CN1106631C - 电子产生器件及其驱动电路和驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种电子产生器件，包括一个具有以简单矩阵形式通过多个数据布线条，和多个扫描布线条布线连接的多个电子发射器的多电子源，以及一个驱动电路，用于驱动所述的多电子源，所述的驱动电路包括：第一驱动装置，用于向连接有发射电子的扫描布线条施加第一电压，并向连接有不发射电子的扫描布线条施加第二电压；第二驱动装置，用于向连接有发射电子的数据布线条施加第三电压，并向连接有不发射电子的数据布线条施加第四电压；其中所述的第二电压大体等于第三电压。

Description

电子产生器件及其驱动电路和驱动方法
本发明涉及一种电子产生器件，图像显示装置及其驱动电路和驱动方法，更具体地说，涉及一种具有大量的表面导电型电子发射器的图像显示装置。
通常来说，已知的电子发射器分为两种类型的器件，即，热电子型和冷阴极器件。冷阴极器件的例子为场发射型电子发射器(以下称为场发射器)，金属/绝缘栅/金属型电子发射器(以下称为MIM型电子发射器)，和表面导电型电子发射器。
已知的场发射器的例子在IIELDW.P.Dyke和W.W.Dolan的“FieldEmission”(场发射)，Advance in Electron Physics，(电子物理学进展)8，89(1956)和C.A.Spindt的“Physical Properties of thin-film fieldemission cathodes with molybdenum cones”，J.Appl.Phys.，47，5248(1967)中进行了描述。图38为根据C.A.Sindt等人的器件的截面图。参见图38，标号3010表示基片，3011表示由导电金属制成的发射器布线条；3012表示发射器锥，3013表示绝缘层；3014表示门电极。在该器件中，在发射器锥3012和门电极3014之间加有一个适当的电压，从发射极锥3012的末端部分发射电子。
MIM型电子发射器件的已知的例子在C.A.Mead的“Operation ofTunnel-Emission Devices”，J.Appl.Phys.，32，646(1961)中进行了描述。图39为MIM型电子发射器的截面图。参见图39，标号3020表示基片；3021表示由金属制成的下电极；3022表示具有大约100埃的厚度的薄绝缘层；3023表示由金属制成的厚度为80到300埃的上电极。在该MIM型器件中，在上电极3023和下电极3021之间加有一个电压，从上电极3023的表面发射电子。
表面导电型电子发射器的例子在例如M.I.Elinson，“RadioEng.Electron Phys.，10，1290(1965)中进行了描述，其它的例子将在后面描述。
表面导电型电子发射器利用了这样一种现象，即，当有平行于薄膜表面的电流流过时，在基片上形成的一个小区域的薄膜中产生了电子发射。表面导电型电子发射器除了前面所述的Elinson的SnO2以外，还包括使用Au薄膜(G.Dittmer，“Thin Solid Films”，9，317(1972))，In2O3/SnO2薄膜(M.Hartwell和C.G.Fonstad，“IEEE Trans.ED Conf”，519(1975))，碳薄膜(Hisashi Araki等，“Vacuum”，Vol.26，No.1，P.22(1983))，和其它类似的薄膜的电子发射器。
图37为根据M.Hartwell等人的表面导电型电子发射器的平面图，作为这种表面导电型电子发射器的结构的一个典型的例子。参见图37，标号3001表示一个基片；标号3004表示由通过溅射形成的金属氧化物制成的导电薄膜。该导电薄膜3004具有一个H型的图形，如图37所示。电子发射部分3005是通过对导电薄膜3004进行加能处理(称为加能形成处理，以后还要描述)形成的。参见图37，间隔L被设置为0，5-1mm，宽度W被设置为0.1mm。为了图示方便，在导电薄膜3004的中心，电子发射部分3005被显示为一个直角形状。但是，这并未确切地显示出电子发射部分的实际位置和形状。
在根据M.Hartwell等的上述表面导电型电子发射器中，电子发射部分3005比较典型的是在电子发射之前通过对导电薄膜3004进行一种称为加能形成的加能处理过程形成的。根据加能形成处理，通过在导电薄膜3004的两端施加一个以很低的比率如1V/分增加的DC电压施加电能，以便局部地破坏或者使导电薄膜3004变形，从而形成具有高电阻的电子发射部分3005。应当注意在导电薄膜3004的被破坏或变形的部分有一个裂缝。在加能形成处理之后，通过向导电薄膜3004施加一个合适的电压，在裂缝附近即会形成电子发射。
上述的表面导电型电子发射器的优点在于结构简单且容易制造。由于这个原因，可以在较大的范围内制成多种器件。在本申请人递交的日本专利申请No.64-31332中，研究了一种用于排列和驱动多个器件的方法。
关于表面导电性电子发射器的应用，例如成像装置如图象显示装置和图像记录装置，充电射束源等等，已经开始进行了研究。
作为对图像显示装置的一种应用，在由本申请人递交的US专利申请No.5066883和日本专利申请No.2-257551中，研究了结合使用表面导电型电子发射器和当电子束辐照时发光的荧光物的图像显示装置。这种类型的图像显示装置被希望比其它传统的图像显示装置具有更出色的特性。例如，与目前流行的液晶显示装置相比，该显示装置的优点在于由于它本身能够发光所以它不需要背衬光，并且它具有较宽的视角。
本发明已经针对由各种材料制成，以各种方法生产的，并且具有各种结构包括前面所述的结构的表面导电型电子发射器进行了实验。本发明也研究了每个由许多表面导电型电子发射器构成的多电子源，和使用该电子源的图像显示装置。
本发明人也实验性地制造了通过图40所示的那种电气布线方法形成的多电子源。在该多电子源中，大量的表面导电型电子发射器被以矩阵的形式排成二维阵列并布线连接，如图40所示。
参见图40，标号1002表示示意性地示出的表面导电型电子发射器；1003表示一个行布线条；1004表示列布线条。在实际当中，行和列布线条1003和1004具有一定的电阻。但是，图40显示了作为布线电阻4004和4005的这些电阻。上述的布线方法被称为简单矩阵布线。
为了图示方便，图40示出了一个6×6矩阵。但是矩阵大小并不限于此。例如，在用与图象显示装置的多电子源中，为了所需的图像显示操作，足够多的数目的发射器被排成阵列并布线连接。
在具有以简单矩阵的形式布线连结的表面导电型电子发射器的多电子源中，为了输出所需的电子束，适当的电信号被施加到行和列布线条1003和1004。例如，为了驱动在矩阵中的任意行的表面导电电子发射器，一个选择的电压Vs被施加到选择的行的行布线条1003，同时，一个非选择电压被施加到非选择行的每个布线条1003。驱动电压Ve与选择电压同步地施加到每个列布线条1004。按照该方法，忽略布线电阻4004和4005上的电压降，电压Ve-Vs被施加到选择行的每个表面导电型电子发射器，电压Ve-Vns被施加到非选择行的每个表面导电型电子发射器。因此，如果电压Ve，Vs，和Vns被设置为合适的电压，就会从所选择的行上的每个表面导电型电子发射器中输出具有所需强度的电子束。此外，如果不同的驱动电压Ve被施加到相应的列布线条，从所选择的行的相应的发射器中就会输出具有不同强度的电子束。由于每个表面导电型电子发射器的相应速度很高，如果驱动电压Ve被保持施加的时间长度被改变的话，电子束被保持输出的时间长度也会改变。
因此，已经研究了这种具有以简单矩阵形式布线连接的表面导电型电子发射器的多电子源的各种应用。例如，这种电子源可以被用于根据图像信息施加电压信号的图像显示装置。
但是，在实际当中，当连接有电压源的多电子源由上述的电压施加方法驱动时，在布线电阻两端产生了电压降，造成施加到相应的表面导电型电子发射器的电压的改变。
造成施加到相应发射器的电压改变的第一个原因是在简单矩阵布线结构中的相应的表面导电型电子发射器具有不同的布线长度(即，不同的布线电阻)。
第二个原因是在相应的行布线条中的布线电阻4004两端的电压降的改变。这是由于电流被从选择的行的布线条分流到与其连接的相应的表面导电型电子发射器，造成流经相应的布线电阻4004的电流不均匀引起的。
第三个原因是布线电阻上的电压降的幅度按驱动模式(在图像显示装置的情况下为要显示的图像模式)而改变引起的。这是由于流过布线电阻的电流按照驱动模式变化的缘故。
如果施加到相应的表面导电型电子发射器的电压因上述原因而改变，从每个表面导电型电子发射器输出的电子束的强度就会偏离所希望的值，造成在实际使用中的问题。例如，当该电子源被施加到一个图像显示装置时，被显示的图像的亮度会变得不均匀，或者会随着显示图像模式的改变产生亮度偏差。
此外，电压的偏差会随着简单矩阵的大小的增加而趋于增加。这种趋势是图象显示装置中象素数目受限的一个因素。
在考虑到上述问题对该技术进行研究的过程中，本发明人已经实验了一种不同于上述电压施加方法的驱动方法。
在该方法中，当具有以简单矩阵形式布线连接的表面导电型电子发射器的多电子源被驱动时，一个用于提供输出所需电子束所要求的电流的电子源被连接到列布线条，而不是将提供驱动电压Ve的电子源连接到每个列布线条，来驱动该多电子源。该方法是在考虑到流经每个表面导电型电子发射器的电流(以下称为发射器电流If)和从每个发射器发射出的电子束(以下称为电子束电流Ie)之间的较强的相关性的基础上产生的。在该方法中，发射电流Ie的幅度通过限制发射器电流If幅度得以控制。
也就是说，要提供到每个表面导电型电子发射器的发射器电流If是通过参考每个表面导电型电子发射器的(发射器电流If)对(发射电流Ie)特性来确定的，并且该发射器电流If从连接到每个列布线条的电流源提供。更具体地说，驱动电路可以通过由存储(发射器电流If)对(发射电流Ie)特性的存储器电路，用于确定要提供的发射器电流If的运算单元，和一个受控电流源结合构成。作为受控电流源，可以采用利用一个电压/电流转换电路用于将要被提供的发射器电流If的幅度暂时转换成电压信号，以及将该信号转换成电流的电路形式。
该方法比上述的利用连接到每个列布线条的电压源驱动多电子源的方法对布线电阻上的电压降的敏感度小。因此，该方法可以降低被输出的电子束的强度的偏差。
但是，在该利用连接电流源来驱动电子源的方法会产生下面的问题。
所述问题通过参照图41和42进行描述。
图41是描述传统驱动方法的视图。图41显示了以矩阵形式布线连接的多个电子束发射器301，和一个驱动电路。图41示出了对多个电子发射器的第M列的电子发射器进行驱动而产生电子的情况。在下面的描述当中，要被驱动的电子发射器称为被选择的发射器，而不被驱动的电子发射器被称为半选择发射器。
如图41所示，当第M行的发射器被驱动时，电压源Vs(用于输出例如-7V的电压)被连接到第M行的行布线条，其余的行布线条被设置为地电平(例如，0V)。从电压源Vs的极性可知，要被驱动的第M行的行布线条保持在低于0V的低电平(-7V)。
受控电流源302被连接到每个列布线条，驱动电流从受控电流源302提供。
图42为受控电流源的详细结构的电路图，这是一个电流镜像的电压/电流转换电路。参见图42，标号311表示一个运算放大器；标号312为一个电阻为RΩ的电阻器；标号314，315表示pnp晶体管；313表示npn晶体管；316为连接电流源到每个列布线条的接线端。在该电路中，输出电流Iout和输入电压Vin之间建立下列关系：
         Iout＝Vin/R
即，输出电流Iout的幅度可以通过改变输入电压Vin的幅度而得到控制。
从电子发射器输出的为了获得所希望的发射电流Ie所需的发射器电流Ifo的值被预先根据电子发射器的发射电流Ie/发射器电流If特性确定，从受控电流源输出的输出电流Iout被控制为等于发射器电流Ifo的确定值。
但是来自受控电源的输出电流Iout的一部分被分流到半选择发射器。这是因为当受控电流源输出电流Ifo时，在接线端316的有效电压变成高于地电平。
如图41所示，电流Iout的一部分被分流到每个半选择发射器，并且流过选择的发射器的有效驱动电流Is变为显著低于电流Iout。当以矩阵形式布线连接的电子发射器的数目增加时，被分流到每个半选择发射器的电流幅度也增加。结果，问题变得更为严重。假定电流Iout为1.5mA，流经每个非选择发射器的电流Ihs为0.001mA。在这个例子中，在具有1000行的矩阵中，电流Ihs变为大约1mA。即，只有Is＝0.5mA可以被提供到每个选择的发射器(Iout＝Is+∑Ihs)。
由于这个原因，当该方法被应用于例如一个图像显示装置时，为了保证被显示的图像的亮度的准确性，来自受控电流源的输出电流Iout的幅度必须被校正为流经每个半选择的发射器的电流和电流Ifo之和。当用于该操作的校正电流被加到该装置时，该装置的尺寸和生产成本将会增加。
此外，由于电流流到不发射电子的半选择发射器，造成电力浪费。
如果在上述驱动电路中连接到列布线条的受控电流源由一个受控电压源替代的话，当电流流经半选择发射器时，会在布线部分产生较大的电压降。结果，施加到每个选择的发射器的驱动电压下降，被显示的图像的亮度降低。因为这个原因，每个受控电压源必须要加上校正电路，造成装置的尺寸和生产成本的增加。此外，在每个半选择的发射器造成电力的浪费。
本发明就是在考虑上述传统的问题的基础上做出的，本发明的目的就是提供一种用于具有以矩阵形式布线连接的多个电子发射器的多电子源的驱动方法，可以使多电子源准确地输出具有所需强度的电子束，而无须任何复杂的校正装置，并且可以降低每个半选择发射器的电力消耗。换句话说，本发明的目的就是提供一种使用驱动电路具有出色的输出准确性和较小的电力消耗的低成本的图像显示装置。
此外，上述的电子源可以被应用到本发明的精神和范围内的图像显示装置。本发明的另一个目的是提供一种低功耗的，廉价的可以准确地保持形成的图像的亮度的且无需复杂的校正装置的图像显示装置。
为了实现上述目的，本发明已经进行了下述的努力。本发明提供了一种驱动电路，用于驱动具有通过多个数据布线条和多个扫描布线条以矩阵形式布线连接的多个电子发射器的多电子源，包括第一驱动装置，用于向连接有发射电子的发射器的扫描布线条施加一个第一电压(Vs)，并向连接有不发射电子的电子发射器的扫描布线条施加一个第二电压(Vns)，第二驱动装置，用于向连接有发射电子的电子发射器的数据布线条施加第三电压(Ve)，并向连接有不发射电子的电子发射器的数据布线条施加第四电压(Vg)，其中第二电压(Vns)大体等于第三电压(Ve)。在该例中，最好第二电压(Vns)在相应的数据布线条的第三电压(Ve)中的偏差的上限和下限限定的范围内大体等于第三电压(Ve)。加到扫描布线条的第一和第二电压(Vs，Vns)最好取决于用于选择每一行的扫描信号。该电路最好包括一个用于产生一个基于图像信号的调制信号。加到数据布线条的第三和第四电压(Ve，Vg)最好取决于用于驱动连接到每一列的电子发射器的调制信号。所述的调制可以是脉宽调制或幅度调制。电子发射器最好是具有包括一个门限电压点Vth作为在提供到一对发射器电极的电压和相应的电子发射量之间的关系中的电子发射和无电子发射之间的分界点的非线性特性的表面导电型电子发射器。第二电压(Vns)和第四电压(Vg)之间的电势差和第四电压(Vg)和第一电压(Vs)之间的电势差都小于门限电压点的值(Vth)。第一和第二电压(Vs，Vns)最好利用一个推挽结构产生。第二驱动装置最好还包括一个存储装置，用于存储流经电子发射器的发射器电流值和用于校正电子发射器的输入/输出效率偏差的校正值，并且能够根据存储在存储装置中的校正值和调制信号产生第三和第四电压(Ve，Vg)。第二驱动装置最好包括一个连接到数据布线条的受控电流源，并且电流驱动该多电子源。本发明的图像显示装置包括一个发光装置，用于根据从多电子源发射的电子的接收而发光，该多电子源，具有通过多个数据布线条和多个扫描布线条以矩阵形式布线连接的多个电子发射器。
本发明包括一个电子产生器件，和一个用于图像显示装置的驱动方法。本发明还提供了一种用于驱动电子产生器件的方法，该电子产生器件包括具有通过多个数据布线条和多个扫描布线条以矩阵形式布线连接的多个电子发射器的多电子源，和一个驱动电路，用于驱动该多电子源，该方法包括下述步骤：向连接有发射电子的发射器的扫描布线条施加一个第一电压(Vs)，向连接有不发射电子的电子发射器的扫描布线条施加一个第二电压(Vns)，向连接有发射电子的电子发射器的数据布线条施加第三电压(Ve)，向连接有不发射电子的电子发射器的数据布线条施加第四电压(Vg)，其中第二电压(Vns)大体等于第三电压(Ve)。在该例中，最好第二电压(Vns)在相应的数据布线条的第三电压(Ve)中的偏差的上限和下限限定的范围内大体等于第三电压(Ve)。加到扫描布线条的第一和第二电压(Vs，Vns)最好取决于用于选择每一行的扫描信号。最好，该方法还包括一个调制装置，用于产生一个基于图像信号的调制信号。加到数据布线条的第三和第四电压(Ve，Vg)最好取决于用于驱动连接到每一列的电子发射器的调制信号。所述的调制可以是脉宽调制或幅度调制。本发明的图像显示装置驱动方法的特征在于使用了一个用于具有用于根据从电子产生器件发射的电子的接收而发光的发光装置的图像显示装置的电子产生器件驱动方法。
本发明的其它特征通过下面结合附图的描述将会更为清楚，其中同一标号表示相同的部件。
图1为根据本发明第一实施例的多电子源和驱动电路的电路图；
图2为根据第一实施例的用于图像显示装置的驱动电路的方框图；
图3示出了扫描电路的内部结构的电路图；
图4示出了图3的电路的输入/输出特性的时序图；
图5为一个等效电路图，示出了电路的流动；
图6为在第一实施例中使用的调制电路的电路图；
图7A-7D为显示信号波形的时序图；
图8为一个平面图，示出了显示板的结构；
图9A为显示荧光物的结构的示意图；
图9B为显示荧光物的结构的示意图；
图10A为一个平面图，示出了一个扁平的表面导电型电子发射器的结构；
图10B为一个截面图，示出了一个扁平的表面导电型电子发射器的结构；
图11A为一个截面图，示出了制造表面导电型电子发射器的步骤；
图11B为一个截面图，示出了制造表面导电型电子发射器的步骤；
图11C为一个截面图，示出了制造表面导电型电子发射器的步骤；
图11D为一个截面图，示出了制造表面导电型电子发射器的步骤；
图11E为一个截面图，示出了制造表面导电型电子发射器的步骤；
图12为在加能形成处理过程中施加的电压的波形图；
图13A为在激活处理过程中施加的电压的波形图；
图13B为在激活处理过程中测量的发射电流的波形图；
图14为一个截面图，显示了阶梯型的表面导电型电子发射器的结构；
图15A为一个截面图，示出了制造阶梯型表面导电型电子发射器的步骤；
图15B为一个截面图，示出了制造阶梯型表面导电型电子发射器的步骤；
图15C为一个截面图，示出了制造阶梯型表面导电型电子发射器的步骤；
图15D为一个截面图，示出了制造阶梯型表面导电型电子发射器的步骤；
图15E为一个截面图，示出了制造阶梯型表面导电型电子发射器的步骤；
图15F为一个截面图，示出了制造阶梯型表面导电型电子发射器的步骤；
图16为显示表面导电型电子发射器的输入/输出特性的曲线；
图17为一个平面图，示出了用作显示板的多电子源；
图18为一个沿图17的A-A线的截面图；
图19为根据本发明的第二实施例的用于电子源的驱动电路的电路图；
图20示出了施加到相应的列的电子发射器的电压的曲线；
图21为一个方框图，示出了根据本发明的用于图像显示装置的驱动电路；
图22为显示用于检测Ve的最小值的电路的方框图；
图23为显示相应于不同的驱动模式所施加的电压之间的差的曲线；
图24A-24D为时序图，示出了第二实施例中的信号的波形；
图25为根据本发明的第三实施例的用于一个电子源的驱动电路的电路图；
图26为根据该第三实施例的用于图像显示装置的驱动电路的方框图；
图27显示了调制信号的电压的平均Veave曲线；
图28为具有Ve测量电路的电子源的方框图；
图29为显示测量行单元中的Ve的程序的示意图；
图30为一个流程图，示出了用于测量每个发射器的特性和确定行单元中平均Veave的程序；
图31A-31D为一个时序图，示出了第三实施例中的信号的波形；
图32示出了用于电压驱动一个电子源的驱动电路的电路图；
图33示出了根据本发明的第四实施例的用于电压驱动图像显示装置的驱动电路的方框图；
图34A-34C示出了横向型场发射器的透视图；
图35示出了利用横向型场发射器的多电子源的示意图；
图36示出了多图像显示装置的结构的方框图；
图37示出了传统的表面导电型电子发射器的示意图；
图38为显示传统场发射器的截面图；
图39为显示传统的MIM型电子发射器的截面图；
图40为具有简单矩阵布线结构的多电子源的等效电路图；
图41为显示在多电子源中电流的流动的电路图；
图42为显示传统V/I转换电路的电路图。
本发明的基本构思是当具有以矩阵的形式布线连接的多个电子发射器的多电子源被驱动时，在连接有选择的发射器的每一列上的半选择的发射器中流过的半选择电流被显著地减少，以解决传统的问题。更具体地说，通过将流经每个半选择发射器的电流减少到基本可以忽略的值(最好为0)，从连接到每个列布线条的驱动电路提供的驱动信号被几乎没有损失(最好没有损失)地提供到每个选择的发射器。
为了这个目的，被提供到连接有半选择的发射器的行布线条的电压Vns被设置几乎等于加到连接有不发射电子的发射器的列布线条的电压Ve。尽管电压Vns基本上被设置等于电压Ve，但由于定义“等于”在某些场合可能不合适，所以使用了“几乎等于”的表述。
例如，如果以矩阵形式布线连接的多个电子发射器具有不均匀的特性，并且矩阵布线结构的电阻很小的话，相同的电压Ve可以被提供到任意列布线条。在该例中，电压Vns可以被设置等于电压Ve。
但是，如果相应的电子发射器的发射器电压(Vg)对发射电流(Ie)特性表现出较大的偏差，或者布线结构的电阻相对较大时，最好改变列布线条单元中的电压Ve，以改善电子发射量的准确性。在该例中，电压Ve随每个列布线条变化，这样，在确定电压Vns时便产生了问题。在这种情况下，电压Vns被设置为等于最靠近连接到行布线条的驱动电路的列的电压Ve(即，Ve的最小值)，或加于所有列布线条的电压Ve的算术或几何平均值。在另一个例子中，为了精确起见，根据所感兴趣的列，电压Ve略微不同于电压Vns.。表述“几乎等于”被采用是由于本发明包括这种形式。此外，当一个受控电流源被连接到每个列布线条进行恒流驱动时，加到每个列布线条的电压Ve自动地变化。利用Ve的这种变化，电压Vns可以通过上述方法或其它方法设定。除了将电压Vns设定为加到所有的列布线条的电压Ve的平均值或Ve的最小值以外，Vns的电压值可以通过在监视显示的图像的的特性的同时，适当地改变Ve的估计值附近的电压Vns而被设定。在电流驱动操作中，由于加到每个列布线条的电压Ve根据正在扫描的行随时间变化，改变Ve的估计值附近的电压Vns以便将电压Vns设定为可以获得好的显示特性的的方法也是有效的。
在本发明中，图像显示操作最好通过以对应于所需的亮度的时间宽度输出一个恒定的电流或电压到每个列布线条来进行。也就是说，脉宽调制较好。但是，也可以采用幅度调制，输出等效于该亮度的电流或电压。在幅度调制中，电压Vns可以被设置等于要调制的电压Ve的平均值，或者被适当地设置等于Vg和Ve的最大值之间的一个值。
如果相应的电子发射器的Ve-Ie特性表现出较大的偏差，或者布线结构的电阻相对较大时，可以通过每次被选择行改变时改变电压Ve的幅度来改善电子发射量的准确性。在该例中，电压Vns可以根据每次被选择的行被转换时加到选择的行的电压Ve来改变。
总之，可以采用下面的四种方法的一种来设置电压Vns。
第一种方法，电路的特性被数字分析测算出Ve的幅度，根据该测算值设定Vns的电压值。
第二种方法，利用一个监视每一列布线条的电压Ve的装置，一个能够输出电压Vns的控制的可变电压源。在该方法中，当在实际驱动操作中测量电压Ve时，进行反馈控制，使输出电压与Ve的测量值一致。
第三种方法，电子源被测试性驱动以测量在每个列布线条的电压Ve，根据测量值设定Vns的电压值。
第四种方法，在被显示的图像被监视的同时适当地改变Ve的测算值附近的Vns的电压值，将Vns的电压值设定为被显示的图像可以表现出对原图像信号高度保真的电压值。
本发明也可以适用于恒流驱动操作，其中一个受控的电流源被连接到每个列布线条，或者一个恒压驱动操作，其中一个受控的电压源被连接到每个列布线条。在本发明中最好采用表面导电型电子发射器。但是，也可以采用参照图38所述的FE型电子发射器或者参照图39所述的MIM型电子发射器。
在后面所描述的所有的实施例中，驱动电路输出调制信号到每个列布线条作为一个数据布线条，输出扫描信号到每个行布线条作为扫描布线条。但是，本发明也包括这样的形式，其中扫描信号被输入到每个列布线条作为扫描布线条，调制信号被输出到每个行布线条作为数据布线条。
在后面所描述的所有的实施例中，调制电路具有正极性，扫描电路具有负极性，所以电流从调制电路流到每个电子发射器。但是，在本发明中，调制电路和扫描电路也可以分别具有负极性和正极性，所以电流也可以从扫描电路流到每个电子发射器。
根据本发明，在具有以矩阵形式布线连结的多个电子发射器的多电子源中，在要被驱动的电子发射器以外的被选的的列的电子发射器(半选择发射器)中流过的电流可被显著减少。由于这个原因，通过列布线条提供的调制信号可以没有损失地加到要被驱动的电子发射器。因此，具有所需强度的电子束可以被容易及准确地输出而无须任何复杂的校正电路，例如用于补偿流经每个半选择发射器的传统的电路。此外，每个半选择发射器的电力消耗被降低。换句话说，可以以低成本提供一个具有高输出精度低功耗的电子产生器件。
此外，通过将上述的多电子源应用到图像显示装置，即可提供一种低功耗的低成本的图像显示装置，该装置可以保持所形成的图像的准确的亮度而无需任何复杂的校正电路。〖第一实施例〗
用于多电子源和采用该多电子源的图像显示装置的驱动方法，具有下面的结构，例如如图1所示。图1示出的例子中，在以矩阵形式布线连接的多个电子发射器的第五行，和第二，第三，和第五列的交叉部分的发射器(图1中的中空部分)发射电子。
该装置包括一个多电子源601和一个调制电路602。该多电子源601具有一个以简单矩阵形式的行和列布线条，表面导电型电子发射器的一对发射器电极被连接到行和列布线条靠近其交叉点附近。调制电路602根据调制信号产生预定的电流信号，并通过列布线条驱动表面导电型电子发射器。该装置还包括一个扫描电路603用于根据扫描信号Tsan按顺序地选择行布线条。该扫描电路603向选择的行布线条(图1中的Dx5)施加电压Vs，向非选择布线条(除图1中行布线条Dx5以外)施加电压Vns。调制电路602将连接有不发射电子的发射器的列布线条(图1中的Dy1，Dy4，和Dy6)的电压固定到电压Vg，并向连接有发射电子的发射器的列布线条(图1中的Dy2，Dy3和Dy5)施加电压Ve。在该例中，电压Ve和Vs之间的差被设置为可以获得发射所需的电子量，电压Vns和Vg之间的差和电压Vg和Vs之间的差都被设置得小于电子开始发射的门限值Vth。在本发明中，电压Vns和Ve被设置为互相相等。
为了方便起见，图1示出了一个6×6矩阵的发射器。在该实施例中，制造了一个50(行)×100(列)的矩阵。如果采用一个可变电压源作为施加电压Vns的电压源，该电压可以被精细调节。
根据该结构，电压Ve-Vs被施加到施加扫描信号的行布线条上的每个被选择的发射器，也加到连接有被选择的发射器的列布线条的发射器，同时，电压Ve-Vns，即，0V被加到每个半选择发射器，即，未加扫描信号的布线条上的发射器。结果，注入到第二，第三，和第五列布线条的所有的电流都流入到发射电子的发射器，而不分流到半选择发射器。由于无需校正分流到半选择发射器的电流，利用简单的电路就可以以恒流驱动每个发射器。这是本实施例的优点之一。
下面将描述根据本发明的实施例的用于图像显示装置的驱动方法。首先将参照图2描述包含表面导电型电子发射器的图像显示装置。参见图2，标号101表示一个通过接线端Dx1-Dx50和Dy1-Dy100连接到外部电路的图像显示板。面板的高电压端连接到外部高电压源513。高电压Va被加到该高电压端加速发射电子。一个扫描信号，用于按顺序地驱动上述板中的多电子源，即，以列为单元的以50(行)×100(列)矩阵形式布线连接的表面导电型电子发射器，并被加到每个接线端Dx1-Dx50。
同时，一个用于控制来自由扫描信号选择的行的表面导电型电子发射器的输出电子束的调制信号被加到每个接线端Dy1-Dy100。
扫描电路102将在下面描述。该电路结合了50个开关元件。每个开关元件选择来自DC电压源(未示出)的输出电压Vs和Vns之一，并电气地连接到显示板101的接线端Dx1-Dx50。每个开关元件根据从一个定时信号产生电路104输出的控制信号Tscan进行操作(后面还要描述)。在实际当中，例用开关元件如FET的结合，每个开关元件通过推挽结构如图3所示可以很容易实现。如图4所示，输出Dxm与从控制信号Tscan中产生的定时信号Txm同步并对应于每个行布线条地在两个数值即，电压Vs和Vns之间进行切换。
注意，上述DC电源电压Vs根据图16中的表面导电型电子发射器(以后还要叙述)的特性(电子发射门限电压为8V)被设置为-7V。如果要求电子发射电流为1.0μA，要加到发射器的电流为0.5mA。图5示出了每个驱动电源的等效电路和作为感兴趣的列布线条给出的列布线条。受控电流源604的输出电流Itot由下式给出
        Itot＝Is+I1...(1)其中I1为流经每个半选择发射器的电流。此外，
        Ve＝Vs+Is·Rs
          ＝Vns+I1·Rns...(2)其中Rns为每个半选择发射器的并联电阻值。在该例中，电压Vns被确定使得Itot＝Is，即，在方程〔1)中I1＝0。根据方程(2)，于是，
        Vns＝VS+Is·Rs...(3)在该例中，由于电压Vs被设定为-7V，发射器电阻Rs为29KΩ，电流Is为0.5mA，电压Vns为7.5V。一个14.5V的电压被加到被选择的发射器。利用这些设定，连接有选择的发射器的列布线条上的每个半选择发射器被施加一个0V的电压，连接有未被选择的发射器的每个列布线条上的发射器被施加7V或7.5V的电压。所施加的电压都低于电子发射门限值。
输入图像信号的流动将参照图2进行描述。输入的复合图像信号由一个解码器分离成基色的亮度信号和水平及垂直同步信号HSYNC和VSYNC。定时信号产生电路104产生于水平和垂直同步信号HSYNC和VSYNC同步的各种定时信号。R，G，B亮度信号由一个S/H电路以适当的定时取样。保持的信号由移位寄存器电路106转换成并行地图像信号，以行为单位，按照对应于成像板的相应的荧光物的排列的次序布置。并行地图像信号然后被存储在锁存电路105。
该信号由一个脉宽调制电路111转换成具有对应于图像信号强度的脉宽的脉冲信号。每个脉冲信号通过电压./电流转换电路112从电压量转换成电流量。在形成图像的过程中，每个电流输出通过显示板101的接线端Dy1-Dy100中的一个提供到显示板中的对应的表面导电型电子发射器。在提供有电流输出脉冲的显示板中，只有连接到被扫描电路102选择的行的表面导电型电子发射器发射对应于所加的脉冲信号的脉宽的时间周期的电子，从而使对应的荧光物发光。当扫描电路102按顺序地扫描选择的行时，一个二维图像被形成。
下面描述电压/电流转换电路112。电压/电流转换电路112用于根据输入电压信号的幅度控制流到每个表面导电型电子发射器的电流。电压/电流转换电路112具有在数量上等于列布线条的电压/电流转换器。电压/电流转换器被分别连接到显示板的接线端Dy1，Dy2，Dy3...Dy100。每个电压/电流转换器由基于图6中所示的电流镜像电路的恒流电路构成。参见图6，标号2002表示一个运算放大器；2005表示一个npn晶体管；2003表示一个pnp晶体管；2006表示一个MOSFET；2004表示一个电阻器(电阻值R)。假定在图6中的电压源电压+V被设定为等于通过将pnp晶体管2003的电压Vce与加到列布线条的最大电压相加得到的值。在该实施例中，+V＝10V。根据图6中所示的电路，要输出的电流Iout根据输入电压信号Vin的幅度确定，所述的幅度和电流具有下述关系：
         Iout＝Vin/R...(4)通过对电压/电流转换电路设置适当的参数，流到每个表面导电型电子发射器的电流Iout可以根据该电压信号进行控制。
在图6所示的电路中，当输入电压等于或低于Vref时，MOSFET2006导通，并且输出电压被设定为Vg，即地电平。利用该操作，在每一列上的不发射电子的发射器被设置为半选择状态，与发射器连接到选择的行或未选择的行无关。在该实施例中，施加到不发射电子的列布线条的电压Vg被设置为地电平(0V)。总之，电压Vg可以被设定为电压Vs和Vns之间。
图7A到图7D示出了来自调制电路的输入波形在实际当中如何被转换成电流波形的。考虑显示板的列布线条Dy1。假定如图7A所示的电压Vin被输入到图6中的电路驱动连接到行布线条Dx1，Dx2，Dx3，Dx4，...的发射器。在该例中，该电压脉冲的每个脉冲宽度反映了亮度数据，该电压的峰值的设定使得输出电流Iout根据方程(1)为0.5mA。如图7B所示，从电压/电流转换电路输出的输出Iout表现出一个0.5mA的峰值。参见图7B，符号A表示由显示板的电容元件引起的瞬变。电压/电流转换电路的输出电压Vout具有图7C中所示的一个波形。输出电压Vout的波形具有一个钝的前导和后沿，这是由于显示板的电容元件的缘故，瞬变是由于电感性元件引起的，如图7B所示。相应的脉冲的最后峰值的平均值变为Ve，即，7.5V。电压波的钝部和瞬变与本发明的要点无关，因此，以后将被忽略。图7D示出了当调制电路在上述条件下被驱动时得到的发射电流Ie的波形。如图7D所示，来自所有的发射器的发射器的电流都被设置为1μA。
根据该实施例，被分流到每个半选择发射器的电流量可以被减少，调制电路的输出电流可以被调整为与流经选择的发射器的电流一致。由于这个原因，在整个显示板上，被显示的图像的亮度可以非常真实地反映原始的图像信号。此外，每个半选择发射器的功耗也可以被降低。
在该实施例中，作为一个电压/电流转换电路，图6中所示的结构被采用。但是，本发明并不限于该电路结构，可以采用任何可以按照输入的信号调制提供到每个表面导电型电子发射器的电流即可。例如，如果需要较大的输出电流，晶体管部分可以连接成达林顿放大器的形式。〔显示板的结构及其生产方法〕
应用所述的实施例的图像显示装置的显示板的结构及其生产方法将在下面进行描述。
图8为该实施例中使用的显示板的局部切除的透视图，示出了显示板的内部结构。
参见图8，标号1005表示一个后板；1006表示一个侧壁；1007为一个面板。这些部分形成一个气密的封壳用于在显示板的内部保持真空。为了构成气密的封壳，有必要对相应的部件进行密封使其连接部分具有足够的强度和气密的条件。例如，可以将烧结玻璃加到连接部分，并在空气中或者氮气的气氛中在400到500℃的温度下烧结10分钟或更长的时间，从而将部件密封。后面将描述气密封壳的抽空方法。
后板1005具有一个固定于其上的基板1001，上面形成有一个N×M的表面导电型电子发射器1002(M，N＝等于2或者以上的正整数，根据显示板的目标数近似地设定。例如，在用于高清晰度电视显示系统的显示装置中，最好N＝3000或以上，M＝1000或以上)。N×M的表面导电型电子发射器被以简单矩阵的形式布线连接，具有M行布线条1003和N列布线条1004。由这些部件(1001-1004)构成的部分将被成为多电子源。关于生产方法和多电子源的结构将在后面详细描述。
在该实施例中，多电子源的基板1001被固定到气密封壳的后板上。但是，如果基板1001具有足够的强度的话，基板1001本身可以作为气密封壳的后板。
此外，在面板1007的下表面形成有荧光膜1008。由于该实施例为彩色显示装置，荧光膜1008涂敷有红，绿，和蓝色荧光物，即，在CRT领域中使用的三基色荧光物。如在图9A中所示，R，G，B色荧光物以条形排列。黑导体1010被提供于荧光物条之间。提供黑导体1010的目地是为了防止在电子束辐射位置在某种程度上有偏移的情况下显示色彩的配准不良，通过遮断外部光的反射防止显示对比度的劣化，防止电子束对荧光膜的过充或类似情况。黑导体1010主要由石墨构成，但是，也可以采用能够实现上述目的的其它材料。
三基色荧光物的排列并不限于图9A中所示的条形。例如，也可以采用图9B中所示的δ排列或其它排列。
当形成单色的显示板时，荧光膜1008采用单色的荧光材料，无需采用黑导体。
此外，一个在CRT领域中众所周知的金属衬1009被设置在荧光膜1008的后板侧表面上。提供金属衬1009的目地是为了通过镜像反射从荧光膜1008发射的光的部分改善光利用率，保护荧光膜1008免受负离子的冲击，利用金属衬1009作为提供电子束加速电压的电极，以及利用金属衬1009作为激励荧光膜1008的电子的导通通路。金属衬1009是通过在面板1007上形成荧光膜1008，平滑荧光膜的前表面，通过真空淀积在其上淀积Al形成的。注意当用于低电压的荧光材料被用于荧光膜1008时，可以不用金属衬1009。
此外，为了使加加速电压或者改善荧光膜的导电率，由例如ITO制成的透明的电极可以被提供于面板1007和荧光膜1008之间。
参见图8，符号Dx1-DxM，Dy1-DyN，和Hv表示用于气密结构的接线端，用于将显示板电气连接到电路(未示出)。端Dx1-DxM被电气地连接到多电子源的行布线条1003；端Dy1-DyN接到列布线条1004；端Hv接到面板1007的金属衬1009。
为了抽空气密封壳，在形成气密封壳后，连接上一个抽空管和一个真空泵(都未示出)，气密封壳被抽空到大约10-7Torr的真空度。然后，抽空管被密封。为了在气密封壳中保持真空，在气密封壳被密封之前/之后在其中的预定的位置立即放置一个吸气膜(未示出)。吸气膜是由主要由Ba通过加热或者RF加热构成的吸气材料通过加热和蒸镀形成的。吸气膜的吸收效果可以在封壳中保持1×10-5或1×10-7Torr的真空度。
上面已经描述了该实施例的显示板的基本结构和生产方法。
下面描述根据该实施例的显示板中使用的多电子源的制造方法。在根据该实施例的显示板中使用的多电子源的制造方法中，可以采用任何材料，形状，和生产方法，用于电子发射器，只要是用于制造具有以简单矩阵形式布线连接的表面导电型电子发射器电子源即可。但是，本发明的发明人发现，电子发射部分或者其边缘部分具有精细微粒膜的发射器具有较好的电子发射特性并且容易制造。因此，这种发射器最适合于高亮度，大屏幕图像显示装置的多电子源。在该实施例的显示板中，采用了电子发射部分或者其边缘部分具有精细微粒膜的表面导电型电子发射器。首先，描述最佳的表面导电型电子发射器的基本结构，生产方法，和特性，后面再描述具有以简单矩阵形式布线连结的多个发射器的多电子源的结构。(适合于表面导电型电子发射器的结构及其生产方法)
采用了电子发射部分或者其边缘部分具有精细微粒膜的表面导电型电子发射器的典型结构包括平面型结构和阶梯型结构。(平面型表面导电型电子发射器)
首先描述平面型表面导电型电子发射器的结构和生产方法。图10A为描述平面型表面导电型电子发射器的结构的平面图；图10B为发射器的截面图。参见图10A和10B，标号1101表示一个基板；1102和1103表示发射器电极；1104表示导电薄膜；1105表示通过加能形成处理过程形成的电子发射部分；1113表示由激活过程形成的薄膜。
作为基板1101，可以采用各种玻璃基板，例如，石英玻璃，碱石灰玻璃，各种陶瓷基板，例如，铝，或者具有由例如SiO2构成的绝缘层的基板。
形成于基板1101之上并平行于其表面相互相对的发射器电极1102和1103是用导电材料制成的。例如，下面的材料中的一种可以被采用：例如，Ni，Cr，Au，Mo，W，Pt，Ti，Cu，Pd，和Ag，这些材料的合金，金属氧化物如In2O3-SnO2，以及半导体例如多晶硅。这些电极可以利用以下的技术很容易地形成，例如模形成技术，如真空淀积和图形化技术如光刻或蚀刻，但是，也可以采用其它方法。
电极1102和1103的形状可以按照电子发射器的应用目的适当地设计。总的来说，在形状设计时，电极间的间隔L可被设置为从几百到几百μm的范围之间的一个适当的值。对于显示装置的最佳范围为从几个μm到几十个μm。至于电极的厚度d，可以从几百到几个μm的范围内选取一个适当的数值。
导电薄膜1104是由一个精细微粒膜制成的。“精细微粒膜”是一种包含许多精细微粒(包括岛状聚集体作为组成元素)的膜。对精细微粒膜的显微观察揭示膜中的每个微粒是相互分开的，相互相邻的，或者相互叠加的。
一种微粒的直径在几到几千的范围内。最好，直径在10到200的范围内。膜厚在考虑到下面的情况后适当设置：用于电连接发射器电极1102或1103的条件，用于后面所述的加能形成处理的条件，用于设置后面所述的精细微粒膜本身的电阻到一个合适的值的条件，等等。
更具体地说，膜厚在几到几千最好为10到500之间的范围内设置。
例如，用于形成精细微粒膜的材料可以是下面的金属，如Pd，Pt，Ru，Ag，Au，Ti，In，Cu，Cr，Fe，Zn，Sn，Ta，W，和Pb，氧化物例如PdO，SnO2，In2O3，PbP，和Sb2O3，硼化物例如，HfB2，ZrB2，LaB6，CeB6，YB4，和GdB4，碳化物例如TiC，ZrC，HfC，TaC，ISiC，和WC，氮化物例如，TiN，ZrN，和HfN，半导体例如，Si和Ge，和碳。可以从这些材料中选择适当的材料。
如上所述，导电薄膜1104是由精细微粒膜形成的，并且其面电阻在103到107Ω/sq的范围内设定。
由于导电薄膜1104要与发射器电极1102处于良好的电连接状态，它们被部分叠加地设置。参见图10A和10B，相应的部分从底部是以下面的次序叠放的：基板，发射器电极，导电薄膜。叠加次序可以是；从底部，基板，导电薄膜，发射器电极。
电子发射部分1105是在导电薄膜1104的一部分上形成的裂缝部分。电子发射部分1105的电阻高于导电薄膜周边的电阻。该裂缝部分是通过后面将要描述的加能形成处理过程在导电薄膜1104形成的。在某些情况下，在裂缝部分设置直径在几到几百的微粒。由于要精确地示出电子发射部分的实际位置和形状是很困难的，图10A和10B只是示意性地示出了裂缝部分。
薄膜1113，包含碳或碳化合物材料，覆盖电子发射部分1105和其周边部分。该薄膜是在加能形成处理过程之后由激活处理形成的。
薄膜1113最好由单晶石墨，多晶石墨，非晶碳，或它们的混合物制成，其厚度为500或更少，最好为300或更少。
由于要精确地示出薄膜1113的实际位置和形状是很困难的，图10A和10B只是示意性地示出了该膜。图10A为一个平面图，示出了薄膜1113的一部分已经被去掉的发射器。
最佳的基本发射器的结构已经在上面描述。在实施例中，下面的发射器被用于该实施例。
即，基板1101由碱石灰玻璃构成，发射器电极1102和1103由Ni薄膜构成。发射器电极的厚度d为1000电极间隔L为2μm。
作为精细微粒膜的主要材料，采用了Pd或PdO。精细微粒膜的厚度和宽度分别被设置为100和100μm。
下面描述最佳实施例的平面型表面导电型电子发射器。图11A-11E为截面图，示出了表面导电型电子发射器的制造过程。注意相同的标号代表与图10A中相同的部件。
1)首先，如图11A所示，在基板1101上形成发射器电极1102和1103。
在形成这些电极时，基板1101用清洁剂，纯水，有机溶剂完全清洁，然后在基板1101上淀积发射器电极的材料。(至于淀积方法，可以采用真空膜形成技术，例如，淀积和溅射)然后，淀积的电极材料利用光刻技术被图形化。于是，在图12A中的一对电极1102和1103被形成。
2)下一步，如图11B所示，形成导电薄膜1104。在形成该导电薄膜的过程中，一种有机金属溶剂首先被加到基板上，所加的溶剂然后被烘干和烧结，从而形成精细微粒膜。然后，精细微粒膜通过光刻技术被图形化成预定的形状。有机金属溶剂为一种有机金属化合物溶液，包含用于作为导电薄膜的精细微粒的材料作为主要元素。(更具体地说，在该实施例中，Pd被作为主元素。在实施例中，有机金属溶剂的施加是通过浸渍方法进行的，但是，也可以采用旋涂法或者喷溅法。)
在形成精细微粒的导电薄膜的方法中，在实施例中使用的有机金属溶液可以用其它任何方法代替，例如，真空淀积法，溅射法，或化学蒸镀法。
3)如图11C所示，从用于加能形成的电源1110中输出的一个适当的电压被加于发射器电极1102和1103之间，进行加能形成处理过程以形成电子发射部分1105。
形成处理过程是将由精细微粒膜制成的导电薄膜1104加以电能，使导电薄膜的一部分被破坏，变形，或变性，从而使薄膜变成适于发射电子的结构。在导电薄膜中，在薄膜中变成适于发射电子的部分(即，电子发射部分1105)具有一个适当的裂缝。具有电子发射部分1105的薄膜与加能形成处理过程之前的薄膜相比，发射器电极之间测得的电阻显著增加。
下面参照图12详细描述施加电能的方法，图12显示了从电源1110输出的适当的电压的例子。在形成由精细微粒制成的导电薄膜的过程中，最好采用脉冲电压。在该实施例中，如图12所示，一个脉宽为T1的三角形脉冲以脉冲间隔T2被连续地施加。三角脉冲的峰值Vpf被按顺序地增加。此外，在三角脉冲之间以预定间隔插入了一个监视脉冲，以监视电子发射部分1105的形成状态，由于监视脉冲的插入产生的电流被一个电流计1111测量。
在该实施例中，在10-5Torr的真空的气氛中，脉宽T1被设置为1ms；脉冲间隔T2为10ms。峰值Vpf每个脉冲增加0.1V。每加五个脉冲，插入一个监视脉冲。为了避免加能形成的副效果，监视脉冲Pm的电压Vpm被设为0.1V。当发射器电极1102和1103之间的电阻变为1×106Ω时，即，利用电流计1111测量的因施加监视脉冲产生的电流变为1×10-7A或更少时，形成处理的加能过程结束。
注意上述方法最好适用于该实施例中的表面导电型电子发射器。在该表面导电型电子发射器的设计，例如，微粒膜的材料和厚度，或发射器电极间隔L改变时，加能条件最好也根据发射器设计的改变而改变。
4)如图11D所示，来自激励电源1112的一个适当的电压被加在发射器电极1102和1103，执行激活过程以改善电子发射特性。
这里的激活处理是在适当的条件下，对加能形成处理过程中形成的电子发射部分1105的能量激活过程，在电子发射部分1105的附近电极碳或碳化物。(图11D示出了作为材料1113的碳或碳化物材料)电子发射部分与激励(活化)之前相比，，在加相同的电压的情况下，发射电流可增加100倍或更多。
激活过程可按下述进行，在10-4或10-5Torr真空气氛下，周期地施加电压脉冲，淀积在真空气氛中存在的有机化合物中分离出的碳或碳化合物。淀积材料可以是单晶石墨，多晶石墨，非晶碳，或其混合物。淀积材料62的厚度为500或更少，最好为300或更少。
图13A示出了从激活电源1112输出的电压的波形，用于解释该操作中使用的加能方法。在该例中，激活过程是通过周期地施加一个恒定的方波电压进行的。更具体地说，方波电压Vac被设为14V；脉宽T3为1ms；脉冲间隔T4为10ms。
注意上述方法最好适用于该实施例中的表面导电型电子发射器。在该表面导电型电子发射器的设计改变时，加能条件最好也根据发射器设计的改变而改变。
参见图11D，标号1114表示阳极，它连接到一个DC高电压源1115和一个电流计1116，并适于捕获从表面导电型电子发射器发射的发射电流Ie。(注意，在激活过程之前，基板1101被结合到显示板时，显示板的荧光表面被用作阳极1114。)当从激活电源1112施加电压时，电流计1116测量发射电流Ie监视激活过程的进展，以便控制激活电源1112的操作。图13B示出了由电流计1116测量的发射电流Ie。当激活电源1112的脉冲电压开始施加时，发射电流Ie随时间而增加，逐渐达到饱和，在饱和后很难再增加。在基本饱和点，激活电源1112的电压停止施加，激活过程终止。
注意上述方法最好适用于该实施例中的表面导电型电子发射器。在该表面导电型电子发射器的设计改变时，加能条件最好也根据发射器设计的改变而改变。
图11E中的平面型表面导电型电子发射器被按上述方法制造。(阶梯型表面导电型电子发射器)
下面将描述另一种具有电子发射部分或周边部分由精细微粒膜构成的表面导电型电子发射器，即阶梯型表面导电型电子发射器。
图14为一个截面图，描述了阶梯型的基本结构。参见图14，标号1201表示基板；1202和1203为发射器电极；1206为阶梯形成部件；1205为通过加能形成处理形成的电子发射部分；1213为激活过程形成的薄膜。
阶梯型不同于上述的平面型，其中一个发射器(1202)形成于阶梯形成部件1206之上，导电薄膜1204覆盖阶梯形成部件1206的侧表面。在图10A和10B的平面图中，发射器电极间隔L被设置为阶梯型中的阶梯形成部件1206的阶梯高度Ls。注意平面型中所列的相同的材料也可以用于基板1201，由精细微粒构成的发射器电极1202和1203，以及导电薄膜1204。电绝缘材料例如SiO2可被用于阶梯形成部件1206。
下面描述阶梯型表面导电型电子发射器的制造方法。图15A-15F为解释该生产过程的截面图。相同的标号表示与图14中相同的部件。
1)如图15A所示，发射器电极1203被形成于基板1201上。
2)如图15B所示，一个绝缘层被叠加在形成的结构上，以形成阶梯形成部件。例如，绝缘层可以利用溅射法淀积SiO2形成。但是，其它膜形成技术如真空淀积法和印刷法也可以采用。
3)如图15C所示，发射器电极1202被形成于绝缘层之上。
4)如图15D所示，绝缘层的一部分被通过例如蚀刻的方法去除以暴露出发射器电极1203。
5)如图15E所示，导电薄膜1204通过利用精细微粒膜形成。该膜可通过利用模形成技术例如，可以是上面所述的平面型中的涂敷方法形成。
6)如同在平面型中，进行加能形成处理形成电子发射部分(进行与图11C中所述的用于平面型的相同的加能形成处理即可)。
7)如同在平面型中，进行激活过程以便在电子发射部分附近淀积碳或碳化物(进行与图11D中所述的用于平面型的相同的激励处理即可)。
按上述方法即可制造图15所示的阶梯型表面导电型电子发射器。(在显示装置中使用的表面导电型电子发射器的特性)
上面已经描述了平面型和阶梯型表面导电型电子发射器及其制造方法。下面将描述在图像显示装置中使用的这种发射器的特性。
图16显示了显示装置中使用的发射器的(发射电流Ie)对(施加的电压Vf)特性和(发射器电流If)对(施加的电压Vf)特性的典型的例子。与发射器电流If相比，发射电流Ie非常小，很难按照与用于发射器电流If相同的方法图示发射电流Ie。此外，这些特性根据设计参数例如发射器的尺寸和形状的改变而改变。因此，图16中的两条曲线被分别以任意单位画出。
关于发射电流Ie，在显示装置中使用的发射器具有以下三个特性：
首先，当一个给定的电压(称为门限电压Vth)被加到发射器时，发射电流迅速增加。但是，对于低于门限电压Vth的电压，没有检测到任何发射电流Ie。
即，关于发射电流Ie，发射器具有一个清晰的门限电压Vth的非线性特性。
第二，发射电流Ie按照加到发射器的电压Vf变化。因此，发射电流Ie的幅度可以通过改变电压Vf来控制。
第三，发射电流Ie对于加到发射器的发射器电压Vf具有快速的响应。因此，发射器发射的电子的电荷量可以通过改变发射器电压Vf所加的时间来控制。
具有上述三个特性的表面导电型电子发射器可以被很方便地应用于显示装置。例如，在具有大量的以对应于显示屏幕的象素设置的发射器的显示装置中，如果利用第一特性，显示装置可以执行按顺序地扫描显示屏。这意味着等于或高于门限电压Vth的电压被加于一个被驱动的发射器，同时，一个低于门限电压的电压被加于未选择的发射器。这样，通过按顺序地扫描显示屏幕，按顺序地改变驱动发射器即可进行显示。
此外，利用第二或第三特性，可以控制发射亮度。实现分层次的显示。(具有多个以简单矩阵布线连接的发射器的多电子源)
图17显示了用于图8的显示板的多电子源的平面图。与图10A和10B相同的发射器被设置在基板上，并联接到以简单矩阵布线连接的行和列布线条1003和1004上。在行和列布线条的交叉点处的电极之间形成有绝缘层(未示出)以便使布线条相互绝缘。
图18是沿图17中A-A线的截面图。
具有上述结构的多电子源是按下述方式形成的，形成行布线条1003，列布线条1004，行布线条和列布线条之间的绝缘层(未示出)，表面导电型电子发射器的发射器电极，预先在基板上形成的导电薄膜，相应的发射器通过行布线条和列布线条被加以能量，进行加能形成处理，和激活处理。
〔第二实施例〕
下面描述本发明的第二实施例。
驱动根据该实施例的多电子源的方法和利用该多电子源的显示装置具有下面的结构，如图19所示。
该装置如同第一实施例那样，包括一个具有表面导电型电子发射器的多电子源605，以简单矩阵形式设置，一个调制电路606，用于产生电流信号并通过列布线条驱动表面导电型电子发射器，一个扫描电路607，用于按顺序地选择行布线条。扫描电路607将选择的行布线条(图19中的Dx5)的电压固定到电压Vs，将每个未选择的行布线条(除了行布线条Dx5以外的)的电压固定到电压Vns。Y调制电路606将连接有不发射电子的发射器的列布线条(图19中Dy1，Dy4和Dy6)的驱动电压固定到电压Vg，并将电压Ve送到连接有发射电子的发射器的每个列布线条(图19中的Dy2，Dy3和Dy5)。尽管图19只示出了6×6矩阵的发射器，在实施例中形成了一个500×1000矩阵的发射器。在该实施例中，由于布线电阻很高，在布线电阻上的电压降不能被忽略。图20显示了在选择的行布线条上的所有的发射器发射出电子的情况下选择的行布线条电压Vsl的分布。来自电流信号驱动电路的输出电压Ve以列布线条为单位改变，使得加到每个选择的发射器的电压在可以获得所需的1μA的电子发射量的电压处保持恒定。也就是说，施加到列布线条，即，位于远离扫描电路607的列布线条Dy1000，的电压Ve高于施加到列布线条，即，扫描电路607附近的列布线条Dy1，的电压。此外，加到同一布线条的电压Ve根据在同时所选择的发射器的个数而改变。在该实施例中，电压Vns和电压Vg之间的差与电压Vg和Vs之间的差都小于电子开始发射的门限值，电压Vns被设为等于电压Ve的最小值Vemin。
根据该结构，电压Ve-Vsl被加到加有扫描信号的被选择的行布线条上的每个发射器，连接到接有发射电子的发射器的列布线条的发射器。同时，电压Ve-Vns，即，接近0V，被加到未被选择的行布线条，即，未加有扫描信号的未选择行布线条上的发射器，于是流经每个发射器的电流的幅度可以被忽略。结果，注入到列布线条驱动表面导电型电子发射器的所有电流都流入到发射电子的发射器，而不被分流到半选择发射器。由于无需对分流到半选择发射器的电流进行校正，可以利用简单的电路以恒流驱动每个发射器。这是本实施例的优点之一。
下面描述驱动图像显示装置的方法。
下面将参照图21描述包括表面导电型电子发射器的图像显示装置的结构。参见图21，表示401表示通过接线端Dx1-Dx500和Dy1-Dy1000连接到外部电路的显示板。面板上的高电压端连接到外部的高电压源513。高电压Va被加到该高电压端加速发射电子。用于按顺序地驱动显示板，即，以500(行)×1000(列)矩阵形式布线连接表面导电型电子发射器，中的多电子源的扫描信号，以行为单位被加到每个接线端Dx1-Dx500。
同时，用于控制由扫描信号选择的行上的表面导电型电子发射器的输出电子束的调制信号被加到每个接线端Dy1-Dy1000。下面描述扫描电路402。每个开关器件从电压源(未示出)中选择输出电压Vs或者从Vns产生电路414中选择输出电压Vns，并电气地连接到显示板401的接线端Dx1-Dx500。每个开关器件具有第一实施例中的图3所示的电路。如图4所示，每个开关元件的输出Vxm与从控制信号Tscan产生的定时信号Txm同步地并对应于每个行布线条在两个电压Vs和Vns之间切换。Ve选择电路413选择位于扫描电路402最近的列布线条，该列布线条加有电压Ve，并将选择的列布线条的电压，作为电压Vemin，送到Vns产冷电路414.如图22所示，在Ve选择电路413中，有FET构成的模拟开关502被连接到相应的列布线条，FET的控制极连接到一个优先级电路501，其中只有对应于加有电压Ve的列布线条并最接近于扫描电路402的一个开关被导通。当电压Vg被加到所有的列布线条时，Ve选择电路413输出0V。Vns产生电路414发送一个等于电压Vemin的电压作为电压Vns到扫描电路402。在该实施例中，易于电子发射的列布线条的电压的最小值被实际监测，电压值Vns根据监测值设定。
在该实施例中，DC电源Vs被设为-7.5V。由于在行布线条中的电压降，如图23所示，选择行布线条的电压Vsl根据选择的发射器的个数变化。与第一实施例相似，当要求电子发射电流为1μA时，由于加到每个发射器的电压保持恒定为14.5V，加到靠近扫描电路402的列布线条的电压改变为7.0V；如果选择的发射器数目较小时远离的一侧的电压为7.0V；如果选择的发射器数目较大时远离的一侧的电压为8.0V。接到每个未选择的行布线条的电压Vns，即，加到每个列布线条的电压Ve的最小值Vemin，根据选择的发射器的数目和位置变化。在该实施例中，电压Vns在7.0V-7.5V的范围之间变化。
利用这些设置，加到连接有被选择的发射器的列布线条上的每个半选择的发射器的电压变成0V-0.5V。加到连接有未被选择的发射器的列布线条上的每个选择的发射器的电压变成7V-7.5V。这些电压都低于电子发射门限电压Vth。
在该例中，当0.5V被加到每个发射器时，流经每个发射器的电流小到几十nA，流经半选择发射器的电流的总和Ifn小到几十μA，该值与流经每个选择的发射器的电流值0.5mA相比是足够小的。因此，无需校正。
下面描述输入图像信号的流程。输入复合图像信号被转换成脉冲宽度l对应于图像信号强度的脉冲信号，并进一步利用第一实施例中的方法转换成电信号。
图24A-24D示出了调制电路的输入波形是如何转换成电流波形的。考虑显示板的列布线条Dy1-Dy1000。假定如图24A所示的电压Vin被输入到图6中的电路，驱动连接到行布线条Dx1，Dx2，Dx3，Dx4，...的发射器。在这种情况下，该电压的脉冲宽度反映亮度数据，该电压峰值的设定使得输出电流Iout为0.5mA。如图24B所示，来自电压/电流转换电路的输出电流Iout的波形的所有的峰值都被设定为0.5mA。图24C示出了在该例中的电压/电流转换电路的输出电压Vout。由于行布线条的电阻上的电压降，电压峰值随着与扫描电路402的距离的增加而增加，即，加到列布线条Dy1000上的电压高于加到列布线条Dy1上的电压。此外，由于列布线条的电阻上的电压降，驱动电压随着与用于每个列布线条的驱动电路的距离的增加而增加，即，用于行布线条Dx500的驱动电压高于用于行布线条Dx1的电压，即使该电压差非常小。此外，具有不同宽度的脉冲被加到同一行布线条上的相应的发射器上，同时选择的发射器的数目在一个脉冲之内随时间减少。由于这个原因，如图24C中“A”所示，施加的电压在一个脉冲内逐渐减小。图24D示出了在这些条件下，在驱动操作中每个发射电流Ie的状态。很明显，所有发射器的电流都是1μA。
根据该实施例，被分流到半选择发射器的电流可以被极大地减少，并且调制电路的输出电流可以与被选择的发射器中流动的电流一致。由于这个原因，在整个显示屏幕上，被显示的图像的亮度可以非常地忠实于原始图像。
在该实施例中，最接近于扫描/驱动电路的电压Ve被选择，使得加到未选择的行布线条的电压Vns变为加到列布线条的电压Ve的最小值。但是，所加的电压Vns并不限于该最小值。流经每个半选择发射器的电流可以基本被忽略，只要该值被设置在电压Ve变化的范围之内即可。此外，当所加的电压Vns被固定于该实施例中所加的电压的最小值，即，7V，该值是在电路中不测量加到每个列布线条的电压通过计算机仿真计算的，可以得到上面所述的相同的效果。〔第三实施例〕
下面将描述本发明第三实施例。
驱动根据该实施例的多电子源和利用该多电子源的图像显示装置的方法具有下述的结构，如图25所示。
与第一实施例相似，该装置包括一个具有以简单矩阵形式布线连结的表面导电型电子发射器的多电子源601，一个调制电路602，用于产生一个电流信号并通过列布线条驱动表面导电型电子发射器，和一个扫描电路603，用于按顺序地选择行布线条。扫描电路603将选择的行布线条(图25中的Dx5)的电压固定到电压Vs，固定每个未选择的行布线条(行布线条Dx5以外的)的电压为电压Vns。调制电路602将连接有不发射电子的发射器的列布线条(图25中的Dy1，Dy4，和Dy6)的电压固定为电压Vg，将电压Ve加到加有用于发射电子的发射器的调制信号的每个列布线条(图25中的Dy2，Dy3和Dy5)。尽管图25只是示出了一个6×6矩阵的发射器，在该实施例中形成了一个50×100的矩阵。在该实施例中，表面导电型电子发射器在电流发射效率方面有变化。也就是说，发射器随着加到发射器的电流量与从发射器发射到加有高压的面板的电流量的比率的变化而变化。由于这个原因，电流信号驱动电路的输出电压Ve自动地以列布线条为单位改变，使得加到每个选择的发射器的电压变为可以得到1μA的要求的电子发射量的电压。电压Vns和Vg之间的差和电压Vg和Vs之间的差都小于开始发射电子的门限值Vth，并且电压Vns被置为等于加到相应的列布线条的不同的电压Ve的算术平均值Veave。
根据该结构，电压Ve-Vs被加到每个发射电子的选择的列布线条的发射器。同时，电压Ve-Veave，即，接近0V，被加到每个半选择发射器，于是流经每个发射器的电流的幅度可以被忽略。结果，注入到列布线条去驱动表面导电型电子发射器的所有的电流都流入到发射电子的发射器，而不是分流到半选择发射器。由于无需对流入到半选择发射器的电流进行校正，一个简单的电路即可以恒流驱动每个发射器。这是该实施例的优点之一。
下面描述驱动图像显示装置的方法。
首先参照图26描述具有表面导电型电子发射器的图像显示装置。参见图26，标号601表示通过接线端Dx1-Dx50和Dy1-Dy100连接到外部电路的显示板。面板上的高电压端被连接到外部高压源513。高电压Va被加到该高电压端加速发射电子。用于按顺序地驱动上述显示板中的多电子源，即以50(行)×100(列)矩阵布线连结的表面导电型电子发射器的扫描信号以行为单位被加到接线端Dx1-Dx50。
同时，用于控制由扫描信号选择的行上的表面导电型电子发射器的输出电子束的调制信号被加到每个接线端Dy1-Dy1000。
下面描述扫描电路402。该电路结合了50个开关元件。每个开关元件从电压源(未示出)中选择输出电压Vs或者从Vns产生电路415中选择输出电压Vns，并电气地连接到显示板401的接线端Dx1-Dx500。每个开关器件具有第一实施例中的图3所示的电路。如图4所示，扫描电路402与从控制信号Tscan产生的定时信号Txm同步地并对应于每个行布线条输出电压Vs到每个选择的行布线条和电压Vns到每个未选择的行布线条。Vns产生电路415从存储器中根据控制信号Tscan按顺序地读出Vns的不同的设定值(通过以行为单位利用后面所描述的方法得到的)，产生对应的电压Vns，并送到扫描电路402。
在该实施例中，每当被选择的行被切换时，电压Vns被改变为一个最佳值。
下面描述输入图像信号的流程。输入复合图像信号被转换成脉冲宽度对应于图像信号强度的脉冲信号，并进一步利用第一实施例中的方法转换成电信号。
效率校正电路108从得到的脉冲信号中根据后面将要描述的方法所要求的每个发射器的效率变化数据产生一个驱动脉冲。每个脉冲的峰值反映了对应发射器的效率。该驱动脉冲有一个电压/电流转换电路112从电压值转换成电流量，并通过显示板511的接线端Dy1-Dy100中的一个送到显示板511中的对应的表面导电型电子发射器。
在该实施例中，上述的DC电源电压Vs为-7.5V。当要求发射器发射电流为1μA时，加到每个发射器的电压在14V和15V之间变化。加到每个列布线条的电压Ve在6.5V和7.5V之间变化，如图27所示。用于相应的选择的行的电压Ve的算术平均值Veave的变化如图27所示。
下面描述获得响应的发射器的发射电流量/加能电流量的效率变化数据，以及根据该变化数据为每个行设置的电压Vns的方法。图28示出了一种数据获取系统。一个高电压从高压源513通过一个用于测量每个发射器的发射电流量的电流计514加到显示板511的面板上，测量的电流量被送到控制器104。根据来自控制器511的信号，发射器被从显示板的一端逐个地选择。更具体地说，电压Vns和Vs被有选择地加到行布线条Dx1-Dx50的每一个。行布线条被从显示板511的一端逐个地选择，电压Vs被加到每个选择的行布线条，如图29所示。每个都与上述的电压/电流转换电路112相同的电路被分别连接到列布线条Dy1-Dy100在注入特定的输出电流的操作和施加电压Vg的操作之间切换。如图29所示，列布线条被从一端逐个地选择，电压Ve被加到每个选择的列布线条，注入特定的电流。利用该操作，以矩阵排列的发射器可以被从一端逐个地选择和驱动。一个标准的发射器需要0.5mA的发射器电流已获得1μA的发射电子量。在该例中，加到每个发射器的电压为14.5V。在选择和驱动一个发射器时，注入电流If的初始值被设为0.5mA，电压Vs被固定为-7.5V，电压Vns的初始值被设为7V。利用这些设置的值，被选择的发射器被驱动，被加到对应的列布线条的电压Ve由测量电路515测量。电压Vns被改变为一个测量的电压。从每各选择的发射器发射的电流Ie由电流计514测量。如果测量的电流Ie未达到所要求的电流值(1μA)，一个设置的电流值If通过设置0.1mA的电流阶梯宽度而被增加。电压Ve被测量，并且电压Vns被设定。于是测出电流Ie。如果电流Ie超过所要求的电流，设置的电流以阶梯宽度减少。电流Ie然后以相同的方法测量。设置的电流阶梯宽度被反复地降低到1/2，该系列的操作重复地进行直到电流Ie会聚到所要求的电流值1(μA)±0.01(μA)。当电流Ie会聚到要求的电流值时得到的设置电流If被作为校正数据写入效率校正LUT1(查阅表1)，相应的电压Ve以Ve被暂时存储在相应的地址。
如果电流Ie不会聚于要求的值，并且电压Ve超过设置范围(在该实施例中为6V-8V)，“0”被写入效率校正LUT1中的相应的地址，指示发射器为一个不正常的发射器，一个7V的标准值被作为暂时存储的Ve值写入。
在为一个选择的发射器的设置值确定以后，相邻的发射器随后被选择。利用一个相似的过程，重复进行在对应的地址的校正数据和Ve的暂时存储。
在上述系列的操作针对一行完成以后，计算暂时存储的电压Ve的算术平均值Veave，并且计算出来的值被作为Vns产生电路中的LUT2中的行的Vns设置值写入。
图30为一个流程图，示出了上述的系列的操作。
以这种方式，即可获得显示板中所有的发射器的效率校正值，以及相应的行的Vns设定值。
利用这些设置，加到连接有被选择的发射器的列布线条上的每个半选择的发射器的电压变成0V-0.5V。加到连接有未被选择的发射器的列布线条上的每个选择的发射器的电压变成7V-7.5V。即，这些电压都低于电子发射门限电压Vth。
在该例中，当0.5V被加到每个发射器时，流经每个发射器的电流小到几十nA，流经半选择发射器的电流的总和Ifn小到几十μA，该值与流经每个选择的发射器的电流值0.5mA相比是足够小的。因此，无需校正。
图31A到图31D示出了来自调制电路的输入波形在实际当中如何被转换成电流波形的。考虑显示板的列布线条Dy1和Dy100。假定如图31A所示的电压Vin被输入到图6中的电路驱动连接到行布线条Dx1，Dx2，Dx3，Dx4，...的发射器。每个电压脉冲宽度反映了亮度数据，该电压的峰值对应于一个电压，在该电压，输出电流Iout根据按上述方法得到并存储在LUT1中的对应的校正值变为要被注入到每个发射器的电流值，来自电压/电流转换电路的输出电流Iout的波形具有一个与LUT1中的校正值一致的峰值，如图31B所示。图31示出了在该例中电压/电流转换电路的输出电压。很明显，在不同的单元的列布线条中，输出了不同的电压。
图31D显示了在这些条件下，在驱动操作中发射电流Ie的状态。很明显，来自相应的发射器的发射电流落入在1μA±0.01μA的范围内。
根据该实施例，被分流到半选择发射器的电流可以被消除，调制电路的输出电流可以与流经选择的发射器的电流一致。因此，在整个显示屏上，所显示的图像的亮度可以非常忠实于原始图像。
在该实施例中，加到未选择的行布线条的电压被设置为加到对应于一行的列布线条的电压Ve的平均值。但是，即使电压Vns被设置为对应于所有的行而不是一行的所加的电压Ve的平均值也可以得到相同的效果。此外，电压Vns无需总是被设置为平均值，也可以被设置为电压Ve变化的范围内的一个电压值，例如最小值。利用这种设置，在每个半选择的发射器中流过的电流可以被降低。〔第四实施例〕
下面将描述本发明的第四实施例。驱动根据本发明的多电子源和利用该多电子源的图像显示装置的方法具有如下的结构，如图32所示。
该装置包括一个与第一实施例相似的，具有以简单矩阵形式布线连接的表面导电型电子发射器的多电子源605，用于按顺序选择行布线条的扫描/驱动单元603。电压Vs被加到选择的行布线条，电压Vns被加到未选择的行布线条。
该装置还包括一个电压驱动单元610，用于通过列布线条向表面导电型电子发射器施加调制信号。电压驱动单元610将对应于不发射电子的发射器的列布线条的电压固定到电压Vg，并将一个调制电压脉冲信号Ve加到对应于发射电子的发射器的列布线条。在该实施例中，调制电路不具有V/I转换电路。尽管图32仅仅示出了一个6×6矩阵的发射器，在实施例中形成了一个1000(行)×100(列)矩阵的发射器。在该实施例中，列布线条具有较大的电阻。
电压Vns和电压Vg之间的差与电压Vg和Vs之间的差都小于电子开始发射的门限值，电压Vns被设为等于加到每个列布线条的电压Ve。
根据该结构，电压Ve-Vs被加到连接到列布线条上的一个发射器(对应于一个发射电子的发射器，位于一个被选择的行布线条)。同时，电压Ve-Vns，即，接近0V，被加到未被选择的行布线条上的每个发射器，于是在每个发射器中流动的电流可以被忽略。结果，注入到列布线条驱动表面导电型电子发射器的所有电流都流入到发射电子的发射器，而不被分流到半选择发射器。由于无需对因分流到半选择发射器的电流的电压降进行校正，可以利用简单的电路以恒流驱动每个发射器。这是本实施例的优点之一。
下面描述图像显示装置的驱动方法。
首先参照图33描述具有表面导电型电子发射器的图像显示装置的结构。参见图33，标号601表示通过接线端Dx1-Dx1000和Dy1-Dy1 00连接到外部电路的显示板。面板上的高电压端被连接到外部高压源513。高电压Va被加到该高电压端加速发射电子。用于按顺序地驱动上述显示板中的多电子源，即以1000(行)×100(列)矩阵布线连接的表面导电型电子发射器的扫描信号以行为单位被加到接线端Dx1-Dx1000的每一个。
同时，用于控制由扫描信号选择的行上的表面导电型电子发射器的输出电子束的调制信号被加到每个接线端Dy1-Dy100。
下面描述扫描电路402。该电路结合了1000个开关元件。每个开关元件从电压源(未示出)中选择输出电压Vs或者电压Vns，即，加到列布线条的电压Ve，并电气地连接到显示板601的接线端Dx1-Dx1000。每个开关器件具有第一实施例中的图3所示的电路。如图4所示，扫描电路402与从控制信号Tscan产生的定时信号Txm同步地并对应于每个行布线条将输出Dxm切换为Vs或Vns。
在该实施例中，DC电源电压Vs被设为-7.5V。与第一实施例相似，当要求电子发射电流为1μA时，加到每个发射器的电压保持恒定为14.5V。由于这个原因，加到每个列布线条的电压被设定为7.0V。加到每个未选择的行布线条的电压也被设定为7.0V。利用这些设置，加到每个半选择的发射器的电压变为0V。
下面描述输入图像信号的流程。输入复合图像信号被转换成脉冲宽度对应于图像信号强度的脉冲信号，并进一步利用第一实施例中的方法转换成电信号。
根据该脉冲信号的接收，驱动电压产生电路612产生一个具有峰值等于Ve，即，7.0V的脉冲。该输出被连接到显示板的列布线条Dy1-Dy100。
在该实施例中所使用的显示板具有高列布线条电阻。由于这个原因，如果该显示板利用在相关技术的描述中所述的方法来驱动的话，在电阻上的电压降不能被忽略。更具体地说，由于连接到列布线条的发射器中的半选择发射器中的半选择电流，会产生较大的电压降。因此，即使加到列布线条的调制信号具有相同的电压，根据列布线条驱动单元附近的发射器是否被选择或者远离于列布线条驱动单元的发射器是否被选择，不同的电压被加到发射器。也就是说，加到驱动单元附近的发射器的电压高于加到远离驱动单元的发射器的电压。根据该实施例的方法，在半选择发射器中没有半选择电流流动，发射器可以以均匀的电压被驱动，与离驱动单元的距离无关。因此，在整个显示屏幕上，显示的图像的亮度非常忠实于原始图像。〔第五实施例〕
在第一到第四实施例中，多电子源在上面已经进行了描述。但是，当结合这些单元的表面导电型电子发射器被其它类型的电子发射器替代时，发现本发明的驱动方法依然有效。
当本发明任执行第一到第四实施例中的用于电子源和使用场发射器作为电子发射器的显示板的驱动方法时，在半选择发射器中流动的电流被极大地减少。
例如，横向型场发射器，如图34A，34B和34C所示的那些，被用于表面导电型电子发射器。参见图34A-34C，标号1101表示一个玻璃基板；701表示电子发射部分；702表示负电极；703表示一个控制极(正电极)。在每个横向型场发射器中，当一个适当的电压被加到负电极702和控制极703之间时，从电子发射部分701发射出电子束。
图35为一个平面视图，示出了具有多个以矩阵形式布线连结的横向型场发射器(每个都与图34A中所示的相同)的多电子源。参见图35，标号704表示一个行布线条，其上公共地连接横向型场发射器；标号705表示一个列布线条，上面公共地连接横向型场发射器。
当本发明的方法被应用于上述的多电子源和具有该多电子源的图像显示装置时，可以准确地输出具有所需的强度的电子束，而无需使用任何复杂的补偿电路。此外，每个半选择发射器消耗的电力可被降低。
此外，本发明也可以有效地用于使用与上述的电子发射器不同的发射器的电子源以及使用这种电子源的图像显示装置。例如，本发明对于斯宾达(Spindt)型场发射器和MIM型场发射器同样适用。〖第六实施例〗
图36示出了一种多功能显示装置，设计用来在按上述方法制造的使用表面导电型电子发射器作为电子源的显示板上显示从各种图像信息源，例如TV广播提供的图像信息。
参见图36，标号2100表示一个显示板；2101表示一个用于显示板的驱动电路；2103表示一个多路复用器；2104表示一个译码器；2106表示一个CPU；2107表示一个图像产生电路；2108，2109和2110表示图像存储器接口电路；2111表示图像输入接口电路；2112和2113表示TV信号接收电路；2114表示一个输入单元。
上述的显示装置是设计用来根据一个即包括视频信息又包括音频信息的信号，例如，TV信号，的接收，来显示图像同时再现声音的。因为与音频信息的接收，分离，再现，处理，存储，等等相关的电路，喇叭，等与本发明的实施例的特征无关，有关它们的描述被省略。
各自单元的功能将按图像信号的流动来进行描述。
TV信号接收电路2113为一个用于接收通过一个无线传输系统例如一个无线电或空间光学传输系统传输的TV图像信号。要接收的TV信号的制式没有特别的限制。例如，NTSC制，PAL制，或SECAM制都可以采用。包含大量扫描线(所谓的高清晰度的电视信号例如MUSE制或MPEG2制信号)的TV信号的信号源适合用于使上述的显示板用于大屏幕和大量的象素的显示。由TV信号接收电路2113接收的TV信号被输出到译码器2104。
TV信号接收电路2112为一个用于接收通过有线传输系统例如同轴电缆，光缆传输的TV图像信号。与TV信号接收电路2113相似，TV信号的制式没有特别限制。由该电路接收的TV信号被输出到译码器2104。
图像输入接口电路2111是一个用于输入从图像输入装置例如，电视摄像机或图像扫描器提供的图像信号的电路。该输入图像信号被输出到译码器2104。
图像存储器接口电路2110是一个用于输入存储在录像机(称为VTR)中的图像信号的电路。输入的图像信号被输出到译码器2104。
图像存储器接口电路2108是一个用于输入存储在存储静止图像数据例如静止图像盘中的图像信号的电路。输入的静止图像数据被输出到译码器2104。
输入/输出接口2105为一个用于将该显示板连接到一个外部计算机，计算机网络，或一个输出装置如一台打印机。输入/输出接口电路2105执行图像数据和字符/图形信息的输入/输出处理。在有些情况下，该电路可以执行显示装置的CPU2106和外部单元之间的控制信号和数字数据的处理。
图像产生电路2107是一个用于根据通过输入/输出接口电路2105外部输入的字符/图形信息和从CPU输出的图像数据和字符/图形信息产生图像图像数据的电路。例如，该电路包括一个随机存取存储器用于存储图像和字符/图形信息，一个只读存储器，其中存储了对应字符代码的图像模式，以及用于产生图像的所需的电路，例如用于图像处理的处理器。
由图像产生电路2107产生的显示图像数据被输出到译码器2104。在某些情况下，该图像数据可以通过输入/输出接口电路2105被输入/输出到/从一个外部计算机网络或打印机。
CPU2106主要执行显示装置的操作控制和显示图像的产生，选择，和编辑。
例如，CPU2106向多路复用器2103输出一个控制信号，适当地选择或结合将要在显示板上显示的图像信号。在这种情况下，CPU2106根据将要显示的图像信号为显示板控制器2102产生一个控制信号，并适当地控制显示装置的操作，例如，屏幕显示频率，扫描方法(如隔行扫描或非隔行扫描方式)，以及每帧的扫描次数。
此外，CPU2106直接向图像产生电路2107输出字符/图形信息，并通过输入/输出接口电路2105访问外部的计算机或存储器输入图像数据和字符/图形信息。
CUP2106也可以与用于其它目的的操作有关。例如，CPU2106可以直接与产生和处理信息的功能例如个人计算机或字处理器的功能有关。
另外，如上所述，CPU2106可以经过输入/输出接口电路2105与一个外部计算机网络连接，与外部设备结合进行数字计算等。
输入单元2114可以被用户用来向CPU2106输入指令，程序，或数据。例如，作为输入单元2114，各种输入装置，例如，键盘，游戏杆，条形码阅读器，和语音识别装置都可以被采用。
译码器2104用于将从各种从图像产生电路2107或TV信号接收电路2112和2113输出的图像信号反向转换成三基色信号或亮度信号和I和Q信号。如图35中的点线所示，译码器2104最好结合一个存储器。利用该存储器，译码器2104可以处理TV信号，例如，需要存储器进行反向转换的MUSE制的信号。此外，利用该存储器，静止图像可以很容易地进行显示，译码器2104可以容易地执行图像处理和编辑，例如，图像的淡化，插入，放大，缩小，和合成。
多路复用器2103根据从CPU2106输入的控制信号适当地选择显示图像。更具体地说，多路复用器2103从译码器2104输入的反向转换的图像信号中选择一个所需的图像信号，并输出选择的信号到驱动电路2104。在该例中，通过在一帧显示器间，切换并选择图像信号，一个屏幕可以被分成多个区域，向所谓的多屏幕电视机那样，在各自的区域显示不同的图像。
显示板控制器2102用于根据从CPU2106输入的控制信号控制驱动电路2101的操作。
对于显示板的基本操作，例如，用于控制显示板的驱动电源(未示出)的操作顺序的信号被输出到驱动电路2101。
至于显示板的驱动方法，例如，用于控制帧显示频率或扫描法(隔行或非隔行)的信号被输出到驱动电路2101。
在某些情况下，与图象质量，例如，亮度，对比度，音调，和显示图像的锐度等相关的控制信号可被输出到驱动电路2101。
驱动电路2101是一个用于产生施加到显示板2100的驱动信号的电路。驱动电路2101根据从多路复用器2103输入的图像信号和从显示板控制器2102输入的控制信号操作。
上面已经描述了相应单元的功能。利用图36所示的结构，在该显示装置中，从各种信息源输入的图像信息可以被显示在显示板2100上。
各种图像信号例如TV信号由译码器2104反向转换。某些结果信号被适当地由多路复用器选择输入到驱动电路2101。同时，显示板控制器2102产生一个根据每个要被显示的图像信号用于控制区动点路2101的操作的控制信号。驱动电路2101根据该图像信号和控制信号将驱动信号加到显示板2100。
利用该操作，图像被显示在显示板2100上。该系列操作CPU2107系统地控制。
利用结合于译码器2104中的图像存储器，图像产生电路2107，CPU2106，该装置可以执行要显示的图像信息的图像处理，例如，放大，缩小，旋转，移位，边缘加重，淡化，插入，彩色转换，高宽比转换，以及图像编辑，例如，合成，删除，连接，替换，以及插入和一段图像信息的选择显示。尽管在实施例中没有描述，该装置可以包括专用于在例如上述的图像处理和编辑中的音频信息的处理和编辑的电路。因此，该显示装置可以具有各种功能。例如，用作TV广播的显示装置，视频会议的终端装置，静止图像的编辑装置，办公终端装置，例如，字处理器，游戏机，等等。即，该装置作为一种工业产品或消费产品具有广阔的应用范围。
图36只是示出了使用具有有表面导电型电子发射器构成的电子源的显示板的显示装置的例子。显然，图36中所示的构成部件，与一定应用目的所不需要的功能相关的电路可以被省略。与之相反，其它构成部件根据应用的目的可以被加入。例如，如果该显示装置被用作为一个电视机，电视摄像机，麦克风，图示单元，包括MODEM的发送/接收电路，可以被加入。
在该显示装置中，具有由表面导电型电子发射器构成的电子源的显示板在轮廓上可以被减小。整个显示装置的高度可以减小。此外，具有由表面导电型电子发射器构成的电子源的显示板在屏幕尺寸上可以增加，并具有出色的视角特性及高亮度。于是该显示装置可以以逼真地，功能强大地及极好的视觉性显示图像。
本发明可以应用于有多个装置或有一个装置构成的设备构成的系统。显然，本发明也可以应用于本发明是通过向系统或装置提供程序而获得本发明的效果的情况。
如上所述，根据本发明的每个实施例，在驱动方法中，其中表面导电型电子发射器是以简单矩阵形式布线连接的，由在布线条上的电压分配引起的电子发射的分配可以得到补偿，分流到每个半选择发射器的电流通过适当地选择加到布线条的电压的结合而被减少。
于是，整个多电子源可以以很低的消耗被驱动，电子发射量可以忠实地反映原始信号的电平。
很显然，在不脱离本发明的精神和范围的前提下可以作出本发明的各种不同的实施例，应当明确的是，除了附后的权利要求以外，本发明不局限于任何具体的实施例。

Claims (26)

1.一种电子产生器件，包括一个具有以矩阵形式通过多个数据布线，和多个扫描布线布线连接的多个电子发射器的多电子源，以及一个驱动电路，用于驱动所述的多电子源，其中多个电子发射器的每一个具有两个电极，其中之一连接到数据布线，另一个连接到扫描布线，电子发射器包括一个门限电压点，作为在加到电子发射器的两个电极上的电压和对应的来自电子发射器的电子发射量之间的关系中电子发射和无电子发射之间的分界点，
所述的驱动电路包括：
第一驱动装置，用于向连接有发射电子的电子发射器的扫描布线施加第一电压，并向连接有不发射电子的电子发射器的扫描布线施加第二电压；以及
第二驱动装置，用于向连接有发射电子的电子发射器的数据布线施加第三电压，并向连接有不发射电子的电子发射器的数据布线施加第四电压；
其中所述的第二电压大体等于第三电压，第二电压与第四电压之差以及第四电压与第一电压之差都小于门限电压点。
2.根据权利要求1的器件，其中加到扫描布线的第一和第二电压是基于用于选择每行的扫描信号的。
3.根据权利要求1的器件，还包括一个用于根据图像信号产生调制信号的调制电路。
4.根据权利要求3的器件，其中加到数据布线的第三和第四电压是基于用于驱动连接到每列的电子发射器的调制信号的。
5.根据权利要求3的器件，其中所述调制为脉宽调制。
6.根据权利要求3的器件，其中所述的调制为幅度调制。
7.根据权利要求1的器件，其中电子发射器是一个表面导电型电子发射器。
8.根据权利要求1的器件，其中所述的驱动电路利用推挽结构产生第一和第二电压。
9.根据权利要求1的器件，其中所述的第二驱动装置还包括：
测量装置，用于测量电子发射器中流过的电流和电子发射器的输入/输出效率的变化，以及
存储装置，用于存储校正利用所述的测量装置测量的输入/输出效率的变化的校正值，以及
所述的第二驱动装置根据存储在所述的存储装置中的校正值和调制信号产生第三电压。
10.根据权利要求1的器件，其中所述的第二驱动装置包括一个连接到数据布线的受控电流源。
11.一种包括权利要求1-10所限定的电子产生器件的图像显示装置。
12.根据权利要求1的器件，其中所述的第二电压等于一个范围内的电压，该范围是相应的数据布线处第三电压变化的上限和下限限定的。
13.一种驱动电路，用于驱动一个具有以矩阵形式通过多个数据布线，和多个扫描布线布线连接的多个电子发射器的多电子源，其中多个电子发射器的每一个具有两个电极，其中之一连接到数据布线，另一个连接到扫描布线，电子发射器包括一个门限电压点，作为在加到电子发射器的两个电极上的电压和对应的来自电子发射器的电子发射量之间的关系中电子发射和无电子发射之间的分界点，所述驱动电路包括：
第一驱动装置，用于向连接有发射电子的电子发射器的扫描布线施加第一电压，并向连接有不发射电子的电子发射器的扫描布线施加第二电压；以及
第二驱动装置，用于向连接有发射电子的电子发射器的数据布线施加第三电压，并向连接有不发射电子的电子发射器的数据布线施加第四电压；
其中所述的第二电压大体等于第三电压，第二电压与第四电压之差以及第四电压与第一电压之差都小于门限电压点。
14.根据权利要求13所述的电路，其中加到扫描布线的第一和第二电压是基于用于选择每行的扫描信号的。
15.根据权利要求13的电路，还包括一个用于根据图像信号产生调制信号的调制电路。
16.根据权利要求15的电路，其中加到数据布线的第三和第四电压是基于用于驱动连接到每列的电子发射器的调制信号的。
17.根据权利要求15的电路，其中所述调制为脉宽调制。
18.根据权利要求15的电路，其中所述的调制为幅度调制。
19.根据权利要求13的电路，其中所述的第二电压等于一个范围内的电压，该范围是相应的数据布线处第三电压变化的上限和下限限定的。
20.一种用于驱动电子产生器件的方法，所述的电子产生器件包括一个具有以矩阵形式通过多个数据布线，和多个扫描布线布线连接的多个电子发射器的多电子源，以及一个驱动电路，用于驱动所述的多电子源，其中多个电子发射器的每一个具有两个电极，其中之一连接到数据布线，另一个连接到扫描布线，电子发射器包括一个门限电压点，作为在加到电子发射器的两个电极上的电压和对应的来自电子发射器的电子发射量之间的关系中电子发射和无电子发射之间的分界点，该方法包括下述的步骤：
向连接有发射电子的电子发射器的扫描布线施加第一电压；
向连接有不发射电子的电子发射器的扫描布线施加第二电压；以及
向连接有发射电子的电子发射器的数据布线施加第三电压；
向连接有不发射电子的电子发射器的数据布线施加第四电压；
其中所述的第二电压大体等于第三电压，第二电压与第四电压之差以及第四电压与第一电压之差都小于门限电压点。
21.根据权利要求20的方法，其中加到扫描布线的第一和第二电压是基于用于选择每行的扫描信号的。
22.根据权利要求20的方法，还包括一个用于从调制的图像信号产生调制信号的步骤。
23.根据权利要求22的方法，其中加到数据布线的第三和第四电压是基于用于驱动连接到每列的电子发射器的调制信号的。
24.根据权利要求22的方法，其中所述调制为脉宽调制。
25.根据权利要求22的方法，其中所述的调制为幅度调制。
26.根据权利要求20的方法，其中所述的第二电压在一个范围内大体等于第三电压，该范围由相应的数据布线处第三电压变化的上限和下限限定。
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