JP2000242211A

JP2000242211A - 画像形成装置及びその駆動方法

Info

Publication number: JP2000242211A
Application number: JP4539099A
Authority: JP
Inventors: Seiji Isono; 青児磯野
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】隣接する配線間の静電容量に起因する階調表
現の誤差を軽減し、入力映像信号に忠実な画像を形成す
る画像形成装置及びその駆動方法の提供。【解決手段】ｍ×２ｎの行方向配線及び列方向配線の
交差位置の近傍に電子源がそれぞれ接続された表示パネ
ル８を、入力映像信号に応じてパルス幅変調した電流信
号を列方向配線から印加することによって駆動するに際
して、１水平同期期間が経過する度に行方向配線を１本
ずつ順次選択しながら走査すると共に、列方向配線の隣
接する奇数ラインと偶数ライン上の電子源を、当該１水
平同期期間前半期間と後半期間とで時間的にずらして交
互に駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置及び
その駆動方法に関し、例えば、複数の電子放出素子が設
けられた電子ビーム源を駆動することによって蛍光パネ
ルに画像を形成する画像形成装置及びその駆動方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子放出素子としては、大別
して熱電子放出素子と冷陰極電子放出素子の２種類が知
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）、並びに、表面伝導型電子放
出素子等がある。

【０００３】表面伝導型電子放出素子型の例としては、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ、ＲａｄｉｏＥｎｇ．Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎＰｙｓ．、１０、１２９０，（１９６５）
や、後述する他の例が知られている。

【０００４】表面伝導型電子放出素子は、基板上に小面
積の薄膜を形成し、その薄膜の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：”ＴｈｉｎＳｏｌｉｄ
Ｆｉｌｍｓ”、９、３７１７（１９７２）］、Ｉｎ2
Ｏ3／ＳｎＯ2薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ
ａｎｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥＴｒａｎ
ｓ．ＥＤＣｏｎｆ．”、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。

【０００５】これらの表面伝導型電子放出素子の素子構
成の典型的な例として、図４６に前述のＭ．Ｈａｒｔｗ
ｅｌｌらによる素子の平面図を示す。

【０００６】同図において、３００１は、基板である。
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、同図に示す
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］，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って電子放出部を形成す
るのが一般的である。即ち、通電フォーミングとは、所
定の通電処理を導電性薄膜に対して施すことにより、そ
の薄膜の一部に電子放出部を形成するものである。例え
ば、図４６においては、導電性薄膜３００４の両端に所
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、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３００
５を形成する。尚、局所的に破壊、変形、或いは変質し
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処理後に、導電性薄膜３００４に適
宜の電圧を印加すると、前記亀裂付近において電子放出
が行われる。

【０００８】また、ＦＥ型の例は、例えば、Ｗ．Ｐ．Ｄ
ｙｋｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，”Ｆｉｅ−ｌｄｅｍｉ
ｓｓｉｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏ
ｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）や、あるい
は、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，”Ｐｈｙｓｉｃａｌｐｒ
ｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅ
ｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈ
ｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．，４７，５２４８（１９７６）等が知ら
れている。

【０００９】ＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図
４７に前述のＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔらによる素子の断面
図を示す。

【００１０】同図において、３０１０は、基板である。
３０１１は、導電材料よりなるエミッタ配線である。３
０１２は、エミッタコーンである。３０１３は、絶縁層
である。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との間に適
宜の電圧を印加することにより、エミッタコーン３０１
２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は、図
４７のような積層構造ではなく、基板上に、その基板平
面とほぼ平行にエミッタとゲート電極とを配置した例も
ある。

【００１２】また、ＭＩＭ型の例としては、例えば、
Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ，”Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｕｎ
ｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎＤｅｖｉｃｅｓ，Ｊ．Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）等が知ら
れている。ＭＩＭ型の素子構成の典型的な例を図４８の
断面図に示す。

【００１３】同図において、３０２０は基板である。３
０２１は、金属よりなる下電極である。３０２２は、厚
さ１００オングストローム程度の薄い絶縁層である。３
０２３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と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】上述した各冷陰極素子は、熱陰極素子と比
較して低温で電子の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。従って、熱陰極素子よりも
構造が単純であり、微細な素子を作成することが可能で
ある。また、基板上に多数の素子を高い密度で配置して
も、基板の熱溶融等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。このため、冷陰極素子を各種工業
製品に応用する研究が盛んに行われている。

【００１５】例えば、表面伝導型の電子放出素子におい
ては、上述した冷陰極素子の中でも特に構造が単純であ
り、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、例えば本出願人
による特開昭６４−３１３３２号において開示されるよ
うに、基板上に多数配列した表面伝導型の電子放出素子
を適宜駆動する方法が研究されている。

【００１６】また、表面伝導型電子放出素子の応用につ
いては、例えば、画像表示装置、画像記録装置等の画像
形成装置、或いは、荷電ビーム源等が研究されている。

【００１７】特に、画像形成装置への応用としては、例
えば本出願人によるＵＳＰ５，０６６，８８３、特開平
２−２５７５５１号、或いは、特開平４−２８１３７号
等において開示されているように、複数の表面伝導型電
子放出素子と、それら素子から照射される電子ビームに
よって発光する蛍光体とを組み合わせてなる画像形成装
置が研究されている。このような表面伝導型電子放出素
子と蛍光体とを組み合わせてなる画像形成装置は、従来
の他の方式の画像形成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液晶表示デバイスを背照す
る、所謂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。

【００１８】また、ＦＥ型の冷陰極素子を多数個ならべ
て駆動する方法は、例えば本出願人によるＵＳＰ４，９
０４，８９５に開示されている。また、ＦＥ型を画像形
成装置に応用した例として、例えば、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．Ｍｅｙｅｒ：”ＲｅｃｅｎｔＤｅｖｅｌｏｐｍ
ｅｎｔｏｎＭｉｃｒｏｔｉｐｓＤｉｓｐｌａｙ
ａｔＬＥＴＩ”，Ｔｅｃｈ．Ｄｉｇｅｓｔｏｆ４
ｔｈＩｎｔ．ＶａｃｕｕｍＭｉｃｒｏｅｌｅ−ｃ
ｔｒｏｎｉｃｓＣｏｎｆ．，Ｎａｇａｈａｍａ，ｐ
ｐ．６〜９（１９９１）］また、ＭＩＭ型を多数個並べ
て画像形成装置に応用した例は、例えば本出願人による
特開平３−５５７３８号に開示されている。

【００１９】本願出願人及び発明者らは、上記の従来技
術に記載した発明をはじめとして、さまざまな材料、製
法、構造の冷陰極素子を試みている。更に、多数の冷陰
極素子を配列したマルチ電子ビーム源、並びに、このマ
ルチ電子ビーム源を応用した画像形成装置について研究
を行っている。

【００２０】本願発明者らは、例えば、図４９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。即ち、冷陰極素子を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
電子ビーム源である。

【００２１】同図において、４００１は、冷陰極素子を
模式的に示しており、４００２は行方向配線、４００３
は列方向配線である。行方向配線４００２及び列方向配
線４００３は、実際には有限の電気抵抗を有するもので
あるが、同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。

【００２２】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これに限られるわけ
ではなく、例えば画像形成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。

【００２３】冷陰極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、行方向配線４００２及び列方向配線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行の冷陰極素子を駆動するには、選択する行
の行方向配線４００２には選択電圧Ｖｓを印加し、同時
に非選択の行の行方向配線４００２には非選択電圧Ｖｎ
ｓを印加する。これと同期して列方向配線４００３に
は、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及び４００５
による電圧降下を無視すれば、選択する行の冷陰極素子
には、Ｖｅ−Ｖｓの電圧が印加され、また非選択行の冷
陰極素子にはＶｅ−Ｖｎｓの電圧が印加される。このと
き、Ｖｅ，Ｖｓ，Ｖｎｓを適宜の大きさの電圧にすれ
ば、選択する行の冷陰極素子だけから所望の強度の電子
ビームが出力される。また、このとき列方向配線の各々
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。ま
た、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。

【００２４】このように、冷陰極素子を単純マトリクス
配線したマルチ電子ビーム源は、いろいろな工業製品に
応用可能であり、例えば、画像情報に応じた電気信号を
適宜印加すれば、画像形成装置用の電子源として好適に
用いることができる。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、上記のマルチ
電子ビーム源を駆動する駆動回路は、所謂パルス幅変調
処理を、入力される画像信号に応じて行うことにより、
個々の電子ビーム源を駆動する所望のビーム出力を生成
しているが、この方式の駆動方法には以下に説明する問
題がある。

【００２６】図５０は、マルチ電子ビーム源の従来の駆
動方法における問題点を説明する図であり、上述した電
子源が３×３の配列でパネル上に形成され、単純マトリ
クス配線を構成するＹ１〜Ｙ３の走査ラインのうち、Ｙ
２が選択されている状態を示している。また、図５１
は、図５０に例示するマルチ電子ビーム源を駆動したと
きの入力信号波形と、その入力信号に応じて電子源に実
際に流れる電流波形とを示すタイミングチャートであ
る。

【００２７】図５０に示すように、Ｉ１〜Ｉ３は、電子
源に電流を印加する電流変調ドライバであり、これらの
ドライバに図５１に示す如くパルス幅の異なる変調信号
Ｓ１〜Ｓ３が入力されると、選択されている走査ライン
Ｙ２上の電子源には、電流ｉ１〜ｉ３が流れる。マルチ
電子ビーム源を構成する隣接する列配線の間には、図５
０に等価的に表わすように、静電容量が存在しているた
め、その配線間容量の影響により、図５１に示すよう
に、電流ｉ１〜ｉ３の波形（実行電流）が低下してしま
う。このため、このような本来の電流値と異なる実行電
流で駆動されたマルチ電子ビーム源は、表示画像の階調
性に誤差を生じてしまう。この階調性の誤差は、マルチ
電子ビーム源によってより大画面の表示パネルを構成す
る場合、その配線間の静電容量が増大するため特に問題
となる。

【００２８】そこで本発明は、隣接する配線間の静電容
量に起因する階調表現の誤差を軽減し、入力映像信号に
忠実な画像を形成する画像形成装置及びその駆動方法の
提供を目的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る画像形成装置は、以下の構成を特徴と
する。

【００３０】即ち、複数の行方向配線と列方向配線とに
よって接続された複数の電子源を備える表示パネルに画
像を形成する画像形成装置であって、前記複数の行方向
配線を順次選択しながら走査すると共に、選択した列方
向配線には入力映像信号に応じてパルス幅変調した変調
信号を印加することによって前記複数の電子源を駆動す
るときに、その列方向配線の隣接するライン上の電子源
を所定の１同期期間中に時間的にずらして駆動すること
により、その隣接するラインに変調信号を同時に入力し
ない駆動回路を備えることを特徴とする。

【００３１】または、１本の行方向配線とｎ本の列方向
配線とによって接続されたｎ個の電子源を備える表示パ
ネルに画像を形成する画像形成装置であって、前記ｎ本
の列方向配線に入力映像信号に応じてパルス幅変調した
変調信号を印加することによって前記ｎ個の電子源を駆
動するときに、それらｎ本の列方向配線上で隣接する電
子源を所定の１同期期間中に時間的にずらして駆動する
ことにより、その隣接する列方向配線に変調信号を同時
に入力しない駆動回路を備えることを特徴とする。

【００３２】また、上記の目的を達成するため、本発明
に係る画像形成装置の駆動方法は、以下の構成を特徴と
する。

【００３３】即ち、複数の行方向配線と列方向配線とに
よって接続された複数の電子源を備える表示パネルに画
像を形成する画像形成装置の駆動方法であって、前記複
数の行方向配線を順次選択しながら走査すると共に、選
択した列方向配線には入力映像信号に応じてパルス幅変
調した変調信号を印加することによって前記複数の電子
源を駆動するときに、その列方向配線の隣接するライン
上の電子源を所定の１同期期間中に時間的にずらして駆
動することにより、その隣接するラインに変調信号を同
時に入力しないことを特徴とする。

【００３４】または、１本の行方向配線とｎ本の列方向
配線とによって接続されたｎ個の電子源を備える表示パ
ネルに画像を形成する画像形成装置の駆動方法であっ
て、前記ｎ本の列方向配線に入力映像信号に応じてパル
ス幅変調した変調信号を印加することによって前記ｎ個
の電子源を駆動するときに、それらｎ本の列方向配線上
で隣接する電子源を所定の１同期期間中に時間的にずら
して駆動することにより、その隣接する列方向配線に変
調信号を同時に入力しないことを特徴とする。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
について説明する。以下の説明においては、まず、画像
形成装置の全体構成及びその制御処理について説明し、
次に、当該画像形成装置に適用可能な表示パネルの構造
及び製造方法について説明する。

【００３６】［第１の実施形態］図１は、本発明の第１
の実施形態としての画像形成装置の全体構成を示すブロ
ック図である。また、図２は、本発明の第１の実施形態
としての画像形成装置の各部における信号波形を示すタ
イミングチャートである。

【００３７】図１及び図２において、１は、外部装置よ
り映像信号を入力する映像信号入力端子である。２は、
一般的な手法により、入力映像信号の黒レベルクランプ
や振幅レベル調整、そして帯域制限等を行うアナログ信
号処理部である。３は、アナログ信号処理部２から出力
される映像アナログ輝度信号を、所定の階調数で、即ち
所定の１水平同期期間当たり２ｎ個のシリアルデジタル
信号にデジタイズするアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変
換部である。４は、入力映像信号に含まれる同期信号
を、一般的な手法によって分離する同期分離部である。
５は、同期分離部４から出力される同期信号に基づい
て、Ａ／Ｄ変換部３等のブロックの動作に必要な所定の
タイミング信号を供給するタイミング発生部である。

【００３８】６は、Ａ／Ｄ部３から出力されるシリアル
デジタル信号（デジタル多値画像データ）を、パラレル
データに変換する一般的な水平シフトレジスタ部であ
る。本実施形態において、水平シフトレジスタ部６から
出力される奇数列の映像データは、奇数ラインメモリ１
１に一時的に保持され、また、偶数列の映像データは偶
数ラインメモリ１２に一時的に保持される。また、奇数
ラインメモリ１１と偶数ラインメモリ１２に格納された
映像データは、タイミング発生部５から入力される制御
信号に従って、１ライン毎に交互に出力される（詳細は
後述する）。

【００３９】８は、表示パネル部１０の２ｎ列の列方向
配線を駆動する列配線駆動部であり、列方向配線に電流
を流す電流源、その電流源のオン／オフを切り替えるス
イッチ素子、そのスイッチ素子のオン／オフを切り替え
る輝度データに応じたパルス幅のパルス信号を生成する
パルス幅変調（ＰＷＭ）ジェネレータ、そして、駆動す
る電子源に発生する電圧を定格以下にするダイオード
を、各列毎に備える。

【００４０】９は、表示パネル部１０のｍ行の行方向配
線を駆動する行配線駆動部であり、対応する行方向配線
への直流電圧バイアスＶｓの印加、或いは接地を選択す
るスイッチを、各行方向配線毎に備える。表示パネル部
１０の行方向配線は、垂直シフトレジスタ７からの出力
信号に従って当該行方向配線に直流電圧バイアスＶｓを
順次印加する行配線駆動部９により、１行ずつ走査され
る。

【００４１】そして１０は、ｍ×２ｎ（ｍ、ｎは自然
数）の行方向配線と列方向配線とがマトリックス状に配
線され、後述する図４２の素子電圧−放出電流特性を有
する表面伝導型放出素子を複数配設された表示パネル部
である。

【００４２】ここで、表示パネル部１０が６×６のマト
リクス構成を有する場合を例に、本実施形態に係る画像
形成装置の特徴を詳しく説明する。

【００４３】図３は、本発明の第１の実施形態における
画像形成装置の表示パネルの駆動方法を説明する図であ
り、行方向配線Ｙ１からＹ６と列方向配線Ｘ１からＸ６
とによって構成される６×６の単純マトリクス配線のう
ち、本実施形態に係る駆動回路によって行方向配線Ｙ３
が選択されている場合を示す。また、図４は、図３に示
す表示パネルを駆動したときの信号波形を示すタイミン
グチャートである。

【００４４】図３及び図４において、信号ＯＥｏｄｄ、
ＯＥｅｖｅｎは、奇数ラインメモリ１１及び偶数ライン
メモリ１２の出力をそれぞれ制御する信号であり、図１
に示したタイミング発生回路５から入力される。信号Ｏ
Ｅｏｄｄ及びＯＥｅｖｅｎは、各水平同期期間の前半期
間及び後半期間において奇数ラインメモリ１１及び偶数
ラインメモリ１２に交互に入力され、この制御信号に応
じて、当該メモリ内に一時格納された１ライン分の映像
データが列方向配線駆動部８内のＰＷＭジェネレータに
入力される。そして、当該ＰＷＭジェネレータは、入力
される映像データに応じたパルス幅を有する電流パルス
信号を、例えば図４に示すように出力する（尚、信号Ｏ
Ｅｏｄｄ及びＯＥｅｖｅｎがオフのとき、該当する列方
向配線の信号レベルはＧＮＤレベルである）。即ち、図
４に示すように、行方向配線Ｙ３が選択されている１水
平同期期間中の前半期間に信号ＯＥｏｄｄがオンにな
り、後半期間に信号ＯＥｅｖｅｎがオンすることによ
り、表示パネル部１０の列方向配線の隣接する奇数ライ
ン（Ｘ１，Ｘ３，Ｘ５）と偶数ライン（Ｘ２，Ｘ４，Ｘ
６）とは交互に駆動されることになる。

【００４５】このように、本実施形態では、ｍ×２ｎの
複数の電子源がｍ本の行方向配線と２ｎ本の列方向配線
によって接続された表示パネル８を、行方向配線を順次
選択しながら走査すると共に、選択した列方向配線には
入力映像信号に応じてパルス幅変調した電流信号を印加
することによって駆動するに際して、その列方向配線の
隣接する奇数ラインと偶数ライン上の電子源を１水平同
期期間中の前半期間と後半期間とに時間的にずらして駆
動する。これにより、列方向配線の隣接するライン間に
入力される駆動信号に互いに時間的なずれを与えること
ができるため、その隣接するライン間に存在する配線容
量が原因となるクロストークを低減することができ、当
該駆動信号に応じた正確な実行信号によって電子源を駆
動することができる。このため、階調表現の誤差を防止
し、入力画像信号に忠実で良好な画像を形成することが
できる。

【００４６】［第２の実施形態］本実施形態では、上述
した第１の実施形態における画像形成装置の装置構成
（図１）を基本として、異なる駆動方法を採用する場合
について説明する。このため、以下の説明においては、
重複する説明は省略し、本実施形態における特徴的な部
分を中心に説明する図５は、本発明の第２の実施形態と
しての画像形成装置の各部における信号波形を示すタイ
ミングチャートである。本実施形態において、表示パネ
ル部１０には、（ｍ＋１）×２ｎの行方向配線と列方向
配線とがマトリックス状に配線されており、隣接する列
配線が同時に駆動されないことは第１の実施形態と同様
である。

【００４７】ここで、表示パネル部１０が６×６のマト
リクス構成を有する場合を例に、本実施形態に係る画像
形成装置の特徴を詳しく説明する。

【００４８】図６は、本発明の第２の実施形態における
画像形成装置の表示パネルの駆動方法を説明する図であ
り、行方向配線Ｙ１からＹ６と列方向配線Ｘ１からＸ６
とによって構成される６×６の単純マトリクス配線のう
ち、本実施形態に係る駆動回路によって、行方向配線Ｙ
３上であって奇数列方向配線上に接続された電子源と、
行方向配線Ｙ４上であって偶数列方向配線上に接続され
た電子源とが１水平同期期間中に順次選択される場合を
示す。また、図７は、図６に示す表示パネルを駆動した
ときの信号波形を示すタイミングチャートである。

【００４９】図６及び図７に示す駆動方法において、第
１の実施形態の場合と異なるのは、１水平同期期間中の
前半期間において行方向配線Ｙ３が選択されると共に、
信号ＯＥｏｄｄがオンにされることによって奇数ライン
メモリ１１からデータが出力され、後半期間において次
の行方向配線Ｙ４が選択されると共に信号ＯＥｅｖｅｎ
がオンにされることによって偶数ラインメモリ１２から
データが出力される点が異なる。このような駆動方法を
全ての行方向配線に順次行うことにより、１フレーム分
の画像を表示パネル部１０に形成する。

【００５０】このような本実施形態によっても、列方向
配線の隣接するライン間に入力される駆動信号に互いに
時間的なずれを与えることができるため、第１の実施形
態と略同様な効果を得ることができる。

【００５１】［第３の実施形態］本実施形態では、上述
した第１の実施形態における画像形成装置の装置構成を
基本として、異なる駆動方法を採用する場合について説
明する。このため、以下の説明においては、重複する説
明は省略し、本実施形態における特徴的な部分を中心に
説明する図８は、本発明の第３の実施形態としての画像
形成装置の全体構成を示すブロック図である。また、図
９は、本発明の第３の実施形態としての画像形成装置の
各部における信号波形を示すタイミングチャートであ
る。本実施形態において、表示パネル部１０には、蛍光
体がＲ、Ｇ、Ｂの順に配置され、ｍ×３ｎの行方向配線
と列方向配線とがマトリックス状に配線されており、隣
接する列配線が同時に駆動されないことは第１の実施形
態と同様である。

【００５２】図８及び図９において、第１の実施形態の
場合と異なるのは、Ａ／Ｄ変換部３が入力されるアナロ
グ輝度信号を１水平同期期間当たり３ｎ個のシリアルデ
ジタル信号にすること、水平シフトレジスタ部６がＲ，
Ｇ，Ｂの各色毎の映像データを出力すること、その色毎
の映像データを一時的に記憶する３つのラインメモリ１
３から１５を備えること、列配線駆動部８がそれら３つ
のラインメモリに対応したＰＷＭジェネレータを備える
こと、そしてタイミング発生回路５がＲラインメモリ１
３とＧラインメモリ１４とＢラインメモリ１５のデータ
出力をそれぞれ制御する信号ＯＥｒ、ＯＥｇ、ＯＥｂを
１水平同期期間中に順番に出力する点が異なる。

【００５３】ここで、表示パネル部１０が６×６のマト
リクス構成を有する場合を例に、本実施形態に係る画像
形成装置の特徴を詳しく説明する。

【００５４】図１０は、本発明の第３の実施形態におけ
る画像形成装置の表示パネルの駆動方法を説明する図で
あり、行方向配線Ｙ１からＹ６と列方向配線Ｘ１からＸ
６とによって６×６の単純マトリクス配線のうち、本実
施形態に係る駆動回路によって行方向配線Ｙ３が順次選
択される場合を示す。また、図１１は、図１０に示す表
示パネルを駆動したときの信号波形を示すタイミングチ
ャートである。

【００５５】図１０及び図１１に示す駆動方法におい
て、第１の実施形態の場合と異なるのは、行方向配線Ｙ
３が選択されている１水平同期期間中において、その期
間を３等分した第１期間において信号ＯＥｒがオンの時
にＲラインメモリ１３からデータが出力され、次に第２
期間において信号ＯＥｇがオンの時にＧラインメモリ１
４からデータが出力され、更に第３期間において信号Ｏ
Ｅｂがオンの時にＢラインメモリ１５からデータが出力
される点が異なる。このような駆動方法を全ての行方向
配線に順次行うことにより、１フレーム分の画像を表示
パネル部１０に形成する。

【００５６】本実施形態の駆動方法によれば、Ｒ列ライ
ンの駆動信号とＧ列ラインの駆動信号とＢ列ラインの駆
動信号とが互いに時間的にずれているため、第１の実施
形態と略同様な効果を得ることができる。

【００５７】［第４の実施形態］本実施形態では、上述
した第３の実施形態における画像形成装置の装置構成
（図８）を基本として、異なる駆動方法を採用する場合
について説明する。このため、以下の説明においては、
重複する説明は省略し、本実施形態における特徴的な部
分を中心に説明する図１２は、本発明の第４の実施形態
としての画像形成装置の各部における信号波形を示すタ
イミングチャートである。本実施形態において、表示パ
ネル部１０には、（ｍ＋２）×３ｎの行方向配線と列方
向配線とがマトリックス状に配線されており、隣接する
列配線が同時に駆動されないことは第３の実施形態と同
様である。

【００５８】ここで、表示パネル部１０が６×６のマト
リクス構成を有する場合を例に、本実施形態に係る画像
形成装置の特徴を詳しく説明する。

【００５９】図１３は、本発明の第４の実施形態におけ
る画像形成装置の表示パネルの駆動方法を説明する図で
あり、行方向配線Ｙ１からＹ６と列方向配線Ｘ１からＸ
６とによって構成される６×６の単純マトリクス配線の
うち、本実施形態に係る駆動回路によって、行方向配線
Ｙ３上であってＲラインメモリ１３に対応するＰＷＭジ
ェネレータに駆動される電子源と、行方向配線Ｙ４上で
あってＧラインメモリ１４に対応するＰＷＭジェネレー
タに駆動される電子源と、行方向配線Ｙ５上であってラ
インメモリ１５に対応するＰＷＭジェネレータに駆動さ
れる電子源が１水平同期期間中に順次選択される場合を
示す。また、図１４は、図１３に示す表示パネルを駆動
したときの信号波形を示すタイミングチャートである。

【００６０】図１３及び図１４に示す駆動方法におい
て、第１の実施形態の場合と異なるのは、１水平同期期
間中において、その期間を３等分した第１期間において
行方向配線Ｙ３が選択されると共に信号ＯＥｒがオンに
されることによってＲラインメモリ１３からデータが出
力され、次の第２期間において行方向配線Ｙ４が選択さ
れると共に信号ＯＥｇがオンにされることによってＧラ
インメモリ１４からデータが出力され、更に第３期間に
おいて行方向配線Ｙ５が選択されると共に信号ＯＥｂが
オンにされることによってＢラインメモリ１５からデー
タが出力される点が異なる。このような駆動方法を全て
の行方向配線に順次行うことにより、１フレーム分の画
像を表示パネル部１０に形成する。

【００６１】本実施形態の駆動方法によっても、Ｒ列ラ
インの駆動信号とＧ列ラインの駆動信号とＢ列ラインの
駆動信号とが互いに時間的にずれているため、第３の実
施形態と略同様な効果を得ることができる。

【００６２】［第５の実施形態］本実施形態では、上述
した第１の実施形態における画像形成装置の装置構成を
基本として、異なる駆動方法を採用する場合について説
明する。このため、以下の説明においては、重複する説
明は省略し、本実施形態における特徴的な部分を中心に
説明する図１５は、本発明の第５の実施形態としての画
像形成装置の全体構成を示すブロック図である。また、
図１６は、本発明の第５の実施形態としての画像形成装
置による画像形成方法を説明する図である。

【００６３】本実施形態において、表示パネル部１０に
は、蛍光体がＲ、Ｇ、Ｂの順に配置され、ｍ×２ｎの行
方向配線と列方向配線とがマトリックス状に配線されて
おり、隣接する列配線が同時に駆動されないことは第１
の実施形態と同様である。

【００６４】図１５において、第１の実施形態の場合と
異なるのは、水平シフトレジスタ部６が１フレーム分の
映像データを奇数列フレームと奇数列フレームとに分け
て出力すること、その奇数列フレーム及び奇数列フレー
ムの映像データを一時的に記憶する奇数列フレームメモ
リ１６及び偶数列フレームメモリ１７を備えること、そ
してタイミング発生回路５が奇数列フレームメモリ１６
と偶数列フレームメモリ１７のデータ出力をそれぞれ制
御する信号を１水平同期期間中に交互に出力する点が異
なる。

【００６５】より具体的な駆動方法としては、図１６に
示すように、先ずタイミング発生部５からの制御信号に
よって奇数列フレームメモリ１６の出力がオンされるこ
とにより、当該メモリに格納されていた奇数列の映像デ
ータに対応する映像が表示され（図１６の（ａ））、次
にタイミング発生部５からの制御信号によって偶数列フ
レームメモリ１７の出力がオンされることにより、当該
メモリに格納されていた偶数列の映像データに対応する
映像が表示される（図１６の（ｂ））。このような駆動
方法を入力映像信号の１フレーム毎に行うことにより、
表示パネル部１０に画像を形成する。

【００６６】本実施形態の駆動方法によれば、１フレー
ム分の駆動信号うち、先ず奇数列のフレーム信号が順次
表示され、その後に、偶数列のフレーム信号が順次表示
されるため、隣接する列の駆動タイミングが互いに時間
的にずれているため、第１の実施形態と略同様な効果を
得ることができる。

【００６７】［第６の実施形態］本実施形態では、上述
した第５の実施形態における画像形成装置の装置構成を
基本として、異なる駆動方法を採用する場合について説
明する。このため、以下の説明においては、重複する説
明は省略し、本実施形態における特徴的な部分を中心に
説明する図１７は、本発明の第６の実施形態としての画
像形成装置の全体構成を示すブロック図である。

【００６８】本実施形態において、表示パネル部２０に
は、１×２ｎの１ラインの配線上に１×２ｎ個の電子源
が配線されており、隣接する列配線が同時に駆動されな
いことは第１の実施形態と同様である。

【００６９】図１７において、第５の実施形態の場合と
異なるのは、表示パネル部２０が１ライン表示器であ
り、奇数列フレームメモリ１６及び偶数列フレームメモ
リ１７、垂直シフトレジスタ７、そして行配線駆動部９
の代わりに、奇数列ラインメモリ２１及び偶数列ライン
メモリ２２、表示パネル部２０の行配線を駆動する行配
線駆動部１９、その行配線駆動部１９をタイミング発生
部５が出力する所定のタイミング信号に従って駆動する
水平ラインコントローラ１８を備える点が異なる。

【００７０】具体的な駆動方法としては、タイミング発
生部５からの制御信号によって奇数列ラインメモリ２１
の出力がオンされることにより、当該メモリに格納され
ていた奇数列ラインの映像データが出力され、次にタイ
ミング発生部５からの制御信号によって偶数列ラインメ
モリ２２の出力がオンされることにより、当該メモリに
格納されていた偶数ラインの映像データが出力される。
この１ライン表示パネル２０は、例えば、ラインプリン
タ等の画像記録装置の光源として採用することができ
る。また、その場合、１ラインでなく、複数ラインの表
示パネルを用いてもよい。

【００７１】本実施形態の駆動方法によれば、奇数ライ
ンの駆動信号及び偶数ラインの駆動信号が互いに時間的
にずれて出力されるため、第５の実施形態と略同様な効
果を得ることができる。

【００７２】［第７の実施形態］本実施形態では、上述
した第６の実施形態における画像形成装置の装置構成を
基本として、異なる駆動方法を採用する場合について説
明する。このため、以下の説明においては、重複する説
明は省略し、本実施形態における特徴的な部分を中心に
説明する図１８は、本発明の第７の実施形態としての画
像形成装置の全体構成を示すブロック図である。また、
図１９は、図１８に示す表示パネルを駆動したときの信
号波形を示すタイミングチャートである。

【００７３】図１８及び図１９に示す駆動方法におい
て、第６の実施形態の場合と異なるのは、第１の実施形
態の場合と同様に表示パネル部１０がｍ×２ｎのマトリ
ックス構成であり、そのため上述した垂直シフトレジス
タ７及び行配線駆動部９を備えていること、奇数ライン
メモリ２４及び偶数ラインメモリ２５の出力を切り替え
る切り替えスイッチ２６を備えること、そして列配線駆
動部２３がｎ個の電流源を備え、その電流源が奇数列配
線または偶数列配線を駆動するように切り替えるスイッ
チを各電流源毎に備える点が異なる。本実施形態では、
タイミング発生部５から出力される信号ＯＥｏｄｄ及び
信号ＯＥｅｖｅｎのオン・オフに応じて、奇数ラインメ
モリ２４及び偶数ラインメモリ２５に記憶された映像デ
ータ出力、切り替えスイッチ２６（ＳＷ１）の動作、そ
して列配線駆動部２３内部のスイッチ（ＳＷ２）の動作
が制御される。

【００７４】ここで、表示パネル部１０が６×６のマト
リクス構成を有する場合を例に、本実施形態に係る画像
形成装置の特徴を詳しく説明する。

【００７５】図２０は、本発明の第７の実施形態におけ
る画像形成装置の表示パネルの駆動方法を説明する図で
あり、行方向配線Ｙ１からＹ６と列方向配線Ｘ１からＸ
６とによって構成される６×６の単純マトリクス配線の
うち、本実施形態に係る駆動回路によって行方向配線Ｙ
３が選択されている場合を示す。また、図２１は、図２
０に示す表示パネルを駆動したときの信号波形を示すタ
イミングチャートである。

【００７６】図２０及び図２１に示す駆動方法におい
て、信号ＯＥｏｄｄ、ＯＥｅｖｅｎは、奇数ラインメモ
リ２１及び偶数ラインメモリ２２の出力をそれぞれ制御
する信号であり、図１８に示したタイミング発生回路５
から入力される。信号ＯＥｏｄｄ及びＯＥｅｖｅｎは、
１水平同期期間の前半期間と後半期間において奇数ライ
ンメモリ２１及び偶数ラインメモリ２２に順番に入力さ
れると共に、信号ＯＥｏｄｄがオンになると、切り替え
スイッチ２６（ＳＷ１）は接点Ｓｏ１〜３側に切り替わ
り、信号ＯＥｅｖｅｎがオンになると、ＳＷ１は接点Ｓ
ｅ１〜３側に切り替わる。これにより、奇数ラインメモ
リ２１及び偶数ラインメモリ２２に記憶されている映像
データが、１水平同期期間において列配線駆動部２３内
のＰＷＭジェネレータに順次入力され、そのＰＷＭジェ
ネレータからは、奇数ラインの映像データに応じたＰＷ
Ｍ信号、偶数ラインの映像データに応じたＰＷＭ信号の
順にパルス信号が出力される。

【００７７】更に、上記の動作と並行して、列配線駆動
部２３内のスイッチＳＷ２おいては、信号ＯＥｏｄｄが
オンになると、当該スイッチの接点が接点Ｓｘ１，３，
５側から接点Ｓｇ２，４，６側に切り替わり、信号ＯＥ
ｅｖｅｎがオンになると、当該スイッチの接点が接点Ｓ
ｘ２，４，６側から接点Ｓｇ１，３，５側に切り替わ
る。これにより、選択されている行方向配線Ｙ３は、１
水平同期期間の前半期間に奇数列方向配線、後半期間に
偶数列方向配線が駆動される。

【００７８】本実施形態に係る画像形成装置は、以上の
ような動作を全ての行方向配線に順次行うことにより、
１フレーム分の画像を表示パネル部１０に形成する。

【００７９】本実施形態の駆動方法によれば、奇数ライ
ンの駆動信号と偶数ラインの駆動信号とが時間的にずれ
ているため、第１の実施形態と略同様な効果を得ること
ができる。

【００８０】尚、上述した各実施形態では、ＰＷＭの出
力電源として電流源を採用しているが、高インピーダン
スの電圧源を採用してもよい。

【００８１】次に、上述した各実施形態に係る画像形成
装置に適用可能な表示パネルについて説明する。

【００８２】（表示パネルの構成と製造法）まず、本発
明に係る画像形成装置に適用可能な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。

【００８３】図２２は、本発明に適用可能な表示パネル
の斜視図であり、上述した各実施形態における表示パネ
ルに相当する。同図に示す表示パネルは、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。

【００８４】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、これらリ
アプレート１００５からフェースプレート１００７の構
造により、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。

【００８５】この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べ
く、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、その接合部分を、大気中、或いは窒素雰
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する。この気密容器の内部を、真
空に排気する方法については後述する。

【００８６】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個ｘＭ個形成されている。但し、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
とした画像形成装置においては、Ｎ＝３０００，Ｍ＝１
０００以上の数を設定することが望ましい。本実施例に
おいては、Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４とした。

【００８７】これらＮ個ｘＭ個の冷陰極素子は、Ｍ本の
行方向配線１００３とＮ本の列方向配線１００４とによ
り単純マトリクス配線されている。以下、上述した基板
１００１、冷陰極素子１００２、Ｍ本の行方向配線１０
０３、並びにＮ本の列方向配線１００４によって構成さ
れる部分を、マルチ電子ビーム源と呼ぶ。尚、マルチ電
子ビーム源の製造方法や構造については、後述する。

【００８８】本実施例においては、気密容器のリアプレ
ート１００５にマルチ電子ビーム源の基板１００１を固
定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板１００
１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ビーム源の基板１００
１自体を用いてもよい。

【００８９】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。本実施例に係る
画像形成装置はカラー表示装置であるため、蛍光膜１０
０８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２３に示すようにストライプ状に塗り分け
られ、それら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ことや、外光の反射
を防止して表示する画像のコントラストの低下を防ぐこ
と、そして、電子ビームによる蛍光膜のチャージアップ
を防止すること等である。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。

【００９０】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は図２
３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２４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。

【００９１】尚、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。

【００９２】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の利
用率を向上させることや、負イオンの衝突から蛍光膜１
００８を保護することや、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ことや、蛍光膜１００８
を励起した電子の導電路として作用させること等であ
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。尚、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。

【００９３】また、本実施例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。

【００９４】また、Ｄx1〜Ｄxm及びＤy1〜Ｄyn及び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、マルチ電子ビーム源の行方向配線１００
３、Ｄy1〜Ｄynはマルチ電子ビーム源の列方向配線１０
０４と電気的に接続している。また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。

【００９５】また、気密容器の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。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、或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。ここで、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ー
もしくは高周波加熱により加熱蒸着することによって形
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１ｘ１０マイナス５乗ないしは１ｘ１０マイナ
ス７乗［Ｔｏｒｒ］の真空度に維持される。

【００９６】以上、本実施例における表示パネルの基本
構成と製法を説明した。

【００９７】次に、上述した図２２の表示パネルに用い
たマルチ電子ビーム源の製造方法について説明する。

【００９８】後述する画像形成装置に用いるマルチ電子
ビーム源は、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或いは製法に制限
はない。従って、例えば表面伝導型放出素子やＦＥ型、
或いはＭＩＭ型等の冷陰極素子を用いることができる。

【００９９】但し、表示画面が大きくてしかも安価な画
像形成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。
即ち、ＦＥ型ではエミッタコーンとゲート電極との相対
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。従って大面積化や製
造コストの低減を達成するには不利な要因となる。ま
た、ＭＩＭ型では、絶縁層と上電極の膜厚とを薄くてし
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。また、本願
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。従って、高輝度で大画面の画像形
成装置のマルチ電子ビーム源に用いるには、最も好適で
あると言える。そこで、本実施例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る。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及び特
性を説明し、その後で多数の素子を単純マトリクス配線
したマルチ電子ビーム源の構造について述べる。

【０１００】（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種類が挙げられる。

【０１０１】（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。

【０１０２】図２５は、本発明に適用可能な平面型の表
面伝導型放出素子の構成を説明する平面図である。ま
た、図２６は、本発明に適用可能な平面型の表面伝導型
放出素子の構成を説明する断面図である。

【０１０３】図２５及び図２６において、１１０１は基
板、１１０２と１１０３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、１１１３は通電活性化処理により形成した
薄膜である。

【０１０４】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、或いは上述の
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、等を用いることができる。

【０１０５】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、Ｎ
ｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，
Ａｇ等をはじめとする金属、或いはこれらの金属の合
金、或いはＩｎ2 Ｏ3 −ＳｎＯ2 をはじめとする金属酸
化物、ポリシリコン等の半導体、等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
空蒸着等の製膜技術とフォトリソグラフィー、エッチン
グ等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
いて形成してもよい。

【０１０６】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、なかでも画像形成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
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の範
囲から適当な数値が選ばれる。

【０１０７】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、或いは微粒
子が互いに隣接した構造か、或いは微粒子が互いに重な
り合った構造が観測される。

【０１０８】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
或いは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、等である。

【０１０９】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内で設定するが、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。

【０１１０】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，等をはじめとする金属や、ＰｄＯ，Ｓｎ
Ｏ2 ，Ｉｎ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，等をはじめと
する酸化物や、ＨｆＢ2 ，ＺｒＢ2 ，ＬａＢ6 ，ＣｅＢ
6 ，ＹＢ4 ，ＧｄＢ4 ，等をはじめとする硼化物や、Ｔ
ｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ，等をは
じめとする炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，等をは
じめとする窒化物や、Ｓｉ，Ｇｅ，等をはじめとする半
導体や、カーボン、等が挙げられ、これらの中から適宜
選択される。

【０１１１】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。

【０１１２】尚、導電性薄膜１１０４と素子電極１１０
２及び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２５及び図２６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よい。

【０１１３】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。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。尚、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２５及び図２６においては模式的に示した。

【０１１４】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及びその近
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。

【０１１５】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
とするのが更に好ましい。

【０１１６】尚、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２５及び図２６におい
ては模式的に示した。また、図２５の平面図において
は、薄膜１１１３の一部を除去した素子を図示した。

【０１１７】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、本実施例においては以下のような素子を用いた。

【０１１８】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。

【０１１９】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。

【０１２０】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２７から図３１は、本
発明に適用可能な平面型の表面伝導型放出素子の製造工
程を説明する断面図であり、各図面における部材の参照
番号は、図２５及び図２６と同一である。

【０１２１】１）まず、図２７に示すように、基板１１
０１上に素子電極１１０２及び１１０３を形成する。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。ここで、堆積する方法としては、例え
ば、蒸着法やスパッタ法等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、図２７に
示した一対の素子電極（１１０２と１１０３）を形成す
る。

【０１２２】２）次に、図２８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、まず図
２７に示した状態の基板に、有機金属溶液を塗布して乾
燥し、その乾燥した基板を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、本実施例
では主要元素としてＰｄを用いた。また、本実施例で
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。

【０１２３】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、本実施例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、或
いは化学的気相堆積法等を用いる場合もある。

【０１２４】３）次に、図２９に示すように、フォーミ
ング用電源１１１０から素子電極１１０２と１１０３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。

【０１２５】ここで、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１１０
５）においては、薄膜に適当な亀裂が形成されている。
尚、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。

【０１２６】通電方法をより詳しく説明するために、図
３２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、本実施例の場合には、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１１１１
で計測した。

【０１２７】本実施例においては、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
る度に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
ｘ１０の６乗［オーム］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１ｘ１０
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。

【０１２８】尚、上記の方法は、本実施例の表面伝導型
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、或いは素子電極間隔Ｌ等表面伝導型放出
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。

【０１２９】４）次に、図３０に示すように、活性化用
電源１１１２から素子電極１１０２と１１０３との間に
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。

【０１３０】ここで、通電活性化処理とは、前記通電フ
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３０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。尚、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。

【０１３１】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。

【０１３２】通電方法をより詳しく説明するために、図
３３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。本実施例においては、所定の電圧の
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。尚、上述の通電条件は、本実施例の表面伝
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。

【０１３３】図３０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及び電流計１１
１６が接続されている。尚、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。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３４に示す。同図において、活性化電源１１１２
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。

【０１３４】尚、上述の通電条件は、本実施例の表面伝
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。

【０１３５】以上のようにして、図３１に示す平面型の
表面伝導型放出素子を製造した。

【０１３６】（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。

【０１３７】図３５は、本発明に適用可能な垂直型の表
面伝導型放出素子の基本構成を説明するための模式的な
断面図である。

【０１３８】図中、１２０１は基板、１２０２と１２０
３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、１２１３は通電活性
化処理により形成した薄膜、である。

【０１３９】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２５及び図２６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。尚、基板１２０１、素子電極１
２０２及び１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２
０４、については、前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
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。

【０１４０】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。

【０１４１】図３６から図４１は、本発明に適用可能な
垂直型の表面伝導型放出素子の製法工程を説明する断面
図であり、各図面における部材の参照番号は、図３５と
同一である。

【０１４２】１）まず、図３６に示すように、基板１２
０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０１４３】２）次に、図３７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等の他の成膜方法を用いてもよい。

【０１４４】３）次に、図３８に示すように、絶縁層の
上に素子電極１２０２を形成する。

【０１４５】４）次に、図３９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。

【０１４６】５）次に、図４０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、前述した平面型の場合と同じく、例えば塗布法等の
成膜技術を用いればよい。

【０１４７】６）次に、前述した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。具体的には、図２９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。

【０１４８】７）次に、前述した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。具体的には、図３０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。

【０１４９】以上のような工程により、図４１に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１５０】（画像形成装置に用いた表面伝導型放出素
子の特性）次に、本実施例に係る画像形成装置に用いた
素子の特性について述べる。

【０１５１】図４２は、本発明に適用可能な通電活性化
処理の際の放出電流Ｉｅの変化を示す図であり、本実施
例における画像形成装置に用いた素子の、（放出電流Ｉ
ｅ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性、及び（素子電流Ｉ
ｆ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性の典型的な例を示す。
尚、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うえ、これらの
特性は素子の大きさや形状等の設計パラメータを変更す
ることにより変化するものであるため、２本のグラフは
各々任意の単位で図示している。

【０１５２】本実施例において画像形成装置に用いた素
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。

【０１５３】第一に、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Ｉｅはほとんど検出されない。即
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。

【０１５４】第二に、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Ｉ
ｅの大きさを制御できる。

【０１５５】第三に、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。

【０１５６】以上のような特性を有するため、表面伝導
型放出素子を画像形成装置に好適に用いることができ
る。例えば、多数の素子を表示画面の画素に対応して設
けた画像形成装置において、第一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。
即ち、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。

【０１５７】また、第二の特性かまたは第三の特性を利
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。

【０１５８】（多数素子を単純マトリクス配線したマル
チ電子ビーム源の構造）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
子ビーム源の構造について述べる。

【０１５９】図４３は、本発明に適用可能なマルチ電子
ビーム源の平面図であり、図２２の表示パネルに用いた
マルチ電子ビーム源の平面図である。基板上には、図２
５及び図２６に示した素子と同様な表面伝導型放出素子
が複数配列されている。これらの素子は、行方向配線電
極１００３と列方向配線電極１００４とにより単純マト
リクス状に配線されている。行方向配線電極１００３と
列方向配線電極１００４とが交差する部分には、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。

【０１６０】図４４は、本発明に適用可能な表面伝導型
放出素子の、図４３のＡ−Ａ’断面における断面図であ
る。同図に示すような構造を有するマルチ電子源は、あ
らかじめ基板上に行方向配線電極１００３、列方向配線
電極１００４、電極間絶縁層（不図示）、及び表面伝導
型放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、行方
向配線電極１００３及び列方向配線電極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
処理とを行うことにより製造した。

【０１６１】＜画像形成装置＞図４５は、本発明に適用
可能なマルチ電子ビーム源を表示パネルとして用いた画
像形成装置の構成例を示すブロック図であり、上述した
活性化処理を施した電子源を用いたディスプレイパネル
に、例えばテレビジョン放送をはじめとする種々の画像
情報源より提供される画像情報を表示できるように構成
した画像形成装置の一例を示す図である。

【０１６２】同図において、７０はディスプレイパネ
ル、７１はディスプレイパネル７０の駆動回路、７２は
ディスプレイコントローラ、７３はマルチプレクサ、７
４はデコーダ、７５は入出力インタフェース回路、７６
はＣＰＵ、７７は画像生成回路、７８及び７９及び８０
は画像メモリインタフェース回路、８１は画像入力イン
タフェース回路、８２及び８３はＴＶ信号受信回路、８
４は入力部である。尚、本画像形成装置は、例えばテレ
ビジョン信号のように映像情報と音声情報の両方を含む
信号を受信する場合には、当然映像の表示と同時に音声
を再生するものであるが、本発明の特徴と直接関係しな
い音声情報の受信，分離，再生，処理，記憶等に関する
回路やスピーカー等については説明を省略する。

【０１６３】以下、図４５に示す画像形成装置における
画像信号の流れに沿って各部の機能を説明する。

【０１６４】まず、ＴＶ信号受信回路８３は、例えば、
電波や空間光通信等のような無線伝送系を用いて伝送さ
れるＴＶ画像信号を受信する為の回路である。受信する
ＴＶ信号の方式は特に限られるものではなく、例えば、
ＮＴＳＣ方式，ＰＡＬ方式，ＳＥＣＡＭ方式等の諸方式
でもよい。また、これらより更に多数の走査線よりなる
ＴＶ信号（例えばＭＵＳＥ方式をはじめとするいわゆる
高品位ＴＶ）は、大面積化や大画素数化に適した前記デ
ィスプレイパネルの利点を生かすのに好適な信号源であ
る。ＴＶ信号受信回路８３で受信されたＴＶ信号は、デ
コーダ７４に出力される。

【０１６５】また、ＴＶ信号受信回路８２は、例えば同
軸ケーブルや光ファイバ等のような有線伝送系を用いて
伝送されるＴＶ画像信号を受信する回路であり、ＴＶ信
号受信回路８３と同様に、受信するＴＶ信号の方式は特
に限られるものではない。また、本回路で受信されたＴ
Ｖ信号もデコーダ７４に出力される。

【０１６６】また、画像入力インタフェース回路８１
は、例えばＴＶカメラや画像読み取りスキャナ等の画像
入力装置から供給される画像信号を取り込む回路で、取
り込まれた画像信号はデコーダ７４に出力される。

【０１６７】また、画像メモリインタフェース回路８０
は、ビデオテープレコーダ（以下ＶＴＲと略す）に記憶
されている画像信号を取り込む回路で、取り込まれた画
像信号はデコーダ７４に出力される。

【０１６８】また、画像メモリインタフェース回路７９
は、ビデオディスクに記憶されている画像信号を取り込
む回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ７４に出力
される。

【０１６９】また、画像メモリインタフェース回路７８
は、いわゆる静止画ディスクのように、静止画像データ
を記憶している装置から画像信号を取り込む回路で、取
り込まれた静止画像データはデコーダ７４に入力され
る。

【０１７０】また、入出力インタフェース回路７５は、
本画像形成装置と、外部のコンピュータもしくはコンピ
ュータネットワークもしくはプリンタ等の出力装置とを
接続する回路である。画像データや文字・図形情報の入
出力を行うのは言うに及ばず、場合によっては本画像形
成装置の備えるＣＰＵ７６と外部との間で制御信号や数
値データの入出力等を行うことも可能である。

【０１７１】また、画像生成回路７７は、入出力インタ
フェース回路７５を介して外部から入力される画像デー
タや文字・図形情報や、或いはＣＰＵ７６より出力され
る画像データや文字・図形情報に基づき表示用画像デー
タを生成する回路である。本回路の内部には、例えば画
像データや文字・図形情報を蓄積するための書き換え可
能メモリや、文字コードに対応する画像パターンが記憶
されている読み出し専用メモリや、画像処理を行うため
のプロセッサー等をはじめとして画像の生成に必要な回
路が組み込まれている。

【０１７２】本回路により生成された表示用画像データ
は、デコーダ７４に出力されるが、場合によっては入出
力インタフェース回路７５を介して外部のコンピュータ
ネットワークやプリンタに出力することも可能である。

【０１７３】また、ＣＰＵ７６は、主として本画像形成
装置の動作制御や、表示画像の生成や選択や編集に関わ
る作業を行う。ＣＰＵ７６は、例えば、マルチプレクサ
７３に制御信号を出力し、ディスプレイパネルに表示す
る画像信号を適宜選択したり組み合わせたりする。ま
た、その際には表示する画像信号に応じてディスプレイ
パネルコントローラ７２に対して制御信号を発生し、画
面表示周波数や走査方法（例えば、インターレース、ま
たはノンインターレース）や、一画面の走査線の数等画
像形成装置の動作を適宜制御する。

【０１７４】また、画像生成回路７７に対して画像デー
タや文字・図形情報を直接出力したり、或いは入出力イ
ンタフェース回路７５を介して外部のコンピュータやメ
モリをアクセスして画像データや文字・図形情報を入力
する。

【０１７５】尚、ＣＰＵ７６は、むろんこれ以外の目的
の作業にも関わるものであって良い。例えば、パーソナ
ルコンピュータやワードプロセッサ等のように、情報を
生成したり処理する機能に直接関わっても良い。或い
は、前述したように入出力インタフェース回路７５を介
して外部のコンピュータネットワークと接続し、例えば
数値計算等の作業を外部機器と協同して行っても良い。

【０１７６】また、入力部８４は、ＣＰＵ７６に使用者
が命令やプログラム、或いはデータ等を入力するための
ものであり、例えばキーボードやマウスのほか、ジョイ
スティック，バーコードリーダ，音声認識装置等多様な
入力機器を用いることが可能である。

【０１７７】また、デコーダ７４は、画像生成回路７７
乃至ＴＶ信号受信回路８３より入力される種々の画像信
号を３原色信号、または輝度信号とＩ信号，Ｑ信号に逆
変換する回路である。尚、同図中に点線で示すように、
デコーダ７４は内部に画像メモリを備えるのが望まし
い。これは、例えばＭＵＳＥ方式をはじめとして、逆変
換するに際して画像メモリを必要とするようなテレビ信
号を扱うためである。また、画像メモリを備えることに
より、静止画の表示が容易になる、或いは画像生成回路
７７及びＣＰＵ７６と協同して画像の間引き，補間，拡
大，縮小，合成をはじめとする画像処理や編集が容易に
行えるようになるという利点が生まれるからである。

【０１７８】また、マルチプレクサ７３は、ＣＰＵ７６
より入力される制御信号に基づき表示画像を適宜選択す
るものである。即ち、マルチプレクサ７３はデコーダ７
４から入力される逆変換された画像信号のうちから所望
の画像信号を選択して駆動回路７１に出力する。その場
合には、一画面表示時間内で画像信号を切り替えて選択
することにより、いわゆる多画面テレビのように、一画
面を複数の領域に分けて領域によって異なる画像を表示
することも可能である。

【０１７９】また、ディスプレイパネルコントローラ７
２は、ＣＰＵ７６より入力される制御信号に基づき駆動
回路７１の動作を制御する回路である。

【０１８０】まず、ディスプレイパネルの基本的な動作
に関わるものとして、例えばディスプレイパネルの駆動
用電源（図示せず）の動作シーケンスを制御する信号を
駆動回路７１に対して出力する。

【０１８１】また、ディスプレイパネルの駆動方法に関
わるものとして、例えば画面表示周波数や走査方法（例
えば、インターレース、またはノンインターレース）を
制御する信号を駆動回路７１に対して出力する。

【０１８２】また、場合によっては表示画像の輝度やコ
ントラストや色調やシャープネスといった画質の調整に
関わる制御信号を駆動回路７１に対して出力する場合も
ある。

【０１８３】また、駆動回路７１は、ディスプレイパネ
ル７０に印加する駆動信号を発生する回路であり、マル
チプレクサ７３から入力される画像信号と、ディスプレ
イパネルコントローラ７２より入力される制御信号に基
づいて動作するものである。

【０１８４】以上、各部の機能を説明したが、図４５に
例示した構成により、本画像形成装置においては多様な
画像情報源より入力される画像情報をディスプレイパネ
ル７０に表示することが可能である。即ち、テレビジョ
ン放送をはじめとする各種の画像信号はデコーダ７４に
おいて逆変換された後、マルチプレクサ７３において適
宜選択され、その選択した画像信号が駆動回路７１に入
力される。一方、ディスプレイコントローラ７２は、表
示する画像信号に応じて駆動回路７１の動作を制御する
制御信号を発生する。駆動回路７１は、上記画像信号と
制御信号に基づいてディスプレイパネル７０に駆動信号
を印加する。これにより、ディスプレイパネル７０にお
いて画像が表示される。これらの一連の動作は、ＣＰＵ
７６により統括的に制御される。

【０１８５】また、本画像形成装置においては、デコー
ダ７４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路７７及び
情報の中から選択したものを表示するだけでなく、表示
する画像情報に対して、例えば拡大，縮小，回転，移
動，エッジ強調，間引き，補間，色変換，画像の縦横比
変換等をはじめとする画像処理や、合成，消去，接続，
入れ換え，はめ込み等をはじめとする画像編集を行うこ
とも可能である。

【０１８６】また、本実施例の説明では特に触れなかっ
たが、上記画像処理や画像編集と同様に、音声情報に関
しても処理や編集を行なうための専用回路を設けても良
い。

【０１８７】従って、本画像形成装置は、テレビジョン
放送の表示機器，テレビ会議の端末機器，静止画像及び
動画像を扱う画像編集機器，コンピュータの端末機器，
ワードプロセッサをはじめとする事務用端末機器，ゲー
ム機等の機能を一台で兼ね備えることが可能で、産業
用、或いは民生用として極めて応用範囲が広い。

【０１８８】尚、上記の図４５は、表面伝導形放出素子
を電子ビーム源とするディスプレイパネルを用いた画像
形成装置の構成の一例を示したにすぎず、これのみに限
定されるものでないことは言うまでもない。例えば、図
４５の構成要素のうち使用目的上必要のない機能に関わ
る回路は省いても差し支えない。またこれとは逆に、使
用目的によっては更に構成要素を追加しても良い。例え
ば、本画像形成装置をテレビ電話機として応用する場合
には、テレビカメラ，音声マイク，照明機，モデムを含
む送受信回路等を構成要素に追加するのが好適である。

【０１８９】本画像形成装置においては、とりわけ表面
伝導型電子放出素子を電子源とするディスプレイパネル
の薄形化が容易なため、画像形成装置の奥行きを小さく
することができる。それに加えて、表面伝導型電子放出
素子を電子ビーム源とするディスプレイパネルは大画面
化が容易で輝度が高く視野角特性にも優れるため、本画
像形成装置は臨場感にあふれ迫力に富んだ画像を視認性
良く表示することが可能である。

【０１９０】尚、電子源を構成する電子放出素子には、
表面伝導型の電子放出素子だけでなく、図４２に示すよ
うな非線形な電圧Ｖ・電流Ｉ特性を有する素子なら、一
般の低インピーダンスの素子にも適用することができ
る。

【０１９１】また、上述した実施形態では、列方向配線
に電流駆動回路を配置し、その列方向配線に決定された
電流を流す構成としたが、行方向配線に電流駆動回路を
配置してもよい。

【０１９２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
隣接する配線間の静電容量に起因する階調表現の誤差を
軽減し、入力映像信号に忠実な画像を形成する画像形成
装置及びその駆動方法の提供が実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態としての画像形成装置
の全体構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第１の実施形態としての画像形成装置
の各部における信号波形を示すタイミングチャートであ
る。

【図３】本発明の第１の実施形態における画像形成装置
の表示パネルの駆動方法を説明する図である。

【図４】図３に示す表示パネルを駆動したときの信号波
形を示すタイミングチャートである。

【図５】本発明の第２の実施形態としての画像形成装置
の各部における信号波形を示すタイミングチャートであ
る。

【図６】本発明の第２の実施形態における画像形成装置
の表示パネルの駆動方法を説明する図である。

【図７】図６に示す表示パネルを駆動したときの信号波
形を示すタイミングチャートである。

【図８】本発明の第３の実施形態としての画像形成装置
の全体構成を示すブロック図である。

【図９】本発明の第３の実施形態としての画像形成装置
の各部における信号波形を示すタイミングチャートであ
る。

【図１０】本発明の第３の実施形態における画像形成装
置の表示パネルの駆動方法を説明する図である。

【図１１】図１０に示す表示パネルを駆動したときの信
号波形を示すタイミングチャートである。

【図１２】本発明の第４の実施形態としての画像形成装
置の各部における信号波形を示すタイミングチャートで
ある。

【図１３】本発明の第４の実施形態における画像形成装
置の表示パネルの駆動方法を説明する図である。

【図１４】図１３に示す表示パネルを駆動したときの信
号波形を示すタイミングチャートである。

【図１５】本発明の第５の実施形態としての画像形成装
置の全体構成を示すブロック図である。

【図１６】本発明の第５の実施形態としての画像形成装
置による画像形成方法を説明する図である。

【図１７】本発明の第６の実施形態としての画像形成装
置の全体構成を示すブロック図である。

【図１８】本発明の第７の実施形態としての画像形成装
置の全体構成を示すブロック図である。

【図１９】図１８に示す表示パネルを駆動したときの信
号波形を示すタイミングチャートである。

【図２０】本発明の第７の実施形態における画像形成装
置の表示パネルの駆動方法を説明する図である。

【図２１】図２０に示す表示パネルを駆動したときの信
号波形を示すタイミングチャートである。

【図２２】本発明に適用可能な表示パネルの斜視図であ
る。

【図２３】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２４】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２５】本発明に適用可能な平面型の表面伝導型放出
素子の構成を説明する平面図である。

【図２６】本発明に適用可能な平面型の表面伝導型放出
素子の構成を説明する断面図である。

【図２７】本発明に適用可能な平面型の表面伝導型放出
素子の製造工程を説明する断面図である。

【図２８】本発明に適用可能な平面型の表面伝導型放出
素子の製造工程を説明する断面図である。

【図２９】本発明に適用可能な平面型の表面伝導型放出
素子の製造工程を説明する断面図である。

【図３０】本発明に適用可能な平面型の表面伝導型放出
素子の製造工程を説明する断面図である。

【図３１】本発明に適用可能な平面型の表面伝導型放出
素子の製造工程を説明する断面図である。

【図３２】通電フォーミング処理の際の印加電圧波形を
示す図である。

【図３３】通電活性化処理の際の印加電圧波形を示す図
である。

【図３４】通電活性化処理の際の放出電流Ｉｅの変化を
示す図である。

【図３５】本発明に適用可能な垂直型の表面伝導型放出
素子の基本構成を説明するための模式的な断面図であ
る。

【図３６】本発明に適用可能な垂直型の表面伝導型放出
素子の製法工程を説明する断面図である。

【図３７】本発明に適用可能な垂直型の表面伝導型放出
素子の製法工程を説明する断面図である。

【図３８】本発明に適用可能な垂直型の表面伝導型放出
素子の製法工程を説明する断面図である。

【図３９】本発明に適用可能な垂直型の表面伝導型放出
素子の製法工程を説明する断面図である。

【図４０】本発明に適用可能な垂直型の表面伝導型放出
素子の製法工程を説明する断面図である。

【図４１】本発明に適用可能な垂直型の表面伝導型放出
素子の製法工程を説明する断面図である。

【図４２】本発明に適用可能な通電活性化処理の際の放
出電流Ｉｅの変化を示す図である。

【図４３】本発明に適用可能なマルチ電子ビーム源の平
面図である。

【図４４】本発明に適用可能な表面伝導型放出素子の、
図４３のＡ−Ａ’断面における断面図である。

【図４５】本発明に適用可能なマルチ電子ビーム源を表
示パネルとして用いた画像形成装置の構成例を示すブロ
ック図である。

【図４６】一般的な表面伝導型電子放出素子の構造例を
示す平面図である。

【図４７】一般的なＦＥ型の冷陰極素子の構造例を示す
断面図である。

【図４８】一般的なＭＩＭの冷陰極型素子の構造例を示
す断面図である。

【図４９】行列状に配列された複数の電子放出素子の配
線例を示す図である。

【図５０】マルチ電子ビーム源の従来の駆動方法におけ
る問題点を説明する図である。

【図５１】図５０に例示するマルチ電子ビーム源を駆動
したときの入力信号波形と、その入力信号に応じて電子
源に実際に流れる電流波形とを示すタイミングチャート
である。

【符号の説明】

１：映像信号入力端子，２：アナログ信号処理部，３：Ａ／Ｄ部，４：同期信号分離部，５：タイミング発生部，６：水平シフトレジスタ，７：垂直シフトレジスタ，８：列配線駆動部，９：行配線駆動部，１０：表示パネル部，１１：奇数ラインメモリ，１２：偶数ラインメモリ，１３：Ｒラインメモリ，１４：Ｇラインメモリ，１５：Ｂラインメモリ，１６：奇数列フレームメモリ，１７：偶数列フレームメモリ，１８：水平ラインコントローラ，１９：行配線駆動部，２１：奇数ラインメモリ，２２：偶数ラインメモリ，２３：列配線駆動部，２４：奇数ラインメモリ，２５：偶数ラインメモリ，２６：切替スイッチ，２０１：ライン表示パネル，

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の行方向配線と列方向配線とによっ
て接続された複数の電子源を備える表示パネルに画像を
形成する画像形成装置であって、前記複数の行方向配線を順次選択しながら走査すると共
に、選択した列方向配線には入力映像信号に応じてパル
ス幅変調した変調信号を印加することによって前記複数
の電子源を駆動するときに、その列方向配線の隣接する
ライン上の電子源を所定の１同期期間中に時間的にずら
して駆動することにより、その隣接するラインに変調信
号を同時に入力しない駆動回路を備えることを特徴とす
る画像形成装置。
【請求項２】前記駆動回路は、入力映像信号をｋ列跳
び（ｋ≧１）毎の映像信号に分割し、それら分割した映
像信号に応じた変調信号を順次印加することにより、前
記複数の電子源を、前記１同期期間内において時間的に
ずらして駆動することを特徴とする請求項１記載の画像
形成装置。
【請求項３】前記駆動回路は、入力映像信号をＲＧＢ
の色毎の映像信号に分割し、それら分割した映像信号に
応じた変調信号を順次印加することにより、前記複数の
電子源を、前記１同期期間内において時間的にずらして
駆動することを特徴とする請求項１記載の画像形成装
置。
【請求項４】前記駆動回路は、前記分割した映像信号
に応じた変調信号を前記複数の電子源に順次印加すると
きに、更に、その変調信号を順次印加するタイミングに
併せて、前記行方向配線を順次選択することを特徴とす
る請求項２または請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】前記駆動回路は、１フレームの入力映像
信号を奇数列及び偶数列の映像信号に分割し、それら分
割した映像信号に応じた変調信号を順次印加することに
より、前記複数の電子源を、前記１同期期間内において
時間的にずらして駆動することを特徴とする請求項１記
載の画像形成装置。
【請求項６】前記表示パネルの列方向配線はｎ本であ
って、前記駆動回路が前記変調信号の駆動源をｎ／（ｋ
＋１）個備えると共に、その駆動源の出力をグランド側
に切り替えるスイッチを備えており、前記駆動回路は、前記分割した映像信号に応じた変調信
号を前記複数の電子源に順次印加するときに、更に、そ
の変調信号を順次印加するタイミングに併せて、前記ス
イッチの切り替えを行うことを特徴とする請求項２記載
の画像形成装置。
【請求項７】１本の行方向配線とｎ本の列方向配線と
によって接続されたｎ個の電子源を備える表示パネルに
画像を形成する画像形成装置であって、前記ｎ本の列方向配線に入力映像信号に応じてパルス幅
変調した変調信号を印加することによって前記ｎ個の電
子源を駆動するときに、それらｎ本の列方向配線上で隣
接する電子源を所定の１同期期間中に時間的にずらして
駆動することにより、その隣接する列方向配線に変調信
号を同時に入力しない駆動回路を備えることを特徴とす
る画像形成装置。
【請求項８】前記駆動回路は、入力映像信号をｋ列跳
び（ｋ≧１）毎の映像信号に分割し、それら分割した映
像信号に応じた変調信号を順次印加することにより、前
記複数の電子源を、前記１同期期間内において時間的に
ずらして駆動することを特徴とする請求項５記載の画像
形成装置。
【請求項９】前記変調信号は、電流信号または電圧信
号であることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れ
かに記載の画像形成装置。
【請求項１０】前記表示パネルは、前記電子源に対応
して配設された蛍光体を含み、前記駆動回路は、前記蛍光体を前記電子源から放出させ
た電子によって発行させることにより、画像を形成する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載
の画像形成装置。
【請求項１１】前記電子源は、表面伝導型放出素子で
あることを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
【請求項１２】前記表面伝導型放出素子は、ＦＥ型放
出素子であることを特徴とする請求項１１記載の画像形
成装置。
【請求項１３】前記表面伝導型放出素子は、ＭＩＭ型
放出素子であることを特徴とする請求項１１記載の画像
形成装置。
【請求項１４】複数の行方向配線と列方向配線とによ
って接続された複数の電子源を備える表示パネルに画像
を形成する画像形成装置の駆動方法であって、前記複数の行方向配線を順次選択しながら走査すると共
に、選択した列方向配線には入力映像信号に応じてパル
ス幅変調した変調信号を印加することによって前記複数
の電子源を駆動するときに、その列方向配線の隣接する
ライン上の電子源を所定の１同期期間中に時間的にずら
して駆動することにより、その隣接するラインに変調信
号を同時に入力しないことを特徴とする画像形成装置の
駆動方法。
【請求項１５】１本の行方向配線とｎ本の列方向配線
とによって接続されたｎ個の電子源を備える表示パネル
に画像を形成する画像形成装置の駆動方法であって、前記ｎ本の列方向配線に入力映像信号に応じてパルス幅
変調した変調信号を印加することによって前記ｎ個の電
子源を駆動するときに、それらｎ本の列方向配線上で隣
接する電子源を所定の１同期期間中に時間的にずらして
駆動することにより、その隣接する列方向配線に変調信
号を同時に入力しないことを特徴とする画像形成装置の
駆動方法。