JP2000075832A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蛍光体の長寿命化により、長期に亙って輝度
が低下低下を引き起こさない信頼性の高い平板型画像形
成装置を提供する。 【解決手段】 表面伝導型電子放出素子の駆動電圧の極
性が、正極性から逆極性になった時にも色が補正されて
出力され、また、電子線密度の高い部分が駆動の極性に
合わせて、蛍光体の両側の異なる場所を励起する。又、
前記表面伝導型電子放出素子から放出された電子の曲進
量と前記蛍光体の幅と前記ブラックストライプの幅が、
関係式[ Ｗｐ×（k/2）+ Ｗｂ×（k/2） ≦ δ ≦
Ｗｐ×（(k+1)/2）+ Ｗｂ×（k/2） ]を満たすよう
にする。ここに、δは電子の曲進量、Ｗｐ、Ｗｂはそれ
ぞれ曲進方向の蛍光体の幅とブラックストライプの幅で
あり、ｋは任意の自然数を表す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平板型画像形成装
置に関し、特に、電子放出素子に印可する電圧の極性を
周期的に切り替えて、蛍光面を長寿命にする平板型画像
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子には大別して熱電子
放出素子と冷陰極電子放出素子を用いた２種類のものが
知られている。冷陰極電子放出素子には電界放出型（以
下、「ＦＥ型」という。）、金属／絶縁層／金属型（以
下、「ＭＩＭ型」という。）や表面伝導型電子放出素子
等がある。ＦＥ型の例としてはW.P.Dyke & W.W.Doran
“Field Emission",Advance in Electron Physics,8,89
(1956)あるいはC.A.Spindt“Physical Properties of t
hin-film field emission cathodes with molybdenium
cones",J.Appl.Phys.,47,5248(1976)等に開示されたも
のが知られている。

【０００３】ＭＩＭ型ではC.A.Mead,“Operation of Tu
nnel-Emission Devices",J.Appl.Phys．，３２，６４６
（１９６１）等に開示されたものが知られている。

【０００４】表面伝導型電子放出素子型の例としては、
M.I.Elinson,Radio Eng.Electron Phys．，１０，１２
９０（１９６５）等に開示されたものがある。

【０００５】表面伝導型電子放出素子は、基板上に形成
された小面積の薄膜に膜面に平行に電流を流すことによ
り、電子放出が生ずる。この表面伝導型電子放出素子と
しては、前記エリンソン等によるＳｎＯ₂薄膜を用いた
もの、Ａｕ薄膜によるもの〔G.Dittmer:Thin Solid Fil
ms，９，３１７（１９７２）〕、Ｉｎ₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂薄
膜によるもの〔M.Hartwell and C.G.Fonstad:IEEE Tran
s.ED Conf．，５１９（１９７５）〕、カーボン薄膜に
よるもの〔荒木久 他：真空、第２６巻、第１号、２２
頁（１９８３）〕等が報告されている。

【０００６】図18に、これらの表面伝導型電子放出素子
の典型的な例として前述のＭ．ハートウェルの素子構成
を模式的に示す。図１８において、１８０１は基板であ
る。１８０４は導電性薄膜で、Ｈ型形状のパターンにス
パッタで形成された金属酸化物薄膜等からなり、後述の
通電フォーミングと呼ばれる通電処理により電子放出部
１８０５が形成される。尚、図中の素子電極間隔Ｌは
０．５〜１［ｍｍ］、Ｗ′は０．１［ｍｍ］で設定され
ている。

【０００７】従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、電子放出を行う前に導電性薄膜１８０４を予
め通電フォーミングと呼ばれる通電処理によって電子放
出部１８０５を形成するのが一般的であった。即ち、通
電フォーミングとは前記導電性薄膜１８０４両端に直流
電圧あるいは非常にゆっくりとした昇電圧を印加通電
し、導電性薄膜を局所的に破壊、変形もしくは変質せし
め、電気的に高抵抗な状態にした電子放出部１８０５を
形成することである。尚、電子放出部１８０５は導電性
薄膜１８０４の一部に亀裂が発生しその亀裂付近から電
子放出が行われる。前記通電フォーミング処理をした表
面伝導型電子放出素子は、上述導電性薄膜１８０４に電
圧を印加し、素子に電流を流すことにより上述の電子放
出部１８０５より電子を放出せしめるものである。

【０００８】上述の表面伝導型電子放出素子は構造が単
純で製造も容易であることから、大面積にわたって多数
素子を配列形成できる利点がある。そこでこの特徴を活
かした荷電ビーム源、表示装置等の応用研究がなされて
いる。多数の表面伝導型電子放出素子を配列形成した例
としては、後述する様に梯型配置と呼ぶ並列に表面伝導
型電子放出素子を配列し、個々の素子の両端を配線（共
通配線とも呼ぶ）で、それぞれ結線した行を多数行配列
した電子源があげられる。（例えば、特開昭６４−０３
１３３２号公報、特開平１−２８３７４９号公報、特開
平２−２５７５５２号公報等）また、特に表示装置等の
画像形成装置においては、近年、液晶を用いた平板型表
示装置がＣＲＴに替わって普及してきたが、自発光型で
ないためバックライトを持たなければならない等の問題
点があり、自発光型の表示装置の開発が望まれてきた。
自発光型表示装置としては表面伝導型電子放出素子を多
数配置した電子源と電子源より放出された電子をある加
速電圧によって加速し、可視光を発光せしめる蛍光体と
を組み合わせた表示装置である画像形成装置があげられ
る。（例えば、ＵＳＰ５０６６８８３） 図１３に従来の平板型画像形成装置の一例を示す。図１
３において１３１３は電子放出素子を複数配した電子源
基板、１３０１は電子源基板１３１３を固定したリアプ
レート、１３１６はガラス基板１３０６の内面に蛍光膜
１３０７とメタルバックである。１３１０は、支持枠で
あり該支持枠１３１０には、リアプレート１３０１、フ
ェースプレート１３１６がフリットガラス等を用いて接
続されている。１３１７は外囲器であり、例えば大気中
あるいは窒素中で４００〜５００度の温度範囲で１０分
以上焼成され、封着される。１３１４は、図９における
電子放出部に相当する。１３１２、１３１３は、表面伝
導型電子放出素子の一対の素子電極と接続されたＸ方向
配線及びＹ方向配線である。なお、表面伝導型電子放出
素子から放出される電子線は曲進してフェースプレート
１３１６に到達する。また、その曲進方向は電子放出素
子に印可される電圧の極性に応じて変化する。

【０００９】外囲器１３１７は、上述の如く、フェース
プレート１３１６、支持枠１３１０、リアプレート１３
０１で構成される。リアプレート１３０１は主に電子源
基板１３１３の強度を補強する目的で設けられるため、
電子源基板１３１３自体で十分な強度を持つ場合は別体
のリアプレート１３０１は不要とすることができる。即
ち、基板１３１３に直接支持枠１３１０を封着し、フェ
ースプレート１３１６、支持枠１３１０及び基板１３１
３で外囲器１３１７を構成しても良い。一方、フェース
プレート１３１６、リアプレート１３０１間に、スペー
サー（耐大気圧支持部材）とよばれる不図示の支持体を
設置することにより、大気圧に対して十分な強度をもつ
外囲器１３１７を構成することもできる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図１３に示す
従来の自発光型の平板型画像形成装置では、一般に加速
電圧がＣＲＴよりも低い。それゆえ、ＣＲＴと同等の輝
度を得るためには、蛍光体にＣＲＴより多くの電子を注
入する必要がある。低加速電圧では蛍光体への電子の侵
入長が短く、さらに、多くの電子で励起するため、蛍光
体表面層の単位体積当たりに注入される電子が非常に多
くなり、蛍光体の劣化、すなわち輝度の低下を引き起こ
す。

【００１１】そこで、本発明は、蛍光体の長寿命化によ
り、長期に亙って輝度を維持することができる信頼性の
高い平板型画像形成装置を提供することを課題としてい
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明は、素子電極と電子放出部からなる表面伝導
型電子放出素子を配列したリアプレートと、前記素子電
極に電圧を印可する駆動手段と、前記リアプレートと対
向して配置されるとともに前記表面伝導型電子放出素子
群から放出され、曲進する電子線の照射により画像が形
成される画像形成部材を搭載したフェースプレートと、
前記リアプレートと前記フェースプレート間の側壁部か
らなる画像形成装置において、前記駆動手段により、前
記表面伝導型電子放出素子に印可する電圧の極性を周期
的に切り替えるようにしている。

【００１３】すなわち、本発明においては、表面伝導型
電子放出素子の駆動電圧の極性が、正極性から逆極性に
なった時にも色が補正されて出力され、また、電子線密
度の高い部分が駆動の極性に合わせて、蛍光体の両側の
異なる場所を励起する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態について説明する。

【００１５】図９は、本発明の表面伝導型電子放出素子
の構成を示す模式図であり、図９（ａ）は平面図、図９
（ｂ）は断面図である。

【００１６】図９において９０１は基板、９０２と９０
３は素子電極、９０４は導電性薄膜、９０５は電子放出
部である。

【００１７】基板９０１としては、石英ガラス、Ｎａ等
の不純物含有量を低減させたガラス、青板ガラス、スパ
ッタ法等によりＳｉＯ₂を堆積させたガラス基板及びア
ルミナ等のセラミックス基板等を用いることができる。

【００１８】対向する素子電極９０２，９０３の材料と
しては、一般的な導電材料を用いることができ、Ｎｉ，
Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ
等の金属或は合金及びＰｄ，Ａｓ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ
₂，Ｐｄ−Ａｇ等の金属或は金属酸化物とガラス等から
構成される印刷導体、Ｉｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂等の透明導電
体及びポリシリコン等の半導体導体材料等から選択する
ことができる。

【００１９】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、導電性
薄膜９０４の形状等は、応用される形態等を考慮して、
設計される。素子電極間隔Ｌは、好ましくは数千［Å］
から数百［μｍ］の範囲であり、より好ましくは素子電
極間に印加する電圧等を考慮して１［μｍ］から１００
［μｍ］の範囲である。

【００２０】素子電極長さＷは、電極の抵抗値、電子放
出特性を考慮して、数［μｍ］から数百［μｍ］の範囲
である。素子電極９０２，９０３の膜厚ｄは、１００
［Å］から１［μｍ］の範囲である。

【００２１】尚、図９に示した構成だけでなく、基板９
０１上に、導電性薄膜９０４、対向する素子電極９０
２，９０３の順に積層した構成とすることもできる。導
電性薄膜９０４には良好な電子放出特性を得るために、
微粒子で構成された微粒子膜を用いるのが好ましい。そ
の膜厚は素子電極９０２，９０３へのステップカバレー
ジ、素子電極９０２，９０３間の抵抗値及び後述するフ
ォーミング条件等を考慮して適宜設定されるが、通常は
数［Å］から数千［Å］の範囲とするのが好ましく、よ
り好ましくは１０［Å］より５００［Å］の範囲とする
のが良い。その抵抗値は、Ｒｓが１×１０ｅ＋２から１
×１０ｅ＋７［Ω］の値である。なおＲｓは、厚さが
ｔ、幅がｗで長さがｌの薄膜の抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ
／ｗ）とおいたときに現れる値で、薄膜材料の抵抗率を
ρとするとＲｓ＝ρ／ｔで表される。本願明細書におい
て、フォーミング処理について通電処理を例に挙げて説
明するが、フォーミング処理はこれに限られるものでは
なく、膜に亀裂を生じさせて高抵抗状態を形成する方法
であればいかなる方法でも良い。

【００２２】導電性薄膜９０４を構成する材料はＰｄ，
Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ，Ｓ
ｎＯ ₂Ｏ₃，ＰｂＯ，Ｓｂ₂Ｏ₃等の酸化物、ＨｆＢ₂，Ｚ
ｒＢ₂，ＬａＢ₆，ＣｅＢ₆，ＹＢ₄，ＧｄＢ₄等の硼化
物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等
の炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，
Ｇｅ等の半導体、カーボン等の中から適宜選択される。

【００２３】ここで述べる微粒子膜とは複数の微粒子が
集合した膜であり、その微細構造は、微粒子が個々に分
散配置した状態あるいは微粒子が互いに隣接、あるいは
重なり合った状態（いくつかの微粒子が集合し、全体と
して島状構造を形成している場合も含む）をとってい
る。微粒子の粒径は、数［Å］から１［μｍ］の範囲、
好ましくは１０［Å］から２００［Å］の範囲である。

【００２４】電子放出部９０５は、導電性薄膜９０４の
一部に形成された高抵抗の亀裂により構成され、導電性
薄膜９０４の膜厚、膜質、材料及び後述する通電フォー
ミング等の手法等に依存したものとなる。電子放出部９
０５の内部には、１０００［Å］以下の粒径の導電性微
粒子を含む場合もある。この導電性微粒子は、導電性薄
膜９０４を構成する材料の元素の一部、あるいは全ての
元素を含有するものとなる。電子放出部９０５及びその
近傍の導電性薄膜９０４には、炭素あるいは炭素化合物
を含む場合もある。

【００２５】上述の表面伝導型電子放出素子の製造方法
としては様々な方法があるが、その一例を図１０に模式
的に示す。

【００２６】以下、図９及び図１０を参照しながら製造
方法の一例について説明する。図１０においても、図９
に示した部位と同じ部位には同一の符号を付している。

【００２７】１）基板９０１を洗剤、純水および有機溶
剤等を用いて十分に洗浄し、真空蒸着法、スパッタ法等
により素子電極材料を堆積後、例えばフォトリソグラフ
ィー技術を用いて基板９０１上に素子電極９０２，９０
３を形成する（図１０（ａ））。

【００２８】２）素子電極９０２，９０３を設けた基板
９０１に、有機金属溶液を塗布して、有機金属薄膜を形
成する。有機金属溶液には、前述の導電性膜９０４の材
料の金属を主元素とする有機金属化合物の溶液を用いる
ことができる。有機金属薄膜を加熱焼成処理し、リフト
オフ、エッチング等によりパターニングし、導電性薄膜
９０４を形成する（図１０（ｂ））。ここでは、有機金
属溶液の塗布法を挙げて説明したが、導電性薄膜９０４
の形成法はこれに限られるものでなく、真空蒸着法、ス
パッタ法、化学的気相堆積法、分散塗布法、ディッピン
グ法、スピンナー法等を用いることもできる。

【００２９】３）つづいて、フォーミング処理を施す。
このフォーミング処理方法の一例として通電処理による
方法を説明する。素子電極９０２，９０３間に、不図示
の電源を用いて、通電を行うと、導電性薄膜９０４の部
位に、構造の変化した電子放出部９０５が形成される
（図１０（ｃ））。通電フォーミングによれば導電性薄
膜９０４に局所的に破壊、変形もしくは変質等の構造変
化した部位が形成される。該部位が電子放出部９０５と
なる。通電フォーミングの電圧波形の例を図１１に示
す。

【００３０】電圧波形は、パルス波形が、好ましい。こ
れにはパルス波高値を定電圧としたパルスを連続的に印
加する図１１（ａ）に示した手法と、パルス波高値を増
加させながら電圧パルスを印加する図１１（ｂ）に示し
た手法がある。

【００３１】図１１（ａ）におけるＴ１及びＴ２は電圧
波形のパルス幅とパルス間隔である。通常Ｔ１は１［μ
ｓ］〜１０［ｍｓ］、Ｔ２は、１０［μｓ］〜１００
［ｍｓ］の範囲で設定される。三角波の波高値（通電フ
ォーミング時のピーク電圧）は、表面伝導形電子放出素
形態に応じて適宜選択される。このような条件のもと、
例えば、数秒から数十分間電圧を印加する。パルス波形
は三角波に限定されるものではなく、矩形波など所望の
波形を採用することができる。

【００３２】図１１（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は、図
１１（ａ）に示したのと同様とすることができる。三角
の波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）は、例え
ば０．１［Ｖ］ステップ程度づつ増加させることができ
る。

【００３３】通電フォーミング処理の終了は、パルス間
隔Ｔ２中に、導電性薄膜９０４を局所的に破壊、変形し
ない程度の電圧を印加し、電流を測定して検知すること
ができる。例えば０．１［Ｖ］程度の電圧印加により流
れる素子電流を測定し、抵抗値を求めて、１［ＭΩ］以
上の抵抗を示した時、通電フォーミングを終了させる。

【００３４】４）フォーミングを終えた素子には活性化
処理を施すのが好ましい。活性化処理を施すことによ
り、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが著しく変化する。

【００３５】活性化処理は、例えば有機物質のガスを含
有する雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、パルス
の印加を繰り返すことで行うことができる。この雰囲気
は、例えば油拡散ポンプやロータリーポンプなどを用い
て真空容器内を排気した場合に雰囲気内に残留する有機
ガスを利用して形成することができる他、イオンポンプ
などにより一旦十分に排気した真空中に適当な有機物質
のガスを導入することによっても得られる。このときの
好ましい有機物質のガス圧は、前述の応用の形態、真空
容器の形状や、有機物質の種類などにより異なるため場
合に応じ適宜設定される。適当な有機物質としては、ア
ルカン、アルケン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳香
族炭化水素類、アルコール類、アルデヒド類、ケトン
類、アミン類、フェノール、カルボン酸、スルホン酸等
の有機酸類等を挙げることが出来、具体的には、メタ
ン、エタン、プロパンなどＣ_nＨ_(2n+2)で表される飽和
炭化水素、エチレン、プロピレンなどＣ_nＨ_2n等の組成
式で表される不飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、メ
タノール、エタノール、ホルムアルデヒド、アセトアル
デヒド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミ
ン、エチルアミン、フェノール、蟻酸、酢酸、プロピオ
ン酸等が使用できる。この処理により雰囲気中に存在す
る有機物質から炭素あるいは炭素化合物が素子上に堆積
し、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが、著しく変化する。

【００３６】活性化工程の終了判定は、素子電流Ｉｆと
放出電流Ｉｅを測定しながら行う。なおパルス幅パルス
間隔、パルス波高値などは適宜設定される。

【００３７】炭素あるいは炭素化合物とは、ＨＯＰＧ
（Highly Oriented Pyrolytic Graphite）、ＰＧ（Pyro
lytic Graphite）、ＧＣ（Glassy Carbon）などのグラ
ファイトが挙げられ（ＨＯＰＧはほぼ完全な結晶構造を
もつグラファイト、ＰＧは結晶粒が２００［Å］程度で
結晶構造がやや乱れたグラファイト、ＧＣは結晶粒が２
０［Å］程度で結晶構造の乱れがさらに大きくなったも
のを指す。）、非晶質カーボン（アモルファスカーボン
及びアモルファスカーボンと前記グラファイトの微結晶
の混合物を含むカーボン）であり、その膜厚は５００
［Å］以下にするのが好ましく、３００［Å］以下であ
ればより好ましい。

【００３８】５）活性化工程を経て得られた電子放出素
子は、安定化処理を行うことが好ましい。この処理は真
空容器内の有機物質の分圧が、１×１０^-8［ｔｏｒｒ］
以下、望ましくは１×１０^-10［ｔｏｒｒ］以下で行な
うのが良い。真空容器内の圧力は、１０^-6〜１０^-7［ｔ
ｏｒｒ］が好ましく、特に１×１０^-8［ｔｏｒｒ］以下
が好ましい。真空容器を排気する真空排気装置は、装置
から発生するオイルが素子の特性に影響を与えないよう
に、オイルを使用しないものを用いるのが好ましい。具
体的にはソープションポンプ、イオンポンプ等の真空排
気装置を挙げることが出来る。さらに真空容器内を排気
するときには、真空容器全体を加熱して真空容器内壁や
電子放出素子に吸着した有機物質分子を排気しやすくす
るのが好ましい。このときの加熱した状態での真空排気
条件は、８０〜２００℃で５時間以上が望ましいが、特
にこの条件に限るものではなく、真空容器の大きさや形
状、電子放出素子の構成などの諸条件により変化する。
なお、上記有機物質の分圧測定は質量分析装置により質
量数が１０〜２００の炭素と水素を主成分とする有機分
子の分圧を測定し、それらの分圧を積算することにより
求める。

【００３９】安定化工程を経た後の、駆動時の雰囲気
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、有機物質が十分除去
されていれば、真空度自体は多少低下しても十分安定な
特性を維持することが出来る。

【００４０】このような真空雰囲気を採用することによ
り、新たな炭素あるいは炭素化合物の堆積を抑制でき、
結果として素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが安定する。

【００４１】電子放出素子の配列については種々のもの
が採用できる。

【００４２】一例として、並列に配置した多数の電子放
出素子の個々を両端で接続し、電子放出素子の行を多数
個配し（行方向と呼ぶ）、この配線と直交する方向（列
方向と呼ぶ）で該電子放出素子の上方に配した制御電極
（グリッドとも呼ぶ）により、電子放出素子からの電子
を制御駆動するはしご状配置のものがある。これとは別
に、電子放出素子をＸ方向及びＹ方向に行列状に複数個
配し、同じ行に配された複数の電子放出素子の電極の一
方を、Ｘ方向の配線に共通に接続し、同じ列に配された
複数の電子放出素子の電極の他方を、Ｙ方向の配線に共
通に接続するものが挙げられる。このようなものは所謂
単純マトリクス配置である。まず単純マトリクス配置に
ついて以下に詳述する。

【００４３】本発明の電子放出素子を複数個マトリクス
状に配して得られる電子源基板について、図１２を用い
て説明する。図１２において、１２１１は電子源基板、
１２１２はＸ方向配線、１２１３はＹ方向配線である。
１２１４は表面伝導型電子放出素子、１２１５は結線で
ある。

【００４４】ｍ本のＸ方向配線１２１２は、Ｄｘ１，Ｄ
ｘ２，…Ｄｘｍからなり、真空蒸着法、印刷法、スパッ
タ法等を用いて形成された導電性金属等で構成すること
ができる。配線の材料、膜厚、巾は、適宜設計される。
Ｙ方向配線１２１３は、Ｄｙ１，Ｄｙ２，…Ｄｙｎのｎ
本の配線よりなり、Ｘ方向配線１２１２と同様に形成さ
れる。これらｍ本のＸ方向配線１２１２とｎ本のＹ方向
配線１２１３との間には、不図示の層間絶縁層が設けら
れており、両者を電気的に分離している（ｍ，ｎは共に
正の整数）。

【００４５】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等を用いて形成されたＳｉＯ₂等で構成
される。例えば、Ｘ方向配線１２１２を形成した基板１
２１１の全面或は一部を所望の形状で形成され、特にＸ
方向配線１２１２とＹ方向配線１２１３の交差部の電子
差に耐え得るように膜厚、材料、製法が設定される。Ｘ
方向配線１２１２とＹ方向配線１２１３は、それぞれ外
部端子として引き出されている。

【００４６】表面伝導型電子放出素子１２１４を構成す
る一対の電極（不図示）は、ｍ本のＸ方向配線１２１２
とｎ本のＹ方向配線１２１３と導電性金属等からなる結
線１２１５によって電気的に接続されている。

【００４７】配線１２１２と配線１２１３を構成する材
料、結線１２１５を構成する材料及び一対の素子電極を
構成する材料は、その構成元素の一部あるいは全部が同
一であっても、またそれぞれ異なってもよい。これら材
料は、例えば前述の電子電極の材料より適宜選択され
る。素子電極を構成する材料と配線材料が同一である場
合には、素子電極に接続した配線は素子電極ということ
もできる。

【００４８】Ｘ方向配線１２１２は、Ｘ方向に配列した
表面伝導型電子放出素子１２１４の行を、選択ための走
査信号を印加する不図示の走査信号印加手段が接続され
る。一方、Ｙ方向配線１２１３にはＹ方向に配列した表
面伝導型電子放出素子１２１４の各列を入力信号に応じ
て、変調するための不図示の変調信号発生手段が接続さ
れる。各電子放出素子に印加される駆動電圧は、当該素
子に印加される走査信号と変調信号の差電圧として供給
される。

【００４９】上記構成においては、単純なマトリクス配
線を用いて、個別の素子を選択し、独立に駆動可能とす
ることができる。

【００５０】このような単純マトリクス配置の電子源を
用いて構成した画像形成装置について、図１３と図１４
及び図１５を用いて説明する。図１３は画像形成装置の
表示パネルの一例を示す模式図であり、図１４は、図１
３の画像形成装置に使用される蛍光膜の模式図である。
図１５はＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示を行な
うための駆動回路の一例を示すブロック図である。

【００５１】図１３において１３１１は電子放出素子を
複数配した電子源基板、１３０１は電子源基板１３１１
を固定したリアプレート、１３１６はガラス基板１３０
６内面に蛍光膜１３０７とメタルバック１３０９等が形
成されたフェースプレートである。１３１０は、支持枠
であり該支持枠１３１０には、リアプレート１３０１、
フェースプレート１３１６がフリットガラス等を用いて
接続されている。１３１７は外囲器であり、例えば大気
中あるいは窒素中で４００〜５００度の温度範囲で１０
分以上焼成され、封着される。

【００５２】１３１４は、図９における電子放出部に相
当する。１３１２，１３１３は、表面伝導型電子放出素
子の一対の素子電極と接続されたＸ方向配線及びＹ方向
配線である。

【００５３】外囲器１３１７は、上述の如く、フェース
プレート１３１６、支持枠１３１０、リアプレート１３
０１で構成される。リアプレート１３０１は主に電子源
基板１３１１の強度を補強する目的で設けられるため、
電子源基板１３１１自体で十分な強度を持つ場合は別体
のリアプレート１３０１は不要とすることができる。即
ち、基板１３１１に直接支持枠１３１０を封着し、フェ
ースプレート１３１６、支持枠１３１０及び基板１３１
１で外囲器１３１７を構成しても良い。一方、フェース
プレート１３１６、リアプレート１３０１間に、スペー
サ−（耐大気圧支持部材）とよばれる不図示の支持体を
設置することにより、大気圧に対して十分な強度をもつ
外囲器１３１７を構成することもできる。

【００５４】図１４は、蛍光膜を示す模式図である。蛍
光膜１３０７はモノクロームの場合は蛍光体のみから構
成することができる。カラーの蛍光膜の場合は蛍光体の
配列によりブラックストライプあるいはブラックマトリ
クスなどと呼ばれる黒色部材１４０８と蛍光体１４０７
とから構成することができる。ブラックストライプ、ブ
ラックマトリクスを設ける目的は、カラー表示の場合、
必要となる三原色蛍光体の各蛍光体１４０７間の塗り分
け部を黒くすることで混色等を目立たなくすることと、
外光反射によるコントラストの低下を抑制することにあ
る。ブラックストライプの材料としては、通常用いられ
ている黒鉛を主成分とする材料の他、光の透過及び反射
が少ない材料であれば、これを用いることができる。

【００５５】ガラス基板１３０６に蛍光体を塗布する方
法は、モノクローム、カラーによらず、沈澱法、印刷法
等が採用できる。蛍光膜１３０７の内面側には、通常メ
タルバック１３０９が設けられる。メタルバックを設け
る目的は、蛍光体の発光のうち内面側への光をフェース
プレート１３１６側へ鏡面反射させることにより輝度を
向上させること、電子ビーム加速電圧を印加するための
電極として作用させること、外囲器内で発生した負イオ
ンの衝突によるダメージから蛍光体を保護すること等で
ある。メタルバックは、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側
表面の平滑化処理（通常、「フィルミング」と呼ばれ
る。）を行い、その後Ａｌを真空蒸着等を用いて堆積さ
せることで作製できる。

【００５６】フェースプレート１３１６には、更に蛍光
膜１３０７の導電性を高めるため、蛍光膜１３０７の外
面側（ガラス基板１３０６側）に透明電極（不図示）を
設けてもよい。

【００５７】前述の封着を行う際には、カラーの場合は
各色蛍光体と電子放出素子とを対応させる必要があり、
十分な位置合わせが不可欠となる。

【００５８】図１３に示した画像形成装置は、例えば以
下のようにして製造される。

【００５９】外囲器１３１７は、前述の安定化工程と同
様に、適宜加熱しながら、イオンポンプ、ソープション
ポンプなどのオイルを使用しない排気装置により不図示
の排気管を通じて排気し、１×１０^-7［ｔｏｒｒ］程度
の真空度の有機物質の十分少ない雰囲気にした後、封止
される。外囲器１３１７の封止後の真空度を維持するた
めに、ゲッター処理を行なうこともできる。これは、外
囲器１３１７の封止を行う直前あるいは封止後に、抵抗
加熱あるいは高周波加熱等を用いた加熱により、外囲器
１３１７内の所定の位置（不図示）に配置されたゲッタ
ーを加熱し、蒸着膜を形成する処理である。ゲッターは
通常Ｂａ等が主成分であり、該蒸着膜の吸着作用によ
り、たとえば１×１０^-5ないしは１×１０^-7［ｔｏｒ
ｒ］の真空度を維持するものである。

【００６０】次に、単純マトリクス配置の電子源を用い
て構成した表示パネルに、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に
基づいたテレビジョン表示を行う為の駆動回路の構成例
について、図１５を用いて説明する。図１５において、
１５２１は表示パネル１５２２は走査回路、１５２３は
制御回路、１５２４はシフトレジスタである。１５２５
はラインメモリ、１５２６は同期信号分離回路、１５２
７は変調信号発生器、ＶｘおよびＶａは直流電圧源であ
る。

【００６１】表示パネル１５２１は、端子Ｄｏｘ１乃至
Ｄｏｘｍ、端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎ、及び高圧端子Ｈ
ｖを介して外部の電気回路と接続している。端子Ｄｏｘ
１乃至Ｄｏｘｍには、表示パネル内に設けられている電
子源、即ち、ｍ行ｎ列の行列状にマトリクス配線された
表面伝導型電子放出素子群を一行（ｎ素子）ずつ順次駆
動する為の走査信号が印加される。

【００６２】端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎには、前記走査
信号により選択された一行の表面伝導型電子放出素子の
各素子の出力電力ビームを制御する為の変調信号が印加
される。高圧端子Ｈｖには、直流電圧源Ｖａより、例え
ば１０ｋ［Ｖ］の直流電圧が供給されるが、これは表面
伝導型電子放出素子から放出される電子ビームに蛍光体
を励起するのに十分なエネルギーを付与する為の加速電
圧である。

【００６３】走査回路１５２２について説明する。同回
路は、内部にｍ個のスイッチング素子を備えたもので、
（図中、ＳｌないしＳｍで模式的に示している）ある。
各スイッチング素子は、直流電圧源Ｖｘの出力電圧もし
くは０［Ｖ］（グランドレベル）のいずれか一方を選択
し、表示パネル１５２１の端子Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍ
と電気的に接続される。Ｓｌ乃至Ｓｍの各スイッチング
素子は、制御回路１５２３が出力する制御信号Ｔｓｃａ
ｎに基づいて動作するものであり、例えばＦＥＴのよう
なスイッチング素子を組み合わせることにより構成する
ことができる。

【００６４】直流電圧源Ｖｘは、本例の場合には表面伝
導型電子放出素子の特性（電子放出しきい値電圧）に基
づき走査されていない素子に印加される駆動電圧が電子
放出しきい値電圧以下となるような一定電圧を出力する
よう設定されている。

【００６５】制御回路１５２３は、外部より入力する画
像信号に基づいて適切な表示が行なわれるように各部の
動作を整合させる機能を有する。制御回路１５２３は、
同期信号分離回路１５２６より送られる同期信号Ｔｓｙ
ｎｃに基づいて、各部に対してＴｓｃａｎおよびＴｓｆ
ｔおよびＴｍｒｙの各制御信号を発生する。

【００６６】同期信号分離回路１５２６は、外部から入
力されるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から同期信号成分と
輝度信号成分とを分離する為の回路で、一般的な周波数
分離（フィルター）回路等を用いて構成できる。同期信
号分離回路１５２６により分離された同期信号は、垂直
同期信号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便
宜上Ｔｓｙｎｃ信号として図示した。前記テレビ信号か
ら分離された画像の輝度信号成分を便宜上ＤＡＴＡ信号
と表した。該ＤＡＴＡ信号はシフトレジスタ１５２４に
入力される。

【００６７】シフトレジスタ１５２４は、時系列的にシ
リアルに入力される前記ＤＡＴＡ信号を、画像の１ライ
ン毎にシリアル／パラレル変換するためのもので、前記
制御回路１５２３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づ
いて動作する（即ち、制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジ
スタ１５２４のシフトクロックであるということもでき
る）。シリアル／パラレル変換された画像１ライン分
（電子放出素子ｎ素子分の駆動データに相当）のデータ
は、Ｉｄ１乃至Ｉｄｎのｎ個の並列信号として前記シフ
トレジスタ１５２４より出力される。

【００６８】ラインメモリ１５２５は、画像１ライン分
のデータを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であ
り、制御回路１５２３より送られる制御信号Ｔｍｒｙに
従って適宜Ｉｄ１乃至Ｉｄｎの内容を記憶する。記憶さ
れた内容は、Ｉ′ｄ１乃至Ｉ′ｄｎとして出力され、変
調信号発生器１５２７に入力される。

【００６９】変調信号発生器１５２７は、画像データ
Ｉ′ｄ１乃至Ｉ′ｄｎの各々に応じて表面伝導型電子放
出素子の各々を適切に駆動変調する為の信号源であり、
その出力信号は、端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを通じて表
示パネル１５２１内の表面伝導型電子放出素子に印加さ
れる。

【００７０】本発明の電子放出素子は放出電流Ｉｅに対
して以下の基本特性を有している。即ち、電子放出には
明確なしきい値電圧Ｖｔｈがあり、Ｖｔｈ以上の電圧を
印加された時のみ電子放出が生じる。電子放出しきい値
以上の電圧に対しては、素子への印加電圧の変化に応じ
て放出電流も変化する。このことから、本素子にパルス
状の電圧を印加する場合、例えば電子放出閾値以下の電
圧を印加しても電子放出は生じないが、電子放出閾値以
上の電圧を印加する場合には電子ビームが出力される。
その際、パルスの波高値Ｖｍを変化させる事により出力
電子ビームの強度を制御することが可能である。また、
パルスの幅Ｐｗを変化させることにより出力される電子
ビームの電荷の総量を制御する事が可能である。

【００７１】従って、入力信号に応じて、電子放出素子
を変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅変調
方式等が採用できる。電圧変調方式を実施するに際して
は、変調信号発生器１５２７として、一定長さの電圧パ
ルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜パルスの
波高値を変調するような電圧変調方式の回路を用いるこ
とができる。

【００７２】パルス幅変調方式を実施するに際しては、
変調信号発生器１５２７として、一定の波高値の電圧パ
ルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧パル
スの幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路を用い
ることができる。

【００７３】シフトレジスタ１５２４やラインメモリ１
５２５は、デジタル信号式のものもアナログ信号式のも
のも採用できる。画像信号のシリアル／パラレル変換や
記憶が所定の速度で行なわれれば良いからである。

【００７４】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路１５２６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号
化する必要があるが、これには１５２６の出力部にＡ／
Ｄ変換器を設ければ良い。これに関連してラインメモリ
１５２５の出力信号がデジタル信号かアナログ信号によ
り、変調信号発生器１５２７に用いられる回路が若干異
なったものとなる。即ち、デジタル信号を用いた電圧変
調方式の場合、変調信号発生器１５２７には、例えばＤ
／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路などを付加
する。パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器１５２
７には、例えば高速の発振器および発振器の出力する波
数を計数する計数器（カウンタ）及び計数器の出力値と
前記メモリの出力値を比較する比較器（コンパレータ）
を組み合せた回路を用いる。必要に応じて、比較器の出
力するパルス幅変調された変調信号を表面伝導型電子放
出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅器を付
加することもできる。

【００７５】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器１５２７には、例えばオペアンプな
どを用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシ
フト回路などを付加することもできる。パルス幅変調方
式の場合には、例えば、電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）
を採用でき、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆
動電圧まで電圧増幅するための増幅器を付加することも
できる。

【００７６】このような構成をとり得る本発明の画像表
示装置においては、各電子放出素子に、容器外端子Ｄｏ
ｘ１乃至Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを介して電圧
を印加することにより、電子放出が生ずる。高圧端子Ｈ
ｖを介してメタルバック１３０９、あるいは透明電極
（不図示）に高圧を印加し、電子ビームを加速する。加
速された電子は、蛍光膜１３０７に衝突し、発光が生じ
て画像が形成される。

【００７７】ここで述べた画像形成装置の構成は一例で
あり、本発明の技術思想に基づいて種々の変形が可能で
ある。入力信号については、ＮＴＳＣ方式を挙げたが入
力信号はこれに限られるものではなく、ＰＡＬ，ＳＥＣ
ＡＭ方式など他、これよりも多数の走査線からなるＴＶ
信号（例えば、ＭＵＳＥ方式をはじめとする高品位Ｔ
Ｖ）方式をも採用できる。

【００７８】次に、はしご型配置の電子源及び画像形成
装置について図１６及び図１７を用いて説明する。

【００７９】図１６は、はしご型配置の電子源の一例を
示す模式図である。図１６において、１６１１は電子源
基板、１６１４は電子放出素子である。１６３０、Ｄｘ
１〜Ｄｘ１０は、電子放出素子１６１４を接続するため
の共通配線である。電子放出素子１６１４は、基板１６
１１上に、Ｘ方向に並列に複数個配されている（これを
素子行と呼ぶ）。この素子行が複数個配されて、電子源
を構成している。各素子行の共通配線間に駆動電圧を印
加することで、各素子行を独立に駆動させることができ
る。即ち、電子ビームを放出させたい素子行には、電子
放出しきい値以上の電圧を、電子ビームを放出しない素
子行には、電子放出しきい値以下の電圧を印加する。各
素子行間の共通配線Ｄｘ２〜Ｄｘ９は、例えばＤｘ２，
Ｄｘ３を同一配線とすることもできる。

【００８０】図１７は、はしご型配置の電子源を備えた
画像形成装置におけるパネル構造の一例を示す模式図で
ある。１７３３はグリッド電極、１７３２は電子が通過
するため開口、１７３０はＤｏｘ１，Ｄｏｘ２，…Ｄｏ
ｘｍよりなる容器外端子である。１７３３は、グリッド
電極１７３２と接続されたＧ１，Ｇ２，…Ｇｎからなる
容器外端子、１７１１は各素子行間の共通配線を同一配
線とした電子源基板である。ここに示した画像形成装置
と、図１３に示した単純マトリクス配置の画像形成装置
との大きな違いは、電子源基板１７１１とフェースプレ
ート１７１６の間にグリッド電極１７３３を備えている
か否かである。

【００８１】図１７においては、基板１７１１とフェー
スプレート１７１６の間には、グリッド電極１７３３が
設けられている。グリッド電極１７３３は、表面伝導型
電子放出素子から放出された電子ビームを変調するため
のものであり、はしご型配置の素子行と直交して設けら
れたストライプ状の電極に電子ビームを通過させるた
め、各素子に対応して１個ずつ円形の開口１７３２が設
けられている。グリッドの形状や設置位置は図１７に示
したものに限定されるものではない。例えば、開口とし
てメッシュ状に多数の通過口を設けることもでき、グリ
ッドを表面伝導型電子放出素子の周囲や近傍に設けるこ
ともできる。

【００８２】容器外端子１７３０およびグリッド容器外
端子１７３１は、不図示の制御回路と電気的に接続され
ている。

【００８３】本例の画像形成装置では、素子行を１列ず
つ順次駆動（走査）していくのと同期してグリッド電極
例に画像１ライン分の変調信号を同時に印加する。これ
により、各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像
を１ラインずつ表示することができる。

【００８４】本発明の画像形成装置は、テレビジョン放
送の表示装置、テレビ会議システムやコンピューター等
の表示装置の他、感光性ドラム等を用いて構成された光
プリンターとしての画像形成装置等としても用いること
ができる。

【００８５】以下、図面を参照しながら本発明を説明す
る。図１は、本発明の表面伝導型電子放出素子の一例を
示す模式図である。

【００８６】図１（ｂ）において、１０１は素子電極１
０２，１０３と導電性薄膜１０４、電子放出部１０５を
搭載した基板である。素子電極１０２，１０３にある特
定の電位差を与えると、電子放出部１０５から電子放出
が生じ、フェースプレート１０６上に形成されたアルミ
バック１０９に印可された加速電圧に加速され、蛍光体
１０７を励起して可視光を生じ、画像を形成する。フェ
ースプレート１０６にはコントラスト向上、蛍光体１０
７間の混色防止のためにブラックストライプ１０８が設
置されている。表面伝導型電子放出素子は印可される電
位の極性によって（ここでは素子電極１０２がマイナ
ス、１０３がプラス）、マイナスからプラス方向へ曲進
する。曲進量δは素子電極１０２，１０３間に印可され
る電位差、及びフェースプレート１０６上のアルミバッ
ク１０９に印可される加速電圧とフェースプレート１０
６とリアプレート１０１間の距離に依存する。上述した
構成で表面伝導型電子放出素子を駆動し、発光模様をフ
ェースプレート１０６上面から見たものが図１（ａ）で
ある。輝点はほぼ三日月型に近い形状であり、三日月型
の先端部（図中の楕円部）に電流密度が集中した分布と
なっている。そのため、蛍光体の劣化は三日月型の先端
部が最も大きく、輝度の低下も激しい。

【００８７】蛍光体の長寿命化を図るため、表面伝導型
電子放出素子の曲進量δを利用し、この電流密度の高い
三日月型の先端部を二ヶ所に分ける。図２（ｂ）に、図
１（ｂ）とは素子電極１０２，１０３が逆極性である以
外、構成が同一である模式図を示す。図２では表面伝導
型電子放出素子の曲進方向が図１の逆となるため、発光
模様は図２（ａ）となる。このような構成にすることに
より、電流密度が集中した領域が蛍光体１０７の左右に
分散させることが可能となるため、蛍光体の受けるダメ
ージが減り、寿命が伸びる。このように、図１，２に示
した正、逆極性を交互に任意の周期で繰り返して駆動す
ることにより、片側駆動に比較し、蛍光体の寿命を倍近
くまで伸ばすことが可能となる。

【００８８】次に、両極駆動により蛍光体の劣化を防止
するための設計パラメータを示す。図３に示すように、
蛍光体の幅をＷｐ、ブラックストライプの幅をＷｂと
し、電子線の曲進量をδとする。ｋを自然数とすると、
次の関係式を得る。

【００８９】Ｗｐ×（k/2）+ Ｗｂ×（k/2） ≦ δ
≦ Ｗｐ×(k+1)/2 + Ｗｂ×（k/2） ・・・
（１）。曲進量δは電子放出部（図１（ｂ）の１０５）
から電流密度が集中した領域の中心までの距離と定義
し、δは加速電圧、素子電極への印可電圧、及びリアプ
レートとフェースプレート間の距離に依存する。式
（１）を満足するように設計された画像形成装置を外部
駆動回路（不図示）に接続して、両極駆動を行うと図
１，２のように輝点を左右に分けることが可能となり、
蛍光体の長寿命化が達成される。

【００９０】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳しく説明す
るが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。

【００９１】（実施例１）図４（ａ），（ｂ）に本発明
の第一実施例を示す。図中、４０１は電子放出部４０５
と素子電極４０２，４０３からなる表面伝導型電子放出
素子を単純マトリクス配列した青板ガラスからなる基板
である。表面伝導型電子放出素子から放出された電子線
はフェースプレート４０６上に設置されたアルミバック
４０９に印可された電圧にて加速され、アルミバック４
０９を透過し、ストライプ状に配されたカラー蛍光体４
０７を刺激して可視光を発する。４１０はフェースプレ
ート４０６と基板４０１の間に配された支持枠であり、
不図示の排気管にて内部を真空排気され、真空容器を形
成している。画像を表示するために、素子電極４０２，
４０３に接続されている配線（不図示）を駆動回路（不
図示）に接続し、所望の画像を表示する。

【００９２】上記の表示パネルの作製方法は実施態様に
示した通りである。

【００９３】図４（ａ）と（ｂ）はフレーム毎に交互に
繰り返される駆動状態を示しており、図４（ａ）は素子
電極４０２がプラス電位、素子電極４０３がマイナス電
位での電子放出状態を示し、図４（ｂ）はその逆であ
り、素子電極４０２がマイナス電位、素子電極４０３が
プラス電位での電子放出状態を示している。なお、図中
の電子線の曲進量δは次の関係を満足するように設計し
ている（式（１）中、ｋ＝３としたもの）。

【００９４】 Ｗｐ×（3/2）+ Ｗｂ×（3/2） ≦ δ ≦ Ｗｐ× 2 + Ｗｂ× （3/2） ・・・（２）。

【００９５】なお、本実施例では、Ｗｐ＝９５［μ
ｍ］、Ｗｂ＝２５［μｍ］、δ＝２２０［μｍ］であ
る。電子線の曲進量δは加速電圧と素子電極間に印可さ
れる電位差、そしてフェースプレートとリアプレート間
の距離に依存する。

【００９６】両図から明らかなように、駆動ラインの端
に３個（＝ｋ）の非駆動素子が生じるため、駆動回路に
は図５に示す工夫が必要となる。図５において、５２４
はシフトクロックＴｓｆｔに同期して、不図示の同期信
号分離回路から送られるＮＴＳＣ方式の画像輝度信号Ｄ
ＡＴＡが入力されるシフトレジスタであり、左右に３個
（＝ｋ）の非駆動素子用のデータ（ダミーデータ）を格
納し、これらの素子からは電子を全く放出しないか、又
は蛍光体を発光させない程度に電子を放出させるかのい
ずれかとなるようにしている。図５中の（ａ）部にダミ
ーデータが入力される状態は図４（ａ）を、（ｂ）部に
ダミーデータが入力される状態は図４（ｂ）を示してい
る。次に、シフトレジスタ５２４に送られたデータはラ
インメモリ５２５から変調信号発生器５２７に出力さ
れ、表面伝導型電子放出素子に電圧が印可される。この
ようにして、所望の画像を形成する。なお、ラインメモ
リ５２５、変調信号発生器５２７の左右には３個（＝
ｋ）の非駆動素子用のダミーデータのメモリ部が必要と
なる（ハッチ部）。

【００９７】実施例１の通りに作製した画像形成装置を
図５に示した方法にて、加速電圧１０ｋｖで両極駆動を
行い、従来の片極駆動による画像形成装置と寿命を比較
した。なお、本発明における寿命は“画像形成装置の輝
度が半分になる時間"と定義している。その結果、本発
明の方法により寿命はほぼ倍になっていることを確認し
た。これは、両極駆動を行うことにより、電子放出素子
から放出された電子線が、蛍光体の特定の一定分のみを
励起するのではなく、二ヶ所に分かれるため、主に蛍光
体の劣化を防止したことに起因している。

【００９８】（実施例２）図６（ａ），（ｂ）に本発明
の第二実施例を示す。図中、６０１は電子放出部６０５
と素子電極６０２，６０３からなる表面伝導型電子放出
素子を単純マトリクス配列した青板ガラスからなる基板
である。表面伝導型電子放出素子から放出された電子線
はフェースプレート６０６上に設置されたアルミバック
６０９に印可された電圧にて加速され、アルミバック６
０９を透過し、ストライプ状に配されたカラー蛍光体６
０７を刺激して可視光を発する。６１０はフェースプレ
ート６０６と基板６０１の間に配された支持枠であり、
不図示の排気管にて内部を真空排気され、真空容器を形
成している。画像を表示するために、素子電極６０２，
６０３に接続されている配線（不図示）を駆動回路（不
図示）に接続し、所望の画像を表示する。

【００９９】上記の表示パネルの作製方法は実施態様に
示した通りである。

【０１００】図６（ａ）と（ｂ）はフレーム毎に交互に
繰り返される駆動状態を示しており、図６（ａ）は素子
電極６０２がプラス電位、素子電極６０３がマイナス電
位での電子放出状態を示し、図６（ｂ）はその逆であ
り、素子電極６０２がマイナス電位、素子電極６０３が
プラス電位での電子放出状態を示している。なお、図中
の電子線の曲進量δは次の関係を満足するように設計し
ている（式（１）中、ｋ＝２としたもの）。

【０１０１】 Ｗｐ ＋ Ｗｂ ≦ δ ≦ Ｗｐ×（3/2）+ Ｗｂ ・・・（３）。

【０１０２】なお、本実施例では、Ｗｐ＝１３０［μ
ｍ］、Ｗｂ＝３５［μｍ］、δ＝２２０［μｍ］であ
る。電子線の曲進量δは加速電圧と素子電極間に印可さ
れる電位差、そしてフェースプレートとリアプレート間
の距離に依存する。

【０１０３】駆動方法は実施例１に示した方法と同様で
ある。

【０１０４】実施例２の通りに作製した画像形成装置を
加速電圧１０ｋｖで両極駆動を行い、従来の片極駆動に
よる画像形成装置と寿命を比較した。なお、本発明にお
ける寿命は“画像形成装置の輝度が半分になる時間"と
定義している。その結果、本発明の方法により寿命はほ
ぼ倍になっていることを確認した。これは、両極駆動を
行うことにより、電子放出素子から放出された電子線
が、蛍光体の特定の一部分のみを励起するのではなく、
二ヶ所に分かれるため、主に蛍光体の劣化を防止したこ
とに起因している。

【０１０５】（実施例３）図７（ａ），（ｂ）に本発明
の第三実施例を示す。図中、７０１は電子放出部７０５
と素子電極７０２，７０３からなる表面伝導型電子放出
素子を単純マトリクス配列した青板ガラスからなる基板
である。表面伝導型電子放出素子から放出された電子線
はフェースプレート７０６上に設置されたアルミバック
７０６に印可された電圧にて加速され、アルミバック７
０９を透過し、ストライプ状に配されたカラー蛍光体７
０７を刺激して可視光を発する。７１０はフェースプレ
ート７０６と基板７０１の間に配された支持枠であり、
不図示の排気管にて内部を真空排気され、真空容器を形
成している。画像を表示するために、素子電極７０２，
７０３に接続されている配線（不図示）を駆動回路（不
図示）に接続し、所望の画像を表示する。

【０１０６】上記の表示パネルの作製方法は実施態様に
示した通りである。

【０１０７】図７（ａ）と（ｂ）はフレーム毎に交互に
繰り返される駆動状態を示しており、図７（ａ）は素子
電極７０２がプラス電位、素子電極７０３がマイナス電
位での電子放出状態を示し、図７（ｂ）はその逆であ
り、素子電極７０２がマイナス電位、素子電極７０３が
プラス電位での電子放出状態を示している。なお、図中
の電子線の曲進量δは次の関係を満足するように設計し
ている（式（１）中、ｋ＝１としたもの）。

【０１０８】 Ｗｐ×（1/2）+ Ｗb×（1/2） ≦ δ ≦ Ｗｐ＋ Ｗｂ×（1/2） ・・・ （４）。

【０１０９】なお、本実施例では、Ｗｐ＝２００［μ
ｍ］、Ｗｂ＝１５０［μｍ］、δ＝２２０［μｍ］であ
る。電子線の曲進量δは加速電圧と素子電極間に印可さ
れる電位差、そしてフェースプレートとリアプレート間
の距離に依存する。

【０１１０】駆動方法は実施例１に示した方法と同様で
ある。

【０１１１】実施例３の通りに作製した画像形成装置を
加速電圧１０ｋｖで両極駆動を行い、従来の片極駆動に
よる画像形成装置と寿命を比較した。なお、本発明にお
ける寿命は“画像形成装置の輝度が半分になる時間"と
定義している。その結果、本発明の方法により寿命はほ
ぼ倍になっていることを確認した。これは、両極駆動を
行うことにより、電子放出素子から放出された電子線
が、蛍光体の特定の一部分のみを励起するのではなく、
二ヶ所に分かれるため、主に蛍光体の劣化を防止したこ
とに起因している。

【０１１２】本発明は実施例１〜３で示したｋ＝３〜１
に限らず、ｋが任意の自然数であっても何ら問題がな
く、同様の効果が得られる。

【０１１３】（実施例４）図８（ａ），（ｂ）に本発明
の第四実施例を示す。図中、８０１は電子放出部８０５
と素子電極８０２，８０３からなる表面伝導型電子放出
素子をはしご型配列した青板ガラスからなる基板であ
る。表面伝導型電子放出素子から放出された電子線はグ
リッド電極８３３に印可された変調信号による電圧値に
より、選択的に開口８３２を通過する。そして、フェー
スプレート８０６上に設置されたアルミバック８０９を
透過し、ストライプ状に配されたカラー蛍光体８０７を
刺激して可視光を発する。８１０はフェースプレート８
０６と基板８０１の間に配された支持枠であり、不図示
の排気管にて内部を真空排気され、真空容器を形成して
いる。画像を表示するために、素子電極８０２，８０３
に接続されている配線（不図示）とグリッド電極８３３
に接続された配線（不図示）を駆動回路（不図示）に接
続し、所望の画像を表示する。

【０１１４】上記の表示パネルの作製方法は実施態様に
示した通りである。

【０１１５】図８（ａ）と（ｂ）はフレーム毎に交互に
繰り返される駆動状態を示しており、図８（ａ）は素子
電極８０２がプラス電位、素子電極８０３がマイナス電
位での電子放出状態を示し、図８（ｂ）はその逆であ
り、素子電極８０２がマイナス電位、素子電極８０３が
プラス電位での電子放出状態を示している。なお、図中
の電子線の曲進量δは次の関係を満足するように設計し
ている（式（１）中、ｋ＝１としたもの）。

【０１１６】 Ｗｐ×（1/2）+ Ｗb×（1/2） ≦ δ ≦ Ｗｐ＋ Ｗｂ×（1/2） ・・ ・（５）。

【０１１７】なお、本実施例では、Ｗｐ＝２００［μ
ｍ］、Ｗｂ＝１５０［μｍ］、δ＝２２０［μｍ］であ
る。電子線の曲進量δは加速電圧と素子電極間に印可さ
れる電位差、そしてフェースプレートとリアプレート間
の距離に依存する。

【０１１８】駆動方法は変調をグリッド電極８３３に接
続された配線を通して行う以外は実施例１に示した方法
と同様である。

【０１１９】実施例４の通りに作製した画像形成装置を
加速電圧１０ｋｖで両極駆動を行い、従来の片極駆動に
よる画像形成装置と寿命を比較した。なお、本発明にお
ける寿命は“画像形成装置の輝度が半分になる時間"と
定義している。その結果、本発明の方法により寿命はほ
ぼ倍になっていることを確認した。これは、両極駆動を
行うことにより、電子放出素子から放出された電子線
が、蛍光体の特定の一部分のみを励起するのではなく、
二ヶ所に分かれるため、主に蛍光体の劣化を防止したこ
とに起因している。

【０１２０】本発明は本実施例で示したｋ＝１に限ら
ず、ｋが任意の自然数であっても何ら問題がなく、同様
の効果が得られる。

【０１２１】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、蛍光体の
特定の一部分のみを励起するのではなく、励起部分が二
ヶ所に分かれるため、蛍光体の劣化を防止することが可
能となる。結果として、平板型画像形成装置の寿命を倍
程度まで伸ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様を示す画像形成装置の断面図
と平面図である。

【図２】本発明の実施態様を示す画像形成装置の断面図
と平面図である。

【図３】本発明を説明する画像形成装置の断面図であ
る。

【図４】本発明の第一の実施例を示す画像形成装置の断
面図である。

【図５】本発明の第一の実施例の画像形成装置を駆動す
るための駆動回路の模式的ブロック図である。

【図６】本発明の第二の実施例を示す画像形成装置の断
面図である。

【図７】本発明の第三の実施例を示す画像形成装置の断
面図である。

【図８】本発明の第四の実施例を示す画像形成装置の断
面図である。

【図９】本発明の平面型表面伝導型電子放出素子の構成
を示す模式的平面図及び断面図である。

【図１０】本発明の表面伝導型電子放出素子の製造方法
を示す模式図である。

【図１１】本発明の表面伝導型電子放出素子の製造に際
して採用できる通電フォーミング処理における電圧波形
の一例を示す模式図である。

【図１２】本発明のマトリクス配置型の電子源基板の一
例を示す模式図である。

【図１３】本発明の画像形成装置の表示パネルの一例を
示す模式図である。

【図１４】蛍光膜の一例を示す模式図である。

【図１５】画像形成装置にＮＴＳＣ方式のテレビ信号に
応じて表示を行なうための駆動回路の一例を示すブロッ
ク図である。

【図１６】本発明の梯子配置型電子源基板の一例を示す
模式図である。

【図１７】本発明の画像形成装置の表示パネルの一例を
示す模式図である。

【図１８】従来の表面伝導型電子放出素子の模式図であ
る。

【符号の説明】

１０１，３０１，４０１，６０１，７０１，８０１，９
０１，１３０１ 基板、リアプレート １０２，１０３，４０２，４０３，６０２，６０３，７
０２，７０３，８０２，８０３，９０２，９０３ 素子
電極 １０４，９０４ 導電性薄膜 １０５，３０５，４０５，６０５，７０５，８０５，９
０５ 電子放出部 １０６，３０６，４０６，６０６，７０６，８０６，１
３０６ ガラス基板、フェースプレート １０７，３０７，４０７，６０７，７０７，８０７，１
３０７，１４０７，１７０７ 蛍光膜、蛍光体 １０８，３０８，４０８，６０８，７０８，８０８，１
４０８ ブラックストライプ、黒色部材 １０９，４０９，６０９，７０９，８０９，１３０９
メタルバック ４１０，６１０，７１０，８１０，１３１０ 支持枠 １２１１，１３１１，１６１１，１７１１ 電子源基板 １２１２，１３１２ Ｘ方向配線 １２１３，１３１３ Ｙ方向配線 １２１４，１３１４，１６１４，１７１４ 表面伝導型
電子放出素子 １２１５ 結線 １３１６，１７１６ フェースプレート １３１７ 外囲器 １５２１ 表示パネル １５２２ 走査回路 １５２３ 制御回路 ５２４，１５２４ シフトレジスタ ５２５，１５２５ ラインメモリ １５２６ 同期信号分離回路 ５２７，１５２７ 変調信号発生器 １６３０，１７３０ 共通配線と接続された容器外端子 １７３１ グリッド電極３３と接続されたＧ１，Ｇ２…
Ｇｎよりなる容器外端子 ８３２，１７３２ 電子が通過するため開口 ８３３，１７３３ グリッド電極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 素子電極と電子放出部からなる電子放出
   素子を配列したリアプレートと、前記素子電極に電圧を
   印加する駆動手段と、前記リアプレートと対向して配置
   されるとともに前記電子放出素子から放出され、曲進す
   る電子の照射により画像が形成される画像形成部材を搭
   載したフェースプレートと、前記リアプレートと前記フ
   ェースプレート間の側壁部とからなる画像形成装置にお
   いて、 前記駆動手段は、前記電子放出素子に印加する電圧の極
   性を周期的に切り替えることを特徴とする画像形成装
   置。
2. 【請求項２】 前記フェースプレートは、少なくとも、
   蛍光体とブラックストライプとを備え、 前記電子放出素子から放出された電子の曲進量と前記蛍
   光体の幅と前記ブラックストライプの幅が、関係式
   [ Ｗｐ×（k/2）+ Ｗｂ×（k/2） ≦ δ ≦Ｗｐ×
   （(k+1)/2）+ Ｗｂ×（k/2） （ここに、δは電子の
   曲進量、Ｗｐ、Ｗｂはそれぞれ曲進方向の蛍光体の幅と
   ブラックストライプの幅であり、ｋは任意の自然数を表
   す）]を満足することを特徴とする請求項１記載の画像
   形成装置。
3. 【請求項３】 前記駆動手段は、前記電子放出素子の配
   列の各行の両端のそれぞれ前記ｋの個数の前記電子放出
   素子から電子を放出させないことを特徴とする請求項１
   又は２のいずれかに記載された画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記駆動手段は、少なくとも前記kの2倍
   の個数の前記電子放出素子を駆動するダミーのデータを
   格納するデータ格納部を備えたことを特徴とする請求項
   １又は２のいずれかに記載された画像形成装置。
5. 【請求項５】前記電子放出素子は、表面伝導型電子放出
   素子であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
   に記載された画像形成装置。