CN1226765C - 电子发射装置、电子源及成像设备以及电视机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供电子发射装置、电子源及其制造方法和成象设备。电子发射装置，具有以碳为主要成分的电子发射部件和设于此电子发射部件附近的取出电极，基本上能只从此电子发射部件中靠近取出电极附近的区域发射电子，在将此电子发射装置作为电子源构成扰像设备中，能减少亮度不匀和异常照明，其特征在于使电子发射部件(4)的电子发射阈值电场在取出电极(2)附近处低而在远离此电极(2)处高。

Description

电子发射装置、电子源 及成像设备以及电视机
技术领域
本发明涉及电子发射装置(元件)与采用它的电子源、电视广播的显示设备、电视会议系统与计算机等的显示设备，此外采用感光鼓等构成的作为光打印机的成像设备。
背景技术
对金属施加106v/cm以上的强电场而由金属表面发射电子的电场发射(FE)型的电子发射装置，作为一种冷电子源正受到重视。
近年来，特别是在显示设备等成像设备中，采用液晶的平板型显示设备来取代CRT虽已普及，但由于不是自发光型而存在有必须具备背景光等问题，因而希望能有自发光型显示设备。若是FE型冷电子源能实用化，就可制成薄型的自发光图像显示设备，也有助于减少电力消耗和轻量化。
作为纵式的FE型例子，已知有C.A.Spindt于“具有钼锥的薄膜场发射阴极的物理性质”，J.Appl.Phys，47，5248(1976)等所公开的(以下称为Spindt型)。
另外在2000年的SID(信息显示学会)预稿集P386中，示明了在电极的一端附近设置碳纳米管电子发射体的二极管结构。通过使电子发射体设于电极的一端附近，于端部中形成较电极中央部高的电场，由于只是在电子发射区的端形成高电场区，发射的电子有窄的轨道，表明能获得小的电子束点。
再有，2000年17届IDW(国际显示讨论会)的预稿集P1005中给出了三极管结构(只是剖面结构)的电子发射装置。此结构示明于图7，其中的71为基板、72为下电极(栅电极)、73为绝缘层、74为上电极(阴极)、75为碳纳米管、76为阳极(荧光体)。绝缘层73采用SiO2与聚酰亚胺组成的两种类绝缘层。这些单元构成为，通过使下电极72取高电位而于上下电极间形成强电场，从设于电极74上的碳纳米管75通过电场发射电子，到达荧光体的阳极76。
据报导，先有例子中所用的碳纳米管为发射电子所必须的阈值电场为数V/μm。对于具有三极管结构的电子发射装置，由于使用具有低阈值电场的电子发射材料可降低电子发射必须的低压，这不仅能降低驱动设备的费用而且在降低电力的消耗上极为重要。
但在阳极与阴极间加高电压时，根据条件有时不对栅电极加电压，而由阴极与阳极间形成的电场从阴极上的电子发射体直接引出电子到达阳极。在此情形下由于与给栅电极施加电压引出电子的情形有不同的电子轨道，则电子不仅不能到达阳极上期待的区域，而且由电极进行的调制是无效的，于是在成像设备中会引起颜色改变，使照明异常，是导致图像质量下降的主因。另外，上述现像即使在成像设备内只存在一种时，也会成为设备的缺陷，而将构成使成像设备的设计范围狭窄的主要原因。
发明内容
本发明的目的即在于解决上述问题。
本发明的电子发射装置具有以碳为主要成分的电子发射部件和设于此部件邻近的取出电极，其特征在于，此电子发射部件的电子发射阈值电场(开始发射电子所必须的阈值电场)在靠近取出电极附近处低而在离其远处高。
根据本发明的电子发射装置，包括：取出电极，和包含碳的电子发射部件，所述电子发射部件至少具有的一区和第二区，所述第二区比所述第一区远离所述取出电极，所述第二区电子发射阈值电场比所述第一区电子发射阈值电场高。
在上述电子发射装置中，以所述碳为主成分的电子发射部件的例子中包含许多碳纤维，而这些碳纤维是具有SP2键的石墨纳米纤维、碳纳米管、无定形碳或它们之中两种以上的混合物组成。另一种以碳为主要成分的电子发射部件则是具有SP3键的金刚石、类金刚石碳，无定形碳或它们之中两种以上的混合物组成的薄膜。
能同上述电子发射部件起化学反应的物质例如是水或氧或二氧化碳。在上述阈值电场控制工序，能进行由电子发射部件释放出电子。此时，从电子发射部件看，给取出电极以负电位，通过真空，给相对于电子发射部件配置的阳极，从前述电子发射部件来看给于给正电位。
具有将上述电子发射装置的许多个并联设置，而由连接线连接成的电子发射装置列至少一列的电子源。构成包括有上述电子发射装置多个排列成的电子发射装置列的至少一列以上，且将驱动电子发射装置的低电位供给用配线和高电位供给用配线按矩阵配置的电子源。构成具有上述电子源与由此电子源发射出的电子形成图像的成像部件，根据信息信号控制电子源的各电子发射装置的电子发射量的成像设备。
于绝缘基板上，构成包括有由多个电子发射装置排成的列至少一列以上，且将驱动电子发射装置的低电位供给用配线和高电位供给用配线按矩阵配置的电子源的制造方法，由此制造方法制造电子发射装置。作为上述阈值电场控制工序的一个例子是选择电子发射装置而驱动各列，按线顺次进行。作为此阈值电场控制工序的另一个例子是选择电子发射装置而驱动每个单元。
根据本发明的电子发射装置与电子源，基本上能够只从电子发射部件中靠近取出电极附近的区域发射电子，而在采用此电子源构成的成像设备中，则能形成减少亮度不匀与异常照明的优质图像。
根据本发明的成像设备，包括上述的电子源和通过此电子源发射的电子形成图像的成像部件。
根据本发明的电视机，包括上述的成像设备。
附图说明
图1A与1B例示本发明的基本的电子发射装置。
图2说明本发明的电子发射装置制造方法中的阈值电场控制工序。
图3例示使本发明的电子发射装置工作时的结构。
图4A～4F示明第一实施例的电子发射装置的制造工序。
图5示明第二实施例的电子发射装置。
图6例示采用本发明的多个电子发射装置的矩阵电路结构。
图7示明叠层型的先有例子。
图8例示碳纤维的一种形态。
图9例示碳纤维的另一种形态。
具体实施方式
下面说明本发明的实施形式例，但本发明并不局限于这些实施形式。
首先用图2说明本发明的具有因离取出电极的距离不等而有不同的电子发射阈值电场的电子发射部件形成工艺的例子。
图2中，1为后部基板，2为取出电极(有时称为“栅电极”或“门”，3为阴极(或称为“发射极”)，4为电子发射部件，5为传导性材料，20为真空容器，21为阳极基板，22为阳极，23为阳极与电子发射装置间形成的表面某一定电位的等电位线，24为距栅电极高度S处规定的电子发射部件的最上面，25为真空排气装置，26为与电子发射部件起化学反应的物质或与电子发射部件起物理反应物质所在的容器。此外，有时也把上述阴极3与传导性材料5在一起称作为“发射极”)。
这里规定电极2、3之间的间隙距为d，后部基板与阳极基板21间的距离为H。
首先将电子发射装置置于真空容器20内，用排气装置25形成真空，对此单元施加电压使栅电极2成为低电位而电子发射部件4成为高电位。然后对与其板1隔距离H相对设置的阳极施加比电子发射部件4更高的电位，此时形成图2所示的等电位线23。
从图2可见，在电子发射部件4的表面上形成具有某特定电位的电位线23，且形成为从离开栅电极2最近的区域开始，随着愈远离开栅电极2便愈接近电子发射部件。这就是说，在电子发射部件4的表面上与栅电极2接近的区域的电场强度弱，而距栅电极2远的区域的电场强。
在上述状态下，当据适当的条件于阳极电压Va和高度H下工作时，为使离栅电极远的区域的电场强度达到发射电子的充分的电场强度，可以使距栅电极远的区域的电子发射部件处于发射电子而离栅电极近的区域处于不发射电子的状态。
在上述情形下，打开包含有与电子发射部件起反应物质的容器26的阀(未图示)，将微量的反应物质引入真空容器20内。
前述的与电子发射部件4起反应的物质主要有化学作用的物质和物理作用的物质两种。作为起化学反应的物质当电子发射部件4所用材料为碳时，例如可以用O2、H2O与CO2等。作为起物理反应的物质主要是通过电子束的作用成为带电粒子的物质，最好是Ar等质量数较大的物质。上述物质气体的导入压力虽因气体种类而异。但一般在发射电子时的情况，与电子发射部件4起化学反应时约为1×10-4～1×10pa，起物理反应时约为1×10-6～1×10pa。
在上述状况下，在发射电子的部分中，由于温度高等原因增强了化学活性，将比未发射电子的区域更快地进行与电子发射部件的化学反应，而电子发射部件便将由于化学侵蚀、消除使其形态变化或是消失。结果使电子发射阈值电场升高。
在未发射电子的部分中，由于发射出的电子使导入真空内的前述起物理反应的物质的气体离子化，通过这种离子冲撞电子发射部，使电子发射部件侵蚀、除去致电子发射部件的形式变化或消失。结果使电子发射阈值电场升高。
根据本发明的伴随施加电场的阈值电场控制工序，形成这样的电子发射部件，它为了使电子发射区域中更易发射电子(易于增强电场强度)的部分集中地起反应受侵蚀以除去电场过度集中的部分，而沿脱离开栅电极的方向有不同的电子发射阈值电场。
本发明中，最好是将多个碳纤维的束用作电子发射部件4。碳纤维由于其长宽比非常之大而易增强电场强度。于是可以在低电压下发射电子，且本发明的电子发射部件4最适应此种用途。
本发明中的“碳纤维”可以是“以碳为主要成分的柱状物”、“以碳为主要成分的线状物”或是“纤维状碳”。此外，碳纤维也可以是以碳为主要成分的纤维。本发明中的“碳纤维”更具体地说，包含有碳纳米管、石墨纳米纤维、无定形碳纤维。其中最好是将石墨纳米纤维用作电子发射部件。
特别适合用作电子发射部件4的材料乃是多个碳纤维的束。
上述碳纤维(纤维状碳)具有数V/μm的阈值电场。碳纤维的形态之一例示意于图8、9中。各图中，图的最左侧是光学显微镜级(～1000倍)能看见的形式、中央是扫描电子显微镜(SEM)级(～3万倍)能见的形式、右侧为透射式电子显微镜(TEM)级(～100万倍)能看见的形式。
如图8所示，石墨层片取为圆筒状的形态(圆筒状为多重结构的称作多层纳米管)时称作碳纳米管，特别是管的前端取开放结构时，可使其具有最低阈值电场。更具体地说，碳纳米管是以其纵向(纤维的轴向)周围以圆筒形的石墨层片包围的纤维状物质。换言之，石墨层片是相对于纤维的轴配置成实质上平行的纤维状物质。
图9示明能在较低温度下生成的碳纤维的形式。这种形式的碳纤维由石墨层片的叠层件(因而有时称作“石墨纳米纤维”)构成，更具体地说，它是石墨层片相对于纤维的轴非平行配置的纤维状物质。
此外，石墨的一个平面(片)称作“石墨层片”或“石墨层片件”。更具体地说，石墨包括多个堆叠或层叠的碳平面。每个碳平面包括重复的正六角形，其各顶点有一个碳原子，沿其各边有共价键，共价键由碳原子的SP2混合轨道产生。相邻碳平面，理想上以保持3.345×10-10m的距离(间距)。这一片片的碳平面则称作“石墨层片”或“石墨层片件”。
无论哪种纤维状碳都具有约1～10v/μm的电子发射阈值电场，且适于用作为本发明电子发射部件4的材料。
特别是采用石墨纳米纤维的集合体的电子发射装置能在低电场下引起电子发射、能获得大的发射电流、便于制造，可以求得具有稳定的电子发射特性的电子发射装置。与包括多个碳的米管(碳纳米管束)的电子发射装置比较，可期包括多个石墨纳米管(石墨纳米管束)的电子发射装置能获得更大的电子发射流和/或稳定的电子发射。
例如以石墨纳米纤维作为发射极，配备好控制由此发射极发射电子的电极，可以形成电子发射装置，此外，若是采用通过石墨纳米纤维发射的电子照射进行发光的发光体，则能形成灯一类的发光装置。再有，将许多个采用上述石墨纳米纤维的电子发射装置加以排列，同时配备具有荧光体等发光体的阳极，则也可构成显示器等图像显示设备。
在采用石墨纳米纤维或碳纳米管的电子发射设备、或发光设备或图像显示设备中，即使于内部不似先有电子发射装置那样保持超高真空，也能稳定地发射电子，且能简易地制成用于在低电场下发射电子的可靠性高的设备。因此，本发明的制造方法，特别适用于采用石墨纳米纤维或碳纳米管的器件中。
上述碳纤维是采用催化剂(促进碳生成的材料)分解烃气而形成的。碳纳米管与石墨纳米纤维因催化剂的种类与分解温度而异。
上述催化剂可将Fe，Co，Pd，Ni或其中所选两种以上材料的合金用作碳纤维形成用的核(催化剂)。
特别是Pd，Ni能在低温(400℃以上的温度)生成石墨纳米纤维。由于采用Fe，Co的碳纳米管的生成温度需在800℃以上，而采用Pd，Ni来制作石墨纳米纤维材料则可在低温下情形进行，因而这从对其他部件的影响和制造费用的观点考虑是理想的。
再有，利用Pd的氧化物能为氢于低温(室温)下还原的特性，也可将氧化钯用作成核材料。
在对氧化钯进行氢的还原处理后，作为一般的成核方法，可以不用历来所用的金属薄膜的热凝集或超微粒子的生成与蒸镀法等，而能在低温(200℃以下)初始核化。
作为前述的烃气例如可用乙炔、乙烯、甲烷、丙烷、丙烯等烃气以及CO，CO2气体或乙醇与丙酮等有机溶剂的蒸汽。
在把碳纤维用作电子发射部4时，通过将上述催化剂粒料配置于所希望的区域(前述阴极3上)，使引入的烃气热分解，就能借助于阴极3上的催化剂粒子直接生成多个碳纤维的束。或者可用其他方法预形成碳纤维，将其混合于墨水或膏中而通过印刷法或涂布法附着到阴极3上，将附着的墨水或膏加热，也能将多个碳纤维的束配置于阴极3上。此外，可以将一般采用的各种印刷法用作上述的印刷法或涂布法，更具体地说，可以采用丝网印刷法、分布器涂布法、喷墨法等周知的方法。再有，在图2的例子中，阴极3与与导电性材料5是作为不同的部件处理，但导电性材料5未必是必需的而可以与阴极3由同一种材料构成。
在本发明的电子发射装置中，为了抑制栅电极2上的发射电子散射，包含电子发射部件4的表面且与基板1的表面实质平行的平面，与包含栅电极2表面的一部分且与基板1表面实质平行的平面相比，最好设置于更远离基板表面的位置(参看图2)。换言之，在本发明的电子发射设备中，包含电子发射部件4的表面的一部分且与基板1表面实质平行的平面，是设置在包含栅电极2的表面的一部分且与基板1表面实质平行的平面和阳电极22之间(参看图2)。
还有，对本发明的电子发射装置而言，电子发射部件4是设置在栅电极2上实质上不产生散射的高度S处(S根据包含栅电极2表面的一部分且与基板1表面实质平行的平面同包含电子发射部件4的表面且与基板1表面实质平行的平面二者间的距离确定(参看图2))。
上述S依赖于垂直向电场与水平向电场之比(垂直方向电场/水平方向电场)，此比值越大，高度S便越低，此比值越小，也越需有这样一个高度。从实用出发，此高度S在10nm以上和10μm以下。
本发明中所谓的水平方向电场可以是指与“基板1表面实质平行方向上的电场”，或可以是指“栅电极2与阴极3相对方向的电场”。
本发明中所谓的“垂直方向电场”也可以说是“与基板1的表面实质垂直方向中的电场”或是“基板1与阳极22在相对方向上的电场”。
本发明的电子发射设备如图2等所示，当设阴极3与栅电极2的间距为d、驱动电子发射装置时的电位差(阴极3与栅电极2之间的电压)为Vf、阳极22与单元所在基板1表面的距离为H、阳极22与阴极3的电位差为Vb时，则将驱动时的电场强度(水平向电场强度)：E1＝Vf/d设定为阳极与阴极间的电场强度(垂直向电场强度)：E2＝Va/H的1倍以上与50倍以下。
这样，阴极3发射出的电子碰撞电极2的比例就会减小。结果，发射出的电子束较少扩展，而能得到高效的电子发射装置。
下面用图3说明配备了具有不同电子发射阈值电场的电子发射部件的本发明的电子发射装置的驱动情形。图3中与图2相同的标号指同一部件。
图3中，首先将电子发射装置置于真空容器20内，用排气装置25形成真空，施加与图2相反的电位，即对栅电极2施加高电位而对电子发射装置施加使电子发射部件成为低电位的电压。此时形成图3所示的等电位线23。
从图3可知，在电子发射部件4的表面上形成了具有某个特定电位的等电位线，这些电位线形成为在最接近栅电极2的区域中与电子发射部件4接近，而随着与栅电极2的距离加大地远离电子发射部4。这就是说，在电子发射部件4的表面上成为接近栅电极2的区域的电场强度高而离栅电极2远的区域的电场低的状态。
于是，主要能从图3中24所示的区域发射电子。这就是说，在施加比实际驱动所需电场强度以上的电场强度的状态下，使电子发射阈值电场于电子发射部件4的表面上不均一，通过这样的处理，就能主要是在栅电极2附近的区域从电子发射部件4发射出电子，而从远离栅电极2的电子发射部件4的区域则其本上不发射电子。
由此就能防止成像设备中成为问题的，所谓即使不给栅电极以高电位也会有电子发射出的异常照明现像。
下面详述本发明的实施例。
实施例1
图1A是根据本实施例制作的电子发射装置的俯视图，图1B是图1A中1B-1B’间的剖面图。
在图1A与1B中，1为绝缘基板，2为取出电极，3为阴极，4为电子发射部件(发射材料)，5为能长成碳纤维的导电层。
以下由图4A～4F详述本实施例的电子发射装置的制造工序。
工序1
将石英基板用作基板1，经充分洗净后，用溅射法连续地蒸镀厚5nm(未图示)的Ti与厚30mm的Pt，作为栅电极2与阴极(发射极)3。
然后由光刻工艺用正性光刻胶(AZ1500/克拉里贵德公司制)形成光刻胶图案。
将图案化的前述光刻胶用作掩模，用Ar气干刻蚀Ti层，形成电极间隙d为5μm的取出电极(栅电极)2与阴极3(图4A)。
工序2
将基板温度保持为300℃，以Ar中混合氮气构成的腐蚀气体溅射Ti的反应性溅射法，将TiN蒸镀至厚500nm，形成TiN层5’(图4B)。
工序3
在基板充分地冷却到室温后，采用与工序2中同一的真空设备，由采用Ar气的溅射法将Pd蒸镀至成岛状程度的量，形成岛状Pd层41(图4c)。
工序4
在光刻工序中，用正性光刻胶(AZ1500/克拉里安德公司制)，形成光刻胶图案。
将图化的上述光刻胶作掩膜，对Pd层41、TiN层5’用CF4气体进行干刻蚀，以使一方的电极上(即阴极3上)只形成金属催化剂(岛状Pd层41)(图4D)。
工序5
继在大气压下，于氮稀释的1％氢和氮稀释的0.1％的乙炔按大致1∶1混合的气流中，在500℃下作10分钟加热处理。以扫描电子显微镜观察，可以看到在Pd形成区中形成有直径5～250nm的弯曲的作纤维状延伸的许多碳纤维(图4D)。此时纤维状碳厚约5μm。
将此单元置于图2所示的真空容器20内，由真空排气装置25充分抽真空到2×10-5pa后，打开真空容器20内H2O组成的腐蚀性气体26的阀将真空度设定到1×10-4pa。
然后对离单元为H＝0.1mm的阳极22施加Va＝2kV的阳极电压。此时以阴极3为接地电位，对栅电极2施加从Vf＝-10V到-100V范围的DC电压。
在此工序的初始时，从离开电子发射部件4的栅电极2的区域发射电子，可以观察到约50μA的电子电流，但此电流渐次减少，最终成为1nA。
在此状态下观察单元的形式时，在碳纤维(电子发射部件4)的离开栅电极2的区域中，与所形成的碳纤维的平均厚度相比有显著差异的长纤维减少。此外还发现，根据阳极电压Va、距离H、施加电压Vf的条件，初始碳纤维的平均厚度有随着远离栅电极2而减小的倾向(图4F)。
再将此单元置于图3所示的真空容器20内，由真空排气设备25充分排气至2×10-5pa。
对距离单元为H＝2mm的阳极22施加Va＝10KV作为阳极电压。这时取阴极3为地电位，对栅电极2施加从Vf＝+20V到+100V范围内的脉冲电压。此时当装置长度(图1中的W)为300μm时，观察到于30V下有约10μA的电子发射电流。
此外，可以确认，电子限于从图3中24所示的部分发射，而在阳极侧设有荧光体时有电子束光点。
实施例2
图5概示本实施例的电子发射装置。图5中，1为基板，2为下电极(栅电极)、3为上电极(阴极)，5为可长成碳纤维的导电层，4为碳料组成的电子发射部件，51为阳极基板，52为阳极，53为层间绝缘层。下面说明本单元的制造方法。
本实施例中以钠钙系的高应变点的玻璃基板作为基板1。
首先用网印法于基板1上形成厚约3μm和宽约350μm的由银丝组成的下电极2。
再用溅射蒸镀法于整个基板表面上形成用作层间绝缘层的厚约1μm的SiO2层，再连续地以溅射法蒸镀，形成作为SiO2密附层的5nm(太薄，不于图中示明)厚的Ti，再蒸镀厚约100nm的Pt作为上电极材料。
在进行溅射蒸镀形成可长成碳纤维的厚5nm的Ti导电层5后，再进行溅射蒸镀以形成厚5nm以下(太薄，不图示)岛状膜的Pd的催化剂层。
继用光刻胶形成成为上电极3形状的图案。
将本基板置入干刻蚀设备中，以此光刻胶图案为掩膜，用SF6气体进行干刻蚀除去催化剂层的Pd以及可长成碳纤维的导电层5的Ti，上电极材料的Pt用Ar气进行干刻蚀除去，再用HBr气除SiO2的密附层Ti。
层间绝缘层的材料SiO2用按适当量混合的CF4与H2气体进行干刻蚀除去，最后除去用作掩模的光刻胶，于上电极3上形成具有所希望图案形状的层间绝缘层53。
将此基板置入炉内，对炉内的气体进行充分排气后，用氮稀释的1％的氢与氮稀释的1％的乙烯按大致1∶1的比例混合加入到炉内直至达到大气压力。
在把上述炉加热到600℃保持约30分钟，此对整个上电极上长成黑的碳纤维(电子发射部件4)。
用透射式电子显微镜观察长成的碳纤维，如图9最右侧的图所示，石墨片层中包含着若干层重叠的结构。
以下是使电子发射部件的电子发射阈值电场有不同值的工序，它与实施例1中的基本相同。
只是在本实施例中，在给予栅电极2以低电位时采用脉冲电压。由此，在截止脉冲时，不仅是位于离开栅电极2处的电子发射部件4的电子发射阈值电场变化，而且位于栅电极2附近的电子发射部件4的电子发射阈值电场还增大，因此，在本实施例中采用脉冲方法后，可以将单元间的电子发射阈值电场设定到所希望的值，而且可以通过改变脉冲的占空比来控制阈值电场增大的时间变化率。
实施例3
本实施例是采用本发明的电子发射装置许多个排列成的电子源所构成的成像设备例，现用图6说明。
图6中，61为电子源基板，62为X方向配线，63为Y方向配线。64为本发明的电子发射装置，65为连接线。
随着设置多个单元使电容增大，在图6所示的矩阵配线中，伴随脉冲宽度的调制即使有短脉冲加入，但由于电容成分的变化使波形衰变而发生不能获得所期待的色调的问题。为此，本实施例配置层间绝缘层，采用降低电子发射部以外电容成分增加的结构。
图6中，m条X方向配线62由DX1、DX2、......、DXm组成，是以蒸镀法形成的厚的1μm、宽300μm的铝线材料构成。配线材料、膜厚、宽度可适当设计。Y方向配线63由厚0.5μm、宽100μm、的DY1、DY2、...、Dyn光n条配线组成，与X方向配线以相同方式形成。在这m条X方向配线62与n条y方向配线63之间设有未图示的层间绝缘层将上述两者绝缘分离开。此外，X方向配线62与Y方向配线63分别作为外部端子引出。上述的m与n自然是指正整数。
未图示的层间绝缘层用溅射法以厚约5μm的SiO2构成。在形成X方向配线62的基板的整个面上或一部分之上，按所希望的形状形成，特别是为了能经受住X方向配线62与Y方向配线63的交错部的电位差，本实施例是在每个单元的电容在1pF之下使单元能经受住30V电压来决定层间绝缘层的厚度的。
构成本发明电子发射装置64的一对栅和阴电极(未图示)，是由m条X方向的配线62与n条Y方向的配线63以及导电性金属等组成的连线65电连。
在X方向配线62上，连接有用于对X方向排列的本发明的电子发射装置64的行进行选择而施加扫描信号的未图示的扫描信号施加装置。另一方面，Y方向配线63上，连接有用于根据输入信号调制Y方向排列的本发明的电子发射装置64的各列的未图示的调制信号发生装置。施加给各电子发射装置的驱动电压是作为施加给相应单元的扫描信号与调制信号的电压差供给。
在图6所示的简单矩阵中，当X方向行与Y方向列增多时，在对矩阵上的电子发射装置作全部选择总体地进行阈值电场控制的工序中，有时会由于电压下降，而在对各单元施加的电压中产生分布。为此，例如最好按顺序或按点顺序进行阈值电场控制。
现在描述线顺序的阈值电场控制工序。例如设共有Dy1、Dy2、...、Dyn总数n条y方向的配线，对Dx1，相对于y方向配线施加正电压，选择Dx1行的电子发射装置进行阈值电场控制处理。继而对Dx2施加同样的电压，选择Dx2行的电子发射装置进行阈值电场控制处理。同样，选择Dx3、Dx4、...Dxm行，按X方向的线顺次进行阈值电场控制处理。这样就可减少电压下降的影响。
其次，在点顺序控制工序中，可采用上述矩阵配线，选择个别单元独立地驱动，按一个个的顺序执行阈值电场控制工序的方法。此方法虽未全不会有电压下降的影响，但由于处理中所需时间与单元数成正比，故应根据电子源的大小与用途，分别采用线顺序处理、点顺序处理或总体处理。
本实施例中，于距此矩阵基板的H＝0.3mm的高度处，基板整个表面上设置以ITO(铟与锡两者氧化物组成的)膜覆盖成的阳极，设此阳极电压Va为6KV。
然后为使真空容器内的真空度为1×10-4Pa而导入O2。再使DY1、DY2、...Dyn这n条Y方向配线共同接地，对DX1施加从Vf＝-50V到-100V的脉冲电压(脉冲电压宽度1msec，脉冲间隔10msec)选择DX1行的电子发射装置进行阈值电场控制处理。继对DX2施加同样的电压，选择DX2行的电子发射装置进行阈值电场控制处理。同样，选择DX3、DX4、...、DXm行，进行X方向线顺序的阈值电场控制处理。
结果，对所有单元能进行与单个单元相同的阈值电场控制。
如上所述，根据本发明的电子发射装置与电子源，能够只在电子发射部件中取出电极附近的区域发射电子。
此外，在采用本发明的电子源构成的成像设备中，能够形成减少了亮度不匀、异常照明的优质图像。而且能够实现高品位的成像设备例如彩色平面电视机。

Claims (7)

1.一种电子发射装置，包括：
取出电极，和
包含碳的电子发射部件，所述电子发射部件包括第一区和第二区，所述第二区比所述第一区远离所述取出电极，
其中所述第二区电子发射阈值电场比所述第一区电子发射阈值电场高。
2.根据权利要求1所述的电子发射装置，其中，所述包含碳的电子发射部件包含有许多碳纤维，该碳纤维是由具有SP2键且选自由石墨纳米纤维、碳纳米管、无定形碳和它们之中至少两种的混合物组成的组中的一种材料制成。
3.根据权利要求1所述的电子发射装置，其中，所述包含碳的电子发射部件包含有许多碳纤维，每个碳纤维具有多个叠层的且不平行于每个碳纤维的轴向的片层。
4.一种电子源，包括多个电子发射装置，每个上述电子发射装置是权利要求1所述的电子发射装置。
5.根据权利要求4所述的电子源，还包括按矩阵形式配置的低电位供给用配线与高电位供给用配线。
6.一种成像设备，包括权利要求4所述的电子源和通过此电子源发射的电子形成图像的成像部件。
7.一种电视机，包括权利要求6所述的成像设备。
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