CN1106656C - 电子发射器件、电子源及成像设备 - Google Patents
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Abstract
一种电子发射器件，它包括一个导电膜，导电膜包括一个电子发射区，电子发射区设在基片上的一对电极之间。电子发射区靠近台阶部分形成，台阶部分由电极之一和基片形成。
Description
本发明涉及结构新颖的电子发射器件，并且还涉及包括这种电子发射器件的成像设备和电子源。
现有技术中有两种类型电子发射器件：热离子阴极器件和冷阴极器件。冷阴极器指的是场发射型(以下称之为FE型)、金属/绝缘层/金属型(以下称之为MIM型)、表面导电型、如此等等>FE型器件的实例包括：由W.P.Dyke和W.W.Dolen在题目为“Field Emis-sion”的文章中(Advance in Electron Physics，8，89(1956))提出的器件，以及C.A.Spindt在题目为“Physical Properties of thin-film e-mission with molybdenum cones”的文章中(J.Appl.Phys.，47，5248(1976)]提出的器件。
MIM器件的实例公开在其中包括C.A.Mead的题目为“Opera-tion of Tunnel-Emission Devices”(J.Appl.Phys.，32，646(1961))的一些论文中。
表面导电型电子发射器件的实例包括由M.I.Elinson提出的器件(Radio Eng.Electron Phys.，10，1290(1965))。
实现表面导电型电子发射器件的方法是利用了下述的现象：当迫使电流与基片上形成的薄膜的表面平行流动时，就可从该微小的薄膜上发出电子。虽然Elinson建议使用SnO2薄膜制造这种类型的器件，但在[G.Dittmer：“Thin Solid Film”，9，317(1972)]的文章却建议使用Au薄膜，而在[M.Hartwell和C.G.Fonstad：“IEEE Trans.ED Conf.”，519(1975)]以及[H.Araki等人：“Vacuum”，Vol.26，No.1，P.22(1983)]分别公开了使用In2O3/SnO2和使用碳薄膜。
附图中的图60示意地表示出由M.Hartwell提出的一种典型的表面导电型电子发射器件。图60中，标号1表示一个基片。标号3表示导电薄膜，它一般是通过溅射产生“H”形薄的金属氧化物膜而制备出来的，当让膜经受一个电激励过程(称之为“激励形成”，下面对它再进行描述)时，膜的一部分最终要构成一个电子发射区2。在图60中，一对器件电极隔开的长度L为0.5-1[mm]，电极宽度W’为0.1[mm]。
按照惯例，使器件的导电薄膜3经受一个电激励过程(称之为激励形成)就能在表面导电型电子发射器件中产生一个电子发射区2。给导电薄膜3的指定的相对端加上一个直流电压，或者加上一个缓慢上升的电压(例如，典型的极慢的上升速率为1伏/分钟)就能局部地破坏、变形、或在结构上改变这个薄膜并产生大电阻的电子发射区2。因而，电子发射区2是包含裂痕在内的导电薄膜3的一部分，所以电子可以从裂痕处以及它们的相邻区中发射出来。要注意的是，表面导电型电子发射器件一旦经受激励形成处理，只要给导电薄膜3加上适当电压，以在器件上产生电流，就能从它的电子发射区2发出电子。
在一个基片上设置大量上述类型表面导电型电子发射器件并在该基片上设置一个阳极的图象设备中，给选定的电子发射器件的器件电极加上一个电压以便使它们的电子发射区发射电子，同时给设备的阳极加上另一个电压以便吸引由选定的表面导电型电子发射器件的电子发射区发射的电子束。在这种条件下，从表面导电型器件的表面发射区发出的电子就形成了一个电子束，该电子束从低电位测移动到高电位侧，并且同时沿一抛物线轨迹向阳极移动，该抛物型轨迹在电子最终抵达阳极前是逐渐展宽的。将电子束的轨迹确定为加到每个器件的器件电极的电压、加到阳极的电压、以及阳极和电子发射器件之间的距离的函数。
在该图像显示设备的阳极上还设有多个荧光元件，作为象素，当发射的电子与荧光件碰撞时这些象素发光。对于这样一种安排，要求电子束有一个和象素的大小、或电子束的靶的大小一致的断面，但在传统的图像显示设备中，尤其是在包含大量细微象素的高清晰度电视机的情况下却不一定能满足这一要求。如果的确如此，电子束有可能最终击中相邻的象素，在屏幕上产生不期望的颜色，因而降低了显示图像的质量。
此外，如果图像显示设备是极其平直的并且具有几十英寸宽的大显示屏幕，像所谓壁式电视机的情况那样，则可出还要出现如以下所述的另一个问题。
一般情况下借助于图形形成方法来制备这样一种图像显示设备的表面导电型电子发射器件；从对准器的性能和生产效率的观点出发，若每个表面导电型电子发射器件的器件电极彼此隔开的距离小于2到3μm，则使用包括深紫外型光源的对准器，或者若器件电极隔开的距离大于3μm，则使用包括常规的紫外型光源的对准器。
但是，如果对准器为深紫外型的，则任何公知的对准器最多只有几个英寸宽的相当小的照射面积，并且因为这些对准器是直接接触照射型的，所以这些对准器本身就不适用于大的照射面积。常规紫外型对准器的照射面积的尺寸一般不超过10英寸，因此它们决不适合于制造大屏幕设备。
鉴于上述的对准器的问题，在包含大量这样的表面导电型电子发射器件的一个电子源中，或者在使用这样一种电子源的成像设备中，每个表面导电型电子发射器件的器件电极分开的距离最好大于3μm，并且大于几十μm则更好。
另一方面，作为上述激励形成处理的结果，可能使表面导电型电子发射器件中产生的电子发射区变得弯曲，特别是器件电极公开的距离很大时更是如此，这样一来就降低了从那里发出的电子束的会聚性。因而，在制造表面导电型电子发射器件中的激励形成处理有可能损失在电子发射区的位置和断面分面的精度，产生操作性能很差的器件。
因而，在包含大量的、器件电极大距离分开的、表面导电型电子发射器件的电子源中，以及在使用这样一种电子源的成像设备中，电子发射器件的电子发射操作是不均匀的，因此亮度的分布也是不均匀的，它们发出的电子束也不能按期望的方式会聚。因为这种设备只能提供模糊的图像，所以它的图像显示性能必然很差。
此外，在产生表面导电型电子发射器件的电子发射区的激励形成处理中，每个器件消耗的功率一般要在几十毫瓦至几百毫瓦之间，对于包含大量表面导电型电子发射器件的一个电子源或者使用这样的电子源的成像设备来说就需要巨大数量的功率。因此，在激励形成处理中，加到每个器件上的电压要产生明显的压降，额外地损失了所产生的器件的性能的均匀一致性。在某些情况下，作为缺乏均匀性的结果，在激励期间可能使基片破裂。
鉴于上述问题，本发明的第一个目的是提供一种电子发射器件，它能以足够高的效率发射电子并能产生可精细分辨的电子束；并且还提供一种包括这样一种电子发射器件的成像设备，它因此能够产生高分辨率的、清晰和明亮的高质量图像。
本发明的第二个目的是提供一种具有大显示屏幕的成像设备，它即使在每个电子发射器件中的器件电极彼此分开的距离大于3μm、或最好大于几十μm的条件下也能产生高分辨率的、清晰和照亮的图像。
本发明的第三个目的是提供一种制造成像设备的方法，该成像设备通过使用包含大量的免除上述问题的表面导电型电子发射器件的一个电子源可产生精细分辨的、清晰和明亮的图像。
简言之，本发明旨在提供一种新颖的表面导电型电子发射器件，它能克服上述现有技术的问题并能用于产生一个大的高质量的电子源和使用这样一种电子源的一种成像设备，本发明还提供一种制造这种器件的方法。
本发明还试图提供一种包括大量这样的表面导电型电子发射器件的电子源和使用这样一种电子源的成像设备，并提供一种制造这种电子源的方法。
按本发明的一个方面，提供一种电子发射器件，该器件包括一个导电膜，该导电膜包括一个电子发射区，电子发射区设在位于一个基片上的一对电极之间，其特征在于所说电子发射区靠近由所说电极和所说基片产生的一对台阶中的一个台阶形成。
按本发明的另一方面，提供一种电子源，它包括设在一个基片上的多个电子发射器件，其特征在于电子发射器件是按以上所述确定的那些电子发射器件。
按本发明的第三方面，提供一种成像设备，它包括一个电子源和一个成像部件，其特征在于该电子源是按以上所述确定的那种电子源。
按本发明的第四方面，提供一种制造电子发射器件的方法，该器件包括一个导电膜，导电膜包括一个位于一个基片上的一对电极之间电子发射区，所说电子发射区靠近通过所说电极和所说基片形成的一对台阶中的一个台阶形成，所说方法包括如下步骤：形成一个用于产生电子发射区的导电膜，其特征在于：在所说步骤通过一个喷咀喷涂包含所说导电膜的组分元素的一种溶液。
图1A和1B是按本发明的表面导电型电子发射器件的一个实施例的示意图，表示第一基本结构。
图2A至2C是图1A和1B的表面导电型电子发射器件在不同制造步骤中的示意剖面图。
图3A和3B是曲线图，示意地表示可用于激励形成处理的电压波形。
图4A和4B是按本发明的表面导电型电子发射器件的另一个实施例的示意图，表示第二基本结构。
图5A和5B是按本发明的制造方法的第一方式获得的本发明的表面导电型电子发射器件的下一个实施例的示意图。
图6A是按本发明的表面导电型电子发射器件的示意图，说明制造该器件的第一种方法。
图6B是按本发明的表面导电型电子发射器件的示意图，说明制造该器件的第二种方法。
图7A和7B是按本发明的表面导电型电子发射器件的另一个实施例的示意图，表示第三基本结构。
图8A至8D是图7A和7B的表面导电型电子发射器件在不同制造步骤的示意剖面图。
图9A和9B是按本发明的表面导电型电子发射器件的另一个实施例的示意图，表示改进的第三基本结构。
图10A至10C是图9A和9B的表面导电型电子发射器件在不同制造步骤的示意剖面图。
图11是确定具有第一基本结构的表面导电型电子发射器件的电子发射性能的一个测量系统的方块图。
图12是确定具有第三基本结构的表面导电型电子发射器件的电子发射性能的一个测量系统的方块图。
图13是一个曲线图，表示器件电压Vf和器件电流If之间、以及器件电压Vf和表面导电型电子发射器件或电流源的发射电流Ie之间的典型的相互关系。
图14是具有简单矩阵排列结构的一个电流源的示意图。
图15是具有简单矩阵排列结构的本发明的表面导电型电子发射器件并具有第三基本结构的一个电子源的示意图(其中设有控制电极接线)。
图16是具有简单矩阵排列结构的本发明的表面导电型电子发射器件并具有第三基本结构的一个电子源的示意图(其中，行方向的接线也用作控制极的接线)。
图17是一个显示板的部分剖开的示意透视图，该显示板包括具有简单矩阵排列结构的一个电子源。
图18A和18B是示意图，表示一个成像设备的显示板的荧光膜的两种可能的结构。
图19是用于显示NTSC制式电视信号的图像的成像设备的驱动电路的方块图。
图20是一个梯形写入型电子源的示意平面图。
图21是包括一个梯形写入型电子源的显示板的部分剖开的示意透视图。
图22AA至22AC和图22BA至22BC是例1的电子发射器件在不同制造步骤的示意剖面图。
图23A和23B是例1的平面导电型电子发射器件的示意平面图，特别表示出它的电子发射区。
图24AA至24AC和图24BA至24BC是例2的表面导电型电子发射器件在不同制造步骤的示意剖面图。
图25A和25B是例2的表面导电型电子发射器件的示意平面图，特别表示出它的电子发射区。
图26是具有例3的简单矩阵排列结构的电子源的示意平面图。
图27是图26的电子源的示意的部分剖面图。
图28A至28D是图26的电子源在不同制造步骤的示意剖面图。
图29E至29H也是图26的电子源在不同制造步骤的示意剖面图。
图30是例4的成像设备的方块图。
图31A至31D是具有第二基本结构的例5的表面导电型电子发射器件的示意剖面图，该器件按不同的制造步骤示出。
图32AA至32AC和图32BA至32BC是例6的表面导电型电子发射器件在不同制造步骤的示意剖面图。
图33A和33B是例6的表面导电型电子发射器件的示意平面图，特别表示出它的电子发射区。
图34A至34C是图7的表面导电型电子发射器件在不同制造步骤的示意剖面图。
图35AA至35AC和图35BA至35BC是例8的表面导电型电子发射器件在不同制造步骤的示意剖面图。
图36A和36B是例8的表面导电型电子发射器件的示意平面图，特别表示出它的电子发射区。
图37AA至37AD和图37BA至37BD是具有第二基本结构的表面导电型电子发射器件的示意剖面图，该器件按不同的制造步骤示出。
图38是具有例11的简单矩阵排列结构的电子源的示意平面图。
图39是图38的电子源的示意的部分剖面图。
图40A至40D是图38的电子源在不同制造步骤的示意剖面图。
图41E至41H也是图38的电子源在不同制造步骤的示意剖面图。
图42AA至42AC和图42BA至42BC是例12的表面导电型电子发射器件在不同制造步骤的示意剖面图。
图43是例12的表面导电型电子发射器件在一个制造步骤中的示意剖面图。
图44是例14的具有简单矩阵排列结构的电子源的示意平面图。
图45是图44的电子源的示意的部分剖面图。
图46A至46D是图44的电子源在不同制造步骤的示意剖面图。
图47E至47H也是图44的电子源在不同制造步骤的示意剖面图。
图48是具有简单矩阵排列结构的本发明的表面导电型电子发射器件并且具有第四基本结构的一个电子源的示意图(其中设有控制电极的接线)。
图49是具有例15的梯形状排列结构的一个电子源的示意的部分平面图。
图50是具有例15的梯形状排列结构的另一个电子源的示意的部分平面图。
图51是一个显示板的部分剖开的示意透视图，该显示板包括具有例15的梯形状排列结构的一个电子源。
图52是一个成像设备的驱动电路的方块图，该成像设备用于显示按照NTSC制式电视信号的图像，并且包括具有例15的梯形状排列结构的一个电子源。
图53是一个定时关系图说明图52的成像设备是如何被驱动操作的。
图54是一个显示板的部分剖开的示意透视图，该显示板包括也具有例15的梯形状排列结构的另一个电子源。
图55是另一个成像设备的驱动电路的方块图，该设备用于显示符合NTSC制式电视信号的图像，并包括具有例15的梯形状的排列结构的另一个电子源。
图56是一个定时关系图，说明图55的成像设备是如何被驱动操作的。
图57是一个电子源的示意图，该电子源具有简单矩阵排列结构的本发明的表面导电型电子发射器件并且具有第四基本结构(其中，将行方向的接线还用作控制电极的接线)。
图58是一个显示板的部分剖开的示意透视图，该显示板包括具有例11的简单矩阵排列结构的电子源。
图59是一个显示板的部分剖开的示意透视图，该显示板包括具有例14的简单矩阵排列结构的电子源。
图60是传统的表面导电型电子发射器件的示意图，其中表示出它的基本结构。
在按本发明制造电子发射器件的一种方法中，使导电膜具有一个没有完全覆盖由一对器件电极形成的任何一个台阶部分的区域，该区域的位置靠近这个台阶部分，并且最好还靠近基片的表面，从而就可能在该区域中按优选的方式产生一些裂痕以产生一个电子发射区。因此，电子发射区要靠近这个台阶部分，使该器件电极的电位能直接影响电子发射器件发出的电子束直到电子束以改进的会聚性抵达目标时为止。如果将靠近电子发射区的器件电极保持为一个低的电位，则可大大地改善电子发射器件发出的电子束的会聚性。
此外，由于电子发射区是沿相关的器件电极形成的，并且因此可对它的位置和轮廓进行很好的控制，所以这种电子发射区不会弯曲，和传统器件的相应的电子发射区不同，并且从这种电子发射区发出的电子束会得到和器件电极间的距离很短的传统电子发射器件发出电子束相类似的会聚作用。
此外还有，由于在导电薄膜中设置了没有完全覆盖相关的台阶部分的区域以便按优选的方式产生裂痕并在这里产生电子发射区，因此和传统器件相比显著降低了激励形成处理所需的功率水平，使所产生的电子发射区的工作状态比任何可比拟的传统器件都要好很多。
如果将操作该电子发射器件的一个控制电极安置在器件电极上或者靠近该器件本身，则该电子发射器件就能较好地进行电子发射，并且可对器件发出的电子束进行很好地控制。如果将控制电极安置在基片上，则可使电子束的轨迹免除因基片的充电状态引起的畸变。
按本发明的制造电子发射器件的一种方法，通过喷涂包含导电膜的组分元素的溶液在电子发射器件中形成一个导电薄膜。这样一种方法是安全可靠的，特别适合于产生大显示屏。优选的作法是，使包含导电薄膜的组分元素的溶液充电，或者在喷涂溶液的步骤期间将器件电极保持在不同的电位上以产生一个没有完全覆盖相关的台阶部分的区域，从而可在这里按优选的方式产生裂痕，以在这里产生一个电子发射区，这样做的原因是可沿相关的器件电极形成电子发射区，和器件电极及导电薄膜的轮廓无关，并且导电薄膜可牢固地粘着到基片上以产生高度稳定的电子发射器件。
因此，按本发明的方法制造的电子发射器件是非常均匀一致的，尤其是在电子发射区的位置和轮廓方面更是如此，因此这种器件的操作状态是均匀一致的。
因为按照上述方法制造出电子发射器件，所以包含大量按本发明的电子发射器件的电子源的工作状态也是均匀并稳定的。此外，因为该电子发射器件的激励形成处理所需功率不高，所以在激励形成处理不发生明显的压降，从而使电子发射器件的工作状态更加均匀和稳定。
因为在器件电极分开的距离大于几个μm或几百μm的条件下可以很好地控制电子发射区的位置和轮廓，所以该电子发射器件完全克服了弯曲问题和电子束会聚不良的问题，因而可以高效率地制造按本发明的电子发射器件。
因此，可以低成本和高效率地制造可产生高会聚性的电子束的电子源。
此外，在按本发明的成像设备中，电子束在与该设备的成像部件碰撞时被强烈地会聚，因此可产生精细和清晰的图像，该图像尤其在彩色情况下免除了模糊现象。由于包含在该设备中的电子发射器件工作状态均匀和高效，所该设备适合于大显示屏幕。
下面，参照电子发射器件、包含大量这样的电子发射器件的电子源、以及使用这样一种电子源实现的成像设备的优选实施例较详细地描述本发明。
按本发明的电子发射器件可以有三种不同的基本结构中的一种结构，并且基本上可由两种不同的方法中的一种方法制造出来。
实施例1
设计这个实施例的目的是为了表示出如图1A和1B示意说明的第一基本结构。注意：标号1、2、和3分别表示基片、电子发射区、和包括电子发射区在内的导电薄膜，标号4、和5代表器件电极。
可用作基片1的材料包括石英玻璃、包含低浓度杂质(如Na)的玻璃、钠钙玻璃，通过溅射技术在钠钙玻璃上形成一个SiO2层、诸如氧化铝和Si之类的陶瓷物质即可构成玻璃基片。
虽然相对设置的器件电极4和5可由任何一种高导电材料构成，但优选的材料包括金属(如：Ni、Cr、Au、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu、和Pb)和它们的合金、由从Pb、Ag、RuO2、Pd-Ag和玻璃中选出的金属或金属氧化物构成的可印刷的导电材料、透明的导电材料(如In2O3-SnO2)、和半导体材料(如多晶硅)。
可以按照器件的应用场合来确定器件电极分开的距离L、器件电极的长度W1、导电膜3的轮廓、以及其它用于设计本发明的表面导电型电子发射器件的要素。
器件电极4和5分开的距离L一般在几百埃和几百微米之间，当然，距离L要随用于本发明的光刻过程中使用的对准器的性能和特定蚀刻技术的变化以及加到器件电极上的电压的变化而有所改变，距离L的优选数值是几个微米到几百微米，因为这样一个距离符合于在制备大显示屏过程中使用的照射技术和印刷技术。
虽然器件电极4和5的长度W1和膜的厚度d1、d2一般要随电极的电阻的变化、以及在使用大量的这种电子发射器件时有关的其它因素的变化而要有所改变，但长度W1最好在几个微米和几百微米之间，器件电极4和5的膜厚d1、d2最好在几百埃和几个微米之间。
按本发明的表面导电型电子发射器件有一个靠近一个器件电极(在图1A和1B中为器件电极5)的电子发射区2。如下面将要更加详细描述的，使器件电极的台阶部分的高度存在差异就可形成这样一种电子发射区2。为了在台阶部分之间实现这种差异，可以使用对于器件5和4分别具有不同的膜厚d1和d2的膜，或者可以按另一种方式，在任何一个器件电极的下方形成一个一般由SiO2膜构成的绝缘层。
针对制备导电薄膜3的方法和膜3的表面波度，对每个器件电极的台阶部分的高度进行选择，使导电薄膜3因台阶会聚性很差而表现出相当高的电阻和相当低的厚度；或者，如果导电薄膜如下面将要描述的由细微颗粒构成，则靠近器件电极的厚度较大的台阶部分(或图1A和1B中器件电极5的台阶部分)的区域中的细微颗粒的密度较导电薄膜的其余区域低。较高的器件电极的台阶部分的高度一般为导电薄膜3的厚度的5倍以上，最好为10倍以上。
导电薄膜3最好是一种细微颗粒薄膜，以便提供优异的电子发射特性。导电薄膜3的厚度随器件电极4和5之间的电阻、下面将要描述的形成操作的参数、以及其它一些因素的变化而改变，并且最好在几埃和几千埃之间，优选的是在10埃和500埃之间。导电薄膜3的每单位表面积的电阻一般在102和107Ω/cm2之间。
这里所用的术语“细微颗粒膜”指的是由大量细微颗粒构成的薄膜，这些细微颗粒可能松散地散布开、紧密地排列、或者相互随机重叠(在某些条件下可形成一个岛状结构)。如果使用细微颗粒膜，则颗粒的大小最好在几埃和几百埃之间，优选的在10埃和200埃之间。
通过形成具有高度彼此不同的相应台阶部分的器件电极，使在随后的步骤如制造出来的导电薄膜3相对于具有低台阶部分的器件电极4表现出良好的台阶会聚性，并且相对于具有高台阶部分的器件电极5表现出较差的台阶会聚性。应注意，没有完全覆盖住台阶部分的导电薄膜3的区域最好靠近基片的表面。
制造导电薄膜的材料是从下述材料中选择出来的一种材料：金属(如：Pd、Ru、Ag、Au、Ti、In、Cu、Cr、Fe、Zn、Sn、Ta、W、和Pb)、氧化物(如：PdO、SnO2、In2O3、PbO、和Sb2O3)、溴化物(如：HfB2、ZrB2、LaB6、CeB6、YB4、和GdB4)、碳化物(如：TiC、ZrC、HfC、TaC、SiC、和WC)、氮化物(如：TiN、ZrN、和HfN)半导体(如：Si、和Ge)、以及碳。
电子发射区2包含裂痕，并且从这些裂痕可发出电子。包含这些裂痕的电子发射区2和这些裂痕本身的产生和导电薄膜的厚度、状态、及材料，以及实现电子发射区2的激励形成处理的参数都有密切关系。
如上所述，通过在随后的一个步骤中选择制备导电薄膜的适当技术，可使导电薄膜3在靠近基片表面的位置的一个区域没有完全覆盖住器件电极的具有较大厚度的台阶部分。借助这样一种安排，可在这个区域中按优选的方式在激励形成处理中产生裂痕(下面再对此进行描述)，从而产生一个电子发射区。如图1A和1B所示在靠近基片表面的位置并沿器件电极的具有较大厚度的平直台阶部分形成了一个大体直线形的电子发射区2；当然，电子发射区2的位置不限于图1A或1B中所示的位置。
裂痕包含的导电细微颗粒的直径可以为几埃到几百埃。细微颗粒是构成导电薄膜3的某些或全部成分的一部分。此外，包含裂痕和导电薄膜3的相邻区域在内的电子发射区2可包含碳和碳的化合物。
现在参照图2A至2C描述按照本发明制造表面导电型电子发射器件(如图1A和1B所示)的方法。
1)在用洗涤剂和纯水彻底清洗基片1后，通过真空淀积、溅射、或某种其它的适宜技术在基片1上淀积一种材料，然后通过光刻法产生一对器件电极4和5。然后，遮盖另一个器件电极4，只在器件电极5上进一步淀积电极材料，从而产生高于器件电极4的台阶部分的器件电极5的台阶部分(图2A)。
2)在设有器件电极对4和5的基片上形成一个有机金属膜，为此在那里涂敷一种有机金属溶液并让涂敷的溶液在那里逗留预定的时间。该有机金属溶液可包含对于导电薄膜3所列举的任何一种金属作为主要成分。然后，对有机金属膜进行加热、烧烤、并随后使用一种适当的技术(如剥离或蚀刻)对其进行图形成型操作，以产生导电薄膜3(图2B)。虽然在上述描述中使用有机金属溶液来产生薄膜，但导电薄膜3还可以通过其它的方法形成：真空淀积、溅射、化学汽相淀积、弥散涂敷、浸渍、旋涂、或某种其它的技术。
3)在此之后，使器件电极4和5经受称之为“激励形成过程”的处理。具体来说，通过一个功率源(未示出)给器件电极4和5供电，直到在导电薄膜3靠近器件电极5的台阶部分的位置产生了一个基本上直线形的电子发射区2时为止(图2C)，它是一个要在结构上改变导电薄膜的区域。换言之，电子发射区2是导电薄膜3的一部分，这一部分经激励形成处理后发生局部损坏、变形或变态，呈现出一种改性的结构。
图3A和3B表示可用于激励形成处理的两个不同的脉冲电压。
用于激励形成处理的电压最好有一个脉冲波形。可以连续施加具有恒定高度的脉冲电压或者恒定峰值电压，如图3A所示；或者按另一种方式，可以施加高度递增的脉冲电压或者峰值递增的电压，如图3B所示。
首先，描述高度恒定的脉冲电压。在图3A中，该脉冲电压有一个脉冲宽度T1和一个脉冲间隔T2，T1一般在1微秒和10毫秒之间，T2一般在10微秒和100毫秒之间。可以按照该表面导电型电子发射器件的断面适当选择三角形波的高度(激励形成操作的峰值电压)。一般要在真空度适当的真空中施加这个电压历时几十分钟。但应注意，脉冲波形不限于三角形的，矩形的或某种其它的波形也可以使用。
现在描述高度递增的脉冲电压。图3B表示的脉冲电压的脉冲高度随时间而递增。在图3B中，脉冲电压有一个宽度T1和一个脉冲间隔T2，和图3A的情况基本类似。三角形波的高度(激励形成处理的峰值电压)的递增速率例如为每步0.1伏。还要注意，脉冲波形不限于三角形，矩形或某种其它的波形也可使用。
当在脉冲电压的间隔T2期间给该器件加上一个低够低的、并且不可能局部破坏或变形导电薄膜3的电压时测量流过器件电极的电流，由此可做出适当的判断，以终止激励形成操作。一般来说，当给器件电极所加电压约为0.1伏、对于流过导电薄膜3的器件电流来说观察到的电阻大于1MΩ时终止激励形成操作。
4)在激励形成操作以后，最好再让该器件经受一个激活过程。激活过程是一个要剧烈改变器件电流(膜电流)If和发射电流Ie而完成的过程。
在一个激活过程中，将脉冲电压重复地加到处在真空气氛中的器件上。在这个过程中，像在激励形成处理的情况那样，在包含空气的有机气体中反复施加脉冲电压。可以利用通过油扩散泵或旋转泵对真空室抽真空后留在真空室中的有机气体、或者可通过离子泵对真空室充分抽真空后引入真空中的有机物质气体束产生这样一种气氛。有机物质的气体压力视要处理的电子发射器件的断面、真空室的轮廓、有机物质的类型、和其它一些因素而变。适合于激活过程的有机物质包括：脂族烃(如：烷烃、烯烃、和炔)、芳香烃、醇、醛、酮、胺、有机酸(如：酚、碳酸、和磺酸)。特殊的实例包括用通式CnH2n+2表示的饱和烃，如甲烷、乙烷、丙烷、并且包括用通式CnH2n表示的不饱和烃，如乙烯、丙烯、苯、甲苯、甲醇、乙醇、甲醛、乙醛、丙酮、丁酮、甲胺、乙胺、酚、甲酸、乙酸、和丙酸。作为这一过程的结果，包含在该气氛中的碳和碳的化合物被淀积在器件上，从而明显地改变了器件电流If和发射电流Ie。
通过观测器件电流If和发射电流Ie在适当时间终止该激活过程。可对脉冲宽度、脉冲间隔、和脉冲波高度进行适当的选择。
用于本发明的碳和碳的化合物一般指的是石墨(其中包括；所谓的强取向的热解石墨(HOPG)、热解石墨(PG)、和透明碳(GC)，其中HOPG有几乎完美的石墨结晶结构，PG包含尺寸约为200埃的晶粒并且具有一个稍有扰动的结晶结构，GC包含尺寸小至20埃的晶粒并且有一个明显紊乱的结晶结构)和非结晶碳(其中包括非结晶碳、以及非结晶碳与石墨微晶的一种混合物)，通过淀积形成的膜厚最好小于500埃，小于300埃则更好。
5)最好让已经过上述步骤的本发明的表面导电型电子发射器件再经受一个稳定步骤。设计这一步骤以便对用于制造该器件的真空容器抽真空，从而自该器件中清除有机物质。最好使用无油真空设备对真空容器抽真空，以便不会产生对电子发射器件的性能有不利影响的油。可用于本发明的目的的无油真空设备包括吸附泵和离子泵。
如果使用旋转泵的油扩散泵来对真空容器抽取真空，以便利用在先前的激活步骤中从这样一种泵中的油的一种或多种成分产生的有机气体，则必须将油组分的部分压力保持在尽可能低的水平上。真空容器中有机气体的部分压力在碳和碳的化合物不再淀积在电子发射器件上的条例下最好小于1×10-8乇，小于1×10-10乇则更好。为了对真空容器抽真空，优选的作法是对整个容器进行加热，可使吸附到真空容器和电子发射器件的内壁上的有机物质的分子很容易地移开并从容器中排除掉。加热操作最好在80-200℃温度下进行5小时以上；当然，应该按照真空容器的大小和形状、电子发射器件的结构、以及其它的一些考虑适当选择这些参数的数值。高的温度有利于使吸附的分子移开。虽然选择80-200℃的温度范围可将因加热对容器中要制备的电子源的可能损伤减至最小，但如果该电子源是耐热的，则建议使用较高的温度。把真空容器中的总压力保持在尽可能低的数值也是必要的。该总压力最好小于1-3×10-7乇，小于1×10-8乇则更好。
在完成稳定步骤之后，最好在和所说稳定过程终止的气氛相同的气氛中驱动该电子发射器件，当然也可利用不同的气氛。只要满意地排除了有机物质，对于器件的稳定操作，也允许在较低真空度的真空中进行。
由于使用了这样一种真空条件，所以可有效地防止碳和碳的化合物的任何额外的淀积，从而既稳定了器件电流If又稳定了发射电流Ie。
实施例2
现在描述按本发明的表面导电型电子发射器件的第二基本结构。
在具有图4A和4B所示的第二基本结构的表面导电型电子发射器件中，靠近一对器件电极4和5中的任何一个器件电极形成一个电子发射区，器件电极4和5的相应台阶部分的高度彼此相等。
如图4A和4B所示，在器件电极5之上并在另一个器件电极4之下形成一个导电薄膜3。因此，仅在导电薄膜上的器件电极5上产生一个台阶，并因而在靠近器件5的位置在激励形成处理之后形成一个电子发射区2。
如参照第一实施例以上所述，器件电极5的高度和导电薄膜3之间的关系最好能使器件电极5的高度大于导电薄膜3的厚度的5倍，若大于10倍则更好。对第一实施例的结构的其余要求大部分都适合于第二实施例。
虽然器件电极4和5可以有不同的高度，但从制造观点出发它们的高度最好相等。
下面参照图31A至31D描述制造具有如图4A和4B所示结构的表面导电型电子发射器件的方法。
1)在用洗涤剂和纯水彻底清洗绝缘基片1之后，通过真空淀积、溅射或某种其它适当的技术在基片上淀积一种材料以形成器件电极，通过光刻法在绝缘基片1上只产生一个器件电极5(图3A)。
2)涂敷一种有机金属溶液并让涂敷的溶液搁置指定的时间，从而在设有器件电极5的基片上形成一个有机金属膜。该有机金属溶液可以包含针对导电薄膜3上述所列的任何一种金属作为主要成分。在此之后，对有机金属膜进行加热、烧烤、并随后使用适当的技术(如剥离或蚀刻)对其进行图形成型操作以产生一个导电薄膜3(图31B)。虽然以上使用了有机金属溶液来产生薄膜，但导电薄膜3也可以按另外的方式形成：真空淀积、溅射、化学汽相淀积、弥散涂敷、浸渍、旋涂、或某种其它技术。
3)在导电薄膜3上与器件电极5隔开的一个位置形成另一个器件电极4(图31C)。器件电极4的高度和器件电极5的高度相比，可以相同，也可以不同。
4)在此之后，让器件电极4和5经受称之为“激励形成”的过程。具体来说，通过一个电源(未示出)给器件电极4和5供电，直到在靠近器件电极5的台阶部分的导电薄膜3的位置产生大体直线形的电子发射区2(图31D)，这是一个导电薄膜在结构上发生了改变的一个区域。换言之，电子发射区2是导电薄膜3的一部分，这一部分在激励形成处理后被局部破坏、变形、或变态，表现出一个改性的结构。
随后的步骤与实施例1相同，因此这里不再描述。
实施例3
为按本发明的表面导电型电子发射器件中，在靠近一对器件电极中的任一个器件电极(在图1A和1B中为器件电极5)的位置形成一个电子发射区2。这样一种电子发射区2可以用按本发明的第一和第二制造方法中的任何一个方法产生，下面对此作更为详细的描述。
下面参照图2A至2C描述如图1A和1B所述的按本发明的表面导电型电子发射器件，图2A至2C表示在不同制造步骤的这种器件。
1)在用洗涤剂和纯水彻底清洗基片1之后，通过真空淀积、溅射、或某种其它适当技术在基片1上淀积一种材料以得到一对器件电极4和5，然后通过光刻法产生器件电极4和5。然后遮住另一个器件电极4，仅在器件电极5上进一步淀积电极材料，使器件电极5的台阶部分高于器件电极4的台阶部分(图2A)。
2)如图6A所示，借助于插在喷咀33和基片1之间的掩模部件32经喷咀33喷涂有机金属溶液，从而在绝缘基片上形成一个有机金属薄膜。有机金属溶液包含要在这里形成的导电薄膜3的主要组分的金属的有机金属化合物。在此之后，对有机金属薄膜进行加热和烘烤，以产生有一定图形的导电薄膜3(图2B)。应注意，用相同的标号表示图6A中和图1A及1B中相同或相似的部件。在图6A中，标号31代表施加有机金属溶液细微颗粒的区域，标号34代表有机金属溶液细微颗粒。
虽然在上述描述中借助于插在喷咀33和基片1之间的一个掩模部件32喷涂有机金属溶液以省去一个单独的图形形成步骤，但导电薄膜3也可以在不使用这样一个掩模部件32的条件下通过使用适当的光刻技术按另外的方式形成。
3)在此之后，让器件电极4和5经受一个称之为“激励形成”的过程。具体来说，借助一个电源(未示出)给器件电极4和5供电，直到在靠近器件电极5的台阶部分的导电薄膜3的一个位置产生一个基本上直线形的电子发射区2时为止(图2C)，它是一个导电薄膜在结构上发生了改变的区域。换言之，电子发射区2是导电薄膜3的一部分，这一部分在激励形成处理之后发生了局部损坏、变形或变性，呈现出一个改性的结构。
在激励形成步骤之后的步骤与实施例1的那些步骤相同，因此这里不再作进一步的描述。
如上所述，通过按本发明的制造电子发射器件的第一种方法，形成了一对器件电极4和5，使它们的台阶部分有不同的高度，并且通过一个喷咀向它们喷涂包含导电薄膜3的组分的溶液。
因为用第一种制造方法形成的器件电极有不同的高度，因此在此之后形成的导电薄膜3对于具有较低的台阶部分的器件电极4表现出优良的台阶会聚性，而对于具有较高的台阶部分的器件电极5则表现出较差的台阶会聚性。因此在上述的激励形成步骤中，在导电薄膜3的较差台阶会聚区优先产生裂痕以便在这里产生一个电子发射区2，电子发射区2基本上是直线形的，它的位置靠近如图1A和1B所示的器件电极5的台阶部分。
通过本发明的第一种制造方法，可以形成一个导电薄膜，在不使器件电极4和5的台阶部分的高度存在差异的条件下(这和图1A和1B的器件电极4和5的情况不同)，只通过倾斜图6A的基片1(或喷咀33)就可使该导电薄膜对于一个器件电极表现出优良的台阶会聚性并且对另一个器件电极表现出较差的台阶会聚性，如图43所示。要注意，图43中和图6A类似的部件用相同的标号表示。
因而，借助于这样一种制造方法，由于这种电子发射器件是用和制备器件电极的台阶部分高度不同的器件完全相同的方法制备出来的所以可在不使器件电极的台阶部分的高度存在差异的条件下、在靠近器件电极之一的台阶部分的一个位置、在激励形成步骤中形成一个基本上直线形的电子发射区，从而减少了制备器件电极所必须的台阶数目并使该方法获益更大。
现在参照图6B描述用于本发明的静电喷涂。
图6B示意地表示出静电喷涂的原理。可用于本发明的目的一种静电喷涂系统包括喷涂有机金属溶液的喷咀131、雾化有机金属溶液的发生器132、贮存有机金属溶液的贮罐133、将在发生器中雾化的有机金属微粒充电到-10至-100千伏电压的高压直流电源134、以及携带基片1的平台135。可操作喷咀131，使它能以恒速两维扫描基片1的上表面。将基片1接地。
借助于这种安排，使负向光电的有机金属溶液的细微颗粒能通过喷咀131喷出并加速移动，直到它们与接地的基片1碰撞并在这里淀积时为止，从而产生一种比用任何其它喷涂方法产生的膜更具附着力的有机金属薄膜。
借助于上述参照图6A描述的光刻法使该导电薄膜经受图形形成操作；并且如果使用图6A所示的掩模部件32进行静电喷涂，在喷咀33和掩模部件32之间加上一个电压，将从喷沮33喷出的有机金属溶液的细微颗粒34充电到10-100千伏的电压以便将这些细微颗粒加速而后与基片1发生碰撞，则可产生一个高附着性的、致密的、均匀的膜。
借助于通过喷咀喷涂包括导电薄膜组分的一种溶液的第二种方法可以制备按本发明的表面导电型电子发射器件，其中的电压是加到在基片上形成的一对器件电极上的。
具体来说，按照第二种方法，和非对称地设置一对器件电极的第一基本结构(例1)不同，一对电极实际上似乎等同，如图5A和5B所示，差别仅在于电极的电位，因此可使通过喷咀喷涂有机金属溶液形成的导电薄膜对于加有较低电位的器件电极比对于加有较高电位的器件电极具有更大的附着力和更加致密，并且该薄膜对于加有较高电位的器件电极可提供较差的台阶会聚性。因此可在靠近加有较低电位的器件电极的台阶部件的一个位置形成一个基本上直线形的电子发射区2，如图5A和5B所示。
为了借助于第一和第二制造方法中任何一种方法通过喷咀喷涂包含导电薄膜组分的溶液，优选的作法是在喷咀和基片之间提供一个电位差，以强化基片、器件电极、和导电薄膜之间的附着性，使制备的表面导电型电子发射器件的工作状态更加稳定。
如上所述，按本发明的一种制造方法，如果器件电极分开的距离很大，就可在靠近电极的台阶部分和基本表面的位置沿表面导电型电子发射器件的器件电极之一的方向形成一个基本上直线形的电子发射区，使该电子发射区的位置和断面都均匀一致，并使表面导电型电子发射器件的工作状态优异，对此下面还要进行描述。
此外，因为按本发明的制造方法是使用一个喷咀向基片喷涂有机金属溶液产生导电薄膜的，并且因此不旋转基片(这和按传统制造方法使用旋涂器的情况不同)，这在设置大量表面导电型电子器件构成一个电子源时非常有利和有效，因为让携带大量的表面导电型电子发射器件的一个大的基片转动就有损伤基片本身的危险，并且使用相当简单的设备就可以制造出一个电子源和包含这样一个电子源的成像设备。
实施例4
下面描述按本发明的并且具有第三基本结构的表面导电型电子发射器件的第四实施例。表面导电型电子发射器件的这个实施例包括一个对器件电极和一个导电薄膜，导电薄膜在靠近一个器件电极的位置设有一个电子发射区并且还附加设有一个控制电极。在该实施例中，控制电极可设在器件电极之一上，或者按另一种方式设在器件电极的周围区域，或者设在导电薄膜上。
图7A和图7B表示按本发明的一个表面导电型电子发射器件，其中的控制电极设在器件电极之一上。现在参照图7A和7B，该表面导电型电子发射器件包括一个基片1、一个导电薄膜3(包括一个电子发射区2)、一对器件电极4和5、一个绝缘层6、和一个控制电极7。
控制电极7设在器件电极5和导电薄膜3之上，其间插有一个绝缘层6，控制电极7由通用的电极材料制成。
下面描述驱动该表面导电型电子发射器件的部件电位之间的可能关系。
使器件电极5的电位低于器件电极4的电位，并使控制电极7的电位高于器件电极4的电位。
在这种条件下，靠近器件电极5的电子发射区2发出的电子向阳极(未示出)移动，电子运动轨迹从较低电位的器件电极5指向较高的电位的器件电极4，对此下面还要介绍；并且，因为控制电极7的位置靠近电子发射区2，所以运动中的电子受到控制电极7的电位的有效影响。具体来说，由于控制电极7的电位高于器件电极的电位，所以改变了电子的轨迹，使运动的电子较少地受到导电薄膜3和器件电极4的吸引，更加有效地被抽吸到阳极。结果，和没有设置控制电极7时的电子发射速率相比，该器件的电子发射速率提高了。另一方面，如果使控制电极7的电位低于器件电极4的电位并且等于器件电极5的电位，则总的效果等效于器件电极电位很高时得到的效果，从而改善了电子的会聚性。
如果器件电极5的电位高于器件电极4的电位，并且控制电极7的电位等于器件电极4的电位，则从靠近器件电极5的电子发射区2向器件电极5发出的电子被控制电极7有效地截断。
由于电子发射区靠近器件电极之一，并且控制电极7设在这个器件电极上而且有一个绝缘层插在控制电极7和这个器件电极之间，所以可以借助于控制电极7有效地控制由电子发射区2发出的电子的轨迹。虽然在图7A中控制电极的一个端表面和器件电极5及绝缘层6的端表面相对应但控制电极7的外形不限于此，并且绝缘层6和控制电极7的端表面可在图7A的器件电极5的端表面上向左移动(图12)。
实施例5
在该实施例中，控制电极是在基片上形成的，如图9A和9B所示。用相同的标号表示和图7A及7B相同或相似的部件。在下边的描述中，X代表L1的方向，Y代表垂直于X的方向。
现在参照图9A和9B，控制电极7是在基片1上形成的。控制电极7可以如图所示设在两个器件电极之间，或者按另一种方式设置控制电极7，使它包围器件电极和导电薄膜。控制电极可电连接到器件电极之一上。这里假定：按图9A和9B所示的方式设置控制电极，并且器件电极5的电位低于器件电极4的电位，而控制电极7的电位等于器件电极5的电位。
那么，从电子发射区2发出的电子就要沿X方向向较高电位的器件电极4运动，并且如果没给控制电极7加上电压，则这些电子将沿Y方向散布。但由于控制电极7保持相当低的电位，所以抑制了电子在Y方向的散布，从而改善了会聚性。此外，如果没给控制电极7加上电压并且基片是电绝缘的，则绝缘的基片的电位是不稳定的，并且发射的电子受到基片的电位的影响使发射的电子的轨迹弯折，因此如果在一个成像设备中使用这种电子发射器件，用于提供电子发射器件的电子靶的设备的显示屏的发光点的轮廓可能发生变化，从而使屏上显示的图像变差。消除这个问题的方法是给控制电极7加上一个适当的电压，以稳定基片1的电位并因此稳定了发射电子的轨迹，因而改进了屏上图像的质量。应注意，控制电极7可按另一种方式设在器件电极之一上或围绕着器件电极和导电薄膜。
下面参照两种情况描述制造包括控制电极7在内的表面导电型电子发射器件的一种方法，一种情况是控制电极形成在器件电极之一上，另一种情况是控制电极形成在基片上。
第一种情况：控制电极形成在器件电极之一上。
通过图8A至8D说明的方法制造如图7A和7B所示的表面导电型电子发射器件。
1)在用洗涤剂和纯水彻底清洗基片1以后，通过真空淀积、溅射、或某种其它的适当技术在基片1上淀积一种材料以便制造一对器件电极4和5，然后通过光刻得到器件电极4和5。然后，遮盖另一个器件电极4，仅在器件电极5上进一步淀积电极材料，使器件电极5的台阶部分高于器件电极4的台阶部分(图8A)。
2)通过涂敷有机金属溶液并让涂敷的溶液搁置指定的时间在设有一对器件电极4和5的基片1上形成有机金属薄膜。该有机金属溶液可包含上述对导电薄膜3列举的任何金属作主要成份。在此之后，对该有机金属薄膜进行加热和烘烤，并随后使用一种适当的技术(如剥离或蚀刻)对其进行图形成型操作，以产生导电薄膜3(图8B)。虽然在以上的描述中是使用有机金属溶液产生薄膜的，但导电薄膜3也可通过其它的方式形成：真空淀积、溅射、化学汽相淀积、弥散涂敷、浸渍、旋涂、或某种其它的技术。
3)在通过真空淀积或溅射在已携带一对器件电极4、5和导电薄膜3的基片1上淀积绝缘层材料之后，通过光刻法仅在台阶部分高于另一个器件电极4的台阶部分的器件电极5上形成一个掩模，并且利用这个掩模通过蚀刻产生具有期望断面的绝缘层6。应注意，绝缘层6没有完全覆盖器件电极5，并且绝缘层6的断面应该能够提供向器件电极加电压所必须的适当的电接点。然后遮盖除绝缘层6以外的所有区域，并且通过真空淀积或溅射在绝缘层6上形成控制电极7(图8C)。
4)在此之后，让器件电极4和5经受一个称之为“激励形成”的过程。具体来说，通过一个电源(未示出)给器件电极4和5供电，直到在靠近器件电极5的台阶部分的一个导电薄膜3的位置产生基本上直线形成的电子发射区2时为止(图8D)，这是一个导电薄膜的结构发生了改变的区域。换言之，电子发射区2是导电薄膜3的一部分，这一部分在激励形成处理之后发生局部破坏、变形、或变性，呈现出一个改性的结构。
在激励形成步骤之后的那些步骤与实施例1相同，因此这里不再进一步描述。
第二种情况：控制电极形成在基片上。
通过图10A至10C说明的方法制造如图9A和9B所示的表面导电型电子发射器件。
1)在用洗涤剂和纯水彻底清洗基片1之后，通过真空淀积、溅射、或某种其它适当的技术在基片1上淀积一种材料以便制造一对器件电极4和5，然后通过光刻法得到器件电极4和5。然后，遮盖另一个器件电极4，仅在器件电极5上进一步淀积电极材料，使器件电极5的台阶部分高于器件电极4的台阶部分。与此同时，通过光刻法在绝缘的基片1上形成一个控制电极7，这和器件电极4和5类似(图10A)。
2)通过涂敷一种有机金属溶液并让涂敷的溶液搁置一个指定的时间在携带一对器件电极4和5的基片1上形成一个有机金属膜。该有机金属膜可包含上述对导电薄膜3所列举的任何一种金属作为主要成分。在此之后，对该有机金属膜进行加热和烘烤，并随后对其使用一种适当的技术(如剥离或蚀刻)进行图形成型操作，从而产生导电薄膜3(图10B)。虽然在以上描述中是使用有机金属溶液产生薄膜的，但导电薄膜3可按其它方式形成：真空淀积、溅射、化学汽相淀积、弥散涂敷、浸渍、旋涂、或某种其它技术。
3)在此之后，使器件电极4和5经受称之为“激励形成”的过程。具体来说，通过一个电源(未示出)对器件电极4和5供电，直到在靠近器件电极5的台阶部分的导电薄膜3的一个位置产生一个基本上直线形的电子发射区2时为止(图10C)，这就是导电薄膜的结构发生了改变的区域。换言之，电子发射区2是导电薄膜3的一部分，这一部分在激励形成处理之后发生了局部破坏、变形、或变性，呈现出一种改性的结构。
在该激励形成步骤之后的那些步骤与实施例1相同，因此这里不再进一步描述。
按以下所述的方式确定按上述方法制造的本发明的表面导电型电子发射器件的性能。
图11是确定所说类型的电子发射器件性能的测量系统的一个示意方块图。首先描述这个测量系统。
参照图11，用相同的标号表示和图1A及1B相同的部件。此外，该测量系统还有：向器件加器件电压Vf的电源51、测量穿过器件电极4和5之间的薄膜3的器件电流的电流计50、捕获由器件的电子发射区发出的电子产生的发射电流Ie的阳极54、向测量系统的阳极54施加电压的高压电源53、以及测量由器件的电子发射区2发出的电子产生的发射电流Ie的另一个电流计52。标号55和56分别代表真空设备和真空泵。
准备检验的表面导电型电子发射器件、阳极54、以及其它的一些部件均放在真空设备55之中，给真空设备配备的部件包括一个真空计和该测量系统必须具备的其它部件，从而即可准确地检测在该真空室中的表面导电型电子发射器件或电子源的性能。
真空泵56可以是普通的高真空系统，包括涡轮泵或旋转泵；或者可以是无油高真空系统，包括一个无油泵(如磁浮涡轮泵或干式泵)；或者可以是一个趋高真空系统，包括离子泵。通过一个加热器(未示出)将整个真空设备55以及其中保持的电子源基片加热到250℃。要注意，可以参照这样一个测量系统构造按本发明的成像设备的显示板(图17中的201)。
因此，从激励形成处理开始的所有过程都可借助于这个测量系统来实现。
为了确定按本发明的表面导电型电子发射器件的性能，可将1千伏和10千伏之间的一个电压加到测量系统的阳极54上，阳极54和电子发射器件之间相互隔开一个距离H(H在2和8mm之间)。
值得注意的是，如图7A及7B或图9A及9B所示的表面导电型电子发射器件的性能是通过使用一个电源(未示出)把一个电压加到控制电极7(表示出)上来确定的。
图13的曲线示意地说明了由测量系统观测到的器件电压Vf、发射电流Ie、和器件电流If之间的关系。要注意，对于图8A至8D中的Ie和If任意选择不同的单位，这是因为Ie的数值比If的数值小得多的缘故。还要注意，曲线图的纵轴和横轴都是线性刻度的。
由图13可以看出，按本发明的电子发射器件在发射电流Ie方面有三个显著特点，下面对此进行说明。
第一，当所加电压超过一定值(下面称之为阈电压，在图13中用Vth表示)时，按本发明的电子发射器件的发射电流Ie突然剧烈增大；而当所加电压低于阈值Vth时，发射电流Ie实际上是不可检测的。换句话说，按本发明的电子发射器件是一个非线性的器件，对于发射电流Ie来说有一个明显的阈值电压Vth。
第二，由于发射电流Ie强烈地依赖于器件电压Vf，所以可由Vf有效地控制Ie。
第三，阳极54捕获的发射电荷是施加器件电压Vf的时间长度的函数。换言之，可借助于施加器件电压Vf的时间有效地控制阳极54捕获的电荷的数量。
图13中的实线表示的关系表示：发射电流Ie和器件电流If相对于器件电压Vf都表示出一个单调增加特性(下面，称之为MI特性)，但器件电流If还表示出一个电压控制的负阻特性(下面，称之为VCNR特性)(图中未示出)。按照制造器件所用的方法、测量系统的参数、和其它一些参数，可使电子发射器件表现出在两种特性中的一种特性。要注意，如果器件电流If对于器件电压Vf表现出VCNR特性，则发射电流Ie对于器件电压Vf要表现出MI特性。
由于存在上述的显著特点，所以可以理解，根据输入信号就能很容易地控制包括多个按本发明的电子发射器件的电子源的电子发射行为以及包括这样一种电子源的成像设备的电子发射行为。因此这样一种电子源和成像设备可有广阔的应用前景。
通过设置表面导电型电子发射器件可实现按本发明的电子源，下面对此进行描述。
例如，可将一系列电子发射器件安排在一个梯形形状的结构中，从而即可实现一个先前参照现有技术描述过的一个电子源。另外，可在m个X方向接线的上方排列n个Y方向的接线，并在X方向接线和Y方向接线之间插入一个层间绝缘层，并且把表面导电型电子发射器件放到接线的每个交叉点附近，再将器件电极对分别连接到相应的X方向接线和Y方向接线上，从而就可实现按本发明的一种电子源。这种结构被称为简单矩阵接线结构，下面对此再作详细描述。
鉴于上述表面导电型电子发射器件的这种基本特性，就可能在所加器件电压Vf超过阈值电压Vf的条件下通过控制加到器件的相对电极上的高过阈值电压的脉冲电压的高度和宽度来控制器件发射电子的速率。另一方面，在低于阈值电压Vf的条件下，该器件实际上不发射任何电子。因此，如果使用简单矩阵接线结构，则不管设备中安排了多少个电子发射器件，都可以通过给每个所述器件加上一个脉冲电压按照输入信号选择出所需的那个表面导电型电子发射器件，并对该电子发射器件的电子发射进行控制。
根据上述简单的原理可实现一个具有简单矩阵接线结构的电子源。图14是按本发明的具有简单矩阵接线结构的电子源的示意平面图。
在图14中，该电子源包括一个基片1，基片1一般由一个玻璃板制成并且有一个取决于其中设置的表面导电型电子发射器件104的数目和应用场合的外形。
在基片1上总共设有m个X方向接线102，用DX1、DX2…DXm代表，这些接线由通过真空淀积、印刷、或溅射产生的导电金属制成。对这些接线的材料、厚度、和宽度进行设计，使得在必要时加到表面导电型电子发射器件上的电压基本相等。
还设置总数为n的Y方向接线103，并用DY1、DY2、…DYn表示，Y方向接线的材料、厚度、和密度都和X方向接线类似。
在m个X方向接线和n个Y方向接线之间设有一个层间绝缘层(未示出)，以使它们彼此电隔离。m和n都是整数。
层间绝缘层(未示出)一般由SiO2构成，并且在绝缘的基片1的整个表面或部分表面上形成，从而就可以通过真空淀积、印刷、或溅射得到期望的轮廓。对层间绝缘层的厚度、材料、和制造方法进行选择，使它能够承受在接线交叉点可以观测到的任何一个X方向接线102和任何一个Y方向接线103之间的电位差。将每个X方向接线102和每一个Y方向接线103都引到外面以形成一个外部接线端。
每个表面导电型电子发射器件104的相对设置的电极(未示出)通过相应的连接线105连接到m个X方向接线102中的相关一个上以及n个Y方向接线103中的相关一个上，连接线105也由导电金属构成并通过一种适当的技术(如真空淀积、印刷、或溅射)形成。鉴于驱动该电子源所用的方法(下面再介绍)，每个表面导电型电子发射器件的电子发射区最好靠近连到相应X方向接线102的那个器件电极。
器件电极、m个X方向接线102、n个Y方向接线103、以及连接线105的导电金属材料可以相同，或者包含共同的组分。另外，它们也可以互不相同。这些材料一般是从针对器件电极列举出来的侯补材料中选择出来的。如果器件电极和连接线由相同的材料构成，则在不必区分连接线的条件下器件电极可一块调用这些连接线。表面导电型电子发射器件104或者在基片1上形成，或者在层间绝缘层(未示出)上形成。
如下面将要详细描述的，X方向接线102电连接到一个扫描信号施加装置(未示出)上，以便给表面导电型电子发射器件104的选定行加上一个扫描信号。
另一方面，Y方向接线103电连接到一个调制信号产生装置(未示出)上，以便给表面导电型电子发射器件104的选定列加上一个调制信号并且按照一个输入信号调制所选定的列。要注意，要加到每个表面导电型电子发射器件的驱动信号被表示为加到该器件的扫描信号和调制信号的电压差。
现在参照图15描述包括具有本发明的第三基本结构的表面导电型电子发射器件的电子源基片。在图15中，标号1、102、103分别代表一个电子源基片、一个X方向接线、和一个Y方向接线，而标号106、104、和105分别代表一个控制电极接线、一个表面导电型电子发射器件、和一个连接线。
在图15中，电子源基片1一般由一个玻璃板构成，并且具有一个取决于其中设置的表面导电型电子发射器件的数目和应用场合的外形。
其中设有总数为m个的X方向接线102，也记为DX1、DX2、…DXm，并且接线102由通过真空淀积、印刷、或溅射产生的导电金属构成。对这些接线的材料、厚度、和宽度进行设计，使在必要时加到表面导电型电子发射器件上的电压基本相等。还设置总数为n的Y方向接线103，也记为DY1、DY2、…DYn，Y方向接线103的材料、厚度、和宽度都类似于X方向接线102。还设有总数为m的控制电极接线106，也记为G1、G2、…Gm，接线106的安排方式类似于X方向接线102。还要设置层间绝缘层(未示出)，以便使m个X方向接线102、m个控制电极接线106、和n个Y方向接线102彼此之间电隔离(m和n都是整数)。
层间绝缘层(未示出)一般由SiO2制成，并且通过真空淀积、印刷、或溅射在携带X方向接线102、控制电极接线106的绝缘基片1的整个表面或部分表面上形成以呈现期望的轮廓。对层间绝缘层的厚度、材料、和制造方法进行选择，使它能承受在接线交叉点处可观测到的在X方向接线102和控制电极接线106中的任何一个接线和Y方向接线102中的任何一个接线之间的电位差。将每一个X方向接线102、控制电极接线106、Y方向接线103都引出来以形成外部接线端。
每个表面导电型电子发射器件的相对设置的器件电极和控制电极(未示出)都通过相应的连接线105连接到m个X方向接线102中的相关的一个接线上，并且连接到n个Y方向接线103中的相关的一个接线上，连接线105由导电金属构成并且通过一种适当的技术(如真空淀积、印刷、或溅射)形成。每个表面导电型电子发射器件的器件电极和控制电极的导电金属材料和m个X方向接线102、n个Y方向接线103、及m及控制电极接线106的导电金属材料可以相同，或者包含共同的组分。另一方面，它们也可以彼此不同。这些材料一般可从以上对于器件电极列举的侯选材料中适当选出。如果器件电极和连接线由相同的材料构成，则在不区分连接线的条件下器件电极可一块儿调用这些连接线。表面导电型电子发射器件可在基片1上形成，或者在层间绝缘层(未示出)上形成。
如下面将要详细描述的，X方向接线102和控制电极接线106电连接到一个扫描信号施加装置(未示出)上，以便给表面导电型电子发射器件104的选定行加上一个扫描信号。
另一方面，Y方向接线103电连接到一个调制信号产生装置(未示出)上，以便给表面导电型电子发射器件的选定列加上一个调制信号并按照输入信号调制该选定列。
要注意，要加到每个表面导电型电子发射器件的驱动信号被表示为加到该器件上的扫描信号和调制信号的电压差。
现在参照图16描述另一个电子源基片，它包括具有本发明的第三基本结构的表面导电型电子发射器件。
在图16中，用相同的标号代表和图15相同或相似的部件。图16的电子源基片和图15的差别在于省去了在相应的控制电极7上形成的控制电极连线106并将控制电极7连到相应的X方向接线102上。借助于这种安排，和图15的基片相比减少了制造步骤的数目。
现在参照图48描述另一种电子源基片，它包括具有本发明第三基本结构的表面导电型电子发射器件。在图48中，标号1、102、103分别代表一个电子源基片、一个X方向接线、和一个Y方向接线，而标号106、104、和105分别代表一个控制电极接线、一个表面导电型电子发射器件、和一个连接线。
在图48中，电子源基片1一般由一个玻璃板构成，并且具有取决于其中设置的表面导电型电子发射器件的数目和应用场合的外形轮廓。
其中设有总数为m个的X方向接线102，也记为DX1、DX2、…、DXm，并且接线102由通过真空淀积、印刷、或溅射产生的导电金属制成。对这些接线的材料、厚度、和宽度进行设计，使必要时加到表面导电型电子发射器件的电压基本上相等。还设置总数为n个的Y方向接线103，也记为DY1、DY2、…DYn，Y方向接线103的材料、厚度、和宽度都和X方向接线102类似。还没有总数为m个的控制电极接线106，也记为G1、G2、…Gm，并且将接线106安排成和X方向接线102平行。设置层间绝缘层(未示出)，使m个X方向的接线102、m个控制电极接线106、和n个Y方向接线103彼此电隔离(m和n都为整数)。
层间绝缘层(未示出)一般由SiO2构成，并且借助于真空淀积、印刷、或溅射在携带X方向接线102和控制电极接线106的绝缘基片1的整个表面或部分表面上形成以呈现期望的外形轮廓。对层间绝缘层的厚度、材料、和制造方法进行选择，使其能够承受在接线交叉点可以观测的X方向接线102和控制电接线106中的任一个接线和Y方向接线103中的任一个接线之间的电位差。将每一个X方向接线102、控制电极接线106、和Y方向引线103都引出来以形成外部接线端。
每个表面导电型电子发射器件的相对设置的器件电极和控制电极(未示出)都通过相应的连接线105连接到m个X方向接线102中的相关的一个接线上，并且连接到n个Y方向接线103中的相关的一个接线上，连接线105由导电金属构成，并且借助于一种适当的技术(如真空淀积、印刷、或溅射)形成。
每个表面导电型电子发射器件的器件电极和控制电极的导电金属材料和m个X方向接线102、n个Y方向接线103、及m个控制电极接线106的导电金属材料可以相同，或者包含共同的组分。另外，它们也可以彼此不同。这些材料可以从以前对器件电极列举的侯选材料中适当选出。如果器件电极和连接线由相同的材料构成，则在不区分连接线的条件下器件电极可以一块儿调用这些连接线。表面导电型电子发射器件或者可在基片1上形成，或者在层间绝缘层(未示出)上形成。
如下面将要详细描述的，X方向接线102和控制电极接线106电连接到一个扫描信号施加装置(未示出)上，以便给表面导电型电子发射器件104的选定行加上一个扫描信号。
另一方面，Y方向接线103电连接到一个调制信号产生装置(未示出)上，以便给表面导电型电子发射器件104的选定列加上一个调制信号并且按照一个输入信号调制该选定列。
要注意，加到每个表面导电型电子发射器件的驱动信号被表示为加到该器件上的扫描信号和调制信号的电压差。
现在，参照图57描述另一个电子源基片，它包括具有本发明的第四基本结构的表面导电型电子发射器件。
在图57中，用相同的标号表示和图48相同或相似的部件。图57的电子源基片和图48的差别在于：省去了在相应的控制电极7上形成的控制电极接线106并将控制电极7连到相应的X方向接线102上。借助于这种安排，和图15的基片相比，可减少制造步骤的数目。
现在参照图17至19描述包括具有简单矩阵结构的按本发明的电子源的一个成像设备；图17是成像设备的显示板201的示意透视图；图18A和18B是该显示板的荧光膜114的两种可能的结构；图19是用于显示符合NTSC电视信号的电视图像的驱动电路的方块图。
在图17中，标号1代表携带多个按本发明的表面导电型电子发射器件的一个电子源基片。此外，该显示板包括后板111、前板116、和支架112；后板111用于刚性固定电子源基片1；前板116用于在玻璃基片113的内表面上叠置起成像部件作的荧光板114和金属衬板115。为了将后板111、支架112、和前板116粘结在一起，要在这些部件的接合部涂敷熔接玻璃，并将其在大气中或氮气中在400至500℃的温度下烘烤10分钟，并严格气密密封，从而得到一个外壳118。
在图17中，标号104代表一个电子发射器件，标号102和104分别代表连接到每个电子发射器件(图1A和1B)的相应器件4和5上的X方向接线和Y方向接线。
虽然在上述实施例中外壳118是由前板116、支架112、和后板111形成的，但如果基片1本身就足够结实，就可以省去后板111，它是因为提供后板111主要是为了加大基片1的强度的缘故。如果就是这种情况，则可能不需要有一个单独的后板111，并且可把基片1直接粘结到支架112上，因此外壳118只由前板116、支架112、和基片1构成。在前板116和后板111之间设置多个所谓垫片的支撑部件也可提高外壳118的总体强度。
图18A和18B示意地表示荧光膜的两种可能的结构。虽然显示板用于显示黑白画面时荧光膜114仅包括一种荧光体122，但为了显示彩色画面荧光膜114就需要包括黑色传导件121和多种荧光体122，其中的黑色传导件称作黑色基质(图18B)的黑带(图18A)或黑元件，视荧光体的排列面定。对于彩色显示板安排黑色基质的黑带或黑元件，从而使三种不同主色的荧光体122难以区别分辨，在荧光膜114中通过黑化周围的区域将降低外部光的显示图像的对比度的不利影响减至最小。虽然通常用石墨作黑带的主要成份，但也可使用其它的低透光性和低反射性的传导材料。
不管是黑白显示还是彩色显示，都可适当使用沉淀或印刷技术涂敷荧光材料以便在玻璃基片113上形成荧光体122。
将一个普通的金属衬板115安置在荧光膜114的内表面上，如图17所示。设置金属衬板115的目的是为了让荧光体122(图18A或18B)发出的并被引向外壳内部的光线能向前板116镜像反射，并且为了使用衬板115作为向电子束施加加速电压的高压电极Hv，并且还为了保护荧光体122不受损伤，在外壳118中产生的负离子在与荧光体122撞击时可能会引起这种损伤。制备时，平滑荧光膜114的内表面(在通常称为“薄膜形成”的操作中)，并且在形成荧光膜114后通过真空淀积在膜114上形成一个铝膜。
在面对荧光膜114的外表面的前板116上可以形成一个透明电极(未示出)以提高荧光膜114的传导性。
应该注意，如果涉及的是一个彩色显示器，则在将上述部件粘结在一起之前，要精确地对准每一组彩色荧光体122和电子发射器件104。
通过真空管道(未示出)对外壳118抽真空，使真空度达到10-6到10-7乇或更高些，然后严密密封。
具体来说，通过一个普通真空系统(一般来说包括一个旋转泵或一个涡轮泵)对外壳118的内部抽真空，使其真空度达到10-6乇左右，并且经外部接线端DX1至DXm和DY1至DYn给器件电极4和5加上一个电压，使处壳118内部的表面导电型电子发射器件经受激励形成步骤和激活步骤，从而产生先前描述过的电子发射区2。在此之后，在温度为80至200℃下烘烤该设备的同时，将该普通真空系统转接到一个超高真空系统(一般包括一个离子泵)。在严格密封之前或之后立即进行一个吸气过程以便在外壳118的内部维持已得到的真空度。在吸气过程，通过一个电阻加热器或一个高加热器加热设在外壳118中的一个预定位置的吸气剂以便借助于气相淀积形成一个膜。吸气剂一般来说包含Ba作为主要成分，并且通过气相淀积膜的吸附作用来维持高真空度。
通过图19所示的驱动电路可驱动上述显示板201。在图19中，标号201代表一个显示板。此外，该电路包括：扫描电路202、控制电路203、移位寄存器204、行存贮器205、步信号分离电路206、和调制信号产生器207。图19中的Vx和Va代表直流电源。
如图19所示，显示板201经外接线端DX1至DXm、DY1至DYn、和高压端Hv连接到外部电路，对接线端DX1至DXm进行设计，使它们可以接收扫描信号以便能一个接一个地顺序驱动该设备中一个电子源的(m个器件的)那些行，该设备包括多个按m行和n列的矩阵形式设置的表面导电型电子发射器件。
另一方面，对外部接线端DY1至DYn进行设计，使其能接收一个调制信号，以便控制由扫描信号选定的那行的每个表面导电型电子发射器件的输出电子束。高压端Hv由直流电压源Va供电，其直流电压值一般约为10千伏，这个电压对于激励选定的表面导电型电子发射器件的荧光体来说是足够高的。
扫描电路202按下述方式操作。该电路包括m个开关器件(在图19中只具体表示出其中的开关器件S1和Sm)，每一个开关器件或者取直流电压源Vx的输出电压，或者取O(伏)(地电位)，并且要与显示板21的接线端DX1至DXm中的一个接线端相连。每个开关器件S1至Sm按照来自控制电路203的控制信号Tscan进行操作，通过组合晶体管(如场效应晶体管)就能很容易地制备出这些开关器件。
这个电路的直流电压源Vx被设计成能输出一个恒定的电压，因而可使加到由于表面导电型电子发射器件的性能所致没被扫描的器件上的任何驱动电压的降低小于阈值电压。
控制电路203与相关的部件协调动作，以便能按照外加的视频信号适当地显示图像。它响应来自同步信号分离电路206的同步信号Tsync产生控制信号Tscan、Tsft、和Tmry，下面对此再进行介绍。
同步信号分离电路206分离来自外部的NTSC电视信号的同步信号分量和亮度信号分量，电路206通过使用众所周知频分(滤波器)电路就可以很容易地得以实现。虽然同步信号分离电路206从电视信号中提取的同步信号像众所周知的那样是由垂直同步信号和水平同步信号组成的，但这里为方便起见简单地将其指定为Tsync信号，没有考虑它的分量信号。另一方法，将从电视信号中提取的亮度信号(亮度信号要加到移位寄存器204上)指定为DATA(数据)信号。
移位寄存器204按照控制电路203提供的控制信号Tsft对于每一行的数据信号进行串行/并行转换，数据信号是按时间序列串行提供的。(换句话说，控制信号Tsft是作为移位寄存器204的移位时钟工作的。)对于已经经过串行/并行转换的一行的一组数据(这种数据对应于N个电子发射器件的一组驱动数据)作为n个并行信号Id1至Idn从移位寄存器204送出。
行存贮器205是按来自控制电路203的控制信号Tmry在要求的时间内存贮一行的一组数据(即，信号Id1至Idn)的一个存贮器。存贮的数据作为I’d1至I’dn被送出，并加到调制信号产生器207。
所说调制信号产生器207实际上是一个信号线，它能按照每个图像数据I’d1至I’dn适当地驱动和调制每个表面导电型电子发射器件的操作状态，该器件的输出信号经接线端DY1至DYn提供给显示板201内的表面导电型电子发射器件。
如以上所述，本发明可应用的电子发射器件的特征在于下述有关发射电流Ie的特点。第一，存在一个明显的阈值电压Vth，仅在大于Vth的电压加到器件上器件才发射电子。第二，发射电流Ie的大小随超过阈值电压Vth的所加电压的变化而改变，当然Vth的值以及所加电压和发射电流之间的关系都可随电子发射器件的材料、结构、和制造方法的变化而变化。
具体来说，当脉冲形电压加到按本发明的电子发射器件上时，对于低于阈值电压的施加电压而言，实际没有发射电流产生；一旦施加的电压升高到超过阈值电压，就要发出一个电子束。这里应该注意的是，输出的电子速的强度可由脉冲形电压的峰值来控制。此外，可通过改变脉冲宽度来控制一个电子束的电荷总数。
为了按照输入信号调制电子发射器，或者使用电压调制方法，或者使用脉冲宽度调制。对于电压调制，调制信号产生器207要使用电压调制型的电路，以便按照输入数据调制脉冲形电压的峰值，同时脉冲宽度保持不变。另一方面，对于脉冲宽度调制，调制信号产生器207要使用脉冲宽度调制型电路，以便可按输入数据调制所加电压的脉冲宽度，同时保持所加电压的峰值不变。
虽然以上没有具体提到，但移位寄存器204和行存贮器205可以是数字型的，也可以是模拟型的，只要串行/并行转换和视频信号的存贮以指定的速率进行即可。
如果使用数字型器件，则需要将同步信号分离电路206的输出信号“数据”数字化。在同步信号分离电路206的输出端设一个A/D转换器，就可以很容易地实现这样一种转换。
根据行存贮器205的输出信号是数字信号还是模拟信号对调制信号产生器207可使用不同的电路，这是勿容置疑的。
如果使用数字信号，则调制信号产生器207可使用一个已知类型的A/D转换器电路，并且如果必要还可额外使用一个放大器电路。就脉冲宽度调制而论，通过使用一个组合的电路就可实现调制信号产生器207，该组合的电路包括；一个高速振荡器、一个计数所说振荡器产生的波的数目的计数器、和一个比较计数器的输出与存贮器的输出的比较器。如果必要，可附加一个放大器，将具有已调制的脉冲宽度的比较器的输出信号的电压放大到按本发明的表面导电型电子发射器件的驱动电压的数值。
另一方面，如果对于电压调制使用模拟信号，则对于调制信号产生器207可适当使用包括已知的运算放大器在内的一个放大器电路，并且如果必要还可以附加一个电平移动电路。就脉冲宽度调制而论，可以使用一个公知的电压控制型振荡电路(VCO)，如果必要还可以使用一个附加的放大器，以把电压放大到表面导电型电子发射器件的驱动电压的数值。
对于本发明可应用的具有上述结构的成像设备，电子发射器件104在通过外部接线端DX1至DXm和DY1至DYn加上一个电压时就要发出电子。然后，通过高压端Hv给金属衬板115或透明电极(未示出)加上一个高压使产生的电子束加速。已加速的电子最终要和荧光膜114碰撞，使荧光膜发光以产生图像。
成像设备的上述结构仅是本发明可应用的一个实例，这种结构可以有各种变化改进。与这样一种设备一起使用的电视信号制式不限于特定的制式，实际上可使用任何一种制式，如NTSC、DAL、或SECAM。该设备特别适用于涉及(高清晰度电视系统(如MUSE系统)的)大量扫描线的电视信号，因为该设备可用于包括大量象素的大显示板上。
现在参照图20和21描述一种电子源和包括这种电子源的成像设备，这种电子源包括多个按梯形状的方式设置在基片上的表面导电型电子发射器件。
首先参照图20，标号1代表电子源基片，标号104代表表面导电型电子发射器件，标号304代表连接表面导电型电子发射器件104的共用接线DX1至DX10。
电子发射器件104沿X方向按行排列(下面，称之为器件行)以形成包括多个器件行的一个电子源，每一行具有多个器件。
通过一对共用接线304(例如，外部接线端D1和D2的共用接线304)相互并行电连接每个器件行的表面导电型电子发射器件，因此向这对其用接线加上适当的驱动电压就可独立地驱动这些电子发射器件。具体来说，将超过电子发射的阈值电压的电压加到要驱动的器件行以发射电子，而将低于电子发射的阈值电压的电压加到其余的那些器件行。按另一种方式，设在两个相邻器件行之间的任何两个外部接线端可共享一个共用接线304。因此，在共用接线端D2至D9中，D2和D3就可以共享一条共用接线而不用两条接线。
图21是一个成像设备的显示板的示意透视图，其中装入一个具有梯形状结构的电子发射器件的电子源。
在图21中，显示板包括多个栅电极302，一组外部接线端D1、D2、…Dm，以及连接到相应栅电极302上的另一组外部接线端G1、G2…Gn；其中每个栅电极302都设有一系列通孔303以便让电子穿过。在基片1上整体式形成连接到表面导电型电子发射器件的相应的行上的共用接线304。
应注意，在图21中用相同的标号分别表示和图17相同或相似的那些部件。图21的成像设备和图17的简单矩阵结构的成像设备的主要差别在于：图21的设备有栅电极302，栅电极302设在电子源基片1和前板116之间。
如以上所指出的，栅电极302设在基片1和前板116之间。对这些栅电极进行设计，使它们能调制表面导电型电子发射器件104发出的电子束，每个栅电极302都设有和相应的表面导电型电子发射器件104对应的通孔303以便允许电子束从通孔穿过。
但应注意，虽然在图21中表示的是条形的栅电极302，但栅电极的断面和位置不限于此。例如，栅电极可设有网状开口，栅电极可围绕或靠近表面导电型电子发射器件104。
将外部接线端D1至Dm和G1至m电连接到一个驱动电路(未示出)。于是即可针对电子束的照射操作具有上述结构的成像设备，即：对与图像的一行相应的那些排栅电极302同时施加调制信号，并且和逐行地驱动(扫描)电子发射器件的操作同步进行，从而即可控制电子束在荧光膜114上的照射，并可逐行地显示图像。
因此，按本发明的具有上述结构的显示设备可有广泛的工业和商业应用前景，它可用作电视播放的显示设备、视频电话会议的终端设备，静止画面和电影画面的编辑设备，计算机系统的终端设备、包括光敏鼓的光打印机、以及许多其它设备。
下面，参照实例描述本发明。[例1]
在该例中，制备多个如图1A和1B所示的表面导电型电子发射器件和多个用于比较目的的表面导电型电子发射器件，并对它们的性能进行检验。图1A和1B分别是按本发明的并且用在该例中的表面导电型，电子发射器件的平面图和剖面图。参照图1A和1B，W1代表器件电极4和5的宽度，W2代表导电薄膜3的宽度，L代表器件电极4和5分开的距离，d1代表器件电极4的高度，d2代表器件电极5的高度。
图22AA至22AC表示在不同制造步骤中的设在基片A上的表面导电型电子发射器件；图22BA至22BC表示在不同制造步骤中的另一种表面导电型电子发射器件，它设在基片B上，用于比较的目的。在每个基片A和B上制造4个相同的电子发射器件。
1)在用洗涤剂、纯水、和有机溶剂彻底清洗每个基片A和B的石英玻璃板后，使用一个掩模在基片上溅射Pt(铂)，达到300埃的厚度(用于每个器件的一对器件电极)，形成一个Pt膜。对于基片A，进一步淀积Pt，达800埃的厚度，用于器件电极4(图22AA和22BA)。
在基片B上的器件电极4和5的厚度都是300埃，而在基片A上的器件电极4和5的厚度分别是300埃和1100埃。对于基片A和B，器件电极分开的距离L都是100微米。
在此之后，在每个基片A和B上通过真空淀积形成厚度为1000埃的将用于剥离操作的Cr(铬)膜(未示出)，以便对导电薄膜3进行图形成型操作。与此同时，在Cr膜上形成与导电薄膜3的宽度W2对应的100微米开口。
随后的步骤对于基片A和基片B都是完全相同的。
2)在此之后，通过一个旋涂器将有机钯(Pd)溶液(型号为CCP-4230，可由Okuno Pharmaceutical Co.，Ltd.得到)涂到Cr膜上并在这里搁置以产生有机Pd(钯)薄膜。然后，在大气中对有机Pd薄膜加热并在300℃温度下烘烤10分钟以产生主要由细微PdO颗粒构成的导电薄膜3。该膜的厚度约为100埃，电阻为Rs＝5×104Ω/口。
随后，借助于酸性湿蚀刻剂对Cr膜和导电薄膜3进行湿性蚀刻以产生具有期望图形的薄膜3(图22AB和22BB)。
3)然后，将基片A和B移入如图11所示的测量系统的真空设备55中，并在真空中对其加热以便按照化学方法将每个样品器件的导电薄膜3中的PdO变为Pd。之后，在每个器件的器件电极4和5之间加上器件电压Vf，使样品器件经受一个激励形成处理以产生电子发射区2(图22AC和22BC)。所加电压是如图3B所示的脉冲电压(但不是三角形的，而是直角平行六面体形)。
脉冲电压的波形高度的峰值如图3B所示随时间递增。脉冲宽度T1＝1毫秒，脉冲间隔T2＝10毫秒。在激励形成处理期间，在激励形成脉冲电压的间隔内插入一个0.1伏的附加脉冲电压(未示出)，以便确定电子发射区的电阻，始终要监视着这个电阻，当这个电阻超过1MΩ时就要终止该激励形成处理。
如果将激励形成处理结束时的脉冲波形高度和器件电流If的乘积定义为激励形成功率(Pform)，则基片A的激励形成功率Pform(10毫瓦)比基片B的激励形成功率Pform(50毫瓦)小5倍。
4)随后，对基片A和B进行激活过程，同时将真空设备55的内部压力保持在10-5乇左右。对每个样品器件加上一个脉冲电压(但不是三角形的，而是直角平行六面体形的)以驱动样品器件。所用脉冲宽度T1＝1毫秒，脉冲间隔T2＝10毫秒。驱动电压(波形高度)为15伏。
5)然后，驱动在基片A和B上的每个表面导电型电子发射样品器件，使其能在10-6乇左右的真空设备55中工作以检测器件电流If和发射电流Ie。在测量后，用显微镜观察在基片A和B上的各个器件的电子发射区2。
就测量的参数而论，阳极54和电子发射器件之间的距离H为5mm，阳极电压为1千伏，器件电压Vf为18伏。器件电极5的电位低于器件电极4的电位。
作为测量的结果，在基片B上每个器件的器件电流If和发射电流Ie分别是1.2mA±25％和1.0μA±30％。另一方面，在基片A上每个器件的器件电流If和发射电流Ie分别是1.0μm±5％和1.95μm±4.5％，这表明器件之间的偏差明显降低了。由这个观测的结果可以认为，激励形成功率Pform的上述数值会或多或少地影响电子发射性能的偏差。
这时，将荧光元件配置在阳极54上，以便观察了解由每个试样电子发射器件表面发射的电子束在荧光元件上所产生的辉点，以及观察到在基片A上的器件所产生的辉点比在基片B上的器件产生对应的辉点要小大约30μm。
图23A和23B示意表示对在基片A和B上的每个器件的导电薄膜3的电子发射区2观察的情况。如由图23A和23B看出的，所观察的基本上直线分布电子发射区2接近器件电极5，在基片A上的四个器件其中每一个中的该电极5具有较高台阶部分，而所观察的弯曲的电子发射区2在制备用于比较的基片B上的四个器件其中每一个的导电薄膜3中。该电子发射区2在中点处弯曲大约50μm。
如上所述，根据本发明的表面导电的电子发射器件包含一位置靠近其中一个器件电极的，基本上直线分布的电子发射区2，该器件由于能发射高会聚的电子束，性能不会显现任何明显偏差，运行工作是极为优异的。还已发现，假如器件电极5的电位高于器件电极4的电位，本发明的表面导电的电子发射器件在荧光元件上会产生相对大的辉点。[实施例2]
在这个实例中，为了进行比较，在基片A和B上分别制备本发明的表面导电的电子发射器件和另一些表面导电的电子发射器件并且像在实例1中的情况一样，对电子发射性能进行测试。
通过参照图24AA到24AC(对基片A)和图24BA到24BC(对基片B)对这一实例进行说明。在基片A上制备根据本发明的四个相同的表面导电的电子发射器件。为了比较，同样在基片B上制备四个相同的常规的表面导电的电子发射器件。
1)在对用作每个基片A和B的石英玻璃片用洗涤剂、纯水和有机溶液彻底清洗之后，在基片A上形成厚度为1500埃的SiOx膜，接着在其上覆以抗蚀剂并形成图形。在此之后，在每个器件中除了用于形成器件电极5的区域以外，利用活性的离子蚀刻作用除去SiOx膜使得SiOx的控制元件21形成在器件电极5的区域内。接着利用掩膜通过溅射使Pt淀积厚度达300埃用作在基片A和B上的器件电极(图24AA和24BA)。
在基片B上的器件4和5的台阶部分为300埃高，而在基片A上的器件电极5的对应部分为1800埃高，器件电极4的对应部分为300埃高。在基片A上的每个器件的各器件电极的分开距离L为50μm，而在基片B上的对应数值为2μm。
为了使导电薄膜3形成图形，在此之后，利用真空淀积在基片A和B上形成厚度达1000埃的用于剥离的Cr膜(未表示)。在此同时，在Cr膜上形成与导电薄膜3的宽度W2相对应的100μm的开孔。
2)在此之后，利用溅射将Pd淀积在带有器件电极4和5的基片上，以便产生每个器件的导电薄膜3。该薄膜具有的厚度大约30埃，单位面积的电阻为5×102Ω/口。
接着，利用酸性湿式蚀刻剂对Cr膜和导电薄膜3进行湿式蚀刻，以便形成具有预期图形的导电薄膜3(图24AB和24BB)。
3)然后，像在实例1的情况一样，对在基片A和B上的各器件进行激励形成处理(energization forming process)(图24AC和24BC)。在这一实例中，基片A的激励形成功率Pform(6mw)大约为基片B的激励形成功率Pform(55mw)的十分之一。
4)接着，对基片A和B进行活化(activation)处理，像在实例1中的情况一样。
5)然后，在大约10-6乇的真空设备55内驱动在基片A和B上的每个试样的表面导电的电子发射器件，使之运行，以便了解器件电流If和发射电流Ie。在测量之后，对在基片A和B上的器件的电子发射区2进行显微观察。
关于测量参数，阳极54和电子发射器件之间的距离H为5mm，阳极电压和器件电压Vf分别是1KV和15V。使器件电极5的电位低于器电极6的电位。
作为测量结果，在基片B上的每个器件的器件电流If和发射电流分别为1.0mA±5％和1.0μA±5％。另一方面，在基片A上的每个器件的器件电流If和发射电流为0.95mA±4.5％和1.92μA±5％，表明在基片A上的每个器件的器件电流和发射电流之中的实际平均偏差大的为发射电流。
同时，将荧光元件配置在阳极54上，以便观察了解由每个试样电子发射器件表面发射的电子束在荧光元件上所产生的辉点，以及观察到在基片A上的器件产生的辉点基本上与在基片B上的器件产生的对应辉点基本相同。
图25A和25B示意说明对于在基片A和B上的每个器件的导电薄膜3的电子发射区2所观察的情况。由图25A和25B可以看出，基本上直线分布的电子发射区2接近器件电极5，在基片A上的四个器件其中每一个中的该电极5具有较高台阶部分，而所观察的基本上直线分布的电子发射区2处在用于比较而制备的基片B上的四个器件其中每一个的导电薄膜3的中心。
如上所述，由于本发明的表面导电电子发射器件包括一个位置靠近其中一个器件电极的基本上直线分布的电子发射区2，在各器件电极之间的距离可以作到50μm长，或者为常规电子发射器件的类比距离的25倍，同时，在电子发射性能的偏差以及在荧光元件上的辉点的散布方面，两种器件工作几乎相同。[实例3]
在这一实例中，通过利用一包含若干个在一基片上的如图1A和1B所示的表面导电的电子发射器件以及将它们线连接以便形成如图14所示的简单陈列配置，制备图像形成设备。图17示意表示了该图像形成设备。
图26表示电子源的示意的局部平面视图。图27是沿图26中的线27-27所取的示意断面图。遍及图14、17、26和27，相同的符号指相同的或相似的组成部分。
电子源具有一基片1、X方向连线102(也称为下连线)和Y方向连线103(也称为上连线)。电子源的其中每一个器件包含一对器件电极4和5以及一包含电子发射区的导电薄膜3。此外，该电子源设有绝缘夹层401和连接孔402，它们中的每一个都电连接到对应的器件电极4和对应的下连线102。
下面参照图28A到28D以及29E到29H，介绍电子源的制造步骤，它们分别与下文将要介绍的制造步骤相对应。
步骤a：在将钠钙玻璃片彻底清洗之后，利用溅射在其上形成氧化硅膜，厚度为0.5μm，以便形成基片1，接着分别覆以厚度为50埃和6000埃的Cr和Au，并且然后利用旋转涂机在其上形成一层光敏抗蚀剂(AZ1370：由Hoechst Corporation可购得)。同时旋转该膜并进行烘烤。在此之后，使遮光掩膜图像曝光并显影，以便生成用于下连线102的抗蚀剂图形，然后对淀积的Au/Cr膜进行湿式蚀刻，以便形成下连线102。
步骤b：利用RF溅射形成厚度为1.0μm的氧化硅膜，作为绝缘夹层401。
步骤C：为了在按步骤b中淀积的氧化硅膜中形成每个器件一个连接孔402，制备光敏抗蚀剂图形，然后利用用于掩膜的该光敏抗蚀剂图形，通过对绝缘夹层401进行蚀刻实际形成连接孔402。为了进行蚀刻操作，采用CF4和H2气体的RIE(活性离子蚀刻)技术。
步骤d：在此之后，为了形成每个器件的一对器件电极4和5和各电极的分开间隙L，形成光敏抗蚀剂(RD-2000N-41：可由Hi-tachi chemical Co.，Ltd购得)图形，然后利用真空淀积方式顺序在其上分别淀积厚度为50埃和400埃的Ti和Ni。利用有机溶剂溶解该光敏抗蚀剂图形以及利用剥离技术处理Ni/Ti淀积膜，以便生成一对宽度w为200μm，彼此分开距离L为80μm的器件电极4和5。器件电极5的厚度为1400埃。
步骤e：为了形成上连线103，在器件电极4和5上形成光敏抗蚀剂图形之后，利用真空淀积顺序分别淀积厚度为50埃和5000埃的Ti和Au，然后利用剥离技术除去不需要的区域，以便形成具有预期外形截面的上连线103。
步骤f：利用一掩膜通过真空淀积形成膜厚为1000埃的Cr膜404，该掩膜具有一个在各器件电极之间的间隙L处并环绕该间隙的开孔，然后对Cr膜404进行图形形成的操作。在此之后，利用旋转涂机将有机Pd化合物(CCP-4230：可由Okuno Pharmaceutical Co.，Ltd购得)涂覆到Cr膜上，在旋转该膜的同时，在300℃下烘烤持续12分钟。所形成的导电薄膜3是由包含作为主要成份的PdO的精细颗粒构成的，膜厚为70埃，单位面积电阻为2×104Ω/口。
步骤g：利用酸性蚀刻剂对Cr膜404和被烘烤的导电薄膜3进行湿式蚀刻，以便形成具有预期图形的导电薄膜4。
步骤h：然后将抗蚀剂覆到基片的整个表面，接着利用掩膜进行曝光和显影，以便仅在连接孔402处将抗蚀剂除去。在此之后，利用真空淀积顺序淀积各自厚度为50埃和5000埃的Ti和AuO利用剥离技术除去不必要的区域，因而掩蔽该连接孔。
利用上述步骤，制备一电子源，其包含了绝缘基片1、下连线102、绝缘夹层401、上连线103、器件电极4、5和导电薄膜3，只是电子源还没有进行激励形成处理。
然后，利用还没有受到参照图17和18A介绍的激励形成处理的电子源制备图像形成设备。
在将电子源基片1可靠地固定到一后平片111上之后，利用一个位于其间的支承框112将前平片116(在玻璃基片113的内表面上带有荧光膜114和金属衬底115)配置在基片1的上方5mm处，接着，将熔接玻璃覆到与前平片116、支承框112和后平片111的接触区域上，在空气环境下及4000埃下烘10分钟，以便密封所组装的元件的内侧。还利用熔接玻璃将基片1固定到后平片以上。
通过形成黑色条纹(如图18A所示)和用红、绿和蓝色的条纹状的荧光元件填充各间隙制备本实例的荧光膜114。黑色条纹是由包含作为主要成分的石墨的一般材料形成。采用涂覆技术将三种基色的荧光物122附着到玻璃基片上，以形成荧光膜114。
将金属衬底115配置在荧光膜114的内表面上。在制备荧光膜114之后，通过在荧光膜114的内表面上进行精加工磨平操作1通常称为“覆膜’(filming)以及在此之后利用真空淀积形成铝层制备金属衬底115。
为了增强荧光膜114的导电性将透明电极(未表示)配制在前平片116上。
为了保证各种颜色的荧光物122和电子发射器件104之间的精确位置对应关系，对于上述粘接操作，要认真地将各部分对准。
然后利用抽空管(未表示)和真空泵将制备的玻璃封装件118(对空气密闭的容器)的内侧抽真空，以便形成足够的真空度，在此之后，借助外部端子DX1到DXm以及DY1至DYn，向表面导电的电子发射器件104的器件电极4、5提供电压在各器件上进行形成处理，以便形成各自的电子发射区2。
为了进行激励形成处理，将如图3A所示的脉冲电压(但是其不是三角形的而是直角平行六面体状的(parallelepipedic)施加到处于约1×10-5乇的真空中的每个器件上。脉冲宽度T1＝1msec，脉冲间隔T2＝10msec。
以这种方式形成的每个表面导电的电子发射器件的电子发射区2是由包含作为主要成分的并适当散布的钯的精细颗粒构成的。该精细颗粒的平均颗粒尺寸为50埃。
然后，对在大约2×10-5乇真空度的设备通过施加如图3A所示的脉冲电压(然而其不是三角形的而是直角平行六面体状的)，同时观察器件If和发射电流Ie。该脉中宽度T1，脉冲间隔T2和脉冲高度分别是1msec、10msec和14V。
接着，对封装件118利用抽空管(未表示)进行抽真空，以便达到大约10-7乇的真空度。然后，从用于抽真空的离子泵转换到无油泵，以便形成超高真空状态，将该电子源在200℃下烘24小时。在烘热操作之后，当利用气体燃烧器通过对抽空管加热和熔化使其密封以便密封封装件118时，封装件的内部保持1×10-9乇的真空度。最后，为了维持内部的高真空度，通过高频加热，对显示板进行除气操作。
为了驱动图像形成设备的显示板201(图17)，借助外部端子DX1到DXm和DY1到DYn，由各个信号发生装置向各电子发射器件104施加扫描信号和调制信号，以便发射电子，同时，通过高压端Hv向金属衬底115或透明电极(未表示)施加超过5KV的高压，以便利用该高压将由表面导电的电子发射器件发射的电子加速并与荧光膜54相撞击，使荧光元件激励和发光，产生高质量的电视图像。
此外，为了与实例1进行比较制备包含按图23B装配的表面导电的电子发射器件的图像形成设备。这种图像形成设备具有低亮度、大偏差。因此，不仅观察到有效地降低了形成功率，而且还在该降低的形成功率下改进了同时进行形成操作的多个表面导电的电子发射器件的发射电流的偏差，这是假定是由施加到各个器件的形成电压的偏差造成的。[实例4]
图30是利用实例3中的图像形成设备(显示板)201实现的显示设备的方块图，其配置用于为来自包括电视传输和其它图像源的各种信息源提供视觉信息。
在图30中示有显示板201、显示板驱动电路1001、显示板控制器1002、多路转换器1003、解码器1004、输入/输出接口电路1005、CPV1006、图像发生器1007、图像输入存储器接口电路1008、1009和1010、图像输入接口电路1011、TV信号接收电路1012和1013以及输入单元1014。
假如显示设备用于接收由视频信号和音频信号构成的电视信号，除在附图上表示的各种电路以外，为了接收、分离、再现、处理和存储音频信号，还需要各种电路、扬声器和其它器件。然而根据本发明的保护范围，这里略去了这些电路和器件。
下面按照图像信号的流程介绍该设备的各个部分。首先，TV信号接收电路1013是一用于接收TV图像信号的电路，该信号是利用电磁波和/或空间远程光通讯网络经过无线传输系统传输的。
TV信号接收系统并不限于例如NISC、PAL或SECAM系统中的特定一种，而是适当地与之结合加以采用。特别适用于TV信号的是通常涉及大量扫描线的例如为MUSE系统的高分辨率TV系统，这是因为它能够用于包含大量像素的大显示板201。
由TV信号接收电路1003接收的TV信号向前传到解码器1004。
其次，TV信号接收电路1012是一用于接收利用同轴电缆和/或光纤经过有线传输系统传输的TV图像信号。像TV信号接收电路1013一样，使用的TV信号系统并不限于特定的一种，以及由该电路所接收的TV信号向前传到解码器1004。
图像输入接口电路1011是一种用于接收从例如为TV摄像机和图像拾取扫描器之类的图像输入器件传送的图像信号的电路。其还将所接收的图像信号传到解码器1004。
图像输入存储器接口电路1010用于检索存储在磁带录像机(下文称为VTR)中的图像信号，该检索的图像信号也被传输到解码器1004。
图像输入存储器接口电路1009用于检索在视盘中存储的图像信号，该被检索的图像信号也被传输到解码器1004。
图像输入存储器接口电路1008用于检索存储在一存储静止图像信息数据例如所谓的静像盘的器件中的图像信号，以及该被检索的图像信号也被传输到解码器1004。
输入/输出接口电路1005用于将显示设备和例如为计算机、计算机网络或打印机之类的外部输出信号源相连接。其在显示设备的CPU1006和外部输出信号源之间对图像数据、关于字符和图像的数据，以及假如适宜对控制信号和数字数据进行输入/输出操作。
图像发生电路1007用于根据经过输入/输出接口电路1005从外部输出信号源输入的图像数据和关于字符和图形的数据或者来自CPU1006的相应数据，产生要显示在显示屏幕上的图像数据。该电路包含：可重新装载的存储器，其用于存储图像数据以及关于字符和图形的数据；只读存储器，用于存储与指定字符代码相对应的图像图形；处理器，用于处理图像数据以及其它产生屏幕图像所需的电动元件。
为了进行显示由图像发生电路1007所产生的图像数据送到解码器1004，并且假如适宜，它们也可以经过输入/输出接口电路1005输送到例如计算机网络或打印机之类的外部电路。
CPU1006控制显示设备并对要在显示屏幕上显示的图像进行发生、选择和编辑等操作。
例如，CPU1006向多路转换器1003输出控制信号，适当选择或结合用于要在显示屏幕上显示的图像的信号。与此同时，它为显示板控制器1002产生控制信号并根据图像显示频率、扫描方法(例如隔行扫描或非隔行扫描)、每帧的扫描行数等等控制显示设备的操作。CPU1006还直接向图像发生电路1007发送图像数据和关于字符和图形的数据，经过输入/输出接口电路1005访问外部计算机和存储器，以便得到外部图像数据和关于字符和图形的数据。
像个人计算机和文字处理机的CPU一样，CPU1006可以对于显示设备的其它特定操作包括发生和处理数据的操作另外进行设计。还可以经过输入/输出接口电路1005将CPU1006连接到外部计算机网络，以便与其配合工作进行计算和其它操作。
输入单元1014用于传输由操作者经过它向CPU1006担任的指令、程序和数据。实际上，可以由各种输入器件例如键盘、鼠标、控制手柄、条形码读出器和语音识别器件以及它们的结合进行选择。
解码器1004用于将经过所述电路1007到1013输入的各种图像信号变换返还为用于三种基色的信号、亮度信号以I和Q信号。最好，解码器1004包含如在图30中用虚线表示的图像存储器，用于处理例如为MUSE系统信号的电视信号，该系统需要用于信号转换的图像存储器。
另外提供图像存储器便利于静止图像的显示，以及利用解码器1004与图像发生电路1007和CPU1006配合工作。选择性地对各帧进行稀疏、内插、放大、减少、同步和编辑操作。
多路转换器1003用于根据由CPU1006提供的控制信号适当选择要在显示屏幕上显示的图像。换句话说，多路转换器1003选择某些来自解码器1004的经变换的图像信号并将其输送到驱动电路1001。通过在用于显示一帧的时间周期内由一组图像信号转换到一不同组的图像信号，它还能够将该显示屏幕分为若干帧画面，以便同时显示不同的图像。
显示板控制器1002用于根据由CPU1006传输的控制信号，控制驱动电路1001的工作。
在其它各方面，为了确定显示板1000的基本操作，控制器工作以便向驱动电路1001发送信号，用以控制该用于驱动显示板201的电源(未表示)的操作顺序。为了确定驱动显示板201的模式，它还向驱动电路1001输送信号，用于控制图像显示频率和扫描方法(例如隔行扫描和非隔行扫描)。假如适宜它根据亮度、对比度、色饱和度和清晰度，向驱动电路1001发送信号，用以对要在显示屏幕上显示的图像的质量进行控制。
驱动电路1001用于产生向显示板201施加的驱动信号。它根据来自所述多路转换器1003的图像信号和来自显示板控制器1002的控制信号工作。
本发明的具有上述结构和在图30中所示的显示设备能够在显示板201上显示由各种图像数据源提供的各种图像。更具体地说，例如为电视图像信号的图像信号利用解码器1004进行反变换，然后在送到驱动电路1001之前利用多路转换器1003进行选择。另一方面，根据用于要在显示板1000上显示的图像的图像信号，显示控制器1002产生控制信号用以控制驱动电路1001的工作。然后，驱动电路1001根据图像信号和控制信号向显示板1000施加驱动信号。因此在显示板1000上显示图像。所有上述操作都由CPU1006以座标方式进行控制。
上述显示设备不仅能够由提供给它的大量的图像中选择出并显示特定的一些图像，而且还能进行各种不同的图像处理操作，包括对图像进行放大、缩小、旋转、突出其边缘、稀疏化、内插、改变其颜色和调节其纵横比、以及根据包含在解码器1004中的图像存储器编辑操作，包括对图像同步、擦除、连接、替换和插入，图像发生电路1007和CPU1006参与这些操作。尽管对上述实施例没有介绍，可以向其提供专用于进行音频信号处理和编辑操作的附加电路。
因此根据本发明的，具有上述结构的显示设备能够具有广泛的工业和商业用途，这是因为它能够作为电视广播的显示设备、电视电话会议的终端设备、静止和运动图片的编辑设备、计算系统的终端设备、例如文字处理机的OA设备、游戏机以及很多其它方式应用。
可能无需说明，图30表示的仅是包含一装有通过配置很多的表面导电的电子发射器件制备的电子源的显示板的显示设备的一种可能构成，本发明并不限于此。
例如，取决于应用，图30的电路的某些部分可以略去，或者可以配置另外的部分。相反，假如本发明的显示设备要用于可视电话，它可以包含附加的组成部分，例如电视摄像机、话筒、照明设备以及包括一调制解调器的发射/接收电路。
由于这一实例的图像形成设备的显示板201可以通过明显减少深度来实现，整个设备可以做得非常扁平。此外，由于显示板能够提供非常明亮的图像和宽的视角，它在显示窗中使人们产生令人兴奋的感觉，好像人们真的出现在场景中。
如上面详细介绍的，由于本发明的表面导电的电子发射器件包含一基片和一对具有各自不同高度的台阶部分的器件电极，以及导电薄膜是在器件电极之后形成的，以便露出对于该具有大的高度的器件电极的台阶部分确定的稀薄台阶覆盖的区域，最好能够利用激励形成作用产生缝隙，以便即使器件电极彼此分开一长的距离，也会在靠近基片表面某一位置处，在导电薄膜的稀薄台阶覆盖区域中沿着器件电极的相应边缘产生电子发射区。这样，形成的电子发射区为基本直线分布的，没有像在常规的表面导电的电子发射器件的情况下出现任何弯曲。
因此，即使在一公用的基片上形成大量的本发明的表面导电的电子发射器件，它们按照电子发射区的相对位置和轮廓均匀地形成，使得各器件工作均匀发射电子。
由于本发明的配置在一具有大的表面面积的电子源中的大量的表面导电的电子发射器件工作时均匀发射电子，包含这种电子源的图像形成设备免除了亮度不均匀、图像劣化以及传输电子束引起弯曲的电子发射区等问题，使得在显示屏上总是产生高质量的图像。假如使靠近电子发射区的器件电极的电位低于其它电极的电位，就能够改进由本发明的表面导电的电子发射器件的电子发射区发射的电子束的会聚。通过将这种电位相对关系应用到整个电子源和图像形成设备，就能使本发明的图像形成设备的图像形成元件上的发光点的边界变得鲜明清晰。[实例5]
在这一实例中，与用于比较的一些表面导电的电子发射器件一起制备根据本发明的具有如图4A和4B所示结构的表面导电的电子发射器件，并对它们进行性能测试。通过参照图1、24AA到24BC和25A和25B，对其进行介绍，其中相同的参考符号指相同或相似的组成部分。由于用于比较的器件与实例2的器件相同，这里将不再进一步介绍。
以通过参照图31A到31D下面介绍的方式制备本发明的器件。将这些器件配置在基片A上，同时将用于比较的器件形成在基片B上。在每一个基片上制备四个相同的器件。
1)由石英玻璃制备基片A。在利用洗涤剂、纯水和有机溶液对其进行彻底清洗之后，利用溅射在其上形成厚度为1600埃的Pt膜，作为每个器件的器件电极5(图31A到31D)。
接着通过真空淀积形成用于剥离的厚度为2000埃的Cr膜(未表示)。同时，在Cr膜中形成与导电薄膜3的宽度W2相对应的100μm的开孔。
2)在此之后，利用一旋转涂机将有机钯溶液COCP-4230：可由Okuno Pharmaceutical Co.，Ltd购得)涂覆到带有器件电极5的基片A上并带留在其上，以便形成有机Pd薄膜。然后，对有机Pd薄膜加热在300℃下在大气环境中烘10分钟，以便形成主要由精细Pd颗粒构成的导电薄膜3。该膜厚度大约120埃，电阻为1×104Ω/口。
接着，利用酸性湿式蚀刻剂对Cr膜和导电薄膜3进行湿式蚀刻，以便形成具有预期图形的导电薄膜3(图31B)。
3)在此之后，利用掩膜通过溅射在基片A上淀积厚度为1600埃的Pt，作为每个器件的器件电极4(图31C)。要注意，在基片A上的每个器件的器件电极4和5分开50μm，而在基片B上为2μm。
4)然后，将基片A和B移入如在图11中所示的和在实例2中所用的测量系统的真空设备55中，利用真空泵56将真空设备的内部抽真空达到2×10-6乇的真空度。在此之后，通过由电源51在每个器件的器件电极4和5之间施加电压Vf，对试样器件进行激励形成处理，以便形成电子发射区2(图31D)。施加的电压为如图3B所示的脉冲电压。
如由图3B中所示，脉冲电压的波形高度的峰值每次按照0.1V呈阶梯状递增。采用的脉冲宽度T1＝1msec，脉冲间隔T2＝10msec。在激励形成处理过程中，将0.1V的附加脉冲电压插入到形成处理用脉冲电压的间隔中，以便测定电子发射区的电阻，经常监视该电阻，当该电阻超过1MΩ时，终止该激励形成处理。
5)接着，对图11所示的测量系统的真空设备55进一步抽真空达到10-5乇，然后将丙酮注入真空设备55中作为有机物质，丙酮的局部压力定到1×10-4乇。为了活化处理，将脉冲电压施加到基片A和B上的每个试样器件上以便进行驱动。参照图3A，采用的脉冲宽度T1＝1msec、脉冲间隔T2＝10msec，驱动电压(波形高度)为15V。还将1KV的电压加到真空设备的阳极54上，同时观察每个电子发射器件的发射电流(Ie)。当Ie达到饱和状态时终止活化处理。活化处理所需的时间大约20分钟。
6)然后，在进一步将真空设备内部抽真空达到大约1×10-6乇以后，为了了解驱动电流If和发射电流Ie，在真空设备55内部运行在约10-6乇的状态下，对在基片A和B上的每个试样用表面导电的电子发射器件进行驱动，使之工作。施加到阳极54的电压为1KV，器件电压(Vf)为15V。对每个器件保持器件电极4的电位高于器件电极5的电位。
根据测量结果，在基片B上的每个器件的器件电流(If)和发射电流(Ie)分别为1.0mA±5％和0.9μA±4％。另一方面，在基片A上的每个器件的器件电流(If)和发射电流(Ie)分别为0.9mA±5％和0.85μA±4％，表明对所有的器件偏差的水平基本上相等。
与此同时，将荧光元件配置在阳极54上，以便当由电子发射器件发射的电子束与其撞击时，观察在荧光元件上产生的辉点。对于所有的器件来说辉点的大小和外形截面基本相同。
测量之后，对基片A和B上的器件的电子发射区2进行显微观察。
图25A和25B示意表示对基片A和B上的每个器件的导电薄膜3的电子发射区2的观察结果。由图25A和25B可以看出，在基片A上的四个器件其中的每一个中，基本上直线分布的电子发射区2接近具有较高台阶部分的器件电极5，而同时观察到与基片A上的器件一样的基本上直线分布的电子发射区通常在每个器件中介于各电极之间的中心部分。
如上所述，根据本发明的表面导电的电子发射器件包含一接近其中一个器件电极的基本直线分布的电子发射区2，其工作时能发射高会聚的电子束，没有像常规的表面导电的电子发射器件一样，在性能方面具有明显的偏差。在常规器件中各器件电极仅分开2μm。因此，可以作到本发明的表面导电的电子发射器件的各器件电极的分开距离大到50μm，比常规的表面导电的电子发射器件的对应距离大25倍。
当在本实例中利用溅射制备每个器件的器件电极4和5时，可以用于制备器件电极的技术并不局限于此，可以以更简单的方式利用印刷技术来制备本发明的表面导电的电子发射器件。[实例6]
在这个实例中，将多个具有如图1A和1B所示结构的表面导电的电子发射器件与多个用于比较的表面导电的电子发射器件一起制备，并对它们的性能进行测试。图1A是在这一实例中使用的本发明的表面导电的电子发射器件的平面图，而图1B为侧视断面图。参照图1A和1B，W1表示器件电极4和5的宽度，W2表示导电薄膜3的宽度，而L表示器件电极4和5的分开距离，d1和d2分别表示器件电极4和5的高度。
图32AA到32AC表示处在不同制造步骤中的在基片A上配置的表面导电的电子发射器件，而图32BA到32BC表示也处在不同制造步骤中的另一个表面导电的电子发射器件，后者的制备用于比较，配置在基片B上。在基片A和B的每个之上制备四个相同的电子发射器件。
1)在对用于基片A和B的石英玻璃片用洗涤剂、纯水和有机溶剂彻底清洗之后，利用掩膜通过溅射在玻璃片上形成厚度为300埃的Pt膜，作为每个器件的一对器件电极。对于基片A，进一步淀积Pt厚度达800埃，用作器件电极4(图32AA和32BA)。
在基片B上的器件电极4和5两者具有的厚度为300埃，而在基片A上的器件电极4和5具有的厚度各自为300埃和1100埃。对于基片A和B两者，各电极分开的距离L均为100μm。
在此之后，为了使导电薄膜3形成图形，在基片A和B的其中每一个以上，利用真空淀积形成厚度为1000埃的用于剥离的Cr膜(未表示)。与此同时，在Cr膜上形成一个与导电薄膜3的宽度W2相对应的100μm的开孔。
接续的步骤对基片A和B的两者都相同。
2)在此之后，将有机钯溶液(CCP-4230：可由Okuno Pharmaceu-tical Co.，Ltd购得)喷涂到其上形成器件电极4和5的基片1上。在进行这一操作的过程中，将5KV的电压加到喷嘴和器件电极之间，以使有机钯溶液的液体微粒带电和加速。在此之后，将有机Pd薄膜加热并在大气环境中在300℃下烘10分钟，以便形成主要由精细PdO颗粒构成的导电薄膜3。该膜的厚度为大约100埃，电阻为Rs＝5×103Ω/口。
接着，通过酸性湿式蚀刻剂对Cr膜和导电薄膜3进行湿式蚀刻，以便形成具有预期图形的导电薄膜3(图32AB和32BB)。
3)然后，将基片A和B移到如图11所示的测试系统的真空设备55中并在真空中加热，以便利用化学方式使在每个试样器件的导电薄膜3中的PdO还原为Pd。然后，通过在每个器件的器件电极4和5之间施加电压Vf，对试样器件进行激励形成处理，以便形成电子发射区2(图32AC和32BC)。施加的电压为如图3B所示的脉冲电压(然而其不是三角形的而是直角平行六面体状的)。
参照图3B，脉冲宽度T1＝1msec，脉冲间隔T2＝10msec。直角平行六面体状波的波形高度逐渐增加。
4)接着，维持真空设备55的内部压力在大约10-5乇的同时，对基片A和B进行活化处理。为了对其驱动。将脉冲电压(然而其不是三角形的而是直角平行六面体状的)施加到每个试样器件。脉冲宽度T1＝1msec，脉冲间隔T2＝10msec，驱动电压(波形高度)为15V。活化过程在30分钟内终止。
5)然后，为了了解驱动电流If和发射电流Ie，在大约为10-6乇的真空设备55的内部对基片A和B上的每个试样用表面导电的电子发射器件进行驱动，使之运行。测量之后，对在基片A和B上的各器件的电子发射区2进行显微观察。
至于测量参数，阳极54和电子发射器件之间的距离H为5mm，阳极电压和器件电压Vf分别为1KV和18V。使器件电极5的电位低于器件电极6的相应值。
根据测量结果，在基片B上的每个器件的器件电流If和发射电流分别为1.2mA±25％和1.0μA±30％。另一方面，在基片A上的每个器件的器件电流If和发射电流为1.0mA±5％和0.95μA±4.5％，因此表明各器件之间的偏差明显降低。
与此同时，将荧光元件配置在阳极54上，以便观察在荧光元件上由于从每个试样用电子发射器件表面发射的电子束所产生的辉点，并已观察到在基片A上的器件产生的辉点比在基片B上的器件产生的对应辉点小大约30μm。
图33A和33B示意表示对在基片A和B上的每个器件的导电薄膜3的电子发射区2观察的结果。由图33A和33B可见，可以观察取在基片A上的四个器件其中的每一个中，基本上直线分布的电子发射区2接近该具有较高台阶部分(具有大的厚度)的器件电极5，而在用于比较而制备的基片B上的四个器件其中的每一个的导电薄膜3中可以观察到弯曲的电子发射区2。在中点处，电子发射区2弯曲偏离大约50μm。
如上所述，根据本发明的表面导电的电子发射器件包含的基本上直线分布的电子发射区2接近其中一个器件电极，其工作十分优异，发射高会聚的电子束，性能上没有呈现明显的偏差。还已发现，假如使器件电极5的电位高于器件电极4的电位，本发明的表面导电的电子发射器件能在荧光元件上产生相对大的辉点。[实例7]
在这个实例中，下文将通过参照图34A到34C，介绍所采用的制备本发明的表面导电的电子发射器件的第二种方法。
1)在对用作基片1的石英玻璃片用洗涤剂、纯水和有机溶剂进行彻底清洗之后，在其上利用溅射形成厚度为300埃的Pt膜，作为一对器件电极(图34A)。二器件电极分开距离L为100μm。
2)在此之后，将有机钯溶液(CCP-4230：可由Okuno Pharmaccu-tical Co.，Ltd购得)通过喷嘴喷涂到基片1上，同时由电源11向器件电极4和5施加5KV的电压。如在实例6的情况一样，还将5KV的电压加在器件电极和喷嘴之间，以便使被喷涂的有机钯溶液的微滴到达基片1之前使其带电并进行加速。因此，致密的膜形成在具有较低电位的器件电极4，密度较小的膜形成在具有较高电位的另一个器件电极5上，以便在器件电极5的台阶部分上产生稀薄覆盖区。在此之后，对有机Pd薄膜进行加热，在大气环境中在300℃下烘10分钟，以便形成主要由精细PdO颗粒构成的导电薄膜3。膜厚约100埃，电阻Rs＝5×103/口。
接着利用图形形成技术除去Cr膜的不需要的部分，以便形成具有预期外形截面导电薄膜3(图34B)。
3)然后，将基片A和B移入如图11所示的测试系统的真空设备55中，在真空中加热，以便以化学方式将在每个试样器件的导电薄膜3中的PdO还原为Pd。然后，通过在每个器件的器件电极4和5之间施加器件电压Vf对试样器件进行激励形成处理以便形成电子发射区2(图34C)。施加的电压为如图3B所示的脉冲电压(然而其不是三角形的，而是直角平行六面体状的)。
如图3B所示，直角平行六面体状的脉冲电压的波形高度的峰值随时间逐渐增加。脉冲宽度T1＝1msec，脉冲间隔T2＝10msec。
在此之后，如在实例6中的情况一样，对试样器件进行活化处理，然后进行性能测试。已经发现，在电子发射方面器件性能良好，像实例6中的器件一样。
当通过显微镜观察时，可以看到沿着和接过器件电极5有一基本上直线分布的电子发射区2，为了通过喷嘴喷涂有机钯溶液，使电极5保持较高的电位。[实例8]
在这个实例中，像在实例6中的情况一样，分别在基片A和B上制备本发明的表面导电的电子发射器件和用于比较的表面导电的电子发射器件并对电子发射性能进行测试。
下面参照图35AA到35AC(对于基片A)和图35BA到35BC(对于基片B)介绍这一实施例。在基片A上制备四个同样的本发明的表面导电的电子发射器件。同样在用于比较的基片B上制备四个同样的表面导电的电子发射器件。
1)在用作基片A和B的石英玻璃片利用洗涤剂、纯水和有机溶液彻底清洗之后，仅在基片A上形成厚度为1500埃的SiOx膜，将抗蚀剂顺序涂覆并形成图形。在此之后，利用活性离子蚀刻方式除了在每个器件的用于形成器件电极5的区域以外除去该SiOx膜，以便使SiOx的控制元件21形成在器件电极5的区域内。接着，利用掩膜在基片A和B上利用溅射淀积厚度为300埃的Pt，作为器件电极(图35AA和图35BA)。
在基片B上的器件电极4和5的台阶部分为300埃高，而在基片A上的器件电极5的相应值为1800埃，器件电极4的相应值为300埃。基片A上的每个器件的各电极分开的距离为50μm，而基片B上的相应值为2μm。
在此之后，为了使导电薄膜3形成图形，在基片A和B上利用真空淀积形成厚度为1000埃的用于剥离的Cr膜(未表示)。与此同时，在Cr膜中形成与导电薄膜3的宽度W2相对应的100μm的开孔。
下面的步骤对基片A和B都相同。
2)在此之后，将通过使Pt的有机化合物溶解到溶液中得到的有机金属溶液经过喷嘴喷涂以便在其上带有器件电极的基片上形成有机Pt薄膜，对该有机Pt薄膜加热，在真空中烘热，以便形成每个器件的导电薄膜3。膜厚大约30埃，单位面积电阻为5×102Ω/口。
接着，利用酸性湿式蚀刻剂对Cr膜和导电薄膜3进行湿式蚀刻，以便形成具有预定图形的导电薄膜3(图35AB和35BB)。
3)然后，像在实例6中的情况一样，对基片A和B上的器件进行激励形成处理(图35AC和35BC)。
4)接着，像在实例6中的情况一样，对基片A和B进行活化处理。
5)然后，为了了解器件电流If和发射电流Ie，在大约为10-6乇的真空设备55的内部驱动基片A和B上的每个试样用表面导电的电子发射器件，使之运行。在测量之后，对基片A和B上的器件的电子发射区进行显微观察。
作为测量参数，阳极54和电子发射器件之间的距离H为5mm，阳极电压和器件电压Vf分别为1KV和15V。使器件电极5的电位低于器件电极6的电位。
根据测量结果，在基片B上的每个器件的器件电流If和发射电流分别为1.0mA±5％和1.0μA±5％。另一方面，基片A上的每个器件的器件电流If和发射电流为0.95mA±4.5％和0.92μA±5.0％，表明各器件间的偏差基本相同。
与此同时，将荧光元件配置在阳极54上，以便观察由每个试样用电子发射器件表面发射的电子束在荧光元件上产生的辉点，并已观察到在基片A上器件产生的辉点基本上与基片B上器件产生的对应辉点相同。
图36A和36B示意表示对基片A和B的每个器件的导电薄膜3的电子发射区2的观察结果。由图36A和36B可以看出，在基片A上的四个器件的其中每一个中的一基本上为直线分布的电子发射区2接近具有较高台阶部分的器件电极5，而在用于比较的基片B上的四个器件的其中每一个的导电薄膜3的中心可观察到一基本上为直线分布的电子发射区2。
如上所述，由于本发明的表面导电的电子发射器件包含的基本上直线分布的电子发射区2接近其中一个器件电极，器件电极间的距离可以为50μm长，或者为常规的电子发射器件的相应距离的25倍，在电子发射的性能和在荧光元件上的辉点的散布性能的偏差方面，两种器件工作几乎完全相同。[实例9]
在这个实例中，利用电子源制备图像形成设备，该电子源包含若干如图1A和1B所示的表面导电的电子发射器件，各器件在一个基片上并将它们连接，形成如图14所示的简单阵列配置。图17示意表示该图像形成设备。
图26表示电子源的示意的局部平面视图。图27是沿图26的线27-27所取的示意断面图。遍及图14、17、26和27，相同的参考符号表示相同或相似的组成部分。
下面通过参照图28A到图28D以及图29E到29H介绍电子源的制造步骤，它们分别与下文将要介绍的制造步骤相对应。
步骤a：在将钠钙玻璃片彻底清洗之后，通过溅射在其上形成厚度为0.5μm的氧化硅膜以便形成基片1，在其上顺序覆以厚度分别为50埃和6000埃的Cr和Au，然后利用旋转涂机在其上形成光敏抗蚀剂(AZ1370：可由Hoechst Corporation购得)，在旋转该膜的同时进行烘烤。在此之后，对遮光掩膜的图像进行曝光和显影，以便形成用于下连线102的抗蚀剂图形，然后对淀积的Au/Cr膜进行湿式蚀刻，以便形成下连线102。
步骤b；利用RF溅射形成厚度为1.0μm的氧化硅膜作为绝缘夹层401。
步骤C：为了在步骤b中淀积的氧化硅膜中形成每个器件的连接孔402，制备光敏抗蚀剂图形，利用该光敏抗蚀剂图形作为一个掩膜，通过蚀刻绝缘夹层401，那么就能有效地形成该连接孔402。为了进行蚀刻操作，采用一CF4和H2气体的RIE(活性离子蚀刻)技术。
步骤d：在此之后，形成光敏抗蚀剂(RD-2000N-41：可由Hi-tachi Chemical Co.，Ltd购得)的图形，用以形成每个器件的一对器件电极4和5以及各电极分开的间隙L，然后利用真空淀积在其上分别淀积厚度为50埃和400埃的Ti和Ni。利用有机溶解该光敏抗蚀剂图形部分，利用剥离技术处理该Ni/Ti淀积膜，以便形成宽度W1为200μm，彼此分开距离L为80μm的一对器件电极4和5。器件电极5厚度为1400埃。
步骤e：为了形成上连线103，在器件电极4和5上形成光敏抗蚀剂图形之后，利用真空淀积顺序分别淀积厚度为50埃和500埃的Ti和Au，然后利用剥离技术除去不需要的部分，以便形成具有预期形状的上连线103。
步骤f：然后，利用一在各器件电极之间的间隙L处并围绕该间隙形成开孔的掩膜，利用真空淀积形成膜厚为1000埃的Cr膜404，然后对Cr膜404进行图形形成操作。在此之后，将有机Pd化合物(CCP-230：可由Okuno Pharmaceutical Co.，Ltd购得)喷涂到Cr膜上，在300℃下烘12分钟。形成的导电薄膜3由包含作为主要成分的PdO的精细颗粒构成，膜厚度为70埃，单位面积的电阻为2×104Ω/口。
步骤g：利用酸性蚀刻剂对Cr膜404和烘过的导电薄膜3进行湿式蚀刻，以便形成具有预期图形的导电薄膜4。
步骤h：然后，将抗蚀剂覆到基片上的薄膜的整个表面，进行曝光和显影，以便仅在连接孔404处将其除去。在此之后，利用真空淀积顺序淀积各自厚度为50埃和5000埃的Ti和Au。利用剥离技术除去不需要的区域，因而掩蔽了连接孔402。
利用上述步骤，制备了一个电子源，其包含：绝缘基片1、下连线102、绝缘夹层401、上连线103、器件电极4、5和导电薄膜3，只是该电子源还没有进行激励形成处理。
然后，利用该电子源制备图像形成设备，该电子源还没有以通过参照图17和18A下文介绍的方式进行激励形成处理。
在将电子源基片1可靠地固定到一后平片以上之后，利用一配置在其间的支承框112将前平片116(在玻璃基片113的内表面上装有荧光元件114和金属衬底115)配置在基片1的上方5mm处，接着，将熔接玻璃覆到与前平片116、支承框112和后平片111的接触区域，在空气环境中在400℃下烘10分钟，以使组装的各元件的内侧形成密封。还利用熔接玻璃将基片1固定到后平片111上。
这一实例的荧光元件114的制备是通过形成黑色条纹(如图18A所示)以及利用红、绿和蓝色的条形荧光元件填充该间隙实现的。黑色条纹是由包含作为主要成分的石墨的一般材料构成的。为了将三种基色的荧光物122覆到玻璃基片上使用浆涂技术，以便形成荧光膜114。
将金属衬底115配置在荧光膜114的内表面上。在制备荧光膜114之后，在荧光膜114的内表面上通过进行磨平操作(通常称为“覆膜”)，并且在此之后，利用真空淀积在其上形成一铝层，从而制备金属衬底115。
为了增强荧光膜114的导电性，将一透明电极(未表示)配置在前平片116上。
为了保证彩色荧光体122和电子发射器件104之间的精确位置关系，进行上述粘接操作要认真对准各元件。
然后利用抽空管(未表示)和真空泵对已制备的玻璃封装件118(气密封容器)抽真空以达到足够的真空度，在此之后，借助外部端子DX1到DXm和DY1到DYn，通过向表面导电的电子发射器件104的器件电极4、5施加电压，在器件上进行激励形成处理，形成各自的电子发射区2。
为了进行激励形成处理，将图3B中所示的脉冲电压(然而其不是三角形的而是直角平行六面体状的)施加到处于约1×10-5乇的真空状态的每个器件上。脉冲宽度T1＝1msec，脉冲间隔T2＝10m-sec。
以这种方式形成的每个表面导电的电子发射器件的电子发射区2是由包含作为主要成分的钯的精细颗粒构成的并适当分布的。该精细颗粒的平均颗粒尺寸为50埃。
然后，通过将如图3A所示的脉冲电压，然而不是三角形的而是直角平行六面体状的)施加到处在大约2×10-5乇的真空状态的每个器件上对该设备进行活化处理。脉冲宽度T1、脉冲间隔T2和波形高度分别为1msec、10msec和14V。
接着经过抽空管(未表示)对封装件118进行抽真空，以便达到大约2×10-7乇的真空度。然后，从用于抽真空的离子泵转换到无油泵，以便形成趋高真空状态，并将电子源在180℃下烘10小时。在烘烤操作之后，当利用气体燃烧器通过对抽空管加热并使其熔化进行密封时，对封装件118进行密封，使封装件的内部保持1×10-8乇的真空度。最后，为了维持内部的高真空度，利用高频加热对显示板进行除气操作。
为了驱动图像形成设备的显示板201(图17)，借助外部端子DX1到DXm和DY1到DYn，从各自的信号发生装置(未表示)向电子发射器件104施加扫描信号和调制信号以便发射电子，同时借助高压端子Hv向金属衬底115或透明电极(未表示)施加高于5kv的高压，使得由冷阴极器件发射的电子被高压加速并撞击荧光膜54，使荧光元件被激励发光，产生高分辨率电视的优异质量的图像，免除了亮度不均匀的问题。[实例10]
在这个实例中，分别在基片A和B上制备本发明的表面导电的电子发射器件和用于比较的常规的表面导电的电子发射器件，并对电子发射性能进行测试。下面参照图37AA到37AD(对于基片A)和图37BA到37BD(对于基片B)介绍这一实例。在基片A上制备本发明的四个相同的表面导电的电子发射器件。同样在用于比较的基片B上制备常规的四个相同的表面导电的电子发射器件。
1)在用洗涤剂、纯水和有机溶剂对各基片进行彻底清洗之后，在基片A和B上利用掩膜通过溅射在基片上淀积厚度为300埃的Pt用作器件电极4和5，在此之后，掩蔽器件电极4，仅在基片A上进一步淀积Pt厚度达800埃。因此，在基片B上的器件电极5厚度为300埃，而在基片A上则具有更大的厚度1100埃。在基片A和B两者之上的所有器件电极4具有相等的厚度300埃。
2)为了使导电薄膜3形成图形，在此之后在每个基片A和B上利用真空淀积形成厚度为1000埃的用于剥离的Cr膜(未表示)。每个器件的器件电极之间的距离L和每个器件的用于形成电子发射区的导电薄膜的宽度相等均为100μm。在此之后，利用旋转涂机将有机Pd化合物(CCP-4230：可由Okuno Pharmaceutical Co.，Ltd购得)涂覆到每个器件的器件电极4和5之间的基片上，并且直到形成导电薄膜之前滞留在其上。然后将导电薄膜加热，在空气环境中在300℃下烘10分钟。形成的导电薄膜3是由包含作为主要成分的PdO的精细颗粒构成的，膜厚为100埃，单位面积的电阻为5×104Ω/口。
在此之后，利用酸性蚀刻剂对Cr膜和经烘烤的导电薄膜3进行湿式蚀刻以便使该薄膜产生预期的图形(图37AB和37BB)。
仅在其上带有器件电极4和5的基片A上，利用RF溅射形成厚度为0.5μm的SiOx绝缘层。然后，利用光刻技术仅在器件电极5上形成掩膜以便严格将其覆盖，并且利用CF4和H2气体，采用RIE(活性离子蚀刻)从剩余的区域除去淀积的绝缘材料，以便形成每个器件的绝缘层6。要指出，不是整个器件电极5被绝缘层所覆盖，而是对每个器件电极5上的绝缘层6限定一个边界，以便保证在器件电极5和用于向其施加电压的电源之间的电连接。在此之后，除去绝缘层以外，每个器件的所有表面面积都被掩蔽并且利用溅射在绝缘层上淀积厚度为300埃的Pt，以便形成控制电极7(图37AC)。下面的步骤对基片A和B两者都相同。
4)然后，将基片A和B移到如图11所示的测试系统的真空设备55中(图中用于控制电极的电源未表示)并在真空中进行加热，以便以化学方式将在每个试样器件的导电薄膜3中的PdO还原为Pd。然后，通过在每个器件的器件电极4和5之间施加器件电压Vf对试样器件进行激励形成处理，以便形成电子发射区2(图37AD和37BD)。
所施加的电压为如图3B所示的脉冲电压，然而，它不是三角波而是直角平行六面体波。
在真空中如图3B所示，脉冲电压的波形高度的峰值随时间逐渐增加。脉冲宽度T1＝1msec，脉冲间隔T2＝10msec。
5)然后，对基片A和B两者进行活化操作，其中采用的驱动电压为15V，图3A所示的矩形波脉冲的T1＝1msec，T2＝10msec，真空度为10-5乇。对于基片A上的各器件，对器件电极5施加OV，对器件电极4和控制电极7施加+15V。
6)接着，将图11所示的真空设备的内部真空进一步降到10-7乇，对于基片A和B上的所有表面导电的电子发射器件测量器件电流If和发射电流Ie。测量之后，对在基片A和B上的各器件的电子发射区2进行显微观察。
至于测量参数，阳极54和电子发射器件之间的距离H为5mm，阳极电压和器件电压Vf分别为1KV和18V。根据测量结果，在基片B上的每个器件的器件电流If和发射电流分别为1.2mA±25％和1.0μA±30％，导致电子发射效率(100×Ie/If)为0.08％。另一方面，在基片A上的每个器件的器件电流If和发射电流为1.0mA±5％和1.3μA±4.5％，表明明显改进了电子发射效率达到0.13％，并且显著地降低了各器件之间的偏差。使器件电极5的电位高于器件电极4的电位，以及使控制电极的电位与器件电极4的电位相等。同时，将荧光元件配置在阳极54上，以便观察了解由每个试样用电子发射器件表面发射的电子束在荧光元件上产生的辉点，并且已观察到由基片A的器件产生的辉点比在基本B上的器件产生的辉点小大约20μm。
当对于基片A和B的每个器件的导电薄膜3经过显微镜观察时，发现在基片A上的四个器件的基中每一个中由于导电薄膜3的结构改进所产生的基本上直线分布的电子发射区2接近具有较高台阶部分的器件电极5，并且除了在靠近电子发射区的区域内，在导电薄膜3和器件电极4上既没有发现碳也没有发现碳化物。
另一方面，在用于比较而制备的基片B上的四个器件中的每一个的导电薄膜3的中心观察到弯曲的电子发射区。在中点处，该电子发射区弯曲偏离大约50μm。此外，在距电子发射区2从30到60μm范围内，在导电薄膜和带有较高电位的器件电极上发现比较大量的碳和碳化物。
由于基本上直线分布的电子发射区的形成接近其中一个器件电极，以及将控制电极配置在该带有一夹入其间的绝缘层的器件电极上，本发明的每一个电子发射器件工作时高效发射电子。[实例11]
在这一实例中，利用一包含若干个如实例10中的表面导电的电子发射器件的电子源制备图像形成设备，各器件形成在一基片上并连接形成一个具有40行和120列的简单阵列配置(包括三种基色的器件)。
图38表示电子源的示意的局部平面视图。图39是沿图38的线39-39所取的示意断面图。遍及图38、39、40A到40D和41E到41H，相同的参考符号表示相同或相似的部分。电子源具有基片1、X方向连线102(也称为下连线)，其对应于图15中的DX1到DXm；Y方向连线103(也称为上连线)，其对应于图15中的DY1到DYn以及用于控制极的连线106，其对应于图15中的G1到Gn。电子源的每个器件包含一对器件电极4和5以及一包括电子发射区的导电薄膜3。此外，电子源还带有绝缘夹层401、一组连接孔402，其中的每一个将一相应的器件电极4和相应的下连线102电连接；以及另一组连接孔403，其中的每一个将一相应的控制电极7和用于该控制电极7的相应连线106电连接。
下面参照图40A到40D以及41E到41H，将介绍电子源的制造步骤。
步骤a：在将钠钙玻璃片彻底清洗之后，利用溅射在其上形成厚度为0.5μm的氧化硅膜，以便形成基片1，接着在其上顺序覆以厚度分别为50埃和6000埃的Cr和Au，然后利用旋转除机在其上形成光敏抗蚀剂(AZ1370：可由Hoechst Corporation购得)，同时旋转该膜并烘烤。在此之后，对遮光掩膜图像进行曝光和显影，以便形成用于下连线102和用于控制极106的抗蚀剂图形，然后对淀积的Au/Cr膜进行湿式蚀刻以便形成下连线102和用于控制电极106的连线(图40A)。
步骤b：利用RF溅射形成厚度为1.0μm的氧化硅膜作为绝缘夹层401(图40B)。
步骤c：制备光敏抗蚀剂图形，用于在由步骤b中淀积的氧化硅膜中形成每个器件的连接孔402和403，然后利用该光敏抗蚀剂图形作为一个掩膜，通过蚀刻绝缘夹层401，有效地形成连接孔402和403。采用一种利用CF4和H2气体的RIE(活性离子蚀刻)技术进行蚀刻操作(图40C)。
步骤d：在此之后，为了形成每个器件的器件电极4和5以及电极的分开间隙L，形成光敏抗蚀剂的图形，然后利用真空淀积在其上顺序淀积厚度分别为50埃和400埃的Ti和Ni。利用有机溶剂溶解该光敏抗蚀剂图形并且利用剥离技术处理Ni/Ti淀积薄膜。在此之后，除了器件电极5以外，利用光敏抗蚀剂覆盖该器件，并淀积厚度为1000埃的Ni，使得露出的器件电极5的总高度为1400埃。每个器件所形成的器件电极4和5的宽度W1为200μm，彼此分开的距离L为80μm(图40D)。
步骤e：在器件电极5上形成用于上连线103的光敏抗蚀剂图形之后，利用真空淀积顺序淀积各自厚度为50埃和5000埃的Ti和Au，然后利用剥离技术除去不需要的部分，以便形成具有预期形状的上连线103(图41E)。
步骤f：然后，利用一在器件电极之间的间隙L处和围绕该间隙具有一开孔的掩膜，利用真空淀积形成薄厚为1000埃的Cr膜404，然后对该Cr膜404进行图形形成的操作。在此之后，利用一旋转涂机将有机Pd化合物(CCP-4230：可由Okuno Pharmacefical Co.，Ltd购得)涂覆到Cr膜上，同时旋转该膜，在300℃下烘12分钟。形成的导电薄膜3是由包含作为主要成分的PdO的精细颗粒构成的膜厚度为70埃，单位面积电阻为2×104Ω/口。通过利用酸性蚀刻剂对Cr膜和经烤的导电薄膜3进行蚀刻，一直到显现预期的图形(图11F)。
步骤g：在由步骤e中制备的基片1上淀积厚度为0.5μm的氧化硅膜绝缘层。然后，利用光刻技术，利用露出的形状与器件电极5的外形相似的掩膜覆盖具有较高台阶部分的器件电极5，并且除了在器件电极5上用于产生绝缘层6的区域以外，对在这一步骤中淀积的绝缘材料进行蚀刻除去。为了进行蚀刻操作，利用一种采用CH4和H2气体的RIE技术。要指出，并不是整个器件电极5由绝缘层覆盖，而是对在器件电极5上的绝缘层6限定边界，以便保证在器体电极5和用于向其提供电压的电源之间的电连接。在此之后，除了绝缘层之外每个器件的所有表面面积都被掩蔽以及在绝缘层6上淀积厚度为500埃的Ni，以便形成控制电极7(图41G)。
步骤h：然后，除了连接孔402和403以外，将抗蚀剂覆到基片的整个表面，然后将其曝光和显影，以便仅在连接孔402和403处将其除去。在此之后，利用真空淀积顺序淀积各自厚度为50埃和5000埃的Ti和Au。利用剥离技术除去不需要的区域，因而掩蔽了连接孔402和403(图41H)。
利用上述步骤制备的电子源包含：绝缘基片1、下连线2、用于控制电极106的连线、绝缘夹层401、上连线103、器件电极4、5以及导电薄膜3，只是电子源还没有进行激励形成处理。
然后，利用该电子源制备图像形成设备，该电子源还没有按照参照图58和18A如下文介绍的方式进行激励形成处理。
在将其上带有大量的表面导电的电子发射器件的电子源基片1可靠地固定在一后平片111上后，利用一配置在其间的支承框112将前平片116(在玻璃基片113的内表面上带有荧光元件114和金属衬底115)配置在基片1的上方5mm处，接着将熔接玻璃覆到与前平片116、支承框112和后平片111的接触区域上，在空气环境中在400℃下烘10分钟，使组装的各元件内部形成密封。在图58中，参考符号104表示电子发射器件，参考符号102和103分别代表X方向连线和Y方向连线，而参考数码106表示控制电极的连线。
通过形成黑色条纹(如图18A所示)以及利用红、绿和蓝色的条状荧光元件填充间隙，制备这一实例中的荧光膜114。黑色条纹是由包含作为主要成分的石墨的一般材料构成的。
为了将三种基色的荧光体122涂覆到玻璃基片103上以便形成荧光膜114，采用浆涂技术。
将金属衬底115配置在荧光膜114的内表面上。在制备荧光膜114之后，通过在荧光膜114的内表面上进行磨平操作(一般称为“覆膜”)在此之后，在其上利用真空淀积形成一铝层，从而形成金属衬底115。
为了增强荧光膜114的导电性，将一透明电极(未表示)配置在前平片116上。
进行上述粘接操作时，为了确保彩色荧光体122和电子发射器件104之间的严格位置关系要认真对准各元件。
然后利用抽空管(未表示)和真空泵对制备的玻璃封装件118(气密封容器)的内部抽真空以形成足够的真空度、在此之后，借助外部端子DX1到DXm和DY1到DYn，通过向表面导电的电子发射器件104的器件电极4、5施加电压，在各器件上进行激励形成处理，以便形成各自的电子发射区2。
为了进行激励形成处理，向处在大约1×10-5乇真空状态中的每个器件施加如图3B所示的脉冲电压(然而其不是三角形的而是直角平行六面体状的)。
脉冲宽度T1＝1msec，脉冲间隔T2＝10msec。
然后，在大约2×10-5乇的真空中，通过施加与用于进行激励形成处理操作所使用脉冲电压一样的脉冲电压，对设备进行活化处理，同时观察器件电流If和发射电流Ie。脉冲宽度T1、脉冲间隔T2和波形高度分别是1msec、10msec和14V。
由于进行上述激励形成处理和活化步骤，在电子发射器件104中形成电子发射区2。
接着，经过抽空管(未表示)对封装件118进行抽真空，以便达到大约10-7乇的真空度。然后从用于抽真空的离子泵转换到无油泵，以便形成超高真空，并且将电子源在180℃烘10小时。在烘烤操作之后，当用气体燃烧器对抽空管加热并使之熔化进行密封，密封了该封装件118，使封装件的内部维持1×10-8乇的真空度。
最后，为了维持内部的高真空度，通过高频加热，对显示板进行除气操作。在这种操作中利用高频加热作用对配置在图像形成设备中的除气剂(未表示)进行加热，以便就在设备被密封之前，由于蒸汽淀积形成一薄膜，该除气剂包含作为主要成分的Ba。
为了驱动图像形成设备的显示板201(图17)，借助外部端子DX1到DXm和DY1到DYn，由各自的信号发生装置(未表示)向各电子发射器件104施加扫描信号和调制信号以便发射电子，同时借助高压端子Hv将5KV的电压施加在金属衬底115或透明电极上，使得由表面导电的电子发射器件发射的电子被高压加速并和荧光膜114撞击，使荧光元件激励发光，产生高质量的电视图像，消除了亮度不均匀的问题。[实例12]
在这一实例中，与用于比较的表面导电的电子发射器件一道制备本发明的具有如图5A和5B所示结构的表面导电的电子发射器件，并对它们的性能进行测试。下面将介绍这些器件的电子发射性能。
图5A是在这一实例中应用的本发明的表面导电的电子发射器件的平面图，图5B是其断面图。
图42AA到42AC表示处在不同制造步骤的配置基片A上的表面导电的电子发射器件，而图42BA到42BC表示也处在不同制造步骤的另一种表面导电的电子发射器件，后者制备用于比较，配置在基片B上。在每个基片A和B上形成四个相同的电子发射器件。
1)两个基片A和B都是由石英玻璃制的。在利用洗涤剂、纯水和有机溶剂将其彻底清洗之后，在其上利用溅射形成Pt膜用作器件电极4和5，其厚度对于基片A为600埃，对于基片B为300埃(图42AA的42BA)。
器件电极4和5具有的厚度在基片A上为500埃，在基片B上为300埃。每个器件的各器件电极分开的距离在基片A上为60μm，而在基片B上则为2μm。
2)接着，为了在基片A和B上形成具有图形的导电薄膜3，利用真空淀积形成厚度为600埃的用于剥离的Cr膜(未表示)。同时，在基片A和B两者的每个器件的Cr膜中形成一与导电薄膜3的宽度W2相对应的100μm的开孔。
在此之后，利用图6B所示的设备将一种有机钯溶液(CCP-4230：可由Okuno Pharmaceutical Co.，Ltd.，购得)喷涂到基片A上，以便形成有机钯薄膜。这时，与实例6的情况不同，带有器件电极的基片A相对实例6中的垂线倾斜30°(图43)为了喷涂该溶液，由于采用使基片相对实例6中的垂线倾斜30°的配置方式的结果，致密的膜形成在并可靠地保持到每个器件的器件电极4上，而较低密度的膜形成在每个器件的器件电极5上，并且器件电极5在台阶部分中露出稀薄的膜覆盖的区域。
另一方面，利用旋转涂机将有机钯溶液((CCP-4230：可由Okuno Pharmaceutical Co.，Ltd.，购得)涂覆到带有器件电极4和5的基片B上，并且滞留在其上以便形成有机Pd薄膜。
在此之后，对基片A和B的有机Pd薄膜加热，在大气环境中在300℃下烘10分钟，形成主要由PdO精细颗粒构成的导电薄膜3，用于基片A和B。该膜的厚度约120埃，电阻率为5×104Ω/口，对基片A和B两者一样。
接着，利用酸性湿式蚀刻剂对Cr膜和导电薄膜3进行湿式蚀刻，形成具有预期图形的导电薄膜3(图42AB和42BB)。
3)然后，将基片A和B移入如图17所示的测试系统的真空设备55中。在此之后，通过由电源51在每个器件的器件电极4和5之间施加电压，对试样器件进行激励形成处理，形成每个器件的电子发射区2(图42AC和42BC)。施加的电压如图3B所示(尽管其不是三角形的，而是直角六面体状的)。
脉冲电压的波形高度的峰值呈阶梯状递增。脉冲宽度T1＝1msec，脉冲间隔T2＝10msec。在激励形成处理过程中，为了测定电子发射区的电阻，将附加的0.1V的脉冲电压(未表示)插入到激励形成脉冲电压的间隔之中，不断地监测该电阻，当电阻超过1MΩ时终止激励形成处理。
假如将激励形成处理终结时脉冲波高度和器件电流If的乘积定义作为形成功率(Pfom)，则基片A的形成功率Pform为基片B的形成功率Pform的七分之一。
4)接着，将图11中的测试系统的真空设备55的内部进一步抽真空达到约10-7乇，基片A和B仍留在真空设备55的内部，然后将丙酮注入真空设备中作为一种有机物质。丙酮产生的局部压力定为2×10-4乇。为了进行活化处理，将脉冲电压施加到基片A和B上的每个试样器件上对其驱动。参照图3A(尽管该脉冲不是三角形的而是直角平行六面体状的)，脉冲宽度T1＝1msec，脉冲间隔T2＝10msec，驱动电压(波形高度)为15V。此外将1KV的电压加到真空设备的阳极54上，同时观察每个电子发射器件的发射电流(Ie)。当Ie达到饱和状态时，终止活化处理。
5)然后，在将真空设备的内部进一步抽真空达到大约1×10-7乇之后，将从用于抽真空的离子泵转换到无油泵，以使形成超高真空状态，并且将电子源在150℃下烘2小时。在烘烤操作之后，真空设备的内部的真空度保持1×10-7乇。接着，为了观察了解器件电流(If)和发射电流，对在真空设备55内部的基片A和B上的每个试样用表面导电的电子发射器件进行驱动使其工作。施加到阳极54的电压为1Kv，器件电压(Vf)为15V。对每个器件将器件电极4的电位保持高于器件电极5的电位。
根据测量结果，在基片B上的每个器件的器件电流(If)和发射电流(Ie)分别为0.90mA±6％和0.7μA±5％。另一方面，在基片A上的每个器件的器件电流(If)和发射电流(Ie)分别为0.8μA±5％。另一方面，在基片A上的每个器件的器件电流(If)和发射电流(Ie)分别为0.8mA±5％和0.7μA±4％，表明对所有的器件而言，偏差的程度基本上相等。
同时，将荧光元件配置在阳极54上，以便观察当由电子发射器件发射的电子束与荧光元件撞击时产生的辉点。对于所有的器件来说，辉点的尺寸和形状基本相同。
测量之后，显微观察在基片A和B上的各器件的电子发射区2。图25A和25B示意表示对在基片A和B上的每个器件的导电薄膜3的电子发射区2的观察结果。由图25A和25B可以看出，在基片A上的四个器件的其中每一个中，基本上直线分布的电子发射器2接近具有较高台阶部分的器件电极5，而在用于比较而制备的基片B上的四个器件的其中每一个的导电薄膜3中的各器件电极的中点，观察到一近似直线分布的电子发射区2。
如上所述，本发明的表面导电的电子发射器件包含的基本上直线分布的电子发射区24接近其中一个器件电极，其工作时发射高会聚的电子束，像用于比较的其中器件电极仅分开2μm的表面导电的电子发射器件一样，在发射电子性能方面没有出现明显的偏差。因此，本发明的表面导电的电子发射器件的器件电极的分开距离可以做得较大达60μm或比用于比较的表面导电的电子发射器件的对应值大30倍。[实例13]
在这一实例中，制备本发明的具有如图9A和9B所示结构的表面导电的电子发射器件。图9A是器件的平面图，图9B是器件的横断面图。
图10A到10C表示处在不同制造步骤的这一实例的表面导电的电子发射器件。
参照图9A和9B，该器件包含基片1、一对器件电极4和5、一包括电子发射区2的导电薄膜3和控制电极7。参照图9A和9B以及10A到10C，介绍制备器件的如下步骤。
步骤a：压将钠钙玻璃基片彻底清洗之后，利用溅射形成厚度为0.5μm的SiOx膜，然后利用掩膜利用溅射淀积Pt，以便形成一对器件电极4和5以及控制电极7。器件电极4和5以及控制电极7的膜厚是不同的。器件电极5和控制电极7为150nm厚，而器件电极4的膜厚为30nm。器件电极分开的距离L为50μm，各器件电极宽度W1为300μm。如图9A所示，控制电极7配置接近导电薄膜3并与器件电极4、5和导电薄膜3电绝缘。
步骤b：在由步骤a中形成的包括器件电极的基片的整个表面上利用真空淀积形成厚度为50nm的Cr膜，然后还将光敏抗蚀剂涂覆到基片的整个表面。然后，利用一具有开孔的掩膜(未表示)通过形成图形和采用光化学方式使图形显影对Cr膜进行蚀刻，该开孔在器件电极之间的间隙上以及其邻近区，具有的长度大于器件电极之间的距离，宽度等于W2，以便形成Cr掩膜，其露出部分器件电极和各电极间的间隙，宽度为W2等于100μm。在此之后，利用一旋转涂机在其上涂覆有机钯溶液(CCP-4230：可由Okuno Pharmaceuti-cal Co.，Ltd购得)，加热涂覆的溶液，在300℃下烘10分钟。接着利用酸性蚀刻剂对Cr膜进行蚀刻和剥离，形成导电薄膜3，其由Pd的精细颗粒构成，膜厚为100埃。单位面积的电阻为2×104Ω/口。
因此，在基片1上形成一对器件电极4和5、导电薄膜3和控制电极7。
步骤d：预备图11所示的测试系统，利用真空泵对其内部抽真空，使真空度达2×10-6乇。在此之后，由电源51在器件电极4和5之间施加器件电压对试样进行激励形成处理。施加的电压为如图3B所示的脉冲电压。
如图3B所示的脉冲电压的波形高度的峰值以0.1V阶状递增。脉冲宽度T1＝1msec，脉冲间隔T2＝10msec。在激励形成处理过程中，为了测定器件的电阻，将0.1V的附加脉冲电压(未表示)插入到激励形成脉冲电压的间隔T2中，当电阻超过1MΩ时，终止激励形成处理。该激励形成处理电压大约11V。
因此，形成子电子发射区2，完成了电子发射器件的制备操作。
利用上述测试系统对已制备的表面导电的电子发射器件的性能进行检验。
电子发射器件与阳极分开4mm，将1KV电压加到阳极上。在测试过程中真空设备内部保持1×10-7乇。
该阳极是由配置在玻璃基片上的透明电极构成的，在其上淀积一种荧光物质，使得由电子发射器件发射的电子束的外形截面所决定的辉点可以精密地观察。
图13示意表示在发射电流Ie和器件电压Vf之间以及在器件的器件电流If和器件电压Vf之间的相互关系，是利用图11的测试系统观察各量的。要指出，图13的曲线图的单位是任选的，因为相对于器件电流If，发射电流Ie是非常小的。
另外，当驱动电子发射器件工作时，将一个低于高电位的器件电极4的电位或一般为OV电位施加到控制电极7上。利用这种配置，在置于阳极54上的荧光膜上可以观察到高度会聚的辉点。[实例14]
在这个实例中，通过装备一包含多个实例13中的表面导电的电子发射器件的电子源制备图像形成设备。该多个器件形成一种简单阵列配置。
图44表示电子源的示意的局部平面图。图45是沿图44的线45-45所取的示意断面图。遍及图44、45、46A到46D和47E到47H，相同的参考符号表示相同或相似的部分。该电子源具有基片1，与图57中的Dmx相对应的X方向连线102(也称为下连线)和与图57中的DYn相对应的Y方向连线103(也称为上连线)。电子源的每个器件包含一对器件电极4和5以及一包含电子发射区的导电薄膜3。另外电子源具有绝缘夹层401、连接孔402，每个孔将相应的器件电极4和相应的下连线102电连接以及用于控制极106的连线。参考数字104和105分别代表一表面导电的电子发射器件和一包括连接线的器件电极。
步骤a：在将钠钙玻璃片彻底清洗之后，在其上利用溅射形成厚度为0.5μm的氧化硅膜，在其上顺序覆以厚度分别为50埃和600埃的Cr和Au，然后利用一旋转涂机在其上形成一层光敏抗蚀剂(AZ1370：可由Hoechst Corporation购得)，同时旋转该薄膜并烘烤。在此之后，将遮光掩膜的图像进行曝光和显影，形成用于下连线102的抗蚀剂图形，然后对淀积的Au/Cr膜进行湿式蚀刻，形成下连线102。
步骤b：利用等离子体CVD技术形成厚度为1.0μm的氮化硅膜，用作绝缘夹层401。
步骤c：为了在由步骤b中淀积的氧化硅膜中形成每个器件的连接孔402，制备光敏抗蚀剂图形，利用光敏抗蚀剂图形作为一个掩膜，通过蚀刻绝缘夹层401有效地形成连接孔402。采用一种利用CF4和H2气体的RIE(活性离子蚀刻)技术进行这种蚀刻操作。
步骤d：在此之后，为形成每个器件的器件电极4，形成光敏抗蚀剂CRD-2000N-41：可由Hitachi Chemical Co.，Ltd购得)图形，然后利用真空淀积在其上分别顺序淀积厚度为5.0nm和40nm的Ti和Ni。利用有机溶剂溶解该光敏抗蚀剂图形，利用剥离技术处理Ni/Ti淀积膜，形成器件电极4。采用类似的方式，形成厚度为200nm的另一个器件电极5，另一连线和控制电极106。因此为每个器件形成一对彼此分开间隙L1为50μm和宽度W1为300μm的器件电极4和5和控制电极106。
步骤e：在每个器件的器件电极4和5上形成用于上连线103的光敏抗蚀剂图形之后，然后利用真空淀积顺序淀积各自厚度为5.0nm和500nm的Ti和Au，然后，利用剥离技术除去不需要的区域，形成具有预期外形截面的上连线103。
步骤f；利用一用于形成一具有开孔的导电薄膜的掩膜，利用真空淀积形成厚度为100nm的Cr膜404，该开孔在每个器件的器件电极之间的间隙L处及其周围，然后对Cr膜404进行图形形成操作。在此之后，利用一旋转涂机将有机Pt化合物涂覆到Cr膜上，同时旋转该膜并在300℃下烘10分钟。形成的导电薄膜3是由包含作为主要成分的Pt的精细颗粒构成的，具有的厚度为5nm，单位面积的电阻为2×103Ω/口。
步骤g：利用酸性蚀刻剂对每个器件的Cr膜404和经烘烤的导电薄膜3进行湿式蚀刻，形成具有预期图形的导电薄膜3。
步骤h：将抗蚀剂覆到每个器件的基片的整个表面上，然后利用一掩膜对其进行曝光和显影，以便仅在连接孔402处除去抗蚀剂。在此之后，利用真空淀积，顺序分别淀积厚度为5.0nm和500nm的Ti和Au。利用剥离技术除去不需要的区域，因而掩蔽了连接孔402。
利用上述步骤，制备的电子源包含各表面导电的电子发射器件，每一个器件具有绝缘基片1、下连线102、绝缘夹层401、上连线103、一对器件电极4和5以及导电薄膜3，只是该器件还没有进行激励形成处理。
然后，利用该电子源制备图像形成设备，该电子源还没有按照通过参照图59和18A在下文介绍的方式进行激励形成处理。
在将带有表面导电的电子发射器件的电子源基片1可靠地固定到后平片111上以后，利用一个配置在其间的支承框112将一前平片116(在玻璃基片113的内表面上带有荧光膜114和金属衬底115)配置在基片1的上方5mm处，接着，将熔接玻璃覆到与前平片116，支承框112和后平片111相接触的区域上，并在氮气环境中在500℃烘5分钟以上，以便将组装的各元件的内部形成密封。还利用熔接玻璃将基片1固定到后平片111上。在图59中，104代表电子发射器件，102和103分别代表X方向和Y方向的连线。
假如设备用于黑白图像，荧光膜114仅由一种荧光体构成，而这一实例的荧光膜114是通过形成黑色条纹和用红、绿和兰色的条状荧光元件填充间隙构成的。黑色条纹是由包含作为主要成分的石墨的一般材料构成的。
采用浆除技术将荧光材料涂覆到玻璃基片113上。将金属衬底115配置在荧光膜114的内表面上。在制备荧光膜之后，通过在荧光膜的内表面上进行磨平操作(一般称为“覆膜”)和在在其以后利用真空淀积在其上形成一铝层制备了该金属衬底。
当为了增强荧光膜的导电性时，可以将一透明电极(未表示)配置在前平片116上的荧光膜114的外表面上，其在这一实例中并未采用，因为通过仅利用金属衬底，荧光膜114就显现足够的导电性。
在进行上述粘接时，为了在彩色荧光元件和电子发射器件之间保证精确的关系，要将各元件认真对准。
然后利用抽空管(未表示)和真空泵对已制备的玻璃封装件(气密封容器)的内部抽真空以达到足够的真空度，在此之后，借助外部端子DX1到DXm和DY1到DYn，通过在电子发射器件114的器件电极4和5之间施加电压，在器件上进行激励形成处理，在导电薄膜3中形成一电子发射区2。用于进行激励形成处理的脉冲电压如图3B所示。
在这一实例中，T1和T2分别等于1ms和10ms。在大约1×10-6乇的真空中进行该激励形成处理操作。
由于进行激励形成处理的结果，电子发射区2逐渐由所扩散的包含作为主要成分的Pt的精细颗粒构成，颗粒的平均直径约3.0nm。
接着，经过一抽真空管(未表示)对封装件的内部抽真空，达到约2×10-7乇的真空度，以及将作为有机物质的丙酮注入封装件，使丙酮的局部压为2×10-4乇。然后，为了进行活化，将脉冲电压施加到每个表面导电的电子发射器件上。施加的脉冲电压如图3A所示，T1＝1ms，T2＝10ms，波形高度为15V。活化操作与测量器件电流If和发射电流Ie同时进行。
随着电子发射区2的形成，制备电子发射器件的操作就结束了。
然后，将图像形成设备的内部抽真空达到10-8乇，接着，从用于抽真空的离子泵转换到无油泵，以便形成超高真空状态，并将电子源在180℃下烘7小时。在烘烤操作以后，当利用一气体燃烧器对抽真空管(未表示)加热熔化，实现图像形成设备的封装件密封时，图像形成设备的内部保持1×10-7乇的真空度。
最后，利用高频加热方法对设备进行除气处理，维持所达到的高真空度。
为了驱动包含显示板的已制备的图像形成设备，借助外部端子DX1到DXm和DY1到DYn，由各自的信号发生装置向各电子发射器件施加扫描信号和调制信号以便发射电子，同时借助高压端子Hv向金属衬底115或透明电极(未表示)施加高压，以便使由表面导电的电子发射器件发射的电子被高压加速并与荧光膜114相撞击，使荧光元件激励发光并产生图像。
上述图像形成设备性能优异，能稳定形成高清晰的图像。[实例15]
这一实例涉及一种包含大量的表面导电的电子发射器件和调制电极(栅极)的图像形成设备。
由于在这一实例中使用的表面导电的电子发射器件是参照实例1按上述方式制备的，制造方法相同，将不再进一步介绍。
下面介绍通过在一基片上配置各表面导电的电子发射器件而实现的电子源以及利用该电子源制备的图像形成设备。
图49和图50示意表示在一基片上的表面导电的电子发射器件的两种可能的配置以便实现一电子源。
首先参照图49，S代表通常由玻璃制成的绝缘基片，用虚线圆环绕的ES表示配置在基片S上的表面导电的电子发射器件。电子源包含连线电极E1到E10，用于将相对各行的表面导电的电子发射器件连接。各表面导电的电子发射器件沿X方向按行配置(下文称为器件行)。每行的表面导电的电子发射器件利用一对沿该行连续分布的公共连线电极并联连接。(例如，第一行利用沿横向侧配置的连线电极E1和E2连接)。
在具有上述结构的电子源中，通过向相应的连线电极施加适当的驱动电压，可以独立地驱动每一器件行。更确切地说，将超过关于电子发射的阈值电压电平的电压施加到需驱动以便发射电子的器件行上，同时将没有超过关于电子发射的阈值电压电平的电压(例如0V)施加到其余的元件行上。(超过阈值电压电平的和用于本发明的电压下文用驱动电压VE[V]来表示)。
图50表示用于电子源的表面导电的电子发射器件的另一种可能的配置方式。在图50中，S表示通常由玻璃制成的基片，用虚线圆环绕的ES表示在基片S上配置的表面导电的电子发射器件。电子源包含连线电极E’1到E’6，用于将相应各行的表面导电的电子发射器件相连接。各表面导电的电子发射器件沿X方向成行配置(下文称为器件行)。每行的表面导电的电子发射器件用一对沿各行连续分布的公用连线电极并联连接。更指出，一条公用的连线电极配置在任两个相邻的器件行之间，以便对两行节约使用一连线电极。例如，公用连线电极E’2可由第一器件行和第二器件行使用。这种连线电极配置的优点在于，假如与图49中的配置相比较，沿Y方向的表面导电的电子发射器件的任何两个相邻行的隔离间隔可以明显降低。
通过向所选择的连线电极施加适当的驱动电压，可以独立地驱动每一器件行。更确切地说，将超过关于电子发射的阈值电压电平的电压VE[V]施加到需驱动发射电子的器件行上，而将未超过关于电子发射的阈值电压电平的电压例如0[V]施加到其余的器件行上。例如，通过向连线电极E’1到E’3施加0[V]和向连线电极E’4到E’6施加VE[V]，可以仅使第三行的器件被驱动进行工作。因而，将VE-0＝VE[V]施加到第三行的器件上，而将0[V]、0-0＝0[V]或VE-VE＝0[V]施加到所有其它行的器件上。同样，通过将0[V]施加到连线电极E’1、E’2和E’6上和将VE[V]施加到连线电极E’3、E’4和E’5，可以驱动第三和第五行的器件，以便同时工作。采用这种方式，可以有选择地驱动这一电子源的任一器件行的器件。
在图49和50中所示的电子源中，每器件行具有12个沿X方向排列的表面导电的电子发射器件，在一器件行中配置的器件的数量并不限于此，相反可以配置更多数量的器件。此外图上的电子源中有5个器件行，但器件行的数量并不限于此，相反可以配置更多数量的器件行。
下面钭介绍与上述类型的电子源配合工作的板式CRT。
图51是与图49中所示的电子源配合工作的板式CRT的示意透视图。在图51中，VC代表一玻璃真空容器，其带有一个作为其组成部分的用于显示图像的前面板。由ITO制成的透明电极配置在前面板的内表面上，以及红、绿和蓝色荧光元件以镶嵌的方式或不会引起彼此干扰的条纹方式附着到透明电极上。为了简化说明，通过参照图51中的符号PH共同地对透明电极和荧光元件加以说明。可以配置在CRT的领域公知的黑色条纹以便充满透明电极的没有被荧光条纹所占据的区域。与之相似，可以将任何已知类型的金属衬底层配置在荧光元件上。经过端子HV将透明电极电连接到真空容器的外部，使得可以向其施加电压，以便加速电子束。
在图51中，S代表可靠固定到真空容器VC底部的电子源的基片，在其上以通过参照图49上面介绍的方式配置多个表面导电的电子发射器件。在这实例中，配置总数为200的器件行，每行包含200个器件。因此，要将各器件行的连线电极电连接到各自的外部连接端DP1到DP200以及配置在设备的侧向板上的交叉的各自的外部连接端Dm1到Dm200，使得电驱动信号可由真空容器的外部施加到其上。
本实例的表面导电的电子发射器件在制造步骤，激励形成处理方面不同于实例1。因此在下文将用于这一实例的这些步骤进行介绍。
利用真空泵经过抽真空管(未表示)对真空容器VC(图51)的内部抽真空。当达到足够的真空度时，为了进行激励形成操作，经过外部连接端DP1到DP200和Dm1到Dm200向各表面导电的电子发射器件施加电压。图3B表示用于进行激励形成操作的脉冲电压的波形。在本实例中，T1＝2ms，T2＝10ms。在大约1×10-6乇的真空度下进行操作。
在此之后，将丙酮注入真空容器VC，直到显示局部压力为1×10-4乇，并且利用外部连接端DP1到DP200和Dm1到Dm200，通过向各表面导电的电子发射器件ES施加电压进行活化处理。在活化处理之后，将丙酮由内部移出，以便形成最终的表面导电的电子发射器件。
每个器件的电子发射区由扩散的包含作为主要成分的钯的精细颗粒构成。该精细颗粒的平均直径为30埃。在此之后，从用于抽真空的离子泵转换到无油泵，以便形成超高真空状态，并且将该电子源在120℃下烘足够长的时间。在烘烤操作之后，容器内部保持1×10-7乇的真空度。
然后，利用气体燃烧器加热抽真管并使之熔化以便密封该真空容器VC。
最后，为了在容器被密封之后维持高的真空度，利用高频加热技术对电子源进行除气处理。
在本实例的图像形成设备中，将条形栅电极GR配置在基片S和前面板FP之间的中部。提供总数200的沿与器件行的方向相垂直方向(或沿Y方向)配置的栅极GR，每个栅极具有指定数量的开孔Gh，以便使电子束通过。更确切地说，对每个表面导电的电子发射器件提供一个圆形开孔Gh。对于这一实例的设备，经过各自的电连接端G1到G200将各栅极电连接到真空容器的外侧。要指出，栅极的形状和位置并不限于在图51中所示的情况，只要它们能够适当调制由表面导电的电子发射器件发射的电子束即可。例如，它们可以靠近表面导电的电子发射器件配置。
上述的显示板包含以200器件行配置的表面导电的电子发射器件以及200个栅极，以便形成一个X-Y方向的200×200的阵列。利用这种配置，通过按照图像的一行向栅极施加调制信号，其与逐行驱动(扫描)表面导电的电子发射器件的操作相同步，以控制幅射到荧光膜上的电子束，可以将一个图像逐行显示在屏幕上。
图52是用于驱动图51中的显示板的电路的方块图。在图52中，该电路包含图24中所示的显示板1000、解码电路1001、其用于对由外部传输的复合图像信号进行解码；串行/并行转换电路1002、行存储器1003、调制信号发生电路1004、定时控制电路1005和扫描信号发生电路1006。显示板1000的各电连接端连接到对应的电路。确切地说，连接端EV连接到用于产生10[KV]加速电压的电压源HV，连接端G1到G200连接到调制信号发生电路1004，连接端DP1到DP200连接到扫描信号发生电路1006，连接端Dm1到Dm200接地。
下面介绍电路的每个元件怎样工作。解码电路1001用于对例如为NTSC电视信号的输入复合图像信号进行解码和由接收的复合信号中分离亮度信号和同步信号。前者被送到串行/并行转换电路1002作为数据信号，后者送到定时控制电路作为同步信号。换句话说，解码电路1001重新调整与显示板1000的彩色像素配置相对应的RGB基色的亮度值并将其顺序地传输到串行/并行转换电路1002。其还提取垂直和水平同步信号并将它们送到定量控制电路1005。定时控制电路1005产生各种定时控制信号，以便参照所述同步信号Tsync协调不同组件的控制操作的定时关系。更确切地说，其向串行/并行转换电路1002发送Tsp信号，向行存储器1003发送Tmry信号，向调制信号发生电路1004发送Tmod信号，向扫描信号发生电路1005发送Tscan信号。
串行/并行转换电路1002根据定时信号Tsp对由解码电路1001接收的亮度信号数据取样，并且将它们作为200并行信号I1到I200送到行存储器1003。当串行/并行转换电路1002完成对图像的一行的一组数据的串行/并行转换操作时，定时控制电路1005将定时控制信号Tmry写入行存储器1003。根据接收的信号Tmry，存储器存储信号I1到I200的内容并将它们作为I’1到I’200传输到调制信号发生电路1004并且保持它们，直到接到下一个定时控制信号Tm-ry为止。
调制信号发生电路1004根据由行存储器1003接收的单行图像的亮度数据产生调制信号，该信号提供到显示板1000的栅极。所产生的调制信号与由定时控制电路1005产生的定时控制信号相对应，同时提供到调制信号连接端G1到G200。调制信号通常以电压调制方式控制，其中欲施加到器件上的电压根据图像亮度的数据进行调制，另外它们可以按照脉宽调制的方式控制，其中欲施加到器件上的脉冲电压根据图像亮度数据进行调制。
扫描信号发生电路1006产生电压脉冲，用于驱动显示板1000的表面导电的电子发射器件的器件列。其工作时根据由定时控制电路1005产生的定时控制信号Tscan接通或关断其包含的转换电路，向连接端Dp1到Dp200中的每一个或者提供由恒压源DV产生的并超过表面导电的电子发射器件的阈值电平的驱动电压VE[V]或者提供地电位电平(或0[V])。
由于上述电路相互配合工作的结果，根据图53中的所表示定时关系向显示板1000施加驱动信号。在图53中，图(a)到(d)表示由扫描信号发生电路1006向显示板的连接端Dp1到Dp200施加信号的一部分，可以看出，在用于显示单行图像的时间阶段内，将幅度为VE[V]的电压脉冲顺序地加到Dp1、Dp2、Dp3…。另一方面，由于连接端Dm1到Dm200恒定地接地，保持在0[V]，利用电压脉冲顺序驱动器件列，以便由该器件列发射电子束。
与这一操作同步，调制信号发生电路1004按照图53的(f)中用虚线所示的定时对于图像的每一行向连接端G1到G200施加调制信号。与扫描信号的选择同步顺序选择调制信号，直到整个图像被显示。通过连接地重复上述操作，运动图像可以显示在电视显示屏上。
以上已经介绍了包含图49所示电了源的平板式CRT。下面参照图54介绍包含图50所示电子源的平板式CRT。
利用图60所示的CRT的电子源替换图51所示的对应部分形成图54中的平板式CRT，该电子源包含由200个电子发射器件列和200个栅极形成的X-Y方向阵列。要指出，200列的表面导电的电子发射器件分别连接到201个连线电极E1到E201，因此，真空容器设有总数201个电极连接端Ex1到Ex201。
由于图54所示的电子源在连线和制造步骤方面不同于图51所示的，激励形成处理前者也不同于后者。
下面介绍图54所示的电子源进行激励形成处理的步骤。
利用真空泵经过抽真空管(未表示)对真空容器Vc的内部抽真空。当达到足够的真空度时，为了进行激励形成操作，经过外部连接端Ex1到Ex200向各表面导电的电子发射器件ES施加电压。图3B表示用于激励形成操作的脉冲电压的波形。在本实例中，T1＝1ms，T2＝10ms。在大约1×10-5乇的真空度中进行该操作。
在此之后，将丙酮注入真空容器VC中直到局部压力显示为1×10-4乇，经过外部连接端Dp1到Dp200和Dm1到Dm200，向各表面导电的电子发射器件ES施加电压进行活化处理。在活化处理后，从内部移去丙酮，形成最终的表面导电的电子发射器件。
每个器件的电子发射区是由散布的包含作为主要成分钯的精细颗粒构成的。精细颗粒的平均直径为35埃。在此之后，从用于抽真空的离子泵转换到无油泵，以便形成超高真空状态，将该电子源在120℃烘足够长的时间。在烘烤操作后，容器内部保持1×10-7乇的真空度。
然后，利用气体燃烧器将抽真空管加热并熔化，以便密封真空容器VC。
最后，为了在容器密封后维持高真空度，利用高频加热技术对电子源进行除气处理。
图55表示用于驱动显示板1008的驱动电路的方块图。除去扫描信号发生电路1007以外，这一电路的结构基本上与图52所示相同。扫描信号发生电路1007向显示板的每一个连接端或者提供由恒压源DV产生的并超过表面导电的电子发射器件阈值电平的驱动电压VE[V]或者提供接地电位电平(0[V])。图56表示定时关系的示意图，按照该时间关系将某些信号施加到显示板上。按照图56的图(a)所示的定时关系，当如图56的图(b)到(e)所示的驱动信号由扫描信号发生电路1007施加到电极连接端Ex1到Ex4，以及因此将如图56的图(f)到(h)所示的电压加到对应列的表面导电的电子发射器件以便进行驱动时，显示板工作显示图像。与这一操作同步，按照图56的图(i)显示的定时关系，调制信号发生电路1004产生调制信号，以便在显示屏上显示图像。
在这一实例中形成的图像形成设备工作十分稳定，以优异的色调和对比度显示全色图像。
如上面详细介绍的，由于本发明的表面导电的电子发射器件具有的导电薄膜具有这样一个区域，该区域稀薄地覆盖其中一个邻近基片的器件电极的台阶部分，在激励形成操作过程中在该区域可优先形成一缝隙从而形成电子发射区。因此，该电子发射区位置十分邻近器件电极，由电子发射区发射的电子束很容易受器件电极的电位的影响，使电子束到达目标之前高度会聚。另外，假如接近电子发射区的器件电极保持相对低的电压，由电子发射区发射的电子束的聚焦度会进一步改进。
因此，假如器件电极彼此分开大的距离，电子发射区可以总是沿着相关的器件电极形成，因此，可以在位置和形状方面进行控制，使得不会像常规的电子发射器件那样产生弯曲。换句话说，本发明的表面导电的电子发射器件在电子束的会聚方面工作优异，即使器件的器件电极彼此分开大的距离，也像器件电极之间具有窄的间隙的常规的电子发射器件一样。
假如与常规的电子发射器件相比较，由于在导电薄膜中形成一稀薄覆盖相关器件电极的台阶部分的区域，优先地在该处形成缝隙，用于激励形成操作所需的功率可以明显地降低且电子发射区在发射电子方面工作优异。
另外，通过其上配置控制电极或接近相关器件电极，由器件的电子发射区发射的电子束可以很好地控制。假如将控制电极配置在基片上，由于基片的带电状态所引起的电子束行程的偏差可以有效地校正。
在实施制造本发明的表面导电的电子发射器件的方法的优选方式中，通过喷嘴将包含导电薄膜的组成元素的溶液进行喷涂，以便在基片上形成导电薄膜。这样一种配置方式特别完全，并适合于形成大的显示屏。假如使喷嘴带电和各器件电极在其电位方面互不相同，使得缝隙可以优先在稀薄台阶覆盖的区域中发生，可以有效地进行喷涂溶液的操作和在导电薄膜中形成一个稀薄覆盖相关器件电极的台阶部分的区域。因此，电子发射区总是沿着相关的器件电极形成，而不管器件电极和导电薄膜的外形截面什么样。此外，假如采用该喷涂技术，使导电薄膜牢固地附着到基片上，可形成高可靠的电子发射器件。
因此，特别在电子发射区方面可以均匀地制造大量的本发明的表面导电的电子发射器件，因而这些器件工作稳定，均匀发射电子。
因此，通过配置大量的本发明的表面导电的电子发射器件而实现的电子源工作也稳定和均匀。由于每个器件用于激励形成操作所需的功率很小，利用相对低的电压就能进行该操作，进一步改进了器件的性能。
假如器件电极彼此分开几到几百μm，本发明的每个电子发射器件的电子发射区在位置和外形截面方面就能精确地加以控制。这样，电子发射区弯曲的问题就消除了，从而提高了制造的生产率。
假如使用喷嘴来喷涂包含导电薄膜组成元素的溶液，就可以按相对简单的方式制备包含大量表面导电的电子发射器件的电子源，因而无需旋转用于带有表面导电的电子发射器件的大的基片，降低了费用。
因此，根据本发明，可以低成本地制造一种发射高会聚的电子束因而稳定地工作的电子源。
最后，本发明的图像形成设备在图像形成元件上采用了高会聚的电子束，因而可以提供在相邻像素之间具有良好分辨能力并且在彩色显示的情况下不会出现模糊的高精确显示设备。此外，由于高的均匀度和效率，可以提供具有鲜明的高质量图像的大的显示设备。
Claims (19)
1.一种电子发射器件，它包括一个导电薄膜，导电薄膜包括一个具有裂痕的电子发射区，电子发射区设在一个基片上的一对电极之间，
其特征在于，所说裂痕在靠近并沿着由所说基片和所述电极之一形成的台阶部分形成。
2.如权利要求1的电子发射器件，其中由器件电极之一和基片形成的台阶部分的高度不同于由另一个器件电极和基片形成的台阶部分的高度，并且裂痕靠近较高的台阶部分设置。
3.如权利要求2的电子发射器件，其中较高的台阶部分的高度至少比导电膜的厚度大5倍。
4.如权利要求1至3中的任何一个所述的电子发射器件，其中的裂痕距具有其所靠近的那个台阶部分的器件电极的距离在1微米之内，该台阶部分由电极之一和基片形成。
5.如权利要求1至3中任何一个所述的电子发射器件，其中将具有靠近所形成的裂痕的台阶部分的那个器件电极的电位保持在低于另一个器件电极的电位。
6.如权利要求1的电子发射器件，其中进一步还包括一个设在器件电极上的控制电极。
7.如权利要求6的电子发射器件，其中由器件电极之一和基片形成的台阶部分的高度不同于由另一个器件电极和基片形成的台阶部分的高度，并且裂痕靠近较高台阶部分。
8.如权利要求7的电子发射器件，其中较高台阶的高度至少比导电膜厚度大5倍。
9.如权利要求6的电子发射器件，其中控制电极设在具有靠近所设裂痕的那个台阶部分的器件电极上。
10.如权利要求1的电子发射器件，其中还包括一个设在基片上的控制电极。
11.如权利要求10的电子发射器件，其中控制电极设在一个绝缘层和基片之间，该绝缘层是在基片和导电薄膜之间形成的。
12.如权利要求10的电子发射器件，其中控制电极电连接到器件电极上。
13.如权利要求6-12中任何一个所述的电子发射器件，其中裂痕距具有其所靠近的那个台阶部分的器件电极的距离在1微米之内，该台阶部分由电极之一和基片形成。
14.如权利要求6-12中任何一个所述的电子发射器件，其中将具有靠近所形成的电子发射区的台阶部分的那个器件电极的电位保持在低于另一个器件电极的电位。
15.一种电子源，包括多个配置在一个基片上的电子发射器件，其特征在于这些电子发射器件是由权利要求1限定的那些电子发射器件。
16.如权利要求15的电子源，其中将多个电子发射器件安排成器件行，通过接线连接这些器件行。
17.如权利要求15的电子源，其中该多个电子发射器件被如此设置，以形成接线的阵列。
18.一种成像设备，包括一个电子源和一个成像部件，其特征在于电子源是由权利要求15至17中的任何一个限定的。
19.如权利要求18的成像设备，其中的成像部件是一个荧光体。
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