JP2000214818A - 電子源及び前記電子源を備えた画像形成装置とその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 非選択の行或は列の電子放出素子における電子放出状態
を保持させて、行或は列の数が増大することによる輝度
の低下を防止した電子源及び前記電子源を備えた画像形
成装置とその駆動方法を提供する。 【解決手段】 表面伝導型放出素子１０１と負性抵抗特
性を有する素子（表面伝導型放出素子）１００とを直列
に接続した２連非線形素子と、この表面伝導型放出素子
１０１と負性抵抗特性を有する素子１０１とを接続する
中間接続点の電位をダイオード等の非線形素子１０２，
１０３を介して制御する電位制御回路７１０と、２連非
線形素子の両端の電位を制御する電位制御回路７１１と
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子を放出する電
子源及び前記電子源を備えた画像形成装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子放出素子として熱陰極素
子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰
極素子では、例えば電界放出型素子（以下ＦＥ型と記
す）や、金属／絶縁層／金属型放出素子（以下ＭＩＭ型
と記す）や、表面伝導型放出素子などが知られている。

【０００３】ＦＥ型の例としては、例えば、W. P. Dyke
& W. W. Dolan，“Field emission”, Advance in Ele
ctron Physics, 8, 89 (1956)や、或は、C. A. Spind
t，“Physical properties of thin-film field emissi
on cathodes with molybdeniumcones”, J. Appl. Phy
s., 47, 5248 (1976)などが知られている。

【０００４】また、ＭＩＭ型の例としては、例えば、C.
A. Mead，“Operation of tunnel-emission Devices,
J. Appl. Phys., 32,646 (1961)などが知られている。

【０００５】表面伝導型放出素子は、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
電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面
伝導型放出素子としては、前記エリンソン(Elinson)等
によるＳｎＯ2薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によ
るもの［G. Dittmer：“Thin Solid Films”, 9,317 (1
972)］や、Ｉｎ2Ｏ3／ＳｎＯ2薄膜によるもの［M. Hart
well and C. G. Fonstad：”IEEE Trans. ED Conf.”，
519 (1975)］や、カーボン薄膜によるもの［荒木久
他：真空、第２６巻、第１号、２２（１９８３）］等が
報告されている。

【０００６】これらの表面伝導型放出素子の素子構成の
典型的な例として、図２１に前述のM. Hartwellらによ
る素子の平面図を示す。同図において、３００１は基板
で、３００４はスパッタで形成された金属酸化物よりな
る導電性薄膜である。導電性薄膜３００４は図示のよう
にＨ字形の平面形状に形成されている。この導電性薄膜
３００４に、後述の通電フォーミングと呼ばれる通電処
理を施すことにより、電子放出部３００５が形成され
る。図中の間隔Ｌは、０．５〜１［ｍｍ］，幅Ｗは、
０．１［ｍｍ］に設定されている。尚、図示の便宜か
ら、電子放出部３００５は導電性薄膜３００４の中央に
矩形の形状で示したが、これは模式的なものであり、実
際の電子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけ
ではない。

【０００７】M. Hartwellらによる素子をはじめとして
上述の表面伝導型放出素子においては、電子放出を行う
前に導電性薄膜３００４に通電フォーミングと呼ばれる
通電処理を施すことにより電子放出部３００５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、
導電性薄膜３００４の両端に一定の直流電圧、もしく
は、例えば１Ｖ／分程度の非常にゆっくりとしたレート
で昇圧する直流電圧を印加して通電し、導電性薄膜３０
０４を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質せしめ、
電気的に高抵抗な状態の電子放出部３００５を形成する
ことである。尚、局所的に破壊もしくは変形もしくは変
質した導電性薄膜３００４の一部には亀裂が発生する。
この通電フォーミング後に導電性薄膜３００４に適宜の
電圧を印加した場合には、亀裂付近において電子放出が
行われる。

【０００８】上述の表面伝導型放出素子は、構造が単純
で製造も容易であることから、大面積にわたり多数の素
子を形成できる利点がある。そこで、例えば本願出願人
による特開昭６４−３１３３２号公報において開示され
るように、多数の素子を配列して駆動するための方法が
研究されている。

【０００９】また、表面伝導型放出素子の応用について
は、例えば、画像表示装置、画像記録装置などの画像形
成装置や荷電ビーム源、等が研究されている。

【００１０】特に画像表示装置への応用としては、例え
ば本願出願人による米国特許第５，０６６，８８３号や
特開平２−２５７５５１号公報において開示されている
ように、表面伝導型放出素子と電子ビームの照射により
発光する蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置が
研究されている。表面伝導型放出素子と蛍光体とを組み
合わせて用いた画像表示装置は、従来の他の方式の画像
表示装置よりも優れた特性が期待されている。例えば、
近年普及してきた液晶表示装置と比較しても、自発光型
であるためバックライトを必要としない点や、視野角が
広い点が優れているといえる。

【００１１】本願発明者らは上記従来技術に記載したも
のを初めとして、種々の材料、製法、構造の表面伝導型
放出素子を試みてきた。更に、多数の表面伝導型放出素
子を配列したマルチ電子源、並びにこのマルチ電子源を
応用した画像表示装置について研究を行ってきた。

【００１２】本願発明者らは、例えば図２２に示す電気
的な配線方法によるマルチ電子源を試みてきた。即ち、
表面伝導型放出素子を２次元的に多数個配列し、これら
の素子を図示のようにマトリクス状に配線したマルチ電
子源である。

【００１３】図中、４００１は表面伝導型放出素子を模
式的に示したもの、４００２は行配線、４００３は列配
線である。行配線４００２及び列配線４００３は、実際
には有限の電気抵抗を有するものであるが、図において
は配線抵抗４００４及び４００５として示されている。
上述のような配線方法を、単純マトリクス配線と呼ぶ。
尚、図示の便宜上、６×６のマトリクスで示している
が、マトリクスの規模はむろんこれに限ったわけではな
く、例えば画像表示装置用のマルチ電子源の場合には、
所望の画像表示を行うのに足りるだけの素子を配列し配
線するものである。

【００１４】表面伝導型放出素子を単純マトリクス配線
したマルチ電子源においては、所望の電子ビームを出力
させるため、行配線４００２及び列配線４００３に適宜
の電気信号を印加する。例えば、マトリクスの中の任意
の１行の表面伝導型放出素子を駆動するには、選択する
行の行配線４００２には選択電圧Ｖsを印加し、同時に
非選択の行の行配線４００２には非選択電圧Ｖnsを印加
する。これと同期して列配線４００３に電子を出力する
ための駆動電圧Ｖeを印加する。この方法によれば、配
線抵抗４００４及び４００５による電圧降下を無視すれ
ば、選択する行の表面伝導型放出素子には、（Ｖe−Ｖ
s）の電圧が印加され、また非選択行の表面伝導型放出
素子には（Ｖe−Ｖns）の電圧が印加される。Ｖe，Ｖ
s，Ｖnsを適宜の大きさの電圧にすれば選択する行の表
面伝導型放出素子だけから所望の強度の電子が出力され
るはずであり、また列配線の各々に異なる駆動電圧Ｖe
を印加すれば、選択する行の素子の各々から異なる強度
の電子ビームが出力されるはずである。また、表面伝導
型放出素子の応答速度は高速であるため、駆動電圧Ｖe
を印加する時間の長さを変えれば、電子ビームが出力さ
れる時間の長さも変えることができるはずである。

【００１５】従って、表面伝導型放出素子を単純マトリ
クス配線したマルチ電子源はいろいろな応用可能性があ
り、例えば画像情報に応じた電気信号を適宜印加すれ
ば、画像表示装置用の電子源として好適に用いることが
できる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな表面伝導型放出素子をマトリクス状に配線した（単
純マトリクス）マルチ電子源には、以下に述べるような
問題が発生していた。

【００１７】単純マトリクス構成の電子源では、前述の
ようにある行配線を選択し、他の行配線を非選択状態に
し、列配線には表示する画像データに応じた画像信号を
印加して駆動し、選択する行配線を順次切換えて全体の
素子を駆動する、いわゆる線順次駆動を行っている。従
って、行配線の数が多くなると１つの行を選択するため
の割当て時間が短くなってしまう。従って、各素子から
放出される電子の必要量が決まっている場合、この割り
当て時間が短くなった分だけ、その放出される電子量を
増大させるために駆動電流を増やす必要が生じる。また
画像形成装置で必要とされる表示輝度を得るために、同
じく駆動電流量を増やすか、蛍光体に印加する電子を加
速するための電圧を更に高くする必要がある。しかし、
このような方法による放出電子量の調整は、行配線の数
が所定数以上になると困難になってくる。

【００１８】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、選択されない電子放出素子が電子を放出する状態を
保持できる電子源を提供することを目的とする。

【００１９】また本発明の目的は、非選択の行或は列の
電子放出素子における電子放出状態を保持させて、行或
は列の数が増大することによる輝度の低下を防止した電
子源及び前記電子源を備えた画像形成装置とその駆動方
法を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の電子源は以下のような構成を備える。即ち、
表面伝導型放出素子と負性抵抗特性を有する素子とを直
列に接続した２連非線形素子と、前記表面伝導型放出素
子と負性抵抗特性を有する素子とを接続する中間接続点
の電位を制御する第１電位制御回路と、前記２連非線形
素子の両端の電位を制御する第２電位制御回路とを有す
ることを特徴とする。

【００２１】上記目的を達成するために本発明の画像形
成装置は以下のような構成を備える。即ち、表面伝導型
放出素子と負性抵抗特性を有する素子とを直列に接続し
た２連非線形素子と、前記表面伝導型放出素子と負性抵
抗特性を有する素子とを接続する中間接続点の電位を制
御する第１電位制御回路と、前記２連非線形素子の両端
の電位を制御する第２電位制御回路とを有する電子源
と、入力される画像信号に応じて前記電子源を駆動する
駆動手段と、前記電子源から放出された電子によって発
光する発光手段とを有することを特徴とする。

【００２２】上記目的を達成するために本発明の画像形
成装置の駆動方法は以下のような工程を備える。即ち、
表面伝導型放出素子と負性抵抗特性を有する素子とを直
列に接続した２連非線形素子を並列に複数個接続した梯
子状２連非線形素子群を有する電子源を用いた画像形成
装置の駆動方法であって、前記梯子状２連非線形素子群
のそれぞれを順次選択する選択工程と、前記選択工程で
選択された２連非線形素子群に対して画像信号に応じた
電圧を印加する工程と、前記選択工程で選択されない２
連非線形素子群をフローティング状態にする工程とを有
することを特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳し
く説明する前に、本実施の形態に係る電子発生装置（電
子源）と、それを用いた画像形成装置の特徴について説
明する。

【００２４】本実施の形態の電子発生装置における少な
くとも１つの電子放出素子は、表面伝導型放出素子から
なる２つの負性抵抗性素子（ａ）（ｂ）を図４に示した
ように直列接続した２連非線形素子を備える。

【００２５】まず表面伝導型放出素子の典型的なＩ−Ｖ
特性、即ち該素子に流れる電流（Ｉf）と該素子に印加
される電圧（Ｖf）との関係について図５を参照して説
明する。

【００２６】本実施の形態に係る表面伝導型放出素子
は、適宜の分圧の有機物が存在する雰囲気の下において
は、該素子に印加される電圧（Ｖf）に対して、その素
子に流れる電流（Ｉf）は必ずしも一義的に定まるもの
ではない。その特性には大別して２つの型があるが、こ
のうち第１の型においては、その素子に流れる電流（Ｉ
f）は、印加電圧（Ｖf）を０[Ｖ]から増加させていくに
つれて一旦は増加するが、その後、電流が減少に転じ、
更にその後は、ほぼ一定若しくは微増傾向を示す（図中
７０２）。

【００２７】一方、第２の型においては、その素子に流
れる電流（Ｉf）は、印加電圧（Ｖf）を０[Ｖ]から増加
させていくにつれて常に増加傾向を示すものである（図
中、破線７００，７０１）。これら第１、第２の型が生
じる違いは、印加電圧（Ｖf）を増加する速度に依存し
ている。

【００２８】ここでは説明の便宜上、第１の型を静特
性、第２の型を動特性と呼ぶことにする。

【００２９】図５において、実線は約１Ｖ／分以下の電
圧掃引スピードで得られる静特性を示している。つま
り、Ｖf＝０〜Ｖtrの領域（領域Ａ）では、素子に流れ
る素子電流（Ｉf）は素子電圧（Ｖf）の増加に伴って単
調増加し、Ｖtrで最大となる。また素子電圧Ｖf＝Ｖtr
〜Ｖstの領域（領域Ｂ）では、素子に流れる電流（Ｉ
f）は、素子電圧（Ｖf）の増加に伴って減少する、いわ
ゆる、電圧制御型負性抵抗特性（以下、ＶＣＮＲ[Volta
ge Controlled Negative Resistance]特性という）を示
す。更に、素子電圧Ｖf＝Ｖst〜Ｖｄの領域（領域Ｃ）
では、該素子に流れる電流（Ｉf）は電圧（Ｖf）の増加
に対してほとんど変化しない。尚、電圧Ｖtrは、素子電
流Ｉfが極大値を示すときの素子印加電圧を示し、電圧
Ｖstは素子電流Ｉfの減少曲線の接線のうち最大傾き接
線のＶf軸切片である。一方、素子からの放出電流（Ｉ
e）は電圧（Ｖf）の増加に伴い、電圧Ｖthを電子放出閾
値電圧として増加していく（図中７０３）。

【００３０】また、図中破線７００は、約１０Ｖ／秒以
上の電圧掃引スピードで得られる動特性を示している。
つまり最大素子電圧Ｖｄで掃引した場合（Ｉf（Ｖｄ）
曲線参照）、電圧Ｖth付近から素子に流れる電流（Ｉ
f）が徐々に増加し、素子電圧Ｖｄで静特性を示す素子
電流Ｉfとほぼ一致する素子電流値が得られている。ま
た、破線７０１は、最大電圧Ｖstで掃引した場合（Ｉf
（Ｖst）曲線参照）を示しており、領域Ａ，Ｂにおいて
素子電流Ｉfは徐々に増大し、素子電圧Ｖstにおいて、
静特性のＩfとほぼ一致する特性を示す。もちろん、上
記Ｉ−Ｖ特性に関する静特性及び動特性は、素子を構成
する材料、素子形態などを変更することにより変化する
が、一般に良好な電子放出特性を有する表面伝導型放出
素子は、上記２つの特性を有しているといってよい。

【００３１】次に上記特性を持つ素子（ａ）（ｂ）を図
４のように２つ直列に接続した２連非線形素子のＩ−Ｖ
特性について図６（Ａ）〜（Ｄ）を参照して説明する。
ここでは簡単のために、同じ特性の２つの表面伝導型放
出素子（ａ），（ｂ）を直列に接続した２連非線形素子
の場合で説明する。

【００３２】まず２連非線形素子の両端の電圧Ｖ１，Ｖ
２の電位差を０[Ｖ]から各素子が静特性を示すように徐
々に昇圧した場合について説明する。

【００３３】図６（Ａ）において、破線は電圧Ｖ１を基
準にみた素子（ａ）の静特性を示し、実線は電圧Ｖ２を
基準にみた素子（ｂ）の静特性を示している。これら両
素子を流れる電流は等しいので、その中間接続点の電圧
Ｖ３は両特性の交点である（ii）となる。

【００３４】図６（Ｂ）は、更に電圧が上昇し（Ｖ１−
Ｖ２）が両素子のＶtrの和｛Ｖtr（ａ）＋Ｖtr（ｂ）｝
に等しくなった場合を示している。図から分かるよう
に、複数の動作点（(i)〜(iii)）が発生する。但し、２
つの素子が同じ特性ならば通常は動作点（ii）の状態に
なり易い。

【００３５】この状態から更に電圧が上昇した場合を図
６（Ｃ）、（Ｄ）に示す。これらの状態では完全に安定
した３つの動作点（i）（ii）（iii）を持つようにな
る。但し、以上の説明のように、２つの素子への印加電
圧を０[Ｖ]から徐々に昇圧し、両素子が完全に同じ特性
ならば（Ｂ）の状態からの連続で、動作点（ii）の状態
になる。ここで、図６（Ｃ）、（Ｄ）の状態で、何らか
の方法により中間接続点の電圧Ｖ３を制御することによ
り、動作点（i），（iii）では素子（ｂ）からの電子放
出Ｉe（ｂ）はあるが、素子（ａ）からの電子放出がな
い。また動作点（ii）では、素子（ａ），（ｂ）ともに
電子放出がない。動作点（i）では素子（ａ）からの電
子放出はあるが、素子（ｂ）からの電子放出がない。こ
れら動作点は安定しているために図６（Ｃ）、（Ｄ）の
間で印加電圧が変化し、中間接続点の電圧Ｖ３を外部か
ら変化させない限り、それぞれの状態を維持し続ける。

【００３６】本実施の形態では、図１のように、これら
２連非線形素子１００，１０１を２本の行配線で梯子状
に多数並列接続した梯子状２連非線形素子群を備え、更
に梯子状の２連非線形素子群を複数行並べて、各行配線
は電位制御回路７１１に接続し、また、同じ列に並ぶ各
２連非線形素子の中間接続点を列配線により同じ電位制
御回路７１０に接続する。この接続の際、列配線と各中
間接続点の間にダイオード、ＭＩＭ、トランジスタなど
の非線形素子１０２，１０３を挿入した形で接続する。

【００３７】図１では、１つの中間接続点から２つの非
線形素子１０２，１０３と２本の列配線を通じて電位制
御回路７１０に接続しているが、実施の形態によっては
１つの非線形素子と１本の列配線のみで、この電位制御
回路７１０に接続してもよい。

【００３８】以上の構成により選択した行（あるいは
列）にある各２連非線形素子の動作点を上記（i），（i
i），（iii）のいずれかに、しかも素子ごとに所望の動
作点となるように状態書き込みを行い。その書込みを行
っている期間に、その書き込み動作とは独立して非選択
行（あるいは列）にある２連非線形素子１００，１０１
はそれまでの動作点を維持し続けて動作させることが可
能となる。これにより、行列状に多数配置された素子の
うち、所望の素子から電子放出を続行させることがで
き、またその動作を切り替えることが可能となる。

【００３９】ここで２連非線形素子１００，１０１のう
ち一方の素子から放出された電子はターゲットまで到達
するが、他方の素子から放出された電子はターゲット
（図７〜図９の５０１）まで到達できない構成としてお
く。

【００４０】例えば図７のように、表面伝導型放出素子
から放出される電子の起動は素子への印加電圧の正極側
へシフトすることを利用して、片方の素子１００の電子
の軌道位置に正極側電位と等電位の電極５００を設け、
その素子１００から放出された電子をその電極５００に
吸収させる。或は図８のように、片方の素子１００から
放出される電子の軌道位置には、素子１０１と同様に高
圧電極は設けるが、ターゲット（蛍光体）５０１を配置
しない。或は図９のように、後述する垂直型表面伝導型
放出素子で構成して、正極側の素子１００から放出され
る電子は正極側配線５０２に吸収されてターゲット５０
１に到達できない構成とする。

【００４１】以上説明した具体的な構成および作製方
法、動作方法の詳細は実施の形態で述べる。

【００４２】次に本発明の実施の形態に係る画像表示装
置の駆動方法について説明する。

【００４３】図２は、本実施の形態の表面伝導型放出素
子を含む画像表示装置の構成および駆動方法を説明する
ための図である。なお、各素子の作製法については後で
述べる。

【００４４】図２に示すように、２本の行配線Ｖxm、例
えばＶx1とＶx2の間に表面伝導型放出素子を２つ直列に
接続した２連非線形素子が梯子状に並列接続されてい
る。これらの２連非線形素子のうち一方の表面伝導型放
出素子（図中下の段の素子）から放出された電子はター
ゲットに到達するが、もう一方の表面伝導型放出素子
（図中上の段の素子）から放出された電子は行配線に遮
られてターゲットに照射することがない構造となってい
る。

【００４５】また２連非線形素子の中間接続点は、２本
の列配線Ｖyn、例えばＶy1とＶy2とダイオードのカソー
ドを接続する。ここで図中左端の列、即ち素子２００乃
至２０３が接続されている列配線（Ｖy1、Ｖy2）を選択
して状態書き込み列とし、他の列を状態維持列とする。
書き込む状態は素子２０１，２０２をオン（印加電圧が
高い状態）に、逆に素子２００，２０３をオフ（印加電
圧が低い状態）にする。各配線及び２連非線形素子の中
間接続点の電圧をＶ１からＶ１５で示す。

【００４６】図３（Ａ）〜（Ｄ）に各電圧の変化を示
す。但し、電圧Ｖ３は０[Ｖ]固定であり、電圧Ｖ１２〜
Ｖ１５は不定状態（フローティング状態）である。ここ
で２連非線形素子２００，２０１の場合について説明す
る。電圧Ｖ１は１[Ｖ]で固定であり、電圧Ｖ２を−１０
[Ｖ]から−１４[Ｖ]まで変化させる。ここで列配線Ｖy
1，Ｖy2の電位が０[Ｖ]で固定なので、中間接続点の電
圧Ｖ４はダイオードの順方向電圧降下分Ｖdf以内の電
位、即ち±０．７[Ｖ]以内となる。このとき、図３
（Ａ）に示すように、電圧Ｖ４は０[Ｖ]となり、素子２
００に１[Ｖ]、素子２０１に１４[Ｖ]が印加された状態
で安定する。

【００４７】次に、同じ書込み列の２連非線形素子２０
２，２０３の場合について説明する。

【００４８】電圧Ｖ６は−１[Ｖ]で固定であり、電圧Ｖ
５は１０[Ｖ]から１４[Ｖ]まで変化する。ここで中間接
続点の電圧Ｖ７は、やはり±０．７[Ｖ]以内となる。こ
の場合は図３（Ｂ）に示すように、電圧Ｖ７は０[Ｖ]と
なり、素子２０２に１４[Ｖ]、素子２０３に１[Ｖ]が印
加された状態で安定する。

【００４９】次に状態維持列の素子について説明する。
状態維持列の列配線は外部の特定電位に接続されず、し
かもその列配線にはダイオードのアノードあるいはカソ
ードのどちらかしか接続されていないので、状態維持列
のダイオードは全てオフとなり、列配線とは切り離れた
状態と同等となる。このとき各２連非線形素子に印加さ
れる電圧は、図３（Ｃ）乃至（Ｄ）に示す範囲内である
ので、各動作点は維持される。

【００５０】このようにして、書き込み列を順次選択し
て切り換えることにより、マトリクス状に配置された全
ての素子のオン−オフ状態を所望の状態に切り替えて維
持することが可能となる。

【００５１】さらにこのマトリクス電子源と対向させ
て、高電圧を印加した蛍光体ターゲットを設けてあり、
図１０のように所望のパターンで書き込んだ電子源のオ
ン−オフ状態に合わせて、図１１のように各蛍光体７１
４の発光／非発光を切り替えることができる。これによ
り所望の画像を蛍光体面上に表示することが可能とな
る。図１０において、７０１はオン状態で電子を放出す
るが、その電子は蛍光体に到達しない素子を示し、７０
３はオフ状態で電子を放出しない素子を示している。７
０２，７０４は共に、それら素子から放出された電子が
蛍光体に到達する素子であり、７０２はオフ状態で電子
を放出しない素子を示し、７０４はオン状態で電子を放
出して画素を表示している素子を示している。図１１で
は、蛍光体７１４ａは発光されず、７１４ｂは素子７０
４からの電子により発光している状態を示している。

【００５２】図１２は、前述した図１や図２に示すよう
な、梯子状に多数並列接続した梯子状２連非線形素子群
を備える電子源への状態書込み処理を示すフローチャー
トである。尚、図１や図２では、列配線単位での書込み
を行っているが、行と列とを入れ替えて行単位での書込
みを行ってもよいことはもちろんである。

【００５３】まずステップＳ１で、図２に示すように行
又は列配線対を選択し、非選択の行又は列配線をフロー
ティング状態とする。次にステップＳ２で、その選択さ
れた行又は列に表示する表示データに応じて、該当する
各２連非線形素子に状態書込みを実行する。そしてステ
ップＳ３に進み、表示対象である全ての行又は列配線に
対応する２連非線形素子への書込みが終了したかを調
べ、終了していなければステップＳ１に戻り、次の行又
は列配線を選択して、前述と同様の処理を実行する。

【００５４】これにより、表示すべき対象２連非線形素
子の全てに対して書込みが終了すると、非選択の行又は
列の２連非線形素子からも電子が放出される状態が維持
される。このため、行又は列配線の数が増大して、１つ
の行或は列に該当する表示周期が短くなった場合でも、
放出される電子量が減少することによる輝度の低下等の
不具合の発生を防止できる。

【００５５】（表示パネルの構成と製造法）次に、本発
明を適用した画像表示装置の表示パネルの構成と製造法
について、具体的な例を示して説明する。

【００５６】図１３は、実施の形態に用いた表示パネル
の斜視図であり、その内部構造を示すためにパネルの一
部を切り欠いて示している。

【００５７】図中、１００５はリアプレート、１００６
は側壁、１００７はフェースプレートであり、１００５
〜１００７により表示パネルの内部を真空に維持するた
めの気密容器を形成している。気密容器を組み立てるに
あたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性を保
持させるため封着する必要があるが、例えばフリットガ
ラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中
で、摂氏４００〜５００度で１０分以上焼成することに
より封着を達成した。気密容器内部を真空に排気する方
法については後述する。

【００５８】リアプレート１００５には、基板１００１
が固定されているが、該基板上には表面伝導型放出素子
１００２がｎ×ｍ個形成されている。ここでｎ，ｍは２
以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて
適宜設定される。例えば、高品位テレビジョンの表示を
目的とした表示装置においては、ｎ＝３０００，ｍ＝１
０００以上の数を設定することが望ましい。本実施の形
態においては、ｎ＝３０７２，ｍ＝１０２４とした。ｎ
×ｍ個の表面伝導型放出素子は、ｍ本の行配線１００３
とｎ本の列配線１００４により単純マトリクス配線され
ている。、１００１〜１００４によって構成される部分
をマルチ電子源と呼ぶ。なお、マルチ電子源の製造方法
や構造については、後で詳しく述べる。

【００５９】本実施の形態においては、気密容器のリア
プレート１００５にマルチ電子源の基板１００１を固定
する構成としたが、マルチ電子源の基板１００１が十分
な強度を有するものである場合には、気密容器のリアプ
レートとしてマルチ電子源の基板１００１自体を用いて
もよい。

【００６０】また、フェースプレート１００７の下面に
は、蛍光膜１００８が形成されている。本実施の形態は
カラー表示装置であるため、蛍光膜１００８の部分には
ＣＲＴの分野で用いられる赤、緑、青、の３原色の蛍光
体が塗り分けられている。各色の蛍光体は、例えば図１
４（Ａ）に示すようにストライプ状に塗り分けられ、蛍
光体のストライプの間には黒色の導電体１０１０が設け
てある。黒色の導電体１０１０を設ける目的は、電子ビ
ームの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが
生じないようにするためや、外光の反射を防止して表示
コントラストの低下を防ぐため、電子ビームによる蛍光
膜のチャージアップを防止するためなどである。黒色の
導電体１０１０には、黒鉛を主成分として用いたが、上
記の目的に適するものであればこれ以外の材料を用いて
も良い。

【００６１】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は図１
４（Ａ）に示したストライプ状の配列に限られるもので
はなく、例えば図１４（Ｂ）に示すようなデルタ状配列
や、それ以外の配列であってもよい。なお、モノクロー
ムの表示パネルを作成する場合には、単色の蛍光体材料
を蛍光膜１００８に用いればよく、また黒色導電材料は
必ずしも用いなくともよい。

【００６２】また、蛍光膜１００８のリアプレート側の
面には、ＣＲＴの分野では公知のメタルバック１００９
を設けてある。メタルバック１００９を設けた目的は、
蛍光膜１００８が発する光の一部を鏡面反射して光利用
率を向上させるためや、負イオンの衝突から蛍光膜１０
０８を保護するためや、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ためや、蛍光膜１００８を
励起した電子の導電路として作用させるためなどであ
る。メタルバック１００９は、蛍光膜１００８をフェー
スプレート基板１００７上に形成した後、蛍光膜表面を
平滑化処理し、その上にＡｌを真空蒸着する方法により
形成した。なお、蛍光膜１００８に低電圧用の蛍光体材
料を用いた場合には、メタルバック１００９は用いな
い。

【００６３】また、本実施の形態では用いなかったが、
加速電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、
フェースプレート基板１００７と蛍光膜１００８との間
に、例えばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよ
い。

【００６４】また、行端子Ｄx1〜Ｄxm及び列端子Ｄy1〜
ＤynおよびＨｖは、この表示パネルと不図示の電気回路
とを電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続
用端子である。Ｄx1〜Ｄxmはマルチ電子源の行配線１０
０３と、Ｄy1〜Ｄynはマルチ電子源の列配線１００４
と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバック１００９と
電気的に接続している。

【００６５】また、気密容器内部を真空に排気するに
は、気密容器を組み立てた後、不図示の排気管と真空ポ
ンプとを接続し、気密容器内を１０のマイナス７乗[tor
r]程度の真空度まで排気する。その後、排気管を封止す
るが、気密容器内の真空度を維持するために、封止の直
前あるいは封止後に気密容器内の所定の位置にゲッター
膜（不図示）を形成する。ゲッター膜とは、例えばＢａ
を主成分とするゲッター材料をヒータもしくは高周波加
熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲッター
膜の吸着作用により気密容器内は１×１０マイナス５乗
乃至１×１０マイナス７乗[torr]の真空度に維持され
る。

【００６６】以上、本発明の実施の形態の表示パネルの
基本構成と製法を説明した。

【００６７】次に、本実施の形態の表示パネルに用いた
マルチ電子源の製造方法について説明する。本実施の形
態の画像表示装置に用いるマルチ電子源は、表面伝導型
放出素子を単純マトリクス配線した電子源であれば、表
面伝導型放出素子の材料や形状あるいは製法に制限はな
い。しかしながら本願発明者らは、表面伝導型放出素子
の中では、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜か
ら形成したものが電子放出特性に優れ、しかも製造が容
易に行えることを見出している。従って、高輝度で大画
面の画像表示装置のマルチ電子源に用いるには最も好適
であると言える。そこで、上記実施の形態の表示パネル
においては、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜
から形成した表面伝導型放出素子を用いた。そこで、ま
ず好適な表面伝導型放出素子について基本的な構成と製
法および特性を説明し、その後で多数の素子を単純マト
リクス配線したマルチ電子源の構造について述べる。

【００６８】（表面伝導型放出素子の好適な素子構成と
製法）電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形
成する表面伝導型放出素子の代表的な構成には、平面型
と垂直型の２種類があげられる。（平面型の表面伝導型
放出素子）まず最初に、平面型の表面伝導型放出素子の
素子構成と製法について説明する。

【００６９】図１５に示すのは、平面型の表面伝導型放
出素子の構成を説明するための平面図（ａ）および断面
図（ｂ）である。図中、１１０１は基板、１１０２と１
１０３は素子電極、１１０４は導電性薄膜、１１０５は
通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１１
１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。

【００７０】基板１１０１としては、例えば、石英ガラ
スや青板ガラスをはじめとする各種ガラス基板や、アル
ミナをはじめとする各種セラミクス基板、あるいは上述
の各種基板上に例えばＳｉＯ2を材料とする絶縁層を積
層した基板などを用いることができる。

【００７１】また基板１１０１上に基板面と平行に対向
して設けられた素子電極１１０２と１１０３は、導電性
を有する材料によって形成されている。例えば、Ｎｉ，
Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ａｇ
等をはじめとする金属、あるいはこれらの金属の合金、
あるいはＩｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2をはじめとする金属酸化
物、ポリシリコンなどの半導体、などの中から適宜材料
を選択して用いればよい。電極を形成するには、例えば
真空蒸着などの製膜技術とフォトリソグラフィー、エッ
チングなどのパターニング技術を組み合わせて用いれば
容易に形成できるが、それ以外の方法（例えば印刷技
術）を用いて形成しても差し支えない。

【００７２】素子電極１１０２と１１０３の形状は、当
該電子放出素子の応用目的に合わせて適宜設計される。
一般的には、電極間隔Ｌは通常は数百オングストローム
から数百マイクロメータの範囲から適当な数値を選んで
設計されるが、なかでも表示装置に応用するために好ま
しいのは数マイクロメータより数十マイクロメータの範
囲である。また、素子電極の厚さｄについては、通常は
数百オングストロームから数マイクロメータの範囲から
適当な数値が選ばれる。

【００７３】また、導電性薄膜１１０４の部分には、微
粒子膜を用いる。ここで述べた微粒子膜とは、構成要素
として多数の微粒子を含んだ膜（島状の集合体も含む）
のことをさす。微粒子膜を微視的に調べれば、通常は、
個々の微粒子が離間して配置された構造か、あるいは微
粒子が互いに隣接した構造か、あるいは微粒子が互いに
重なり合った構造が観測される。

【００７４】微粒子膜に用いた微粒子の粒径は、数オン
グストロームから数千オングストロームの範囲に含まれ
るものであるが、なかでも好ましいのは１０オングスト
ロームから２００オングストロームの範囲のものであ
る。また、微粒子膜の膜厚は、以下に述べるような諸条
件を考慮して適宜設定される。即ち、素子電極１１０２
あるいは１１０３と電気的に良好に接続するのに必要な
条件、後述する通電フォーミングを良好に行うのに必要
な条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後述する適宜の値に
するために必要な条件、などである。

【００７５】具体的には、数オングストロームから数千
オングストロームの範囲のなかで設定するが、なかでも
好ましいのは１０オングストロームから５００オングス
トロームの間である。

【００７６】また、微粒子膜を形成するのに用いられう
る材料としては、例えば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａ
ｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｐｂ，などをはじめとする金属や、ＰｄＯ，Ｓ
ｎＯ2，Ｉｎ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｓｂ2Ｏ3，などをはじめと
する酸化物や、ＨｆＢ2，ＺｒＢ2，ＬａＢ6，ＣｅＢ6，
ＹＢ4，ＧｄＢ4，などをはじめとする硼化物や、Ｔｉ
Ｃ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ，などをは
じめとする炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，などを
はじめとする窒化物や、Ｓｉ，Ｇｅ，などをはじめとす
る半導体や、カーボン、などがあげられ、これらの中か
ら適宜選択される。

【００７７】以上述べたように、導電性薄膜１１０４を
微粒子膜で形成したが、そのシート抵抗値については、
１０の３乗から１０の７乗[Ω／□]の範囲に含まれるよ
う設定した。

【００７８】なお、導電性薄膜１１０４と素子電極１１
０２および１１０３とは、電気的に良好に接続されるの
が望ましいため、互いの一部が重なりあうような構造を
とっている。その重なり方は、図１５の例においては、
下から、基板、素子電極、導電性薄膜の順序で積層した
が、場合によっては下から基板、導電性薄膜、素子電
極、の順序で積層しても差し支えない。

【００７９】また、電子放出部１１０５は、導電性薄膜
１１０４の一部に形成された亀裂状の部分であり、電気
的には周囲の導電性薄膜よりも高抵抗な性質を有してい
る。亀裂は、導電性薄膜１１０４に対して、後述する通
電フォーミングの処理を行うことにより形成する。この
亀裂内には、数オングストロームから数百オングストロ
ームの粒径の微粒子を配置する場合がある。なお、実際
の電子放出部の位置や形状を精密かつ正確に図示するの
は困難なため、図１５においては模式的に示した。

【００８０】また、薄膜１１１３は、炭素もしくは炭素
化合物よりなる薄膜で、電子放出部１１０５およびその
近傍を被覆している。薄膜１１１３は、通電フォーミン
グ処理後に、後述する通電活性化の処理を行うことによ
り形成する。

【００８１】薄膜１１１３は、単結晶グラファイト、多
結晶グラファイト、非晶質カーボン、のいずれかか、も
しくはその混合物であり、膜厚は５００[オングストロ
ーム]以下とするが、３００[オングストローム]以下と
するのがさらに好ましい。

【００８２】なお、実際の薄膜１１１３の位置や形状を
精密に図示するのは困難なため、図１５においては模式
的に示した。また、平面図（ａ）においては、薄膜１１
１３の一部を除去した素子を図示した。

【００８３】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施の形態においては以下のような素子を用いた。

【００８４】即ち、基板１１０１には青板ガラスを用
い、素子電極１１０２と１１０３にはＮｉ薄膜を用い
た。素子電極の厚さｄは１０００[オングストローム]、
電極間隔Ｌは２[マイクロメータ]とした。

【００８５】微粒子膜の主要材料としてＰｄもしくはＰ
ｄＯを用い、微粒子膜の厚さは約１００[オングストロ
ーム]、幅Ｗは１００[マイクロメータ]とした。

【００８６】次に、好適な平面型の表面伝導型放出素子
の製造方法について説明する。

【００８７】図１６（ａ）〜（ｄ）は、表面伝導型放出
素子の製造工程を説明するための断面図で、各部材の表
記は図１５と同一である。

【００８８】（１）まず、図１６（ａ）に示すように、
基板１１０１上に素子電極１１０２および１１０３を形
成する。

【００８９】形成するにあたっては、あらかじめ基板１
１０１を洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に洗浄後、
素子電極の材料を堆積させる。（堆積する方法として
は、例えば、蒸着法やスパッタ法などの真空成膜技術を
用ればよい。）その後、堆積した電極材料を、フォトリ
ソグラフィー・エッチング技術を用いてパターニング
し、（ａ）に示した一対の素子電極（１１０２と１１０
３）を形成する。

【００９０】（２）次に、同図（ｂ）に示すように、導
電性薄膜１１０４を形成する。

【００９１】形成するにあたっては、まず（ａ）の基板
に有機金属溶液を塗布して乾燥し、加熱焼成処理して微
粒子膜を成膜した後、フォトリソグラフィー・エッチン
グにより所定の形状にパターニングする。ここで、有機
金属溶液とは、導電性薄膜に用いる微粒子の材料を主要
元素とする有機金属化合物の溶液である。具体的には、
本実施の形態では主要元素としてＰｄを用いた。また、
実施の形態では塗布方法として、ディッピング法を用い
たが、それ以外の例えばスピンナー法やスプレー法を用
いてもよい。

【００９２】また、微粒子膜で作られる導電性薄膜の成
膜方法としては、本実施の形態で用いた有機金属溶液の
塗布による方法以外の、例えば真空蒸着法やスパッタ
法、あるいは化学的気相堆積法などを用いる場合もあ
る。

【００９３】（３）次に、同図（ｃ）に示すように、フ
ォーミング用電源１１１０から素子電極１１０２と１１
０３の間に適宜の電圧を印加し、通電フォーミング処理
を行って、電子放出部１１０５を形成する。

【００９４】通電フォーミング処理とは、微粒子膜で作
られた導電性薄膜１１０４に通電を行って、その一部を
適宜に破壊、変形、もしくは変質せしめ、電子放出を行
うのに好適な構造に変化させる処理のことである。微粒
子膜で作られた導電性薄膜のうち電子放出を行うのに好
適な構造に変化した部分（即ち電子放出部１１０５）に
おいては、薄膜に適当な亀裂が形成されている。なお、
電子放出部１１０５が形成される前と比較すると、形成
された後は素子電極１１０２と１１０３の間で計測され
る電気抵抗は大幅に増加する。

【００９５】通電方法をより詳しく説明するために、図
１７に、フォーミング用電源１１１０から印加する適宜
の電圧波形の一例を示す。微粒子膜で作られた導電性薄
膜をフォーミングする場合には、パルス状の電圧が好ま
しく、本実施の形態の場合には同図に示したようにパル
ス幅Ｔ１の三角波パルスをパルス間隔Ｔ２で連続的に印
加した。その際には、三角波パルスの波高値Ｖｐｆを、
順次昇圧した。また、電子放出部１１０５の形成状況を
モニタするためのモニタパルスＰｍを適宜の間隔で三角
波パルスの間に挿入し、その際に流れる電流を電流計１
１１１で計測した。

【００９６】本実施の形態においては、例えば１０のマ
イナス５乗[torr]程度の真空雰囲気下において、例えば
パルス幅Ｔ１を１[ミリ秒]、パルス間隔Ｔ２を１０[ミ
リ秒]とし、波高値Ｖｐｆを１パルスごとに０．１[Ｖ]
ずつ昇圧した。そして、三角波を５パルス印加するたび
に１回の割りで、モニタパルスＰｍを挿入した。フォー
ミング処理に悪影響を及ぼすことがないように、モニタ
パルスの電圧Ｖｐｍは０．１[Ｖ]に設定した。そして、
素子電極１１０２と１１０３の間の電気抵抗が１×１０
の６乗[Ω]になった段階、即ちモニタパルス印加時に電
流計１１１１で計測される電流が１×１０のマイナス７
乗[Ａ]以下になった段階で、フォーミング処理にかかわ
る通電を終了した。

【００９７】なお、上記の方法は、本実施の形態の表面
伝導型放出素子に関する好ましい方法であり、例えば微
粒子膜の材料や膜厚、あるいは素子電極間隔Ｌなど表面
伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じ
て通電の条件を適宜変更するのが望ましい。

【００９８】４）次に、図１６（ｄ）に示すように、活
性化用電源１１１２から素子電極１１０２と１１０３の
間に適宜の電圧を印加し、通電活性化処理を行って、電
子放出特性の改善を行う。この通電活性化処理とは、通
電フォーミング処理により形成された電子放出部１１０
５に適宜の条件で通電を行って、その近傍に炭素もしく
は炭素化合物を堆積せしめる処理のことである。（図に
おいては、炭素もしくは炭素化合物よりなる堆積物を部
材１１１３として模式的に示した。）なお、通電活性化
処理を行うことにより、行う前と比較して、同じ印加電
圧における放出電流を典型的には１００倍以上に増加さ
せることができる。

【００９９】具体的には、１０のマイナス４乗ないし１
０のマイナス５乗[torr]の範囲内の真空雰囲気中で、電
圧パルスを定期的に印加することにより、真空雰囲気中
に存在する有機化合物を起源とする炭素もしくは炭素化
合物を堆積させる。堆積物１１１３は、単結晶グラファ
イト、多結晶グラファイト、非晶質カーボン、のいずれ
かか、もしくはその混合物であり、膜厚は５００[オン
グストローム]以下、より好ましくは３００[オングスト
ローム]以下である。

【０１００】通電方法をより詳しく説明するために、図
１８（ａ）に、活性化用電源１１１２から印加する適宜
の電圧波形の一例を示す。本実施の形態においては、一
定電圧の矩形波を定期的に印加して通電活性化処理を行
ったが、具体的には，矩形波の電圧Ｖａｃは１４[Ｖ]，
パルス幅Ｔ３は１[ミリ秒]，パルス間隔Ｔ４は１０[ミ
リ秒]とした。なお、上述の通電条件は、本実施の形態
の表面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表
面伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応
じて条件を適宜変更するのが望ましい。

【０１０１】図１６（ｄ）に示す１１１４は該表面伝導
型放出素子から放出される放出電流Ｉeを捕捉するため
のアノード電極で、直流高電圧電源１１１５および電流
計１１１６が接続されている。なお、基板１１０１を、
表示パネルの中に組み込んでから活性化処理を行う場合
には、表示パネルの蛍光面をアノード電極１１１４とし
て用いる。

【０１０２】活性化用電源１１１２から電圧を印加する
間、電流計１１１６で放出電流Ｉeを計測して通電活性
化処理の進行状況をモニタし、活性化用電源１１１２の
動作を制御する。電流計１１１６で計測された放出電流
Ｉeの一例を図１８（ｂ）に示すが、活性化電源１１１
２からパルス電圧を印加しはじめると、時間の経過とと
もに放出電流Ｉeは増加するが、やがて飽和してほとん
ど増加しなくなる。このように、放出電流Ｉeがほぼ飽
和した時点で活性化用電源１１１２からの電圧印加を停
止し、通電活性化処理を終了する。

【０１０３】なお、上述の通電条件は、本実施の形態の
表面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面
伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じ
て条件を適宜変更するのが望ましい。

【０１０４】以上のようにして、図１６（ｅ）に示す平
面型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１０５】（垂直型の表面伝導型放出素子）次に、電
子放出部もしくはその周辺を微粒子膜から形成した表面
伝導型放出素子のもうひとつの代表的な構成、即ち垂直
型の表面伝導型放出素子の構成について説明する。

【０１０６】図１９は、垂直型の基本構成を説明するた
めの模式的な断面図であり、図中の１２０１は基板、１
２０２と１２０３は素子電極、１２０６は段差形成部
材、１２０４は微粒子膜を用いた導電性薄膜、１２０５
は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１
２１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。

【０１０７】垂直型が先に説明した平面型と異なる点
は、素子電極のうちの片方（１２０２）が段差形成部材
１２０６上に設けられており、導電性薄膜１２０４が段
差形成部材１２０６の側面を被覆している点にある。従
って、図１５の平面型における素子電極間隔Ｌは、垂直
型においては段差形成部材１２０６の段差高Ｌｓとして
設定される。なお、基板１２０１、素子電極１２０２お
よび１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０４、
については、平面型の説明中に列挙した材料を同様に用
いることが可能である。また、段差形成部材１２０６に
は、例えばＳｉＯ2のような電気的に絶縁性の材料を用
いる。

【０１０８】次に、垂直型の表面伝導型放出素子の製法
について説明する。図２０（ａ）〜（ｆ）は、製造工程
を説明するための断面図で、各部材の表記は図１９と同
一である。

【０１０９】（１）まず、図２０（ａ）に示すように、
基板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０１１０】（２）次に、同図（ｂ）に示すように、段
差形成部材を形成するための絶縁層を積層する。絶縁層
は、例えばＳｉＯ2をスパッタ法で積層すればよいが、
例えば真空蒸着法や印刷法などの他の成膜方法を用いて
もよい。

【０１１１】（３）次に、同図（ｃ）に示すように、絶
縁層の上に素子電極１２０２を形成する。

【０１１２】（４）次に、同図（ｄ）に示すように、絶
縁層の一部を、例えばエッチング法を用いて除去し、素
子電極１２０３を露出させる。

【０１１３】（５）次に、同図（ｅ）に示すように、微
粒子膜を用いた導電性薄膜１２０４を形成する。形成す
るには、平面型の場合と同じく、例えば塗布法などの成
膜技術を用いればよい。

【０１１４】（６）次に、平面型の場合と同じく、通電
フォーミング処理を行い、電子放出部を形成する。（図
１６（ｃ）を用いて説明した平面型の通電フォーミング
処理と同様の処理を行えばよい。） （７）次に、平面型の場合と同じく、通電活性化処理を
行い、電子放出部近傍に炭素もしくは炭素化合物を堆積
させる。（図１６（ｄ）を用いて説明した平面型の通電
活性化処理と同様の処理を行えばよい。）以上のように
して、図２０（ｆ）に示す垂直型の表面伝導型放出素子
を製造した。

【０１１５】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、行列状に配置した表面伝導型放出素子に対して、点
順次走査や線順次走査等のダイナミック動作をさせるこ
となく、スタティック動作をさせることが可能となる。
これにより、各素子から所望の放出電荷量を得るのに低
い放出電流の素子を使用することができ、また画像形成
装置においては所望の輝度を得るのにターゲットに印加
する高圧を抑えることができ、コストダウンが可能とな
る。

【０１１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、選
択されない電子放出素子が電子を放出する状態を保持で
きる。

【０１１７】また本発明によれば、非選択の行或は列の
電子放出素子における電子放出状態を保持させて、行或
は列の数が増大することによる輝度の低下を防止した電
子源及び前記電子源を備えた画像形成装置とその駆動方
法を提供することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態の２連非線形素子の梯子状配列を
説明する平面図である。

【図２】本実施の形態に係る２連非線形素子の梯子状配
列における状態書込みを説明する図である。

【図３】本実施の形態に係る２連非線形素子の書込み状
態列の電圧と状態維持列の電圧を説明する図である。

【図４】本実施の形態の２連非線形素子を示す図であ
る。

【図５】本実施の形態の表面伝導型放出素子の特性を説
明する図である。

【図６】本実施の形態の２連非線形素子における電子放
出特性を説明する図である。

【図７】本実施の形態の２連非線形素子の一方の素子か
ら電子による画像形成を防止する構成を説明する図であ
る。

【図８】本実施の形態の２連非線形素子の一方の素子か
ら電子による画像形成を防止する構成を説明する図であ
る。

【図９】本実施の形態の２連非線形素子の一方の素子か
ら電子による画像形成を防止する構成を説明する図であ
る。

【図１０】本実施の形態の２連非線形素子の梯子状配列
を複数行配置した電子源の各素子による電子照射例を説
明する図である。

【図１１】本実施の形態の２連非線形素子の梯子状配列
を複数行配置した電子源の各素子に対応した蛍光体の発
光例を説明する図である。

【図１２】本実施の形態に係る２連非線形素子が梯子状
に配列された電子源の駆動方法を説明するフローチャー
トである。

【図１３】本発明の実施の形態である画像表示装置の表
示パネルの一部を切り欠いて示した斜視図である。

【図１４】表示パネルのフェースプレートの蛍光体配列
を例示した平面図である。

【図１５】実施の形態で用いた平面型の表面伝導型放出
素子の平面図（ａ）、断面図（ｂ）である。

【図１６】平面型の表面伝導型放出素子の映像工程を示
す断面図である。

【図１７】通電フォーミング処理の際の印加電圧波形を
示した図である。

【図１８】通電活性化処理の際の印加電圧波形（ａ）、
放出電流Ｉeの変化（ｂ）を示す図である。

【図１９】本実施の形態で用いた垂直型の表面伝導型放
出素子の断面図である。

【図２０】垂直型の表面伝導型放出素子の製造工程を示
す断面図である。

【図２１】従来知られた表面伝導型放出素子の一例を示
す図である。

【図２２】課題の発生した電子放出素子の配線方法を説
明する図である。

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面伝導型放出素子と負性抵抗特性を有
   する素子とを直列に接続した２連非線形素子と、 前記表面伝導型放出素子と負性抵抗特性を有する素子と
   を接続する中間接続点の電位を制御する第１電位制御回
   路と、 前記２連非線形素子の両端の電位を制御する第２電位制
   御回路と、 を有することを特徴とする電子源。
2. 【請求項２】 前記負性抵抗特性を有する素子は表面伝
   導型放出素子であることを特徴とする請求項１に記載の
   電子源。
3. 【請求項３】 前記２連非線形素子を並列に複数個接続
   した梯子状２連非線形素子群を更に有し、 前記第１電位制御回路は、各２連非線形素子の中間接続
   点の電位を個別に制御することを特徴とする請求項１又
   は２に記載の電子源。
4. 【請求項４】 前記梯子状２連非線形素子群を複数行配
   設し、 各梯子状２連非線形素子群中の２連非線形素子で同じ列
   位置に配設された２連非線形素子の中間接続点は共通の
   前記第１電位制御回路に接続されていることを特徴とす
   る請求項３に記載の電子源。
5. 【請求項５】 前記第１電位制御回路は、ダイオードを
   介して前記中間接続点の電位を制御することを特徴とす
   る請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子源。
6. 【請求項６】 前記第１電位制御回路は、ＭＩＭ素子を
   介して前記中間接続点の電位を制御することを特徴とす
   る請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子源。
7. 【請求項７】 表面伝導型放出素子と負性抵抗特性を有
   する素子とを直列に接続した２連非線形素子と、前記表
   面伝導型放出素子と負性抵抗特性を有する素子とを接続
   する中間接続点の電位を制御する第１電位制御回路と、
   前記２連非線形素子の両端の電位を制御する第２電位制
   御回路とを有する電子源と、 入力される画像信号に応じて前記電子源を駆動する駆動
   手段と、 前記電子源から放出された電子によって発光する発光手
   段と、 を有することを特徴とする画像形成装置。
8. 【請求項８】 前記負性抵抗特性を有する素子は表面伝
   導型放出素子であることを特徴とする請求項７に記載の
   画像形成装置。
9. 【請求項９】 前記２連非線形素子を並列に複数個接続
   した梯子状２連非線形素子群を更に有し、 前記第１電位制御回路は、各２連非線形素子の中間接続
   点の電位を個別に制御することを特徴とする請求項７又
   は８に記載の画像形成装置。
10. 【請求項１０】 前記梯子状２連非線形素子群を複数行
    配設し、 各梯子状２連非線形素子群中の２連非線形素子で同じ列
    位置に配設された２連非線形素子の中間接続点は共通の
    前記第１電位制御回路に接続されていることを特徴とす
    る請求項９に記載の画像形成装置。
11. 【請求項１１】 前記第１電位制御回路は、ダイオード
    を介して前記中間接続点の電位を制御することを特徴と
    する請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成
    装置。
12. 【請求項１２】 前記第１電位制御回路は、ＭＩＭ素子
    を介して前記中間接続点の電位を制御することを特徴と
    する請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成
    装置。
13. 【請求項１３】 前記負性抵抗特性を有する素子が表面
    伝導型放出素子である場合、前記発光手段は前記前記負
    性抵抗特性を有する素子からの電子による発光を防止す
    る手段を有することを特徴とする請求項８に記載の画像
    形成装置。
14. 【請求項１４】 表面伝導型放出素子と負性抵抗特性を
    有する素子とを直列に接続した２連非線形素子を並列に
    複数個接続した梯子状２連非線形素子群を有する電子源
    を用いた画像形成装置の駆動方法であって、 前記梯子状２連非線形素子群のそれぞれを順次選択する
    選択工程と、 前記選択工程で選択された２連非線形素子群に対して画
    像信号に応じた電圧を印加する工程と、 前記選択工程で選択されない２連非線形素子群をフロー
    ティング状態にする工程と、を有することを特徴とする
    駆動方法。
15. 【請求項１５】 前記負性抵抗特性を有する素子は表面
    伝導型放出素子であることを特徴とする請求項１４に記
    載の駆動方法。
16. 【請求項１６】 前記負性抵抗特性を有する素子から放
    出される電子による画像形成を禁止することを特徴とす
    る請求項１４に記載の駆動方法。