CN1101166A - 电子源和图像形成装置及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

一种响应输入信号而发射电子的电子源，包括基 板、位于基板上中间隔有一绝缘层的m行布线和n 行布线构成的布线阵列，以及各具有一对电极和排列 在该电极对之间、含有电子发射部的膜的表面传导式 电子发射器件。电子发射器件的排列使这些器件电 极与相应各行、列布线相互连接形成阵列。该电子源 还包括从多个表面传导电子发射器件中选择出一行 的选择装置，以及根据输入信号产生调制信号的调制 装置。

Description

本发明涉及电子源以及应用了电子源的显示设备等图像形成装置，特别是涉及具有多个表面传导式电子发射器件的电子源以及应用了这种电子源的显示设备等图像形成装置及其驱动方法。

大家知道，有两种电子发射器件：热电子源和冷阴极电子源。其中，作为冷阴极电子源有电场发射式（以下略称为FE式）、金属/绝缘层/金属式（以下略称为MIM式）和表面传导式电子发射器件等类型。

人们知道，作为上述FE式的例子，有W.P.Dyke  &  W.W.Dolan.“Field  emission”、Advanced  in  Electron  Physics、8，89（1965）或C.A.Spindt、“PHYSICAL  properities  of  thin-film  field  emission  cathodes  with  molybdenium  cones”、J.Appl.Phys.47、5248（1976）等报告。

作为上述MIM式的例子，有C.A.Mead.“The  tunnel-emission  amplifier”、J.Appl.Phys.32、646（1961）等报告。

作为上述表面传导式电子发射器件的例子，有M.I.Elinson、Radio  Eng.Electron  Phys.、10（1965）等报告。

上述表面传导式电子发射器件，利用了使电流平行地流过形成在基板上的小面积的薄膜而产生电子发射的现象。这种表面传导式电子发射器件，除了上述Elinson等人所研制的利用了SnO₂薄膜的器件之外，还有人利用Au薄膜[G.Dittmer：“Thin Solid Films”，9，317（1972）]、In₂O₃/SnO₂薄膜、[M.Hartwell and C.G.Fonstad：“IEEE Trans.ED Conf.”、519（1975）]和炭薄膜[荒木久等：真空，第26卷，第一号，22页（1983）]。

在图43中，给出了上述M.Hartwell的器件构成图，这是这些表面传导式电子发射器件的典型构成图。在该图中，参考号431是绝缘性基板，参考号432是用溅射在基板上形成的H形金属氧化物薄膜，用于发射电子。参考号433是通过称之为“成形”的工序中的通电处理而动作的电子发射区域。这里，我们用434表示含有电子发射区域的整个薄膜。另外，对于图43中的器件，L1被设定为0.5-1mm，W被设定为0.1mm。

历来，在这些表面传导式电子发射器件中，一般是在电子发射之前，先用称之为“成形”的工序进行通电处理，在薄膜432上形成电子发射区域433。就是说，所谓“成形”法，就是在上述用于电子发射的薄膜432的两端加以直流电压或上升非常缓慢（例如1伏/分左右）的电压，使用于电子发射的薄膜432局部被破坏、变形或改变结构，以形成变为高阻抗状态的电子发射区域433。另外，电子发射区域433将使用于电子发射的薄膜432的一部分产生龟裂，并从这些龟裂处附近发射出电子。前述进行了成形处理的表面传导式电子发射器件是通过给上述含有电子发射区域的薄膜434加上电压使电流通过器件，从而使电子从前述电子发射区域433发射出来的器件。

但是，在这些已有的表面传导式电子发射器件付诸实用时，碰到了各种各样的问题。本申请人锐意研究了后述各种改进方法，解决了实际应用方面的各种问题。

上述表面传导式电子发射器件，因其构造单纯且制作容易，故具有可在大面积上以阵列形大量形成的。因而，人们研究出了灵活运用这一特征的各种应用，例如带电射束源和显示装置等。

可以把大量表面传导式电子发射器件排成一列，以形成作为电子源而工作的器件阵列，其中，用布线把各个器件的两端分别连结成行，再把这些行排列起来形成列（例如，本申请人的特开平第64-31332号）。

此外，特别是在作为显示装置的图像形成装置中，近年来应用液晶的平板式显示装置代替了CRT而普及开来，但由于它不是自发光式，故存在着必须具有背照光等问题，人们都希望能开发一种自发光的显示装置。用配置有大量表面传导式电子发射器件的电子源和用由此电子源发射出来的电子使之发出可见光的荧光体组合起来所形成的显示装置即图像形成装置可以解决上述问题。即使是大画面的装置，也可比较容易地制作，而且是一种显示器传优良的自发光型显示装置（例如，本申请人的美国专利公报5066883号）。

另外，给把上述多个表面传导式电子发射器件并联排列并连结起来的线（叫做行方向布线）和在与此线正交的方向上（叫做列方向）配置在该电子源与荧光体之间的空间处的控制电极（叫做栅极）加上适当的驱动信号，即可操作上述各种包括由大量表面传导式电子发射器件构成的电子源和荧光体的发射显示装置（例如，本申请人的特开平1-283749号公报）。

当然，这就必须使每个表面传导式电子发射器件和栅极要对准位置，还必须使栅极和表面传导式电子发射器件之间的间距要均一，这些都是制作方法上的问题。鉴于这些问题，人们提出了一种新的构成方案：在表面传导式电子发射器件上用积层工艺制作栅极，以解决栅极所伴生的制作方法上的问题（例如，本申请人的特开平3-20941号公报）。

此外，作为使用已有的表面传导式电子发射器件的显示装置的例子，已公开了这样的显示装置（特公昭45-31615号公报）。如图44和45所示，在串联连接的横向电流式电子发射体442和与此电子发射体442形成格子状配置的带状透明电极444之间，配置有带有小孔443′的玻璃板443，443的小孔443′正好在上述格子的交点处。在其小孔443′中封入气体，只有正在发射电子的横向电流式电子发射体442和加有加速电压E₂透明电极444的交点，才能因气体放电而发光。在此特公昭45-31615号公报中，关于横向电流式电子发射体并未进行详细说明，但从上面所记载的材料（金属薄膜、透明导电极薄膜）和从颈状部分442′的构造与前述表面传导式电子发射器件相同来考虑，这种横向电流式电子发射体应属于表面传导式电子发射体的范畴。本专利发明者们所用的表面传导式电子发射器件的叫法是据“薄膜手册”而定的。

下边，我们将对利用上述已知的表面传导式电子发射器件而试制的图像显示装置中所发生的一些问题进行说明。

在前述特公昭45-31615号公报所宣布的显示装置中，存在着以下所述那样的主要三个问题。

（1）前述显示装置是一种加速从横向电流式电子发射体发射出来的电子并使其和气体分子相碰撞而放电的显示装置，该装置的各象素能以不同的辉度放电发光，但即便是使相同的电流强度通过横向电流式电子发射体，同一像素的辉度也将发生变化。产生这种问题的原因，可以举出以下诸种：放电强度大大依赖于气体的状态，控制性不好，还有，横向电流式电子发射体的输出，就如在其实例中所叙述的那样，在约15mmHg的气体压力下并不一定稳定。

因而，前述显示装置难于进行多灰度显示，用途受到限制。

（2）前述显示装置虽然可以通过改变所封入的气体的种类而改变发光颜色，但一般说来，用放电的办法所能得到的可见光波长有限，不一定能够表现广阔范围的颜色。而且，常常是不同种类的气体其放电发光的最佳电压也不相同。

因而，要想用一块面板实现彩色显示，每个孔中所封入的气体种类和压力就需要发生变化，这就使得面板的制作变得极其困难。而把封入不同气体的三枚面板选到一起进行彩色显示的话，在装置的大小、重量和费用方面都是不现实的。

（3）前述显示装置由于是把形成横向电流式电子发射体的基板、带状透明电极和封入了气体的小孔等构成要素组合起来构成的，故其构造复杂，而且各个要素之间的位置允许偏离误差小。还有，就像前述公报中所例示的那样，放电发光的阈值电压高达35[V]，驱动显示面板的电气电路必须使用高耐压元器件。

因而，制作这样的装置又费时间又费钱，从而导致价格过高。

由于以上所述三种主要理由，前述显示装置还没有达到广泛地应用于电视机等的程度。

另一方面，鉴于上述问题，本申请人在此以前所提出的设置多个表面传导式电子发射器件的电子源，以及配置有与该发射源对面旋转的相同数量的荧光体的图像形成装置中，也存在着下述一些问题。

前述电子源在与把多个器件并联排列起来的器件布线（行方向布线）进行正交的方向上设置栅极，对于选择发射电子的器件是必须的，在这一点上，前述电子源很难说是一种结构简单易于制作、又能选择放射电子的器件并可以控制其电子发射量的电子源。

此外，在应用前述电子源的图像形成装置中，如果想要使在面对该电子源的位置上放置的荧光体选择性地发出亮度受控的光，就要和上述电子源一样，必须要有栅极。有栅极的图像形成装置难以说成是一种构造简单、制作容易、可相应于输入信号的大小选择放射电子的器件并控制其电子放射量因而得以控制荧光体亮度的显示装置等图像形成装置。

本发明的目的是提供一种结构新颖的电子源及其驱动方法，借鉴于现在的各种问题，这种电子源具有多个表面传导式电子发射器件，可相应于输入信号的大小选择任意各该器件，并可控制其电子发射量，而且结构简单、制作容易，因而造价便宜。本发明的另一目的是提供一种结构新颖的图像形成装置及其驱动方法，这种图像形成装置应用了上述电子源，在与该电子源相对的位置上放置于荧光体等图像形成构件，可用选择控制的亮度使前述图像形成构件发光。这种装置显示品位高且易于彩色显示。

本发明的目的还在于提供灰度显示特性也很优良的图像形成装置及其驱动方法。

本发明的目的还在于提供一种发光点的形状优良，发光点之间串音少等显示品位高的图像形成装置及其驱动方法。

达到了以上目的的本发明的一种根据输入信号而发射电子的电子源包括：

基板，

在该基板上具有通过绝缘层而淀积上去的m条行方向布线和n行列方向布线形成的阵列，和多个各具有一对器件电极和排列在电极对之间含有电子发射区域的薄膜的表面传导式电子发射器件。这里，把该器件电极与该行布线及列布线连接起来，由这些多个表面传导式电子发射器件排列成行列状。

此外，该电子源还包括：

从多个表面传导式电子发射器件中选择要加入调制信号的器件的选择装置。

相应于该输入信号产生调制信号，并把该调制信号加到通过上述选择装置选择出来的表面传导式电子发射器件上去的调制装置。

达到上述目的的本发明的一种相应于输入信号而形成图像的图像形成装置，包括电子源和图像形成构件，其中，电子源包括：

基板，

在该基板上，形成有中间介以绝缘层而淀积的m行布线及n列布线和多个各具有一对器件电极和排列在电极对之间含有电子发射部的薄膜的表面传导式电子发射器件，该器件电极和该行布线及该列布线连接起来，上述多个表面传导式电子发射器件对应于构成图像的像素排成阵列状，该图像形成装置还包括：

从上述多个表面传导式电子发射器件中选择要加入调制信号的器件的选择装置和根据该输入信号产生调制信号，并通过上述选择装置给被选表面传导式电子发射器件加上该调制信号的调制装置。

为了便于说明，本申请附有下述附图。

图1A、1B为本发明的平面型表面传导式电子发射器件的基本构成图，

图2A-2C为本发明的表面传导式电子发射器件的基本制法图，

图3为本发明的表面传导式电子发射器件的基本测定评价装置图，

图4为与本发明有关的表面传导式电子发射器件的通电处理的电压波形，

图5为与本发明有关的表面传导式电子发射器件的基本特性图，

图6为与本发明有关的台阶式表面传导式电子发射器件的基本构成图，

图7为本发明的电子源构成图，

图8为本发明的图像形成装置图，

图9A，9B为能用于本发明的两种荧光膜的说明图，

图10为本发明的驱动方法说明图，

图11为表示本发明的图像形成装置的一个像素构成的斜视图，

图12为表示本发明所用的表面传导式电子发射器件所观测到的辉点形状图，

图13为用于说明应用了表面传导式电子发射器件的图像显示装置的电子束轨道的等电位图，

图14为实施例1的电子源的平面图，

图15为实施例1的电子源的剖面图，

图16A到16D为实施例1的电子源制法图，

图17E到17H为实施例1的电子源制法图，说明图16A-16D的步骤之后的不同制造步骤，

图18为实施例1的掩模图，

图19为实施例1的比较样品的特性图，

图20为实施例2的剖面图，

图21A到21F为实施例2的电子源制法图，

图22为实施例3的电子源平面图，

图23为实施例3的电子源剖面图，

图24A到24E为实施例3的电子源制法图，

图25表示实施例4中用于实施本发明的第一和第二种驱动法的概略电路构成的一个示例，

图26为实施例4中的电子发射器件布线为阵列状时的部分电路图，

图27为实施例4所形成的图像的一个放大的示意图，

图28为实施例4的电路图，说明如何施加多电子源的驱动电压，

图29为实施例4中每次顺次一行显示一个画面时的时间流程图，

图30（1）到30（6）为用于说明实施例中电路全体动作的时间流程图，

图31（1）到31（2）为实施例4中用于说明加到电子发射器件上的电压和时间的关系的示意图，

图32为本发明的第一实施例的第三种驱动方法的概略电路的构成示例，

图33（1）到33（5）为用于说明实施例5中加于电子发射器件上的驱动电压和时间的关系的示意图，

图34为实施例6中本发明第三种驱动法的第二实施例的概略电路构成示例，

图35（1）到35（5）为用于说明实施例6的加于电子发射器件上的驱动电压的示意图，

图36为实施例7的电子发射器件的斜视图，

图37为实施例8的图像形成装置的斜视图，

图38为实施例8的电子发射器件的斜视图，

图39为实施例8的电子发射器件的X轴剖面图，

图40为实施例9的电子发射器件的斜视图，

图41为表示本发明实施例9中的驱动法的部分电路图，

图42表示实施例10中本发明的显示装置的一个示例，

图43为已有的表面传导式电子发射器件的平面图，

图44和45为现有技术的图像形成装置略图。

下边，我们列举最佳实施例对本发明进行详述。

以下，我们将从本申请人的特开平2-56822号公报等为参考，概述一下与本发明有关的电子发射器件的基本构成、制作方法以及它的特征，此外，还将对从本发明人等精心研究的结果所发现的、构成本发明的基本原理的、新的表面传导式电子发射器件的特性作一概述。

与本发明有关的表面传导式电子发射器件的构成及制作方法的特征如下：

1）用于形成电子发射区域的薄膜是由微粒构成的，这些微粒是在所谓的“形成”工序通电处理之前通过烧结有机金属而分散或获得的。

2）在所谓的“形成”工序通电处理之后，电子发射区域及含有该电子发射区域的薄膜的其余部分也是由微粒构成的。

与本发明有关的表面传导式电子发射器件的基本构成，如下所述，有平面型和台阶型两种。

首先说明平面型表面传导式电子发射器件。

图1（a）、（b）分别是与本发明有关的基本平面型表面传导式电子发射器件构成的平面图及剖面图。我们用图1来说明与本发明有关的器件的基本构成。

在图1中，1为基板，5和6为电极，4为含有电子发射部的薄膜，3为电子发射部。

前述基板1宜采用石英玻璃，含Na或其它杂质含量减少了的玻璃，钠钙玻璃，在钠钙玻璃上用溅射法淀积上SiO₂。制备的多层玻璃基板，或者铝土等陶瓷材料制成的陶瓷基板。

与器件对面放置的前述器件电极5和6的材料，只要是导电性材料，用什么材料都行，例如，Ni，Cr，Au，Mo，W，Pt，Ti，Al，Cu，Pd等金属及其合金以及Pd，Ag，Au，RuO₂，Pd-Ag等金属或金属氧化物与玻璃等构成的可印制导体、In₂O₃-SnO₂等透明导体和多晶硅等半导体材料等。

器件电极间隔L1，为数百埃到数百微米，应根据基本的器件电极制作方法，如光刻技术，即曝光机的性能和刻蚀方法等，以及加在器件电极间的电压和可使电子发射的电场强度等来设定，理想情况是从几个微米到几十个微米。

器件电极6的长度W1及器件电极5和6的膜厚d要根据器件的设计要求来确定，如电极的阻值、前述行布线和列布线（以后称为X布线Y布线）的连线，以及多个电子发射器件的排列等问题。通常，器件电极6的长度W1为几个微米到几百微米，器件电极5和6的膜厚d为几个埃到几个微米。

设置于基板1上的相向放置的电极5和6以及设置在器件电极5和6上位于其间的含有电子发射部的薄膜4含有电子发射部3，但它不仅是图1（b）所示的形态，还有一种不被设定于器件电极5、6上的形态。就是说，还有这样一种形态：先在基板1上形成制备电子发射区域的薄膜2，然后把相对放置的器件电极5，6顺序淀积构成迭层。此外，在有的制作方法中，相向放置的器件电极5和6之间全部用作电子发射部。含有这个电子发射部的薄膜4的膜厚，理想的情况是从几埃到几千埃，特别理想的是从10埃到500埃，这个量值要根据器件电极5和6的台阶复盖情况、电子发射部分和器件电极5和6的阻值、电子发射部分3的导电微粒的粒径以及后述通电处理条件等适当设定。其表面电阻值为10³-10⁷欧姆/厘米²

含有电子发射部的薄膜4的构成材料可举一些例子，它们是：Pd，Ru，Au，Ag，Ti，In，Cu，Cr，Fe，Zn，Sn，Ta，W，Pb等金属，PdO，SnO₂，In₂O₃，PbO，Sb₂O₃等氧化物，HfB₂，ZrB₂，LaB₆，CeB₆，YB₄，GdB₄等硼化物，TiC，ZrC，HfC，TaC，SiC，WC等炭化物，TiN，ZrN，HfN等氮化物，Si，Ge等半导体，炭，以及AgPd，NiCu，Pb，Sn等中选出的一种材料的微粒构成。

这里所说的微粒子膜，指的是多个微粒子集结形成的膜，其微细构造不仅有微粒子各个分散排列的状态，还有微粒相互之间邻接或相互重迭的状态（包括岛状状态）。

电子发射部分3，最好是由多个粒径为几

到几百

，最好是由粒径为10 -500

的导电微粒构成，这依赖于含有电子发射部的薄膜4的膜厚以及后述通电处理条件等方法，要适当进行设定。构成电子发射部3的材料可以选自构成含有电子发射部的薄膜4的材料的一部分元素或全部的材料。

以下，我们以图2为例来说明制作具有电子发射部3的电子发射器件制作方法的一个例子。在图2中，参考号2为用于形成电子发射部的薄膜，例如微粒膜。

以下，以图1和图2为基础，依次说明制作方法。

1）先用清洗剂、纯水和有机溶剂充分洗净基板，然后用真空蒸镀、溅射等方法淀积器件电极材料，然后，用光刻技术在该基板1的面上形成器件电极5、6（图2（a））。

2）在基板1以及其上的器件电极5和6上，用涂敷施加有机金属溶液的办法形成有机金属膜。所谓有机金属膜、就是以前述Pd、Ru、Ag、Au、Ti、In、Cu、Cr、Fe、Zn、Sn、Ta、W、Pb等金属为主要元素的有机化合物的溶液。此后，加热烧结处理有机金属膜并用剥离、刻蚀等技术形成图形，最后形成用于形成电子发射部的薄膜2（图2（b））。这里，我们用有机金属溶液涂敷法进行了说明，但绝不仅限于此法，有时候要使用真空蒸膜法、溅射法、化学沉积法、分散涂敷法、浸泡法和旋转甩膜等方法来形成之。

3）接着，用图中未示出的电源对器件电极5、6之间的电压用脉冲状升压或高速升压来进行被称作成形的通电处理，就在用于形成电子发射部的薄膜2的部件形成了构造发生了变化的电子发射部3（图2（c））。由于进行了这种通电处理，使用于形成电子发射的薄膜2局部地受到破坏、变形或变质，我们把构造发生了变化的部位叫做电子发射部3。正如先前说明的那样，电子发射部3由导电性微粒构成，这是本申请人等观察到的。

上述成形处理所用电压波形之一例示于图4。

图4中，T₁和T₂是电压波形的脉冲宽度和脉冲间隔，T₁定为1微秒-10毫秒，T₂定为10微秒-100毫秒，三角波的幅度（成形时的峰值电压）定为4V-10V左右，成形处理在真空气氛下进行，约几十秒到几分钟，要适度设定。

在以上说明电子发射部形成时，是在器件的电极之间加上了三角波脉冲来进行成形处理的，但加于器件电极之间的波形不局限于三角波，应用所希望的矩形波或其它波形也行，波形的幅值及脉冲宽度、脉冲间隔等也不限于上述值，要根据电子发射器件的阻值等选择所希望的值以使能良好地形成电子发射部。

此外，在用把导电微粒进行预分散而构成的表面传导式电子发射器件中，上述制作方法部分也可以进行变更。

关于具有上述那种器件构成，并用上述制作方法制作的与本发明有关的电子发射器件的基本特性，我们用图3、图5进行说明。

图3是测定评价装置略图，用以测定图1所示构造的器件的电子发射特性。

在图3中，1为基板，5和6为器件电极，4为含有电子发射部的薄膜，3为电子发射部。31为用于给器件加器件电压Vf的电源，30为电流表，用于测定流经器件电极5、6之间的含有电子发射部的薄膜4的器件电流，34是阳极电极，用以捕捉由器件的电子发射部发射出来的发射电流Ie，33是高压电源，用于给阳极电极34加电压，32为电流表，用以测定从器件的电子发射部3发射出来的发射电流Ie。

当测定电子发射器件的上述器件电流If和发射电流Ie时，器件电极5和6上接上电源31和电流表30，在该电子发射器件的上方配置有阳极电极34，阳极电极34与电源33和电流表32相连接。此外，电子发射器件及阳极电极34放在真空设备内部，该真空设备中，具有没有画出来的排气泵和真空表等真空设备所必需的机器，以使得可在所希望的真空下做本器件的测定评价。抽气泵由涡轮泵、旋转泵组成的通常的高真空装置系统和由离子泵组成的超高真空装置系统构成。真空装置整体及电子源基板要用没有画出来的加热器加热（可加热到约200℃）。此外，测定在阳极电压为1KV-10KV，阳极电极和电子发射器件之间的距离为2mm-8mm的范围内进行。

本发明者人等精心研究了与上述本发明有关的表面传导式电子发射器件的特性，结果发现了成为本发明的原理的起关键作用的特征。

图5给出了用图3所示测定装置测定的发射电流Ie及器件电流If与器件电压Vf之间关系的典型示例。图5中，由于发射电流Ie比器件电流If小很多，故可以任意单位表示。从图5可知，本发明的电子发射器件关于发射电流Ie有三个特性。

第一，本电子发射器当加上某一电压（称作阈值电压，图5中标为Vth）以上的电压时，发射电流Ie激增，而在阈值电压Vth以下时，几乎检测不到发射电流。就是说，本电子发射器件是对发射电流Ie具有明确的阈值电压Vth的非线性器件。

第二，由于发射电流Ie依赖于器件电压Vf，故发射电流Ie可由器件电压控制。

第三，阳极电压34所捕获的发射电荷依赖于施加器件电压Vf的时间。就是说，为阳极34所捕获的电荷，可用给器件加上器件电压Vf的时间进行控制。

由于具有以上特性，与发明有关的电子发射器件可以期待能应用于许多方面。

另一方面，器件电流If对于器件电压Vf有时显示出单调增加的特性（用图4的实线表示，把它称作MI特性），有时显示出电压控制型负阻特性（用图4的实线表示，称之为VCNR特性）。器件电流If的上述特性依赖于该器件的制作方法，这是本发明者们的新发现。

就是说，器件电流If的VCNR特性是在通常的真空装置系统中进行成形处理时发生的，其特征强烈依赖于成形时和成形之后测量系统的电气条件及真空气氛条件等等（比如说，为了得到电子发射器件的电流-电压特性，加于器件的电压从低压扫到高压时的扫描速度等等），或者，依赖于进行该测定之前电子发射器件在真空装置中的放置时间等等，即特性依赖于这些因素而大大的变化。这时，发射电流Ie始终显示出MI特性。

本发明人等还以以上弄清楚了的事项为鉴，把在通常的真空装置内器件电流If呈现VCNR特性的表面传导式电子发射器件移到超高真空系统进行烘焙处理（例如在100℃下放置15个钟头）之后，再测定该特性，则发现了器件电流If和发射电流Ie对电压Vf都显示出MI特性。

已往人们观察到的器件电流If类似单调增加的特性，例如本发明人的特开平1-279542号公报所公开的器件那样，当在通常的真空装置中进行器件成形处理后，在以较快的速度从低压扫向高压施加器件电压时，可以观察到这种特性，但这和本发明人等所发现的，用上述超高真空装置所得到的Ie、If随器件电压单调增加的特性不同，其电流值不一样。所以，可以推断为本发明的器件和已往的上述器件其器件状态明显不同。

以上这种表面传导式电子发射器件的器件电流If、发射电流Ie对器件电压Vf单调增加特性（MI特性）使得我们可以期待本发明的表面传导式电子发射器件将会应用到更多的方面。

下边，我们说明台阶型表面传导式电子发射器件，它是本发明的另一种构成的表面传导式电子发射器件。

图6给出了本发明的台阶型表面传导式电子发射器件的构成。

在图6中，1为基板，5、6为器件电极，4为含有电子发射部的薄膜，3为电子发射部，67为台阶形成部。其中，基板1，器件电极5和6，含有电子发射部的薄膜4，电子发射部3，是用与前述平面型表面传导式电子发射器件的同种材料构成的，对于赋予台阶型表面传导式电子发射器件以特征的台阶形成部67和含有电子发射部的薄膜4将进行详述。

台阶形成部67可由用真空蒸膜法、印刷法、溅射法或其它适合的工艺形成的SiO₂等绝缘材料构成，台阶形成部的厚度与先前说过的平面型表面传导式电子发射器件的器件电极间隔L1相对应，从几百

到几十微米，这由台阶形成部的制法以及器件电极所加的电压和电子得以发射的电场强度来设定，理想情况是几千

到几个微米。

含有电子发射部的薄膜4，由于是在形成台阶形成部67之后才形成的，故淀积于器件电极5、6之上，有时，还作成和器件电极5、6进行电气连接的迭层形状。此外，含有电子发射区域的薄膜4的厚度与其制法有关，在台阶部分的膜厚和迭层于器件电极5、6上的部分的膜厚大多不相同，一般倾向是在台阶部分的膜比电极上的膜要薄。电子发射部3不限于在图6所示的位置上形成，可在薄膜4的任一位置上形成。

以上，我们叙述了本发明表面传导式电子发射器件的基本构成及其制法，但是，按照本发明的思想来说，只要具有表面传导式电子发射器件的特性中的上述3个特征，并不限定于上述构成和制作方法，适用于后述电子源等的图像形成装置。

以下，将讲述电子源和图像形成装置，它们是本发明的重点。

前边说过的本发明的表面传导式电子发射器件的三个基本特特征，即，第一，当给电子发射器件加上大于阈值电压（图5）中的Vth）的电压时，发射电流Ie就急增，而低于阈值电压Vth时，则几乎检测不出发射电流Ie。即，本电子发射器件是对发射电流Ie具有明确阈值电压Vth的非线性器件。

第二，由于发射电流Ie依赖于器件电压，故发射电流Ie可用器件电压Vf控制。

第三，阳极电极34（图3）所捕获的发射电荷依赖于施加器件电压Vf的时间。就是说，阳极电极34（图3）所捕获的电荷量，可用加上器件电压Vf的时间控制。

因此，从表面传导式电子发射器中发射出来的发射电子，在阈值电压以上时，可用加在相向放置的器件电极间的脉冲式电压的幅度和宽度进行控制，而在低于阈值电压时则几乎没有电子发射。应用这一特性，在包括大量这种电子发射器件的情况下，倘给每个表面传导式电子发射器件加上适当的上述脉冲式电压，则可根据输入信号选择任意表面传导式电子发射器件，达到可以控制其电子发射量的效果。

而且，应注意到，可以想到有许多具有以上三个基本特性的表面传导式电子发射器件，最理想的表面传导式电子发射器件是那些器件电流If和发射电流Ie两者都对加在相对设置的一对器件电极上的电压Vf有单调增加特性（MI特性）的表面传导式电子发射器件。

下边，用图7来说明基于此原理而构成的电子源基板的构成。

在图7中，1为基板，72为X方向布线，73为Y方向布线，74为表面传导式电子发射器件，75为连接线。还有，表面传导式电子发射器件74用上述平面型或台阶型都可以。

这里，基板1为前述玻璃基板等绝缘性基板，其大小和厚度与放到基板1上的表面传导式电子发射器件的个数及各个器件设计上的形状有关，若基板构成电子源的真空容器的一部分，还和为了使其容器保持真空而形成的条件有关，故要据之适当设计之。

m条X方向布线72由DX₁、DX₂……DX_m组成，在基板1上，用真空蒸膜法、印刷法、溅射法等形成，用导电性金属做成人们所希望的图形，其材料、膜厚、布线线宽等要设定得可以使多数表面传导式电子发射器件都可得到几乎均等的电压。

Y方向布线73由DY₁、DY₂……DY_nn条布线构成，和X方向布线72一样，由用真空镀膜法、印刷法、溅射法形成，并由制作成所希望的图形的导电金属构成，其材料、膜厚和布线线宽等要设定得能使多数表面传导式电子发射器件能得到几乎均等的电压。

在这些m条X布线72与n条Y方向布线73之间，设置图中未示出的层间绝缘层，使之电性绝缘以构成布线阵列，这里m和n都是正整数。

图中未示出的层间绝缘层是用真空蒸膜法、印刷法、溅射法等形成的SiO₂等等，在已形成X方向布线72的基板1的整个面或一部分面上形成所希望的形状，对其膜厚、材料和制作方法要设计得合适，使得它可以承受在X方向布线72与Y方向布线73的交叉点处的电位差。有时候，这种绝缘层仅仅设置在X方向布线72与Y方向布线73的交叉处。这时，连线75与X方向布线72或Y方向布线73的电连接可以不通过接触孔。此外，X方向布线72和Y方向布线73分别作为外部接线端引出去。

我们以在m条X方向布线72上通过介以层间绝缘层设置的n条Y方向布线73为例进行了说明，但也有要在n条Y方向布线上介以层间绝缘层设置m条X方向布线的情况。此外，层间绝缘层成了前边说过的台阶型表面传导式电子发射器件的台阶形成部分的一部分或全部。

另外，和前述相同，表面传导式电子发射器件74的相向放置的器件电极（图中未示出），用由真空蒸膜法、印刷法、溅射法等形成的导电性金属形成的连接线75，与X方向m条布线（DX₁、DX₂……、DX_m）72和n条Y方向布线（DY₁、DY₂……、DY_n）73进行电性连接。

其中，m条X方向布线72、n条Y方向布线73、连接线75以及相向配置的器件电极由导电性金属构成，其构成元素可一部分或全体，也可各不相同。例如，可从Ni，Cr，Au，Mo，W，Pt，Ti，Al，Cu，Pd等金属或合金以及从Pd，Ag，Au，RuO₂，Pd-Ag等金属或金属氧化物与玻璃等构成的印刷导体，和从In₂O₃-SnO₂等透明导体及多晶硅等半导体材料中正确选择。还有，表面传导式电子发射器件可以在基板1上或没画出的层间绝缘层上形成。

以后还会详细讲到，为了根据输入信号扫描X方向布线的各行表面传导式电子发射器件74，在前述X方向布线72上，电连接为给X方向布线加上扫描信号的扫描信号施加装置（没画出）。另外，为了根据输入信号调制Y方向排列的表面传导式电子发射器件74的各列，在Y方向布线73上电连接给Y方向布线73加入调制信号的没画出来的调制信号产生装置。此外，加在多个表面传导式电子发射器件的各个器件上的驱动电压，作为加在各该器件上的扫描信号及调制信号的电压差而供给各器件。

以下，用图8和图9来说明使用按上述方法制成的电子源用于显示等用途的图像形成装置。图8是图像形成装置的基本构成图，图9A和9B示出的是可用于该装置的两种荧光膜。

在图8中，1是用上述方法已制作有多个电子发射器件的电子源基板，81是已固定上电子基板的背板，86是在玻璃基板83的内表面上形成了荧光膜84和金属垫衬85等的荧光屏，82是支持框架，把这些背板81，支持框架82以及荧光屏86在其接合面处涂以熔融玻璃等在大气中或在氮气中以400℃-500℃    烧结10分钟以上并封好构成外壳88。在图8中，74相当于图1中的电子发射部，而72、73是和表面传导式电子发射器件的一对器件电极相连接的X方向布线和Y方向布线。在这里，有时也把与这些器件电极相连接的布线（在其用与器件电极同种材料形成时）叫做器件电极。

上述外壳88，如上所述由荧光屏86、支持框架82、背板81构成，但是，背板81主要是为了增加基板1的强度而增设的，如果基板1本身有足够的强度时，就不需要增设背板81，在基板1上直接封接上支持框架82，用荧光屏86，支持框架82和基板1构成外壳。

图9A和9B表示两种可用于本发明的荧光膜。图8的荧光膜84在单色时仅由一些荧光体构成，但在彩色荧光膜的情况下，利用荧光体排列，用称之为黑色条块或黑色矩阵的黑色导体材料91和荧光体92构成。

设置这样的黑色条块或黑色矩阵的目的是在显示彩色时所必须的三原色荧光体的各个荧光体92之间的涂色隔离部形成黑色以使混色等不太显眼，还可以用以抑制由荧光屏表面外光反射所形成的反差降低。

黑色条块的材料，不仅仅是通常经常使用的以石墨为主要成分的材料，只要有导电性，且透射、反射少的材料都可以。不管该装置是单色显示还是单色显示还是彩色显示，在玻璃基板83上涂荧光体，都采用沉淀法或印刷法。在荧光膜84的内面上通常设有金属衬垫85，其目的是通过把荧光体发出的光中向内面的光用镜面反射到荧光屏86一侧而提高亮度，它还可用作于施加电子束加速电压的电极，还可保护荧光体，使之免受在外壳发生的负离子的冲撞而产生损伤。金属衬垫可在荧光膜作好后，对荧光膜内侧表面进行平滑化处理（通常叫做覆膜-filming处理），之后用真空蒸铝等方法进行沉积。

另外，在荧光屏86上，为了提高荧光膜84的传导性，还可在荧光膜84的外侧面加设透明电极（图中未示出）。

在进行前述封接时，在彩色的情况下，由于必须使各个荧光体和电子发射器相对应，故必须进行精确的位置对准。

外壳88，要通过图中未示出的排气管抽到10^-6乇左右的真空度再进行封接。这时，通过图中未示出的排气管，例如用以旋转泵、涡轮泵为泵系统的这样的通常真空系统装置，在10^-6乇左右的真空中，通过容器外接线端D_0x1-D_0xm和D_0y1-D_0yn给器件电极间加上电压，进行上述的成形法处理，形成电子发射部。但是，如果要制成本发明的具有前边说过的器件电流If和发射电流Ie呈单调增加特性（MI特性）的表面传导式电子发射器件，还要加上在上述成形处理之后在80℃-150℃下烘烤3-15个钟头，同时要换到超高真装置中去等工序。

为保持外壳88封的真空度，有时要进行吸气处理。这是一种在进外壳88封接之前和封接后，用电阻加热或高频加热等加热法，加热放置在外壳88内的指定位置（图中未示出）处的吸气剂以形成蒸发膜的处理。吸气剂的主要成分为Ba等，由于该蒸发膜的吸附作用，就可以维持比如说1×10^-5-1×10^-7乇的真空度。

在按上述方法制成的本发明的图像形成装置中，通过容器外接线端D_0x1-D_0xm和D_0y1-D_0yn给各个电子发射器件加上电压，使之发射电子，并通过高压接线端Hv给金属衬垫85或给透明电极加上大于数千伏的高压以加速电子束，使之和荧光膜84碰撞，使荧光膜受激励而发光，从而形成了图像显示。

上边描述了本发明的图像形成装置的结构和功能特征，但各部分构件的材料等详细部分并不限于上述内容。可根据图像形成装置的用途适当地进行选择。

以下，对本发明的电子源和图像形成装置驱动法的实施例进行说明。

根据与本发明有关的第一种驱动方法，所述扫描信号施加装置对前述m条X方向布线中的任一被选布线加上V1[V]电压，其余布线加上V2[V]电压，并由此选择性扫描与加有V1[V]电压的布线相连接的表面传导式电子发射器件。（V1[V]和V2[V]相互不同）。另外，前边说过的调制信号发生装置对于前述几条Y方向布线产生一定长度的脉冲式电压，但是，对于n条Y布线的每一条，要根据对应的输入信号，例如，进入的图像信号的电平，变更脉冲的电压幅度（叫做V_m[V]）并用之来调制显示图像的辉度。

更为详细地说，加在n个被扫描的电子发射器件上的驱动电压V_m-V₁[V]的绝对值可用先前说过的电子发射器件的Vf和Ie的关系进行调制并进行控制，以使之能输出相应于各个输入信号（即进入的图像信号辉度电平）的所希望的强度的电子束。

另一方面，加在未被扫描的电子发射器件上的驱动电压的绝对值V_m[V]-V2[V]，要控制在前边说过的电子发射器件的阈值电压Vth的绝对值以下。因此，仅在给定的时间内从正被扫描的电子发射器件中，输出所希望的强度的电子束，而从未被扫描的电子发射器件中，根本不会输出电子束。

根据本发明所提出的第二种驱动方法，所述施加扫描信号的扫描信号施加装置对前述m条X方向布线中的任选一条布线加上V₃[V]电压，对其余的布线加上V₄[V]的电压，并据此，选择扫描与加有V₃[V]电压相连的电子发射器件（V₃[V]和V₄[V]互不相同）。

前述调制信号发生装置对前述几条Y方向布线产生具有一定幅度（叫做Vβ[V]）的脉冲电压，但是对于几条中的每一条，都要根据进入的图像信号的辉度电平来改变脉冲宽度（叫做P_W[S]），并由此来调制显示图像的辉度。

说的更为详细一点，加在n个正被扫描的电子发射器件上的驱动电压的V_p-V₃[V]绝对值，超过了预定的电子发射器件的阈值电压的绝对值，通过个别调制脉冲宽度P_W[S]，就可以控制得使之根据相应的输入信号（即相应的进入的图像信号的辉度等级）发射具有所需电荷量的电子。

另一方面，把加在未被扫描的电子发射器件上的驱动电压V_p-V₄[V]的绝对值控制为不超过电子发射器件的阈值电压Vth的绝对值，因此，仅从正被扫描的电子发射器件中输出所希望的电荷量的电子，而从未被扫描的电子发射器件中，根本不会输出电子束。

根据本发明所提出的第三种驱动方法，所述扫描信号施加装置对前述m条X方向布线中的任选一条布线加上V₅[V]电压，对其布线加上V₆[V]电压，并据此选择扫描与加有V₅[V]电压布线相连的表面传导式电子发射器件（这里，在V₅[V]和V₆[V]之间必须满足V₅-V₆＝恒定的条件）。

前述调制信号发生装置对n条Y方向布线产生脉冲电压，但对于m条中的每一条布线，要根据图像信号辉度等级，改变加入脉冲的定时或电压幅度或者改变两者，并以此来调制显示图像的辉度。（这里，所谓加入脉冲的定时，意味着脉冲宽度，或者相对于扫描信号而言的脉冲相位或者是这两者）。

说得更详细一点，加在正被扫描的N个电子发射器件上的驱动电压，是调制脉冲宽度和幅度这两者的电压脉冲，在扫描该器件所放出的电子的电荷积分量，要控制为相应于输入信号，例如，进入的图像辉度等级的量。

另一方面，加在未被扫描的电子发射器件上的驱动电压，要控制为在整个器件扫描期间不超过电子发射器件的阈值电压。因此，仅从被扫描的电子发射器件中输出所希望电荷量的电子，从未被扫描的电子发射器件中，根本不会输出电子束。

如同在前边说过的那样，本发明的电子源和图像形成装置呈现出表面传导式电子发射器件的基本特性，即器件电流If、电子发射电流Ie对于加于器件上的电压，都显示出单调增加特性。如果采用这种电子源和图像形成装置，在本发明提出的三种驱动方法中，从未被扫描的电子发射器件中不会有电子束输出，但是，在电子发射电流Ie对加于器件的电压呈现出单调增加特性而器件电流If显示VCNR特性的情况下，有时候从未被扫描的电子发射器件也有电子束输出。我们估计，在给未被扫描的电子发射器件加以驱动电压V_m[V]-V₂[V]期间，表面传导式电子发射器件的状态发生了变化，超过了先前说过的电子发射器件的阈值电压Vth的绝对值。

接下来，就本发明的电子源和图像形成装置的分割驱动法进行说明。

如图10所示，在把有着多个电子发射器件A的电子发射器件行（X₁，X₂…）和调制电极列（Y₁，Y₂…）排列成矩阵（行列状）的装置中，给多行电子发射器件（X₁，X₂…）中的任意一行加上电子发射所必须的电压Vf，给调制电极列（Y₁，Y₂…）加上相应于该列信息信号量的电压，就形成了相应于该列信息信号量的电子线的发射图形。使这样的动作按前述电子发射器件行的顺序进行，就会形成一帧画面所需的，进行形成多个画面所需要的电子束发射图形。进而，通过把该发射图形的电子束照射到图像形成构件面上去，就在该图像形成构件面上形成了一个画面和多个画面的图像。

在本发明的驱动方法中，当相应于送往上述调制电极列（Y₁，Y₂…）而加电压时，给和加以开启电压的调制电极（比如Y₂）相邻的调制电极（Y₁，Y₃）不但不加信息信号而是加以接通电压。结果，调制电极就保持恒定电位。

通过采用这样的驱动方法，因截止电压而射往图像形成构件的电子束不受如上所述加在相邻调制电极列上的电压的不良影响。而且，可抑制电子束之间的相互干扰。

本发明的上述驱动法的较佳模式有：把送往上述调制电极列的信息信号，每隔第n列输入上述调制电极，该信号输入的操作进行n+1次，而且给没有输入该信息信号的调制电极输入截止信号。

在图10中，输入信号分两次送往调制电极的偶数列和奇数列，对没有输入各次的输入信号的电极输入以截止信号。比如，发射电子所必须的电压Vf被加到了电子发射器件的X₁列，送往调制电极群（Y₁，Y₂，Y₃…）的信息信号的输入，1）首先，分别给Y₁，Y₃，Y₅列输入信息信号，给Y₂，Y₄，Y₆列调制电极输入截止信号，接着2）给Y₂，Y₄，Y₆列调制电极输入信息信号，给Y₁，Y₃，Y₅列调制电极输入截止信号，以形相应于X₁列那么多的信号的电子束发射图形。使这样的动作每次一列顺序进行，就会形成一个画面，重复此操作就形成了多个画面的电子束发射图形，使该发射图形的电子束照射到图像形成构件的面上，就在该图像形成构件上形成了一个画面或多个画面所构成的图像。

在这里，为了使从电子源飞出的上述发射图形的电子束高效率地照射到图像形成部件面上去，要给该图像形成构件面加以适度的电压，但这个电压的大小，要根据上述开启电压和截止电压的大小以及所用电子发射器件的种类进行合适的选定。

另外，上述信息信号（调制信号）有开启信号（即，得以允许电子束以超过给定速率的量照射到图像形成构件上去的电压信号）和上述截止信号，即得以阻止电子束照射到图像形成构件上去的电压信号，但在进行图像灰度表现时，还需要灰度信号，即，使照射到图像形成构件上去的电子束的量可变的电压信号。还有，上述开启信号、截止信号要根据所用电子发射器件的种类，或加在该图像形成构件上的电压的大小，适当地进行设定。

关于用本发明的驱动法进行驱动的电子源和图像形成装置可以包括一图像形成构件，例如，配置有红（R）、绿（G）、蓝（B）荧光体也的图像形成构件。

在本发明的驱动方法中的分割数，不仅仅可设为图10所示的分割数为2，也可以适当的设定。

还有，对和输入了输入信号的调制电极相邻的电极输入了截止信号，但在不输入截止信号的情况下，增加每一器件所允许的按分割数分配的时间量，可以期望能得到足够的电子发射。在不加截止信号时，可以分割X₁、X₂…侧，以同步驱动，而不是分割Y₁、Y₂…一侧。

下边，将给出在本发明的电子源和图像形成装置中可以得到品位更高的图像的实施例。

图11是一个分解和放大的透视图表示出电子束几个轨迹，它相当于应用了把多个表面传导式电子发射器件排列成矩阵的电子源的、示于图8的那种画像形成装置的荧光屏和一个电子发射器件的组合。

在图11中，1为基板，5为高电位一侧的器件电极，6为低电位一侧的器件电极，它们之间有一条狭缝，形成在基板1上，在此狭缝之间形成了由薄膜组成的电子发射部3以构成表面传导式电子发射器件与和该器件基板相向放置的荧光屏86一起构成图像显示装置。

上述荧光屏86由玻璃板83、金属衬垫85及图像形成构件（这里指的是荧光体）构成，放在基板1的上方距离为H的位置上。

在上述构成中，当在电极5，6之间用器件驱动电源10加上电压Vf时，电子就会从电子发射部发射出来，由电子束加速电源11通过金属衬垫85给荧光体84加上加速电压Va，并由此Va使电子束加速并冲撞到荧光体84上，使之发光，于是在荧光屏86上形成了亮点9。

图12是在图11中所示的那样的装置中，本发明人等观察到的荧光体的亮点9的放大略图。

正如图12所示那样，已经确认，荧光体的整个亮点具有某种向给器件电极加电压的方向（图中X方向）以及与之垂直的方向（Y方向）的扩展。

形成这样的亮点的理由，即，电子束在到达图像形成构件之前有某种程度的扩展的理由，由于对于表面传导式电子发射器件的电子发射机构尚未完全弄清楚故尚不明确，但是，本发明者等认为（据若干实验）这可能是由于具有初速度的电子向所有的方向散射发射出去的缘故。

本发明人等认为，通过发射相对于基板面具有角度分布的电子，在向所有方向发射的电子中，使向高电位一侧器件电极方向（图中的X正方向）发射出去的电子到达亮点突出部18，向低电位一侧器件电极方向（图中的X负方向）发射出去的电子到达亮点9的尾部，这样，就可以在X方向上得到具有某种扩展的点。但是，由于亮点尾部的辉度比其他部分更低，故可以推断，向低电位一侧器件电极方向发射的电子数量非常之少。

根据本发明人等的实验，我们得知，在图11和图12中，亮点9从电子发射部3的铅垂方向向X正方向（即向高电位一侧器件电极5的方向）偏移。

本发明人等认为，这是由于表面传导式电子发射器件上的空间的电位分布，如图13所示，在电子发射部3近旁的图像形成构件85不与等电位面面平行，故发射出来的电子被加速电压Va加速，不仅偏向图中的Z方向，也被加速偏向高电位一侧器件电极5方向上去的缘故。

就是说，为了使电子发射出来所必须的电压Va，不可避免地使电子发射在出来之后立即就受到了偏转作用。

因此，本发明人等详细地研究了亮点9的形状和大小，研究了从电子发射部3的铅直方向向X方向的位置偏移量，并试着用Va，Vf，H作为参数来表示到亮点突出部的偏移量（图11中的△X1）和到亮点尾部的偏移量。

从带电粒子的运动方程式可以推导：当在电子源的上方（Z方向）距离H处存在着加有电压Va的目标，且电子源一目标之间存在均匀电场的时候，向X方向以初速度V（eV），向Z方向以初速度0射出的电子，在到达目标之前，在X方向上有位移：

$\mathrm{△X\; =\; 2H}\sqrt{\frac{V}{V_a}}$ (1)

在本发明人等所做的实验中，由于加于器件电极间电压的影响，如图13所示，在电子发射部近旁电场弯曲，虽然也向X方向进行了加速，但相对于通常加于电子发射器件上的电压，加于图像形成构件上的电压十分大，故电子仅仅在电子发射部的近旁被向X方向加速，之后，向X方向的速度就几乎恒定了，所以，如果把在电子发射部的近旁被向X方向加速后的速度代入到公式（1）的V中去，就可以求得电子束向X方向的偏移。

现在，假定电子在电子发射部近旁被向X方向加速之后得到的X方向的速度成分为C（eV），就可以把C看作是随着加于器件上的电压Vf的值的变化而变化的参数。于是，倘若把C作为Vf的函数，作为C（Vf）（单位为eV）代入公式（1），则偏移量△X₀可用下式表示：

△X₀＝2H $\sqrt{\mathrm{(C(Vf\; )/Va)}}$ …… （2）

但是，式（2）所表示的，是从电子发射部以X方向的初速度0发射出来的电子在发射部近旁受加于器件电极间的电压Vf的影响，X方向速度为C（eV）的情况时的偏移量。

实际上，如前所述，从表面传导式电子发射器件发射出来的电子具有包括X方向分量在内的各个不同方向的分量的初速度，倘假定其初速度的大小为V₀（eV），则从公式（1）可将

向X方向偏移最大的电子束的偏移量表示为

△X₁＝2H $\sqrt{\mathrm{(C\; +\; V}{}_0\mathrm{)/Va}}$ ……（3）

向X方向的偏移量最小的电子束的偏移量表示为

△X₂＝2H $\sqrt{\mathrm{(C\; -\; V}{}_0\mathrm{)/Va}}$ ……（4）

其中，因为V₀也可以认为是随加在电子发射部的电压Vf而改变其值的参数，结果，无论是C还是V₀都是Vf的函数，故可以用常数K₂和K₃改写为：

$\sqrt{\mathrm{(C\; +\; V}{}_0\mathrm{)(Vf\; )}}$ ＝K₂ $\sqrt{\mathrm{Vf}}$

$\sqrt{\mathrm{(C\; -\; V}{}_0\mathrm{)\; (Vf\; )}}$ ＝K₃ $\sqrt{\mathrm{Vf}}$

应用这些表达式，可将式（3）和（4）变为：

△X₁＝K₂×2H $\sqrt{\mathrm{(Vf\; /\; Va)}}$ ……（5）

△X₂＝K₃×2H $\sqrt{\mathrm{(V\; f\; /V\; a)}}$ ……（6）

其中，H、Vf、Va是可测量，△X₁和△X₂也是可测量。

本发明者们在图11中，改变H，Vf和Va，进行了各种测定△X₁和△X₂的实验，作为K₁，K₂的值，分别得到下述值。

K₂＝1.25±0.05

K₃＝0.35±0.05

这些值在加速电场强度（Va/H）大于1KV/mm时，能很好的满足。

如以以上见解为基础，在图像形成构件处的电子束斑点中的一个电子上所加的电压（X方向）的大小（设为S₁）可用下式

S₁＝△X₁-△X₂来简单地求解。

倘令K₁＝K₂-K₃，则从式（5），（6）可得：

S₁＝K₁×2H $\sqrt{\mathrm{(V\; f\; /Va)}}$ ……（7）

这里0.8≤K₁≤1.0

下边，考虑在与加于电子发射器件的电压的方向相垂直的方向上斑点的大小。以上述可知，在与电压施加方向相垂直的方向（图11的Y方向）上，电子束也以初速度V₀发射出去，但从图可知，电子束发射出来之后，在Y方向上几乎未被加速。

这里我们把电子束在Y方向的位置变化，都看做（不论是Y+方向还是Y-方向）是：

△Y＝2H $\sqrt{\mathrm{(V}{}_0\mathrm{/\; Va)}}$ ……（8）

根据公式（3）和（4）

$\sqrt{\mathrm{((△X}{}_1{}^2{\mathrm{-△X}}_2{}^2\mathrm{)\; /\; 2)}}$ ＝2H $\sqrt{\mathrm{(V}{}_0\mathrm{/\; Va)}}$ …（9）

而根公式（5）和（6）

$\sqrt{\mathrm{((△X}{}_1{}^2{\mathrm{-\; △X}}_2{}^2\mathrm{)/2)}}$ ＝2H $\sqrt{\mathrm{(V\; f\; /V\; a)}}$ × $\sqrt{\mathrm{((K}{}_2{}^2{\mathrm{-\; K}}_3{}^2\mathrm{)/2)}}$ ……（10）

利用式（9）和（10），

2H $\sqrt{\mathrm{(V}{}_0\mathrm{/\; Va)}}$ ＝2H $\sqrt{\mathrm{(Vf\; /Va)}}$ × $\sqrt{\mathrm{((K}{}_2{}^2{\mathrm{-\; K}}_3{}^2\mathrm{)/2)}}$ ……（11）

这样一来，如用（11）式右边的 $\sqrt{\mathrm{(K}{}_2{}^2{\mathrm{-\; K}}_3{}^2\mathrm{)/2}}$ ＝K₄来置换，则在图像形成构件面上的电子束斑点在Y方向上的大小（设为S₂），如令电子发射部Y方向长度为L，则可用下式表示。

S₂＝L+2△Y

＝L+2K₄×2H（Vf/Va）……（12）

变成公式（12）的形式之后，由于H、Vf、Va和L都是可测的，而S₂可由实验测定，故系数K₄的值可以决定下来。但是，由于K₂＝1.25±0.05，K₃＝0.35±0.05，故最终K₄的定义为0.80≤K₄≤0.90。

这样所得到的值，和从求解Y方向光点大小的实验所得的数据很好地一致。

本发明人等还以以上所得到的关系式为基础，考察了从该图像形成构件的多个电子发射部发射出来的电子束在图像形成构件面上的关系。

应用示于图11的结构发射出来的电子，在器件电极近旁，由于电场弯曲（图13）和电极边沿的影响等原因，如图12所示，将以对X轴非对称的形状到达图像形成构件面。

光斑形状的失真或叫做非对称性会使图像的分辨率降低，特别是在显示文字等图形时候，将降低文字的识别性，在动画的情况下，图像边沿将变模糊，因而得不到鲜明清楚的图像。

在这种情况下，由于亮点的形状对X轴为非对称其从突出部或尾部偏离电子发射部的铅直方向有多少，可从式（5），（6）弄清楚，故本发明人等发现，如果多个电子发射部在电压加入方向上以下述（13）式所表示的间隔D进行排列的话，则通过使从该多个电子发射部发射出来的电子束在图像形成构件面上重叠一次，就可以得到对称性良好的亮点形状。

K₂×2H $\sqrt{\mathrm{(Vf\; /Va)}}$ ≥D/2≥K₃×2H $\sqrt{\mathrm{(Vf\; /Va)}}$ ……（13）

其中K₃、K₂为常数，K₂＝1.25±0.05

K₃＝0.35±0.05

对于和加压方向相垂直的方向（Y方向），根据上边说过的内容，从Y方向的长度为L的电子发射部发射出来的电子所形成的光点，当在Y方向上需要连续光点时，则电子发射器件在Y方向上的排列步距P能满足下式（14）即可。

P＜L+2K₄×2H $\sqrt{\mathrm{(Vf\; /Va)}}$ ……（14）

其中K₄＝0.80

反过来，在从Y方向的长度为L的电子发射部发射出来的电子所形成的亮点要求在Y方向上非连续时，电子发射器件在Y方向上的排列步距P应满下述式（15）

P≥L+2K₅×2H $\sqrt{\mathrm{(Vf\; /\; Va)}}$ ……（15）

其中K₅＝0.90

根据本发明的思想，上述图像形成装置不仅可用于显示装置，还可以作为代替常规的光印刷机的发光二极管等的发光源（光印刷机由感光磁鼓和发光二极管等构成）。这时，通过适当地选择上述m条行方向布线和n条Y方向布线，不但可用作线状光源，还可用作二维发光源。

以下，列举实施例更详细地说明本发明。

实施例1

本实施例是这样一种实施例，关于本发明的电子源及图像形成装置，在基板上的各层间绝缘层上形成多个平面型表面传导式电子发射器件，分别构成器件电极、X方向布线、Y方向布线以及把该器件电极与该布线连接起来的连线的材料为同一材料，或者与构成该材料的元素的一部分相同。

图14给出了电子源的一部分的平面图。图中的A-A′剖面图示于图15，而表示其制作方法的图示于图16和图17。其中，在图14-图17H中用相同符号来表示的是相同的事物。

在图中，1为基板，72为对应于图7的DX_m的X方向布线（也叫做下布线），73是和图7的DY_n相对应的Y方向布线（也叫做上布线），4为含有电子发射部的薄膜，5、6为器件电极，111为层间绝缘层，112是用将器件电极5与下布线72进行电连的接触孔。

下边用图16和图17按照工序的先后顺次进行说明。

工序a：

在洗净之后的钠钙玻璃上，用溅射法形成厚度为0.5微米的氧化硅膜以制成基板。在此基板上，用真空蒸膜法顺次淀积厚度为50A的Cr和厚度为6000A的金之后，用旋转涂胶机旋涂上光刻胶（AZ1370，由HECHST公司制造），坚膜之后，进行光掩模像的曝光和显影，以形成下布线72的光刻胶图形，经刻蚀Au/Cr淀积膜之后，就形成了所希望形状的下布线72（图16（a））。

工序b：

接着，用RF溅射法淀积由厚度为0.1μm的硅氧化膜组成的层间绝缘层111（图16（b））。

工序c：

其次，在上述工序b中淀积的硅氧化膜上制作用于形成接触孔112的光刻胶图形，然后，以此为掩模刻蚀层间绝缘层111以形成接触孔（图16（c））。

刻蚀使用了应用CF₄和H₂气体的反应性离子刻蚀（RIE）法。

工序d：

之后，在光刻胶上（RD-2000N-41，日立化成社制）形成应该形成电器件电极5和器件电极间缝隙G的图形，并用真空蒸镀法顺次淀积厚度为50A的Ti和厚度为1000A的Ni。用有机溶剂溶掉光刻胶图形并剥离Ni/Ti淀积膜，按器件电极间隔L₁为3μm、器件电极的宽度W1为300μm的要求形成器件电极5和6（图16（d））。

工序e：

在器件电极5，6之上形成了上布线73的光刻胶图形后，依次用真空蒸膜法淀积上厚度为50

的Ti和厚度为5000

的Au，用剥离法除掉不要的部分，就形成了所希望的形状的上布线73（图17（e））。

工序f：

在图18中，给出了有关本工序的用以形成电子发射器件的电子发射部的薄膜2的部分掩模平面图。这是一种器件电极间隔L1及在其近旁有开口的掩模，用此掩模，用真空蒸膜法淀积厚度为1000 的Cr薄膜121，并形成图形，在上述用甩胶机旋转涂上有机Pd（CCP 4230，奥野制药（株）社制）并在300℃下进行10分钟加热烧结处理（图17（f））。

用这种方法形成的、以Pd为主要元素构成的微粒所构成的、用于形成电子发射部的薄膜2，其膜厚为100

，表面电阻值为5×10⁴Ω/□。这里所讲的薄膜，如上所述，是大量微粒子集合形成的膜，作为其微细构造，微粒可以是一个一个松散或紧密排列的状态，或者互相随机重合的状态（也包括岛状）的膜，所谓其粒径，说的是在前述状态下其粒子形状可以识别的微粒子的直径。

工序g：

把Cr膜121和烧结后用于形成电子发射部的薄膜2用酸蚀剂进行刻蚀形成了所希望的图形（图17（g））。

工序h：

形成除接触孔之外都要涂敷的图形，然后用真空蒸膜法顺次淀积厚度为50 的Ti，和厚度为5000 的Au。通过用剥离法除去不要部分并用于埋进了接触孔112（图17（h））。

应用以上这些工序，在绝缘基板1上形成了下布线72，层间绝缘层111、上布线73、器件电极5、6和用于形成电子发射部的薄膜2。

以下，用图8和图9来说明使用上述那样制成的电子源构成显示装置的例子。

把用上述方法制作上多个平面型表面传导式电子发射器件的基板1固定在背板81上之后，在基板1之上5mm的地方通过支持框架82设置荧光屏86（由在玻璃基板83的内面形成荧光膜84和金属衬垫85之后构成），在荧光屏86、支持框架82和背板81的接合部涂上熔融玻璃，在大气中或者在氮气氛中用400℃-500℃的温度下烧结10分钟以上封接好（图8）。

另外，把基板1固定在背板上也使用熔融玻璃。在图8中，74是电子发射器件，72和73分别为X方向和Y方向布线。

荧光膜84在单色的情况下仅由荧光体构成，但在本实施例中，荧光体采用了条块形状，先形成黑色条块，在其间隙部分涂上各色荧光体作成荧光膜。这里，作为黑色条块的材料，采用了以通常经常使用的石墨为主成分的材料。另外，在玻璃基板83上涂荧光体的方法使用了浆料的形式。

在荧光膜84的内表面一侧通常要设置金属衬垫85。此金属衬垫在制作完荧光膜之后，对荧光膜的内表面进行平滑化处理（通常叫做覆膜片理），之后用真空蒸铝来在其上形成铝膜。

在荧光屏86上，为了改善荧光膜84的传导性，有时还要在荧光膜的外表面设置透明电极（没画出），但在本实施例中，我们省略了它，因为仅用金属衬垫就可得到足够的传导性。

另外，当进行前述封接时，在彩色的情况下，由于必须使各色荧光体和电子发射器件相对应，故需进行良好的位置对准。

用上述工序制作完成的玻璃容器内的气氛，通过图中未示出的排气管用真空泵排气，在达到足够的真空度之后，通过容器外接线端DX₀₁-D_0xm和D_0y1-D_0yn，给电子发射器件74的器件电极间加上电压，采用对用于形成电子发射部的薄膜进行成形处理的办法作成电子发射部。图4给出了成形处理的波形。

图4中，T₁和T₂是电压波形的脉冲宽度和脉冲间隔，在本实施例中，T₁为1ms，T₂为10ms，电压峰值（成形处理时的峰值电压）为10伏，成形处理在约1×10^-6乇的真空气氛下进行了60秒。

这样制成的电子发射部，形成了以Pd元素为主成分的微粒的分散排列的状态，其微粒子的平均粒径为30A。

接着，在大约10^-6乇的真空度下用煤气燃烧喷咀加热图中未示出的排气管来熔化封接外壳。

最后，为了保持封接之后的真空度，用高频加热法进行吸气处理。

在用以上方法完成的本发明的图像形成装置中，要通过容器外接线端D_x1-D_xm，D_y1-D_yn，用图中未示出的信号产生装置，把扫描信号和调制信号加到各个电子发射器件上去，用以使之发射电子，同时，通过电高压接线端Hv，给金属衬垫85，或者透明电极（未画出）加上5千伏以上的高压，加速电子束，使之与荧光膜84碰撞，激励并使荧光体发光来显示图像。

此外，为了充分掌握用上述工序作成的平面型表面传导式电子发射器件的特性，还制作了标准的比较样品，使其L₁、W₁、W₂等与图1所示平面型表面传导式电子发射器件的上述参数相同，并用上述图3的通常真空装置系统的测定评价装置测定其电子发射特性。样品的测定条件设定为：阳极电极与电子发射器件之间的距离为4mm，阳极电极的电位为1KV，电子发射性测定时真空装置内的真空度为1×10^-6乇。此外，加在器件上的电压的扫描速度为大约1V/秒，以使器件电流If和电子发射电流Ie都单调增加。

当在比较样品的电极5和6之间加上电压，并测定此时流过的器件电流If和发射电流Ie时，得到了图5所示那样的电流-电压特性（图19）。

此外，在本器件中，如图19所示，从器件电压约8V开始，发射电流Ie急增，在器件电压为14V时，器件电流If为2.2mA，发射电流Ie为1.2μA，电子发射效率η＝Ie/If（%）为0.05%。如前所述，由于测定条件、真空装置的条件等原因，器件的特性将会变化，故只要有可能，就要保持这些条件恒定不变来进行测定。

（实施例2）

本实施是图像形成装置的电子源，且多个其型表面传导式电子发射器件在基板上形成，其X方向布线和Y方向布线之间的层间绝缘层，兼作台阶型表面传导式电子发射器件的台阶形成部、器件电极、X方向布线、Y方向布线，以及把该器件电极与该布线连接起来的连线等，构成他们的材料为相同的材料或者其构成元素的一部分相同。

电子源的部分的平面图，由于和图14大致相同，故此处略去。图14中的A-A′剖面图示于图20。在图20中，和上述的图中的符号相同的是相同的事物。其中，1为基板，72为与图7的D_xm相对应的X方向布线（这儿叫做上布线），73为与图7的D_yn相对应的Y方向布线（这里也称之为下布线），4为含有电子发射部的薄膜，5和6为器件电极，111为层间绝缘层。

以下，根据图21，按照工序顺序具体地说明制作方法。

工序a：

在用洗净的钠钙玻璃制成的基板1上，用真空蒸发先淀积上厚度为5000

的Pd之后，用旋转涂胶机旋转涂上光刻胶（AZ1370，由HECHST社制），坚膜之后，将光掩模像曝光，显影处理，形成Y方向布线73的光刻胶图形，然后刻蚀Pd膜，同时形成所希望形状的Y方向布线73和器件电极5（图21（a））。

工序b：

接着，用RF溅射法淀积层间绝缘层111，层间绝缘层由厚度为0.1μm的硅氢化物组成，这是X方向布线72和Y方向布线73之间的层间绝缘层同时兼作台阶型表面传导式电子发射器件的台阶形成部（图21（b））。

工序c：

制作用以在前述工序b中淀积成的硅氧化物薄膜上形成所希望的形状的台阶形成部67和层间绝缘层111的光刻胶图形，并以其作掩模刻蚀层间绝缘层111，以形成所希望形状的台阶形成部67和层间绝缘层111（图21（c））。

刻蚀用使用CF₄和H₂气体的反应性离子刻蚀法进行。

工序d：

其后，形成用来制作器件电极5和6和连线75的光刻胶图形（RD-2000N-41，日立化成社制），使用真空蒸膜法，淀积厚度为1000 的Pd。用有机溶剂溶掉光刻胶图形，剥离Pd淀积膜，与台阶形成部67的厚度相对应的器件电极间隔变成1.5μm，与器件电极5相对的器件电极6形成了电极宽度为500μm（图21（d））。

工序e：

和实施例1一样，用在器件电极5，6及其近旁有开口的掩模状由真空蒸膜法，淀积膜厚为1000

的Cr膜并使之图形化，然后在其上边用旋转涂胶机旋转涂上有机Pd（ccp4230奥野制药（株）社制），经在300℃加热烧结10分钟，形成用于形成电子发射部的薄膜2。

这样形成的由主元素为Pd的微粒子所形成的用于形成电子发射部的薄膜2的膜厚为150

，表面电阻值为7×10⁴Ω/□。之后，用酸蚀剂对Cr膜和烧结后的用于形成电子发射部的薄膜2进行湿法刻蚀，形成所要图形（图21（e））。

工序f：

在器件电极6的上边印刷上厚约10μm的Ag-Pd导体，形成所要形状的X方向布线72（图21（f））。

应用以上工序，在绝缘性基板上形成了X方向布线72，层间绝缘层111、Y方向布线73、器件电极5、6和用于形成电子发射部的薄膜2等。

以下，应用和实施例1一样的方法形成与这样的电子源构成的显示装置。

另外，为了准确地采用上述工序制作的台阶型表面传导式电子发射器件的特性，同时制作了如图6所示那样的标准比较样品，其器件电极间隔，电极宽度等和台阶型表面传导式电子发射器件的相同参数一样，应用上述图3的测定评价装置，和实施例1一样，测定其电子发射特性。

当给比较样品的电极5和6之间加上器件电压，测量此时流经器件的器件电流If和发射电流Ie时，可得到图5所示那样的电流-电压特性。

应用本器件，从器件电压约7.5V的地方开始，发射电流Ie激增，在器件电压为14V时，器件电流为2.5mA，发射电流Ie为1.2μA，电子发射效率η＝Ie/If（%）为0.048%。

在以上这样完成的本发明的图像形成装置中，和实施例1一样，通过容器外接线端D_x1-D_xm，D_y1-D_yn，用未画出的信号产生装置，给各个电子发射器件分别加上扫描信号和调制信号，使之发射电子，并通过高压接线端给金属衬垫或透明电极（未画出）加上数KV以上的电压，以加速电子，使之碰撞荧光膜激励发光、显示图像。

实施例3

本实施例是关于本发明的电子源及图像形成装置，其多个平面型表面传导式电子发射器件形成在基板上，X方向布线和Y方向布线的层间绝缘层只存在于该X方向和Y方向布线的交叉部位，器件电极与X方向布线及Y方向布线的连线不通过接触孔电连接，而是直接设置在绝缘基板上。

电子源一部分的平面图如图22所示。图23为图22中A-A′线的截面图。图22和23中相同的标号表示相同的部分。其中，1为基板，72是与图7的D_xm相对应的X方向布线（在此也称为上配线），73是与图7的D_yn相对应的Y方向布线（在此也称为下配线），4为含有电子发射部的薄膜，5和6为器件电极，75为连线，3为电子发射部。

下面，根据图24，按制造方法的工艺步骤具体说明本实施例。

工序a：

在由清洗后的钠钙玻璃构成的基板1上真空淀积厚50埃的Cr、厚1000埃的Au，之后，旋转涂敷光刻胶（AZ1370由HECHST公司制造），烘干之后，进行光掩模像的曝光和显影，形成器件电极5和6、连线75以及Y方向布线73的光刻胶图形，刻蚀Au/Cr膜之后，同时形成了所需形状的Y方向布线73、器件电极5、6（电极宽度：300微米、器件电极间距：2微米）和连线75（图24A）。

工序b：

接着，用RF溅射法淀积由厚1微米的氧化硅膜构成的Y方向布线73和X方向布线72的层间绝缘膜111（图24B）。

工序c：

制作用于形成所需形状的层间绝缘层111的光刻胶图形112以此为掩模刻蚀层间绝缘层111，以形成具有所需形状的层间绝缘层111。上述所需形状是指将上述工序b中淀积的氧化硅膜仅设置在Y方向布线73和X方向布线72的交叉部分上。（图24c）

此外，刻蚀是由使用CF₄和氢气的RIE法进行的。

工序d：

此后，用光刻胶（RD-2000N-41日立化成公司制）形成应成为X方向布线72的图形，由真空镀膜法淀积厚5000埃的Au。然后用有机溶剂溶解光刻胶图形，露出Au淀积膜，形成X方向布线72（图24D）。

工序e：

与实施例1一样，由真空镀膜法，以器件电极5、6和其附近具有开口的掩模淀积厚1000埃的Cr膜，并光刻形成图形，在其上旋转涂敷有机Pd（ccp4230奥野制药株式会社制），在300℃加热烧结10分钟。

这样形成的、具有以Pd为主要元素的微粒形成的电子发射部的薄膜2的膜厚为75埃，表面电阻为1×10⁵Ω/□。

然后，对Cr膜及烧结后的用以形成电子发射部的薄膜2用酸蚀剂进行湿法腐蚀，形成所需的形状（图24E）。

通过上述各工序，在绝缘基板1上形成了X方向布线72、层间绝缘层111、Y方向布线73、器件电极5和6，以及电子发射部形成用薄膜2等。

然后，可以用如上所述那样形成的电子源，象实施例1那样构成显示装置。

同时，为了掌握上述工序制作出的平面型表面传导电子发射器件的特性，制作器件电极间距、器件电极宽度等与上述平面型表面传导电子发射器件相同的标准的比较样品，用图3的测定评价装置测定其电子发射特性。

比较样品的器件电极5和6之间加有器件电压，测定此时流过的器件电流If及发射电流Ie，得到图5那样的电流-电压特性。

该器件在器件电压为7.0伏时发射电流Ie急速增加，当器件电压为14伏时，器件电流If为2.1毫安，发射电流Ie为1.0微安，电子发射效率η＝Ie/If（%）为0.05%。

在如此形成的本发明的图像显示装置中，和实施例1一样，通过容器外接头D_x1-D_xm、D_y1-D_yn分别由图中未示出的信号发生器向各电子发射器件施加上扫描信号及调制信号，使其发射电子;通过高压接头Hv将数千伏的高压加到金属敷层85或透明电极（未图示）上，使电子束加速，与荧光膜84碰撞、激励、发光，显示出图像。

实施例4：

本实施例是关于包括本发明的一对图像形成装置的图像形成系统，改变了实施例1的电子源的一部分制法，是应用了本发明的第一驱动方法和第2驱动方法的例子。

本实施例的结构和制造方法与实施例1一样，另外，成形法、荧光屏、支持框架、背面板等构成的外壳的封装也和实施例1一样，至此，可同时制成两个装置。

其次，在通常的真空装置系统中，在达到大约10^-6mmHg的真空度下，在抽着真空的情况下用煤气燃烧器喷咀加热使图中未示出的排气管熔化将外壳封接。以后，将该装置称为显示板A。

另一方面，用一对板状加热源把其它装置分别固定在荧光屏和背板上，将整个装置加热，在120℃左右烘烤一小时。然后，用一超真空系统将其在加热的同时抽真空10小时。接着，用图中未示出的煤气燃烧器加热和熔化外壳的排气管，将其密封。该装置称为显示板B。

最后，为了保持封接后的真空度，对显示板A和显示板B都要用电阻加热法进行去气处理。

下面，给出应用本发明图像形成装置的第1、第2驱动方法使显示板A、显示板B进行显示动作的电路结构。

图25是关于本发明第1驱动方法和第2驱动方法的实施例，是根据NTSC制式的电视信号、用以进行电视显示的驱动电路的简要结构的框图。在图25中，显示板1701是按上述方法制造的显示板A或显示板B。扫描电路1702扫描显示线，控制电路1703生成输给扫描电路的输入信号等。移位寄存器1704使每1行的数据移位，行存储器1705将来自移位寄存器1704的1行数据输给调制信号发生器1707。同步信号分离电路1706从输入信号即NTSC信号中分离出同步信号。V_x和V_a是直流电源。

下面，详细说明图25的装置各部分的功能。

首先，显示板1701通过端子D_x1-D_xm和D_y1-D_yn以及高压端子Hv与外电路连接。其中，用于逐行（n个元件）顺序驱动在显示板1701内设置的多个电子束源即排列成m行、n列的行列状矩阵式表面传导型发射器件的扫描信号加在端子D_x1-D_xm上。

另一方面，用于控制利用上述扫描信号所选择的一行的表面传导型各元件的输出电子束的调制信号加在端子D_y1-D_yn上。另外，由直流电压源Va供给高压端子Hv以例如10KV的直流电压，该电压高到足以激励表面传导型发射器件的荧光体。

下面，说明扫描电路1702。

在该扫描电路1702内部具有n个开关元件（图中，以S₁-S_m的模式示出），各开关元件选择直流电源V_x的输出电压或0V（地电平），与显示板1701的端子D_x1-D_xm保持电气连接。S₁-S_m的各开关元件根据控制电路1703输出的控制信号T_scan而动作，实际上，例如，将EFT那样的开关元件进行组合便可很容易地构成。

在本实施例的情况下，上述直流电源V_x设定为输出TV的一定电压，以使加在未被扫描的元件上的驱动电压小于电子发射阈值电压Vth。（关于这一点，在图28中将再次涉及）。

另外，控制电路1703具有调整各部分的动作的作用，以使可以根据外部输入的图像信号进行适当的显示。并根据从下面说明的同步信号分离的电路1706传送来的同步信号T_sync，发生对各部进行控制的T_scan、T_sft和T_xary各控制信号。关于各控制信号，后面利用图30进行详细说明。

同步信号分离电路1706是用以将从外部输入的NTSC制式的电视信号中分离出同步信号成分和辉度信号成分的电路，如大家所熟知，使用频率分离（滤波器）电路可以很容易地构成。由同步信号分离电路1706分离出来的同步信号，由垂直同步信号和水平同步信号构成，但是，这里，为了说明方便，以T_aync信号的形式图示出。另一方面，将从上述电视信号中分离出来的图像的辉度信号表示为DATA信号，并将该信号输给移位寄存器1704。

移位寄存器1704是用于将按时间系列串行输入的上述DATA信号对图像的每1行进行串/并变换的电路，根据从上述控制电路1703传送来的控制信号T_sft也可以说就是移位寄存器1704的移位时钟。

经过串/并变换的图像1行（相当于电子发射元件n个元件的驱动数据）的数据以I_d1-I_dn的n个并行信号从上述移位寄存器1704输出。

行存储器1705是用于必要的时间内存储1行图像的一组数据的存储装置，根据由控制电路1703传送来的控制信号存储适当的I_d1-I_dn的内容。存储的数据作为I′_d1-I′_dn输出给调制信号发生器1707。

调制信号发生器1707是根据各个上述图像数据I′_d1-I′_dn适当地驱动并调制各个表面传导式发射器件的信号源，其输出信号通过端子D_y1-D_yn加到显示板1701内的表面传导式发射器件上。

显示板的驱动方法：

如上述各实施例和图5所述，本发明的电子发射器件相对于发射电流Ie具有如下基本特性。即，由上述图5中Ie的曲线可知，电子发射具有明确的阈值电压Vth（本实施例的器件为8V），只有外加电压大于Vth时，才会发射电子。

另外，对于大于电子发射阈值Vth的电压，如曲线所示，发射电流Ie也随电压变化而变化。通过改变电子发射器件的材料和结构以及制造方法，电子发射阈值电压Vth的值以及发射电流相对外加电压的变化情况也会改变，但是，不论如何，都可以说存在如下事实。

即，给本器件外加脉冲状电压时，例如图31（1）所示的那样，当外加电压小于电子发射阈值电压时，基本上不发生电子发射，但是，如图31（2）那样，当外加电压大于电子发射阈值电压时，便发射电子束。

这时，第1，通过改变脉冲电压的峰值V_m，可以控制输出电子束的强度;

第2，通过改变脉冲宽度Pw，可以改变输出的电子束的电荷总量。

因此，为了实施本实施例的显示板的第1驱动方法，可以将一电压调制型电路作为调制信号发生器1707，以便在保持脉冲宽度恒定时根据输入的数据适当调制脉冲电压的峰值的电压调制方式的电路。

另外，为了实施本发明的第2驱动方法，作为调制信号发生器1707，可以使用保持恒定峰值的电压脉冲并根据输入的数据适当调制电压脉冲的宽度的脉冲宽度调制方式的电路。

以上，介绍了图25所示的各部分的功能，在进入对整体动作的说明之前，利用图26-29详细说明上述显示板1701的动作。

为了图示简便，以6×6（即m＝n＝6）的情况说明显示板的像素数，但是，实际使用的显示板1701的像素数远远比这个数多。

图26所示的是将表面传导式发射器件排列成6行6列的矩阵式的多个电子束源，为了说明时区别各个元件，如D（1，1），D（1，2）-D（6，6）那样，用（x，y）座标表示其位置。

驱动这种多个电子束源显示图像时，采用以和x轴平行的图像的1行为单位，按行的顺序形成图像的方法。为了驱动与图像的1行对应的电子发射器件，给D_x1-D_x6中与那行器件对应的行的端子加0V电压，给除此以外的其它端子加7V电压。与此同时，根据该行的图像图形给D_y1-D_y6的各个端子调制信号。

例如，以显示图27所示的图像图形的情况为例进行说明。为了说明方便，设图像图形的发光部的辉度相等，例如相等于100fL（呎朗伯）。在上述显示板1701中，荧光体使用先有的大家熟知的材料P-22，加速电压定为10KV，图面显示的重复频率定为60Hz，使用具有上述特性的表面传导式发射器件，但是，为了得到100尺朗伯的辉度，给与发光像素对应的元件加10μs的14V电压是适当的。另外，如果改变各个参量，当然这个数值也应该改变。

因此，以使图27的图像中例如第3行发光的期间为例进行说明。图28是在使上述图像的第3行发光的期间，通过端子D_x1-D_x6和端子D_y1-D_y6给多个电子束源加的电压值。由该图可知，给D（2，3），D（3，3），D（4，3）各表面传导式发射器件加的电压是超过电子发射阈值电压8V的14V电压（图中用涂黑表示的器件），有电子束输出。另一方面，对上述3个器件以外的器件，加7V（图中用斜线表示的器件）或0V（图中用白色表示的器件）的电压，由于小于电子发射阈值电压8V，所以，从这些元件没有电子束输出。

按照同样的方法，对其它行也可以根据图27的显示图形驱动多个电子束源，按时间系列表示该状态的情况就是图29的时间流程图。

如图29所示的那样，通过从第1行开始顺序1行1行地进行驱动，便可显示1个画面，以每秒60个画面的速度反复进行显示，便可获得毫无闪烁的图像显示。

另外，在以上的说明中虽然未涉及灰度的显示，但是，灰度显示可按如下方式进行。

调制显示图形的发光辉度进行灰度显示时，为了进一步增大（或减小）辉度，作为第1驱动方法，可以使加在端子D_y1-D_y6上的调制信号的脉冲电压峰值大于（或小于）14V，这样便可进行调制。

例如，若使电压峰值在7.9V-15.9V的范围内以0.5V单位跳跃式地变化，则可使发光辉度调制为包括0在内的17个阶段（或灰度）。希望获得更多层次的灰度时，可以扩大电压的范围或进一步减小变化的单位。

另外，作为第2驱动方法，可以使脉冲的宽度大于（或小于）10μs，这样，也可以进行调制。

例如，如果使脉冲宽度在0s-15μs的范围内以0.5μs为单位变化，则可使发光辉度调制为包括0在内的31个阶段。希望获得更多层次的灰度时，可以扩大脉冲宽度的范围或进一步减小变化的单位。

以上，以6×6个像素的多个电子束源为例说明了显示板1701的驱动方法，下面，参照图30的时间流程图对图25所示装置的整体动作进行说明。

图30（1）所示的是利用同步信号分离电路1706从外部输入的NTSC信号中分离出来的辉度信号DATA的时钟脉冲，如图所示，从第1行的数据开始顺序分离出第2行、第3行并输出去，与此同时，从控制电路1703对移位寄存器1704输出图30（2）所示的移位时钟信号T_sft。

当移位寄存器1704中积蓄到1行的数据时，就在图30（3）所示的规定时刻从控制电路1703对行存储器1705输出存储写信号T_mry，写入1行（n个元素）的驱动数据。结果，行存储器1705的输出信号即I′_d1-I′_dn的内容按图30（4）所示的时钟变化。

另一方面，驱动扫描电路1702的动作的控制信号T_scan的内容如图30（5）所示。即，为了驱动第1行时，扫描电路1702内只有开关元件S1为0V，其它开关元件为7V，另外，驱动第2行时，只有开关元件S2为0V，其它开关件为7V，依次类推。

利用以上说明的一系列动作，使用显示板A、B进行电视显示的结果，在显示板B上可以得到非常好的显示图像，但是，在显示板A上，在显示像素以外的像素上虽然很小但可观察到荧光体发的光。因此，用显示板A和显示板B的条件作成与实施例1一样的比较样品，以和电视显示一样的驱动频率保持器件外加电压小于Vth，利用显示板A、B观察电子发射电流Ie和器件电流If的结果，在显示板B中，电子发射电流Ie和元件电流If保持为恒定。但在显示板A中，电子发射电流Ie和元件电流If不恒定，可以看出电子发射电流Ie和元件电流If虽然甚微但增加了。这是本发明者等人新发现的现象，即，在实施状态下所示的器件的基本特性，在显示板B中是稳定的，在显示板A中，与驱动条件、显示板内的真空度等因素有关，可以认为这是不稳定的原因。

在上述说明中虽然没有特别描述，但是，移往寄存器1704和行存储器1705不论是数字信号式的还是模拟信号式的都可以，总之，只要能以指定的速度进行图像信号的串/并变换及存储就行。使用数字信号式时，必须使同步信号分离电路1706的输出信号DATA数字化，但是，只要在同步信号分离电路1706的输出部分具有A/D变换器就很容易办到。

另外，与此相关的，调制信号发生器1707所使用的电路自然也随行存储器1705的输出信号是数字信号还是模拟信号而有若干区别。即，是数字信号时，采用第1驱动方法时，可以在调制信号发生器1707中使用例如大家所熟知的D/A变换电路，并根据需要附加放大器电路等。

另外，采用第2驱动方法时，使用例如将高速振荡器和计数振荡器输出的波数的计数器以及将计数器的输出与上述存储器的输出值进行比较的比较器组合的电路，可以很容易地构成调制信号发生器1707。

根据需要，也可以附加放大器，用以将比较器输出的脉冲宽度调制的调制信号的电压放大到表面传导式发射器件的驱动电压。

另一方面，采用第1驱动方法时用模拟信号，在调制信号发生器1707中可以使用例如大家所熟知的运算放大器等放大电路，并根据需要还可以附加电平移位电路等。

另外，采用第2驱动方法时，可以使用例如大家熟知的电压控制式振荡电路（VCO），并根据需要还可以附加放大器，用以将电压放大到表面传导式发射器件的驱动电压。

关于本发明的第3驱动方法即调制脉冲电压的峰值和宽度进行驱动的方法的装置，以第5和第6两个实施例为例进行说明。另外，显示板在第5、6实施例中也使用实施例4使用的显示板B。

实施例5：

图32是关于本发明显示装置的第3驱动方法的驱动电路的简要结构框图。图中的结构要素中，显示板1701、扫描电路1702、控制电路1703、移位寄存器1704、行存储器1705、同步信号分离电路1706、调制信号发生器1707、直流电源Va等各构成要素和在图17的第1驱动方法的实施例中说明的一样。另外，V_us是另一直流电源，脉冲电压发生器2401用于发生脉冲。

下面，说明各部分的功能，关于1701、1704、1705、1706和Va等各构成要素和上述图25的说明一样，所以，这里从略。

扫描电路1702的内部具有M个开关元件（图中用S1-Sm表示出），各开关元件选择脉冲电压发生源2401的输出电压或直流电源V_ns的输出电压，与显示板1701的端子D_x1-D_xm保持电气连接。S1-Sm各开关元件根据控制电路1703发生的控制信号T_scan而动作，实际上，例如，通过将FET那样的开关元件进行组合，可以很容易地构成。

另外，控制电路1703和图25的实施例一样，具有调整各部分的动作以便可以进行适当的显示的功能，在本实施例中，除了图25的情况外，还向脉冲电压发生源2401输出控制信号T_pul。

脉冲电压发生源2401根据控制电路1703发生的控制信号T_pul产生脉冲电压，关于产生脉冲电压的时刻和波形后面利用图33进行说明。关于直流电源V_ns输出的电压，也在后面利用图33进行说明。

调制电路1707是根据各个图像数据I′_d1-I′_dn适当地驱动并调制各个表面传导式发射器件信号源，关于其输出信号波形，后面利用图33进行说明。

以上，说明了图32所示的各部分的功能，下面利用图33说明本实施例中加在表面传导式发射器件上的驱动电压的波形。

图33（1）是用以说明脉冲电压发生源2401发生的脉冲电压的波形图。脉冲电压发生源2401在不发生脉冲期间维持7V的输出电压，但是，根据控制信号T_pul适时地发生该图所示的脉冲。即，该脉冲的宽度为30μs，是在加脉冲期间输出电压变为0V的矩形脉冲。

图33（2）是用以说明上述直流电源V_ns的输出电压的图。电源V_ns通常如该图所示输出7V的直流电压。为了说明方便和明确时间的前后关系，将脉冲电压发生源2401发生0V脉冲的期间示于图中。

图33（3）是用以说明调制信号发生器1707发生的调制信号的波形的图。调制信号发生器1707在不发生调制信号的期间维持7V的输出电压，但是，在脉冲电压发生源2401输出0V的脉冲的同时，发生与图像的辉度数据I′_d1-I′_dn对应的调制信号。调制信号由图33（3）中用虚线表示的成分a，b，c，d构成，调制信号发生器1707根据原图像的辉度数据将成分a，b，c，d任意组合后输出。

成分a，b，c，d分别是具有11V，12V，13V，14V电压的脉冲，它们的长度都为5μs，图33（1）的脉冲宽度超过调制信号约5μs，这样，即使由于某种理由两者的时间关系发生偏离，只要在该范围内，动作就不会发生什么问题。

下面，参照上述情况说明加在表面传导式发射器件上的驱动波形。

图33（4）利用扫描电路1702选择脉冲电压发生源2401的输出时表面传导式发射器件的驱动电压波形。即，这和图33（3）的调制电压波形与图33（1）的脉冲波形之差的电压相等。该图中用虚线所示的各个成分a′，b′，c′，d′与图33（3）的各个成分a，b，c，d相对应。其中，例如若加上成分a′，则在5μ秒期间从加电压的表面传导式发射元件输出0.27μA（瞬时电流值）的电子束。同样，若加上成分b′，c′，d′，则在5μs期间分别输出具有0.37μA、0.49μA和0.66μA的瞬时电流值的电子束。这里，由于上述表面传导式发射元件的电子发射特性是线性的，所以，上述4种电子束电流值之间的差相互不相等。因此，可以说例如加成分a′和b′与加成分c′时的输出不相等，对其它成分的组合也一样。所以，通过将成分a′-d′进行任意组合驱动元件，可以将这期间输出的电子束的总电荷量控制为16种（包括a′-d′一个也不使用的情况）。这样，便可将发光辉度调制为16个层次。

另一方面，图33（5）是利用扫描电路1702选择直流电源V_ns的输出时表面传导式发射元件的驱动电压波形。即，这和图33（3）的调制波形与图33（2）的直流电压之差的电压相等。该图中用虚线所示的a′，b′，c′，d′各部分与图33（3）的a，b，c，d相应，不论在哪一部分，由于都未超过电子发射阈值电压（这时为8V），所以，没有电子束输出。

利用上面说明的方法可以驱动显示装置内的表面传导式发射元件。本实施例的显示装置的整体动作可以按照和上述图25的实施例大致相同的顺序进行，所以，此处说明从略。

在上述说明中，为了图示方便，取假定调制电压由4个成分a，b，c，d构成，但是，实际上希望由数量更多的部分构成。如果利用电子发射元件的非线性电子发射特性，通常使用n个部分（即n种调制电压）便可获得2ⁿ个层次的灰度显示。

例如，显示电视图像时，希望n＞7。

在上述说明中，各个成分a，b，c，d的脉冲宽度相等，均为5μs，但是，各部分的长度不一定必须相等。另外，设定电压值按成分a，b，c，d的顺序增大，相邻成分之间的电压差均相等，定为1V，但是，不一定必须使电压差相等。

实施例6：

下面，利用图34和图35说明本实施例的显示板的第3驱动方法，即利用加在电子发射元件上的电压的强度和脉冲宽度控制所显示图像的辉度的方法。

图34是表示驱动电路的简要结构的框图。与第5实施例的图32相同的部分很多，所以，只介绍不同的部分。图中，脉冲电压发生源2601和2602根据各个控制电路1703发生的控制信号T_pul1和T_pul2而动作，其输出的脉冲波形和上述图32中的脉冲电源2401不同，不是矩形。另外，调制信号发生器1707根据原图像信号I′_d1-I′_dn发生调制信号，该信号波形与图32的情况不同。关于这些电压波形，利用图27进行说明。

图35（1）是用以说明脉冲电压发生源2601发生的脉冲电压的波形的图。脉冲电压发生源2601在不发生脉冲期间维持7V的输出电压，但根据控制信号T_pul1适时地发生该图所示的脉冲。即，发生的脉冲的宽度为30μs，是随着脉冲的开始从3V向0V线性地减小的倾斜波形。

图35（2）是用以说明脉冲电压发生源2602发生的脉冲电压的波形的图。脉冲电压发生源2602在不发生脉冲的期间维持7V的输出电压，但是根据控制信号T_pul2适时地发生该图所示的脉冲。即，脉冲的宽度为30μs，是随着脉冲的开始从7V向4V线性地减小的倾斜波形。图35（1）和图35（2）的脉冲利用上述控制信号T_pul1和T_pul2进行同步，所以，在发生脉冲的期间，两者之间通常有4V的电位差。

图35（3）是用以说明调制信号发生器1707发生的调制信号的波形的图。调制信号发生器1707在不发生调制信号期间维持7V的输出电压，但在脉冲电压发生源2601和2602输出脉冲的同时发生与进入的图像信号的辉度数据I′_d1-I′_dn对应的调制信号。该调制信号由该图35（3）中用虚线所示的成分a，b，c，d构成，调制信号发生器1707根据进入的图像信号的辉度数据将成分a，b，c，d进行任意组合后输出。成分a，b，c，d分别是电压为14伏、宽度为5μs的矩形电压脉冲，是从图27（1）和图27（2）所示的30μs的脉冲的开始时刻计算，分别在5，10，15，20μs后加上的这些脉冲成分。

下面，参照上述情况，说明加在表面传导式发射元件上的驱动信号的波形。

图35（4）是利用扫描电路1702选择脉冲电压发生源2601的输出时表面传导式发射元件的驱动电压波形。即，这和图35（3）的调制电压波形与图35（1）的脉冲波形之差的电压相等。该图中用虚线所示的a′，b′，c′，d′各部分分别与图35（3）中的a，b，c，d对应，所以，不论哪种情况，都未超过电子发射阈值电压（这时为8V）。因此，若加上这种波形，便可输出强度与电子发射特性相符合的电子束，但是，由于表面传导式发射元件的电子发射特性是非线性的，所以，a′，b′，c′，d′各部分输出的电子束的电荷量之差相互不相等。

于是，和图33的情况一样，通过任意组合调制电压波形的成分a，b，c，d，可以获得16个层次的调制。

另一方面，图35（5）是利用扫描电路1702选择脉冲电压发生源2601的输出时表面传导式发射元件的驱动波形。和图33（5）的情况一样，由于未超过电子发射阈值电压，所以，几乎没有电子束输出。

在上述说明中，为了图示方例，和图33的情况一样，把调制信号设定为由成分a，b，c，d4个部分构成，但本实施例的情况也是希望由更多的部分构成。即，如果使用n个时间分割的部分，则可获得2ⁿ个层次的调制，例如显示电视图像时，希望n＞7。

另外，脉冲电压发生源2601和2602发生的脉冲波形使用随时间线性减小的倾斜波形，但是，也可以使用例如随时间增加的波形以及非线性变化的波形。

在调制信号发生器1707发生的脉冲的说明中，脉冲的各个成分a，b，c，d的电压和宽度相等，使脉冲的开始时刻以等间隔错开相邻排列，但是，也不一定仅限于此，例如，也可以使各个成分a，b，c，d的电压和宽度不相等，使脉冲的开始时刻以非等间隔排列。

以上，对关于本发明第3驱动方法的实施例，以和实施例5的差别为中心进行了说明。

在上面说明过的关于第1驱动方法或第2驱动方法或第3驱动方法的实施例中，在显示板中使用了实施例开头所述的表面传导式发射元件，但是，当电子发射元件的材料、结构或制造方法不同时，有时电子发射特性（阈值电压Vth及特性曲线的形状）多少也会发生变化。这时，对本发明的基本思想的应用没有任何影响，只要根据其特性适当地设定扫描和调制所用的脉冲电压的波形就行了。或者对先有技术所列举的那种表面传导式发射元件运用这些驱动方法，也不会发生什么不顺利的情况。

在实施例中，示出了根据NTSC制式的电视信号进行电视显示的例子，但是，能应用本发明的显示装置及其应用并不仅限于此。可以广泛地应用于其它制式的电视信号、或者直接或间接与计算机、图像存储器、通信网络等各种图像信号源连接的显示装置，特别是最适合于对大容量的图像进行显示的大画面显示。

另外，不一定限于人们直接目视的用途，例如，也可以应用于所谓光印刷机那样的记录装置的光源。

或者，也可以用于利用电子束描绘图像的电子束描绘装置的电子束源的驱动方法。

实施例7：

本实施例是将具有多个电子发射部的多个表面传导式电子发射元件排列成矩阵状的电子源或图像形成装置，是将由多个电子发射部发射的电子束重叠后在图像形成部件上形成高品位的图像的例子。本实施例的电子发射元件的结构，具有从排列成矩阵状的多个电子发射元件，该电子发射元件的结构与图36相同，只是从多个电子发射元件的矩阵中抽出了一个。和其它实施例一样作成图像形成装置。

关于在设置电子发射元件的基板的对面设置的荧光屏和其它实施例一样。

在本实施例中，将绝缘性基板1充分清洗后，用以Ni为主要成分的材料用真空镀膜法蒸发上厚1μm，宽600μm的薄膜，并腐蚀制作成高电位一侧元件电极362的元件配线电极373。然后，在整个基板面上蒸发一层厚2μm的SiO₂薄膜，形成绝缘层372。

接着，利用刻蚀技术，在元件配线电极373上的SiO₂上开一个边长为100μm正方形的孔，只在该孔部分预先蒸发上Ni等材料，以使通过该孔与元件配线电极373相连接，然后，在整个面上蒸发上一层厚0.1μm的Ni材料膜。

利用光刻技术和腐蚀技术，将Ni电极形成所希望的图形，从而形成与元件配线电极373连接的高电位一侧的元件电极362和在该电极362宽度方向（图中X方向）的两侧具有电极间隙、与元件配线电极373正交的低电位一侧的元件电极363。

在元件电极362和363之间的间隙部分形成微粒膜，作为电子发射部364，通过加上所希望的电压，可以发射电子，这和其它实施例一样。

在本实施例中，将在两个电子发射部364之间的高电位一侧的元件电极362的X方向宽度（W）定为400μm，在高电位一侧的元件电极362上加上14V电压，在低电位一侧的元件电极363上加上0V电压，使之发射电子，给设在距离电极2.5mm上方的荧光屏的荧光体加上6KV电压时，便可得到对称性的、基本上呈圆形的辉点形状。在本实施例中，辉点的直径约为500μm。

从具有单个电子发射部的表面传导式电子发射元件发射的电子束，在图像形成部的材料面上，这里是荧光体面，形成对称性不好的辉点形状，但是，如果多个电子发射部在加电压的方向以后面所述方式表示的间隔W形成元件电极的高电位一侧的电极，则从多个电子发射部发射出来的电子束在图像形成部的材料面上，这里是荧光体面上重叠合而为一，便可像本实施例那样得到对称性好的辉点形状。

K2＊2H（vf/va）^1/2≥w/2≥K3＊2H（vf/va）^1/2

其中，K2，K3为常数，K2＝1.25±0.05

K3＝0.35±0.05

Vf为元件外加电压，

Va为加在图像形成部材料上的电压（加速电压），

H为表面传导式发射元件与图像形成部材料间的距离，

w为电子发射部之间的距离。

实施例8：

本实施例是关于排列成矩阵状的多个表面传导式电子发射元件的排列的实施例，图37是本实施例的图像形成装置的模式图。

图38是本实施例的电子发射元件的放大斜视图，图39是上述元件沿X轴的剖面图。

在本实施例中，在绝缘性基板381上制作电子发射元件的方法如下：

首先，说明本实施例的图像显示装置的制作方法。

（1）将绝缘性基板381清洗净之后，在该基板381上用以Ni为主要成分的材料利用真空蒸发镀膜技术和光刻技术制作出1μm厚的元件配线电极389;

（2）然后，在整个基板381面上形成一层由SiO₂构成的厚度2μm的绝缘层390;

（3）接着，在SiO₂膜上的希望位置利用腐蚀技术开孔（连接孔），利用真空蒸发镀膜技术和光刻技术制作出厚度3900 的元件电极382和383。用以Ni为主要成分的材料制作。

（4）在上述工程中，元件电极382与元件配线电极389保持电气连接，元件电极382与383相向排列，两者之间的间隙为2μm，在该间隙部形成Pd微粒膜，制作电子发射部384以后的工序，与其它实施例一样，此处省略。

在本实施例中，利用沿Y方向电气连接的元件电极382和沿X方向连接的元件电极383构成XY矩阵，在它们的间隙部形成电子发射部。多个电子发射元件形成矩阵状。

各个电子发射元件如图38所示，在高电位一侧元件电极382的加电压的方向（X方向）两侧形成电子发射部384，在本实施例中，高电位一侧元件电极的X方向的宽度（W）定为800μm，元件电极382，383之间的间隙宽度（G）制作为2μm。

另外，电子发射部Y方向的长度（L）定为140μm，电子发射元件沿Y方向的排列距离（P）定为750μm。

沿X方向电子发射元件的排列距离在本实施例中定为1mm。

在上述制作电子发射元件的绝缘性基板381的上方，和其它实施例一样，通过支持框（图中未示出）相隔d＝4.5mm的距离，配置在内表面涂敷了透明电极386和荧光体（图像形成部材料）387的荧光屏388，在基板，支持框和荧光屏的接合部涂敷烧结玻璃料，在430℃下烧结10分钟以上将三者烧结在一起。

在上述制作的本图像显示装置中，通过透明电极386将5000V的加速电压Va加到荧光体387上，通过元件配线电极389在元件电极382与383之间加上14V的电压V_f，使之发射出电子。

在本实施例中，加速电压V_a＝5000V，元件电压V_f＝14V，元件与荧光屏间距离d＝4.5mm，元件的电子发射部Y方向长度L＝140μm，电子发射元件Y方向排列距离P＝750μm，高电位一侧电极宽度W＝800μm。和实施例7一样，由两个电子发射部发射出来的电子来，在图像形成部材料上，辉点的中心轴基本上一致，这些辉点恰好对称地重叠，从总体上看，观察到一个基本是呈圆形的辉点形状。由此可以推知，本实施例的条件与实施例7所示的式子一致。

另外，Y方向各辉点的重叠，根据本发明者等人锐意研究的结果可知，按照下式表示的配置规定，便可进行控制。

Y方向的各辉点重叠连续时，

P＜L+2K5＊2H（V_f/V_a）^1/2

其中，常数K5＝0.80

V_a为加速电压，Vf为器件电压，d＝4为元件与荧光屏间的距离，L为元件的电子发射部Y方向的长度，P为电子发射元件Y方向的排列距离，W为高电位一侧电极宽度。

Y方向的各辉点不重叠，不连续时，

P≥L+2K6＊2d（Vf/Va）^1/2

其中，K6为常数，K6＝0.90

在上式的条件下可知，如果将电子发射部元件沿Y方向排列是可以的。本实施例，Y方向各辉点处于不重叠，不连续时公式的范围内，各辉点以独立辉点被观察到。

如上所述，在本实施例的图像显示装置中，可以得到最佳的辉点形状，同时，可以得到分辨性能好，辉度高、高精细的显示图像。

实施例9：

本实施例是将能够分割驱动的多个表面传导式电子发射元件排列成矩阵状而形成的图像形成装置及驱动方法，利用图40和图41进行说明。

图40是从将表面传导式电子发射元件排列成矩阵状的电子源中取出一部分的斜视图，图41是表示本实施例的驱动方法的图。下面，详细说明。

如图40所示，本实施例的元件与元件电极461a，461b及配线462a，462b连接。462a是X方向配线，462b是Y方向配线。如图41所示，与红（R），绿（G），兰（B）对应的表面传导式电子发射元件是排列构成的电子源，是按照和实施例4一样的办法形成的。另外，外壳也是按同样的方法制成的。

下面，利用图41说明本实施例的装置的驱动方法。

在从图41的M＝1列开始顺序扫描的情况下，首先，

（1）利用电压处加装置（图中未示出）给透明电极加上一定电压，给M＝1列加上电子发射电压Vf。

（2）在1（＝M）扫描列的信号中，将输入绿色显示的信号配线电极G和兰色显示的信号配线电极B的信息信号存储到存储器480内。另外，输入红色显示的信号配线电极R的信息信号通过外加电压装置481，作为具有与该信息信号对应的导通电压、截止电压和灰度电压的调制电压（V_mR）直接输入该信号配线电极R。这期间，不论信息信号如何，从信号切换电路482发出截止信号，通过外加电压装置483将截止电压（V_off）加到信号配线电极G和B上。

（3）利用信号切换电路482切换为在1（＝M）扫描列的信息信号中先将存储在存储器480中的信息信号中的绿色显示信息信号输入信号配线电极G，通过外加电压装置，将具有与该信息信号对应的导通电压、截止电压及灰度电压的调制电压（V_mG）输入信号配线电极G。这期间，不论信息信号如何，从信号切换电路482发出截止信号，通过外加电压装置将截止电压（V_off）加到信号配线电极R和B上。

（4）利用信号切换电路482切换为在1（＝M）扫描列的信息信号中先将存储在存储器480中的信息信号中的兰色显示信息信号输入信号配线电极B，通过外加电压装置，将具有与该信息信号对应的导通电压、截止电压及灰度电压的调制电压（V_mB）输入信号配线电极B。这期间，不论信息信号如何，从信号切换电路482发出截止信号，通过外加电压装置将截止电压V_off加到信号配线电极R和B上。

如上述那样将一扫描列的信息信号分割成每一种颜色，即每隔2列按时间3等分分割输入信号配线电极的动作，在一扫描列的显示时刻之间进行。

上述（1）-（4）的动作对各扫描列顺序反复进行，便可将一个画面以及多个画面的优质彩色图显示在荧光体面上。

按照本实施例的驱动方法，在各色荧光体面上形成显示图像的多个辉点具有非常均匀稳定的尺寸和形状，而且，可以毫无串音地显示图像色纯度高、色再现性好的优质彩色图像。

实施例10：

图42是用以由上述说明的表面传导式电子发射元件为电子束源的显示板构成的显示装置的一个例子的图，这种显示装置可以显示例如（由以电视广播为主的各种图像信息源提供的图像信息。图中，500是显示板，501是显示板的驱动电路，502是显示控制器，503是多路调制器，504是译码器，505是输入输出接口电路，506是CPU，507是图像生成电路，508、509和510是图像存储器接口电路，511是图像输入接口电路，512和513是TV信号接收电路，514是输入装置。（本显示装置如在接收像电视信号那样包含图像信号和声音信号两种信号时，当然在显示图像的同时还再生声音。但是，与本发明的特征没有直接关系的声音信息的接收、分离、再生、处理、存储等有关的电路及扬声器等，说明从略）。

下面，按照图像信号的流程说明各部分的功能。

首先，TV信号接收电路513是用来接收利用例如电线电波及空间光通信等那样的无线传送系统传送的TV图像信号的电路。接收的TV信号的制式没有特别限制，例如，可以是NTSC制式，PAL制式，SECAM制式等各种制式。另外，由大量扫描线构成的TV信号（例如以MUSE制式为首的所谓的高品位TV），是发挥适合于大面积化和大像素数化的上述显示板的优点的最好信号源。由TV信吨接收电路513接收的TV信号输给译码器504。

另外，TV信号接收电路512是用来接收例如使用同轴电缆或光纤等有线传输系统传送的TV图像信号的电路。和上述TV信号接收电路513一样，接收的TV信号的制式没有特别的限制，另外，由本电路接收的TV信号也输给译码器504。

图像输入接口电路511是用于读入例如由电视摄像机及图像读取扫描器等图像输入装置供给的图像信号的电路，读入的图像信号输给评码器504。

图像存储接口电路510是用于读入存储在录像机（以下简称为VTR）中的图像信号的电路，读入的图像信号输给译码器504。

图像存储接口电路509是用于读入存储在录像盘上的图像信号的电路，读入的图像信号输给译码器504。

图像存储接口电路508是用于从所谓的静止图像盘那样的存储静止图像数据的装置读入图像信号的电路，读入的静止图像数据输给译码器504。

输入输出接口是路505用于将本显示装置与外部的计算机或计算机网络或打印机等输出装置连接的电路，除了进行图数据及文字、图形信息的输入输出之外，有时还可以在本显示装置所具有的CPU506与外部之间进行控制信号及数值数据的输入输出等。

图像生成电路507是用于根据通过上述输入输出接口电路505从外部输入的图像数据及文字、图形信息或者由CPU506输出的图像数据及文字、图形信息生成显示用图像数据的电路。在本电路内部，组装着例如用于存储图像数据及文字、图形信息的可改写的存储器、存储着与字符代码对应的图像图形上读取专用存储器以及用于进行图像处理的微处理器等为主的生成图像所必须的电路。

由本电路生成的是示用图像数据输给译码器504，但是，有时根据需要也可以通过上述输入输出接口电路505输给外部的计算机网络及打印机。

CPU506主要进行关于本显示装置的动作控制、显示图像的生成及选择、编集的工作。

例如，将控制信号输给多路扫描器503，适当地选择、组合在显示板上显示的图像信号。另外，根据这时显示的图像信号对显示板控制器502发生控制信号，适当地控制画面显示频率和扫描方法（例如隔行扫描或非隔行扫描）以及一个画面的扫描线条数等显示装置的动作。

另外，直接将图像数据及文字、图形信息输给上述图像生成电路507，或者通过上述输入输出接口电路505与外部的计算机及存储器连接，输入图像数据及文字、图形信息。CPU506当然也可以进行上述目的以外的作业。例如，也可以像微机及文字处理器等那样，具有直接生成信息和处理的功能，或者如前所述，也可以通过输入输出接口电路505与外部的计算机网络连接，与外部设备协同进行例如数值计算等作业。

输入装置514是使用着用来给上述CPU506输入指令、程序或数据等的装置，除键盘和鼠标器外，例如还可以使用操纵杆、条形码读出器、声音识别装置等各种输入机器。

译码器504是用于将由上述507-513输入的各种图像信号反变换为三原色信号或者辉度信号和I信号及Q信号的电路。如图中用虚线所示的那样，最好在译码器504的内部具有图像存储器。这是为了例如以MUSE制式为主进行反变换时处理电视信号，所以所需要图像存储器。另外，设有图像存储器后，静止画面的显示将变得容易，或者可以很容易地与上述图像生成电路507和CPU506协同进行以图像的删减、插入、放大、缩小、合成为主的图像处理及编集。

多路扫描器503根据由上述CPU506输入的控制信号适当地选择显示图像。即，多路扫描器503从由译码器504输入的经过反变换的图像信号中选择所希望的图像信号，输给驱动电路501。这时，在一个画面显示的时间内，通过切换、选择图像信号，可以像所谓的多画面电视那样，把一个画面分成多个区域，在不同区域显示不同的图像。

显示板控制器502是用来根据由上述CPU506输入的控制信号控制驱动电路501的动作的电路。

首先，关于显示板的基本动作，例如是将用于控制显示板的驱动用电源（图中未示出）的动作时序的信号输给驱动电路501。另外，关于显示板的驱动方法，例如是将用于控制画面显示频率及扫描方法（例如，隔行扫描或非隔行扫描）的信输给驱动电路501。

另外，有时根据需要，将关于显示图像的辉度、对比度、色调及清晰度等图像质量调整的控制信号输给驱动电路501。

另外，驱动电路501是用来发生加给显示板500的驱动信号的电路，根据从上述多路扫描器503输入的图像信号和从上述显示板控制器502输入的控制信号而动作。

上面，说明了各部分的功能，但是，利用图42所示的结构，在本显示装置中，可以在显示板500上显示由各种图像信息源输入的图像信息。即，以电视广播为主的各种图像信号在译码器504中进行反变换后，在多路扫描器503中进行适当的选择后，输入驱动电路501，另一方面，显示板控制器502根据显示的图像信号，发生用以控制驱动电路501的动作的控制信号。驱动电路501根据上述图像信号和控制信号，将驱动信号输给显示板500，从而在显示板500上显示图像。这一系列动作均由CPU506统一地进行控制。

在本显示装置中，不仅可以显示从设在上述译码器504中的图像存器、图像生成电路507及信息中选择的图像，而且，还可以对所显示的图像信息进行例如放大、缩小、转动、移动、加边框、删减、插入、变换颜色、变换图像的纵横比等为主的图像处理以及合成、消除、接续、替换、纳入等为主的图像编集。另外，虽然在本实施例的说明中没有特别涉及，但是，和上述图像处理和图像编集一样，对声音信息也可以设置进行处理及编集的专用电路。

因此，本显示装置可以用一台机器兼有电视广播的显示机器、电视会议的终端机器、处理静止图像及活动图像的图像编集机器、计算机的终端机器，以文字处理器为首的办公用终端机器、游戏机等的功能，对工业和民用具有广泛的应用范围。

上述图42只是使用以表面传导式发射元件为电子源的显示板构成显示装置的一个例子，但是，并不限于此。例如，在图42的构成要素中，可以省去使用目的上不必要的电路。另外，与此相反，也可以追加使用目所需要的构成要素。例如，将本显示装置作为电视电话使用时，可以追加包括电视摄像机、拾音器、照明器、调制解调器在内的发送和接收电路等构成要素。

在本显示装置中，特别是由于以表面传导式发射元件为电子源的显示板容易薄型化，所以可以便显示装置的厚度缩小。此外，由于以表面传导式发射元件为电子源的显示板容易实现大画面、辉度高、视野角特性好，所示，本显示装置有身临其境的感觉。

如上所述，本发明的表面传导式电子发射元件具有如下三个基本特性，即

第一，给本元件加上大于某一电压（称为阈值电压，图5中的Vth）的元件电压时，发射电流Ie激剧地增加，另一方面，当小于阈值电压Vth时，几乎检测不到发射电流Ie。即，是对发射电流Ie具有明确的阈值电压Vth的非线性元件。

第二，由于发射电流Ie与元件电压Vf有关，所以，可以用元件电压Vf控制发射电流Ie。

第三，阳极电极34捕获的发射电荷与加元件电压Vf的时间有关。即，利用加元件电压Vf的时间可以控制阳极电极34捕获的电荷量。

此外，特别理想的是该表面传导式发射元件的元件电流If和发射电流Ie都对加在相向排列的一对元件电极上的电压具有单调的增加特性（称为MI特性）。

因此，当大于阈值电压时，利用加在相向排列的元件电极间的脉冲电压的高度和宽度可以控制从表面传导式电子发射元件中放射出来的放射电子;而当小于阈值电压时，则几乎不发射电子。

根据这一特性，在设置大量电子发射元件情况下，利用具有上述调制装置、分离装置和上述选择装置的结构，可以提供选择与输入信号对应的表面传导式电子发射元件和能够控制电子发射量的驱动方法。上述调制装置用来发生与高度或宽度或高度和宽度上述输入信号对应的脉冲;分离装置用来分离出包含在上述输入信号中的同步信号;上述选择装置用来按指定宽度将高度不同的脉冲成分组合后顺序选择表面传导式电子发射元件。

因此，按照本发明依据这种表面传导式电子发射元件的特性的新规格结构及驱动方法，可以不必像先有技术那样依靠栅极，在不同栅极的情况下，分别将从输入信号得到的扫描信号和调制信号输给m条行与线和n行列配线，便可从由大量的表面传导式电子发射元件构成的电子源根据输入信号选择电子发射元件，构成能控制放射电子量的高品位的电子源。

此外，利用表面传导式电子发射元件的相向排列的一对元件电极、m条行配线和n条列配线，使分别连接表面传导式电子发射元件的相向排列的一对元件电极的连线，m条行配线和n条列配线至少一部分或全部是相同的，在制作过程中加高温时，便可解决不同金属间的连接问题，从而可以提供可靠性高，成本低，并且简单的结构。

利用该绝缘层只位于m条行与线与n条列配线的交叉部附近以及垂直型表面传导式发射元件的台阶形成部和该绝缘层的一部分或全部用同一种方法制造，可以简化制造方法，不用接触孔就能使m条行杨线或n条列配线与元件实现电气连接，从而可以提供成本低、结构简单的电子源和图像形成装置。

按照本发明的其它驱动方法，还具有将输入信号分割为多个输入信号群的输入信号分割装置，由于多行（或列）的表面传导式电子发射元件是根据利用该输入信号分割装置所发生的多个分割的输入信号进行选择、调制的分割驱动，可以对该表面传导式电子发射元件行（或列）增加容许的时间，所以，对驱动集成电路（IC）、表面传导式电子发射元件可以提供设计的余量。

与该选择、调制的电子发射元件的行（或列）相邻的电子发射元件的行（或列）是维持为外加一定电压状态驱动方法。因此，在从各电子发射元件发射出来的电子束间的电子束照射面上没有串音。

本发明的电子源是将从该表面传导式电子发射元件的多个电子发射部发射的多个电子束重叠而成，所以，可以提供在电子照射而上电子来的形状可控制为对称性好的形状的电子源。

通过使Y方向元件的排列距离按规定配置，可以控制从各电子发射元件发射出来的电子束间在电子束照射面上的重叠。

因此，可以提供结构简单，容易选择发射电子的电子发射元件并且可以控制其电子发射量的电子源。

上述显示装置其本发明的图像形成装置，是根据输入信号形成图像的装置，该图像形成装置的特征是：具有多个表面传导式发射元件、分离装置、选择装置和调制装置，多个表面传导式发射元件利用与构成图像的像素对应，在基板上的m条行配线和通过绝缘层沉积的n条列配线，分别将由包含元件电极和电子发射部的薄膜构成的表面传导式电子发射元件相向排列的1对元件电极连接，排列成矩阵状;分离装置用来从上述输入信号中分离出同步信号和图像信号;选择装置根据上述同步信号从上述多个表面传导式电子发射元件中选择适当的元件;调制装置发生与上述图像信号对应的调制信号，并输给由上述调制装置所选择的电子发射元件。另外，该图像形成装置特别具有位于上述电子源基板的对面利用电子束的照射发出可见光的荧光体。尤其突出的是，具有表面传导式电子发射元件的发射电流、元件电流都对加在相向排列的一对元件电极上的电压显示单调增加的特性（积为MI特性）的真空度。

因此，按照基于这种表面传导式电子发射元件的特性的本发明图像形成装置的新规格结构及驱动方法，可以不必像先有技术那样依靠栅极，在不用栅极的情况下，分别将从输入信号得到的扫描信号和调制信号输给m条行配线和n条列配线，便可从由大量的表面传导式电子发射元件构成的电子源根据输入信号选择电子发射元件，控制发射电子量，可以在像素间无串音，可以很容易控制显示辉度，可以进行多层次灰度的显示，例如，可以实现高品位显示电视图像的装置。

另外，由于是在真空中利用电子来直接激发荧光体的，所以，可以使用在先有CRT等领域所熟知的发光特性好的各种荧光体作为发光源。因此，容易彩色化，可以表现广阔范围的色彩。另外，只通过涂敷荧光体便可实现彩色化，所以，显示板的制造容易。由于扫描和调制所需要的电压小，所以，电路的积成化容易。由于有这些优点，所以，可以降低成本，提供非常廉价的显示装置。从而可以提供以选择性控制的亮度发光的显示器位高的显示装置等图像制成装置。

另外，利用表面传导式电子发射元件的相向排列的一对元件电极、m条行配线和n条列配线，使分别连接表面传导式电子发射元件的相向排列的一对元件电极的连线、m条行配线和n条列配线至少一部分或全部是相同的。

该表面传导式电子发射元件在基板上形成或在绝缘层上形成。

该绝缘层只位于m条行配线和n条列配线的交叉点附近，并且是台阶型表面传导式发射元件的台阶形成部，该绝缘层的一部分或全部是相同的。

由于具有上述结构的电子源，所以，可以提供，可靠性高，成本低的新规格结构的图像形成装置。

按照本发明的其它驱动方法，本发明新规格的图像制成装置还具有将输入信号分割多个输入信号群的输入信号分割装置，由于多行（或列）的表面传导或电子发射元件是根据由该输入信号分割装置所发生的多个分割的输入信号进行选择调制的分割驱动，可以对该表面使导式电子发射元件行（或列）增加容许的时间，所以，对驱动集成电路（IC）、表面传导式电子发射元件可以提供设计的余量。

与该选择、调制的电子发射元件的行（或列）相邻的电子发射元件行（或列）是维持为外加一定电压状态的驱动方法。因此，在从各电子发射元件发射出来的电子来束间的电子束照射面上设有串音。

本发明的图像形成装置在图像形成部材料上将从该表面传导式电子发射元件的多个电子发射部发射的多个电子束重叠，可以将发光辉点形状控制为对称好的形状。

另外，通过使Y方向元件的排列距离按规定配置，可以控制从各电子发射元件发射来的电子束间在图像形成部材料上的重叠，从而可以提供与输入图像对应的高品位的图像。

本发明的图像形成装置可以把TV信号、图像输入装置的信号、从图像存储器的信号和计算机的信号等作为输入信号，所以，可以用一台机器兼有以电视广播的显示机器、电视会议的终端机器、处理静止图像及活动图像的图像编集机器、计算机的终端机器以及文字处理器为主的办公用终端机器、游戏机等的功能，在工业和民用方面有非常广阔的应用范围。

Claims (56)

1、一种响应输入信号发射电子的电子源，包括：

基板；

淀积在该基板上中间隔有绝缘层的m行布线和n列布线的布线阵列；

多个各具有一对电极和排列在该电极对之间、含有电子发射区域的薄膜的表面传导式电子发射器件；

这里，所述多个表面传导式电子发射器件的排列使这些器件电极与相应的行布线及列布线连接起来以形成一个阵列；

该电子源还包括：

从多个表面传导式电子发射器件中选择将加入调制信号的器件的选择装置；

相应于该输入信号产生调制信号，并把该调制信号加到由上述选择装置选择出来的表传导式电子发射器件上的调制装置。

2、如权利要求1的电子源，其中，所述表面传导式电子发射器件是平面型表面传导式电子发射器件。

3、如权利要求1的电子源，其中，所述表面传导式电子发射器件是台阶型表面传导式电子发射器件。

4、如权利要求1的电子源，其中，所述表面传导式电子发射器件的器件电流及电子发射电流随器件所加电压有单调增加的特性。

5、如权利要求1的电子源，其中，所述含有电子发射区域的薄膜是用导电微粒构成的薄膜。

6、权利要求5的电子源，其中，所述导电微粒是由可从下列材料中选择出的至少一种材料组成的，这些材料是：Pd，Ru，Ag，Au，Ti，In，Cu，Cr，Fe，Zn，Sn，Ta，W，Pb，Pbo，SnO₂，In₂O₃，PdO，Sb₂O₃，HfB₂，LaB₆，CeB₆，YB₄，GdB₄，TiC，ZrC，HfC，TaC，SiC，WC，TiN，ZrN，HfN，Si，Ge，C，Ag-Mg。

7、如权利要求1的电子源，其中，所述含有电子发射区域的薄膜、所述器件电极、所述m行布线、所述n列布线，以及所述连结材料或它们的任一种组合中，其构成元素的一部分或者全部是相同的。

8、如权利要求1的电子源，其中，所述绝缘层仅设置在所述m行布线和所述n列布线的交叉点上或其近旁。

9、如权利要求3的电子源，其中，所述台阶型表面传导式电子发射器件的台阶形成部分至少兼用为所述绝缘层的一部分。

10、如权利要求3的电子源，其中，所述台阶型表面传导式电子发射器件的台阶形成部分和所述绝缘层，其构成元素的至少有一部分或全体是由同一材料构成的。

11、如权利要求1的电子源，其中，所述表面传导式电子发射器件形成于所述基板上。

12、如权利要求1的电子源，其中，所述表面传导式电子发射器件形成于所述绝缘层上。

13、如权利要求1的电子源，其中，从多个表面传导式电子发射器件发射出来的多个电子束中，有两个或两个以上的电子束聚集在一起。

14、如权利要求1的电子源，其中，所述调制装置产生其脉冲幅度相应于所述输入信号而变的脉冲。

15、如权利要求1的电子源，其中，所述调制装置产生其脉冲宽度相应于所述输入信号而变的脉冲。

16、如权利要求1的电子源，其中，所述调制装置产生其脉冲幅度和宽度相应于所述输入信号而变的脉冲。

17、如权利要求1的电子源，其中还包括：把含于所述输入信号中的同步信号分离出来的分离装置，而且，所述选择装置以该同步信号为依据顺次选择一行所述表面传导式电子发射器件。

18、如权利要求1的电子源，其中，所述选择装置通过产生具有不同脉冲幅度的脉冲来选择一行所述表面传导式电子发射器件。

19、如权利要求18的电子源，其中，所选出的那行电子发射器件由所述调制装置产生的脉冲进行调制，该脉冲具有由所述输入信号确定的可变的脉冲幅度。

20、如权利要求18的电子源，其中，所选择出的那行电子发射器件由所述调制装置产生的脉冲进行调制，该脉冲具有由所述输入信号确定的可变的脉冲宽度。

21、如权利要求18的电子源，其中，所选出的那行电子发射器件由所述调制装置产生的脉冲进行调制，该脉冲具有由所述输入信号确定的可变的脉冲幅度和宽度。

22、如权利要求1的电子源，其中还包括把输入信号分割为多个信号群的分割装置，根据该分割装置所产生的多个信号群选择或调制所述多行或多列表面传导式电子发射器件。

23、如权利要求22的电子源，其中，将一恒定电压加在与所述被选择和被调制的行或列相邻的行或列上。

24、一种响应输入信号而形成图像的图像形成装置包括：

电子源和图像形成构件，

其中，电子源包括：

基板;

在该基板上介以绝缘层而沉积上去的m行布线及n列布线;

多个各具有一对器件电极和排列在该电极对之间、含有电子发射区域的薄膜的表面传导式电子发射器件;

上述多个表面传导式电子发射器件排列成该器件电极和相应的行布线及列布线连接成的阵列;

该图像形成装置还包括：

从上述多个表面传导式电子发射器件中选择一行器件的选择装置。

根据输入信号产生调制信号，并将这些信号加到由上述选择装置选出的表面传导式电子发射器件上。

25、如权利要求24的图像形成装置，其中，所述表面传导式电子发射器件为平面型表面传导式电子发射器件。

26、如权利要求24的图像形成装置，其中，所述表面传导式电子发射器件是台阶型表面传导式电子发射器件。

27、如权利要求24的图像形成装置，其中，所述表面传导式电子发射器件的器件电流和电子发射电流随器件所加电压呈现单调增加特性。

28、如权利要求24的图像形成装置，其中，该装置内部要保持一真空度，使所述表面传导式电流发射器件的器件电流和电子发射电流随器件所加电压呈现单调增加特性。

29、如权利要求24的图像形成装置，其中，所述含有电子发射区域的薄膜是由导电微粒构成的薄膜。

30、如权利要求29的图像形成装置，其中，所述导电微粒要从下列材料中选择出的至少一种材料组成，这些材料是：Pd、Ru、Ag、Au、Ti、In、Cu、Cr、Fe、Zn、Sn、Ta、W、Pb、PbO、SnO₂、In₂O₃、PdO、Sb₂O₃、HfB₂、ZrB₂、LaB₆、CeB₆、YB₄、GdB₄、TiC、ZrC、HfC、TaC、SiC、WC、TiN、ZrN、HfN、Si、Ge、C、Ag-Mg。

31、如权利要求24的图像形成装置，其中，所述含有电子发射区域的薄膜、所述器件电极、所述m行布线、所述n列布线以及所述连线材料或它们的任一种组合中，其构成元素的一部分或全体是相同的。

32、如权利要求24的图像形成装置，其中，所述绝缘层仅设置在所述m行布线和n列布线的交叉点或其近旁。

33、如权利要求26的图像形成装置，其中，所述台阶型表面传导式电子发射器件至少有一个台阶部分兼用作所述绝缘层的一部分。

34、如权利要求26的图像形成装置，其中，所述台阶型表面传导式电子发射器件的台阶形成部分和所述绝缘层的构成元素的一部分或者全体由相同的材料构成。

35、如权利要求24的图像形成装置，其中，所述表面传导式电子发射器件形成于所述基板上。

36、如权利要求24的图像形成装置，其中，所述表面传导式电子发射器件形成于所述绝缘层上。

37、如权利要求24的图像形成装置，其中，所述由多个表面传导式电子发射器件发射出来的多个电子束之中的两个或两个以上的电子束相互聚集。

38、如权利要求35的图像形成装置，其中，所述多个表面传导式电子发射器件的多个电子发射区域，相互以满足下述关系式（Ⅰ）的间隔W进行排列;

K₂×2H（Vf/Va）^1/2

≥W/2≥K₃×2H（Vf/Va）^1/2……（Ⅰ）

其中，K₂＝1.25±0.05

K₃＝0.35±0.05

H为表面传导式电子发射器件与图像形成构件间的距离，

Vf为加在表面传导式电子发射器件上的电压，

Va为加在图像形成构件上的电压。

39、如权利要求24的图像形成装置，其中，所述多个表面传导式电子发射器件在列方向上的排列步距P满足以下关系式（Ⅱ）;

P＜L+2K₅×2H（Vf/Va）^1/2……（Ⅱ）

其中，K₅＝0.8

L为表面传导式电子发射器件列方向的距离，

H为表面传导式电子发射器件与图像形成构件之间的距离，

Vf为加在表面传导式电子发射器件上的电压，

Va为加在图像形成构件上的电压。

40、如权利要求24的图像形成装置，其中，所述多个表面传导式电子发射器件在列方向上的排列步距P满足下述关系式（Ⅲ）;

P≥L＝2K₆×2H（Vf/Va）^1/2……（Ⅲ）

其中，K₆＝0.9

L为表面传导式电子发射器件列方向距离，

H为表面传导式电子发射器件与图像形成构件之间的距离;

Vf为加在表面传导式电子发射器件上的电压;

Va为加在图像形成构件上的电压。

41、如权利要求24的图像形成装置，其中，所述调制装置产生脉冲幅度相应于所述输入信号而变的脉冲。

42、如权利要求24的图像形成装置，其中，所述调制装置产生其脉冲宽度相应于输入信号而变的脉冲。

43、如权利要求24的图像形成装置，其中，所述调制装置，产生脉冲幅度和宽度相应于输入信号而变的脉冲。

44、如权利要求24的图像形成装置，其中还包括：把所述输入信号中的同步信号分离出来的分离装置，所述选择装置根据该同步信号顺次选择所述表面传导式电子发射器件。

45、如权利要求24的图像形成装置，其中，所述选择装置通过产生脉冲幅度互异的脉冲来选择各行表面传导式电子发射器件。

46、如权利要求24的图像形成装置，其中，所选出的那行电子发射器件由所述调制装置产生的脉冲进行调制，该脉冲具有由所述输入信号确定的可变的脉冲幅度。

47、如权利要求24的图像形成装置，其中，所选出的那行电子发射器件由所述调制装置产生的脉冲进行调制，该脉冲具有由所述输入信号确定的可变的脉冲宽度。

48、如权利要求24的图像形成装置，其中，所选出的部分电子发射器件由所述调制装置产生的脉冲进行调制，该脉冲具有由所述输入信号确定的可变的脉冲幅度和宽度。

49、如权利要求24的图像形成装置，其中还包括：把多个信号分割为多个信号群的装置，根据从该分割装置产生的多个信号群对多行或多列的所述表面传导式电子发射器进行选择和调制。

50、如权利要求49的图像形成装置，其中，将一恒定电压加在与所述被选择的行或列相邻的行或列上。

51、如权利要求24的图像形成装置，其中，所述图像形成构件由荧光材料构成。

52、如权利要求24的图像形成装置，其中，所述输入信号至少为TV信号、来自图像输入装置的信号，以及来自图像存储器的信号或来自计算机与上述各装置的任意组合的信号等中的一种信号。

53、将权利要求1-23中任一项所述的电子源用于一图像形成装置。

54、将权利要求1-23中任一项所述的电子源用于一显示装置。

55、将权利要求24-25中任一项所述的电子源用于一电视机。

56、将权利要求24-25中任一项所述的电子源用于一计算机终端单元。

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