電子束發生裝置，驅動方法及利用所述裝置的圖像生成設備的制作方法

專利名稱：電子束發生裝置，驅動方法及利用所述裝置的圖像生成設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種帶有多個矩陣配線(matrix—wired)的冷陰極單元的電子束發生裝置，并涉及驅動該裝置的方法。本發明還涉及一種該電子束發生裝置用于其上的圖像生成設備，確切地說，一種用熒光體作為圖像生成件的顯示設備。
已知作為電子發射單元有兩種類型的單元，即熱電子陰極單元和冷陰極單元。冷陰極單元的例子有表面傳導電子發射單元、場發射型(下文簡稱FE)電子發射單元和金屬/絕緣體/金屬型(下文簡稱MIM)電子發射單元。
M.I.Ellinson在無線電工程電子物理，10，1290，(1965)上描述了表面傳導電子發射單元的一個例子。
如下所述，還有其他一些例子。
表面傳導電子發射單元利用這樣一種現象，其中通過與薄膜表面并聯地通電流，在已經形成于基片上的小面積薄膜中產生電子發射。已經報道過這種表面傳導電子發射單元的不同例子。按照上述Ellinson的介紹，一個例子依靠SnO2薄膜。其他一些例子使用Au薄膜[G.Dittmer“固體薄膜”，9.317(1972)]；In2O3/SnO2薄膜[M.Hartwell和C.G.Fonstad“IEEE Trans.E.D.Conf.”，519(1975)]；及碳薄膜[荒木久等“真空”，Vol.26，No.1，第22頁(1983)]。


圖1是按照上述M.Hartwell等介紹的單元的平面圖。此一單元結構是這種表面傳導電子發射單元的典型結構。如圖1中所示，標號3001代表基片。標號3004代表用濺射沉積法形成的金屬氧化物組成的導電薄膜。導電薄膜3004經受下文描述的稱為“激勵賦能(energization forming)”的帶電(electrification)處理，借此形成一個電子發射部3005。圖1中的距離L設定成0.5～1mm，而距離W設定成0.1mm。為了說明方便起見，電子發射部3005畫成有在導電薄膜3004中央的矩形。然而，這僅是示意圖而這里并未如實地表示出電子發射部的實際位置和形狀。
在上述常規的表面傳導電子發射單元中，具體地說按照Hartwell等介紹的單元件，電子發射部3005一般在進行電子發射之前通過所謂“激勵賦能”加工在導電薄膜3004上形成。根據該賦能加工，跨過導電薄膜3004施加一個恒定的直流電壓或以1V/min左右的很低的速率上升的直流電壓使電流通過薄膜，借此使導電薄膜3004局部破壞、變形或改變性質，并形成其電阻很大的電子發射部3005。在已經局部破壞、變形或改變性質的導電薄膜3004的一部分中形成一個裂痕。在激勵賦能之后如果對導電薄膜3004施加一個合適的電壓，則從該裂痕附近發射電子。
在W.P.Dyke和W.W.Dolan的“場發射”，電子物理學的進展，8，89，(1956)和在C.A.Spindt的“帶鉬錐的薄膜場發射陰極的物理性質”，J.Appl.Phys.，47，5248(1976)中描述了FE型的已知例子。
圖2中表示一個FE型單元的典型結構例，該圖是按照上述Spindt等介紹的單元的剖視圖。該單元包括基片3010、由導電材料構成的發射配線3011、發射錐3012、絕緣層3013和門電極3014。通過跨越發射錐3012和門電極3014施加適當的電壓，使該單元產生從發射錐3012尖端的場發射。
在FE型單元的另一種結構例中，不用圖2中所示的疊層結構。而是，發射器與門電極在基片上布置成與基片平面大體上平行的狀態。
C.A.Mead，“隧道發射裝置原理”，應用物理雜志，32，646(1961)描述了MIM型的已知例子。圖3是畫出MIM型單元的典型結構例的剖視圖。該單元包括基片3020、由金屬構成的下電極3021、具有100左右厚度的絕緣層3022及由金屬構成并具有80～300左右厚度的上電極3023。通過跨越上電極3023和下電極3021施加適當的電壓，使該單元產生從上電極3023的表面的場發射。
由于上述冷陰極單元使得可以在比熱電子陰極單元低的溫度下獲得電子發射，因此不需要用來施加熱量的加熱器。因此，該結構比熱電子陰極單元簡單，并且可以制作更精細的單元。此外，即使以很高密度在基片上布置大量的單元，也不容易出現諸如基片熔化之類的問題。再者，冷陰極單元與熱電子陰極單元不同之處在于，后者由于靠加熱器所產生的熱量來工作而具有較慢的響應速度。因此，冷陰極單元的一個優點在于較快的響應速度。
由于這些原因，在冷陰極單元的應用方面進行了廣泛的研究。
例如，在各種冷陰極元件中，表面傳導電子發射單元結構特別簡單并易于制作，因而其優點在于可以在大面積上形成大量的單元。因此，研究已經指向大量單元的排列和驅動方法，如在申請人所提出的日本專利申請公開第64—31332中所公開的那樣。
此外，已經研究過的表面傳導電子發射單元的應用有諸如圖像顯示設備和圖像記錄設備之類的圖像生成設備、帶電粒子束源等。
至于在圖像顯示設備上的應用，研究曾就綜合使用表面傳導型電子發射單元和響應于電子束的照射而發光的熒光體的這樣一種設備來進行，如由本申請人提出的美國專利第5066883號的說明書和日本專利申請公開第2—257551和4—28137號中所公開的那樣。預計使用表面傳導型電子發射單元和熒光體的組合的該圖像顯示設備具有優于其他類型的常規圖像顯示設備的特性。例如，與近年來已經如此流行的液晶顯示設備相比，上述圖像顯示設備發出它自己的光，因而不需要背光照明。它還有較寬的視角。
在例如由本申請人提出的美國專利第4904895號的說明書中公開了一種驅動一列中的多個FE型單元的方法。例如由Meter等人所報道的一種平型顯示設備是FE型單元用于圖像顯示設備的一個已知例。[R.Meyer“在IETI上微點顯示器的最新進展”，第4屆國際真空微電子會議技術摘要，長原，第6～9頁，(1991)。]在由本申請人提出的日本專利申請公開第3—55738的說明書中公開了多個MIM型單元排列成一行并用于圖像顯示設備的例子。
在這種情況下，發明人已就多重電子源進行了徹底的研究。圖4表示多重電子源配線方法的一個例子。在圖4中，總共n×m個冷陰極單元兩維配線成矩陣形式，垂直方向排列m個單元而水平方向排列n個單元。在圖4中，標號3074代表冷陰極單元，3072代表行方向配線，3073代表列方向配線，3075代表行方向配線3072的配線電阻而3076代表列方向配線3073的配線電阻。此外，Dx1、Dx2…Dxm代表行方向配線的饋電端子。此外，DY1、DY2、…DYn代表列方向配線的饋電端子。這一簡單的配線方法稱為“矩陣配線法”。由于矩陣配線法涉及簡單的結構，制作很容易。
在用矩陣配線法構成的多重電子束源用于圖像顯示設備的場合，最好m和n都是幾百以上的數，以便保證顯示容量。此外，為了以正確的亮度顯示圖像，需要從每個冷陰極單元都能產生具有想要的強度的電子束。
在大量的矩陣配線冷陰極單元靠先有技術來驅動時，所采用的方法是同時驅動矩陣中一行上的單元組。所驅動的行依次逐行轉換，以致所有行都掃描到。根據這種方法，分配給每個單元的驅動時間與依次逐單元掃描所有單元的方法相比加長n倍，于是可以提高顯示設備的亮度。
然而，當用上述驅動方法實際驅動一個矩陣配線多重電子束源時，出現的一個問題是從每個冷陰極單元輸出的電子束的密度偏離想要的值。這造成顯示圖像的亮度不均勻或波動，從而使畫面質量下降。
對照圖5A～7B更詳細地描述這個問題。為了避免過分復雜的附圖，圖5A～7B僅畫出該m×n個像素中的一行(n個像素)。提供每個像素對應各自的冷陰極單元。位置越靠右則該位置離行配線3072的饋電端子越遠。為了簡化敘述起見，用數值代表亮度等級，最大值為255，最小值為0而中間值依次增加1。
圖5A畫的是一個想要的顯示圖形的例子，其中希望僅使最右邊的像素以亮度255發光。圖5B畫的是通過實際驅動這些冷陰極單元所顯示的圖像的亮度的測量。
圖6A畫的是另一個想要的顯示圖形的例子，其中希望使左半行像素組不發光(亮度0)而使右半行像素組以亮度255發光。圖6B畫的是通過實際驅動這些冷陰極單元所顯示圖像的亮度測量。
圖7A畫的是另一個想要的顯示圖形的例子，其中希望使該行所有像素都以亮度255發光。圖7B畫的是通過實際驅動這些冷陰極單元所顯示圖像的亮度測量。
于是，從這些例子可以看出，實際顯示圖形的亮度偏離想要的亮度。此外，如果把注意力集中到這些圖中由箭頭P所指示的那些像素將看出，偏離想要的亮度的幅度不一定恒定。
因此，本發明的一個目的在于針對由一個帶有矩陣配線的冷陰極單元的多重電子束源產生的電子束獲得正確的強度，并防止圖像顯示設備的顯示亮度中的偏差。
當同時驅動一行中的多個矩陣配線的冷陰極單元時，該行(＝n個單元)中的諸驅動電流并入此行的行配線。由于發生合并的接點對于每個冷陰極單元來說都是不同的，在一行配線上總共有n個接點。可是流入每個冷陰極單元的驅動電流不同，取決于想要的電子束輸出值，諸驅動電流在不同點合并，以致流進行配線每部分的電流是不一致的，視位置而定。因此，在行配線每部分由電阻3075產生的損失(電壓降)也是不一致的，視位置而定。可是每個冷陰極單元受此一損失的影響，受此影響的方式對于每個單元來說不同，視每個單元接于行配線的位置而定。這里應該指出，對某個冷陰極單元有影響的損失(電壓降)是由同一行中其他冷陰極單元的驅動電流引起的。
在現有技術中，由于行配線的每部分中產生的損失(電壓降)，一個冷陰極單元所輸出的電子束偏離想要的強度。然而，根據本發明，在預先分析損失的基礎上對諸驅動信號加以修正。如果，輸出電子束的強度幾乎不偏離想要的值。確切地說，根據本發明，通過對行中所有冷陰極單元的想要的輸出強度的統計學量化，高精度地分析行配線中產生的損失(電壓降)。這使高精度修正成為可能。
更具體地說，根據本發明，通過提供一種電子束發生裝置來實現上述目的，該裝置包括在基片上排列成行和列的形式的一組冷陰極單元；用來把該組冷陰極單元配線成一個矩陣的m個行配線和n個列配線；及用來生成驅動該組冷陰極單元的信號的驅動信號生成裝置；其中該驅動信號生成裝置包括用來對多個外部輸入的電子束指令值進行統計計算的統計計算裝置；用來根據由該統計計算裝置計算的結果生成修正值的修正值生成裝置；用來把該多個外部輸入的電子束指令值與該多個修正值合并的合并裝置；以及用來依次根據來自該合并裝置的一個輸出值驅動各該矩陣配線的冷陰極單元的裝置。
本發明還提供一種驅動一種電子束發生裝置的方法，該裝置帶有在基片上排列成行和列的形式的一組冷陰極單元及用來把該組冷陰極單元配線成一個矩陣的m個行配線和n個列配線，該驅動方法包括；一個對外部輸入的電子束指令信息進行統計計算的統計計算步驟；一個根據在該統計計算步驟中的計算結果生成諸修正值生成步驟；一個把各該外部輸入的電子束指令值與各該修正值合并的合并步驟；以及一個根據在該合并步驟得到的諸合并結果依次逐行驅動各該矩陣配線的冷陰極單元的步驟。
根據上述裝置或驅動方法，對諸電子束指令值進行統計操作并根據該操作的結果加以修正。因而，即使所需的電子束輸出圖形改變，也能施以適合改變了的圖形的修正。
在本發明的電子束發生裝置中，該統計計算裝置包括用來對外部輸入的電子束指令值計算一行電子束指令值的總和的裝置。
在本發明的驅動方法中，統計計算步驟包括一個對外部輸入的電子束指令信息計算一行電子束指令值的總和的步驟。
根據上述裝置或驅動方法，可以確定一行電子束指令值的總和，因而可以確定當同時驅動一行上諸單元時驅動電流的總和。結果，當同時驅動一行中的諸單元時可以進行與一行的總和一致的修正。
在本發明的電子束發生裝置中，該修正值生成裝置包括用來根據由該統計計算裝置計算的結果和各該冷陰極單元的輸出特性計算將在驅動時流入行配線和列配線的電流，分析由配線電阻引起的電損失量，確定用來補償該損失的修正量并輸出該修正量的裝置。
在本發明的電子束發生方法中，該修正值生成步驟包括一個根據在該統計計算步驟的計算結果和各該冷陰極單元的輸出特性計算將在驅動時流入行配線和列配線的電流，分析由配線電阻引起的電損失量，確定用來補償該損失的修正量并輸出該修正量的步驟。
根據上述裝置或驅動方法，根據該冷陰極單元的輸出特性來計算在驅動時流入行配線和列配線的電流，并且能分析可歸因于配線電阻的損失(電壓降)量。因此，能精確地確定補償該電壓降所需的修正電壓并能進行高精度修正。
在本發明的電子束發生裝置中，該修正值生成裝置包括一個備查表，該表存儲針對可能由所述統計量計算裝置輸出的計算結果的所有情況預先確定的諸修正量。
事先存儲在該備查表中的諸修正量是通過針對可能由該統計量計算裝置輸出的計算結果的所有情況，根據各該冷陰極單元的輸出特性計算將在驅動時流入行配線和列配線的電流，事先分析由配線電阻引起的電損失量，并根據分析的諸結果預先確定修正量而獲得的諸修正量。
在本發明的電子束發生方法中，該修正值生成步驟包括一個從一個備查表中讀出諸修正量的步驟，該表存儲針對可能在該統計量計算步驟輸出的計算結果的所有情況預先確定的諸修正量。
從該備查表中讀出的那些修正量是通過針對可能在該統計量計算步驟輸出的計算結果的所有情況，根據各該冷陰極單元的輸出特性計算將在驅動時流入行配線和列配線的電流，事先分析由配線電阻引起的電損失量，并根據分析的諸結果預先確定修正量而獲得的諸修正量。
根據上述裝置或驅動方法，不用每逢進行驅動就計算一個修正量。
在本發明的電子束發生裝置中，該修正量生成裝置包括用來輸出按下式計算的諸修正量V1～Vn的裝置。
在本發明的驅動方法中，該修正量生成步驟包括一個輸出按下式計算的諸修正值V1～Vn的步驟。 式中諸參數如下V1～Vn第j行中第1～n列冷陰極單元的修正量；Il～In根據外部輸入電子束指令值及冷陰極單元的電子發射特性計算的，將要通過第1～n列的列配線的電流值；Ra行配線抽出部分的電阻；I1＋I2＋…＋In一行外部輸入的電子束指令值的總和(即由所述統計計算裝置計算的結果)；Rb列配線抽出部分的電阻；ry列配線的冷陰極單元之間的電阻；rx行配線的冷陰極單元之間的電阻；n矩陣的總列數；及j行數(1≤j≤m)根據上述裝置或驅動方法，能針對電子束指令值的所有組合計算出用于每個冷陰極單元的一個最佳修正量。這使得可以進行高精度修正。此外，由于作為該式中的一個參數包括了列配線的配線電阻，因此即使行驅動改變也能算出最佳修正量。
此外，在本發明的電子束發生裝置中，該修正量生成裝置包括一個先進后出電路和一個加法電路。
此外，該合并裝置把各該外部輸入的電子束指令值與由該修正值生成裝置所生成的諸修正量相加或相乘在一起。
此外，在本發明的驅動方法中，該修正量生成步驟包括一個用一個先進后出電路和一個加法電路進行操作的步驟。
此外，該合并步驟包括一個把各該外部輸入電子束指令值與在該修正值生成步驟所生成的諸修正量相加或相乘在一起的步驟。
根據上述裝置和方法，能通過一種簡單的電路配置精確而高速地算出諸修正值。
在本發明的電子束發生裝置或驅動方法中，用圖像信息作為外部輸入的電子束指令值。
上述裝置或驅動方法對于在諸如圖像顯示設備、印刷機和電子束曝光系統之類的各種圖像生成設備中的應用來說是理想的。
在本發明的電子束發生裝置中，用表面傳導電子發射單元作為冷陰極單元。
上述裝置制作起來很簡單，甚至能很容易地制作出帶有大面積的裝置。
如果把本發明的電子束發生裝置與用來通過用由該電子束發生裝置所發生的電子束的照射生成圖像的圖像生成部件相結合，能提供一種具有很高的畫面質量的圖像生成設備。
如果上述圖像生成設備帶有熒光體作為用來通過用電子束的照射生成圖像的圖像生成部件，能提供一種適合于電視機或計算機終端的圖像顯示設備。
從以下結合附圖所作的描述可以明白本發明的其他特征和優點，在這些附圖中相同的標號代表在其各圖中到處相同或相近的部分。
包括進說明書并構成說明書的一部分的這些附圖畫出本發明的各實施例并與描述一起用來說明本發明的原則。
圖1是平面圖，畫的是一種根據現有技術的表面傳導電子發射單元；圖2是剖視圖，畫的是一種根據現有技術的FE型電子發射單元；圖3是剖視圖，畫的是一種根據現有技術的MIM型電子發射單元；圖4是表示一種矩陣配線m×n個電子發射單元的方法的原理圖；圖5A是表示一行(n個)像素的想要的亮度的一個例子的原理圖；圖5B是表示當顯示圖5A的圖形時在現有技術中出現的亮度偏離的原理圖；圖6A是表示一行(n個)像素的想要的亮度的另一個例子的原理圖；圖6B是表示當顯示圖6A的圖形時在現有技術中出現的亮度偏離的原理圖；圖7A是表示一行(n個)像素的想要的亮度的另一個例子的原理圖；圖7B是表示當顯示圖7A的圖形時在現有技術中出現的亮度偏離的原理圖；圖8是電路圖，表示本發明的第一實施例的電路配置；圖9A～9C是用來描述計算修正率的過程的曲線圖；圖10A～10C是用來描述計算修正率的過程的曲線圖；圖11A、11B是用來描述調制信號的電壓波形的曲線圖；圖12A、12B是原理圖，表示實施本發明的另一個電子束發生裝置的饋電端子的配置；圖13A是表示一行(n個)像素的想要的亮度的一個例子的原理圖；圖13B是表示當由第一實施例的裝置顯示圖13A的圖形時的亮度的原理圖；圖14A是表示一行(n個)像素的想要的亮度的一個例子的原理圖；圖14B是表示當由第一實施例的裝置顯示圖14A的圖形時的亮度的原理圖；圖15A是表示一行(n個)像素的想要的亮度的一個例子的原理圖；圖15B是表示當由第一實施例的裝置顯示圖15A的圖形時的亮度的原理圖；圖16是局部剖切的透視圖，表示根據本發明一個實施例的圖像顯示設備中的一個顯示板；圖17A、17B是平面圖，示范表示顯示板的面板上的熒光體陣列；圖18A、18B分別為用于一個實施例中的一個平面型表面傳導電子發射單元的平面圖和剖視圖；圖19A～19E是表示制作該平面型表面傳導電子發射單元的步驟的剖視圖；圖20表示激勵賦能處理時所示電壓波形；圖21A、21B分別表示帶電激活處理時所示電壓波形和發射電流Ie的變化；圖22是用于一個實施例中的一個階梯型表面傳導電子發射單元的剖視圖23A～23F是表示制作該階梯型表面傳導電子發射單元的步驟的剖視圖；圖24是曲線圖，表示用于一個實施例的表面傳導電子發射單元的典型特性；圖25是平面圖，表示用于一個實施例的一種多重電子束源的基片；圖26是局部剖視圖，表示用于一個實施例的一種多重電子束源的基片；圖27是電路圖，表示本發明的第二實施例的電路配置；圖28A～28C是用來描述計算修正率的過程的曲線圖；圖29A～29C是用來描述第二實施例的效果的原理圖；圖30A～30C是用來描述第二實施例的效果的原理圖；圖31A～31C是用來描述第二實施例的效果的原理圖；圖32表示在未加修正的場合施加電壓的方法的一個例子；圖33表示用于確定修正值的一個數學表達式；圖34是電路圖，表示本發明的第三實施例的電路配置；圖35是原理圖，表示用于第三實施例的一個運算部件的內部結構；圖36是原理圖，表示用于第三實施例的一個合并電路的內部結構；以及圖37是電路方塊圖，表示根據本發明第四實施例的一種多功能顯示設備。
根據附圖詳細描述本發明的最佳實施例。
第一實施例接下來詳細描述作為本發明的第一實施例的一種圖像顯示設備，以及驅動該設備的一種方法。首先描述電路的結構和操作，然后描述一個顯示板的結構和制作方法，最后描述包含在該顯示板中的一種冷陰極單元的結構和制作方法。
(電路的結構和操作)圖8是電路圖，表示電路的配置。示于圖8的有顯示板201、掃描電路202、控制電路203、移位寄存器204、鎖存電路205、累加器206、存儲器207、乘法器208和調制信號發生器209。
以行和列形式排列的一組冷陰極單元包括在顯示板201中。Dx1～Dxm和Dy1～Dyn代表分別屬于矩陣配線的m個行配線和n個列配線的饋電端子。
累加器206是作為本發明的構成要素的統計計算裝置的具體例子。存儲器207是修正值生成裝置的一個例子，乘法器208是合并裝置的一個例子，而掃描電路202和調制信號發生器209是用來依次逐行驅動諸行的裝置的一個例子。
由于此實施例是一個圖像顯示設備，用一個外加圖像信號作為電子束指令值(與對每個冷陰極單元要求的電子束輸出有關的值)。
現在更詳細地敘述上述部件的功能和操作程序。
在圖8中，顯示板201經饋電端子Dx1～Dxm、端子Dy1～Dyn連接于外電路。一個用來向熒光體饋送電流的端子Hv連接于外部高壓電源Va。用來依次逐行驅動設在顯示板201內的多重電子束源，即以一個m行n列矩陣形式矩陣配線的該組冷陰極單元的掃描信號從掃描電路202施加于端子Dx1～Dxm。用來控制由各該掃描信號所選擇的一行中諸冷陰極單元中的各個單元的輸出電子束的調制信號施加于端子Dy1～Dyn。
下面描述掃描電路202。掃描電路202內設m個切換單元。每個切換單元或者選擇一個直流電源的輸出電壓Vx或者選擇0V(地電平)并把所選的電壓與顯示板201的端子Dx1至Dxm中對應的一個電氣連接。實際上通過組合例如場效應晶體管之類的切換單元可以很容易實現這些切換單元。應該指出，直流電壓源的輸出電壓Vx已經根據冷陰極單元的特性(一個電子發射閾值電壓)這樣設定，即加到未被掃描的一行的單元上的驅動電壓將降到低于該電子發射閾值電壓。
根據從外界輸入的一個圖像信號，控制電路203起作用協調每個部件的操作以便給出相應的顯示。根據下文描述的同步信號Tsync，控制電路203產生加到掃描電路202、移位寄存器204、鎖存電路205和累加器206的控制信號Tscan、Tsft、Tmry、Tadd。如所周知，同步信號Tsync包括一個垂直同步信號和一個水平同步信號，但為了便于描述在圖中用Tsync代表。一個數字視頻信號(亮度分量)輸入移位寄存器204。移位寄存器204用來把以一時間序列形式串行輸入的數字視頻信號轉換成每行圖像的并行信號。移位寄存器204根據從控制電路203發出的控制信號Tsft來操作。更具體地說，控制信號Tsft是用作同步信號的移位時鐘脈沖，它使輸入移位寄存器204的數字視頻信號依次移位。每行圖像數據的經過串行/并行轉換的數據(它對應著n個電子發射單元的驅動數據)作為n個并行信號Id1～Idn從移位寄存器204輸出。
鎖存電路205僅把一行圖像數據保持必要的時間周期。鎖存電路205根據從控制電路203發出的控制信號Tmry來鎖存Id1～Idn的內容。這樣存儲在鎖存電路205中的內容作為I′d1～I′dn輸出，后者輸入乘法器208。
累加器206累加一行圖像信號的亮度。更具體地說，與從控制電路203向累加器206發出的時鐘脈沖Tadd同步，累加器206累加一行的數字視頻信號中的亮度數據，并在一行結束時清零。結果，向修正率設置存儲器207輸出每行的累加值。與各該累加值對應的修正率數據在修正率選擇存儲器207中預先存儲在與來自累加器206的各該累加值一致的地址處。因此，立即從已從累加器206輸入的地址(累加值)把對應的修正率數據讀出該存儲器，而此數據可向乘法器208輸出。
對照圖9A～9C和圖10A～10C描述計算已存入修正率選擇存儲器207的修正率數據的方法的例子。
令Itotal1代表一行的亮度的累加值，并令n代表顯示板201中一行上的冷陰極單元數。則每個單元的亮度信號平均值Iavg1表達如下Iavg1＝Itotal1/n如果為簡化起見假定亮度信號(灰度水平)全都等于Iavg1，則考慮配線的電壓降時，此時產生的電壓分布將如圖9A中所示。對應的電子發射量分布可以預測為如圖9B中所示。這相當于未加修正的情況下的亮度分布。因此，用來把此分布修正成恒定亮度的修正率取圖9c的曲線圖中所畫的值。通過在乘法器208中把亮度分量信號I′d1～I′dn乘以此值即能修正。
當輸入小于Itotal1的累加值Itotal2時，預測的電壓分布如圖10A中所示。與圖9A中所示的Itotal1相比，這是小的。由此電壓分布引起的電子發射量的分布被預測成如圖10B中所示，而修正它所需要的修正率如圖10C中所示。這樣一種修正率針對所有累加值預先計算好并存入存儲器207，借此使與圖像信號一致的修正成為可能。
由邏輯單元等組成的乘法器208把從存儲器207讀出的修正率乘以由鎖存電路205輸出的亮度信號I′d1～I′dn并作為修正信號向調制信號發生器209輸出I″d1～I″dn。
已在乘法器208中這樣乘以修正率的圖像信號I″d1～I″dn向調制信號發生器209輸出。后者進行調制以便根據信號I″d1～I″dn相應地驅動每個冷陰極單元。調制信號發生器的輸出經端子Dy1～Dyn加在顯示板201內的諸冷陰極單元上。應該指出，涉及本實施例的冷陰極單元具有下文說明的相對發射電流Ie的基本特性。具體地說，從圖24中的Ie曲線可以看出，電子發射有一個確定的閾限值Vth(對于本實施例的單元為8V)，而且僅當已施加高于Vth的電壓時才出現電子發射。
此外，如圖24中所示，對于超過電子發射閾限值Vth的電壓來說，發射電流還隨著電壓的變化而變化。通過改變電子發射單元的材料和結構或制作方法，可以改變電子發射閾值電壓Vth的值和發射電流隨所加電壓的變化程度。
圖11A、11B表示冷陰極單元的電子發射控制信號的例子。圖11A為對單元施加低于電子發射閾值電壓(8V)的脈沖電壓的情況。在此情況下不產生發射。然而，如圖11B中所示，在施加超過電子發射閾值(8V)的脈沖電壓的情況下，輸出一個電子束。可以通過改變脈沖的峰值Vm來控制輸出電子束的強度。在這種情況下，所用的調制信號發生器209應是一個電壓調制型電路，該電路產生具有固定寬度的電壓脈沖，但該電路隨輸入數據調制脈沖的峰值。
通過改變脈沖的寬度Pw可以控制輸出的電子束的電荷總量。在這種情況下，所用的調制信號發生器209應是一個脈沖寬度調制型電路，該電路產生固定峰值的電壓脈沖，但該電路隨輸入數據調制電壓脈沖的寬度。
在本實施例中，用一行亮度的總和作為對原圖像的統計以便得到修正數據。然而，這并不對本發明加以限制。例如，允許采用通過把此總和除以一行中的冷陰極單元數而得到的平均值。
此外，在本實施例中，用易于適應數據處理的數字視頻信號作為輸入視頻信號。然而，這并不對本發明加以限制，因為可以采用模擬視頻信號。
此外，在本實施例中，在串行/并行轉換處理中使用便于處理數字信號的移位寄存器204。然而，這并不對本發明加以限制。例如，通過這樣控制存儲地址，即這些地址依次改變，可以使用具有與移位寄存器的功能等效的功能的隨機存取存儲器。
此外，在本實施例中，使用一個乘法器作為根據原視頻信號進行修正值運算的裝置。然而，這并不對本發明加以限制。例如，在不按修正率而按修正量來計算修正信號的情況下，可以采用一個數字加法器。換句話說，應該根據計算修正值的方法來確定該電路。
在本實施例的顯示板中，饋電端子布置在板的兩側。然而，這并不對本發明加以限制，因為用其他的端子布置方法也能類似地計算修正值并實現補償，如圖12A、12B中所示，在這些圖中端子布置在三側(圖12A)或按交替的方式(圖12B)。
根據本實施例，取得了與結合圖5A～7B描述的常規情況相比，在想要的亮度與實際顯示的亮度之間的偏離大大減小的效果。圖13A、13B、圖14A、14B和圖15A、15B是用來說明此一事實的圖。為了便于比較，圖13B、14B、15B中針對想要與圖5A、6A、7A中所示者相同的亮度的情況表示出實際顯示的亮度。在進行評價時，使用具有與進行圖5B、6B、7B中所示的評價時所用者相同的結構的電子束源，并對該源中選擇的一行進行測量。
這些圖清楚地表明，用本發明，與現有技術相比可以使顯示的亮度更精確。此外，如果把注意力集中到這些圖中由箭頭P所指示的那些像素，將看出，即使想要的顯示圖形變化，也可以減小由該變化所引起的亮度波動。
(顯示板的結構和制作該顯示板的方法)現在在給出具體例子的說明的同時描述根據第一實施例的圖像顯示設備的顯示板201的結構和制作方法。
圖16是用于本實施例的顯示板的透視圖。切掉顯示板的一部分以便說明內部結構。
圖16中所示的有后板1005、側壁1006和面板1007。由部件1005～1007形成一個密閉容器以便在顯示板的內部保持真空。在組裝該密閉容器時，構件之間的接縫需要密封以保持足夠的強度和氣密性。例如，通過用熔結玻璃涂敷接縫并在大氣或氮氣環境中在400～500℃的溫度下煅燒10min以上實現密封。把該密閉容器的內部抽真空的方法將在下文描述。
基片1001固定于后板1005，該基片帶有在其上形成的m×n個冷陰極單元。(這里的m、n是具有二以上的值的正整數，該數依照想要的顯示像素數相應地設定。例如，在其功用是顯示高清晰度電視的顯示設備中，希望單元的設定數不小于n＝3000，m＝1000。(在本實施例中，保持n＝3072，m＝1024。)該m×n個冷陰極單元由m個行方向配線1003和n個列方向配線1004進行矩陣配線。由部件1001～1004構成的部分稱為“多重電子束源”。該多重電子束源的制作方法及其結構將在下文詳細描述。
在面板1007的下側形成一個熒光體膜1008。由于本實施例涉及彩色顯示設備，熒光體膜1008部分涂敷著用于陰極射線管技術領域的紅、綠、藍三元色的熒光體。每種顏色的熒光體涂成帶形，如圖17A中所示，而且在熒光體帶之間設有黑色導體1010。設置黑色導體1010的目的在于保證即使用電子束照射的位置有所偏離在顯示色彩上也沒有移位，通過防止對外部光的反射來防止顯示對比度下降，以及防止熒光膜被電子束充帶。雖然用于黑色導體1010的主要原料是石墨，但是只要它適合于上述目的，可以使用任何其他材料。
三元色熒光體的涂敷不限于圖17A中所示的帶形陣列。例如，可以采用如圖17B中所示的△形陣列，或其他陣列。
在制作單色顯示板的情況下，可以用單色熒光材料作為熒光體膜1008而不一定需要使用黑色導體材料。
此外，在熒光體膜1008的表面上設置在陰極射線管技術領域里公知的金屬襯里1009。設置金屬襯里1009的目的在于通過反射由熒光體膜1008發出的光的一部分來提高光的利用率，保護熒光體膜1008免遭負離子的轟擊引起的損壞，起用來施加電子束加速電壓的電極作用，并且起用于已激發熒光體膜1008的電子的導電通路作用。制作金屬襯里1009的方法包括在面板基片1007上形成熒光體膜1008，然后弄平熒光體膜表面并在此表面上真空沉積鋁。在使用用于低電壓的熒光體材料作熒光體膜1008的情況下，不一定要金屬襯里1009。
雖然未用于本實施例，但是可以在面板基片1007與熒光體膜1008之間設置由ITO之類材料制成的透明電極。
Dx1～DXm、Dy1～Dyn和Hv代表饋電端子，這些端子具有一種氣密性結構，用來把此顯示板與電路連接。饋電端子Dx1～Dxm電氣連接于多重電子束源的行方向配線1003，饋電端子Dy1～Dyn電氣連接于多重電子束源的列方向配線1004，而端子Hv電氣連接于面板的金屬襯里1009。
為了把密閉容器內部抽成真空，在組裝好密閉容器之后連接一個排氣管和一個真空泵(未畫出)并把容器內部抽成10-7乇的真空。然后封閉排氣管。為了保持密閉容器內的真空度，在即將封閉該管之前或剛剛封閉該管之后，在密閉容器內部的規定位置形成一個吸氣膜(未畫出)。該吸氣膜是通過用加熱器或高頻加熱來加熱一種吸氣材料，例如其主要原料是Ba的吸氣材料，以便使該材料沉積而形成的膜。靠該吸氣膜的吸收作用在密閉容器內保持1×10-5～1×10-7乇左右的真空。
以上是根據本發明的本實施例的顯示板的基本結構和制作方法的描述。
下面描述用于以上實施例的顯示板中的多重電子束源的制作方法。如果用于本發明的圖像顯示設備的多重電子束源是一種其中冷陰極單元配線成矩陣形式的電子源，則對冷陰極單元的材料、形狀或制作方法沒有限制。因此，可以采用諸如表面傳導電子發射單元或FE或MIM型冷陰極單元之類的冷陰極單元。
由于需要具有大顯示屏幕的廉價的顯示裝置，表面傳導電子發射單元特別適宜作為冷陰極單元。更具體地說，對于FE型單元，發射器錐與柵電極的相對位置及它們的形狀對電子發射特性有很大影響。因而，需要高精度的制作技術。這在加大表面面積和降低制作成本方面是個缺點。對于MIM型單元，需要把絕緣層和上電極的膜厚度弄得很均勻，雖然它們很薄。這在加大表面面積和降低制作成本方面也是個缺點。在這方面，表面傳導電子發射單元制作起來比較簡單，其表面面積很容易加大，而制作成本很容易降低。此外，發明人發現，在可得到的各種表面傳導電子發射單元中，其中由一個精細顆粒的薄膜形成電子發射部分或其外圍的一種單元在其電子發射特性上很優越，并發現該單元能很容易制作。因此，可以推斷出這樣一種單元最適用于具有高亮度和大顯示屏幕的圖像顯示設備中的多重電子束源中。因此，在上述實施例的顯示板中，采用一種表面傳導電子發射單元，該單元中電子發射部分或其外圍由一個精細顆粒的薄膜形成。因而，首先描述一種理想的表面傳導電子發射單元的基本結構、制作方法和特性，接著描述其中大量單元配線成矩陣形成的多重電子束源的結構。
(表面傳導電子發射單元的理想單元結構及其制作方法)平面型和階梯型單元是可以用作其中電子發射部分或其外圍由一個精細顆粒的薄膜形成的表面傳導電子發射單元的兩種典型的結構類型的表面傳導電子發射單元。
(平面型表面傳導電子發射單元)首先描述平面型表面傳導電子發射單元的單元結構和制作。圖18A和18B分別是用來描述平面型表面傳導電子發射單元的結構的平面圖和剖視圖。
圖18A、18B中所示者有一個基片1101，單元電極1102、1103，一個導電薄膜1104，一個通過激勵賦能(forming)處理而形成的電子發射部分1105，及一個通過帶電激活處理而形成的薄膜1113。
基片1101的例子有諸如石英玻璃和納鈣玻璃之類的各種玻璃基片，諸如氧化鋁之類的各種陶瓷基片，或者一種通過把諸如SiO2之類的絕緣層沉積在上述各種基片上而得到的基片。
在基片1101上與基片表面平行地相互對置的單元電極1102、1103是由表現出導電性的材料形成的。可以提到的材料例子有金屬Ni、Cr、Au、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu、Pd和Ag或這些金屬的合金，諸如In2O3—SnO2之類的金屬氧化物及諸如多晶硅之類的半導體材料。為了形成電極，可以綜合使用諸如真空沉積之類的膜制作技術和諸如光刻或蝕刻之類的圖形技術。然而，允許用其他方法，如印刷技術之類來形成電極。
單元電極1102、1103的形狀根據電子發射單元的用途與功用來確定。一般來說，電極之間的間隔L1可以是從幾百埃至幾百微米的范圍內選出的一個合適的值。對用于顯示設備的裝置，最好該范圍是幾微米至幾十微米。至于單元電極的厚度d，從幾百埃至幾微米的范圍內選出一個合適的數值。
在導電薄膜1104部分，使用一種精細顆粒的薄膜。這里所稱的精細顆粒的薄膜表示一種由大量的精細顆粒作為構成要素組成的薄膜(包括島形集合體)。如果在顯微鏡下觀察精細顆粒薄膜，所看到的結構通常是一種其中單個的精細顆粒分布得互相隔開，一種其中顆粒互相毗鄰，以及一種其中顆粒互相重疊。
用于精細顆粒薄膜的精細顆粒的顆粒直徑落在從幾埃到幾千埃的范圍內，尤其最佳范圍是10至200。精細顆粒薄膜的薄膜厚度宜考慮以下條件來選擇實現單元電極1102和1103之間良好的電氣連接所必須的條件，進行下文描述的激勵賦能所必須的條件，及為了得到精細顆粒薄膜本身適當的電阻值(下文描述)所必須的條件。更具體地說，薄膜厚度在從幾埃至幾千埃的范圍內選擇，最好10至500。
用來形成精細顆粒薄膜的材料的例子有金屬Pd、Pt、Ru、Ag、Au、Ti、In、Cu、Cr、Fe、Zn、Sn、Ta、W和Pb等，氧化物PdO、SnO2、In2O3、PbO和Sb2O3等，硼化物HfB2、ZrB2、LaB6、CeB6、YB4和GdB4，碳化物TiC、ZrC、HfC、TaC、SiC和WC等，氧化物TiN、ZrN和HfN等，半導體Si、Ge等，以及碳。可從這些中適當地選擇材料。
如上所述，導電薄膜1104由一種精細顆粒薄膜形成。把薄膜電阻設成落在103至107Ω/Sq的范圍內。
由于最好導電薄膜1104與單元電極1102、1103良好電接觸，故采用這樣的結構，即該薄膜與這些單元電極互相部分地重疊。說到實現此重疊的方法，一種方法是從下而上按基片、單元電極和導電薄膜的順序制作該裝置，如圖18B的例子中所示。根據情況的不同，也可以從下而上按基片、導電薄膜和單元電極的順序制作該裝置。
電子發射部分1105是在導電薄膜1104的部分中形成的裂痕形部分，而且從電氣上說，具有比周圍的導電薄膜更大的電阻。該裂痕是通過使導電薄膜1104接受下文描述的激勵賦能處理而形成的。有時具有幾埃至幾百埃的顆粒直徑的精細顆粒會處于該裂痕內。應該指出，由于很難精細而準確地畫出該電子發射部分的實際位置和形狀，在圖18A、18B中僅給出一個示意圖。
薄膜1113包括碳和碳化合物并覆蓋電子發射部分1105及其附近。該薄膜1113是通過在激勵賦能處理之后進行下文描述的帶電激活處理而形成的。
薄膜1113是單晶石墨、多晶石墨或無定形碳之一或它們的混合體。該薄膜厚度最好小于500，特別是小于300。
應該指出，由于很難準確地畫出薄膜1113的實際位置和形狀，在圖18A、18B中僅給出一個示意圖。此外，在圖18A的平面圖中，畫出的單元已去掉了部分薄膜1113。
描述了單元的想要的基本結構。用于本實施例的是以下單元用鈉鈣玻璃作基片1101，并用Ni薄膜作單元電極1102、1103。單元電極的厚度為1000，而電極間隔L為2μm。用Pd或PdO作精細顆粒薄膜的主要原料，精細顆粒薄膜的厚度為100，而寬度W為100μm。
現在描述最佳平面型表面傳導電子發射單元的制作方法。
圖19A～19E是用來描述制作表面傳導電子發射單元的工藝步驟的剖視圖。與圖18中相同的部分用相同的標號來代表。
(1)首先，在基片1101上形成單元電極1102、1103，如圖19A中所示。
關于形成，預先用洗滌劑、純水或有機溶劑充分清洗基片1101，然后沉積單元電極材料。(所用的沉積方法的一個例子諸如汽相沉積或濺射沉積之類的真空鍍膜技術。)此后，用光刻法使已沉積的電極材料成圖形，形成圖19A中所示的一對電極1102、1103。
(2)接著，形成導電薄膜1104、如圖19B中所示。關于形成，用一種有機金屬溶液涂敷圖19A的基片，令該溶液干燥，并施以加熱和煅燒處理以形成精細顆粒薄膜。然后用光刻法形成圖形，以得到規定的形狀。該有機金屬溶液是一種有機金屬化合物的溶液，其中主要成分是用于導電薄膜的精細顆粒薄膜的材料。(具體地說，在本實施例中用Pd作主要成分。此外，在本實施例中用沉浸法作為涂敷的方法。然而，可以采用的其他方法有旋轉法和噴涂法。)此外，除了本實施例用所用的涂敷有機金屬溶液的方法作為形成由精細顆粒薄膜構成的導電薄膜的方法外，有時采用真空沉積和濺射沉積或化學汽相沉積。
(3)接著，如圖19C中所示，從賦能電源1110跨越單元電極1102和1103施加適當的電壓，借此進行激勵賦能處理，以形成電子發射部分1105。
激勵賦能處理包括令電流通過由精細顆粒薄膜構成的導電薄膜1104，以便局部破壞、變形或改變此部分的性質，借此得到進行電子發射的理想結構。在由變成電子發射的理想結構的精細顆粒薄膜構成的導電薄膜部分(即電子發射部分1105)，形成適合于該薄膜的裂痕。在與電子發射部分1105形成之前的情況進行比較時，看到形成之后在單元電極1102與1103之間測得的電阻已增加很大程度。
為了給出帶電(electrification)方法的更詳細的描述，圖20中表示從賦能電源1110供給的適當電壓波形的一個例子。在由精細顆粒薄膜構成的導電薄膜接受賦能(forming)的場合，宜用脈沖電壓。在本實施例的情況下，如圖中所示，以脈沖間隔T2依次施加具有脈沖寬度T1的三角形脈沖。與此同時，三角形脈沖的峰值Vpf逐漸提高。一個用來監測電子發射部分1105的形成(formation)的監測脈沖Pm以適當的間隔插在三角形脈沖之間，并用電流表1111測量此時流過的電流。
在本實施例中，在比如說10-5Torr的真空下，分別使脈沖寬度T1和脈沖間隔T2為1ms和10ms，而峰值電壓Vpf以每個脈沖0.1V的增量遞增。監測脈沖Pm以每五個三角形脈沖一個監測脈沖的比率插入。監測脈沖的電壓Vpm設為0.1V以使賦能處理不受不良影響。為賦能處理而施加的帶電在端電極1102、1103之間的電阻變成1×106Ω，即在施加監測脈沖下由電流表1111所測得的電流減小到小于1×10-7A時結束。
上述方法就本實施例的表面傳導電子發射單元來說是最佳的。在由精細顆粒組成的薄膜的材料或薄膜厚度或表面傳導電子發射單元的設計如電極間隔L之類改變的情況下，帶電條件最好也相應地改變。
(4)接著，如圖19D中所示，跨越單元電極1102、1103施加來自激活電源1112的適當電壓以進行帶電激活處理，借此改善電子發射特性。
此一帶電激活處理涉及入使已經通過上述激勵賦能處理形成的電子發射部分1105經受在適當條件下的帶電，并在此部分附近沉積碳或碳化合物。(在圖中，碳或碳化合物構成的沉積物示意地畫成件1113。)通過進行此一帶電激活處理，與進行該處理之前的電流相比，在同樣的所施電壓下，發射電流一般來說能增加100倍以上。
更具體地說，通過在從10-4至10-5Torr的真空中周期性施加電壓脈沖，沉積在真空中用作源的、其中存在著有機物的碳或碳化合物。沉積物1113是單晶石墨、多晶石墨或無定形碳中的一種或它們的混合物。薄膜厚度小于500，最好小于300。
為了給出帶電激活方法的更詳細的描述，圖21A中表示由激活電源1112供給的適當波形的一個例子。在本實施例中，通過周期性施加固定電壓的矩形波來進行帶電激活處理。更具體地說，使矩形波的電壓Vac為14V，使脈沖寬度T3為1ms，而使脈沖間隔T4為10ms。上述帶電激活條件就本實施例的表面傳導電子發射單元來說是想要的條件。在表面傳導電子發射單元的設計改變的情況下，該條件最好也相應地改變。
圖19D中的標號1114代表用來捕捉從表面傳導電子發射單元獲得的發射電流Ie的陽極。該陽極連接于一個直流高壓電源1115和電流表1116。(在基片1101裝進顯示板之后進行激活處理的情況下，用顯示板的熒光體表面作為陽極1114。)在從激活電源1112施加電壓期間，用電流表1116測量發射電流Ie以便監測帶電激活處理的進程，并控制激活電源1112的操作。圖21B畫的是由電流表1116所測得的發射電流的一個例子。當開始由激活電源1112施加脈沖電壓時，隨著時間的推移發射電流Ie增加，但最終將飽和，此后幾乎停止增加。在發射電流Ie如此基本上飽和的時刻，停止從激活電源1112施加電壓而帶電激活處理結束。
應該指出，上述帶電條件就本實施例的表面傳導電子發射單元而言是想要的條件。在表面傳導電子發射單元的設計改變的情況下，該條件最好也相應地改變。
于是，如上所述地制作出圖19E中所示的平面型表面傳導電子發射單元。
(階梯型表面傳導電子發射單元)
下面將描述另一種典型的表面傳導電子發射單元的結構，該單元中電子發射部分或其周圍是由一種精細顆粒薄膜形成的，該結構即階梯型表面傳導電子發射單元的結構。
圖22是用來描述階梯型單元的基本結構的示意剖視圖。標號1201代表基片，1202和1203代表單元電極，1206代表階梯形成件，1204代表使用精細顆粒薄膜的導電薄膜，1205代表通過激勵賦能處理形成的電子發射部分，而1213代表通過帶電激活處理形成的薄膜。
階梯型單元與平面型單元的不同之處在于一個單元電極(1202)設在階梯形成件1206上，而導電薄膜1204覆蓋階梯形成件1206的側面。因此，圖18中所示的平面型表面傳導電子發射單元中的單元電極間隔L在階梯型單元中成了階梯形成件1206的高度LS。基片1201，單元電極1202、1203和使用精細顆粒薄膜的導電薄膜1204可以用在平面型單元的描述中提到的相同材料組成。用諸如SiO2之類的電絕緣材料作階梯形成件1206。
現在描述階梯型表面傳導電子發射單元的制作方法。圖23A～23F是用來描述制作步驟的剖視圖。各件的標號與圖22中相同。
(1)首先，如圖23A中所示，在基片1201上形成單元電極1203。
(2)接著，如圖23B中所示，堆集用來形成階梯形成件的絕緣層。可以用濺射沉積法堆集SiO2來形成此絕緣層。然而，可以采用其他鍍膜方法，例如真空沉積或濺射沉積之類。
(3)接著，如圖23C中所示，在該絕緣層上形成單元電極1202。
(4)接著，如圖23D中所示，用蝕刻工藝去掉部分絕緣層，借此露出單元電極1203。
(5)接著，如圖23E中所示，形成使用精細顆粒薄膜的導電薄膜1204。為了形成該導電薄膜，可以像在平面型單元的情況中一樣采用諸如涂層之類的鍍膜技術。
(6)接著，像在平面型單元的情況中一樣進行激勵賦能處理，借此形成電子發射部分。(可以進行類似于用圖19C描述的平面型激勵賦能處理的處理。)(7)接著，像在平面型單元的情況中一樣，進行帶電激活處理以便在電子發射部分附近沉積碳或碳化合物。(可以進行類似于用圖19D描述的平面型帶電激活處理的處理。)于是，如上所述地制作出圖23F中所示的階梯型表面傳導電子發射單元。
(用于顯示設備的表面傳導電子發射單元的特性)上面已經描述了平面型和階梯型表面傳導電子發射單元的單元結構和制作方法。現在描述用于顯示設備的這些單元的特性。
圖24畫的是用于顯示設備的單元的發射電流Ie對所施單元電壓Vf特性及單元電流If對所施單元電壓Vf特性的典型例子。應該指出，發射電流Ie比單元電流If小得多，以致于很難用同一比例畫出它們。此外，通過改變諸如單元的尺寸和形狀之類的設計參數可改變這些特性。因此，圖中的兩個曲線是各用任意單元畫出的。
用于此顯示設備的單元就發射電流Ie而言有以下三個特征第一，當對單元施加高于某個電壓(稱為閾值電壓Vth)的電壓時，發射電流Ie突然增加。另一方面，當所施電壓低于該閾值電壓Vth時，幾乎探測不到發射電流Ie。換句話說，該單元是個就發射電流Ie來說具有明確的閾值電壓Vth的非線性單元。
第二，由于發射電流Ie隨著對單元所加電壓Vf而變化，可以用電壓Vf來控制發射電流Ie的大小。
第三，由于從單元發射的電流Ie響應于對單元所施電壓Vf的響應速度很高，可以用施加電壓Vf的時間長短來控制從單元發射的電子束的電荷量。
由于上述特征，表面傳導電子發射單元對用于顯示設備來說是理想的。例如，在其中設有多個單元以對應所顯示圖像的像素的顯示設備中，如果利用上述第一特征，可以順序掃描顯示屏幕以給出顯示。更具體地說，可以根據想要的發光亮度對被驅動單元適當地施加一個高于閾值電壓Vth的電壓，而對處于未選擇狀態的單元施加一個低于閾值電壓Vth的電壓。通過順序地切換所驅動的單元，能順序地掃描顯示屏幕以給出顯示。
此外，利用第二或第三特征，可以控制發光的亮度。這使得可以給出一種灰度顯示。
(帶有多個配線成矩陣形式的單元的多重電子束源的結構)下面描述通過在一個基片上排列上述表面傳導電子發射單元并把這些單元配線成矩陣形式而得到的一個多重電子束源的結構。
圖25是一個用于圖16的顯示板中的多重電子束源的平面圖。這里把類似于圖18中所示類型的表面傳導電子發射單元排列在基片上并用行方向配線電極1003和列方向配線電極1004把這些單元配線成矩陣形式。在行方向配線電極1003與列方向配線電極1004交叉處在電極之間形成一個絕緣層(未畫出)，借此保持電極之間電氣絕緣。
圖26是沿圖25中的A—A’線所取的剖視圖。
應該指出，具有此結構的多重電子束源的制作方法是預先在基片上形成行方向配線電極1003、列方向配線電極1004、電極間絕緣層(未畫出)及表面傳導電子發射單元的單元電極和導電薄膜，然后通過經行方向配線電極1003和列方向配線電極1004向每個單元供應電流進行激勵賦能處理和帶電激活處理。
第二實施例下面描述本發明的第二實施例。
在第一實施例中，根據相等的修正率對每行(Dx1至Dxm)加以修正。然而，嚴格地說，由于列方向配線電阻的影響，在靠近列方向饋電端子的一行中的電壓分布不同于在遠離列方向饋電端子的一行中的電壓分布。為了據此加以改進，有必要進行逐行不同的修正。根據這種觀點提出第二實施例。
第二實施例中冷陰級單元和顯示板的結構是與第一實施例相似的。以下描述集中于第二實施例的圖像顯示設備的驅動方法和修正方法。對照圖27進行描述。
圖27中標號201代表顯示板，該顯示板與第一實施例中所述者相似。
掃描電路202、控制電路203、移位寄存器204及鎖存電路205也與第一實施例中所述者相同。此外，累加器206與第一實施例中所述者相同。在第一實施例中增加一個行計數器210，計數Tscan信號的時鐘脈沖并計數哪一行正被掃描電路202所選擇。
現在描述修正方法。如結合第一實施例所述，累加器206累加一行亮度信號并把該總數作為存儲器207的地址而輸出。此地址構成存儲器207的低位數(例如8位)。行計數器210輸出存儲器207的地址。此地址構成高位數(例如，若顯示板201的行方向配線為1024個，10位)。存儲器207的全地址(例如由18位組成)由這些高位數和低位數確定。換句話說，由高位地址選擇行而由低位地址選擇每行的總亮度的修正值。
對照圖28A～28C描述存在存儲器207中的修正率。針對某一行設定修正率的方法基本上類似于第一實施例的方法。當已經輸出累加值Itotal時，修正率如何隨行號(行配線的序號)而不同如圖28C中所示。對于行號1(在最靠近列方向配線的饋電端子一側)，列配線電阻的影響很小，因此電壓分布如圖28A中的曲線所確定者。因此，在未加修正的情況下電子發射量被預測成如圖28B中所示，因而補償它所需要的修正率按圖28C的方式確定。另一方面，由于在行號1024處列配線電阻的影響很大，確定一個不同的修正率。于是，通過針對所有亮度的累加值計算每行的修正率并把該修正比存進存儲器207，可以逐行進行亮度的修正。
于是，如上所述，通過修正電子發射量的分布而得到具有很小的亮度分布的高質量圖像顯示設備。
此外，在本實施例中，以一個像素為單位來確定修正率。在這種情況下，得到最佳的修正結果。
根據本實施例，得到這樣的效果，其中與結合圖5A～7B所描述的常規情況相比，想要的亮度與實際顯示的亮度之間的偏離大大減小。圖29A～29C、圖30A～30C和圖31A～31C是用來說明此一事實的圖。為了便于比較，圖29B、30B和31B中針對想要與圖5A、6A、7A中所示者相同的亮度的情況表示出實際顯示的行號1的亮度。此外，在圖29C、30C和31C中表示出實際顯示的行號1024的亮度。在進行評價時，選擇并測量使用與進行圖5B、6B、7B中所示的評價時所用者相同結構的電子束源的顯示板。
這些圖清楚地表明，用本發明，與先有技術相比可以使顯示的亮度更清確。此外，如果把注意力集中到由箭頭P所指示的那些像素將看出，即使想要的顯示圖形改變，也可以減小由該改變所引起的亮度波動。此外，本實施例的一個獨特的特征在于可以充分地減小不同行之間的差異。
第三實施例下面對照附圖描述本發明的第三實施例。
首先，描述用來確定修正值的運算方法，然后描述第三實施例的結構和操作。
(計算修正值的方法)現在描述修正由配線電阻所引起的損失(電壓降)的修正值(修正電壓)的計算方法。應該指出，當在第一和第二實施例中測量修正率時適用下述計算方法。
例如，加在圖32中所示的每個單元上的電壓隨著流進配線的電流量而下降。應該指出，圖32列舉了第m行單元的所有冷陰極單元(D1～Dn)都被驅動的情況，即圖像中第m行的所有像素都點亮的情況。如果所顯示圖像的圖形改變則流過配線的電流量也變化。更具體地說，電壓降的量由行配線和列配線的電阻分量、冷陰極單元的電壓—電流特性及所顯示的圖像唯一確定。因此，可根據這些參數求出補償電壓降的電壓值。換句話說，為了使想要的電流通過每個單元，可以根據輸入圖像修正加在每個饋電端子上的電壓值。
例如，可以用下面式(1)指出的計算方法求出補償電壓降的電壓。將考慮這樣一種情況，其中希望通過對一個行配線端子j施加一個電壓E(j)來同時驅動一行中的諸單元，并令給出想要的電子發射量且對應著圖像信號大小的一個單元電流I(i，j)通過一個第j行第i列單元。這里假定該單元(i，j)具有電流—電壓特性I＝ψi，j(V)、行配線電阻RX(i，j)和列配線電阻RY(i，j)。在未選擇時單元特性由線性電組Ro(i，j)來近似的情況下，需要加在列配線端子j上的電壓Vi(j)如下當i為ON時vi(j)＝[1＋Yoff(i，j)-Xoff(i，j)]E(j)＋[1＋Yoff(i，j)]ψ-1i，j(Ii(j))+∑Bi，i′(j)Ii′(j)當i為off時Vi(j)＝0式中Bi，i′(j)≡η(i，j)δi，i′＋ξ(min(i′，i)，j) Xoff(i,j)=Σi′offξ(min(i′,i),j)R0(I′,j)]]>Yoff(i,j)=Σj′offη(min(i′,j),j)R0(i,j′)]]>ξ(i,j)≡Σi′=1RX(j′,j)]]>η(i,j)=Σi′=1Ry(i′,j)]]>[式1]
在行配線和列配線的引線電阻(饋電端子與驅動電路之間的電阻)分別為Ra和Rb，而單元之間的行配線和列配線電阻分別為恒定值rX、rY的情況下，我們有ξ(i，j)≡Ra＋irxη(i，j)≡Rb＋iry此外，當該線性電阻Ro(i，j)大于當一個單元被選擇時的主導電阻時，Yoff(i，j)、Xoff(i，j)項可忽略不計。因而，Vi(j)變成如下形式 此外，注意式(2)中i為on的情況(即電流流進該單元的情況)，可以看到，右端第二項是跨越該單元端子的電壓，該電壓施加試圖通過該單元的電流，而第三項是取決于配線電阻的分量。當試圖使電流I1～In通過n個單元的各自一個單元時，這可以用圖33中所示的矩陣方程來表達。
圖33中所示的矩陣方程右端的第一項是通過把行配線單元電阻的加權和乘以各自單元的電流值(I1～In)得到的。右端的第二項是通過把行配線的引線電阻Ra乘以一行的電流值之和(I1＋I2＋…In)得到的。右端的第三項是通過把各自單元的電流值(I1～In)乘以直到電流流過其中的單元的配線電阻(Rb＋jry)得到的，此電阻包括該列配線的引線電阻。
這表示，通過分解為右端第二項中的基于平均信息即所顯示圖像亮度值之和的分量，和右端第一項中的基于所顯示圖像中的細微差異的分量等來考慮上文所述的所施單元電壓中的電壓降。因此，在根據行配線電阻rX、行配線引線電阻Ra及列配線引線電阻Rb值之間的關系計算時，此式中的若干項可以省略。此外，當一個單元的電流電壓特性可以近似成直線時，或在流進一個單元的電流值不隨單元的不同而改變的情況下，即在根據單元的電子發射時間而不是流進單元的電流大小來控制顯示設備的亮度的情況下，第二項中一行電流值之和與圖像信號之和有一一對應的關系。
因此，有時用于修正目的的計算值可以用圖像信號的總和或平均之類的統計值來代替。
(電路的結構和操作)圖34是表示電路結構的電路圖。圖34中所示的有顯示板201、譯碼器1701、定時發生器1702、采樣和保持電路1703、并行/串行轉換器1704、運算電路1705、串行/并行轉換器1708、調制信號驅動器1709和掃描信號驅動器1711。
顯示板201中包括一組排列成行和列形式的冷陰極單元。Dx1～Dxm和Dy1～Dyn代表分別屬于矩陣配線的m個行配線和n個列配線的饋電端子。所用顯示板201與上文結合第一實施例所述者相同。
運算電路1705是一個例子，其中通過集成于一個電路實現作為本發明的要素的統計計算裝置、修正值生成裝置和合并裝置。串行/并行轉換器1708、調制信號驅動器1709及掃描信號驅動器1711是用來依次逐行驅動各行的裝置的例子。應該指出，由于本實施例涉及一種圖像顯示設備，所以用外部輸入的圖像信號作為電子束指令信息(與每個冷陰極單元所需電子束輸出有關的信息)。
在正常的圖像顯示操作中，一個輸入的復合視頻信號在譯碼器1701中被分解成三元色的亮度信號(R、G、B)，一個水平同步信號(HSYNC)和一個垂直同步信號(VSYNC)。定時發生器1702生成與HSYNC和VSYNC信號同步的各種定時信號。由譯碼器1701所輸出的R、G、B亮度信號以適當的定時被S/H(采樣和保持)電路1703采樣并保持。保持在S/H電路1703中的R、G、B信號加于并行/串行(P/S)轉換器1704，后者產生一個按與顯示板201的像素陣列對應的數字次序排列的串行信號。接著，運算電路1705根據該串行信號進行運算操作并產生一個補償電壓降量的串行信號。此串行信號被串行/并行轉換電路1708再轉換成一個針對每一行的并行驅動信號。驅動器1709產生具有與每個修正電壓信號的強度對應的電壓的驅動脈沖。這些脈沖供入顯示板201。在這樣用驅動脈沖供入的顯示板201中，僅有與被掃描驅動器1711選定的行相連的冷陰極單元按與所供脈沖寬度和電壓值相對應的時間周期發射電子。結果，電子轟擊沉積在面板上的熒光體，以致由熒光體發光。掃描驅動器1711依次選擇各行，從而依次逐行顯示圖像。
在用于本實施例的一個冷陰極單元(即表面傳導電子發射單元)中，在選擇時電阻為7KΩ，未選擇時電阻為1MΩ。因而，可用上述式(2)進行運算操作。因此，在本實施例中，運算電路1705按圖35的方塊圖中所示的運算電路組成。
在圖35中，一個輸入的圖像亮度信號L被備查表1801轉換成與流過給出亮度L的一個表面傳導電子發射元件的電流對應的信號I。此信號按三個方向分出。在一個支路里，該信號由第二備查表1802轉換成與給出電流I的電壓對應的信號V。在另一支路里，該信號進入一個乘法電路1804，后者得到此信號與列配線的電阻分量Rb之積。一個掃描行信號j進入乘法電路1804并給單元電阻加權。如圖36中所示，一個合并電路1803包括加法器1901、1903和一個FI-LO(先進后出)電路1902并計算與圖33中矩陣方程式的與行方向配線電阻有關的一項。合并電路1803輸出一個指示一行的電流之和的和信號，而且還輸出由圖33的矩陣方程式右端第一項的矩陣運算得到的n個I系數。這兩個輸出中，n個系數在乘法器1805中乘以rx。一行的和信號在乘法器1806中乘以Ra。
第二備查表1802及乘法器1804、1805、1806的輸出由加法器1807相加。此和信號即是一個與上述式(2)對應的輸出。于是，由驅動電路1709實現從數字信號到模擬信號的轉換，而表面傳導電子發射單元由此模擬信號驅動。結果，與I1～In對應的想要的電流流進那些表面傳導電子發射單元。因此，各單元中電子發射量變得一致，與這些單元對應的熒光體的發光量也隨所發射的電子量而變得一致。
本實施例的顯示設備可以廣泛地用于電視設備及直接或間接與諸如計算機、圖像存儲器和通信網絡之類的各種圖像信號源相連的顯示設備。該圖像顯示設備很好地適合于顯示具有很大容量的圖像的大屏幕顯示器。
本發明不僅限于由人類直接看到的應用場合。本發明可以用于像所謂光學記錄儀那樣靠光在記錄媒體上記錄圖像的設備的光源。
根據本發明，與圖5A～7B所示的先有技術相比，想要的亮度與實際顯示的亮度之間的偏離可大大地減小。此一效果相當于用與本實施例相同的公式確定在第二實施例中的修正值的情況。換句話說，根據本實施例，與先有技術相比，可以使所顯示的亮度更精確。此外，即使想要的顯示圖形改變，也可以減小由此而引起的亮度波動。還能充分地減小不同行之間的差異。
應該指出，第二實施例是把有關各種圖像的所有修正值都存入存儲器中。然而，在本實施例中是用運算單元計算這些修正值。這使得可以充分地減小存儲器容量。
第四實施例(多功能顯示設備的實施例)圖37表示多功能顯示設備的一個例子，該設備是這樣組成的，即由各種圖像信息源(其中最主要的是電視廣播)所供給的圖像信息可在根據第一至第四實施例的顯示設備上顯示。
圖中所示者有一個顯示板201、一個用于該顯示板的驅動電路2101、一個顯示控制器2102、一個多路轉換器2103、一個譯碼器2104、一個輸入/輸出接口電路2105、一個CPU2106、一個圖像生成電路2107、圖像存儲器接口電路2108、2109和2110、一個圖像輸入接口電路2111、電視信號接收電路2112、2113、以及一個輸入單元2114。應該指出，第一至第三實施例的電路包括在圖37的驅動電路2101和顯示板201中。在本實施例的顯示設備收到例如像電視信號那樣既包含視頻信息又包含聲頻信息的信號時，當然要在顯示圖像的同時重放音響。然而，有關聲頻信息的接收、分離、重放、處理和存儲的電路和揚聲器不直接涉及本發明的特征而不予描述。
將按圖像信號的流程描述各部件的功能。
首先，電視信號接收電路2113接收用依靠通過空間的無線電波、光通信等的無線發送系統傳送的電視圖像信號。所接收的電視信號的制式不特別受限制。制式的例子有NTSC制、PAL制和SE-CAM制等。包括較多的掃描行數的電視信號(例如基于MUSE制式之類的所謂高清晰度電視信號)對于充分發揮適于擴大屏幕面積和增加像素數目的上述顯示板的優越性來說是理想的。由電視信號接收電路2113所接收的電視信號輸出給譯碼器2104。
電視信號接收電路2112接收由使用同軸電纜或光纖等的有線發送系統傳送的電視圖像信號。像電視信號接收電路2113的情況一樣，所接收的電視信號的制式不特別受限制。此外，由此電路所接收的電視信號也輸出給譯碼器2104。圖像輸入接口電路2111是個用來接收由諸如一個電視攝像機或圖像讀入掃描器之類的圖像輸入部件提供的圖像信號。所接收的圖像信號輸出給譯碼器2104。
圖像存儲器接口電路2110接收已經存入錄像機的圖像信號并把所接收的圖像信號輸出給譯碼器2104。圖像存儲器接口電路2109接收已經存入光盤的圖像信號并把所接收的圖像信號輸出給譯碼器2104。
圖像存儲器接口電路2108接收來自諸如所謂靜止畫面盤之類存儲靜止畫面數據的裝置的圖像信號，并把所接收的靜止畫面數據輸出給譯碼器2104。輸入/輸出接口電路2105是用來把顯示設備與外部計算機、計算機網絡或印刷機之類的輸出設備連接的電路。當然能夠輸入/輸出圖像數據、字符數據和圖形信息，并且根據情況可在裝備顯示設備的CPU2106與外部設備之間輸入/輸出控制信號和數字數據。
圖像生成電路2107用于根據從外部經輸入/輸出接口電路2105輸入的圖像數據和字符/圖形信息或根據由CPU2106輸出的圖像數據和字符/圖形信息來生成顯示圖形。例如，該電路內設一個用來存儲圖像數據或字符/圖形信息的可改寫存儲器，一個已經存入與字符碼對應的圖像圖形的只讀存儲器，以及一個生成圖像所必須的電路，如用來執行圖像處理的處理器之類。由該圖像生成電路2107所產生的顯示圖像數據輸出給譯碼器2104。然而，在某些情況下，可以通過輸入/輸出接口電路2105與外部計算機網絡或印刷機輸入/輸出圖像數據。
CPU2106主要控制顯示設備的操作和與顯示圖像的生成、選擇和編碼有關的操作。例如，CPU向多路轉換器2103輸出控制信號以便適當選擇或合并在顯示板上顯示的圖像信號。此時CPU根據所顯示的圖像信號為顯示板控制器2102生成一個控制信號并適當控制顯示設備的操作，如幀頻率、掃描方法(隔行或不隔行)及屏幕掃描行數。此外，CPU直接向圖像生成電路2107輸出圖像數據和字符/圖形信息或者經過輸入/輸出接口電路2105訪問外部計算機或存儲器以便輸入圖像數據或字符/圖形信息。這并不是說，該CPU可以像一臺個人計算機或字處理器那樣直接用于一般功能和處理信息。或者，該CPU可以經輸入/輸出接口電路2105如上所述與外部計算機網絡相連，以便與外部設備合作進行數值計算之類的操作。
輸入單元2114是為了使用戶可以把指令、程序或數據輸入CPU2106。例子有鍵盤和鼠標器或各種其他輸入裝置，如操縱桿、條形碼讀入器、錄音機等。譯碼器2104是個用來把從部件2107～2113輸入的各種圖像信號還原成三元色顏色信號或亮度信號及I、Q信號的電路。譯碼器2104最好內設一個圖像存儲器，如虛線所示。這是為了處理在進行還原時需要圖像存儲器的電視信號，如在MUSE制中那樣。設置圖像存儲器的優點在于便于顯示靜止畫面，而且與圖像生成電路2107及CPU2106合作，便于編輯和圖像處理，如刪除像素、插入、放大、縮小及合成等。
多路轉換器2103根據從CPU2106輸入的控制信號適當選擇顯示圖像。更具體地說，多路轉換器2103從自譯碼器2104輸入的已還原的圖像信息中選擇圖像信號并把所選的信號輸出給驅動電路2101。在這種情況下，通過在一個屏幕的顯示時間里轉換和選擇圖像信號，一個屏幕可以分割成幾個區域并且能在不同區域顯示不同的圖像，如所謂分畫面電視那樣。顯示板控制器2102根據從CPU2106輸入的控制信號來控制驅動電路2101的操作。
關于顯示板201的基本操作，例如，向驅動電路2101輸出一個用來控制顯示板201的驅動電源(未畫出)的操作順序的信號。在驅動顯示板201的方法方面，向驅動電路2101輸出一個用來控制比如說幀頻率或掃描方法(隔行或不隔行)的信號。此外，有時向驅動電路2101輸出一個有關調整畫面質量即顯示圖像的亮度、對比度、色調和鮮明度的信號。
驅動電路2101是個用于根據從多路調制器2103輸入的圖像信號和從顯示板控制器2102輸入的控制信號來操作并產生加在顯示板201上的驅動信號的電路。
以上描述了各種部件的功能。利用圖37中所示的配置，可以在本實施例的顯示設備中的顯示板201上顯示從各種圖像信息源輸入的圖像信息。具體地說，各種圖像信號，其中最主要的是電視廣播信號，在譯碼器2104中被還原，在多路轉換器2103中被適當選擇并輸入驅動電路2101。另一方面，顯示控制器2102根據所顯示的圖像信號產生一個用來控制驅動電路2101的操作的控制信號。根據上述圖像信號和控制信號，驅動電路2101對顯示板201施加驅動信號。結果，在顯示板201上顯示出一個圖像。這些操作都處于CPU2106的總體控制之下。
此外，在本實施例的顯示設備中，包含在譯碼器2104中的圖像存儲器、圖像生成電路2107和CPU2106的貢獻不僅使從多項圖像信息中選出的圖像信息得以顯示，而且能使所顯示的圖像信息承受諸如放大、縮小、轉動、移位、突出邊緣、刪除、插入、顏色轉換和高寬比轉換等圖像處理和諸如合成、抹除、銜接、取代和嵌裝等圖像編輯。此外，雖然在本實施例的描述中沒有特別涉及，但可以提供專用電路用來按與上述圖像處理和圖像編輯相同的方式對聲頻信息進行處理和編輯。
因此，本發明的顯示設備能以一個設備提供各種功能，諸如電視廣播顯示設備、像電視會議終端設備之類的辦公室終端設備、用來處理靜止畫面和運動畫面的圖像編輯設備、計算機終端設備和字處理機、游戲機等的功能。于是，該顯示設備對于工業和家用有廣闊的用途。
圖37僅表示多功能顯示設備的一個結構例子。然而，該設備不限于這種配置。例如，與對具體應用目的來說不必要的功能有關的電路可以從圖37的構成要素中去掉。反之，根據應用目的可以增設構成要素。例如，在該顯示設備用作一個電視電話的情況下，最好在構成要素中增加其中包括電視攝像機、聲頻話筒的發送/接收電路，照明設備和調制解調器。
由于可以構成本發明的許多明顯不同的實施例而不脫離其精神和范圍，應該明白本發明不限于其具體的實施例，而是由所附權利要求書規定。
權利要求
1.一種電子束發生裝置，該裝置包括多個在一個基片上排列成許多行和許多列的形式的冷陰極單元；用來把所述多個冷陰極單元配線成一個矩陣的m個行配線和n個列配線；及用來產生一些驅動所述多個冷陰極單元的信號的驅動信號發生裝置；其中所述驅動信號發生裝置包括用來對外部輸入的一些電子束指令值進行統計計算的統計計算裝置；用來根據由所述統計計算裝置計算的諸結果產生一些修正值的修正值生成裝置；用來把外部輸入的那些電子束指令值與那些修正值合并的合并裝置；及用來根據來自所述合并裝置的一個輸出值依次驅動那些矩陣配線的冷陰極單元的裝置。
2.根據權利要求1所述的設備，其中所述統計計算裝置包括用來對外部輸入的那些電子束指令值計算一行的諸電子束指令值的總和的裝置。
3.根據權利要求1所述的設備，其中所述修正值生成裝置包括用來根據由所述統計計算裝置計算的諸結果和那些冷陰極單元的輸出特性計算一個在驅動時流進那些行配線和列配線的電流，分析由配線電阻引起的電氣損失量，確定補償該損失的修正量并輸出該修正量的裝置。
4.根據權利要求1所述的設備，其中所述修正值生成裝置包括一個備查表，該表存儲針對可能由所述統計量計算裝置輸出的諸計算結果的所有情況預先確定的諸修正值。
5.根據權利要求4所述的設備，其中事先存儲在所述備查表中的那些修正值是通過針對可能由所述統計量計算裝置輸出的諸計算結果的所有情況根據那些冷陰極單元的輸出特性計算一個在驅動時流進那些行配線和列配線的電流，預先分析由配線電阻引起的電氣損失量，并根據分析的結果事先確定那些修正量而得到的一些修正量。
6.根據權利要求1所述的設備，其中所述修正值生成裝置包括用來輸出按下式計算的修正量V1～Vn的裝置 式中諸參數如下V1～Vn用于第j行中第1～n列的諸冷陰極單元的諸修正量；I1～In根據外部輸入的諸電子束指令值和諸冷陰極單元的電子發射特性計算的將要通過第1～n列的諸列配線的諸電流值；Ra行配線抽出(extracted)部分的電阻；I1＋I2…＋In一行的外部輸入的諸電子束指令值的總和(即由所述統計計算裝置計算的諸結果)；Rb列配線抽出部分的電阻；ry列配線的冷陰極單元之間的電阻；rx行配線的冷陰極單元之間的電阻；n矩陣的總列數；及j行號(1≤j≤m)。
7.根據權利要求6所述的設備，其中所述修正值生成裝置包括一個先進后出電路和一個加法電路。
8.根據權利要求1所述的設備，其中所述合并裝置把外部輸入的諸電子束指令值與由所述修正值生成裝置產生的諸修正值相加或相乘在一起。
9.根據權利要求1所述的設備，其中用圖像信息作為外部輸入的諸電子束指令值。
10.根據權利要求1所述的設備，其中所述諸冷陰極單元是一些表面傳導電子發射單元。
11.一種圖像生成設備，該設備包括一個電子束發生裝置和一個圖像生成件；所述電子束發生裝置包括多個在一個基片上排列成許多行和許多列的形式的冷陰極單元；用來把所述多個冷陰極單元配線成一個矩陣的m個行配線和n個列配線；及用來產生一些驅動所述多個冷陰極單元的信號的驅動信號發生裝置；其中所述驅動信號發生裝置包括用來對外部輸入的一些電子束指令值進行統計計算的統計計算裝置；用來根據由所述統計計算裝置計算的諸結果產生一些修正值的修正值生成裝置；用來把外部輸入的那些電子束指令值與那些修正值合并的合并裝置；及用來根據來自所述合并裝置的一個輸出值依次驅動那些矩陣配線的冷陰極單元的裝置，所述圖像生成件通過用一個由所述電子束發生裝置輸出的電子束照射而生成一個圖像。
12.根據權利要求11所述的設備，其中所述統計計算裝置包括用來對外部輸入的那些電子束指令值計算一行的諸電子束指令值的總和的裝置。
13.根據權利要求11所述的設備，其中所述修正值生成裝置包括用來根據由所述統計計算裝置計算的諸結果和那些冷陰極單元的輸出特性計算一個在驅動時流進那些行配線和列配線的電流，分析由配線電阻引起的電氣損失量，確定補償該損失的修正量并輸出該修正量的裝置。
14.根據權利要求11所述的設備，其中所述修正值生成裝置包括一個備查表，該表存儲針對可能由所述統計量計算裝置輸出的諸計算結果的所有情況預先確定的諸修正值。
15.根據權利要求14所述的設備，其中事先存儲在所述備查表中的那些修正值是通過針對可能由所述統計量計算裝置輸出的諸計算結果的所有情況根據那些冷陰極單元的輸出特性計算一個在驅動時流進那些行配線和列配線的電流，預先分析由配線電阻引起的電氣損失量，并根據分析的結果事先確定那些修正量而得到的一些修正量。
16.根據權利要求11所述的設備，其中所述修正值生成裝置包括用來輸出按下式計算的修正量V1～Vn的裝置 式中諸參數如下V1～Vn用于第j行中第1～n列的諸冷陰極單元的諸修正量；I1～In根據外部輸入的諸電子束指令值和諸冷陰極單元的電子發射特性計算的將要通過第1～n列的諸列配線的諸電流值；Ra行配線抽出部分的電阻；I1＋I2…＋In一行的外部輸入的諸電子束指令值的總和(即由所述統計計算裝置計算的諸結果)；Rb列配線抽出部分的電阻；ry列配線的冷陰極單元之間的電阻；rx行配線的冷陰極單元之間的電阻；n矩陣的總列數；及j行號(1≤j≤m)。
17.根據權利要求16所述的設備，其中所述修正值生成裝置包括一個先進后出電路和一個加法電路。
18.根據權利要求11所述的設備，其中所述合并裝置把外部輸入的諸電子束指令值與由所述修正值生成裝置產生的諸修正值相加或相乘在一起。
19.根據權利要求11所述的設備，其中所述諸冷陰極單元是一些表面傳導電子發射單元。
20.根據權利要求11所述的設備，其中所述圖像生成件是一個熒光體。
21.一種驅動帶有多個在一個基片上排列成許多行和許多列的形式的冷陰極單元，和用來把所述多個冷陰極單元配線成一個矩陣的m個行配線和n個列配線的一種電子束發生裝置的方法，該方法包括產生一些驅動所述多個冷陰極單元的信號的驅動信號生成步驟；其中所述驅動信號生成步驟包括一個對外部輸入的一些電子束指令值進行一種統計計算的統計計算步驟；一個根據由所述統計計算步驟計算的結果產生一些修正值的修正值生成步驟；一個把外部輸入的那些電子束指令值與那些修正值合并的合并步驟；及一個根據來自所述合并步驟的一個輸出值依次驅動那些矩陣配線的冷陰極單元的步驟。
22.根據權利要求21所述的方法，其中所述統計計算步驟包括一個對外部輸入的那些電子束指令值計算一行的諸電子束指令值的總和的步驟。
23.根據權利要求21所述的方法，其中所述修正值生成步驟包括一個根據由所述統計計算步驟計算的諸結果和那些冷陰極單元的輸出特性計算一個在驅動時流進那些行配線和列配線的電流，分析由配線電阻引起的電氣損失量，確定補償該損失的修正量并輸出該修正量的步驟。
24.根據權利要求21所述的方法，其中所述修正值生成步驟使用一個備查表，該表存儲針對可能由所述統計量計算步驟輸出的諸計算結果的所有情況預先確定的諸修正值。
25.根據權利要求24所述的方法，其中事先存儲在所述備查表中的那些修正值是通過針對可能由所述統計量計算步驟輸出的諸計算結果的所有情況根據那些冷陰極單元的輸出特性計算一個在驅動時流進那些行配線和列配線的電流，預先分析由配線電阻引起的電氣損失量，并根據分析的結果事先確定那些修正量而得到的一些修正量。
26.根據權利要求21所述的方法，其中所述修正值生成步驟包括一個輸出按下式計算的修正量V1～Vn的步驟 式中諸參數如下V1～Vn用于第j行中第1～n列的諸冷陰極單元的諸修正量；I1～In根據外部輸入的諸電子束指令值和諸冷陰極單元的電子發射特性計算的將要通過第1～n列的諸列配線的諸電流值；Ra行配線抽出部分的電阻；I1＋I2…＋In一行的外部輸入的諸電子束指令值的總和(即由所述統計計算步驟計算的諸結果)；Rb列配線抽出部分的電阻；ry列配線的冷陰極單元之間的電阻；rx行配線的冷陰極單元之間的電阻；n矩陣的總列數；及j行號(1≤j≤m)。
27.根據權利要求21所述的方法，其中所述合并步驟把外部輸入的諸電子束指令值與由所述修正值生成步驟產生的諸修正值相加或相乘在一起。
28.根據權利要求21所述的方法，其中用圖像信息作為外部輸入的諸電子束指令值。
29.根據權利要求21所述的方法，其中所述諸冷陰極單元是些表面傳導電子發射單元。
30.一種圖像生成方法，該方法包括一個產生驅動多個冷陰極單元的一些信號的驅動信號生成步驟；其中所述驅動信號生成步驟包括一個對外部輸入的一些電子束指令值進行一種統計計算的統計計算步驟；一個根據由所述統計計算步驟計算的結果產生一些修正值的修正值生成步驟；一個把外部輸入的那些電子束指令值與那些修正值合并的合并步驟；一個根據來自所述合并步驟的一個輸出值依次驅動那些矩陣配線的冷陰極單元的步驟；及一個通過用一個由所述冷陰極單元輸出的電子束照射而生成一個圖像的圖像生成步驟。
31.根據權利要求30所述的方法，其中所述統計計算步驟包括一個對外部輸入的那些電子束指令值計算一行的諸電子束指令值的總和的步驟。
32.根據權利要求30所述的方法，其中所述修正值生成步驟包括一個根據由所述統計計算步驟計算的諸結果和那些冷陰極單元的輸出特性計算一個在驅動時流進那些行配線和列配線的電流，分析由配線電阻引起的電氣損失量，確定補償該損失的修正量并輸出該修正量的步驟。
33.根據權利要求30所述的方法，其中所述修正值生成步驟使用一個備查表，該表存儲針對可能由所述統計量計算步驟輸出的諸計算結果的所有情況預先確定的諸修正值。
34.根據權利要求33所述的方法，其中事先存儲在所述備查表中的那些修正值是通過針對可能由所述統計量計算步驟輸出的諸計算結果的所有情況根據那些冷陰極單元的輸出特性計算一個在驅動時流進那些行配線和列配線的電流，預先分析由配線電阻引起的電氣損失量，并根據分析的結果事先確定那些修正量而得到的一些修正量。
35.根據權利要求30所述的方法，其中所述修正值生成步驟包括一個輸出按下式計算的修正量V1～Vn的步驟 式中諸參數如下V1～Vn用于第j行中第1～n列的諸冷陰極單元的諸修正量；I1～In根據外部輸入的諸電子束指令值和諸冷陰極單元的電子發射特性計算的將要通過第1～n列的諸列配線的諸電流值；Ra行配線抽出部分的電阻；I1＋I2…＋In一行的外部輸入的諸電子束指令值的總和(即由所述統計計算步驟計算的諸結果)；Rb列配線抽出部分的電阻；ry列配線的冷陰極單元之間的電阻；rx行配線的冷陰極單元之間的電阻；n矩陣的總列數；及j行號(1≤j≤m)。
36.根據權利要求30所述的方法，其中所述合并步驟把外部輸入的諸電子束指令值與由所述修正值生成步驟產生的諸修正值相加或相乘在一起。
37.根據權利要求30所述的方法，其中用圖像信息作為外部輸入的諸電子束指令值。
全文摘要
適用于圖像生成設備的一種其中多個冷陰極單元按矩陣配線的電子束發生裝置及一種驅動該裝置的方法。事先對所需的電子束輸出進行統計計算，并分析在矩陣配線中所產生的損失。通過根據該分析結果確定最佳修正值來修正驅動信號。結果，當依次逐行驅動該矩陣的諸行時，可以使輸出電子束的強度精確對應任何驅動圖形。
文檔編號H04N5/68GK1125893SQ9510735
公開日1996年7月3日 申請日期1995年6月8日 優先權日1994年6月8日
發明者鈴木朝岳, 鱸英俊, 淺井朗, 山野明彥 申請人:佳能株式會社