CN1137164A - 电子发射器件和电子源及其成象装置和它们的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种电子发射器件包含一对装在基片上的电极和连接该电极的导电薄膜并在其中具有电子发射区，该电子发射区包含具有小于50nm的均匀宽度的裂缝并最好显示出小于5nm的电压适用长度。包含多个这种电子发射器件的电子源能够实现均匀的电子束发射，并且包含这种电子源的成象装置适用于高清晰度的图象显示。

Description

电子发射器件和电子源及其成象装置和它们的制造方法
本发明涉及电子发射器件并涉及电子源和使用这些器件的成象装置，还涉及这些器件和装置的制造方法。
已知有两种类型的电子发射器件，热电子阴极型和冷阴极型。其中，冷阴极型是指包含场发射型(以下称为FE型)器件，金属/绝缘层/金属型(以下称为MIM型)电子发射器件和表面导电电子发射器件的器件。FE型器件的例子包括由W.P.Dake & W.W.Dolan，“Field emission”，Advanced in EletronPhysics，8，89(1956)及C.A.Spindt，″PHYSICAL Propertiesof thin-film field emission cathodes with molybdenum cones″，J.Appl.Phys.，47，5248(1976)提出的那些器件。
MIM型器件的例子在包括C.A.Mead，″Operation ofTunnel-Emission Devices″，J.Appl.Phys.，32，646(1961)的文章中透露。
表面导电电子发射器件的例子包括由M.I.Elinson，RadioEng.Electron Phys.，10(1965)提出的器件。
表面导电电子发射器件是通过应用当迫使电流平行于膜表面流过时，有电子从在基片上所形成的小薄膜发射出这种现象而实现的。在Elinson提出使用SnO2薄膜用于这种器件时，使用Au薄膜在G.Ditter，″Thin Solid Film″，9，317(1972)中提出，而使用In2O3/SnO2和使用碳薄膜分别在M.Hartwell and C.G.Fonstad，″IEEE Trans.ED Conf.″，519(1975)和H.Arakiet al.，″Vacuum″，Vol.26，No.1，p.22(1983)中讨论。
附图的图18简略示出由M.Hartwell提出的典型的表面导电电子发射器件。图18中，标号1201表示一基片。标号1203表示一通常借助溅涂产生一H-形薄金属氧化膜所制备的导电薄膜，当该薄膜经过以下将说明的称为“增能形成”电流导电处理时，其中部分最终形成一电子发射区1202。图18中，一对器件电极之间设置的窄膜具有长度L为0.5到1mm及宽度W′为0.1mm。
通常，电子发射区1202是在表面导电电子发射器件中通过使得器件的导电薄膜1203经过称为“增能形成”电流电导处理而产生的。在增能形成处理过程中，向给定的导电薄膜1203的相对端施加一固定的DC电压或缓慢上升的DC电压，其上升速度为通常在1V/分钟，使得该薄膜部分地破坏，变形或者变化并产生一高电阻的电子发射器区1202。这样，电子发射器区1202是导电薄膜1203的一部分，它通常在其中包含有一个裂缝或多个裂缝使得电子能够从裂缝发射出。注意，一旦经过增能形成处理，只要一适当的电压施加到导电薄膜1203使得电流通过该器件流过，则表面导电电子发射器件就变得能够从其电子发射区1202发射电子。
除了以上所述M.Hartwell′s的器件以外，所知道的表面导电电子发射器件包括在日本专利申请No.6-141670中所提出的器件，该器件通过在一绝缘基片上设置一对导电材料的相对配置的器件电极和连接电极的独立的导电薄膜并使它们经过增能形成而产生一电子发射区而制备。该专利文献还透露了可用于增能形成的技术包括施加一脉冲电压到电子发射器件并且脉冲电压的波高度逐渐上升的技术。
存在着对于当用于成象装置能够均匀稳定地进行发射电子工作使得能够不发生象素亮度不均匀并能产生稳定图象的电子发射器件的强烈需求。
然而，上述的Hartwell′s电子发射器件就电子发射的均匀性和稳定性而言未必是满意的。
该器件的电子发射区是由上述的增能形成而形成的，但是在其通过增能形成形成之后，器件的电子发射区显示出在整个区域的不均匀和不稳定的轮廓。
当这样的器件装设在基片上形成一成象装置的电子源时，该器件的电子发射区就其轮廓和自然地其电子发射性能而言将是不均匀的，因而将难于获得对于电子发射能够均匀而稳定地操作的电子源。由于同样的现象，包含这种电子源的成象装置不能指望其均匀而稳定地操作。
有关于制造表面导电电子发射器件改进方法的报道，该方法相当程度解决了以上明显的问题，并因而可用于制造包含这种器件的电子源，以及用于包含这种电子源的成象装置。以上所引述专利文献也描述了这种改进的器件。
可是，为了使得表面导电电子发射器件达到较高的程度的可用性和适用性，就均匀性和稳定性而言它们还必须表现出进一步改进的电子发射性能。特别，在通过大量装设表面导电电子发射器件制造电子源的工艺过程中，为了在器件中产生电子发射区需要消耗相当大的功率进行增能形成。这意味着大电流流经导线，该导线部分地阻止了电流的通过，因而降低了电压致使施加到电子发射器件上用于增能形成的有效电压对于各个器件变化不等，而使得器件显现出相当波动的电子发射性能水平。
此外，由于用于形成电子发射区的大功率，特别从电子发射效率的观点而言在良好的形状下它们不是必须出现的。
就上述明显的技术问题而言，从而本发明的一个目的是提供一种可稳定和均匀工作的电子发射器件。本发明的另一目的是提供一种表现出优良电子发射特性的电子发射器件。本发明的又一目的是提供一种可用于产生精细而清晰图象能够稳定而均匀工作的成象装置。
根据本发明的第一方面，提供了一种表面导电电子发射器件，该器件包含一对装设在一基片上的器件电极和连接该器件电极并具有一电子发射区的导电薄膜，其特征为在电子发射区中形成小于50nm均匀宽度的裂缝。
这种表面导电电子发射器件最好表现出电子发射区中小于5nm的电压适用长度。
根据本发明的表面导电电子发射器件可以是具有成对装设在同一平面上的器件电极的平面型。
另外，根据本发明的表面导电电子发射器件可以是台阶型的，具有一个在另一之上它们之间分布有绝缘层成对装设的电极，并具有包含装设在绝缘层侧面的电子发射区的导电薄膜。
根据本发明的第二方面，提供了包括一增能形成步骤的制造表面导电电子发射器件的方法，其特征为，增能形成步骤是在包含促进导电薄膜凝聚力的物质的气氛中进行的。
根据本发明的第三方面，提供了包括一增能形成步骤的制造表面导电电子发射器件的方法，其特征为，执行增能形成步骤以便通过施加一个具有峰值脉冲波电压达给定的时间周期，该脉冲减小电阻和/或激起导电薄膜的凝聚力。
当增能形成过程如同在以上引述的日本专利申请No.6-141670中所透露的真空中，通过向由PdO细颗粒制成的电子发射器件的导电薄膜施加具有逐渐增加峰值的脉冲波电压而执行时，器件的电阻在所施加的脉冲电压上升时增加的方式如附图的图24中所示，直至当增能形成过程终止时脉冲峰值达到Vform。
在脉冲电压施加到器件电极之间而引起电流流过导电薄膜时，在导电薄膜中产生热而升高了导电薄膜的温度。如果其中产生了大量的热，该导电薄膜部分地变形和/或变化而引起了大的电阻。然而如果产生的热量不很大，则导电薄膜的材料逐渐凝聚。如果导电薄膜是由相当易于还原的物质诸如PdO金属氧化物制成，则同时发生化学还原。参见图24，在脉冲波的峰值超过Vs之后电阻的起始的下落和随后的上升可能是因化学还原电阻下落及因材料的凝聚所引起的电流通路的断裂造成电阻增加这两个冲突的效应所得的净结果。
当导电薄膜是由金属制成的时，电阻的下落如果同金属氧化物制成的导电薄膜相比是微小的，但是薄膜的性质几乎与金属氧化物薄膜相同。虽然金属制成的导电薄膜的情形下电阻的下落的原因有待研究，本发明的发明者假定构成薄膜的细金属颗粒或者细的结晶金属颗粒在施加于它们的电压增加时失去其接触电阻。无论如何，在施加于它们的脉冲电压峰值超过Vs时，导电薄膜的材料似乎发生凝聚。Vs的实际数值是作为脉冲电压的脉宽和脉冲间隔以及电阻和导电薄膜的材料的函数而确定的。
导电薄膜开始部分失去其电阻和/或凝聚的电压电平大于Vs而远小于Vform。
对于增能形成过程，加到导电薄膜的脉冲电压的峰值可从一低电平逐渐增加并一旦达到该电平则保持在一固定电平，或者从最开始它就可以保持在一固定电平达给定的时间周期。
在根据本发明的第三方面并包括一增能形成步骤的制造表面导电电子发射器件的方法中，增能形成步骤最好由以下组成：向器件施加一个脉冲电压，该施加的脉冲电压的峰值保持在导电薄膜开始部分失去其电阻和/或凝聚的电压电平达预定的时间周期，然后扩大该脉冲电压的脉冲宽度和/或提高脉冲峰值。
所述的增能形成步骤最好在包含能够促进导电薄膜凝聚的气体的气氛中进行。
根据本发明的第四方面，提供了一个包含装设在一基片上的多个电子发射器件的电子源。
根据本发明的第四方面的电子源最好由至少一排电子发射器件和以矩阵形式装设的用于驱动电子发射器件的导线组成。
另外，根据本发明的第四方面的电子源可以由至少一排电子发射器件和以梯状形式装设的用于驱动电子发射器件的导线组成。根据本发明的第五方面，提供了包括根据本发明的第四方面的一电子源的成象装置以及用于通过从该电子源发射的电子束而产生图象的成象部件。
根据本发明的第六方面，提供了制造电子源和装有这种电子源的成象装置的方法，所述方法包括在表面导电电子发射器件上进行的增能形成步骤，特征为，该增能形成步骤是在包含促进导电薄膜凝聚的气体的气氛中进行的。
根据本发明的第七方面，提供了制造电子源和装有这种电子源的成象装置的方法，所述方法包括在表面导电电子发射器件上进行的增能形成步骤，特征为，该增能形成步骤组成为：向器件施加一个脉冲电压，该施加的脉冲电压上升到在导电薄膜开始部分失去其电阻和/或凝聚的电平，并然后保持该电平达预定的时间周期。
在根据本发明的第七方面制造电子源和装有这种电子源的成象装置的方法中，所述方法包括在表面导电电子发射器件上进行的增能形成步骤，该增能形成步骤组成最好为：向器件施加一个脉冲电压，该施加的脉冲电压的峰值保持在导电薄膜开始部分失去其电阻和/或凝聚的电压电平达预定的时间周期，然后扩大该脉冲电压的脉冲宽度和/或提高脉冲峰值。
所述的增能形成步骤最好在包含能够促进导电薄膜凝聚的气体的气氛中进行。
在进行根据本发明的第七方面方法的一个较佳方式中，脉冲电压施加到由一排用于逐排选择不同排的选择器件所选择的一排电子发射器件，直到所有排的所有电子发射器件经受增能形成为止。
使用制造电子源和结合这种电子源的成象装置的方法，该电子源的所有的表面导电电子发射器件均匀而稳定地用于电子发射而操作。
根据本发明的电子源和包含这种电子源的成象装置没有不均匀象素的亮度的问题并产生稳定的图象。
图1A和1B是根据本发明的平面型表面导电电子发射器件的示意平面图和示意剖视图。
图2是根据本发明的梯型表面导电电子发射器件的示意剖视图。
图3A到3C是图1A和1B表面导电电子发射器件的示意剖视图，表示不同的制造步骤。
图4A和4B是表示可用于本发明的增能形成之用的电压波形的图示。
图5是用于确定用于本发明的电子发射器件的电子发射性能的测量系统的示意图。
图6是表示发射电流Ie和器件电压Vf之间以及器件电流If和器件电压Vf之间的典型关系的图示。
图7是具有单矩阵排布电子源的示意平面图。
图8是包含具有单矩阵排布电子源的成象装置的部分革除的简略透视图。
图9A和9B是可用于本发明的荧光部件两种可能的排布。
图10是可用于显示根据NTSC电视信号图象的驱动电路的简略电路图以及具有这种驱动电路成象装置的框图。
图11是具有梯状排布的电子源的简略平面视图。
图12是包含具有梯状排布电子源的成象装置的部分革除的简略透视图。
图13是例子1中制备的表面导电电子发射器件的简略平面图。
图14是具有例子3中制备的单矩阵结构的电子源的简略部分平面图。
图15是图14的电子源沿线15-15所取的局部剖视图。
图16A和16H是图14的电子源简略的局部剖视图，表示不同的制造步骤。
图17是应用根据本发明的成象装置实现的图象显示系统的简略框图。
图18是已知的表面导电电子发射器件的简略平面图。
图19是表示用于比较例子1中增能形成电压波形的图示。
图20是表示在比较例子1增能形成过程中所观察到的电压和电流之间的关系的图示。
图21是用于例子11的成象装置的增能形成的电路原理简图。
图22A到22C是通过用于确定根据本发明的电子发射器件的电子发射区电压可施加长度的电子显微镜所观察到的视图的简略表示。
图23A和23B是简略表示用于例子9的增能形成的三角脉冲电压的图示。
图24是表示先有技术的表面导电电子发射器件的增能形成过程中所观察到的电压与电阻之间典型的图示关系的图示。
根据本发明的表面导电电子发射器件可以是平面型的或者台阶型的。
首先说明平面型的表面导电电子发射器件。
图1A和1B是根据本发明的平面型表面导电电子发射器件的示意平面图和示意剖视图。
基片1可包括石英玻璃，含有诸如Na等杂质到降低浓度的水平的玻璃，钠钙玻璃，通过在钠钙玻璃上以溅涂形成一SiO2层而实现玻璃基片，诸如铝土或者Si等陶瓷。
虽然相对配置的低和高电位侧的器件电极4和5可由任何高导电材料制成，较佳的可选材料包括诸如Ni，Cr，Au，Mo，W，Pt，Ti，Al，Cu，和Pd等金属及其合金，从Pd，Ag，RuO2，Pd-Ag，等所选出的金属或者金属氧化物同玻璃制成的印刷导电材料，诸如In2O3-SnO2等透明导电材料以及诸如多晶硅等半导体材料。
参见图1A和1B，器件电极的分离距离L，器件电极的长度W1，导电薄膜3的宽度W2和器件电极的高度d以及用于设计根据本发明的表面导电电子发射器件的其它因素可根据器件的用途而定。器件电极4和5的分离距离L最好在几百纳米和几百微米之间，并视所施加的器件电极电压又最好在几微米和几十微米之间。
器件电极的长度W1取决于电极的电阻和器件的电子发射特性最好在几微米和几百微米之间。器件电极4和5的膜厚d在几十纳米和几微米之间。
根据本发明的表面导电电子发射器件可以具有不同于图1A和1B中所示的结构，并且另外它可以通过顺序地在一基片上放置导电薄膜3和相对配置的器件电极4和5制备。
为了提供优秀的电子发射特性导电薄膜3最好是一细颗粒膜。导电薄膜3的厚度作为器件电极4和5上导电薄膜的台阶覆盖函数，器件电极4和5之间的电阻以及用于将在以下描述的形成操作的参数及其它因素确定，并最好在十分之几纳米和几百纳米之间，并更好在一纳米和五十纳米之间。导电薄膜3通常显示出102和107Ω/□之间的薄膜电阻率Rs。注意，Rs是由R＝Rs(l/w)定义的电阻率，其中w和l分别是薄膜的宽度和长度，R是沿薄膜纵向确定的电阻。
导电薄膜3是由从以下选择的材料制成的：金属诸如Pd，Pt，Ru，Ag，Au，Ti，In，Cu，Cr，Fe，Zn，Sn，Ta，和Pb，氧化物诸如PdO，SnO2，In2O3，PdO，和Sb2O3，硼化物诸如HfB2，ZrB2，LaB6，CeB6，YB4，和GdB4，以及碳化诸如TiC，ZrC，HfC，TaC，SiC，和WC，氮化物诸如TiN，ZrN，和HfN，半导体诸如Si和Ge及碳。
这里所用的术语“细颗粒膜”是指由大量细颗粒构成的薄膜，这些细颗粒可能是松散地散布，紧密地排列，或者相互地随机地重叠(在一定条件下形成岛结构)。用于本发明的的目的的细颗粒的直径在十分之几纳米和几百纳米之间，并最好在一纳米和二十纳米之间。
由于术语“细颗粒膜”在此将频繁使用，以下将对其较深入地说明。
一个小颗粒称为是“细颗粒膜”，而小于细颗粒的颗粒称为是“超细颗粒”。小于“超细颗粒”并由几百个原子所组成的颗粒常称为“团”。
然而这些定义不是硬性的，每一术语的范围视所涉及颗粒的具体方面而变化。如象在本专利申请的情形中“超细颗粒”可能简单地是指“细颗粒”。
“The Experimental Physics Course No.14：Surface/FineParticle”(ed.，Koreo  Kinoshita；Kyoritu Publication，September 1，1986)描述如下。
“这里所用的细颗粒是指具有直径约为2到3μm和10nm之间的颗粒，这里所用的超细颗粒是指具有直径约为2到10nm和2到3nm之间的颗粒。然而，这些定义绝不是硬性的，超细颗粒可能简单地是指细颗粒。因而，这些定义在任何意义上只不过是大约的估计。两个到几百个原子构成的颗粒称为团。”(Ibid.，p.195，11.22-26)
而且，New Technology Development Corporation的″Hayashi′s Ultrafine Particle Project″定义“细颗粒”如下，对于颗粒的尺寸应用了较小下限。
“在创造性的科学与技术促进计划之下的超细颗粒项目(1981-1986)定义超细颗粒为具有大约1和100nm之间的直径的颗粒。这意味着超细颗粒是大约100到108原子的团块。从原子的观点来看，超细颗粒是巨大的或超大的颗粒。”(Ultrafine Particle-Creative Science and Technology：ed.，Chikara Hayashi，Ryoji Ueda，Akira Tazaki；Mita Publication，1988，p.2，11.1-4)“小于超细颗粒并由几个到几百个原子构成的颗粒称为团。”(Ibid.，p.2，11.12-13)
考虑到以上一般的定义，作为这里所用的术语“细颗粒”是指具有直径下限在0.1nm和1nm之间以及上限为几微米的大数量的原子和/或分子团块。
电子发射区2是在导电薄膜3的部分形成的并包含高电阻裂缝，虽然其性能取决于导电薄膜3的厚度，状态和材料以及将要在以下描述的增能形成过程。裂缝具有不大于50nm的均匀的宽度裂缝宽度是通过电子显微镜在整个电子发射区长度上按1μm间隔规则选择的测量点对其的观察而确定的。当发现所观察的裂缝宽度从中点的两侧不少于整个长度的70％具有偏差不超过20％范围时，则该裂缝表述为具有“均匀的裂缝宽度”。当使用术语“裂缝宽度”时，一般是指观察数值的平均值。注意，在根据本发明的电子发射器件的导电薄膜3的电子发射区2及其邻域中发现了碳和/或一个或者多个碳化合物或者金属和/或一个或者多个金属化合物。还要注意，电子发射区2的位置是不限于图1A和1B所示的位置的。
术语“电压适用长度”是指电子发射器件的电子发射区中可沿其施加器件电压的区域的长度。施加到器件电极的器件电压的大部分是施加到电子发射区的那种区域以便引起电压降。
电压可施加长度是如下定义的。根据本发明的电子发射器件在一个电子显微镜上就位，使得器件电压能够施加到器件电极上。该电子显微镜装有无油超高真空泵以便实现超高真空条件，或者压力低于10-4Pa。从电子显微镜的电子枪所发射的电子被加速并与电子发射器件的电子发射区撞击而产生二次电子，二次电子是作为二次电子图象被观察到的，该图象作为电子发射区的电位的作用会发生变化。在器件电极和导电薄膜的低电位侧，所产生的二次电子撞击电子显微镜的二次电子检测器，并作为白色的二次电子图象被观察到。另一方面，在器件电极和导电薄膜的高电位侧，由于电子发射区附近所产生的电场只有非常少的电子撞击二次电子检测器，并总起来作为黑色图象被观察到。该电位可通过应用这一原理并观察二次电子图象而确定。
图2A是当向根据本发明的表面导电电子发射器件的样品施加一电压时通过电子显微镜所观察到的二次电子图象的简略图示表示。加到器件上的电压是低的，从器件任何可能的发射电子都是可忽略的。更具体而言，该电压低于图6中所示的Vth阈值电压，时通常为1和4.0V之间。当电压超过这一水平时，从电子发射区所发射的电子可能撞击二次电子检测器，使得电子发射区的电位不能被正确地观察到。图22A中，左侧是表面导电电子发射器件样品的低电位侧，而右侧是高电位侧。二次电子在电子发射区2的低电位侧是作为白色图象被观察到的，而它们在高电位侧是作为黑色图象被观察到的。虽然电压施加的区域可通过观察这些二次电子图象的灰度读数确定，但是它可通过提取图象的一个画面更易于定义，这是在把施加到电子发射区的电压反相并把显象的画面一个放在另一个上之后的图象的另一个画面。图22B是在把向其施加的电压反相后图22A的器件的同一区域的一个画面。图22C是通过把两个画面一个放在另一个之上所得到的一个图象。图22C中，分布在两个黑色二次电子图象之间的白色区域表示向其有效施加器件电压的区域。该区域的实际长度ΔL可在电子显微镜上测量显现的长度并应用该电子发射区整个长度上的大小而确定。如同在裂缝宽度的情形那样，当发现所观察的电压适用长度从中点的两侧不少于整个长度的70％具有偏差不超过20％范围时，则该电压适用长度表述为是“均匀的”。当使用术语“电压适用长度”时，一般是指观察数值的平均值。
如果二次电子的黑色图象偶然不连续，则电压适用长度不必测量任何不连续区域的长度而被确定。
虽然在该例子中以及将要说明的比较例子中没有使用，但是可应用扫描隧穿显微镜(STM)代替用于上述测量操作的电子显微镜。使用STM，向电子发射器件施加1到2.5V的电压，借助于STM探针从低电位侧到高电位侧扫描该器件。在测量的每一时刻，对于观察到施加电压的30到70％之间的区域确定ΔL，所得的数值用于确定电压适用长度的平均值。
当电子发射区及其邻域以扫描电子显微镜观察时，不仅在电子发射区而且在导电薄膜的高电位侧将会发现碳，一个或者多个碳化合物或者金属和/或一个或者多个金属化合物的沉积。这种沉积似乎它是从电子发射区的一些部分发射出来的。这可能表示，该沉积是在从上述部分所发射的电子的影响下形成的。换言之，通过观察该沉积，将会发现电子是从整个电子发射区发射的或是仅仅从电子发射区的部分发射的。
图2是根据本发明的台阶型半导体电子发射器件简略剖视图。
图2中，与图1A和1B的器件相同或者类似的部件以相同的标号标出。标号21表示台阶形成部分。该器件包括：一个基片1，器件电极4和5，导电薄膜3和电子发射区2，它们是由与上述平面型表面导电电子发射器件相同的材料制成的，以及由诸如SiO2等绝缘材料制成的台阶形成部分21，它通过真空沉积，印刷或者溅涂产生，并具有对应于上述平面型表面导电电子发射器件器件电极分开的距离L的高度，或者在几百纳米和几百微米之间。台阶形成部分21最好在几微米和几百微米之间，虽然其选择是作为生产所使用的台阶形成部分的方法和向器件电极施加的电压的函数。
形成器件电极4和5及台阶形成部分21后，导电薄膜3置于器件电极4和5之上。虽然电子发射区2在图2中是在台阶形成部分21上形成的，但其位置和轮廓与其制备条件有关，并且增能形成条件和其它有关条件这里所示的条件。
虽然对于制造根据本发明的表面导电电子发射器件各种方法都是可接受的，图3A到3C简略示出这些方法典型之一。
现在参见图3A和3B将说明制造根据本发明的平面型表面导电电子发射器件的一个方法。
1)在以洗涤剂和清水彻底清洗一个基片1之后，借助于真空沉积，溅涂或者某些其它适当的技术，在基片1上沉积用于一对器件电极4和5的材料，该材料然后通过光刻技术(图3A)成形。如果器件电极4和5之一，例如是器件电极5做得厚于另一个，则器件电极4通过一掩膜覆盖而器件电极的材料进而沉积到器件电极5上使得器件电极5的台阶部分高于器件电极4的台阶部分。
2)在其上带有器件电极对4和5的基片1上通过使用有机金属溶液形成一有机金属薄膜。该有机金属薄膜可包含以上用于导电薄膜3所列举的任何一种金属作为主要成分。然后加热该有机金属薄膜被加热，焙烧并然后应用适当的技术诸如剥离或者蚀刻进行成形加工，生产出一种导电薄膜3(图3B)。虽然在以上的说明中使用了有机金属溶液产生薄膜，但是导电薄膜3可另外通过真空沉积、溅涂、化学蒸气沉积，散涂、浸渍、旋转器涂敷或其它技术形成。
3)然后该器件经过在气体的气氛中进行的称之为增能形成的工艺处理，该工艺促进导电薄膜3的凝聚力并产生一个电子发射区2(图3A到3C)。作为增能形成的结果，导电薄膜3的部分被局部破坏、变形或者变换而做成一电子发射区2。
用于增能形成的电压最好具有脉冲波形。具有不变高度或者不变峰值电压的三角脉冲电压可如图23A中所示连续施加，或者另外如图23B所示施加具有上升波形高度或上升峰值电压的三角脉冲电压。
图23A中，脉冲电压具有脉宽T1脉冲间隔T2，它们通常分别在1微秒和10微秒以及10微秒和100微秒之间。三角波的高度(增能形成操作的峰值电压)可根据表面导电电子发射器件的外形适当选择，脉冲电压的施加时间在几秒到几分钟之间。
图23B表示其脉冲高度随时间增加的脉冲电压。图23B中，脉冲电压具有基本上类似于图23A的脉冲宽度T1和脉冲间隔T2。然而三角波的高度(增能形成操作的峰值电压)逐渐增加。
当电压充分低而且不能使得导电薄膜2局部破坏或者变形，或者大约为0.1V在脉冲电压的间隔期间T2施加到器件时，通过测量流过器件的电流将终止增能形成操作。通常在施加到器件电极的电压为大约0.1V时对于流经导电薄膜3的器件电流观察到大于1M欧姆的电阻时，则终止增能形成过程。
当导电薄膜3是由金属氧化物制成时，为了促进该薄膜的凝聚可使用诸如H2和CO还原剂。除去H2和CO之外，诸如甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、苯、甲苯、甲醇、乙醇、丙酮等有机物也可有效使用、在导电薄膜的金属氧化物被还原为金属时，这些物质似乎引起了导电薄膜的凝聚。因而，如果导电薄膜由金属制成，它不进行还原因而不引起任何凝聚。然而，H2能很好促进凝聚，虽然CO和丙酮没有表现出那种效果。
当增能形成处理在上述气氛中进行时，在真空中进行该工艺过程从所观察的电平可减小功耗达百分之几十。
这可能是由于，当以通常的增能形成使得焦耳热由流过器件的电流产生以致升高了导电薄膜3的温度并继而使得该薄膜部分局部破坏、变形或者变换而产生一电子发射区2时，导电薄膜的局部破坏、变形或者变换是由促进导电薄膜的凝聚的物质所引起的以致进而降低了功耗。
能够很好地促进导电薄膜凝聚的气压是作为气体的类型、导电薄膜的材料、施加的脉冲电压的波形和其它因素的函数而改变的。如果气压较低，在通过施加具有上升的脉冲高度的脉冲电压开始增能形成时，降低功耗的效果首先变得明显。如果压力上升，气体引起产生具有均匀宽度的裂缝的效果以及防止漏电流出现的附加效果。
4)然后，器件最好经过一活化过程。活化工艺是这样一种过程，借助于它器件电流If和发射电流Ie被显著地改变。
在活化过程中，在有机物的环境中脉冲电压可反复施加到器件上。在利用油扩散泵和旋转泵抽空腔体或者利用油泵充分抽空腔体并然后向该真空腔体引进有机物气体之后，该气氛可应用保留在一真空腔中的有机气体产生。有机物气压是作为待处理的电子发射器件的外形、有机物的类型和其它因素而确定的。能够适用于活化过程的目的的有机物包括链烃诸如链烷、链烯和炔，芳香烃，乙醇，乙醛，酮，胺，有机酸诸如酚、羟酸和磺酸。特别的例子包括由一般公式CnH2n+2表示的饱和烃诸如甲烷、乙烷和丙烷，由一般公式CnH2n表示的不饱和烃诸如乙烯和丙烯，苯，甲苯，甲醇，乙醇，甲醛，丙酮，甲基·乙基酮，甲胺，乙胺，酚，甲酸，乙酸和丙酸。作为活化过程的结果，碳或者碳的化合物从气氛中存在的有机物析出沉积在器件上从而显著改变了器件电流If和发射电流Ie。
当活化过程在具有适当金属化合物蒸气压的气氛中在电子发射器件上进行时，化合物的金属可沉积在器件上。可供本发明之用的金属化合物包括金属卤化物诸如氟化物、氯化物、溴化物和碘化物，烷基金属诸如甲基化、乙基化和苄化金属，金属β-二酮化物诸如乙酰丙酮化物、二叔戊酰甲烷化物和六氟乙酰丙酮化物，金属enyl复合物诸如环戊二烯基复合物，金属芳烃复合物诸如金属苯复合物、金属羟合物，金属醇盐及其组合化合物。对于本发明的目的必须以高熔点物进行沉积来看，较佳的化合物的例子包括NbF5，Nb(C5H5)(CO)4，Nb(C5H5)Cl2，OsF4，Os(C3H7O2)3，Os(CO)5，Os(CO)12，Os(C5H5)2，ReF5，ReCl5，Re(CO)10，ReCl(CO)5，Re(CH3)(CO)5，Re(C5H5)(CO)3，Ta(C5H5)(CO)4，Ta(OC2H5)5，Ta(C5H5)2Cl2，Ta(C5H5)2H3，WF6，W(CO)6，W(C5H5)2Cl2，W(C5H5)2H2和W(CH3)6。在一定情形下，沉积物除金属之外可包含碳和其它物质。
终止活化过程的时间是通过观察器件电流If和发射电流Ie而确定的。用于活化过程的脉冲电压的脉宽、脉冲以及脉冲波形高度将被适当选择。
对于本发明之目的，碳和碳的化合物包括石墨(就是HOPG，PG和GC，其中HOPG具有良好的石墨结晶结构，PG具有平均晶粒度为200埃的歪晶结构，而GC的晶体结构进一步变形具有小到20埃的平均晶粒度)和非晶体碳(是指无定形碳以及无定形碳和石墨的细晶体颗粒的混合物)，沉积膜的厚度最好小于50纳米，更好是小于30纳米。
5)在增能形成过程及活化过程中处理过的电子发射器件最好然后经过稳定化处理工艺。这是去除余留在真空腔中的任何有机物的工艺过程。真空腔中的压力要造成尽可能的低，最好低于1.3×10-5Pa，更好是低于1.3×10-6Pa。用于这一工艺的抽真空或排气设备最好不涉及使用油，从而不会产生对于工艺过程中处理的器件的性能的不利影响。因而使用吸气泵和离子泵可能是较佳选择。为了抽空真空腔，最好对整个腔体加热使得易于去除吸附在腔体内壁和电子发射器件上的有机物分子。
在稳定化工艺之后，驱动电子发射器件的气氛最好与稳定化过程完成时相同，虽然如果腔体中的有机物或金属化合物被充分去除在不损害电子发射器件或电子源的工作稳定性的情形下可以另外使用较高的气压。
通过应用这种低压气氛，碳、碳的化合物、金属或者金属化合物的任何附加的沉积可被有效抑制，继而使得器件电流If和发射电流Ie稳定化。
根据本发明的电子发射器件可以按下述不同的方式制备。
将遵循上述步骤1)和2)。
3)然后，使得器件经过增能形成过程，其中向器件电极4和5施加电压以改变导电薄膜3的部分结构并产生一电子发射区2(图3C)。
图4A和4B表示可用于本发明之目的的增能形成过程的电压波形。
例如，脉冲电压波形的高度(峰值)例如以每步0.1V的速率增加直至达到Vh，这时导电薄膜3降低其电阻或开始凝聚。然后Vh的波形高度保持一预定的时间周期Th，它可能为几秒到几十分钟。如果Vh已经准确地确定，脉冲电压的波形高度从最开始即可设定为Vh并保持在这一电平达一个预定的时间周期。
当所施加的电压保持在Vh达预定的时间周期Th时，由于导电薄膜的物质是通过涉及电压逐渐凝聚的，从导电薄膜部分会产生一个细颗粒不连续膜的区域。在这一期间，器件电极4、5之间包括导电薄膜3的电阻上升到足够高的水平，这时增能形成过程终止。如果在周期Th期间该电阻没有充分上升，则施加到器件上的电压的脉冲宽度被增加以便在终止增能形成过程之前提高器件的电阻(图4A)。否则脉冲电压的波形高度可能要进一步增加以便在终止增能形成过程之前提高器件的电阻(图4B)。另外，增加脉宽与增加脉冲高度可同时应用。
作为增能形成过程的结果，在导电薄膜3的部分形成宽度不大于50nm的裂缝以产生一电子发射区2。
脉冲宽度T1通常在1微秒和10毫秒之间，脉冲宽度T2通常在100微秒和几秒之间，而T1′通常在10微秒和1秒之间，并且Vh作为导电薄膜3的材料和轮廓以及T1和T2的数值的函数而适当确定，虽然它们分别保持在比对于通常的增能形成过程的形成电压所选择的对应的数值低为百分之零点几到百分之几十的数值，通常的过程是单调地增加数值以引起器件电阻的突然增加。对于脉冲间隔T2必须选择相对于脉冲宽度T1足够大的数值，使得它们的比值能够满足表达式T2/T1≥5，最好是T2/T1≥10，更好是T2/T1≥100。注意，对于本发明，可使用三角波形代替所示的矩形波形，但要注意对于Vh数值的选择，因为它不仅受到数值T1和T2的影响，而且受到所施加的脉冲电压波形的影响。
上述增能形成过程可在包含促进导电薄膜凝聚的气体的气氛中进行。
当导电薄膜是由可相当易于还原的金属氧化物制成时，预料气体的使用会表现出抑制器件的电子发射性能变化的效果，如果这种变化是由导电薄膜的电阻的变化所引起的。具体而言，当使得电流流过由一金属氧化物在上述气氛中制成的导电薄膜时，该金属氧化物由于电流所产生的热量易于还原而降低了导电薄膜的电阻。由于施加到器件上的脉冲电压的脉冲宽度保持在固定水平，流经导电薄膜的电流增加，并且生热的速率也增加。可以认为在产生电子发射区的时间所产生的热量基本上是不变的，不论被处理的器件的导电薄膜起始电阻如何。因而，如果脉冲电压在相同的条件下施加，当导电薄膜的电阻降低到给定水平时，则电子发射区形成。换言之，任何器件是在相同条件下被处理而产生一电子发射区，以便从而抑制电子发射性能的改变。
然后，如同上述步骤4)和5)的情形继续的是活化和稳定化步骤。
图5是包括一真空腔的可用作用于确定所考虑的类型的电子发射器件的性能的测量系统的结构的简略框图。
参见图5，那些与图1A和1B的部件类似或者相同的部件标以相同的标号。该测量系统包括真空腔55和真空泵56。一电子发射器件置于该真空腔55之中。该器件包括一基片1，一对器件电极4和5，一导电薄膜3和电子发射区2。另外，测量系统具有用于向该器件施加器件电压Vf的电源51，用于测量流经器件电极4和5之间的薄膜3的器件电流If的一个电流计50，用于俘获从器件的电子发射区所发射的电子所产生的发射电流Ie的一个阳极54，用于向测量系统的阳极54施加一电压的高压电源53，以及用于测量从器件的电子发射区2所发射的电子所产生的发射电流Ie的另一个电流计52。为了判定该电子发射器件的性能，1和10KV之间的一电压施加到阳极，该阳极与电子发射器件间隔距离H在2到8mm之间。
表面导电电子发射器件和阳极54以及其它部件设置在真空腔55中，该真空腔装有未示出的真空计和其它必要的仪器，使得真空腔中的电子发射器件的性能能够在需要的真空度真空中正确地测量。
真空泵56可以装有包括涡流泵或者旋转泵的普通高真空系统以及一个包含需要时可转接的一离子泵的超高真空系统。整个真空腔55和包含在其中的电子发射器件的基片可通过加热器(未示出)加热。于是，这一真空处理结构可用于增能形成过程和后继过程。
图6表示简略示出通常由图5的测量系统所观察的器件电压Vf和发射电流Ie以及器件电流If之间的关系的图示。注意，就Ie具有远小于If的大小这一事实而言对于图6中的Ie和If选择了不同的单位。注意，图示的垂直和水平轴线表示线性刻度。
如同图6中所见，就发射电流Ie而言根据本发明的电子发射器件具有三个明显的特点，这将在以下说明。
(i)首先，当施加到器件上的电压超过一定水平时(此后称为阈值电压并在图6中由Vth表示)根据本发明的电子发射器件表现出发射电流Ie的突然和剧烈的增加，而发射电流Ie在施加的电压发现低于阈值Vth时实际上是测量不到的。换言之，根据本发明的电子发射器件是对于发射电流Ie具有明显阈值电压Vth的非线性器件。
(ii)第二，由于发射电流Ie高度地依赖于器件电压Vf单调增加，因而前者可有效地由后者控制。
(iii)第三，被阳极54所俘获的发射的电荷(图5)是器件电压Vf施加时间的函数。换言之，被阳极54所俘获的发射的电荷量通过器件电压Vf施加时间可有效地被控制。
由于以上明显的特点，将能够理解，包含多个根据本发明的电子发射器件的电子源的电子发射行为并因而装有这种电子源的成象装置的行为易于响应输入信号而被控制。于是，这种电子源和成象装置可找到各种用途。
另一方面，器件电流If或是对于器件电压Vf单调地增加(如图6中所示，以下将称之为“MI特性”的一个特性)或者变化表现为对于压控负阻特性(虽然未示出，以下将称之为“VCNR特性”的一个特性)的一个特定的曲线(未示出)。器件电流的这些特性与包括制造方法、测量条件以及器件的工作环境的数个因素相关。
现在说明本发明可适用的应用电子发射器件的几个例子。根据本发明，一个电子源以及因而包含这种电子源的成象装置可通过装设多个根据本发明的上述方面的电子发射器件而实现。
可按照几种不同方式在基片上安排电子发射器件。
例如，多个电子发射器件可设置在沿一个方向(以下称为行方向)的平行行中，每一器件由导线在其相对端头连接，并由沿着垂直于行方向的一个方向(以下称之为列方向)装设在电子发射器件上面的空间中的控制电极(以下称为栅极)驱动而实现一个梯状的设置。另外，多个电子发射器件可在沿X-方向的行和沿Y-方向的列设置而形成一个矩阵，X-和Y-方向彼此垂直，并且同一行上的电子发射器件通过每一器件的电极之一连接到共同的X-方向导线上，同时同一列上的电子发射器件通过每一器件的另一电极连接到共同的Y-方向导线上。后面的一种设置称为单矩阵设置。现在详述单矩阵设置。
就本发明可适用的表面导电电子发射器件上述的(i)到(iii)三个基本特性来看，可通过控制施加到器件相反的电极的高于阈值电压水平的脉冲电压的波形高度和脉宽对该器件的发射电流进行控制。另一方面，该器件在低于阈值电压水平时实际上不发射任何电子。因而，尽管有装设在装置中的多个电子发射器件，可块选择所需的表面导电电子发射器件并响应输入信号通过向所选择的器件施加脉冲电压可对于电子发射进行控制。
为了揭示上述特性，图7是通过设置本发明所适用的多个电子发射器件而实现的一个电子源的基片的简化平面图。图7中，电子源包括一电子源基片71，X-方向导线72，Y-方向导线73，表面导电电子发射器件74以及连接导线75。表面导电电子发射器件可以是前述平面型或者台阶型。
装有由Dx1，Dx2，…，Dxm表示的m个X-方向导线72，它们是通过真空沉积、印刷或者溅涂产生的导电金属制成的。这些导线在材料、厚度和宽度方面被适当设计。总共装设n个Y-方向的导线73并由Dy1，Dy2，…Dyn，表示，它们在材料、厚度和宽度方面类似于X-方向导线72。一中间绝缘层(未示出)分布在m个X-方向导线72和n个Y-方向的导线73之间，将它们彼此电绝缘(m和n都是整数)。
中间绝缘层(未示出)通常由SiO2通过真空沉积、印刷或者溅涂制成，并在绝缘基片71的整个表面或者其部分表面形成以显示出所需的轮廓。例如它可在其上已经形成X-方向导线72的基片71的整个表面或者其部分表面上形成。中间绝缘层的厚度、材料和制造方法的选择要使得其能够耐受可通过其观察到的任何X-方向导线72和任何Y-方向的导线73之间的电位差。每一X-方向导线72和Y-方向的导线73被向外拉出以形成外部端子。
每一表面导电电子发射器件74的成对相对配置的电极(未示出)通过由导电金属制成的各自的连接导线75连接到X-方向导线72相关的一个以及Y-方向的导线73相关的一个。
导线72和73、器件电极以及从导线72和73延伸的连接导线75的导电金属材料可以是相同的或者包含共同的元素作为主要成分。另外，它们可以彼此不同。这些材料通常可从上面对于器件电极列出的可选材料中适当选择。如果器件电极和连接导线由相同材料制成，它们可统称为器件电极而不再区分连接导线。
X-方向导线72电连接到用于向表面导电电子发射器件74的所选的行施加扫描信号的扫描信号施加器件(未示出)。另一方面，Y-方向导线73电连接到用于向表面导电电子发射器件74的所选的列施加调制信号并根据输入信号调制所选的行的调制信号产生器件(未示出)。注意，施加到每一表面导电电子发射器件的驱动信号表示为施加到器件的扫描信号和调制信号的电压差。
使用以上结构，借助于单矩阵导线设置，每一器件可被选择和驱动以便独立地操作。
现在参见图8、9A、9B和10说明包含具有上述单矩阵结构的电子源的成象装置。图8是成象装置的部分切除的简略透视图，图9A和9B表示可用于图8的成象装置的荧光膜的两种可能的构型，而图10是用于NTSC电视信号操作的图8成象装置的驱动电路框图。
首先参见表示该成象装置的显示板的基本构型的图8，它包括其上带有多个上述类型的电子发射器件的一个电子源基片71，刚性保持电子源基片71的后板81，通过在玻璃基片83的里表面上衬垫荧光膜84和金属衬85而制备的面板86以及支撑框82，后板81和面板86通过烧结玻璃粘合到该支撑框上。标号88表示一外壳，该外壳在空气中或者氮气中焙烧到400到500℃达10分钟以上并封闭地气密封。
图8中，标号74表示对应于图1A和1B电子发射区2的每一电子发射器件的电子发射区，并且标号72和73分别表示连接到每一电子发射器件的各个器件电极的X-方向导线以及Y-方向导线。
虽然在上述实施例中外壳是由面板86、支撑框架82以及后板81形成的，由于后板81主要用于加强基片71，于是如果基片71本身足够强则后板81可以省去。如果是这样的情形，则不需要独立的后板81，基片71可直接粘合到支撑框架82上，于是外壳88由面板86、支撑框架82以及基片71构成。外壳88的整体强度可通过在面板86和后板81之间设置数个称为撑条(未示出)的支撑件而增加。
图9A和9B表示荧光膜的两种可能的设置。虽然如果显示板用于显示黑白画面则荧光膜84只包括单一荧光体，但是为了显示彩色画面它需要包括黑色导电部件91和多个荧光体92，其中前者取决于荧光体的设置称为黑条文或者黑色矩阵部件。黑条文或者黑色矩阵部件是为彩色显示板而设置的，使得三种不同的原色的荧光体89可分辨性较低，并且通过使得周围区域变黑减弱降低外部光线的被显示图象的反差的反面效果。虽然通常使用石墨作为黑条文的主要成分，其它具有低透光率和反光率的导电材料也可替换使用。
不论是对于黑白或是彩色显示沉积法或印刷技术是适用于在玻璃基片83上施涂荧光材料的。一普通的金属衬85设置在荧光膜84的内表面。装设金属衬85是为了加强显示板的亮度，引起从荧光体发射并指向外壳内部的的光线返回到面板86，使用它作为用于向电子束施加加速电压的的一个电极并防止当外壳内部所产生的负离子撞击荧光体时引起荧光体的损坏。它的制备是通过磨光荧光膜的内表面(以一种称为“成膜”的操作)并在形成荧光膜后通过真空沉积在其上形成一Al膜。
一透明电极(未示出)可在面向荧光膜84的外表面的面板86上形成以便提高荧光膜84的导电性。
应当注意如果是涉及彩色显示，则在上述所列的外壳部件粘合在一起之前要将彩色荧光体和电子发射器件的每一件精确对准。
外壳88粘合在一起并密封之后，该电子发射器件要经受增能形成工艺处理。借助于真空设备将外壳满意地抽空之后，如果需要则向外壳内加入所需的气体，并向所选的的器件行的所有电子发射器件施加一脉冲电压。如同对于个别电子发射器件所进行的增能形成工艺的情形中那样，要适当选择脉宽T1，脉冲间隔T2，和波形高度。脉冲电压可施加到所选择的行的电子发射器件在完成该行的电子发射器件的增能形成处理之后，所选择的下一行的器件可逐行进行增能形成处理。另外，在脉冲产生器和电子源之间可设置一器件行选择器，通过对于每一脉冲逐行切换可同时使得多个器件行经受增能形成处理。由于脉冲间隔T2比脉冲宽度T1显著地大，后一工艺可能有利于大大减少增能形成工艺所需的整个时间。注意，应用后一工艺电子源的所有器件行可以同时处理，或者器件行可分为数个块，而每个块的器件行的器件可同时处理。视电子源的尺寸、脉冲的形状和其它因素，两种工艺可适当选择。
如果导电薄膜是由易于化学还原的金属氧化物构成，而且增能形成处理是在能够促进导电薄膜凝聚的诸如H2这样的气体的气氛中进行的，则上述的第二种工艺是特别有效的。就是说，在那种气氛中，即使当电流不通过其流过产生热量，构成导电薄膜的金属氧化物的化学还原能够非常缓慢地进行。如果是这种情形并且增能形成过程是逐行进行的，则在上一行之后所处理的属于一行的电子发射器件的导电薄膜的电阻可显著降低，因为化学还原是缓慢进行的，同时上一行正在经受增能形成操作，从而这些器件可能经受有差异的增能形成条件，从而使得器件表现出不同的电子发射性能。
与此相反，以上对于每一脉冲逐行切换的工艺可避免那种问题，因为所有的器件行是同时处理。
外壳88通过一抽真空管子(未示出)抽空直至其内部的气氛降低到包含有机物到非常低的浓度的真空度10-5Pa，这时它被密封，同时如同在以上所述稳定化的过程中那样适当地被加热。在密封之后为了保持外壳88内部所达到的真空度可进行吸气处理。在吸气过程中，设置在外壳88内的预定位置(未示出)的吸气剂通过电阻加热器或者高频加热器加热，通过在外壳密封的前后立刻进行的蒸汽沉积而形成一薄膜。吸气剂通常包含Ba作为主要成分，并通过蒸汽沉积的吸收作用可保持真空度在1.3×10-3Pa和1.3×10-5Pa之间。在形成处理之后制造成象装置的表面导电电子发射器件的工艺可被适当设计
以满足意向应用的特定需要。
现在参见图10说明用于一包含带有单矩阵结构的用于显示根据NTSC电视信号的电视图象的电子源的显示板的驱动电路。图10中，标号101表示一成象装置。另外，该电路包含一扫描电路102，一控制电路103，一移位寄存器104，一行存储器105一同步信号分离电路106以及一调制信号产生器107。图10中的Vx和Va表示DC电源。
成象装置101通过端子Dox1到Doxm，Doy1到Doyn和高压端子Hv连接到外部电路，其中端子Dox1到Doxm被设计为接收扫描信号，用于逐行(N个器件)顺序驱动该装置中的电子源的器件行，该装置包含设置为具有M行和N列的矩阵形式的一定数量的表面导电式电子发射器件。
另一方面，端子Doy1到Doyn被设计为接收调制信号用于控制由扫描信号选择的行的每一表面导电式电子发射器件的输出电子束。高压端子Hv通过DC电源Va被供以通常电平约为10KV的DC电压，该电压足够高以便激励被选择的表面导电式电子发射器件的荧光体。
扫描电路102的工作状态如下。该电路包括M个开关器件(其中图10仅特别示出器件S1和Sm)，其中每一个取或者DC电源Vx的输出电压，或者0(V)(接地电位)，并与显示板101的端子Dox1到Doxm之一连接。开关器件S1到Sm根据由控制电路103所提供的控制信号Tscan操作，并可由诸如FETs晶体管组合制备。
该电路的DC电源Vx设计为输出一固定电压，使得施加到没有被扫描的器件上的任何驱动电压减小到小于阈值电压，该电压值归因于表面导电式电子发射器件的性能(或者对于电子发射的阈值电压)。
控制电路103配合相关部件的操作，使得根据外部输入的视频信号图象能够被正确地显示。该电路响应来自同步信号分离电路106的同步信号Tsync产生控制信号Tscan、Tsft以及Tmry，这将在以下说明。
同步信号分离电路106从来自外部供给的NTSC电视信号分离出同步信号成分和亮度信号成分，并易于应用熟知的频率分离(滤波器)电路实现。虽然如所周知从电视信号分离出来的同步信号是由垂直同步信号和水平同步信号过程的，这里为简单计忽略了信号的成分而仅仅简单地记为Tsync信号。另一方面，从电视信号抽出的向移位寄存器提供的亮度信号记为DATA信号。
移位寄存器104根据来自控制电路103的控制信号Tsft对于每一行进行DATA信号的串/并转换(换言之，一控制信号是作为用于移位寄存器104的移位时钟而操作的)，该DATA信号是基于时间序列串行提供的。已经进行了串/并转换的用于一行的数据集(并对应于用于N个电子发射器件的驱动数据集)作为N个并行信号Id1到Idn从移位寄存器104输出。
行存储器105用于存储用于一行的信号Id1到Idn的数据集，根据来自控制电路103的控制信号Tmry进行存储时间达所需的时间周期。所存储的数据作为I′d1到I′dn输出并提供给调制信号产生107。
所述调制信号产生107实际上是信号源，该信号源根据图象数据I′d1到I′dn适当地驱动并调制每一个表面导电式电子发射器件的操作，并且这一器件的输出信号提供端子Doy1和Doyn提供给显示板101中的表面导电式电子发射器件。
如上所述，本发明所适用的电子发射器件的特征就发射电流Ie而言在于以下各点。首先，存在一明显的阈值电压Vth，只有超过Vth的电压施加到器件它才发射电子。第二，发射电流的水平是作为超过阈值水平Vth所施加的电压的变化的一个函数而变化的。具体而言，当脉冲形电压施加到根据本发明的电子发射器件时，只要所施加的电压保持在低于阈值水平实际上是没有发射电流产生的而一旦施加的电压上升到超过阈值水平，则就发射出电子束。这里应当注意，输出电子束的强度可通过改变脉冲形电压的峰值电平Vm而被控制。此外，电子束的电荷总量可通过改变脉冲宽度Pw进行控制。
于是，或者是电压调制方法或者是脉宽调制方法可用于响应输入信号调制一电子发射器件。对于电压调制方法，对于调制信号产生器107要使用电压调制类型的电路，使得脉冲形电压的峰值电平根据输入数据被调制，而脉宽保持不变。
另一方面，对于脉宽调制，对于调制信号产生器107要使用脉宽调制类型的电路，使得所施加的电压的脉宽可根据输入数据被调制，而所施加的电压的峰值电平保持不变。
虽然以上没有具体提及，移位寄存器104和行存储器105可以是数字的也可以是模拟信号类型的，只要视频信号的串/并转换和存储以给定的速度进行即可。
如果使用数字信号类型的器件，则同步信号分离电路106的输出信号DATA需要被数字化。但是这种转换通过在同步信号分离电路106的输出处设置一A/D转换器可易于进行。明显的是，不同的电路可用于调制信号产生器107，这取决于行存储器105的输出信号是数字信号或是模拟信号。如果使用数字信号，则对于调制信号产生器107可使用已知类型的A/D转换电路，并如果需要可另外使用放大器电路。至于脉宽调制电路，调制信号产生器107可应用组合高速振荡器、用于计数所述振荡器产生的波数的一个计数器以及一个用于比较该计数器与该存储器的输出的比较器的一个电路而实现。如果需要，可添加一个放大器以便放大比较器的具有被调制的脉宽输出信号的电压为根据本发明的表面导电型电子发射器件的驱动电压的电平。
另一方面，如果模拟信号与电压调制一同使用，则对于调制信号产生器107可使用包含已知运算放大器的放大电路，并且必要时可向其增加一电平移位电路。至于脉宽调制，如果必要可使用已知的压控型振荡电路(VCO)与添加的放大器，用于将电压放大到表面导电型电子发射器件的驱动电压。
使用本发明所适用的具有上述结构的成象装置，在电压通过外部端子Dox1到Doxm以及Doy1到Doyn施加到该器件时，该电子发射器件发射电子。这时，通过高压端子Hv向金属衬85或一透明电极(未示出)施加一高电压，所产生的电子束被加速。被加速的电子束最终同荧光膜84撞击，该荧光膜从而发光产生图象。
上述成象装置的结构只不过是本发明所适用的一例，并可作各种变化。与该装置结合使用的电视信号制式不限于特定的一种，并且诸如NTSC、PAL或者SECAM制式明显可与其适用。该装置特别适用于涉及较大数目扫描行的TV信号(特别是诸如MUSE制式的高清晰度TV系统)，因为该装置可用于包含大量象素的大显示板。
现在参见图11和12说明，包含在一基片上以梯状方式设置的多个表面导电型电子发射器件的电子源以及包含这种电子源的成象装置。
首先参见图11，其中简略示出具有梯状结构的一电子源，标号110表示一电子源的基片，标号111表示表示一装设在该基片上的一表面导电型电子发射器件，而标号112表示(X-方向)用于连接表面导电型电子发射器件111的导线Dx1到Dx10。电子发射器件111在基片110上成行设置(以下称为器件行)而形成包含多个器件行的一个电子源，每一行在X-方向具有多个器件。每一器件行的表面导电型电子发射器件由一对共用的导线并行地电连接，使得它们可通过向该共用导线对施加的适当的驱动电压而被独立地驱动。具体而言，向被驱动发射电子的器件行施加一超过电子发射阈值电平的电压，而低于电子发射阈值电平的一个电压施加到其余的器件行上。另外，设置在两个相邻器件行之间的任何两个外部端子可共用一个单一共用导线。例如，在共用导线Dx2到Dx9之间，Dx2和Dx3可共用单一共用导线而不是两个导线。
图12是装有具有梯状电子发射器件配置的电子源的成象装置的显示板的简略透视图。图12中，显示板包括栅极120，每一个栅极设有数个孔洞121用于使得电子通过，以及一组外部端子122，或Dox1，Dox2，…，Doxm，与另一组外部端子123，或G1，G2，…，Gn，一同连接到各个栅极120，以及一个电子源基片110。图12的成象装置不同于图8的单矩阵配置的成象装置主要在于，图12的装置具有设置在电子源基片110和面板86之间的栅极120。
图12中，条状栅极120设置在基片100与面板86之间与梯状器件行相垂直用于调制从表面导电型电子发射器件所发射电子束，每一栅极设有对应于各个电子发射器件的通孔121使得电子束可以从其通过。然而注意，虽然在图12中示出条状栅极，电极的外形和位置是不限于此的。例如，它们可另外设有网状开孔并配置在周围或者接近表面导电型电子发射器件。
用于栅极的外部端子122和外部端子123与控制电路(未示出)电连接。
对于与逐行驱动(扫描)电子发射器件的操作同步的一图象的单一行，具有上述结构的成象装置通过向栅极行同时施加调制信号可用于电子束发射的操作，使得该图象可逐行被显示。
于是根据本发明并具有上述配置的显示装置能够具有工业和商业用途的广泛变化，因为其操作可作为：电视广播的显示装置，可视电话会议的终端装置，静止和移动画面的编辑装置，计算机系统的终端装置，包含感光鼓的光学打印机，以及其它多种用途。
现在通过例子说明本发明。然而应当注意，本发明是不限于这些例子的，在不背离本发明的范围之下这些例子可以有各种修改和变化。
(例子1-2，比较例子1)
图1A和1B简略示出这些例子中所制备的电子发射器件。将参见图3A到3C说明用于制造每一电子发射器件的工艺过程。
步骤-a：
每一例子中，在彻底清洗了碱石灰玻璃板后，通过溅涂在其上形成一氧化硅膜厚度达0.5μm而产生基片1，在该基片上对应于一对电极的模样形成具有开口的光刻胶(RD-2000-41：从Hitachi Chemical Co.，Ltd可得)模样。然后通过真空蒸发顺序形成Ti膜和Ni膜分别达到厚度5nm和100nm。然后光刻胶以有机溶剂融解掉并且Ti/Ni膜被揭开而产生一对器件电极4和5。该器件电极分离开10μm的距离L并具有300μm的长度W1(图3A)。
为了产生导电薄膜3，通过真空蒸发在该器件上形成一Cr掩膜达100μm厚度，并然后一对应于导电薄膜模样的开口通过光刻形成。之后利用旋转涂器向Cr膜施涂一种有机Pd溶液(ccp4230：从Okuno Pharmaceutical Co.，Ltd可得)并在空气中以300℃焙烧10分钟。
步骤-c：
以湿蚀除去Cr掩膜，并且PdO细颗粒膜被揭开而获得具有所需外形的一导电薄膜3(图3B)。
步骤-d：
上述器件置于如图5所示的测量系统的真空腔55中，并利用真空泵装置56抽空该系统的真空腔55，对于例子1达到1.3×10-3Pa压力，对于例子2达到1.3×10-2Pa压力，并此后含有98％的N2和2％的H2的混合气体被导入真空腔55。对于比较例1，真空腔抽空达到1.3×10-3Pa压力，但是没有混合气体导入。然后，在器件电极4和5之间施加一脉冲电压进行电形成过程并在导电薄膜3中产生一电子发射区2。该脉冲电压为三角脉冲电压，其峰值随时间如图23B所示逐渐增加。使用T1＝1毫秒的脉宽和T2＝10毫秒的脉冲间隔。在电形成过程中，一额外的0.1V的三角脉冲(未示出)插入到形成脉冲电压的间隔之中以便确定电子发射器件的电阻，并在该电阻超过1M Ω时该电形成过程终止。然后，该真空腔被抽空。在这步骤结束时，对于每一例子制备了电子发射区2(图3C)。
此步骤期间，对于流过器件的最大电流，或者形成电流Iform，为获得Iform而施加的电压，或者Vform，以及两者的乘积，或者形成功率Pform，也进行了观察。
表1示出对于此三个参数所获得的数值。
表1
Iform(mA)        Iform(V)Pform(mP)
例子1          8.0          9.8             71
例子2          7.1          9.9             78
比较例子1     11.9         10.8            129
步骤-e
此后，进行一活化过程。
此步骤中真空腔55中的压力为1.3×10-3Pa。该活化过程通过施加波形高度14V的三角脉冲电压达20分钟进行。
步骤-f
然后，进行一稳定化过程。
该步骤中，真空泵装置56从抽吸泵和离子泵切换到一超高真空泵装置，并且真空腔55中的器件加热到120℃约为10小时，保持真空腔中的压力相当低。
阳极54和器件分开5mm的距离H，并且从高压电源53向阳极54施加1kV的电压。
向该电子发射器件施加波高为14V的一脉冲电压以便在这一条件下观察器件电流If及发射电流Ie。该真空腔显示其内部压力为4.3×10-5Pa。
对于每一器件获得Ie＝0.9μA，及If＝1.0mμ的数值。
(例子3，比较例子2)
每一例子中所制备的表面导电电子发射器件与例子1和2中的类似，所不同在于器件电极之间的距离L＝2μm。遵循用于例子1和2的上述步骤a到c，对于例子3和比较例子2的每一个在基片1上形成一对器件电极4和5以及导电薄膜3(图3B)。
步骤-d
器件置于真空腔之中并抽空该真空腔。然后对于例子3，向真空腔55导入丙酮升高内部压力达到1.3×10-2Pa。如同在例子1和2中那样，在器件电极2和3之间施加用于增能形成的脉冲电压以便在导电薄膜3中产生一电子发射区2(图3C)。
对于比较例子2，不导入丙酮，并且在施加用于增能形成的脉冲电压之前真空腔抽空到不高于1.3×10-3Pa。
表2示出对于例子3和比较例子2所获得的Iform、Iform、Pform的数值。
表2        Iform          Vform           Pform
例子3       3.5            5.2             18
比较例2    10.0            6.0             60
然后如同例子1和2那样进行活化过程和稳定化过程。当观察电子发射性能时，例子3的器件工作得如同例子1和2那样好。
(例子4，比较例子3)
每一例子中，制备了包含装设在一基片上大量的表面导电电子发射器件并装有一矩阵导线配置的的一个电子源。
图14是这些例子中制备的电子源的局部平面图。图15是沿线15-15所取的剖视图。注意，与图14、15和16A到16H中彼此类似的或相同的部件标以相同的标号。
71表示基片，72和73分别表示X-方向导线(下导线)及Y-方向导线(上导线)。另外，还示出一导电薄膜3，器件电极4和5，中间绝缘层131以及接触孔132用于电连接器件电极4和下导线72。
现在参见图16A到16H说明用于制造成象装置的方法。注意以下的制造步骤，或步骤A到步骤H分别对应于图16A到16H。
步骤-A
在彻底清洗了碱石灰玻璃板后，通过溅涂在其上形成氧化硅膜厚度达0.5μm而产生基片72，在该基片上顺序形成Cr和Au厚度分别为5nm和600nm，然后利用旋转涂器在其上形成光刻胶(AZ1370：从Hoechst Corporation可得)并焙烧。此后，一光掩膜图象曝光进行光化学显象以产生一用于下导线72的抗蚀模样，并然后沉积的Au/Cr膜被湿蚀以便实际产生具有所需外形的下导线72。
步骤-B：
通过RF溅涂形成作为中间绝缘层131的氧化硅膜达1.0μm的厚度。
步骤-C：
制备一个光刻胶模样以便在步骤-B所沉积的膜中产生一接触孔132，然后该接触孔实际上应用光刻胶模样作为掩膜通过蚀刻中间绝缘层131而形成。一种使用CF4和H2的RIE(活性离子蚀刻)技术用来进行蚀刻操作。
步骤-D：
然后，对于一对器件电极4和5及分开电极的间隙L形成光刻胶模样，然后通过真空蒸镀顺序在其上沉积Ti和Ni分别达到厚度5nm和50nm。光刻胶模样溶解于有机溶剂并且Ni/Ti沉积膜应用剥离技术处理而产生一对器件电极4和5，具有宽度W1＝300μm并且彼此分开距离为L＝10μm。
步骤-E：
在器件电极4和5上对于上导线73制备一光刻胶模样，并且通过真空蒸发顺序沉积Ti和Au达到各自厚度为5nm和500nm。通过剥离技术去除光刻胶所有不需要的部分产生一具有所需外形的上导线73。
步骤-F：
然后，通过真空蒸发形成一Cr薄膜133达到100nm的膜厚，并应用一个掩膜成形而产生一所需的外形，该掩膜具有对于分开器件电极及其邻域的间隙L的一开口。在Cr薄膜上通过旋转涂器施涂Pd胺混合物溶液(ccp4230：从OkunoPharmaceutical Co.，Ltd。可得)并在300℃焙烧12分钟而产生一PdO细颗粒薄膜134，具有70nm的膜厚。
步骤-G：
通过湿蚀Cr薄膜133连同PdO细颗粒薄膜134任何不需要的部分一同被去除，应用酸蚀剂产生一具有所需外形的导电薄膜3。导电薄膜3显示出膜厚为7nm，电阻为Rs＝2.1×104Ω/□。
步骤-H：
应用掩膜向整个表面施涂抗蚀剂并曝光。然后，该抗蚀剂被光化学显象并仅仅除去在接触孔132的区域中的抗蚀剂。此后，通过真空蒸发顺序沉积Ti和Au达各自厚度为5nm和500nm，并且接触孔132通过借助于剥离技术去除不必要的区域而被掩盖。
作为以上的步骤的结果，对于每一器件在基片71上形成了一下导线72，一中间绝缘层131，一上导线73，一对器件电极4和5以及导电薄膜3，作为整体，多个导电薄膜3由下导线73和上导线72连接起来形成电子源基片上的一矩阵导线图形，该图形将进行增能形成处理。
然后，尚未经过增能形成处理的所制备的电子源基片通过下述步骤用于制备一成象装置。这将参见图8，9A和9B进行说明。
在固定一电子源基片71到后板81上之后，一面板86(在玻璃基片83的内表面上带有荧光膜84和金属衬85)设置在基片71以上5mm处其间配有支撑框82，并且然后向面板86、支撑框82和后板81的接触区域施涂烧结玻璃，并在400℃于空气中焙烧10分钟以便气密封该容器。基片71也通过烧结玻璃固定在后板81上。
虽然如果该装置用于黑白图象，则荧光膜84仅由一种荧光体组成，但是这个例子(图9A)的荧光膜84是通过首先形成黑条文91并以条状原色荧光部件92填充其间隙。该黑条文是由普通包含石墨为主要成分的材料制成的。一种涂浆(slurry)技术用于向玻璃基片71施涂荧光物质。
一金属衬85设置在荧光膜84的内表面。制备了荧光膜之后，通过在荧光膜84的内表面进行磨光操作(通常称为“成膜”)并然后通过真空蒸发在其上形成一铝层而制备成金属衬85。
对于以上粘合操作，为了保证彩色荧光件与电子发射器件之间精确的位置对应，部件要仔细找正。
该成象装置然后置于一真空处理系统之中，该真空腔被抽空以降低内部气压到小于1.3×10-3Pa。之后，N2和H2的含量分别为98％和2％的混合气体导入该真空容器之中直至其内部气压升至5×10-2Pa。
图21示出用于在这些例子中的每一个施加脉冲电压的导线配置的示意图。参见图21，Y-方向导线73通过连接其外部端子Doy1到Doyn向公共电极1401而共同连接到一公共电极1401并进而连接到脉冲产生器1402的接地侧端子。X-方向导线72利用其外部端子Dox1到Doxm被连接到控制开关电路1403(图21中m＝20，n＝60)。该开关电路如图21中简略所示为每一外部端子设计指向或者为脉冲产生器1402或者为接地。
为了进行增能形成处理过程，通过开关电路1403选择沿X-方向排布的器件行之一，向其施加一脉冲电压，并在施加该脉冲电压之后，另一器件行被选择以施加脉冲电压。以这种方式，所有的器件行逐行地经受脉冲电压。所施加的脉冲电压类似于例子1或2中所应用的脉冲电压。
如同上述的增能形成过程也在比较例子3的装置上使用类似的脉冲电压进行，所不同在于在该装置经受增能形成过程之前不导入混合气体并且真空腔抽空到1.3×10-3Pa。
然后，进行活化过程。在这一操作阶段，真空腔显示气压为2.7×10-3Pa。如同增能形成那样具有波高14V脉宽30微秒的三角脉冲电压施加到器件行。
在活化过程之后，外壳再次抽空降低内部气压到大约13×10-4Pa，这时加热真空腔，抽气管(未示出)以气体喷灯加热熔化气密封外壳。最后装在外壳内的吸气剂(未示出)以高频加热方法加热进行吸气过程。
然后，经过以上步骤所生产的成象装置通过应用单矩阵导线向电子发射器件施加来自信号产生器(未示出)的扫描信号和调制信号而被驱动，以引起电子发射器件顺序地发射电子。然后对于每一器件观察其发射电流Ie以确定器件性能的变化情形。发现对于例子4的装置变化范围在5％之内而比较例子3的变化范围在15％之内，从而证明了前者远优于后者。
可以肯定地说，前者高超的性能是由于在含有促进导电薄膜凝聚的物质的气氛中进行增能形成过程的结果，使得对于增能形成需要较低的电流，因而由于导线电阻所引起的压降较小，减小了用于增能形成向器件所施加电压的变化并对于器件提供了均匀的条件。
(例子5-1到5-6，比较例子4)
这些例子的每一个中，制备了具有如图1A和1B中简略表示的结构的电子发射器件。将参见图3A到3C说明这些例子。
步骤-a：
每一例子中，以洗涤剂、清水和有机溶剂彻底清洗一基片1之后，通过溅涂在基片1上沉积用于器件电极的Pt达50nm厚度。通过用一个具有对应于器件电极外形的开口的掩膜覆盖基片而形成器件电极4、5，电极分开3μm的距离L(图3A)。
步骤-b：
为了产生一导电薄膜3，通过真空蒸发在器件上形成一Cr掩膜(未示出)达50nm的厚度，并然后通过光刻形成对应于导电薄膜模样的开口。该开口宽度为100μm。
步骤-c：
然后，利用旋转涂器向Cr膜施涂一种有机Pd溶液(ccp4230：从Okuno Pharmaceutical Co.，Ltd可得)并在空气中以310℃焙烧产生包含氧化钯(PdO)作为主要成分的细颗粒(平均直径为5nm)导电薄膜3。该薄膜厚度大约为6nm。然后，以湿蚀除去Cr掩膜，并且PdO细颗粒膜被剥离而获得具有所需外形的一导电薄膜3。该导电薄膜3显示出电阻为Rs＝4.0×104Ω/□(图3B)。
步骤-d∷
上述器件置于图5所示的测量系统的真空腔中并从用于施加器件电压Vf的电源51向器件电极4和5之间施加一脉冲电压，以便进行电形成过程并在导电薄膜3中产生一电子发射区2。
参见以上例子5如图4A中所示，用于增能形成的脉冲电压为矩形形脉冲电压。在开始阶段，脉冲波高随时间逐渐上升直至达到Vh。此后保持Vh的电平达时间周期Th。使用的脉宽T1＝1毫秒，脉冲间隔T2＝100毫秒。持续时间Th为10分钟。波高电压Vh对于例子5-1为6V，对于例子5-2为10V，对于例子5-3为14V，对于例子5-4为18V。对于每种条件使用了两个器件。在脉冲波高保持在Vh时，器件电阻逐渐上升，流经器件的电流逐渐下降。10分钟后，T1修改为5毫秒。然后，在施加几个脉冲之后，器件电阻上升到1MΩ以上，这时增能形成过程终止(图3C)。
如图19所示矩形脉冲电压施加到比较例子4的器件，选择T1＝1毫秒，T2＝10毫秒的电压。脉冲波高从0V逐渐增加。图20显示流经器件的电流与所施加的脉冲电压的波高之间的关系。直到电压达到4.5V之前该器件显示出不变的电阻，这时电阻开始少许下降，并且然后当电压降到最低电平6V时迅速上升。当电阻超过1MΩ时增能形成过程终止。
通过电子显微镜对于例子5-1到5-4以及比较例子4的两个器件之一的电子发射区进行了观察。
步骤-e：
然后，对于每一个例子中的两个器件中的另一个器件通过在真空腔55中放置器件进行活化过程。对于这一过程，丙酮导入真空腔55，波高15V、宽度1ms间隔10ms间隔10ms的矩形脉冲电压在1.3×10-2，Pa下加到器件电极4和5之间15分钟。
步骤f：
然后进行稳定化处理，真空腔被抽空，这时加热6小时直到真空腔55中的气压达到大约106Pa。
此外，对于例子5-5和5-6如同例子5-1和5-3的情形那样制备电子发射器件，所不同在于对于它们的活化过程选择25分钟的持续时间。
所制备的每一器件被驱动在真空腔中操作，保持内部气压不变，以便观察器件电流If和发射电流Ie。
阳极54和该器件分离开5mm的距离H，并向阳极54从高压电源53施加1KV的电压。波高15V的脉冲电压施加到该电子发射器件。器件电极4是阳极，器件电极5是器件的阴极。
表3示出观察的结果
表3
Vh    活化时间    If    Ie    裂缝宽度    电压适用长度
(V)    (min.)          (mA)     (μA)      (nm)(nm)例子5-1      6       15     1.0     1.3    20    3.0例子5-2     10       15     0.9     1.1    30    4.5例子5-3     14       15     0.9     1.1    50    5.0例子5-4     18       15     0.7     0.9   100    6.0例子5-5      6       25     1.0     1.5    20    3.5例子5-6     14       25     1.0     1.4    50    5.5比较例4     -      -1.2     1.0       40-100     5.5
作为通过电子显微镜观察的结果，例子5组具有Vh＝6V，10V，和14V的器件显示出在电子发射区的整个长度上不大于50nm的宽度均匀整形的裂缝。在Vh＝18V的情形下，裂缝宽度超过50nm，但是显示出相当均匀的数值。相反，例子4的器件显示出裂缝宽度在40到100nm随机变化，因而不能确定其平均值。
在例子5组中经受活化过程和后继处理的每一器件中碳膜基本上在整个电子发射区2上形成表明电子已经从整个电子发射区2的表面发射。另一方面，在比较例子4的情形，在电子发射区2的部分上没有碳膜形成。这可能与发射电流Ie的水平相关。
例子5组的每一个器件显示出器件电流If小于比较例子4的器件电流。这可能是因为前者的器件的电子发射区中形成了均匀的裂缝，因而在后继的活化步骤之中器件被均匀地活化抑制了任何漏电流的产生。由于比较例子4器件的电子发射区的裂缝不均匀，该电子发射区可能被不均匀地活化而在区域的部分中产生漏电流通道。
当例子5-1和5-3的器件同例子5-5和5-6的器件比较时，具有宽度30nm的裂缝的器件虽然对于活化步骤应用了较长的持续时间但是没有显示出Ie和If的变化也没有电压适用长度的变化。然而，具有裂缝宽度50nm的器件的Ie和If明显上升，证明它具有减小的电压适用长度。从这些观察可以明白，如果实现了均匀裂缝宽度，则通过延长活化过程持续时间可减小电压适用长度并增加Ie。可是应当注意，在上述活化条件下电压适用长度的极限为3.0nm。换言之，即使器件的裂缝宽度显示出相当大的变化，通过应用长时间周期的活化也可保持Ie和电压适用长度在基本不变的水平。通过应用短的裂缝宽度可减小达到极限数值所需的时间。
(例子6-1到6-4，比较例子5)
例子6-1到6-4的器件按照例子5-1到5-4的步骤制备。用于测量器件性能和观察器件的过程也与前述的例子相同。
例子6组器件的增能形成过程在包含H2气压水平为1.3Pa的气氛的中进行。对于每一器件，当施加脉冲电压Vh，器件电阻超过1MΩ时增能形成过程终止。
对于比较例子5的器件，增能形成过程在气压1.3×10-5Pa的真空度以及T1＝1毫秒，T2＝毫秒，Vh＝6V之下进行30分钟。器件的电阻逐渐增加，但是从不超过1MΩ。表4示出观察结果。
表4
      Vh     If  Ie    裂缝宽度      电压适用长度
      (V)    (mA)       (μA)        (nm)    (nm)例子6-1    6     1.0        2.     15     3.0例子6-2   10     0.9        1.8    20     3.5例子6-3   14     0.8        1.7    50     4.0例子6-4   18     0.8        1.3    80     5.0比较例5    6     1.5        1.0  ≥35   ≥5.0
作为通过电子显微镜观察的结果，例子6组具有Vh＝6V，10V和14V的器件显示出具有在整个电子发射区的长度上不大于50nm的宽度的均匀整形的裂缝。在具有Vh＝18V的器件的情形，裂缝宽度超过50nm，但是显示出相当均匀的数值。相反，比较例子5的器件显示出具有小于35nm的宽度的裂缝并且不足，因而在一定的位置导电薄膜可能被分流。
在以上例子6组中经受活化过程和后继处理的每一器件中，碳膜基本上在整个电子发射区2上形成，表明电子已经从整个电子发射区2的表面发射。另一方面，在比较例子5的情形，在电子发射区2的部分上没有碳膜形成。这可能与发射电流Ie的水平相关。
例子6组的每一个器件显示出器件电流If小于比较例子5的器件电流。这可能是因为前者的器件的电子发射区中形成了均匀的裂缝，因而在后继的活化步骤之中器件被均匀地活化抑制了任何漏电流的产生。在比较例子5的器件中的一定位置，电子发射区可能被分流，区域中提供了一个或者多个漏电流通道。
正如比较表3和表4可以明白那样，当与例子5组的那些器件比较时，在例子6组的器件中观察到裂缝宽度和电压适用长度的减小和发射电流的增加。这可能是由于对于前者的器件增能形成过程是在含有H2的气氛中进行的，促进了导电薄膜的化学还原和凝聚，而对于后者的器件该过程是在真空中进行的。于是明显地，对于前者器件增能形成过程中的功耗减小使得裂缝变得狭窄。
对于比较例子5的器件，由于在施加脉冲电压达到Vh并保持在那样的水平之后没有延长T1，可能形成了漏电流通路。
(例子7-1到7-4)
这些例子的器件的制备遵循例子5-1到5-4的步骤。
这些例子的每一个之中，通过溅涂Pt形成导电薄膜3。导电薄膜3显示出膜厚约为2.5nm，电阻为Rs＝3.5×104Ω/□。用于例子7-1到7-4的增能形成过程真空腔中的气氛分别为(1)真空(约为1.3×104Pa)，(2)H2 1.3Pa，(3)CO 130Pa，(4)丙酮1.3×103Pa。所施加的脉冲电压具有T1＝1毫秒，T2＝100毫秒，Vh＝10V以及Th＝10分钟。虽然电阻是逐渐上升的，除了使用H2的例子之外该电阻不超过1MΩ。在每一例子中，当脉冲波高上升到12V时，在施加几个脉冲之后电阻超过1MΩ，从而增能形成过程终止。
增能形成过程之后，整个真空腔55加热到180℃并抽空6小时以便减小内部气压达到大约1.3×103Pa用于活化过程。
表5示出观察结果。
表5
      气氛    If     Ie        裂缝宽度    电压适用长度
              (mA)          (μA)     (nm)    (nm)例子7-1         真空     1.0    1.5.       15     3.5例子7-2         H2      0.9    2.0        10     3.0例子7-3         CO       1.0    1.4        15     4.0例子7-4         丙酮     1.0    1.4        15     4.0
作为通过电子显微镜观察的结果，在经受增能形成过程之后，所有的器件显示出在电子发射区的整个长度上宽度小于20nm的均匀的裂缝。这一例子组的每一器件的裂缝都小于例子5和6组以及比较例子4和5的任何器件的裂缝。这可以解释为以下事实，即裂缝宽度变化是与导电薄膜的材料相关的，而这些器件的导电薄膜的材料具有高于前述例子的材料的熔点。
在活化过程之后，这一例子组的每一个器件显示出碳膜在整个电子发射区2上均匀地形成，表明电子已经基本上从整个电子发射区的表面发射。
这一例子组的器件显示出器件电流小于比较例子4和5的任何器件的电流。这可能是因为器件上形成了均匀的裂缝，因而没有形成漏电流通路，并且在这一例子组的每一器件中电子发射区被均匀地活化。
正如观察表5可以明白，在含有H2的气氛中进行增能形成过程的器件显示出比任何其它器件较小的裂缝宽度和较大的发射电流。这可能是由于导电薄膜的凝聚由于H2的存在而被促进，并且增能形成过程是在减小的电流水平下进行的，因而减小了裂缝的宽度。另一方面，如同在真空的情形那样，CO和丙酮没有显示出对于促进Pt颗粒凝聚的任何效果。
(例子8-1和8-2)
这些例子的器件的制备如同例子5-1和5-4的情形，所不同之点如下。
这些例子的每一个之中，导电薄膜3如同例子组5的情形中那样由PdO细颗粒制成。用于增能形成的脉冲电压是矩形脉冲，T1＝1毫秒，T2＝100毫秒，以及Vh＝6.0V。在Vh＝6.0V保持不变时电阻逐渐上升，并且当脉冲波高上升到7.0V电阻超过1MΩ时，增能形成过程终止。
用于例子8-1和8-2的增能形成过程的真空腔中的气氛分别为(1)CO13Pa，(2)丙酮1.3×10-3Pa。
表6示出观察的结果。
表6
    气氛    If     Ie    裂缝宽度    电压适用长度
          (mA)          (μA)    (nm)    (nm)例子8-1      CO     1.0     1.6      25      3.5例子8-2     丙酮    1.0     1.6      28      3.2
如前所述，在例子组7中导电薄膜由Pt制成，CP和丙酮没有显示出对于促进导电薄膜凝聚的任何作用。与此相反，在这一例子组中促进了导电薄膜的化学还原和生成物的凝聚，达到减小增能形成过程的功耗和裂缝宽度。对于导电薄膜应用其它易还原的金属氧化物可提供类似的效果。
(例子9-1到9-5)
这些例子的器件的制备如同例子5-1和5-4的情形，所不同之点如下。
这些例子的中，增能形成过程在1.3×10-4Pa的真空中进行，用于增能形成的脉冲电压是矩形脉冲，T1＝1毫秒，以及可变的T2对于各个例子分别为(1)2毫秒，(2)5毫秒，(3)10毫秒，(4)100毫秒，以及(5)1秒。选择不变的电压Vh＝6.0V。在Vh＝6.0V保持不变时电阻逐渐上升，并且此后Vh上升到7.0V看到器件电阻超过1MΩ时增能形成过程终止。
表7示出观察的结果。
表7
       T2    If    Ie    裂缝宽度      电压适用长度
      (毫秒)      (mA)      (μA)    (nm)   (nm)例子9-1     2        1.0      0.8     50     4.5例子9-2     5        1.0      1.0     45     4.2例子9-3    10        1.0      1.2     40     4.0例子9-4   100        1.0      1.5     30     3.0例子9-5  1000        1.0      1.5     30     3.0
从以上表7可见，裂缝宽度，电压适用长度和电子发射性能与用于增能形成的脉冲间隔T2相关。这可能归因于这样的事实，如果脉冲间隔T2与脉宽T1相比不大，则施加脉冲电压所产生的热量在器件中积累而提高了电子发射区的温度并扩大了裂缝宽度。因而，T2较好是五倍于更好是十倍于最好是一百倍于T1。
(例子10，比较例子6)这些例子的每一个，在图13所示的单一基片上制备多个器件，每一器件具有如图1A和1B所示的结构。这些例子的器件是遵循例子5-1到5-4的步骤制备，测量和观察的。
这些例子的每一个之中，通过溅涂Pt形成每一器件的导电薄膜3。导电薄膜3显示出膜厚约为1.5nm，电阻为Rs＝5×104Ω/□。
这些例子的每一个增能形成过程在大约1.3×10-4Pa的真空中进行。用于增能形成的脉冲电压是矩形脉冲，T1＝1毫秒，T2＝100毫秒，Vh＝5.5V，以及Th＝10分钟。在保持该电压达预定时间后，T1变为5毫秒，器件电阻超过1MΩ，这时增能形成过程终止。
对于两个例子电压为与比较例1相同的逐渐增加波高的矩形脉冲电压。
对于例子10应用22V的器件电压，而对于比较例子6的器件电压选择18V。从变化的角度对于If和Ie具体进行了观察。
表8示出观察的结果。
表8
  Vf    If    ΔIf    Ie    ΔIe    裂缝宽度
 (V)    (mA)   (％)  (μA)  (％)     (nm)例子10       32    1.0    4.8   1.1    4.6      50比较例子6    18    1.1    26    1.0     31    40-100
通过电子显微镜的观察结果，例子10器件显示出在经过增能形成后的整个电子发射区上具有不大于50nm的均匀宽度的裂缝，而经过增能形成过程的比较例子6的器件显示出从40到100nm变化的宽度的不均匀裂缝。
经过活化过程后的步骤的每一个器件中，碳膜在整个电子发射区上形成，表明电子已经从那样的区域的整个表面区域发射。与此相反，在比较例子6的电子发射区2的部分上没有碳膜。
于是，根据本发明所制备的器件实现了均匀的电子发射性能。
(例子11)
这例子的器件的制备如同例子5-1和5-4的情形，所不同之点如下。
这例子之中，器件电极分开2μm的距离L。导电薄膜如同例子组5的情形中那样由PdO细颗粒制成并显示出膜厚约为6nm，电阻Rs＝4.2×104Ω/□。增能形成过程在10-6的真空中进行。用于增能形成的脉冲电压是矩形脉冲，T1＝1毫秒，T2＝100毫秒，Vh＝5.5V，以及Th＝10分钟。在预定时间后，T1变为5毫秒，看到器件电阻超过1MΩ，这时增能形成过程终止。
活化过程在真空腔55中进行，导入WF6以实现内部气压为1.3×10-1Pa。这时，施加T1＝2毫秒，T2＝10毫秒，波高为20V的矩形脉冲电压。基片加热到150℃。
对于稳定化过程，真空腔加热到200℃并抽空2小时直至气压降低到大约10-6Pa。
为了观察性能，向器件施加了波高20V的脉冲电压。
表9示出观察结果。
表9
       If    Ie    裂缝宽度     电压适用长度
      (mA)    (μA)      (nm)      (nm)例子8-1   1.0      2.0        30        3.8
通过电子显微镜的观察结果，该例子器件显示出在增能形成后的整个电子发射区上具有30nm的均匀宽度的裂缝，而经过增能形成过程的比较例子的器件显示出从40到100nm变化的宽度的不均匀裂缝。经过活化过程后的步骤之后，W薄膜观察到在整个电子发射区2上形成，表明电子已经从电子发射区的整个表面发射。
于是，根据本发明所制备的器件实现了均匀且优异的电子发射性能。
(例子12，比较例子7)
这例子的器件的制备遵循例子5-1和5-4的步骤。
这些例子之中每一个，借助于溅涂沉积Ni形成器件电极。器件电极分开50nm的距离L。导电薄膜由PdO细颗粒制成并具有膜厚10nm。该薄膜显示出电阻Rs＝8×104Ω/□。
例子12中，用于增能形成过程的是三角形脉冲电压如图23A所示具有T1＝100微秒，T2＝10毫秒。脉冲波高保持在10V不变的水平。流经器件的电流显示出峰值为2.5mA。真空腔中的气氛开始等于1.3×10-4Pa，然后在导入H2 2％-N2 98％混合气体后上升到1.3×10-3Pa。
流经器件的电流在混合气体导入后逐渐下降，并且在气体开始导入后3分钟回升到0.5mA。并突然下降到10μA在这其间最大功耗率为85mW。
对于比较例子7的器件通过施加如图23B所示的具有渐增波高的三角形脉冲电压进行增能形成起始波高为5V，逐渐增加到增能形成过程终止时的14V。在这其间，最大电流为10.5mA，最大功耗率为147mW。真空腔保持在1.3×10-4Pa。通过向器件施加20V的三角形脉冲电压观察每一器件的If和Ie。
表10示出观察结果。
表10
        气氛    If    Ie
                (mA)    (μA)例子12      H2-N2  1.5    1.8比较例子7   真空     0.8    1.2
(例子13)
这例子的器件的制备遵循例子5-1和5-4的步骤。
这些例子之中每一个，借助于溅涂沉积Ni形成器件电极。器件电极分开50nm的距离L。导电薄膜由PdO细颗粒制成并具有膜厚10nm。该薄膜显示出电阻率Rs＝8×104Ω/□。
例子12中，用于增能形成过程的是三角形脉冲电压如图23A所示具有T1＝100微秒，T2＝10毫秒。脉冲波高保持在10V不变的水平。流经器件的电流显示出峰值为2.5mA。真空腔中的气氛开始等于1.3×10-4Pa，然后在导入H2 2％-N298％混合气体后上升到1.3×10-3Pa。
流经器件的电流在混合气体导入后逐渐下降，并且在气体开始导入后回升3分钟。在这其间最大功耗率为85mW。
对于比较例子7的器件通过施加如图23B所示的具有渐增波高的三角形脉冲电压进行增能形成起始波高为5V，逐渐增加到增能形成过程终止时的14V。在这其间，最大电流为10.5mA，最大功耗率为147mW。真空腔保持在1.3×10-4Pa。通过向器件施加20V的三角形脉冲电压观察每一器件的If和Ie。
表10示出观察结果。
表10
   气氛      If       Ie
   (mA)    (μA)    (μA)例子12 H2-N2  1.5      1.8比较例7真空     0.8      1.2
在例子13中，一个脉宽T1＝100μs T2＝16.7ms的矩形脉冲被用于增能形成处理过程。脉冲高度保持为恒定的10V。流经器件的电流的峰值为1.7mA，在该条件下，H2 1％-Ar 99％的混合气体被逐渐引入真空腔直到压力升高到1.3×103Pa。基混合气体引入5分钟后，增能形成过程停止。器件的If和Ie可通过向器件施加18V脉冲电压而观测。
表11显示了观测结果
表11
           If             Ie
          (mA)          (μA)例子13        1.5            2.1
(例子14-1到14-3，比较例子8)
这些例子的每一个中，如同例子4的情形那样，制备了每一个包含装设在一基片上并装有矩阵布线结构的大量表面导电电子发射器件的电子源并装入各个成象装置。电子发射器件被装设到包括用于基道的一个20行和60列的矩阵之中。
对于这些例子遵循例子4的步骤A到H以及气密封过程。但是对于每一器件，器件电极分开距离L＝3μm，并且具有长度W1＝200μm。通过溅涂产生一Pt的导电薄膜达到1.5nm的厚度。用于成形的Cr掩膜具有厚度50nm。导电薄膜的电阻率为Rs＝5×104Ω/□。
在完成气密封操作之后，分别应用以下将说明的从A到C的方法使得三对成象装置经受增能形成。对于比较例子8应用第四个方法或者D方法使得另一对成象装置经受增能形成，这也将在以下说明。装置的每一对的一个在增能形成过程后通过电子显微镜进行观察。
如图21中所示，通过向共用电极1401连接其外部端子Doy1到Doy10，Y-方向导线73共同连接到共用电极1401并进而连接到脉冲产生器1402的接地侧端。X-方向导线72利用其外部端子Dox1到Dox20被连接到控制开关电路1403。该开关电路如图21中简略所示为每一外部端子设计指向或者为脉冲产生器1402或者为接地。
方法A：
利用真空系统通过抽气抽空外壳88直到其内部气压降低到1.3×10-4Pa之下，然后向器件施加脉冲电压。该脉冲电压波高从0V逐渐上升到6V，这时波高保持在这一电平。脉宽为T1＝100微秒，脉冲间隔为T2＝833微秒。这时，开关控制电路1403通过外部端子Dox1到Dox20之一连接到脉冲产生器1402并接地，以便在与T2同步中循环选择器件行之一。于是，脉宽为T1＝100微秒脉冲间隔为T2＝16.7毫秒的脉冲电压以f＝60Hz的频率施加到每一个电子发射器件。
脉冲波高保持在6V达10分钟，这其间器件电流逐渐降低。此后，脉冲宽度变为T＝500微秒。当从脉冲波高和器件电流所确定的每一X-方向的导线的电阻超过16.7kΩ(或者对于每一器件电阻为1MΩ)时，终止施加脉冲电压。
方法B：
如同在方法A中的情形抽空外壳88之后，向其导入H2气体直至气压达到1.3Pa。
然后，施加如同方法A的脉冲电压，保持波高在6V达10分钟，发现，由脉冲波高和器件电流所确定的每一X-方向的导线的电阻超过16.7kΩ，这时终止施加脉冲电压。然后外壳再次被抽空。
方法C：
如同在以上方法A中的情形抽空外壳88之后，X-方向导线的仅仅Dox1连接到脉冲产生器1402以便向每一电子发射器件以f＝60Hz的频率施加脉宽为T1＝100微秒脉冲间隔为T2＝16.7毫秒的脉冲电压。如同在方法A的情形，脉冲波高保持在6V达10分钟，此后，脉冲宽度变为T1＝500微秒。每一X-方向的导线的电阻超过16.7kΩ时，终止施加脉冲电压。然后操作开关电路以选择下一个器件行用于另一增能形成操作。这一过程反复进行直至所有的20个器件行进行了增能形成处理。
方法D：
如同在以上方法A中的情形抽空外壳88之后，向每一电子发射器件施加脉宽为T1＝100微秒脉冲间隔为T2＝833μS的脉冲电压，转换电路与方法A中相同的方式操作。于是象方法A那样，向每一电子发射器件以f＝60Hz的频率施加脉宽为T1＝100微秒脉冲间隔为T2＝16.7毫秒的脉冲电压。
脉冲波高是以0.1V的台阶逐步上升的。当波高达到12V时，每一器件的电阻超过16.7kΩ，从而暂停施加脉冲电压。
在经过处理的每一个器件的电子发射区2，观察到10nm(B)或者15nm(方法A或者C)的均匀裂缝。在比较例子8中，裂缝是不均匀的并且在100和200nm之间波动。
然后，器件通过向其施加脉冲电压而经受活化过程。在例子14组中，应用具有参照方法A的脉宽和脉冲间隔的矩形脉冲电压，但是选择波高为15V。向外壳88导入丙酮直至其内部气压达到1.3×10-2Pa，这时观察器件电流If。
然后，进行稳定化过程。在此过程中，外壳加热到160℃抽空到内部气压降低到1.3×10-5Pa。然后，抽气管(未示出)以燃汽喷灯烧熔闭合而使得外壳88气密封。以高频加热工艺进行吸气剂处理以便保持外壳内部的真空度。
然后所制备的每一成象装置通过利用外部端子Dox1到Dox20，Doy1到Doy60施加来自信号产生器(未示出)的扫描信号和调制信号而被驱动进行操作。同时，通过高压端子Hv向金属衬85施加7kV的高压以便加速电子束直至其撞击并激发荧光膜84，荧光膜通过轮流发荧光而稳定地产生优良的图象。
同时，测量流入高压端子Hv的电流和发射电流Ie。对于每一装置，每一器件行(60个器件)的变量ΔIe和平均值Ie示于以下表12之中。
表12
               方法         Ie          ΔIe
                          (μA)         (％)例子14-1           A            90           5例子14-2           B           120           5例子14-3           C            90           5比较例子8          D            60          15
例子14-1到14-3的每一个的电子源的ΔIe同比较例子8的电子源的对应项比较时是很小的，证明了电子发射器件的均匀性。例子14-1到14-3的每一个的电子源的电子发射器件在增能形成过程中保持给定的脉冲波高Vh(6V)，而比较例子8的电子源的电子发射器件显示出在0到12V之间明显的变化。器件(增能形成之前)电阻的变化反应到为施加到电子发射器件的电压的变化。而且，用于比较例子8的脉冲电压高于例子组14的对应项。
(例子15)
图17是应用根据本发明的方法所实现的显示装置以及例子14中所制备的显示板的框图，其中的装设提供了来自包括电视传输和其它图象源的各种信息源的可视信息。
在图17中，表示出一个显示板1001，一显示板驱动器1002，一显示板控制器1003，一多路复用器1004，一解码器1005，一输入/输出接口电路1006，一CPU 1007，一图象产生器1008，图象输入存储接口电路1009，1010及1011，一图象输入接口电路1012，TV信号接收器1013和1014，以及一输入单元1015。(如果显示装置用于接收由视频和音频信号构成的电视信号，则与图中所示的电路一同，还需要用于接收，分离，再生，处理和存储音频信号的电路，扬声器。然而就本发明的范围而言在此忽略那些电路和器件)。
现在随其中的图象信号流说明该装置的组成部件。
首先，TV信号接收器1014是用于接收经由应用电磁波的无线传输系统和/或专用光学远程通信网所传输的TV图象信号的电路。所使用TV信号系统不限于特定的一种，并显然诸如NTSC，PAL以及SECAM也可与其使用。该装置特别适用于涉及较大数目扫描行的TV信号(特别是诸如MUSE制式的高清晰度TV系统)，因为该装置可用于包含大量象素的大显示板1001。由TV信号接收器1014所接收的TV信号送到解码器1005。
TV信号接收器1013是用于接收经由应用同轴电缆和/或光纤的有线传输系统所传输的TV图象信号的电路。同TV信号接收器1014一样，所使用TV信号系统不限于特定的一种，并由TV信号接收器1013所接收的TV信号送到解码器1005。
图象输入接口电路1012是用于接收来自诸如TV相机或者图象拾取扫描器的图象输入装置的图象信号的电路。它也将所接收的图象信号送到解码器1005。
图象输入存储器接口电路1011是用于检索存储在视频磁带录像机(以下称为VTR)中的图象信号的电路，所检索的图象信号也送到解码器1005。
图象输入存储器接口电路1010是用于检索存储在视盘中的图象信号的电路，所检索的图象信号也送到解码器1005。
图象输入存储器接口电路1009是用于检索存储在诸如所谓静止盘等用于存储静止图象数据的装置中的图象信号的电路，所检索的图象信号也送到解码器1005。
输入/输出接口电路1006是用于连接显示装置和诸如计算机、计算机网络或打印机等外部输出信号源的电路。该电路对于图象数据以及字符和图形数据进行输入/输出操作，并且适当的时候，对于显示装置的CPU 1007和外部输出信号源之间的控制信号和数值数据进行操作。
图象产生电路1008是用于产生在显示屏上待显示的图象数据的电路，图象数据的产生是基于经过输入/输出接口电路1006由外部输出信号源而来的或者来自CPU 1007的图象数据和有关字符及图形的数据。该电路包括用于存储图象数据和有关字符及图形的数据的可重新加载存储器，用于存储对应于给定的字符码的图象模式的只读存储器，用于处理图象数据的处理器，以及产生屏幕图象所必须的其它电路部件。
由图象产生电路1008所产生的用于显示的图象数据被送到解码器1005，并且适当的时候，它们也可经由输入/输出接口电路1006送到诸如计算机网络或者打印机等外部电路。
CPU 1007控制该显示装置并进行在显示屏上待显示的图象的产生、选择编辑的操作。
例如，CPU 1007向多路复用器1004发送控制信号并适当地选择及组合用于在显示屏上待显示的图象的信号。同时，它产生用于显示板控制器1003的控制信号并借助于图象显示频率，扫描方法(例如隔行扫描或是非隔行扫描)，每帧扫描行数等等控制显示装置的操作。
CPU 1007还向图象产生电路1008发送图象数据和有关字符及图形的数据，并通过输入/输出接口电路1006访问外部计算机以及存储器以获得外部图象数据和有关字符及图形的数据。CPU的设计还可使得它参与显示装置的其它操作，包括象个人计算机或者字处理器那样产生和处理数据的操作。CPU1007还可通过输入/输出接口电路1006连接到外部计算机网络，以便联合进行计算和其它操作。
输入单元1015用于向CPU 1007发送由操作者给它的指令，程序和数据。实际上，它可从诸如键盘，鼠标器，控制杆，条形码读取器和语音识别装置以及任何它们的组合。
解码器1005是用于把通过电路1008到1014输入的各种图象信号转换为用于三原色的信号、亮度信号及I和Q信号的电路。如图22A到22C中的虚线所示，解码器1005最好包括用于处理诸如需要图象存储器用于信号转换的MUES系统的图象存储器。装设图象存储器还便于通过解码器1005与图象产生电路1008及CPU 1007结合使得静止图象的显示，以及诸如淡化、插入、放大、缩小、合成及编辑帧等的操作在操作上易于进行。
多路复用器1004用于根据由CPU给出的控制信号适当选择在显示屏上待显示的图象。换言之，多路复用器1004来自解码器1005的一定的已经转换的信号并将它们送到驱动电路1002。它还可将显示屏分为多个帧，以便在用于显示单一帧的时间周期中通过从一组图象信号切换到一不同组的图象信号而同时显示不同的图象。
显示板控制器1003是用于根据来自CPU 1007所传输的控制信号控制驱动电路1002操作的电路。
其中，它操作向驱动电路1002传输用于控制驱动显示屏的电源(未示出)操作顺序的信号，以便规定显示屏的基本操作。它还向驱动电路1001传输用于控制图象显示频率以及扫描方法(例如隔行扫描或非隔行扫描)，以便规定驱动显示屏的方式。如果适当，它还向驱动电路1002传输用于在亮度、对比度、色调及清晰度方面控制在显示屏上待显示的图象的质量的信号。
如果适当，显示板控制器1003向驱动电路1002传输用于在图象亮度、对比度、色调和/或清晰度方面控制待显示的图象质量的控制信号。
驱动电路1002是产生要施加于显示板1001的驱动信号的电路。它根据来自上述多路复用器1004的图象信号以及来自显示板控制器1003的控制信号操作。
根据本发明具有如上所述结构并示于图22A到22C的一个显示装置可在显示板1001上显示来自各种图象数据源所给定的各种图象。具体而言，诸如电视图象信号等图象信号在送往驱动电路之前通过解码器1005被转换回并然后由多路复用器1004选择。另一方面，显示控制器1003根据用于行将在显示板1001上显示的图象的图象信号产生用于控制驱动电路1002操作的控制信号。然后驱动电路1002根据该图象信号和控制信号向显示板1001施加驱动信号。于是，图象在显示板1001上显示。所有上述操作由CPU 1007以协调的方式控制。
如上所作的详述，本发明提供了包含大量电子发射器件并电子发射操作稳定的电子发射器件以及包含大量这种器件的电子源以及装有这种可显示优秀质量的图象的成象装置。

Claims (36)

1.包含一对装设在一基片上的电极和连接该电极的导电薄膜并具有在其中形成的电子发射区的一种电子发射器件，其特征在于，在电子发射区中形成了具有小于50nm均匀宽度的一个裂缝。
2.根据权利要求1的电子发射器件，其中在电子发射区中它显示出小于5nm的电压适用长度。
3.根据权利要求1的电子发射器件，其中电子发射区带有由不同于导电薄膜的材料制成的覆膜。
4.根据权利要求3的电子发射器件，其中电子发射区的所述覆膜的材料是碳、碳的化合物或者它们的混合物。
5.根据权利要求3的电子发射器件，其中电子发射区的所述覆膜的材料是金属、金属化合物或者它们的混合物。
6.一种电子源，其特征在于，它包含根据权利要求1到5的任何的电子发射器件。
7.根据权利要求6的一种电子源，其中它包含具有多个电子发射器件的一行或多行以及用于驱动每一个电子发射器件的矩阵连线排布。
8.根据权利要求6的一种电子源，其中它包含具有多个电子发射器件的一行或多行以及用于驱动每一个电子发射器件的梯状连线排布。
9.一种成象装置，其特征在于，它包含根据权利要求6的一电子源和用于当被从该电子源所发射的电子束照射时成象的一成象部件。
10.一种成象装置，其特征在于，它包含根据权利要求6的一电子源，用于控制ON/OFF及从该电子源发射的电子束的强度的控制器，和用于当被从该电子源所发射的电子束照射时成象的一成象部件。
11.一种制造包含一对装设在一基片上的电极和连接该电极的导电薄膜并具有在其中形成的电子发射区的电子发射器件的方法，其特征在于它包含在一导电薄膜中形成电子发射区的步骤，该步骤在包含用于促进导电薄膜的化学还原/或凝聚的气体的气氛中进行。
12.根据权利要求11的一种制造电子发射器件的方法，其中所述用于促进导电薄膜的化学还原/或凝聚的气体是H2。
13.根据权利要求11的一种制造电子发射器件的方法，其中所述用于促进导电薄膜的化学还原/或凝聚的气体是CO或者一种有机物。
14.根据权利要求11到13的任何一种制造电子发射器件的方法，其中所述形成的电子发射区的步骤包括引起一电流流经由金属氧化物制成的导电薄膜。
15.根据权利要求14的一种制造电子发射器件的方法，其中所述电流是通过向导电薄膜施加一脉冲电压而被引起流经导电薄膜的，该脉冲电压满足T2≥5×T1的要求，其中T1是脉宽，T2是脉冲间隔，该脉冲电压的波高使得它逐渐引起导电薄膜材料凝聚或者被逐渐升高到预定的电压水平并然后保持在那样的水平。
16.根据权利要求15的一种制造电子发射器件的方法，其中所述脉冲电压的波高保持在预定的电压水平并此后增加脉宽。
17.根据权利要求15的一种制造电子发射器件的方法，其中所述脉冲电压的波高保持在预定的电压水平并然后增加。
18.根据权利要求11到13的任何一种制造电子发射器件的方法，其中电子发射区带有由不同于导电薄膜的材料制成的覆膜。
19.根据权利要求18的一种制造电子发射器件的方法，其中电子发射区的所述覆膜的材料是碳、碳的化合物或者它们的混合物。
20.根据权利要求18的一种制造电子发射器件的方法，其中电子发射区的所述覆膜的材料是金属、金属化合物或者它们的混合物。
21.制造包含多个电子发射器件的电子源的一种方法，其特征在于所述电子发射器件是根据权利要求11到13的任何之一所定义的方法制造的。
22.根据权利要求21的一种制造电子源的方法，其中所述形成电子发射区的步骤包括引起一电流流经由金属氧化物制成的导电薄膜。
23.根据权利要求22的一种制造电子源的方法，其中所述电流是通过向导电薄膜施加一脉冲电压而被引起流经导电薄膜的，该脉冲电压满足T2≥5×T1的要求，其中T1是脉宽，T2是脉冲间隔，该脉冲电压的波高使得它逐渐引起导电薄膜材料凝聚或者被逐渐升高到预定的电压水平并然后保持在那样的水平。
24.根据权利要求23的一种制造电子源的方法，其中所述脉冲电压的波高保持在预定的电压水平并此后增加脉宽。
25.根据权利要求23的一种制造电子源的方法，其中所述脉冲电压的波高保持在预定的电压水平并然后增加。
26.根据权利要求21的一种制造电子源的方法，其中电子发射区带有由不同于导电薄膜的材料制成的覆膜。
27.根据权利要求26的一种制造电子源的方法，其中电子发射区的所述覆膜的材料是碳、碳的化合物或者它们的混合物。
28.根据权利要求26的一种制造电子源的方法，其中电子发射区的所述覆膜的材料是金属、金属化合物或者它们的混合物。
29.一种制造包含多个电子发射器件和用于当被从该电子源所发射的电子束照射时成象的一成象部件的成象装置的方法，其特征在于所述电子发射器件是根据权利要求11到13的任何之一所定义的方法制造的。
30.根据权利要求29的一种制造成象装置的方法，其中所述形成电子发射区的步骤包括引起一电流流经由金属氧化物制成的导电薄膜。
31.根据权利要求30的一种制造成象装置的方法，其中所述电流是通过向导电薄膜施加一脉冲电压而被引起流经导电薄膜的，该脉冲电压满足T2≥5×T1的要求，其中T1是脉宽，T2是脉冲间隔，该脉冲电压的波高使得它逐渐引起导电薄膜材料凝聚或者被逐渐升高到预定的电压水平并然后保持在那样的水平。
32.根据权利要求31的一种制造成象装置的方法，其中所述脉冲电压的波高保持在预定的电压水平并此后增加脉宽。
33.根据权利要求31的一种制造成象装置的方法，其中所述脉冲电压的波高保持在预定的电压水平并然后增加。
34.根据权利要求29的一种制造成象装置的方法，其中电子发射区带有由不同于导电薄膜的材料制成的覆膜。
35.根据权利要求34的一种制造成象装置的方法，其中电子发射区的所述覆膜的材料是碳、碳的化合物或者它们的混合物。
36.根据权利要求34的一种制造成象装置的方法，其中电子发射区的所述覆膜的材料是金属、金属化合物或者它们的混合物。
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