压，在大约1.3×10^-4Pa的真空中进行60秒的成形处理。通过上述处理获得的电子发射区15具有这样的结构，在其中散布着主要成分为钯的平均直径为3nm的细微粒。然后把器件放在电炉中在流动有具有Ar-2％的H₂气的环境中在300℃下加热，使得一氧化钯被还原成金属。以和前面的例子相同的方式对膜的成分进行了分析。在上述处理中，通过合适地选择涂覆二甲氧基钡悬浮体的重复处理的次数来调节Ba的含量。器件的电子发射特性的评定结果示于表10中。

	Ba含量(原子％)	η(％)
	Ba含量(原子％)	η(％)	对照例13对照例14例33例34例35例36例37例38	02345678	0.0500.0500.0550.0590.0620.0660.0720.076

使用透射电子显微镜进行的观察表明，电子发射区的微粒具有由Pd为主要成分并在其中含有Pd₅Ba相构成的结构。

例39

下面说明一个电子源的例子，在其中具有许多上述例子中所述的面传导电子发射器件，也说明由这种电子源构成的一种图象形成装置的例子。在下面的说明中，假定面传导电子发射器件按照例1的方法制造。不过，本发明的电子源和图象形成装置并不受此限制。任何面传导电子发射器件都可使用，只要它是按照本发明制造的。

在本例中，电子源包括多个如图2A和2B所示的面传导电子发射器件，它们排成简单矩阵的形式(20行×60列，三种颜色)，如图8所示。利用这种电子源，制造了图象形成装置，例如图9所示的那种。

图17是表示电子源的一部分的平面图。

图18是图17的沿线18-18取的截面图。在图17、18中，相同的元件用相同的标号表示。

其中标号21是基片，22是沿X方向的互连(也叫下互连)，23是沿Y方向的互连(也叫上互连)，4是导电薄膜，2和3是器件电极，91是中间层绝缘膜，92是连接孔，用于器件电极2和下互连22的电连接。下面说明本例中使用的电子源的处理流程。在以下的说明中，步骤(a)-(h)分别相应于图19A-19H。

步骤(a)：

在已被清洗过的碱玻璃基片21上通过溅射形成0.5μm厚的二氧化硅膜。然后利用真空蒸发在其上按顺序淀积5nm厚的Cr膜和600nm厚的Au膜。然后旋转涂覆光刻胶(AZ1370，Hoechst)并烘干。通过曝光和显影形成和下互连27相应的抗蚀剂图形。使用抗蚀剂图形作掩模对Au/Cr膜进行湿，刻借以形成具有所需形状的下互连32。

步骤(b)：通过溅射淀积1.0μm厚的二氧化硅膜用作中间绝缘膜91。

步骤(c)：在步骤(b)得到的氧化硅膜上形成具有接触孔图形的光刻胶。使用光刻胶作掩模刻蚀中间层绝缘膜91，从而形成接触孔92。利用具有CF₄和H₂气的RIE(reactive ion etching)进行刻蚀。

步骤(d)：涂覆光刻胶(RD-2000N-41，Hitachikasei Co.)并在光刻胶中形成相应于器件电极2和3之间的间隙L的图形。然后，通过蒸发相继形成5nm厚的Ti膜和100nm厚的Ni膜，使用有机容剂除去光刻胶，从而去掉Ni/Ti膜，借以形成宽度W1为300μm，间距为3.0μm的器件电极2和3。

步骤(e)：在器件电极2、3上形成相应于上互连23的光刻胶图形。在光刻胶图形上通过蒸发相继形成5nm厚的Ti膜和500nm厚的Au膜。然后利用剥离技术除去这些膜的不需要的部分，借以形成上互连23。

步骤(f)：通过真空蒸发淀积10nm厚的Cr膜93然后被成形，在其上以类似于例1中步骤(d)的方式淀积上由Pd-5原子％Zr合金微粒构成的膜。

步骤(g)：使用刻蚀剂刻蚀Cr膜93，使得除去Pd-5原子％Zr合金微粒膜，从而形成具有所需形状的导电薄膜4，其厚度为30nm。

步骤(h)：在整个表面上涂上光刻个胶，通过曝光和显影在光刻胶内形成接触孔图形。利用真空蒸发淀积5nm厚Ti膜和500nm厚的Au。然后利用剥离(lift-off)技术除去不需要的部分，从而形成嵌在接触孔92内的连接金属。这样，在基片1上便形成了下互连22，中间层绝缘膜91，上互连23，器件电极2、3，以及导电薄膜4。按这种方式获得的电子源，它还没有经过成形处理，被用来制造图象形成装置，下面参照图9，10A和10B详细说明。

还没有经过成形处理的电子源基片1被放在后板81上并被固定在上面。通过支撑框32使面板36(由玻璃基板33，和作为图象形成件的荧光膜34以及置于玻璃基板33的内表面上的金属涂层35构成)离开基片215mm的距离。面板36、支撑框架32和后板31被涂以玻璃料，并在大气中在400℃下烘烤10分钟，从而封接这些构件。后板31在基片1上的固定也用玻璃料实现。

作为图象形成件的荧光膜34用条形荧光物质制成(参见图10A)，以便显示彩色图象。首先形成黑条，然后通过粘合液技术在相邻的黑条之间涂以每种色的荧光物质92，从而形成荧光膜34。使用广泛使用的包括石墨为主要成分的材料形成黑条。

金属涂层35置于荧光膜34的内侧上。它以这样的方式形成；在形成荧光膜34之后，把荧光膜的内表面弄平(通常叫作成膜)，然后通过蒸发在荧光膜上淀积Al。如果还需要增加荧光膜34的导电性，可以在荧光膜的外侧上对面板33提供透明电极。不过，在本例中，因为金属涂层已能提供足够高的导电性，所以没有设置透明电极。

当上述元件被组装并被封装在一个装置内时，这些元件被精确地定位，使得各个颜色的荧光物质位于和电子发射器件24相应的正确位置上。

在把通过上述处理获得的壳体37的内部抽空到足够低的压力之后，经外部端子DOX1-DOXm和DOY1-DOYn在器件电极2、3之间施加脉冲电压进行激励成形处理，从而形成电子发射区5。

在此之后，如例1那样，在壳体由引入ZrCl₄并进行激活处理。

接下来按下述方式进行稳定处理。壳体37的内部被抽空为4.2×10^-6Pa的压力，同时在120℃下加热。抽空管(未示出)然后通过用气体燃烧器加热而被密封，从而使壳体37被密封。最后通过RF加热进行吸气剂处理，从而使壳体37的内部维持在低的压力下。

通过上述生产工艺获得的图象形成装置在显示图象时表现出良好的性能，其中通过外部端子DOX1-DOXn和DOY1-DOYn对各个电子发射器件24施加由信号发生装置(未示出)产生的扫描信号和调制信号从而发射电子，然后发射的电子被通过高压端子Hv加到金属涂层35上的几千伏量级的高压加速，被加速的电子撞击荧光膜34从而激励荧光膜34发光而形成图象。

例40

图20是显示装置的一个例子，其中使用在例30中获得的图象形成装置101来显示由各种图象信息源例如电视广播提供的图象信息。

在图20中，标号101是图象形成装置，102是驱动图象形成装置的驱动电路，103是控制图象形成装置的控制器，104是多路复用器，105是译码器，106是输入/输出接口电路，107是CPU，108是图象发生电路，109、110和111是图象存储接口电路，112是图象输入接口电路，113和114是TV接收电路，以及115是输入装置。

虽然本显示装置也可以重现包括图象信息和音频信息的信号例如电视信号，但用于处理音频信号的电路例如用于接收，提取，重现，处理，以及存储音频信息的电路，还有和音频信息有关的其它装置例如扬声器等在本发明中不是重要的，因此此处不作详细说明。

下面说明关于图象信号的每个电路。

TV信号接收电路114用来接收通过无线电传输介质或系统例如无线电波或空间光通信系统发送的TV图象信号。

TV信号并不限于一种特定标准的信号，任何类型的TV信号例如NTSC，PAL，或SECAM信号都可以接收。此外由比上述标准的行较多的行构成的TV信号也可以接收。这种TV信号包括例如基于MUSE标准的信号以及其它高清晰度标准的信号。本发明的图象形成装置101适用于大尺寸的与/或高密度的图象显示装置，因而适用于显示这种高质量的TV信号。

通过TV信号接收电路114接收的TV信号被送到译码器105。

TV信号接收电路113用来接通通过电缆传输线例如同轴电缆或光纤传输的TV图象信号。如同在TV信号接收电路114中一样，要被接收的信号不限于一个特定标准的TV信号。通过TV信号接收电路113接收的TV信号也被送到译码器105。

图象输入接口电路112用来输入由图象输入装置例如摄象机或图象扫描器提供的图象信号，所得到的图象信号被传递给译码器105。

图象存储接口电路111用来输入记录在磁带录相机(以后称为VTR)上的图象信号。所获得的图象信号也被送到译码器105。

图象存储接口电路110用于输入记录在视盘上的图象信号，所获得的信号也被传递给译码器105。

图象存储接口电路109用于输入记录在静止图象记录装置例如静止图象盘上的图象信号，所获得的图象信号也被送到译码器105。

输入/输出接口电路106用来连接显示装置和外部装置例如计算，计算机网络，或输出装置，例如打印机。通过输入/输出接口电路106，各种数据例如图象数据，字符数据，图表数据被输入输出。如果需要，输入/输出接口电路106也可被显示装置中的CPU 107使用用来与外部设备输入输出控制信号或数字数据。

图象发生电路108根据从外部设备通过输入/输出接口电路106输入的图象字符或图表信息或从CPU输出的图象、字符或图表信息产生要被显示的图象数据。图象发生电路108具有各种用于产生图象数据所需的电路。它们包括：可写存储器，用于存储例如图象、字符和图形数据等各种数据；只读存储器，用来存储相应于字符码的图象图形；以及处理器，用于进行图象处理操作。

被图象产生电路产生的要被显示的图象数据被供给译码器105。不过，如果需要，图象数据也可以通过输入/输出接口电路106被输出到外部计算机网络或打印机。

CPU 107涉及显示装置的控制，也涉及要被显示的图象的发生，选择和编辑。

例如，CPU 107向多路复用器104输出控制信号，选择要在图象形成装置101上显示的图象信号，并组合要被显示的图象信号。此外，根据要被显示的图象信号，CPU 107向控制器103发出控制信号，用来控制图象形成装置，使得控制图象显示频率，扫描方法(例如隔行扫描或非隔行扫描)，扫描行数等。CPU 107也直接向图象发生电路108输出图象、字符和图表数据，也从外部计算机或存储装置通过输入/输出接口电路106输入图象、字符和图表数据。

CPU 107根据需要可以涉及其它的操作。例如，它可以直接地涉及例如在个人计算机或文字处理机中的产生以及处理信息的操作。此外，CPU 107也可以和通过输入/输出接口电路106进而通过外部计算机网络相连的外部设备协同进行操作，例如进行数字计算。

输入装置115被用户用来输入指令、程序或数据。可以使用各种输入装置。它们包括键盘，鼠标、游戏棒，条码阅读器以及语音识别装置。

译码器105把通过108-114的各个部件给定的各个图象信号译成三种颜色的信号，或译成亮度，I信号和Q信号。译码器105最好包括图象存储器，如图20中的虚线方块所示。这使译码器105能够处理需要在译码操作中存储图象的TV信号，例如MUSE信号。

图象存储器使得容易地显示静止图象，也使得能够容易地进行各种图象处理和编辑操作，例如图象变薄，插入、放大或缩小，或容易地和图象发生电路108和CPU 107相结合而协同工作。

多路复用器104响应由CPU提供的控制信号选择要被显示的图象数据。即，多路复用器104从由译码器105提供的译码图象信号中选择所需的图象信号并向驱动电路送出所选的图象信号。在这选择操作中，如果图象信号在帧时间间隔期间被定期地转换，则可以象在多画面TV中那样在显示屏的不同区域内显示不同的图象。

图象显示控制器103根据从CPU 107提供的控制信号控制驱动电路102的操作。

图象显示控制器103与各种控制操作相关，例如，在基本的控制操作中，图象显示控制器103向驱动电路102输出控制信号，使得控制驱动电源(未示出)的一系列操作，用来驱动图象形成装置101。此外，在控制图象形成装置的驱动方式的操作中，图象显示控制器103向驱动电路102输出规定显示频率和扫描方式(隔行或非隔行)的控制信号。在某些情况下，图象显示控制器103向驱动电路102输出控制信号，使得进行图象质量调节，例如亮度、对比度和锐度。

驱动电路102产生驱动信号，用来驱动图象形成装置101。驱动电路102的操作根据从多路复用器104提供的图象信号也根据从图象显示控制器103提供的控制信号进行。

图20所示的图象显示装置具有如上所述的各个功能块，并具有在图象形成装置101上显示由各种信息源给定的图象信息的功能。即各种图象信号例如电视广播信号被译码器105译码，并通过多路复用器104选择所需的图象信号，并供给驱动电路102。响应要被显视的图象信号，图象显视控制器103产生控制信号用于控制驱动电路102的操作。驱动电路102根据上述的图象信号和控制信号产生驱动信号，并把得到的驱动信号供给图象形成装置101，从而在图象形成装置101上显示图象。这些操作一般由CPU 107控制。

在图象显示装置的本例中，在译码器105中的图象存储器，图象发生电路108，以及CPU 107全部协同工作，使得不仅只简单地显示从多个图象信息中选择的一个图象，而且也能进行多种图象处理和编辑操作，例如放大，缩小，转动，运动，扩边，变薄，添改，颜色转换，长宽比转换，组合，删除，连接，代替和插入。此外，虽然这里没有说明，但图象显示装置也可以包括用于处理或编辑音频信息的专用电路。

按照本发明，一种图象显示装置可以提供不同的应用，例如作为电视广播接收机的显示器，电视会议的终端装置，处理静止图象与/或运动图象的图象编辑装置，计算机终端，办公终端装置例如文字处理机，以及游戏机。因而，这种图象显示装置可广泛地用于工业中也广泛地用于民用。

图20所示的图象显示装置只是一个例子，这种图象显示装置可以使用具有面传导电子发射器件的电子源的图象形成装置以多种方式来实现。

例如，在图20所示的图象显示装置的组成元件中，可以除去不需要的元件。与此相反，根据需要也可以增加另外的元件。例如，当本发明的图象形成装置被用作电视会议终端时，图象显示装置最好还包括TV摄象机，麦克风，照明装置，以及含有调制解调器的发送/接收电路。

在本发明的图象显示装置中，图象形成装置101可以薄盘形式实现，这样便能够实现在深度方向上尺寸小的图象显示装置。此外，图象形成装置101也可以以这样的方式实现，使得具有大面积的屏幕，它可以提供高的亮度和宽的视角，因而可以提供可以容易观看到的逼真的图象。

因为图象形成装置包括本发明的具有稳定而优异的电子发射性能的电子源，所以能够实现能显示高质量彩色图象的扁盘形的彩色电视接收机。

如上所述，本发明提供了一种面传导电子发射器件和具有稳定而优异的电子发射性能的电子源，还提供了一种能显示稳定的高质量图象的图象形成装置。

Claims

1.一种电子发射器件，包括一对相互对置设置的器件电极，和所述一对器件电极中的两个电极相连的导电薄膜，以及在所述导电薄膜的一部分中形成的电子发射区，其特征在于：

在所述导电薄膜上形成有一低功函数材料层，其功函数低于所述导电薄膜；

所述导电薄膜由包含作为主要组成元素的第一金属元素和至少一种第二金属元素的细微粒构成；

其中所述第二金属元素形成低功函数材料层；以及

当在所述一对电极之间施加电压时，所述第二金属元素从导电薄膜的内部向导电薄膜的表面的至少一部分运动。

2.如权利要求1的电子发射器件，其特征在于所述导电薄膜由包括所述第一金属元素和所述第二金属元素的合金的细微粒构成。

3.如权利要求1的电子发射器件，其特征在于所述导电薄膜包括由所述第一金属元素构成的细微粒和由所述第二金属元素构成的细微粒。

4.如权利要求1的电子发射器件，其特征在于所述第一金属元素的最稳定的离子的离子半径大于所述第二金属元素的最稳定的离子的离子半径。

5.如权利要求1的电子发射器件，其特征在于所述导电薄膜由具有包括所述第一金属元素的相的结构的细微粒构成。所述的相包括由所述第一金属元素和所述第二金属元素构成的中间金属化合物的相。

6.如权利要求5的电子发射器件，其特征在于所述第一金属元素是贵金属元素，所述第二金属元素是碱金属元素或碱土金属元素。

7.如权利要求6的电子发射器件，其特征在于所述导电薄膜基本上由贵金属元素和碱金属元素或碱土金属元素构成，使得所述导电薄膜具有碱金属元素或碱土金属元素的含量范围为3原子％到8原子％的平均成分。

8.一种电子源，其特征在于包括：

一个或几个器件行，每个所述器件行包括许多如权利要求1到7的任何一个所述的电子发射器件；以及

用于驱动所述电子发射器件的互连。

9.如权利要求8的电子源，其中所述互连是一种梯形的互连。

10.如权利要求8的电子源，其中所述互连按矩阵形设置。

11.一种图象形成装置，其特征在于包括：

真空容器；

按照权利要求8的电子源；以及

图象形成构件，它响应由所述电子源发出的电子束照射到所需象素上而发光，借以形成图象；

其中所述电子源和所述图象形成构件被容纳在所述真空容器中。

12.如权利要求11的图象形成装置，其特征在于所述互连以矩阵形成设置。

13.如权利要求11的图象形成装置，其特征在于所述的图象形成构件是包括荧光物质的荧光膜。

14.如权利要求11所述的图象形成装置，其特征在于还包括：

电子束调制装置，用来响应输入信号调制照射到所述图象形成构件上的电子束；

其中所述电子源，所述图象形成构件，以及所述电子束调制装置被容纳在所述真空容器内。

15.如权利要求14的图象形成装置，其特征在于所述互连是一种梯形的互连。

16.如权利要求14的图象形成装置，其特征在于所述互连按矩阵开设置。

17.如权利要求14的图象形成装置，其特征在于所述图象形成构件是含有荧光物质的荧光膜。

18.一种用于恢复按照权利要求1至7的任何一个的电子发射器件，按照权利要求8至10任何一个的电子源以及按照 11至18任何一个的图象形成装置的特性的方法，所述方法其特征在于包括对所述电子发射器件施加电压的步骤，所述电压值的选择范围是，大于所述电子发射器件关于器件电流的门限电压，低于在正常电子发射操作中使用的所加电压。