JP2000242208A

JP2000242208A - 画像表示装置、電子線発生装置及びマルチ電子ビーム源の駆動装置

Info

Publication number: JP2000242208A
Application number: JP4401599A
Authority: JP
Inventors: Osamu Sagano; 治嵯峨野; Naoto Abe; 直人阿部
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-23
Filing date: 1999-02-23
Publication date: 2000-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】単純マトリックス状に接続された表示素子に
実効的に印加される電圧のばらつきを防止できるように
する。【解決手段】ｍ本の行配線及びｎ本の列配線により
（ｍ＊ｎ）個のマトリクス状に接続された表示素子に電
圧を加える際に、配線抵抗を考慮した値で加えるように
して、上記配線抵抗による実効的な電圧のばらつきを補
償して、表示素子をマトリクス配線した表示パネルを備
えた画像表示装置や、冷陰極素子をマトリクス配線した
電子線発生装置、あるいはマルチ電子ビーム源の駆動装
置において、表示に寄与しない無効な電力を低減するこ
とができ、装置全体としての消費電力を低減できるよう
にするとともに、装置全体としての発熱を低減できるよ
うにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の画像表示素
子をマトリクス配線した表示パネルを備える画像表示装
置や、冷陰極素子をマトリクス配線したマルチ電子源を
備える電子線発生装置に関する。

【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、たとえば表面伝導型放出素子や、電解放出
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）、なとが知られてい
る。

【０００３】表面伝導型放出素子としては、たとえば、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥ−ｎｇ．Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，１２９０，（１９６
５）や、後述する他の例が知られている。

【０００４】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、上記エリンソン等によるＳｎ
Ｏ2 薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によるもの
（Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉ
ｌｍｓ”，９，３１７（１９７２））や、Ｉｎ2 Ｏ3 ／
ＳｎＯ2 薄膜によるもの（Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌａｎ
ｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥＴｒａｎ
ｓ．ＥＤＣｏｎｆ．”，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。

【０００５】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３０に前述のＭ．Ｈａｒｔｗｅｌ
ｌらによる素子の平面図を示す。図３０において、３０
０１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。該導
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。

【０００６】図中の間隔Ｌは、０．５〜１（ｍｍ），Ｗ
は、０．１（ｍｍ）で設定されている。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。

【０００８】すなわち、通電フォーミングとは、上記導
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３００４
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。上
記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、上記亀裂付近において電子放出
が行われる。

【０００９】また、ＦＥ型の例は、たとえば、Ｗ．Ｐ．
Ｄｙｋｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅ−ｌｄｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒ
ｏｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）や、あるい
は、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，“Ｐｈｙｓｉｃａｌｐｒ
ｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅ
ｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈ
ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．，４７，５２４８（１９７６）などが知
られている。

【００１０】ＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図
３１に前述のＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔらによる素子の断面
図を示す。図３１において、３０１０は基板で、３０１
１は導電材料よりなるエミッタ配線、３０１２はエミッ
タコーン、３０１３は絶縁層、３０１４はゲート電極で
ある。本素子は、エミッタコーン３０１２とゲート電極
３０１４の間に適宜の電圧を印加することにより、エミ
ッタコーン３０１２の先端部より電界放出を起こさせる
ものである。

【００１１】また、ＦＥ型の他の素子構成として、図３
１のような積層構造ではなく、基板上に基板平面とほぼ
平行にエミッタとゲート電極を配置した例もある。

【００１２】また、ＭＩＭ型の例としては、たとえば、
Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ，“Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｕ
ｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎＤｅｖｉｃｅｓ，Ｊ．Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）などが
知られている。ＭＩＭ型の素子構成の典型的な例を図３
２に示す。

【００１３】図３２は断面図であり、図３２において、
３０２０は基板で、３０２１は金属よりなる下電極、３
０２２は厚さ１００オングストローム程度の薄い絶縁
層、３０２３は厚さ８０〜３００オングストローム程度
の金属よりなる上電極である。ＭＩＭ型においては、上
電極３０２３と下電極３０２１の間に適宜の電圧を印加
することにより、上電極３０２３の表面より電子放出を
起こさせるものである。

【００１４】上述の冷陰極素子は、熱陰極素子と比較し
て低温で電子放出を得ることができるため、加熱用ヒー
ターを必要としない。したがって、熱陰極素子よりも構
造が単純であり、微細な素子を作成可能である。また、
基板上に多数の素子を高い密度で配置しても、基板の熱
溶融などの問題が発生しにくい。また、熱陰極素子がヒ
ーターの加熱により動作するため応答速度が遅いのとは
異なり、冷陰極素子の場合には応答速度が速いという利
点もある。

【００１５】このため、冷陰極素子を応用するための研
究が盛んに行われてきている。たとえば、表面伝導型放
出素子は、冷陰極素子のなかでも特に構造が単純で製造
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、たとえば本出願人による
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。

【００１６】また、表面伝導型放出素子の応用について
は、たとえば、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。

【００１７】特に、画像表示装置への応用としては、た
とえば本出願人によるＵＳＰ５，０６６，８８３や特
開平２−２５７５５１号公報や特開平４−２８１３７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。

【００１８】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。たとえば、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言える。

【００１９】また、ＦＥ型を多数個ならべて駆動する方
法は、たとえば本出願人による米国特許４，９０４，８
９５に開示されている。また、ＦＥ型を画像表示装置に
応用した例として、たとえば、Ｒ．Ｍｅｙｅｒらによ
り報告された平板型表示装置が知られている（Ｒ．Ｍｅ
ｙｅｒ：“ＲｅｃｅｎｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｎ
ＭｉｃｒｏｔｉｐｓＤｉｓｐｌａｙａｔＬＥＴ
Ｉ”，Ｔｅｃｈ．Ｄｉｇｅｓｔｏｆ４ｔｈＩｎ
ｔ．ＶａｃｕｕｎＭｉｃｒｏｅｌｅｌｅ−ｃｔｒｏｎ
ｉｃｓＣｏｎｆ．，Ｎａｇａｈａｍａ，ｐｐ．６〜９
（１９９１））。

【００２０】また、ＭＩＭ型を多数個並べて画像表示装
置に応用した例は、たとえば本出願人による特開平３−
５５７３８号公報に開示されている。

【００２１】また、電界を加えることにより発光する現
象を利用したエレクトロ・ルミネッセンス（ＥＬ）を、
プラズマディスプレイパネル、液晶ディスプレイパネル
等の表示素子として用いる研究も行われている。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術に記載し
たものをはじめとして、さまざまな材料、製法、構造の
電子放出素子を試みてきた。さらに、多数の電子放出素
子を配列したマルチ電子ビーム源、ならびにこのマルチ
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。

【００２３】すなわち、複数の行配線及び列配線の交点
に電子放出素子を２次元的に多数配列したマルチ電子ビ
ーム源について研究してきた。上記行配線及び列配線
は、実際には有限の電気抵抗を有している。

【００２４】電子放出素子を単純マトリクス配線したマ
ルチ電子ビーム源においては、所望の電子ビームを出力
させるため、行配線及び列配線に適宜の電気信号を印加
する。たとえば、マトリクスの中の任意の１行の電子放
出素子を駆動するには、選択する行の行配線には選択電
圧Ｖｓを印加し、同時に非選択の行の行配線には非選択
電圧Ｖｎｓを印加する。

【００２５】これと同期して列配線に電子ビームを出力
するための駆動電圧Ｖｅを印加する。この方法によれ
ば、配線抵抗による電圧降下を無視すれば、選択する行
の電子放出素子には、Ｖｅ−Ｖｓの電圧が印加され、ま
た非選択行の電子放出素子にはＶｅ−Ｖｎｓの電圧が印
加される。

【００２６】これらの電圧Ｖｅ，Ｖｓ，Ｖｎｓを適宜の
大きさにすれば、選択する行の電子放出素子だけから所
望の強度の電子ビーム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、冷陰極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。

【００２７】しかしながら、実際に電圧源をマルチ電子
ビーム源に接続し上記の電圧印加方法で駆動した場合に
は、配線抵抗によって電圧降下が生じるために各電子放
出素子に実効的に印加される電圧がばらつくという問題
が発生していた。

【００２８】各電子放出素子に印加される電圧にばらつ
きが発生すると、各電子放出素子から出力される電子ビ
ーム強度が所望の値からずれる不都合があった。たとえ
ば、画像表示装置に応用した場合には、表示画像の輝度
が不均一になったり、表示画像パターンによって輝度が
変動してしまう不都合があった。そして、このような不
都合は、単純マトリクスの規模が大きくなるほど顕著に
なる傾向があるため、画像表示装置の場合には画素数を
制限する要因となった。

【００２９】本発明は上述の問題点にかんがみ、マトリ
クス状に接続された各表示素子に実効的に印加される電
圧のばらつきを防止できるようにすることを目的とす
る。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明の画像表示装置
は、ｍ本の行配線及びｎ本の列配線により（ｍ＊ｎ）個
の表示素子がマトリクス状に接続された表示パネルと、
上記行配線に接続された走査手段と、上記列配線に接続
された変調手段とを有する画像表示装置であって、上記
変調手段は、電流源制御手段と、複数の制御電流源と、
上記複数の制御電流源に電源電圧をそれぞれ供給する電
圧源とを備え、上記電圧源が供給する電源電圧が、上記
複数の制御電流源によりそれぞれ異なることを特徴とし
ている。また、本発明の画像表示装置のの他の特徴とす
るところは、上記制御電流源へ電源電圧を供給する電圧
源の電圧値は、上記制御電流源の出力電流により発生す
る電圧の大きさに基いて決定することを特徴としてい
る。また、本発明の画像表示装置のその他の特徴とする
ところは、上記制御電流源へ電源電圧を供給する電圧源
の電圧値は、上記行配線の配線抵抗により発生する電圧
分布に基いて決定することを特徴としている。また、本
発明の画像表示装置のその他の特徴とするところは、上
記制御電流源へ電源電圧を供給する電圧源の電圧値は、
上記制御電流源の出力電流により発生する電圧の大きさ
と、制御電流源が電流源として動作するのに必要とする
飽和電圧とに基いて決定することを特徴としている。ま
た、本発明の画像表示装置のその他の特徴とするところ
は、上記電流源制御手段は、上記制御電流源の電流出力
時間を制御することを特徴としている。また、本発明の
画像表示装置のその他の特徴とするところは、上記制御
電流源は、可変電流源と電流スイッチとを備えることを
特徴としている。また、本発明の画像表示装置のその他
の特徴とするところは、上記制御電流源は、定電流源と
電流スイッチとを備えることを特徴としている。また、
本発明の画像表示装置のその他の特徴とするところは、
上記制御電流源は、Ｖ/I変換回路であることを特徴とし
ている。また、本発明の画像表示装置のその他の特徴と
するところは、上記制御電流源は、複数のＩＣから構成
され、上記制御電流源へ電源電圧を供給する電圧源の電
圧値は、上記ＩＣを単位として決定することを特徴とし
ている。また、本発明の画像表示装置のその他の特徴と
するところは、上記電流源制御手段は、上記制御電流源
の出力電流量を制御することを特徴としている。また、
本発明の画像表示装置のその他の特徴とするところは、
上記電流源制御手段は、Ｄ／Ａコンバータであることを
特徴としている。また、本発明の画像表示装置のその他
の特徴とするところは、上記走査手段が上記行配線の両
端に接続されている際には、上記電圧源の供給する電圧
の絶対値は、中央の列の制御電流源ほど大きいことを特
徴としている。また、本発明の画像表示装置のその他の
特徴とするところは、上記走査手段が上記行配線の片側
に接続されている場合には、上記電圧源の供給する電圧
の絶対値は、接続されている側の列配線ほど小さく、接
続されていない側の列配線ほど大きいことを特徴として
いる。また、本発明の画像表示装置のその他の特徴とす
るところは、上記電圧源は、スイッチングレギュレータ
であることを特徴としている。また、本発明の画像表示
装置のその他の特徴とするところは、上記電圧源は、シ
リーズレギュレータであることを特徴としている。ま
た、本発明の画像表示装置のその他の特徴とするところ
は、上記表示素子は、冷陰極素子と、上記冷陰極素子か
らの電子ビームの照射により画像を形成する画像形成部
材とを備えることを特徴としている。また、本発明の画
像表示装置のその他の特徴とするところは、上記冷陰極
素子は、表面伝導型放出素子であることを特徴としてい
る。また、本発明の画像表示装置のその他の特徴とする
ところは、上記冷陰極素子は、電界放出型素子であるこ
とを特徴としている。また、本発明の画像表示装置のそ
の他の特徴とするところは、上記冷陰極素子は、ＭＩＭ
型素子であることを特徴としている。また、本発明の画
像表示装置のその他の特徴とするところは、上記表示素
子は、エレクトロ・ルミネッセンス素子であることを特
徴としている。また、本発明の画像表示装置のその他の
特徴とするところは、上記変調手段は、パルス幅変調を
行うことを特徴としている。

【００３１】本発明の電子線発生装置は、ｍ本の行配
線、ｎ本の列配線により（ｍ＊ｎ）個の冷陰極素子がマ
トリクス状に接続されたマルチ電子源と、上記行配線に
接続された走査手段と、上記列配線に接続された変調手
段とを有する電子線発生装置であって、上記変調手段
は、電流源制御手段と、複数の制御電流源と、上記複数
の制御電流源に電源電圧をそれぞれ供給する電圧源とを
備え、上記電圧源が供給する電源電圧は上記複数の制御
電流源により異なることを特徴としている。また、本発
明の電子線発生装置の他の特徴とするところは、上記制
御電流源へ電源電圧を供給する電圧源の電圧値は、上記
制御電流源の出力電流により発生する電圧の大きさに基
いて決定することを特徴としている。また、本発明の電
子線発生装置のその他の特徴とするところは、上記制御
電流源へ電源電圧を供給する電圧源の電圧値は、上記行
配線の配線抵抗により発生する電圧分布に基いて決定す
ることを特徴としている。また、本発明の電子線発生装
置のその他の特徴とするところは、上記複数の制御電流
源のそれぞれへ電源電圧を供給する電圧源の電圧値は、
上記制御電流源の出力電流により発生する電圧の大きさ
と、上記制御電流源が電流源として動作するのに必要と
する飽和電圧とに基いて決定することを特徴としてい
る。また、本発明の電子線発生装置のその他の特徴とす
るところは、上記電流源制御手段は、上記複数の制御電
流源のそれぞれの電流出力時間を制御することを特徴と
している。また、本発明の電子線発生装置のその他の特
徴とするところは、上記電流源制御手段は、制御電流源
の出力電流量を制御することを特徴としている。また、
本発明の電子線発生装置のその他の特徴とするところ
は、上記電流源制御手段は、Ｄ／Ａコンバータであるこ
とを特徴としている。また、本発明の電子線発生装置の
その他の特徴とするところは、上記制御電流源は、可変
電流源と電流スイッチとを備えることを特徴としてい
る。また、本発明の電子線発生装置のその他の特徴とす
るところは、上記制御電流源は、定電流源と電流スイッ
チとを備えることを特徴としている。また、本発明の電
子線発生装置のその他の特徴とするところは、上記制御
電流源は、Ｖ/I変換回路であることを特徴としている。
また、本発明の電子線発生装置のその他の特徴とすると
ころは、上記制御電流源は、複数のＩＣから構成され、
上記制御電流源へ電源電圧を供給する電圧源の電圧値
は、上記ＩＣを単位として決定することを特徴としてい
る。また、本発明の電子線発生装置のその他の特徴とす
るところは、上記走査手段が上記行配線の両端に接続さ
れている際には、上記電圧源の供給する電圧の絶対値
は、中央の列の制御電流源ほど大きいことを特徴として
いる。また、本発明の電子線発生装置のその他の特徴と
するところは、上記走査手段が上記行配線の片側に接続
されている場合には、上記電圧源の供給する電圧の絶対
値は、接続されている側の列配線ほど小さく、接続され
ていない側の列配線ほど大きいことを特徴としている。
また、本発明の電子線発生装置のその他の特徴とすると
ころは、上記電圧源は、スイッチングレギュレータであ
ることを特徴としている。また、本発明の電子線発生装
置のその他の特徴とするところは、上記電圧源は、シリ
ーズレギュレータであることを特徴としている。また、
本発明の電子線発生装置のその他の特徴とするところ
は、上記冷陰極素子は、表面伝導型放出素子であること
を特徴としている。また、本発明の電子線発生装置のそ
の他の特徴とするところは、上記冷陰極素子は、電界放
出型素子であることを特徴としている。また、本発明の
電子線発生装置のその他の特徴とするところは、上記冷
陰極素子は、ＭＩＭ型素子であることを特徴としてい
る。また、本発明の電子線発生装置のその他の特徴とす
るところは、上記冷陰極素子は、エレクトロ・ルミネッ
センス素子であることを特徴としている。また、本発明
の電子線発生装置のその他の特徴とするところは、上記
変調手段は、パルス幅変調を行うことを特徴としてい
る。

【００３２】本発明のマルチ電子ビーム源の駆動装置
は、ｍ本の行配線及びｎ本の列配線により（ｍ＊ｎ）個
の表面伝導型放出素子を単純マトリクス状に配線したマ
ルチ電子ビーム源の駆動装置にであって、上記表面伝導
型放出素子のそれぞれに印加される電界強度を、上記行
配線の配線抵抗により発生する電圧分布に基いて決定す
ることを特徴としている。

【００３３】

【発明の実施の形態】まず、最初に本発明の画像表示装
置、電子線発生装置及びマルチ電子ビーム源の駆動装置
の前提となる技術について説明する。本出願人らは、上
述した従来技術に記載したものをはじめとして、さまざ
まな材料、製法、構造の電子放出素子を試みてきた。さ
らに、多数の電子放出素子を配列したマルチ電子ビーム
源、なら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。

【００３４】たとえば図３３に示す電気的な配線方法に
よるマルチ電子ビーム源を試みてきた。すなわち、電子
放出素子を２次元的に多数配列し、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ビーム源で
ある。

【００３５】図３３中、４００１は電子放出素子を模式
的に示したもの、４００２は行配線、４００３は列配線
である。行配線４００２および列配線４００３は、実際
には有限の電気抵抗を有するものであるが、図３３にお
いては配線抵抗４００４および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。

【００３６】なお、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、たとえば画像表示装置用のマルチ電子
ビーム源の場合には、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。

【００３７】電子放出素子を単純マトリクス配線したマ
ルチ電子ビーム源においては、所望の電子ビームを出力
させるため、行配線４００２および列配線４００３に適
宜の電気信号を印加する。たとえば、マトリクスの中の
任意の１行の電子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。

【００３８】これと同期して列配線４００３に電子ビー
ム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および４００５による電圧
降下を無視すれば、選択する行の電子放出素子には、Ｖ
ｅ−Ｖｓの電圧が印加され、また非選択行の電子放出素
子にはＶｅ−Ｖｎｓの電圧が印加される。

【００３９】電圧Ｖｅ，Ｖｓ，Ｖｎｓを適宜の大きさに
すれば、選択する行の電子放出素子だけから所望の強度
の電子ビーム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、冷陰極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。

【００４０】したがって、電子放出素子を単純マトリク
ス配線したマルチ電子ビーム源にはいろいろな用途が考
えられており、たとえば画像情報に応じた電圧信号を適
宜印加すれば、画像表示装置用の電子源として応用でき
るものと期待される。

【００４１】しかしながら、実際に電圧源をマルチ電子
ビーム源に接続し上記の電圧印加方法で駆動した場合に
は、配線抵抗で電圧降下が発生するために各電子放出素
子に実効的に印加される電圧がばらつくという問題が発
生していた。

【００４２】各素子に印加される電圧がばらつく原因と
して、まず第１に、単純マトリクス配線では各電子放出
素子ごとに配線長が異なる（すなわち、配線抵抗の大き
さが素子ごとに異なる）ことが挙げられる。

【００４３】第２に、行配線の各部分の配線抵抗４００
４で発生する電圧降下の大きさが一様でないことが挙げ
られる。これは、選択する行の行配線から上記行に接続
された各電子放出素子に電流が分岐して流れるため、配
線抵抗４００４の各々に流れる電流の大きさが一様でな
いために起こるものである。

【００４４】第３に、駆動するパターン（画像表示装置
の場合には表示する画像パターン）によって配線抵抗で
生じる電圧降下の大きさが変化することが挙げられる。
これは、駆動するパターンによって、配線抵抗に流れる
電流が変化するために起きるものである。

【００４５】以上のような原因により、各電子放出素子
に印加される電圧にばらつきが発生すると、各電子放出
素子から出力される電子ビーム強度が所望の値からずれ
ることになり、応用上不都合であった。たとえば、画像
表示装置に応用した場合には、表示画像の輝度が不均一
になったり、表示画像パターンによって輝度が変動した
りした。

【００４６】また、電圧のばらつき単純マトリクスの規
模が大きくなるほど顕著になる傾向があるため、画像表
示装置の場合には画素数を制限する要因ともなった。

【００４７】このような点に鑑みて鋭意研究した結果、
本出願人らは上記の電圧印加方法とは異なる駆動方法を
すでに試みている。すなわち、電子放出素子を単純マト
リクス配線したマルチ電子ビームを駆動する際、列配線
には駆動電圧Ｖｅを印加するための電圧源を接続するの
ではなく、所望の電子ビームを出力するのに必要な電流
を供給するための電流源を接続して駆動する方法であ
る。この方法は、素子電流Ｉｆの大きさを制御すること
により放出電流Ｉｅの大きさを制御するものである。

【００４８】つまり、電子放出素子の（素子電流Ｉｆ）
対（放出電流Ｉｅ）特性を参照して各電子放出素子に流
す素子伝量Ｉｆの大きさを決定し、列方向配線に接続し
た電流源からこれを供給するのである。具体的には、
（素子電流Ｉｆ）対（放出電流Ｉｅ）特性を記憶させた
メモリや、流すべき素子電流Ｉｆを決定するための演算
器や、制御電流などの電気回路を組合わせることにより
駆動回路を構成すればよい。このうち、制御電流源に
は、流すべき素子電流Ｉｆの大きさを一旦電圧信号にし
た後、電圧／電流変換回路で電流に変換するような回路
形式を用いても良い。

【００４９】この方法によれば、前述の電圧源を接続し
て駆動する方法と比較して、配線抵抗で電圧降下が発生
したとしてもその影響を受けにくいため、出力される電
子ビーム強度のばらつきや変動を低減するのに大きな効
果が認められた（ＥＰＡ６８８０３５）。

【００５０】しかしながら、電流源を接続して駆動する
方法には全く問題がないわけではなく、以下に述べるよ
うな問題が発生していた。非常に多数の電子放出素子を
マトリクス配線したマルチ電子源に対して、列配線に電
流源から電流を出力すると、電子放出素子に電流を通電
するために必要な電圧が、列配線端発生する。この発生
する電圧は、上述してきた配線抵抗（配線長）や、その
電流の大きさに応じた値となる。

【００５１】電流源の電源電圧とこの出力電圧との差が
大きくなると、電流源での消費電力が大きくなってしま
い、マルチ電子源や画像表示装置としては、電子放出以
外に使用される無効電力が大きくなってしまい、非常に
不都合であった。

【００５２】さらに、前述の無効電力が大きくなってし
まうと、電流源での発熱が大きくなってしまい、電流源
を備えたＩＣの発熱が大きくなり、上記ＩＣの熱設計が
困難になるなど、非常に不都合であった。

【００５３】以下、本発明の画像表示装置、電子線発生
装置及びマルチ電子ビーム源の駆動装置の好適な実施の
形態を説明する。（第１の実施の形態）第１の実施の形態は、マルチ電子
源を備えた表示装置において、所望の画像を得るため
に、制御電流源の出力をパルス幅変調により変調した例
である。図１は、その回路構成の概略を示すブロック図
である。

【００５４】図１において、１はマルチ電子源を内蔵し
た表示パネル、Dx1 〜DxM'はマルチ電子源の行配線の端
子、Dy1 〜DyN'はマルチ電子源の列配線の端子、Ｈｖは
蛍光体に加速電圧を印加するための高圧端子、Ｖａは加
速電圧印加用の高圧電源、２は走査回路、３は同期信号
分離回路、４はタイミング発生回路、５は画像データ１
ライン分のシフトレジスタ、６は画像データ１ライン分
のラインメモリ、８はパルス幅変調回路、１０は制御電
流源である。

【００５５】また、１１ａ〜１１ｅは制御電流源１０の
内部にある定電流源に電源電圧を供給するための電源で
ある。電源１１ａ〜１１ｅと制御電流源１０との接続は
以降で説明する。なお、本実施の形態では、マルチ電子
源の電子放出素子として表面伝導型放出素子を用いてお
り、その表示パネル１の構造、製法ならびに内蔵された
マルチ電子源の構造、製法、特性については後で詳しく
説明する。

【００５６】（同期分離回路、タイミング発生回路）本
実施の形態は、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号を表示する装
置であり、外部から入力されるＮＴＳＣコンポジット信
号に基づいて動作する。まず、同期信号分離回路３は、
ＮＴＳＣコンポジット信号を画像データＤＡＴＡと同期
信号ＴSYNCとに分離する。同期信号TSYNC には、垂直同
期信号と水平同期信号が含まれているが、タイミング発
生回路４はこれらを基準にして各部の動作タイミングを
決定する。

【００５７】すなわち、タイミング発生回路４はシフト
レジスタ５の動作タイミングを制御するＴsft 、ライン
メモリ６の動作タイミングを制御するＴmry 、走査回路
２の動作を制御するＴscanなどの信号を発生する。

【００５８】（走査回路）走査回路２は、マルチ電子源
を順次１行ずつ走査するために、接続端子Dx1 〜DxM'に
対して選択電圧Vsまたは非選択電圧Vns を出力する回路
で、たとえば図２に示すようにＭ個のスイッチを内蔵し
ている。なお、これらのスイッチはトランジスタやＦＥ
Ｔにより構成するのが好ましい。

【００５９】走査回路２の出力する選択電圧Vsと非選択
電圧Vns の大きさや、後述する定電流回路100 の出力電
流の大きさは、用いる冷陰極素子の（Ｖｆ対Ｉｅ）特性
および（Ｖｆ対Ｉｆ）特性にもとづいて決定すればよ
い。

【００６０】（シフトレジスタ、ラインメモリ、パルス
幅変調回路）同期信号分離回路３で分離された画像デー
タは、シフトレジスタ５でシリアル／パラレル変換さ
れ、ラインメモリ６に１水平走査期間の間記憶される。
パルス幅変調回路８は、ラインメモリ６に記憶されてい
る画像データに基づいて、パルス幅変調した電圧信号Ｐ
Ｗ１〜ＰＷＮを出力する。

【００６１】制御電流源１０は、このパルス幅変調信号
ＰＷ１〜ＰＷＮに基づいて出力する電流を制御する。な
お、本実施の形態では、各列のパルス幅変調信号ＰＷ１
〜ＰＷＮは一水平走査期間の開始と同期して同時に
“Ｌ”から“Ｈ”へ立ち上がり、各列の画像データに相
当する時間経過後、“Ｌ”になる信号である。

【００６２】（制御電流源の構成）図３及び図４は、制
御電流源１０の等価回路である。図３は制御電流源１０
の全系である。また、図４は、１００（ａ）で制御電流
源Ａと示した部分の拡大図である。

【００６３】図３に示したように、本実施の形態では列
配線本数ｎを3000とし、制御電流源１０は3000個の定電
流源100 を備えている。3000個の定電流源は、600 個ず
つ５つのブロックに分割されており、制御電流源１０へ
は、ブロック毎にVcc1〜Vcc5の異なる電源から電源電圧
が供給されている。

【００６４】すなわち、列１〜列600 の電流源の電源 = Vcc1 列601 〜列1200の電流源の電源 = Vcc2 列1201〜列1800の電流源の電源 = Vcc3 列1801〜列2400の電流源の電源 = Vcc4 列2401〜列3000の電流源の電源 = Vcc5 とした（図３参照）。なお、電源Vcc1〜Vcc5はスイッチ
ング電源であり、それぞれ電圧値Vcc1〜Vcc5を出力す
る。

【００６５】図４は図３の制御電流源Ａの拡大図であ
る。図４において１００は定電流源、１０１はFET スイ
ッチ、１０２はインバータである。

【００６６】定電流源１００は、表示パネル内に配置さ
れた電子放出素子を駆動するための電流源であり、電流
源の出力値は後述するように、表示装置の所望の輝度を
得るのに必要な電流を出力する。

【００６７】パルス幅変調回路から供給されたパルス幅
変調データＰＷ１〜ＰＷＮは、インバータにより極性を
反転されFET スイッチ１０１へ供給される。FET １０１
は、パルス幅変調データＰＷ１〜ＰＷＮが“Ｌ”である
間、オンになり、各列配線をグランド電位に接続する。

【００６８】また、制御電流源１０は、これに同期して
電流の供給を休止する。したがって、制御電流源１０
は、パルス幅変調信号ＰＷ１〜ＰＷＮが“Ｈ”である
間、表示パネルに電流を供給し、“Ｌ”である間は、表
示パネルに電流は供給されない。

【００６９】図５に、図４で示した定電流源B の回路を
示す。定電流源100 は、図５のようなカレントミラー回
路のほか、定電流ダイオードなど他のものであってもか
まわない。また、本実施の形態では定電流源を用いた
が、出力電流値の大きさを可変できる可変電流源を用い
てもかまわない。

【００７０】（制御電流源の出力）図６は、本実施の形
態の表示装置のマルチ電子源と駆動回路周辺を説明する
ための図である。図６では一つの例として、３番目の行
の電子放出素子から電子を放出している状態を表してい
る。したがって、走査回路２は、３番目の行を選択し、
Dx3 に選択電圧Vsを印加し、それ以外の行に非選択電圧
Vnsを印加している。また各列配線端子Dy1 〜Dyn に
は、制御電流源により、映像信号に基づいて変調された
パルス幅をもつ駆動電流パルスが供給されている。

【００７１】本実施の形態のマルチ電子源は、図７に示
す特性を有する表面伝導型放出素子を備えている。そこ
で、たとえば表示装置の所望が輝度を達成するために表
面伝導型放出素子から1.5(μA)の放出電流Ieを出力させ
る必要があると仮定する。この場合、図７の特性図から
明らかなように、表面伝導型放出素子には素子電流Ｉｆ
を1.2(mA) 流せば良い。

【００７２】そこで、定電流回路１００の出力電流を1.
2(mA) に設定した。さらに走査回路２の選択電圧Vsを-7
(V) に、非選択電圧Vns を0(Ｖ) に設定した。仮に配線
抵抗がないとすれば定電流回路１００の出力部の電位は
どの列の電圧も7(V)になるはずである。

【００７３】素子電流Ｉｆを1.2(mA) 流すためには、電
子放出素子の両端には14(V) 印加する必要がある。選択
電圧Ｖs が-7(V) なので、定電流回路１００の出力電位
は7(V)となる。しかし、実際には配線での電圧降下はゼ
ロではないため、配線上で電圧降下が生じ、その電圧降
下分を補償するように定電流回路１００の出力電圧が上
昇する。

【００７４】図８は、図６で説明した選択状態での、３
行目の行配線での電圧降下の様子を示した図である。図
８において横軸は列番号を表しており、縦軸は電圧であ
る。したがって、図８によれば行配線上の任意の列の位
置での電圧を参照することができる。

【００７５】図８によれば、端子Dx3に近い列１では電
圧はほぼ-7(V) であるが、列１から遠ざかるとともに電
圧は上昇してしまい、一番離れた列Nではおよそ-5(V)
となっている。なお、配線抵抗での電圧降下の量は、配
線抵抗の大きさや、電子放出素子の個数、素子電流の大
きさ、表示パネルの点灯状態などによって当然変化する
値である。

【００７６】本実施の形態では、図２に記載した行配線
抵抗の一区間分の抵抗ｒは0.37(mΩ) であり列配線本数
Nは3000である。また、図８は、選択行の全電子放出素
子から電子放出を行っている状態であり、選択行の全電
子放出素子に素子電流Ｉｆ(1.2(mA)) を供給している状
態での行配線上の電圧分布である。

【００７７】制御電流源の出力は、電子放出素子に一定
の素子電流Ifが流れるよう動作するため、結果として配
線抵抗での電圧降下分を補償するように動作する。制御
電流源の駆動電流パルスにより発生する出力電圧を図９
の曲線Ｌに示す。図９にあるように、配線抵抗による電
圧降下の少ない列1 では、制御電流源の出力は+7(V)で
あるのに対し、列3000ではおよそ+9(V) の出力となって
いる。

【００７８】制御電流源がこのように動作することによ
り、選択された行配線上の電子放出素子にはパルス幅変
調回路の出力パルスのパルス幅に応じた期間、素子の両
端に14(V) が印加され、1.2(mA) の電流が供給される。
その結果として電子放出素子から1.5(μA)の放出電流が
パルス幅に応じた期間出力され、所望の画像が表示され
る。

【００７９】また、本実施の形態の電子放出素子である
表面伝導型放出素子の閾値電圧Vthは9(V)であるため、
選択されていない行の電子放出素子には、非選択電圧Vn
s を0(V)に設定しておけば、定電流回路100 の出力電位
が8(V)に上昇したとしても、非選択行の素子から電子が
放出してしまうことはない。

【００８０】（制御電流源の電源電圧）上述してきたよ
うに、制御電流源は、配線抵抗による電圧降下を補償
し、電子放出素子に一様な電流Ｉｆが流れるように電圧
を発生する。この時発生する電圧の絶対値が最大値とな
るのは、配線抵抗での電圧降下が最大になっている時、
すなわち、選択されている行の全素子に素子電流が供給
されているときである。（この状態が図９の曲線Ｌであ
ることは言うまでもない。）

【００８１】制御電流源は上述のようにカレントミラー
により素子電流Ｉｆを発生しており、トランジスタTr2
において電圧降下を生じる。このTr2で消費される電力
は、画像の表示には関与しない無効な電力であり、それ
はトランジスタTr2での電圧降下量と素子電流Ｉｆとの
積で表すことができる。しかし電子放出素子に電子を供
給し、電子を放出させ、画像を形成するためには、素子
電流Ｉｆを所望の電流量にしなければならず、これを減
少させることはできない。

【００８２】したがって、この無効電力を低減するため
には、制御電流源が定電流動作をする範囲内で電流源に
供給する電源電圧と電流源の出力電圧との電位差を最小
にすることが望ましい。

【００８３】上述したように、制御電流源の出力電圧の
最大値は、上述したように配線抵抗での電圧降下が最大
になっている時、すなわち、選択されている行の全素子
に素子電流Ifが供給されているときである。この時i番
目の列配線に発生する電圧値Vx[i](i=1,2,...n、iは列
番号）は、以下の（１式）により表すことができる。

【００８４】

【数１】

【００８５】但し、上記（１式）において、Vtotalは電
子放出素子の両端に印加する電圧（上述の例では14(V)
）、Vsは選択行配線の電圧(上述の例では7(V)) 、rxt
は行配線の引き出し部の抵抗（本例では0.01Ω）、Ifは
電流源の出力電圧、ｎは列配線の総数（本例では3000と
した）、rは行配線の一区間分の配線抵抗である。（な
お、（１式）は図９の曲線Ｌであることは言うまでもな
い）

【００８６】一般に、カレントミラーや定電流ダイオー
ドなどの定電流源は、正しく定電流動作をするために
は、電源と出力の間の電位差が十分なければならない。
定電流動作のために必要となる電圧差（飽和電圧）をVs
atとすると、定電流源に供給する電源電圧としては以下
の（２式）を満たすことが必要となる。

【００８７】

【数２】

【００８８】なお、（２式）においてVspl[i](i=1,
2....n、iは列番号）はi列目の定電流源に電源電圧を供
給するための電圧源の出力電圧である。同式の右辺を図
示すると図１０の点線のようになる。なお、図１０では
Vsatは1.5(V)とした。もちろんVsatはカレントミラーや
定電流ダイオードの特性により変わる量である。

【００８９】したがって、定電流源に電源電圧を供給す
るための電圧源の出力電圧が、式(2) に近いほど無効な
電力を省くことができる。すべての定電流源に供給する
電源の出力を図１０の点線のように設定すれば、もっと
も無効電力を省くことができるため、消費電力的には好
ましい。しかし、多数の電圧源を用意することは、回路
の部品点数が増加してしまったり、電源を配置するため
の場所が大きくなったりするという見地からあまり好ま
しくなかった。

【００９０】そこで、本実施の形態では、上述のように
Vcc1〜Vcc5の５つの出力の異なる電圧源を用意し、それ
により定電流源に電源電圧を供給することとした。な
お、Vcc1〜Vcc5の電圧値は、図１０にも示したが以下の
ように決定した。 Vspl[i] = Vcc1 = 9.22(V) (1 ≦ i ≦ n/5, iは列番号) Vcc2 = 9.78(V) (n/5+1≦ i ≦ 2n/5) Vcc3 = 10.18(V) (2n/5+1 ≦ i≦ 3n/5) Vcc4 = 10.42(V) (3n/5+1 ≦ i≦ 4n/5) Vcc5 = 10.5(V) (4n/5+1 ≦ i≦ n )

【００９１】なお、Vcc1は（２式）の不等式の右辺のi=
n/5における値、Vcc2はi=2n/5における値、Vcc3はi=3n/
5における値、Vcc4はi=4n/5における値、Vcc5はi=n に
おける値に相当する。

【００９２】また、上述のように、Vcc1〜Vcc5を供給す
る電圧源は、スイッチングレギュレータを採用し、５つ
の電源はすべて従来と同等の電源効率ηで作製すること
ができた。

【００９３】従来は、図１０に示したように、配線抵抗
での電圧降下により制御電流源の出力が上昇する分を見
込んで、全制御電流源に同一の電源Vcc5（電圧10.5(V))
を供給していた。

【００９４】それに対し本実施の形態では、電源電圧を
もつ５つの電源により定電流源に電源電圧を供給したと
ころ、電源電圧と電流源の出力電圧との差を小さくする
ことができ、本発明の課題である無効電力を大きく減少
させることができた。さらに別の効果として、制御電流
源自体の発熱も押さえることができ、回路を安定に動作
させることができるとともに、画像表示装置全体の発熱
を押さえるなど非常に大きな効果があった。また、本実
施の形態の画像表示装置に画像を表示したところ、従来
の場合と同様に画像を表示することができた。

【００９５】以上のように、本実施の形態の電圧源及び
制御電流源を備えた画像表示装置においては、制御電流
源内部で消費される無効な電力を低減し、画像表示装置
全体の消費電力を低減することができ、さらには回路だ
けでなく画像表示装置全体の発熱も押さえることができ
るなど優れた効果があった。

【００９６】なお、本実施の形態では制御電流源１０を
600 個ずつに５つのブロックに分割しているが、特にこ
れにこだわることはなく、少なくとも２つ以上に分割す
ることにより同様な効果が得られた。また分割数を多く
していくことにより無効電力を更に低減することができ
るが、その一方で、上述のように回路定数が増えてしま
うことが懸念されるため、これらの兼ね合いを考えなが
ら最適な分割数を決定することが望ましい。

【００９７】また分割する間隔を本実施の形態では列配
線600 本を単位として均等に分割したが、特にこれにこ
だわることはない。行配線の配線抵抗による電圧降下が
曲線Lのようになることから、走査回路の接続されてい
る側の分割間隔を細かく分割し、さらに走査回路の接続
されていない側の分割間隔を荒くしたほうが、制御電流
源の出力と電源電圧との電圧差を小さくでき無効電力を
さらに低減することがある。

【００９８】また、本発明の出願人らは、本実施の形態
の制御電流源10を作製するのにあたり、上記制御電流源
10を分割し、複数の制御電流源を備えたＩＣ(Integrate
d Circuit)を複数個用いることにより構成した。この際
に、制御電流源に供給する電源電圧は、ＩＣを一つの単
位とし、上記ＩＣ内では電源電圧を同じ電圧にしたほう
が、ＩＣ内部のパターンの引き回しを簡単にすることが
でき、好ましかった。またそのためには、制御電流源を
分割する間隔が１つのＩＣの中に備えられる制御電流源
の倍数となるように、１ＩＣの中の制御電流源の個数を
決定することが好ましかった。

【００９９】また、本実施の形態では上述のように制御
電流源に電源電圧を供給する電圧源をスイッチングレギ
ュレータにより構成したが、シリーズレギュレータによ
って構成してもよい。この場合には、無効電力の低減に
はさほど効果がないが、制御電流源を配置したＩＣの発
熱を押さえることができ、上記ＩＣの設計（熱設計）を
容易にすることができるという効果があった。

【０１００】（第２の実施の形態）第２の実施の形態
は、マルチ電子源を備えた表示装置において、制御電流
源の出力電流の波高値を変調し、画像を形成した例であ
る。図１１は、その回路構成の概略を示すブロック図で
ある。図１１において、20は振幅変調回路、21は制御電
流源である。また、１１ａ〜１１ｅは制御電流源の内部
にある可変電流源に電源電圧を供給するための電源であ
る。電源１１ａ〜ｅと可変電流源との接続は以降で説明
する。

【０１０１】なお、本実施の形態では、マルチ電子源の
電子放出素子として表面伝導型放出素子を用いている。
本実施の形態の同期分離回路、タイミング発生回路、走
査回路の動作は、第１の実施の形態と同様のため、同一
の符号を付して詳細な説明を省略する。

【０１０２】（シフトレジスタ、ラインメモリ、振幅変
調回路）同期信号分離回路３で分離された画像データ
は、シフトレジスタ５でシリアル／パラレル変換され、
ラインメモリ６に１水平走査期間の間記憶される。振幅
変調回路２０は、ラインメモリ６に記憶されている画像
データに基づいて、出力電圧値の大きさを変調した変調
信号ＡＭ１〜ＡＭＮを出力する。制御電流源21は、この
振幅変調信号ＡＭ１〜ＡＭＮに基づいて出力する電流の
大きさを制御する。なお、振幅変調回路20は各列に対応
したＮ個の電圧出力型D/Aコンバータなどにより簡単に
構成できる。

【０１０３】（制御電流源の構成）図１２及び図１３
は、制御電流源21の等価回路である。図１２は、制御電
流源21の全系である。また、図１３は図１２で制御電流
源Ａ’と示した部分の拡大図である。

【０１０４】図１２にあるように、本実施の形態では列
配線本数n を3000とし、制御電流源21は3000個の可変電
流源を備えている。3000個の可変電流源は、600 個ずつ
５つに分けられており、可変電流源の出力電流はそれぞ
れVcc1〜Vcc5の５つの電源から供給されている。

【０１０５】すなわち、列１〜列600 の電流源の電源 = Vcc1 列601 〜列1200の電流源の電源 = Vcc2 列1201〜列1800の電流源の電源 = Vcc3 列1801〜列2400の電流源の電源 = Vcc4 列2401〜列3000の電流源の電源 = Vcc5 とした（図１２参照）。なお、電源Vcc1〜Vcc5はスイッ
チング電源であり、それぞれ電圧値Vcc1〜Vcc5を出力す
る。

【０１０６】図１３は、図１２の制御電流源Ａ’の拡大
図である。図１３において、200 は可変電流源である。
上記可変電流源200 は、表示パネル内に配置された電子
放出素子を駆動するための電流源であり、電流源の出力
値は、表示装置の所望の輝度を得るのに必要な電流を出
力する。

【０１０７】上述したように、本発明の電子放出素子で
ある表面伝導型放出素子は、図７のような特性を有す
る。図７の素子電流Ｉｆを横軸、放出電流Ｉｅを縦軸に
してグラフ化すると、図１４のようになる。

【０１０８】図１４によれば、素子電流Ｉｆの大きさを
大きくすると、それに従って放出電流も増えることがわ
かる。したがって、素子電流の大きさを変調することに
よっても電子の放出量を制御することができ、これを画
像表示装置に適用しても好適に画像を表示させることが
できる。

【０１０９】振幅変調回路から供給された（電圧）振幅
変調信号ＡＭ１〜ＡＭＮは、可変電流源200 へ供給され
る。可変電流源200 では、いわゆるＶ／Ｉ変換を行い、
振幅変調信号ＡＭ１〜ＡＭＮの電圧値に応じて、出力電
流Ｉ１〜ＩＮの大きさを制御する。

【０１１０】本実施の形態で用いた可変電流源200 の構
成は、図１５の回路を用いた。なお、列番号iの可変電
流源200 は、振幅変調信号ＡＭi(i=1,2,...N) の値が最
小のときに出力電流Ifmin を出力し、ＡＭi(i=1,2,....
N)の値が最大のときに出力電流Ifmax（本実施の形態で
は1.2mA)を出力するようにAMi(i=1,2...N)の出力電圧値
のスイング量とRc2の値を決定した。（Ifmax, Ifminの
値については図１４を参照。）。

【０１１１】（制御電流源の出力）本実施の形態の駆動
回路では、上述したように可変電流源の出力電流量を可
変して放出される電子の量を制御し、所望の画像を表示
するものである。第１の実施の形態と同様に、配線抵抗
はゼロではないため、配線上で電圧降下が生じ、その電
圧降下分を補償するように制御電流源21の出力電圧が上
昇する。

【０１１２】配線抵抗での電圧降下が最大になるのは、
制御電流源のすべての列からIfmax(1.2(mA))の電流が出
力されたときであり、それは図８と同様になる（本例で
も、配線抵抗ｒ,列配線本数n,配線取り出し抵抗rxtなど
は第１の実施の形態と同様とする。）。

【０１１３】制御電流源の出力は、電子放出素子に一定
の素子電流Ifが流れるよう動作するため、結果として配
線抵抗での電圧降下分を補償するように動作する。制御
電流源がすべてIfmaxを出力している際の電流源の出力
電圧は図９の曲線Ｌと同様になる。

【０１１４】（制御電流源に供給する電源電圧）制御電
流源は上述のようにカレントミラーにより素子電流Ｉｆ
を発生しており、トランジスタTr2において電圧降下を
生じる。このTr2で消費される電力は、画像の表示には
関与しない無効な電力であり、それはトランジスタTr2
での電圧降下量と素子電流Ｉｆとの積で表すことができ
る。

【０１１５】しかし、電子放出素子に電子を供給し、電
子を放出させ、画像を形成するためには、素子電流Ｉｆ
の電流量を上述のIfmin 〜Ifmaxの間で変調させなけれ
ばならず、これを減少させることはできない。

【０１１６】したがって、この無効電力を低減するため
には、制御電流源が電流源として動作をする範囲内で電
流源に供給する電圧源の出力と電流源の出力電圧との電
位差を最小にすることが望ましい。

【０１１７】上述したように、制御電流源の出力電圧の
最大値は、上述したように配線抵抗での電圧降下が最大
になっている時、すなわち、選択されている行の全素子
に素子電流Ifmaxが供給されているときである。この時i
番目の列配線に発生する電圧値Vx[i](i=1,2,...n、iは
列番号）は、上述の式（１）により表すことができる。

【０１１８】一般に、カレントミラーなどの電流源が、
電流源として動作をするためには、電源と出力の間の電
位差が十分なければならない。電流源としての動作のた
めに必要となる電圧差（いわゆる飽和電圧）をVsatとす
ると、電流源に電源電圧を供給する電圧源としては上述
の式（２）を満たすことが必要となる。

【０１１９】そこで本実施の形態では、上述のようにVc
c1〜Vcc5の５つの出力の異なる電圧源を用意し、それに
より電流源に電源電圧を供給することとした。なお、Vc
c1〜Vcc5の電圧値は第１の実施の形態と同様、以下のよ
うに決定した（図１０に図示）。 Vspl[i] = Vcc1 = 9.22(V) (1 ≦ i ≦ n/5, iは列番号) Vcc2 = 9.78(V) (n/5+1≦ i ≦ 2n/5) Vcc3 = 10.18(V) (2n/5+1 ≦ i≦ 3n/5) Vcc4 = 10.42(V) (3n/5+1 ≦ i≦ 4n/5) Vcc5 = 10.5(V) (4n/5+1 ≦ i≦ n )

【０１２０】なお、Vcc1は曲線Ｌのi=n/5における値、V
cc2はi=2n/5における値、Vcc3はi=3n/5における値、Vcc
4はi=4n/5における値、Vcc5はi=n における値に相当す
る。また、上述のように、Vcc1〜Vcc5を供給する電圧源
は、スイッチングレギュレータを採用し、５つの電源は
すべて従来と同等の電源効率ηで作製することができ
た。

【０１２１】従来は、図１０に示したように、配線抵抗
での電圧降下により制御電流源の出力電圧が上昇する分
を見込んで、全制御電流源に同一の電源Vcc5（電圧10.5
(V))を供給していた。

【０１２２】それに対し本実施の形態では、５つの電源
により電流源に電源電圧を供給したところ、電源電圧と
電流源の出力電圧との差を小さくすることができ、本発
明の課題である無効電力を大きく減少させることができ
た。

【０１２３】さらに別の効果として、制御電流源自体の
発熱も押さえることができ、回路を安定に動作させるこ
とができるとともに、画像表示装置全体の発熱を押さえ
るなど非常に大きな効果があった。また、本実施の形態
の画像表示装置に画像を表示したところ、従来の場合と
同様に画像を表示することができた。

【０１２４】以上のように本実施の形態の電圧源及び制
御電流源を備えた画像表示装置においては、制御電流源
内部で消費される無効な電力を低減し、画像表示装置全
体の消費電力を低減することができ、さらには回路だけ
でなく画像表示装置全体の発熱も押さえることができる
など優れた効果があった。

【０１２５】（第３の実施の形態）第３の実施の形態
は、マルチ電子源を備えた表示装置において、所望の画
像を得るために、制御電流源の出力をパルス幅変調によ
り変調する別の例である。本実施の形態では、マルチ電
子源の行配線の両端に走査回路を接続し、それらの走査
回路により、行配線を順次選択し駆動を行った場合の例
である。図１６はその回路構成の概略を示すブロック図
である。

【０１２６】図１６において、１はマルチ電子源を内蔵
した表示パネル、Dx1 〜DxM'はマルチ電子源の行配線の
一方の端子、Dx1'〜Dxm'はマルチ電子源の行配線のもう
一方の端子、Dy1 〜Dyn はマルチ電子源の列配線の端
子、Ｈｖは蛍光体に加速電圧を印加するための高圧端
子、Ｖａは加速電圧印加用の高圧電源、２及び２’は走
査回路、３は同期信号分離回路、４はタイミング発生回
路、５は画像データ１ライン分のシフトレジスタ、６は
画像データ１ライン分のラインメモリ、８はパルス幅変
調回路、１０は制御電流源である。また１１ａ〜１１ｅ
は制御電流源の内部にある定電流源に電源電圧を供給す
るための電源である。

【０１２７】また、同期分離回路、タイミング発生回
路、シフトレジスタ、ラインメモリ、パルス幅変調回路
などの動作は第１の実施の形態と同様なので省略する。

【０１２８】（走査回路）走査回路２及び２’は、マル
チ電子源を順次１行ずつ走査するために、接続端子Dx1
〜DxM'及びDx1'〜DxM'に選択電圧Vsまたは非選択電圧Vn
s を出力する回路で、たとえば図２に示すようにそれぞ
れＭ個のスイッチを内蔵している。なお、これらのスイ
ッチはトランジスタやＦＥＴにより構成するのが好まし
い。なお、走査回路２及び２’は同一の行配線を同期し
て選択する。

【０１２９】（制御電流源）第１の実施の形態で述べた
ように、本実施の形態でも図３及び図４に示した制御電
流源を使用した。また本実施の形態のマルチ電子源は電
子放出素子として、図７に示す特性を有する表面伝導型
放出素子を備えている。

【０１３０】本実施の形態では表面伝導型放出素子から
1.5(μA)の放出電流Ｉｅを出力させるため、素子電流Ｉ
ｆを1.2(mA) を通電するため、定電流源１００の出力電
流を1.2(mA) にした。さらに走査回路２の選択電圧Vsを
-7(V) に、非選択電圧Vns を0(Ｖ) に設定した。

【０１３１】図１７は、上記走査回路２及び２’により
選択された行配線での電圧降下の様子を示した図であ
る。このときの状態は選択行の全電子放出素子から電子
放出を行っている状態であり、選択行の全電子放出素子
に素子電流If(1.2(mA)) を通電している状態の行配線上
の電圧分布である。また、本実施の形態において、マル
チ電子源の各パラメータは以下のとおりである。列配線の総数 N＝3000 行配線−区間分抵抗ｒ=1(mΩ）行配線引き出し部の抵抗rxt =0.01(Ω）

【０１３２】図１７によれば、走査回路２及び２’に近
い列１及び列3000では電圧はほぼ-7(V) であるが、中央
の列に向かうほど行配線電位は上昇してしまい、走査回
路と走査回路の中間である列1500ではおよそ-5.65(V)と
なっている。

【０１３３】制御電流源の出力は、電子放出素子に一定
の素子電流Ifが流れるよう動作するため、結果として配
線抵抗での電圧降下分を補償するように動作する。選択
された行の全電子放出素子に電流If(1.2mA) を通電して
いる際の制御電流源の出力電圧を図１８の曲線Ｌ’に示
す。

【０１３４】図１７にあるように、配線抵抗による電圧
降下の少ない列1 及び列3000では、制御電流源の出力は
+7(V) であるのに対し、配線抵抗による電圧降下が最大
になる列1500ではおよそ+8.35(V)の電圧になっている。

【０１３５】制御電流源がこのように動作することによ
り、選択された行配線上の電子放出素子にはパルス幅変
調回路の出力パルスのパルス幅に応じた期間、素子の両
端に14(V) が印加され、1.2(mA) の電流が供給される。
その結果として電子放出素子から1.5(μA)の放出電流が
パルス幅に応じた期間出力され、所望の画像が表示され
る。

【０１３６】（制御電流源の電源電圧）上述してきたよ
うに、制御電流源は、配線抵抗による電圧降下を補償
し、電子放出素子に一様な電流Ｉｆが流れるように電圧
を発生する。この時発生する電圧の絶対値が最大値とな
るのは、配線抵抗での電圧降下が最大になっている時、
すなわち、選択されている行の全素子に素子電流が供給
されているときである。この状態が、図１７及び図１８
の状態であることは上述のとおりである。

【０１３７】制御電流源は、上述のようにカレントミラ
ーにより素子電流Ifを発生しており、トランジスタTr2
において電圧降下を生じる。このTr2で消費される電力
は、画像の表示には関与しない無効な電力であり、それ
はトランジスタTr2での電圧降下量と素子電流Ifとの積
で表すことができる。しかし電子放出素子に電子を供給
し、電子を放出させ、画像を形成するためには、素子電
流Ifを所望の電流量にしなければならず、これを減少さ
せることはできない。

【０１３８】したがって、この無効電力を低減するため
には、制御電流源が電流源として動作をする範囲内で電
流源に供給する電源電圧と電流源の出力電圧との電位差
を最小にすることが望ましい。

【０１３９】上述したように、制御電流源の出力電圧の
最大値は、上述したように配線抵抗での電圧降下が最大
になっている時、すなわち、選択されている行の全素子
に素子電流Ifが供給されているときである。この時i番
目の列配線に発生する電圧値Vx[i](i=1,2,...n、iは列
番号）は、以下の（３式）により表すことができる。

【０１４０】

【数３】

【０１４１】なお、（３式）において、Vtotalは電子放
出素子の両端に印加する電圧（上述の例では14(V) ）、
Vsは選択行配線の電圧(上述の例では7(V)) 、rxtは行配
線の引き出し部の抵抗（本例では0.01Ω）、Ifは電流源
の出力電圧、ｎは列の個数（本例では3000とした）、r
は行配線の一区間分の配線抵抗である。（なお、（１
式）は、図１７の曲線Ｌ’である。）

【０１４２】一般に、カレントミラーや定電流ダイオー
ドなどの定電流源は、定電流源として動作をするために
は、電源と出力の間の電位差が十分なければならない。
定電流源として動作のために必要となる電圧差をVsatと
すると、定電流源に供給する電源電圧としては以下の
（４式）及び（５式）を満たすことが必要となる。

【０１４３】

【数４】

【０１４４】

【数５】

【０１４５】なお、（４式）においてVspl[i](i=1,
2....n、iは列番号）はi列目の定電流源に供給する電源
電圧である。同式の右辺を図示すると図１９の点線のよ
うになる。なお、本例ではVsatは1.5(V)とした。もちろ
んVsatはカレントミラーや定電流ダイオードの特性によ
り変わる量である。

【０１４６】したがって、定電流源に供給する電源電圧
が、（４式）に近いほど無効な電力を省くことができ
る。すべての定電流源に供給する電源電圧を図１９の点
線のように設定すれば、もっとも無効電力を省くことが
できるため、消費電力的には好ましい。

【０１４７】しかし、多数の電圧源を用意することは、
回路の部品点数が増加してしまったり、電源を配置する
ための場所が大きくなったりするという見地からあまり
好ましくなかった。

【０１４８】そこで本実施の形態では、上述のようにVc
c1〜Vcc5の５つの出力の異なる電圧源を用意し、それに
より定電流源に電源電圧を供給することとした。なお、
Vcc1〜Vcc5の電圧値は図１９にも示したが以下のように
決定した。

【０１４９】 Vspl[i] = Vcc1 = 9.36(V) (1 ≦ i ≦ n/5, iは列番号) Vcc2 = 9.79(V) (n/5+1 ≦ i ≦ 2n/5) Vcc3 = 9.85(V) (2n/5+1≦ i≦ 3n/5) Vcc4 = 9.79(V) (3n/5+1≦ i≦ 4n/5) Vcc5 = 9.36(V) (4n/5+1≦ i≦ n )

【０１５０】なお、Vcc1は（４式）の不等式の右辺のi=
n/5における値、Vcc2はi=2n/5における値、Vcc3はi=n/2
における値、Vcc4はi=3n/5における値、Vcc5はi=4n/5
における値に相当する。

【０１５１】また上述のように、Vcc1〜Vcc5を供給する
電圧源は、スイッチングレギュレータを採用し、５つの
電源はすべて従来と同等の電源効率ηで作製することが
できた。

【０１５２】従来は、図１９のように、配線抵抗での電
圧降下により制御電流源の出力が上昇する分を見込ん
で、全制御電流源に同一の電源Vcc3（電圧9.85(V))を供
給していた。

【０１５３】それに対し本実施の形態では、電源電圧を
もつ５つの電源により定電流源に電源電圧を供給したと
ころ、電源電圧と電流源の出力電圧との差を小さくする
ことができ、本発明の課題である無効電力を大きく減少
させることができた。さらに別の効果として、制御電流
源自体の発熱も押さえることができ、回路を安定に動作
させることができるとともに、画像表示装置全体の発熱
を押さえるなど非常に大きな効果があった。また、本実
施の形態の画像表示装置に画像を表示したところ、従来
の場合と同様に画像を表示することができた。

【０１５４】以上のように本発明の電圧源及び制御電流
源を備えた画像表示装置においては、制御電流源内部で
消費される無効な電力を低減し、画像表示装置全体の消
費電力を低減することができ、さらには回路だけでなく
画像表示装置全体の発熱も押さえることができるなど優
れた効果があった。

【０１５５】（表示パネルの構成と製造法）次に、上記
第１の実施の形態〜実施の形態２の画像表示装置の表示
パネル１の構成と製造法について、具体的な例を示して
説明する。

【０１５６】図２０は、実施の形態に用いた表示パネル
の斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの１部を
切り欠いて示している。図２０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。

【０１５７】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、たと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。

【０１５８】リアプレート１００５には、基板１００１
が固定されているが、該基板上には冷陰極素子１００２
がＮ×Ｍ個形成されている。（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。

【０１５９】たとえば、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＝１０
００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）。

【０１６０】上記Ｎ×Ｍ個の冷陰極素子は、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。上記、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。

【０１６１】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
レートとして電子源の基板１００１自体を用いてもよ
い。

【０１６２】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、たとえば図
２１の（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。

【０１６３】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事や、外光の反射を防止して表
示コントラストの低下を防ぐ事、電子ビームによる蛍光
膜のチャージアップを防止する事などである。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。

【０１６４】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は上記
図２１（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、たとえば図２１（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。

【０１６５】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。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１
００８が発する光の一部を鏡面反射して光利用率を向上
させる事や、負イオンの衝突から蛍光膜１００８を保護
する事や、電子ビーム加速電圧を印加するための電極と
して作用させる事や、蛍光膜１００８を励起した電子の
導電路として作用させる事などである。

【０１６６】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Ａ１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。

【０１６７】また、本実施の形態では用いなかったが、
加速電圧の印加用の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、たとえばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよ
い。

【０１６８】また、Ｄx1〜ＤxmおよびＤy1〜Ｄynおよび
Ｈｖは、当該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１００３と、Ｄ
y1〜Ｄynはマルチ電子ビーム源の列配線１００４と、Ｈ
ｖと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。

【０１６９】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（Ｔ
ｏｒｒ）程度の真空度まで排気する。

【０１７０】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、たとえばＢａを主成分とする
ゲッター材料をヒーター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乗ないしは１×
１０マイナス７乗（Ｔｏｒｒ）の真空度に維持される。
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。

【０１７１】次に、上記実施の形態の表示パネルに用い
たマルチ電子源５０の製造方法について説明する。本発
明の画像表示装置に用いるマルチ電子源は、冷陰極素子
を単純マトリクス配線した電子源であれば、冷陰極素子
の材料や形状あるいは製法に制限はない。したがって、
たとえば表面伝導型放出素子やＦＥ型、あるいはＭＩＭ
型などの冷陰極素子を用いることができる。

【０１７２】ただし、表示画面が大きくてしかも安価な
表示装置が求められる状況のもとでは、これらの冷陰極
素子の中でも、表面伝導型放出素子が特に好ましい。す
なわち、ＦＥ型ではエミッタコーンとゲート電極の相対
位置や形状が電子放出特性を大きく左右するため、極め
て高精度の製造技術を必要とするが、これは大面積化や
製造コストの低減を達成するには不利な要因となる。

【０１７３】また、ＭＩＭ型では、絶縁層と上電極の膜
厚を薄くてしかも均一にする必要があるが、これも大面
積化や製造コストの低減を達成するには不利な要因とな
る。その点、表面伝導型放出素子は、比較的製造方法が
単純なため、大面積化や製造コストの低減が容易であ
る。

【０１７４】また、発明者らは、表面伝導型放出素子の
中でも、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から
形成したものがとりわけ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いだしている。

【０１７５】したがって、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。

【０１７６】（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。

【０１７７】（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。図２２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。

【０１７８】図２２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。

【０１７９】基板１１０１としては、たとえば、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
述の各種基板上にたとえば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。

【０１８０】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。たとえば、Ｎ
ｉ，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Ｉｎ2 Ｏ3 −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。

【０１８１】電極を形成するには、たとえば真空蒸着な
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（たとえば印刷技術）を用い
て形成してもさしつかえない。

【０１８２】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ー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ーより数十マイクロメータ
ーの範囲である。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ーの
範囲から適当な数値が選ばれる。

【０１８３】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。

【０１８４】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。

【０１８５】すなわち、素子電極１１０２あるいは１１
０３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。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５
００オングストロームの間である。

【０１８６】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、たとえば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，
Ａｕ，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,Ｉｎ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，などをはじめ
とする酸化物や、ＨｆＢ2 ，ＺｒＢ2 ，ＬａＢ6 ，Ｃｅ
Ｂ6 ，ＹＢ4 ，ＧｄＢ4 ，などをはじめとする硼化物
や、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ，
などをはじめとする炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，Ｈｆ
Ｎ，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。

【０１８７】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（オーム／ｓｑ）の範囲に含
まれるよう設定した。

【０１８８】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２２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さしつかえない。

【０１８９】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。

【０１９０】上記亀裂内には、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２２においては模式
的に示した。

【０１９１】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。

【０１９２】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。

【０１９３】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２２においては模式
的に示した。また、図２２（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。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。

【０１９４】すなわち、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（マイクロメーター）とした。

【０１９５】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。

【０１９６】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。図２３の（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、各部材の表記は上記図２３と同一である。ま
ず、図２３（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。

【０１９７】上記素子電極１１０２および１１０３を形
成するにあたっては、あらかじめ基板１１０１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、たとえば、蒸着
法やスパッタ法などの真空成膜技術を用いればよ
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１１０３）
を形成する。

【０１９８】次に、図２３（ｂ）に示すように、導電性
薄膜１１０４を形成する。形成するにあたっては、まず
上記（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。

【０１９９】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、それ以外のたとえばス
ピンナー法やスプレー法を用いてもよい。）。

【０２００】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、たと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。

【０２０１】３）次に、図２３（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。

【０２０２】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。

【０２０３】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（すなわち、
電子放出部１１０５部分）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１１０
２と１１０３の間で計測される電気抵抗は大幅に増加す
る。

【０２０４】通電方法をより詳しく説明するために、図
２４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、図２４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
況をモニターするためのモニターパルス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１１１１で計測した。

【０２０５】実施の形態においては、たとえば１０のマ
イナス５乗（ｔｏｒｒ）程度の真空雰囲気下において、
たとえばパルス幅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、モニターパルス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、モニターパルスの電圧Ｖｐｍは０．１（Ｖ）に
設定した。

【０２０６】そして、素子電極１１０２と１１０３の間
の電気抵抗が１×１０の６乗（オーム）になった段階、
すなわちモニター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。

【０２０７】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、たとえば
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。

【０２０８】次に、図２３の（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。

【０２０９】通電活性化処理とは、上記通電フォーミン
グ処理により形成された電子放出部１１０５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２３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。

【０２１０】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
囲気中で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。

【０２１１】通電方法をより詳しく説明するために、図
２５の（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。

【０２１２】図２３の（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。）。

【０２１３】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ーし、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２５（ｂ）に示すが、活性化電源１１
１２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。

【０２１４】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。

【０２１５】以上のようにして、図２３（ｅ）に示す平
面型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０２１６】（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、すなわち
垂直型の表面伝導型放出素子の構成について説明する。

【０２１７】図２６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２６中の１２０１は基
板、１２０２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、１２
０５は通電フォーミング処理により形成した電子放出
部、１２１３は通電活性化処理により形成した薄膜であ
る。

【０２１８】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。し
たがって、上記図２２の平面型における素子電極間隔Ｌ
は、垂直型において段差形成部材１２０６の段差高Ｌｓ
として設定される。

【０２１９】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、上記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１２０
６には、たとえばＳｉＯ2 のような電気的に絶縁性の材
料を用いる。

【０２２０】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２７の（ａ）〜（ｆ）は、製造工
程を説明するための断面図で、各部材の表記は上記図２
６と同一である。

【０２２１】１）まず、図２７（ａ）に示すように、基
板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。次に、図
２７（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、たとえばＳｉＯ2 をス
パッタ法で積層すればよいが、たと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。

【０２２２】次に、図２７（ｃ）に示すように、絶縁層
の上に素子電極１２０２を形成する。次に、図２７
（ｄ）に示すように、絶縁層の一部を、たとえばエッチ
ング法を用いて除去し、素子電極１２０３を露出させ
る。

【０２２３】次に、図２７（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、上記平面型の場合と同じく、たとえば塗布法などの
成膜技術を用いればよい。

【０２２４】次に、上記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２３
（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。）。

【０２２５】次に、上記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２３（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２７（ｆ）に示す垂直型の表面伝導
型放出素子を製造した。

【０２２６】（表示装置に用いた表面伝導型放出素子の
特性）以上、平面型と垂直型の表面伝導型放出素子につ
いて素子構成と製法を説明したが、次に表示装置に用い
た素子の特性について述べる。

【０２２７】図７に、表示装置に用いた素子の、（放出
電流Ｉｅ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性、および（素子
電流Ｉｆ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性の典型的な例を
示す。なお、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆに比べて著し
く小さく、同一尺度で図示するのが困難であるため、２
本のグラフは各々異なる尺度で図示した。

【０２２８】表示装置に用いた素子は、放出電流Ｉｅに
関して以下に述べる３つの特性を有している。第１に、
ある電圧（これを閾値電圧Ｖｔｈと呼ぶ）以上の大きさ
の電圧を素子に印加すると急激に放出電流Ｉｅが増加す
るが、一方、閾値電圧Ｖｔｈ未満の電圧では放出電流Ｉ
ｅはほとんど検出されない。図７の場合、Ｖｔｈは８ボ
ルトである。

【０２２９】すなわち、放出電流Ｉｅに関して、明確な
閾値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子である。第２に、放
出電流Ｉｅは素子に印加する電圧Ｖｆに依存して変化す
るため、電圧Ｖｆで放出電流Ｉｅの大きさを制御でき
る。

【０２３０】第３に、素子に印加する電圧Ｖｆに対して
素子から放出される電流Ｉｅの応答速度が速いため、電
圧Ｖｆを印加する時間の長さによって素子から放出され
る電子の電荷量を制御できる。

【０２３１】以上のような特性を有するため、表面伝導
型放出素子を表示装置に好適に用いることができた。た
とえば多数の素子を表示画面の画素に対応して設けた表
示装置において、第１の特性を利用すれば、表示画面を
順次走査して表示を行うことが可能である。

【０２３２】すなわち、駆動中の素子には所望の発光輝
度に応じて閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧を適宜印加し、非
選択状態の素子には閾値電圧Ｖｔｈ未満の電圧を印加す
る。駆動する素子を順次切り替えてゆくことにより、表
示画面を順次走査して表示を行うことが可能である。

【０２３３】また、第２の特性かまたは第３の特性を利
用することにより、発光輝度を制御することができるた
め、諧調表示を行うことが可能である。

【０２３４】（多数素子を単純マトリクス配線したマル
チ電子源の構造）次に、上述の表面伝導型放出素子を基
板上に配列して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。

【０２３５】図２８に示すのは、上記図２８の表示パネ
ルに用いたマルチ電子源の平面図である。基板上には、
上記図２２で示したものと同様な表面伝導型放出素子が
配列され、これらの素子は行配線電極１００３と列配線
電極１００４により単純マトリクス状に配線されてい
る。行配線電極１００３と列配線電極１００４の交差す
る部分には、電極間に絶縁層（不図示）が形成されてお
り、電気的な絶縁が保たれている。

【０２３６】図２８のＡ−Ａ′に沿った断面を、図２９
に示す。なお、このような構造のマルチ電子源は、あら
かじめ基板上に行配線電極１００３、列配線電極１００
４、電極間絶縁層（不図示）、および表面伝導型放出素
子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、行配線電極１
００３および列配線電極１００４を介して各素子に給電
して通電フォーミング処理と通電活性化処理を行うこと
により製造した。

【０２３７】（第４の実施の形態）本実施の形態の画像
表示装置は、これまで述べてきたように複数の制御電流
源に供給する電源電圧を制御電流源によって変えること
により、制御電流源内部で消費される無効電力を低減す
ることができる。

【０２３８】一方、発明者らは、本発明をエレクトロ・
ルミネッセンス（ＥＬ）を用いた画像表示装置に適用し
た場合についても検討を行っており、同様な効果を得る
ことができた。

【０２３９】（第５の実施の形態）上述した第１の実施
の形態〜第３の実施の形態では、冷陰極素子をマトリク
ス状に配置した画像表示装置について述べてきた。一
方、発明者らは、本発明を冷陰極素子をマトリクス状に
配置したマルチ電子源に適用した場合についても検討を
行っており、すでに第１〜第３の実施の形態と同様、優
れた効果を得ることができた。

【０２４０】また、別の発明として発明者らは、本発明
を冷陰極素子ＭＩＭ型（金属／絶縁層／金属）素子や、
ＦＥ型（Field Emitter型）素子に適用した場合におい
ても検討を行っており、同様な効果を得ている。

【０２４１】

【発明の効果】本発明によれば、ｍ本の行配線及びｎ本
の列配線により（ｍ＊ｎ）個のマトリクス状に接続され
た表示素子に電圧を加える際に、配線抵抗を考慮した値
で加えるようにしたので、上記配線抵抗による実効的な
電圧のばらつきを補償することができ、表示素子をマト
リクス配線した表示パネルを備えた画像表示装置や、冷
陰極素子をマトリクス配線した電子線発生装置、あるい
はマルチ電子ビーム源の駆動装置において、変調手段の
制御電流源内部で消費される画像表示に寄与しない無効
な電力を低減することができ、装置全体としての消費電
力を低減することができる。

【０２４２】また、本発明の他の特徴によれば、制御電
流源自体の発熱も押さえることができるので、装置全体
としての発熱も低減できるとともに、回路を安定に動作
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の画像表示装置のブロック図
である。

【図２】本実施の形態の走査回路を説明するための図で
ある。

【図３】第１の実施の形態の制御電流源を説明するため
の図である。

【図４】第１の実施の形態の制御電流源を説明するため
の図である。

【図５】第１の実施の形態の定電流源の例を示す図であ
る。

【図６】本発明の実施の形態である画像表示装置のマル
チ電子源と駆動回路の周辺を説明するための図である。

【図７】実施の形態で用いた表面伝導型放出素子の典型
的な特性を示す図である。

【図８】行配線上の電圧降下を説明するための図であ
る。

【図９】全点灯時の電流源の出力電圧を説明するための
図である。

【図１０】実施例で定めた複数の電圧源の電圧を説明す
るための図である。

【図１１】第２の実施の形態の画像表示装置のブロック
図である。

【図１２】第２の実施の形態の制御電流源を説明するた
めの図である。

【図１３】第２の実施の形態の制御電流源を説明するた
めの図である。

【図１４】第２の実施の形態の冷陰極素子である表面伝
導型放出素子の素子電流Ｉｆと放出電流Ｉｅの例を示す
図である。

【図１５】第２の実施の形態の可変電流源の例を示す図
である。

【図１６】実施の形態３の画像表示装置のブロック図で
ある。

【図１７】行配線上の電圧降下を説明するための図であ
る。

【図１８】全点灯時の電流源の出力電圧を説明するため
の図である。

【図１９】実施の形態３で定めた、電圧源Vcc1〜Vcc5の
電圧を説明するための図である。

【図２０】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２１】表示パネルのフェ−スプレ−トの蛍光体配列
を例示した平面図である。

【図２２】（ａ）は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、（ｂ）は断面図である。

【図２３】平面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２４】通電フォ−ミング処理の際の印加電圧波形図
である。

【図２５】（ａ）は通電活性化処理の際の印加電圧波形
図、（ｂ）は放出電流Ｉｅの変化を示す図である。

【図２６】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２７】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２８】実施の形態で用いたマルチ電子ビ−ム源の基
板の平面図である。

【図２９】実施の形態で用いたマルチ電子ビ−ム源の基
板の一部断面図である。

【図３０】従来例を示し、表面伝導型放出素子の一例を
示す図である。

【図３１】従来例を示し、FEの一例を示す図である。

【図３２】従来例を示し、MIMの一例を示す図である。

【図３３】従来例を示し、マルチ電子源の電気的な接続
を示す図である。

【符号の説明】

１表示パネル２走査回路３同期信号分離回路４タイミング発生回路５シフトレジスタ６ラインメモリ８パルス幅変調回路１０制御電流源１１a 〜１１e 電流源用電源２０振幅変調回路２１制御電流源１０１スイッチ１０２インバータ２００可変電流源１００１素子基板１００２冷陰極素子１００３行方向配線１００４列方向配線１００５リアプレート１００６側壁（枠）１００７フェースプレート１００８蛍光膜１００９メタルバック１０１０黒色導電体１１０１基板１１０２素子電極１１０３素子電極１１０４導電性薄膜１１０５電子放出部１１１０フォーミング用電源１１１１電流計１１１２活性化用電源１１１３薄膜１１１４アノード電極１１１５直流高電圧電源１１１６電流計１２０１基板１２０２素子電極１２０３素子電極１２０４導電性薄膜１２０５電子放出部１２０６段差形成部材１２１３薄膜

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｍ本の行配線及びｎ本の列配線により
（ｍ＊ｎ）個の表示素子がマトリクス状に接続された表
示パネルと、上記行配線に接続された走査手段と、上記
列配線に接続された変調手段とを有する画像表示装置で
あって、上記変調手段は、電流源制御手段と、複数の制御電流源
と、上記複数の制御電流源に電源電圧をそれぞれ供給す
る電圧源とを備え、上記電圧源が供給する電源電圧が、上記複数の制御電流
源によりそれぞれ異なることを特徴とする画像表示装
置。
【請求項２】上記制御電流源へ電源電圧を供給する電
圧源の電圧値は、上記制御電流源の出力電流により発生
する電圧の大きさに基いて決定することを特徴とする請
求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】上記制御電流源へ電源電圧を供給する電
圧源の電圧値は、上記行配線の配線抵抗により発生する
電圧分布に基いて決定することを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の画像表示装置。
【請求項４】上記制御電流源へ電源電圧を供給する電
圧源の電圧値は、上記制御電流源の出力電流により発生
する電圧の大きさと、制御電流源が電流源として動作す
るのに必要とする飽和電圧とに基いて決定することを特
徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の画像表示装
置。
【請求項５】上記電流源制御手段は、上記制御電流源
の電流出力時間を制御することを特徴とする請求項１〜
４の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項６】上記制御電流源は、可変電流源と電流ス
イッチとを備えることを特徴とする請求項１〜５の何れ
か１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】上記制御電流源は、定電流源と電流スイ
ッチとを備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか
１項に記載の画像表示装置。
【請求項８】上記制御電流源は、Ｖ/I変換回路である
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の画
像表示装置。
【請求項９】上記制御電流源は、複数のＩＣから構成
され、上記制御電流源へ電源電圧を供給する電圧源の電
圧値は、上記ＩＣを単位として決定することを特徴とす
る請求項１〜５の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１０】上記電流源制御手段は、上記制御電流
源の出力電流量を制御することを特徴とする請求項１〜
９の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１１】上記電流源制御手段は、Ｄ／Ａコンバ
ータであることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項
に記載の画像表示装置。
【請求項１２】上記走査手段が上記行配線の両端に接
続されている際には、上記電圧源の供給する電圧の絶対
値は、中央の列の制御電流源ほど大きいことを特徴とす
る請求項１〜１１の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１３】上記走査手段が上記行配線の片側に接
続されている場合には、上記電圧源の供給する電圧の絶
対値は、接続されている側の列配線ほど小さく、接続さ
れていない側の列配線ほど大きいことを特徴とする請求
項１〜１１の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１４】上記電圧源は、スイッチングレギュレ
ータであることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１
項に記載の画像表示装置。
【請求項１５】上記電圧源は、シリーズレギュレータ
であることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に
記載の画像表示装置。
【請求項１６】上記表示素子は、冷陰極素子と、上記
冷陰極素子からの電子ビームの照射により画像を形成す
る画像形成部材とを備えることを特徴とする請求項１〜
１５の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１７】上記冷陰極素子は、表面伝導型放出素
子であることを特徴とする請求項１〜１６の何れか１項
に記載の画像表示装置。
【請求項１８】上記冷陰極素子は、電界放出型素子で
あることを特徴とする請求項１〜１６の何れか１項に記
載の画像表示装置。
【請求項１９】上記冷陰極素子は、ＭＩＭ型素子であ
ることを特徴とする請求項１〜１６の何れか１項に記載
の画像表示装置。
【請求項２０】上記表示素子は、エレクトロ・ルミネ
ッセンス素子であることを特徴とする請求項１〜１６の
何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項２１】上記変調手段は、パルス幅変調を行う
ことを特徴とする請求項１〜２０の何れか１項に記載の
画像表示装置。
【請求項２２】ｍ本の行配線、ｎ本の列配線により
（ｍ＊ｎ）個の冷陰極素子がマトリクス状に接続された
マルチ電子源と、上記行配線に接続された走査手段と、
上記列配線に接続された変調手段とを有する電子線発生
装置であって、上記変調手段は、電流源制御手段と、複
数の制御電流源と、上記複数の制御電流源に電源電圧を
それぞれ供給する電圧源とを備え、上記電圧源が供給す
る電源電圧は上記複数の制御電流源により異なることを
特徴とする電子線発生装置。
【請求項２３】上記制御電流源へ電源電圧を供給する
電圧源の電圧値は、上記制御電流源の出力電流により発
生する電圧の大きさに基いて決定することを特徴とする
請求項２２に記載の電子線発生装置。
【請求項２４】上記制御電流源へ電源電圧を供給する
電圧源の電圧値は、上記行配線の配線抵抗により発生す
る電圧分布に基いて決定することを特徴とする請求項２
２または２３に記載の電子線発生装置。
【請求項２５】上記複数の制御電流源のそれぞれへ電
源電圧を供給する電圧源の電圧値は、上記制御電流源の
出力電流により発生する電圧の大きさと、上記制御電流
源が電流源として動作するのに必要とする飽和電圧とに
基いて決定することを特徴とする請求項２２〜２４の何
れか１項に記載の電子線発生装置。
【請求項２６】上記電流源制御手段は、上記複数の制
御電流源のそれぞれの電流出力時間を制御することを特
徴とする請求項２２〜２５の何れか１項に記載の電子線
発生装置。
【請求項２７】上記電流源制御手段は、制御電流源の
出力電流量を制御することを特徴とする請求項２２〜２
５の何れか１項に記載の電子線発生装置。
【請求項２８】上記電流源制御手段は、Ｄ／Ａコンバ
ータであることを特徴とする請求項２２〜２５の何れか
１項に記載の電子線発生装置。
【請求項２９】上記制御電流源は、可変電流源と電流
スイッチとを備えることを特徴とする請求項２２〜２８
の何れか１項に記載の電子線発生装置。
【請求項３０】上記制御電流源は、定電流源と電流ス
イッチとを備えることを特徴とする請求項２２〜２８の
何れか１項に記載の電子線発生装置。
【請求項３１】上記制御電流源は、Ｖ/I変換回路であ
ることを特徴とする請求項２２〜２８の何れか１項に記
載の電子線発生装置。
【請求項３２】上記制御電流源は、複数のＩＣから構
成され、上記制御電流源へ電源電圧を供給する電圧源の
電圧値は、上記ＩＣを単位として決定することを特徴と
する請求項２２〜２８の何れか１項に記載の電子線発生
装置。
【請求項３３】上記走査手段が上記行配線の両端に接
続されている際には、上記電圧源の供給する電圧の絶対
値は、中央の列の制御電流源ほど大きいことを特徴とす
る請求項２２〜３２の何れか１項に記載の電子線発生装
置。
【請求項３４】上記走査手段が上記行配線の片側に接
続されている場合には、上記電圧源の供給する電圧の絶
対値は、接続されている側の列配線ほど小さく、接続さ
れていない側の列配線ほど大きいことを特徴とする請求
項２２〜３２の何れか１項に記載の電子線発生装置。
【請求項３５】上記電圧源は、スイッチングレギュレ
ータであることを特徴とする請求項２２〜３４の何れか
１項に記載の電子線発生装置。
【請求項３６】上記電圧源は、シリーズレギュレータ
であることを特徴とする請求項２２〜３４の何れか１項
に記載の電子線発生装置。
【請求項３７】上記冷陰極素子は、表面伝導型放出素
子であることを特徴とする請求項２２〜３６の何れか１
項に記載の電子線発生装置。
【請求項３８】上記冷陰極素子は、電界放出型素子で
あることを特徴とする請求項２２〜３７の何れか１項に
記載の電子線発生装置。
【請求項３９】上記冷陰極素子は、ＭＩＭ型素子であ
ることを特徴とする請求項２２〜３７の何れか１項に記
載の電子線発生装置。
【請求項４０】上記冷陰極素子は、エレクトロ・ルミ
ネッセンス素子であることを特徴とする請求項２２〜３
７の何れか１項に記載の電子線発生装置。
【請求項４１】上記変調手段は、パルス幅変調を行う
ことを特徴とする請求項２２〜４０の何れか１項に記載
の電子線発生装置。
【請求項４２】ｍ本の行配線及びｎ本の列配線により
（ｍ＊ｎ）個の表面伝導型放出素子を単純マトリクス状
に配線したマルチ電子ビーム源の駆動装置にであって、
上記表面伝導型放出素子のそれぞれに印加される電界強
度を、上記行配線の配線抵抗により発生する電圧分布に
基いて決定することを特徴とするマルチ電子ビーム源の
駆動装置。