JP2001282178A

JP2001282178A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2001282178A
Application number: JP2000097070A
Authority: JP
Inventors: 栄作 ▲巽▼; Eisaku Tatsumi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2001-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】輝度むらや色ずれのない鮮明で色再現性のよ
い画像形成装置を提供する。【解決手段】電子放出素子を配置した電子源と、前記
電子源から放出された電子を加速する加速電極と、前記
電子源と前記加速電極の間に配置された物体と、を有す
る画像成形装置において、前記物体の前記加速電極側の
端部の電位をVa₁、前記電子源側の端部の電位をV1とし
たとき、一時的にVa₁−V1＜０とする手段を有すること
により、支持部材等に電子が衝突するのを抑制したり、
支持部材近傍での電子の照射点と、該支持部材による偏
向を受けない時の電子の照射点との位置のずれ量を抑制
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願に係る発明は、電子放出
に係る電子装置に関する。また特に電子により画像を形
成する画像形成装置に関する。

【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、例えば表面伝導型放出素子や、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）などが知られている。

【０００３】表面伝導型放出素子としては、例えば、M.
I. Elinson, Radio E-ng. Electron Phys., 10, 1290,
(1965)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、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。

【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１４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。

【０００６】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、
通電により電子放出部を形成するものであり、例えば、
前記導電性薄膜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３
００４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、前記亀裂付近において電
子放出が行われる。

【０００７】またＦＥ型の例としては、例えば、W. P.
Dyke & W. W. Dolan，“Field emission”, Advance in
Electron Physics, 8, 89 (1956)や、或は、C. A. Spi
ndt，“Physical properties of thin-film field emis
sion cathodes with molybdenium cones”, J. Appl. P
hys., 47, 5248 (1976)などが知られている。

【０００８】ＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図
１５に前述のC.A. Spindtらによる素子の断面図を示
す。同図において、３０１０は基板で、３０１１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。
この素子は、エミッタコーン３０１２とゲート電極３０
１４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。またＦＥ型の他の素子構成として、前述の図１
５のような積層構造でなく、基板上に基板平面とほぼ平
行にエミッタゲート電極を配置したものもある。

【０００９】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。
このＭＩＭ型の素子構成の典型例を図１６に示す。同図
は断面図であり、３０２０は基板で、３０２１は金属よ
りなる下電極、３０２２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。

【００１０】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、冷陰極素子を応用するための研究が盛んに行
われてきている。

【００１１】例えば、表面伝導型放出素子は、冷陰極素
子の中でも特に構造が単純で製造も容易であることか
ら、大面積に亙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。

【００１２】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。

【００１３】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。このような表
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
と言える。

【００１４】また、ＦＥ型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ＵＳＰ４，９０４，８９５
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、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. Mayer:“Recent Dev
elopment on Microtips Display at LETI”，Tech. Dig
est of 4th Int. Vacuum Micro electronics Conf.，Na
gahama，pp．6-9(1991)]また、ＭＩＭ型を多数個並べて
画像表示装置に応用した例は、例えば本出願人による特
開平３−５５７３８号公報に開示されている。

【００１５】上記のような電子放出素子を用いた画像形
成装置のうちで、奥行きの薄い平面型表示装置は、省ス
ペースかつ軽量であることから、ブラウン管型の表示装
置に置き替わるものとして注目されている。

【００１６】図１７は、平面型の画像表示装置を形成す
る表示パネル部の一例を示す斜視図であり、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。

【００１７】図中、３１１５はリアプレート、３１１６
は側壁、３１１７はフェースプレートであり、リアプレ
ート３１１５、側壁３１１６及びフェースプレート３１
１７により表示パネルの内部を真空に維持するための外
囲器（気密容器）を形成している。

【００１８】リアプレート３１１５には、基板３１１１
が固定されているが、この基板３１１１上には冷陰極素
子３１１２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）。前記Ｎ×Ｍ個の冷陰極素子３１１２
は、Ｍ本の行方向配線３１１３とＮ本の列方向配線３１
１４により単純マトリクス配線されている。これら基板
３１１１、冷陰極素子３１１２、行方向配線３１１３及
び列方向配線３１１４によって構成される部分をマルチ
電子源と呼ぶ。また、行方向配線３１１３と列方向配線
３１１４の少なくとも交差する部分には、両配線間に絶
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。

【００１９】また、フェースプレート３１１７の下面に
は、蛍光体からなる蛍光膜３１１８が形成されており、
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、の３原色の蛍光体（不
図示）が塗り分けられている。また蛍光膜３１１８を構
成する各色の蛍光体の間には黒色体（不図示）が設けら
れてあり、更に蛍光膜３１１８のリアプレート３１１５
の側面にはアルミニウム等からなるメタルバック３１１
９が形成されている。また、Ｄx1〜ＤxMおよびＤy1〜Ｄ
yN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方向配線３
１１３と、Ｄy1〜ＤyNはマルチ電子源の列方向配線３１
１４と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバック３１１
９と電気的に接続している。

【００２０】また、上記気密容器の内部は１０のマイナ
ス６乗［Torr］程度の真空に保持されており、画像表示
装置の表示面積が大きくなるに従い、気密容器内部と外
部の気圧差によるリアプレート３１１５及びフェースプ
レート３１１７の変形或は破壊を防止する手段が必要と
なる。リアプレート３１１５及びフェースプレート３１
１６を厚くする方法は、画像表示装置の重量を増加させ
るのみならず、表示画面を斜め方向から見た時に画像の
歪みや視差を生じる。これに対し図１７においては、比
較的薄いガラス板からなり大気圧を支えるための構造支
持体（スペーサ或はリブと呼ばれる）３１２０が設けら
れている。このようにして、マルチビーム電子源が形成
された基板３１１１と蛍光膜３１１８が形成されたフェ
ースプレート３１１６間は通常サブミリないし数ミリに
保たれ、前述したように気密容器内部は高真空に保持さ
れている。

【００２１】以上説明した表示パネルを用いた画像表示
装置は、容器外端子Ｄx1ないしＤxM、Ｄy1ないしＤyNを
通じて各冷陰極素子３１１２に電圧を印加すると、各冷
陰極素子３１１２から電子が放出される。それと同時に
メタルバック３１１９に容器外端子Ｈｖを通じて数百
［Ｖ］ないし数［ｋｖ］の高圧を印加して、上記放出さ
れた電子を加速し、フェースプレート３１１７の内面に
衝突させる。これにより蛍光膜３１１８を形成している
各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示される。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】以上述べた、画像形成
装置等の電子線装置は、装置内部の真空雰囲気を維持す
るための外囲器、その外囲器内に配置された電子源、そ
れら電子源から放出された電子線が照射される蛍光体を
有するフェースプレート、それら電子線を蛍光体を有す
るフェースプレートに向けて加速するための加速電極等
を有するが、さらに、外囲器に加わる大気圧を外囲器内
部から支持するための支持部材（スペーサ）が、その外
囲器の内部に配置されることがある。

【００２３】このようにスペーサを配置した画像表示装
置のパネルにおいては、以下のような問題点があった。

【００２４】この問題点について図１８を用いて説明す
る。この図１８は、図１７のＡ−Ａ’の断面形状を示す
図で、前述の図１７と共通する部分は同じ番号で示し、
その説明を省略する。

【００２５】３１２０はスペーサで、基板３１１１とフ
ェースプレート３１１７との間に設けられている。冷陰
極素子３１１２から放出された電子は、４１１２で示す
ような軌跡をたどって蛍光膜３１１８に衝突し、その蛍
光体を発光させて像を形成する。ここでスペーサ３１２
０の近傍から放出された電子の一部がスペーサ３１２０
にあたることにより、或は放出電子の作用でイオン化し
たイオンがスペーサ３１２０に付着することにより、ス
ペーサ３１２０に帯電を引き起こす可能性がある。更に
は、フェースプレート３１１７に到達した電子が一部反
射・散乱され、その一部がスペーサ３１２０に当たるこ
とによりスペーサ３１２０帯電を引き起こす可能性があ
る。

【００２６】たとえば、スペーサ３１２０が正に帯電す
ると、そのスペーサ近傍の冷陰極素子３１１２から放出
された電子は、スペーサ３１２０に近づく方向にその軌
道が曲げられる。そのため、冷陰極素子３１１２から放
出された電子は、蛍光体３１１８の正規位置とは異なる
位置に衝突し、これによりスペーサ３１２０近傍の画像
に歪みが発生したり、放出された電子がスペーサ４０２
０に衝突することにより蛍光体３１１８に到達しなくな
るためスペーサ３１２０近傍で輝度低下を招く場合があ
った。

【００２７】これを防ぐため、特開平１０−２８４２８
３のように、スペーサに帯電防止膜を付加するものが知
られている。

【００２８】本願に係る発明は、スペーサ近傍の電場を
静電場ではなく、電界を動的に変化することで、電子や
イオンがスペーサに付着するのを防ぐと共に、スペーサ
に付着した電子やイオンを引き離すことにより、スペー
サの帯電を防ぎ、ひいてはスペーサ近傍での電子の照射
位置を好適にできる電子装置と、該電子装置を用いた画
像形成装置を提供するものである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本願に係わる電子装置の
発明の一つは以下のように構成される。

【００３０】電子放出素子を配置した電子源と、前記電
子源から放出された電子を加速する加速電極と、前記電
子源と前記加速電極の間に配置された物体と、を有する
画像成形装置において、前記物体の前記加速電極側の端
部の電位をVa₁、前記電子源側の端部の電位をV1とした
とき、一時的にVa₁−V1＜０とする手段を有することを
特徴とする画像形成装置。

【００３１】通常の駆動時、たとえば画像表示期間は、
加速電極に加速電位が与えられ、Va1−V1＞０となって
いるのに対し、一時的にVa₁−V1＜０とすることによ
り、帯電を好適に抑制できる。とくに物体に付着したイ
オン、さらに特には正のイオンを好適に除去することが
できる。

【００３２】また、本願に係る発明は、Va−V1＜０とす
るタイミングを非表示期間中に行うことにより、発光輝
度の低下を抑制して好適に実施される。

【００３３】また、本願に係る発明は、Va−V1＜０とす
るタイミングを電子放出の休止時間中に行うことによ
り、発光輝度の低下を抑制して好適に実施される。

【００３４】また、本願に係る発明は、Va−V1＜０とす
るタイミングをあるラインの駆動が終って、次に別のラ
インが駆動されるまでの間に行うことにより、好適に実
施される。

【００３５】また、本願に係る発明は、Va−V1＜０とす
るタイミングをあるフィールドを表示する為の駆動が終
って、次に別のフィールドを表示する為の駆動を開始す
るまでの間に行うことにより、好適に実施される。

【００３６】また、本願に係る発明は、Va−V1＜０とす
るタイミングをあるフレームを表示する為の駆動が終っ
て、次に別のフレームを表示する為の駆動を開始するま
での間に行うことにより、好適に実施される。

【００３７】そして、前記電位Va₁は、電子加速時は前
記物体の電子源側の端部の電位よりも大きい電位である
Vaであり、一時的に−Vaとなるものであり、−Va−V1＜
０であってもよい。

【００３８】前記物体は前記加速電極と当接するもので
あり、前記電位Va1は前記加速電極に印加される電位で
あってもよい。

【００３９】また、前記物体は前記電子源が有する配線
で当接するものであり、前記電位V1は該配線に印加され
る電位であっても好適に実施される。

【００４０】また、本願に係わる電子装置の発明の一つ
は以下のように構成される。

【００４１】複数の行方向と列方向配線が交差するよう
に配置され、複数の電子放出素子をマトリクス状に配列
し、前記電子放出素子の一方に行方向配線を接続し、他
方を行方向に接続された電子源と、前記電子源より放出
される電子を加速する加速電極と、前記電子源と前記加
速電極の間に配置される物体と、前記列方向配線を介し
て前記電子放出素子を駆動する駆動手段と、前記行方向
配線を順次駆動するライン走査手段と、を有する画像成
形装置において、前記加速電極には交流電位を印加し、
前記交流電位は前記ライン走査と同期することを特徴と
する画像形成装置。ここで言う交流電位とは、ある時間
ｔの電位波形をEtとしたとき

【００４２】

【外１】となる波形である。

【００４３】また、本願に係る発明は、前記加速電極を
負電位とするタイミングを非表示期間中に行うことによ
り、発光輝度の低下を抑制して好適に実施される。

【００４４】また、本願に係る発明は、前記加速電極を
負電位とするタイミングを前記電子源の電子放出休止時
間中に行うことにより、発光輝度の低下を抑制して好適
に実施される。

【００４５】また、本願に係る発明は、前記加速電極を
負電位とするタイミングをあるラインの駆動が終って、
次に別のラインが駆動されるまでの間に行うことによ
り、好適に実施される。

【００４６】また、本願に係る発明は、前記加速電極を
負電位とするタイミングをあるフィールドの駆動が終っ
て、次に別のフィールドが駆動されるまでの間に行うこ
とにより、好適に実施される。

【００４７】また、本願に係る発明は、前記加速電極を
負電位とするタイミングをあるフレームの駆動が終っ
て、次に別のフレームが駆動されるまでの間に行うこと
により、好適に実施される。

【００４８】また、上記各発明において、前記概略直線
に沿って配置された複数の電子放出素子を、複数組有す
る構成としてもよい．また、前記物体は、前記電子源と
前記加速電極との間に配置され、その間隔を維持する支
持部材であってもよい。

【００４９】また、上記各発明において、前記複数の電
子放出素子は、行方向配線と、該行方向配線とは異なる
方向に伸びる列方向配線によりマトリックス状に配線さ
れるようにしてもよい。この時、前記支持部材は、前記
行方向配線、もしくは列方向配線上の少なくともいずれ
かに設けられるようにすると好適である。

【００５０】また、行方向配線、もしくは列方向配線の
伸びる方向のいずれかと、前記複数の電子放出素子が概
略直線に沿って配置される方向とを一致させてもよい。

【００５１】また、前記支持部材の内部に導電体を備え
ると好適に実施される。

【００５２】また、前記導電体は、前記加速電極と電気
的に接続されているとよい。

【００５３】また、前記電子放出素子は冷陰極型放出素
子であってもよい。

【００５４】また、上記各発明において、前記電子放出
素子は、一対の電極を有しており、該一対の電極間に電
圧を印加して電子を放出するものであったりする。ここ
で、この一対の電極とは、例えばＦＥ型の電子放出素子
の場合は、エミッタコーンとゲート電極であったり、Ｍ
ＩＭ型の電子放出素子の場合は、絶縁層を挟んで積層さ
れた２つの電極であったり、表面伝導型放出素子の場合
は、並設された２つの電極であったりする。

【００５５】また、本願に係わるの画像形成装置は、電
子の照射により画像を形成する画像形成装置であって、
上記発明のいずれかの電子装置と、該電子装置が有する
前記電子放出素子が放出する電子により画像が形成され
る画線形成部材とを有することを特徴とする。

【００５６】ここで、前記画像形成部材は、電子の照射
により発光する発光体であったりする。また、例えば、
該発光体は蛍光体であったりする。

【００５７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態を詳細に説明する。

【００５８】まず最初に本発明の実施の形態を適用した
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。

【００５９】図１は、本実施の形態の表示パネルの斜視
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。

【００６０】図中、１０１５はリアプレート、１０１６
は側壁、１０１７はフェースプレートであり、１０１５
〜１０１７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。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。また、上記気密容器の内部は
１０のマイナス６乗［torr］程度の真空に保持されるの
で、大気圧や不意の衝撃などによる気密容器の破壊を防
止する目的で、耐大気圧構造体として、スペーサ１０２
０が設けられている。

【００６１】リアプレート１０１５には、基板１０１１
が固定されているが、この基板１０１１上には冷陰極素
子１０１２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。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＝１００
０以上の数を設定することが望ましい）。前記Ｎ×Ｍ個
の冷陰極素子は、Ｍ本の行方向配線１０１３とＮ本の列
方向配線１０１４により単純マトリクス配線されてい
る。前記１０１１〜１０１４によって構成される部分を
マルチ電子源と呼ぶ。

【００６２】本発明の実施の形態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。従って、例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。

【００６３】（画像表示装置の概要説明）冷陰極素子と
して表面伝導型放出素子（後述）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。

【００６４】図２に示すのは、図１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１０１１上には、
後述の図５を参照して説明するのと同様な表面伝導型放
出素子が配列され、これらの素子は行方向配線１０１３
と列方向配線１０１４により単純マトリクス状に配線さ
れている。行方向配線１０１３と列方向配線１０１４の
交差する部分には絶縁層（不図示）が形成されており、
電気的な絶縁が保たれている。

【００６５】図２のＢ−Ｂ’に沿った断面を、図３に示
す。尚、このような構造のマルチ電子源は、予め基板１
０１１上に行方向配線１０１３、列方向配線１０１４、
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１１０２，１１０３と導電性薄膜１１０４を形成
した後、行方向配線１０１３及び列方向配線１０１４を
介して、それぞれの導電性薄膜１１０４に給電して通電
フォーミング処理（後述）と通電活性化処理（後述）を
行うことにより製造した。

【００６６】本実施の形態においては、気密容器のリア
プレート１０１５にマルチ電子源の基板１０１１を固定
する構成としたが、マルチ電子源の基板１０１１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１０１１自体を用いて
もよい。

【００６７】また、フェースプレート１０１７の下面に
は、蛍光膜１０１８が形成されている。本実施の形態の
表示装置はカラー表示装置であるため、蛍光膜１０１８
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黒色の導電体１０１０が
設けてある。この黒色の導電体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、更には電子
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。この黒色の導電体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。

【００６８】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記
図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４（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。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１０１８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。

【００６９】また、蛍光膜１０１８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１０１９
を設けてある。このメタルバック１０１９を設けた目的
は、蛍光膜１０１８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
１０１８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１０１
８を励起した電子の導電路として作用させるため等であ
る。このメタルバック１０１９は、蛍光膜１０１８をフ
ェースプレート基板１０１７上に形成した後、蛍光膜１
０１８の表面を平滑化処理し、その上にＡｌ（アルミニ
ウム）を真空蒸着する方法により形成した。なお、蛍光
膜１０１８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１０１９は用いない。

【００７０】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１０１８の導電性向上を目的
として、フェースプレート基板１０１７と蛍光膜１０１
８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。

【００７１】また、外部接続端子Ｄx1〜ＤxM、Ｄy1〜Ｄ
yN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機密構造の電気接続用
端子である。ここで、Ｄx1〜ＤxMはマルチ電子源の行方
向配線１０１３と、Ｄy1〜ＤyNはマルチ電子源の列方向
配線１０１４と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバッ
ク１０１９と電気的に接続されている。

【００７２】また、この気密容器内部を真空に排気する
には、気密容器を組立てた後、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［to
rr］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
ないしは１×１０マイナス７乗［torr］の真空度に維持
される。

【００７３】以上説明した表示パネルを用いた画像表示
装置は、容器外端子Ｄx1ないしＤxM、Ｄy1ないしＤyNを
通じて各冷陰極素子１０１２に電圧を印加すると、各冷
陰極素子１０１２から電子が放出される。それと同時に
メタルバック１０１９に容器外端子をＨｖを通じて数百
［Ｖ］ないし数［ｋＶ］の高圧を印加して、上記放出さ
れた電子をフェースプレート１０１７方向に加速し、フ
ェースプレート１０１７、実際には蛍光膜１０１８に衝
突させる。これにより、蛍光膜１０１８を形成している
各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示される。

【００７４】通常、冷陰極素子である本実施の形態の表
面伝導型放出素子１０１２への印加電圧は１２〜１６
［Ｖ］程度、メタルバック１０１９と冷陰極素子１０１
２との距離ｄは０．１［ｍｍ］から８［ｍｍ］程度、メ
タルバック１０１９と冷陰極素子１０１２間の加速電圧
は、０．１［ｋＶ］から１０［ｋＶ］程度である。

【００７５】以上、本実施の形態の表示パネルの基本構
成と製法、及びそれを用いた画像表示装置の概要を説明
した。

【００７６】（マルチ電子源の製造方法）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。こ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。従って、例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。
但し、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。即ち、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
必用とするが、これは大面積化や製造コストの低減を達
成するため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、
上述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源
の構造について述べる。

【００７７】（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。

【００７８】（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。

【００７９】図５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。

【００８０】図中、１１０１は基板、１１０２と１１０
３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。この基板
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。

【００８１】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、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。

【００８２】また素子電極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μｍ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μｍより数十μｍ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μｍの範囲から適当な数値が選ばれる。

【００８３】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。この微粒子膜に用いた
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、中でも好まし
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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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／ｍ］の範囲に含ま
れるよう設定した。

【００８７】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５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。

【００８８】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。この亀裂部分は、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さ
れる。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５においては模式的に示し
た。

【００８９】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。この薄膜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。

【００９０】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５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１１１
３の一部を除去した素子を図示した。

【００９１】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、本実施の形態においては以下のような素子を用い
た。

【００９２】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［μｍ］とした。微粒子膜の主要
材料としてＰｄもしくはＰｄＯ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。

【００９３】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。

【００９４】図６（ａ）〜（ｅ）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
は前記図５と同一である。

【００９５】（１）まず、図６（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。これら素子電極を形成するにあたっては、予め基
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、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。

【００９６】（２）次に、同図（ｂ）に示すように、導
電性薄膜１１０４を形成する。この導電性薄膜を形成す
るにあたっては、まず前記（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。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、本実施の形態
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。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。

【００９７】（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。この通電フ
ォーミング処理とは、微粒子膜で作られた導電性薄膜１
１０４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。この通電方法をより詳しく説明するために、
図７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１１０４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１１１１で計測した。

【００９８】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。
この際、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［オーム］になった段階、即ち
モニタパルスの印加時に電流計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。

【００９９】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。

【０１００】（４）次に、図６（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、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１
１０５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
６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、このような
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。

【０１０１】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。

【０１０２】通電方法をより詳しく説明するために、図
８（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。

【０１０３】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Ｔ
３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。

【０１０４】図６（ｄ）に示す１１１４は、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。この活性化処理において、活性化用電源１１１
２から電圧を印加する間、電流計１１１６で放出電流Ｉ
e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。この時、電流計
１１１６で計測された放出電流Ｉeの一例を図８（ｂ）
に示す。この図８（ｂ）から明らかなように、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。

【０１０５】尚、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。

【０１０６】以上のようにして、図６（ｅ）に示す平面
型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１０７】（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。

【０１０８】図９は、本実施の形態の垂直型表面伝導型
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
あり、図中の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、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。

【０１０９】この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、前記図５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１２０
２および１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０
４、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１
２０６には、例えばＳｉＯ2 のような電気的に絶縁性の
材料を用いる。

【０１１０】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。

【０１１１】図１０（ａ）〜（ｆ）は、垂直型の表面伝
導型放出素子の製造工程を説明するための断面図で、各
部材の表記は前記図９と同一である。

【０１１２】（１）まず、図１０（ａ）に示すように、
基板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０１１３】（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。

【０１１４】（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。

【０１１５】（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。

【０１１６】（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、前記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。

【０１１７】（６）次に、前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６（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。）

【０１１８】（７）次に、前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６（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１０（ｆ）に示す垂直型の
表面伝導型放出素子を製造した。

【０１１９】（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。

【０１２０】図１１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
は各々任意単位で図示した。

【０１２１】本実施の形態の画像表示装置に用いた表面
伝導型素子は、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。

【０１２２】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Ｉeはほとんど検出されない。

【０１２３】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。

【０１２４】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。

【０１２５】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。

【０１２６】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。例
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。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。

【０１２７】また、第２の特性か又は第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。

【０１２８】（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
は、前述の図２で示すような平面図で表される。

【０１２９】ここで基板１０１１上には、前述の図５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
れらの素子は行方向配線電極１０１３と列方向配線電極
１０１４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１０１３と列方向配線電極１０１４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。

【０１３０】（駆動回路の構成（および駆動方法））図
１２は、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づいてテレビジ
ョン表示を行う、本実施の形態の表示パネル１７０１の
駆動回路の概略構成を示すブロック図である。

【０１３１】図１２において、表示パネル１７０１は前
述した図１の表示パネルに相当するもので、前述した様
に製造され、動作する。また、走査回路１７０２は表示
ラインを走査し、制御回路１７０３は走査回路へ入力す
る信号等を生成する。シフトレジスタ１７０４は１ライ
ン毎の画像データをシフトし、ラインメモリ１７０５
は、シフトレジスタ１７０４からの１ライン分のデータ
を変調信号発生器１７０７に入力する。同期信号分離回
路１７０６はＮＴＳＣ信号から同期信号を分離する。以
下、図１２の各部の機能を詳しく説明する。

【０１３２】まず表示パネル１７０１は、端子Ｄx1ない
しＤxMおよび端子Ｄy1ないしＤyN、および高圧端子Ｈｖ
を介して外部の電気回路と接続されている。このうち、
端子Ｄx1ないしＤxMには、表示パネル１７０１内に設け
られているマルチ電子源、即ちＭ行Ｎ列の行列状にマト
リクス配線された冷陰極素子を１行（ｎ素子）ずつ順次
駆動するための走査信号が印加される。一方、端子Ｄy1
ないしＤyNには、前記走査信号により選択された１行分
のＮ個の各素子の出力電子ビームを、画像信号に応じて
制御するための変調信号が印加される。また、高圧端子
Ｈｖには、直流電圧源Ｖａより、例えば５［ｋＶ］の直
流電圧が供給されるが、これはマルチ電子源より出力さ
れる電子をフェースプレート方向に加速して蛍光体を励
起するのに十分なエネルギーを付与するための加速電圧
である。

【０１３３】次に、走査回路１７０２について説明す
る。同回路は、内部にＭ個のスイッチング素子（図中、
Ｓ1ないしＳMで模式的に示されている）を備えるもの
で、各スイッチング素子は、直流電圧源Ｖｘの出力電圧
もしくは０［Ｖ］（グランドレベル）のいずれか一方を
選択し、表示パネル１７０１の端子Ｄx1ないしＤxMと電
気的に接続するものである。Ｓ1ないしＳMの各スイッチ
ング素子は、制御回路１７０３が出力する制御信号ＴSC
ANに基づいて動作するが、実際には例えばＦＥＴのよう
なスイッチング素子を組合わせる事により容易に構成す
ることが可能である。なお、前記直流電圧源Ｖｘは、図
１１に例示した電子放出素子の特性に基づき走査されて
いない素子に印加される駆動電圧が電子放出閾値電圧Ｖ
th以下となるよう、一定電圧を出力するよう設定されて
いる。

【０１３４】また、制御回路１７０３は、外部より入力
する画像信号に基づいて適切な表示が行なわれるように
各部の動作を整合させる働きをもつものである。次に説
明する同期信号分離回路１７０６より送られる同期信号
ＴSYNCに基づいて、各部に対してＴSCANおよびＴSFTお
よびＴMRYの各制御信号を発生する。同期信号分離回路
１７０６は、外部から入力されるＮＴＳＣ方式のテレビ
信号から、同期信号成分と輝度信号成分とを分離する為
の回路で、良く知られているように周波数分離（フィル
タ）回路を用いれば容易に構成できるものである。同期
信号分離回路１７０６により分離された同期信号は、良
く知られるように垂直同期信号と水平同期信号より成る
が、ここでは説明の便宜上、ＴSYNC信号として図示し
た。一方、前記テレビ信号から分離された画像の輝度信
号成分を便宜上ＤＡＴＡ信号と表すが、同信号はシフト
レジスタ１７０４に入力される。

【０１３５】シフトレジスタ１７０４は、時系列的にシ
リアルに入力される前記ＤＡＴＡ信号を、画像の１ライ
ン毎にシリアル／パラレル変換するためのもので、前記
制御回路１７０３より送られる制御信号ＴSFTに基づい
て動作する。即ち、制御信号ＴSFTシフトレジスタ１７
０４のシフトクロックであると言い換えることもでき
る。シリアル／パラレル変換された画像１ライン分（電
子放出素子ｎ素子分の駆動データに相当する）のデータ
は、Ｉd1ないしＩdNのＮ個の信号として前記シフトレジ
スタ１７０４より出力される。

【０１３６】ラインメモリ１７０５は、画像１ライン分
のデータを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であ
り、制御回路１７０３より送られる制御信号ＴMRYに従
って適宜Ｉd1ないしＩdNの内容を記憶する。記憶された
内容は、Ｉ'd1ないしＩ'dNとして出力され、変調信号発
生器１７０７に入力される。

【０１３７】変調信号発生器１７０７は、前記画像デー
タＩ'd1ないしＩ'dNの各々に応じて、電子放出素子１０
１２の各々を適切に駆動変調する為の信号源で、その出
力信号は、端子Ｄy1ないしＤyNを通じて表示パネル１７
０１内の電子放出素子１０１２に印加される。

【０１３８】図１１を用いて説明したように、本発明の
実施の形態に係わる表面伝導型放出素子は、放出電流Ｉ
eに対して以下の基本特性を有している。即ち、電子放
出には明確な閾値電圧Ｖth（後述する実施の形態の表面
伝導型放出素子では８［Ｖ］）があり、閾値Ｖth以上の
電圧を印加された時のみ電子放出が生じる。また、電子
放出閾値Ｖth以上の電圧に対しては、図１１のグラフ図
のように電圧の変化に応じて放出電流Ｉeも変化する。
このことから、本素子にパルス状の電圧を印加する場
合、例えば電子放出閾値Ｖth以下の電圧を印加しても電
子放出は生じないが、電子放出閾値Ｖth以上の電圧を印
加する場合には表面伝導型放出素子から電子ビームが出
力される。その際、パルスの波高値Ｖｍを変化させるこ
とにより、出力電子ビームの強度を制御することが可能
である。また、パルスの幅Ｐｗを変化させることによ
り、電子源から出力される電子ビームの電荷の総量を制
御することが可能である。

【０１３９】従って、入力信号に応じて、電子放出素子
を変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅変調
方式等が採用できる。電圧変調方式を実施するに際して
は、変調信号発生器１７０７として、一定長さの電圧パ
ルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜パルスの
波高値を変調するような電圧変調方式の回路を用いるこ
とができる。また、パルス幅変調方式を実施するに際し
ては、変調信号発生器１７０７として、一定の波高値の
電圧パルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜電
圧パルスの幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路
を用いることができる。

【０１４０】シフトレジスタ１７０４やラインメモリ１
７０５は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式の
ものでも採用できる。即ち、画像信号のシリアル／パラ
レル変換や記憶が所定の速度で行われればよいからであ
る。

【０１４１】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路１７０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号
化する必要があるが、これには同期信号分離回路１７０
６の出力部にＡ／Ｄ変換器を設ければよい。これに関し
てラインメモリ１７０５の出力信号がデジタル信号かア
ナログ信号かにより、変調信号発生器に用いられる回路
が若干異なったものとなる。即ち、デジタル信号を用い
た電圧変調方式の場合、変調信号発生器１７０７には、
例えばＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路な
どを付加する。パルス幅変調方式の場合、変調信号発生
器１７０７には、例えば高速の発振器および発振器の出
力する波数を計数する計数器（カウンタ）および計数器
の出力値と前記メモリの出力値を比較する比較器（コン
パレータ９を組み合わせた回路を用いる。必要に応じ
て、比較器の出力するパルス幅変調された変調信号を電
子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅器
を付与することもできる。

【０１４２】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器１７０７には、例えばオペアンプな
どを用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてシフトレ
ベル回路などを付加することもできる。パルス幅変調方
式の場合には、例えば、電圧制御型発信回路（ＶＣＯ）
を採用でき、必要に応じて電子放出素子の駆動電圧まで
電圧増幅するための増幅器を付加することもできる。

【０１４３】このような構成をとりうる本実施の形態が
適用可能な画像表示装置においては、各電子放出素子
に、容器外端子Ｄx1乃至ＤxM、Ｄy1乃至ＤyNを介して電
圧を印加することにより、電子放出が生じる。高圧端子
Ｈｖを介してメタルバック１０１９あるいは透明電極
（不図示）に高圧を印加し、電子ビームを加速する。加
速された電子は蛍光膜１０１８に衝突し、発光が生じて
画像が形成される。

【０１４４】ここで述べた画像表示装置の構成は、本発
明を適用可能な画像形成装置の一例であり、本発明の思
想に基づいて種々の変形が可能である。入力信号につい
てはＮＴＳＣ方式を挙げたが、入力信号はこれに限るも
のではなく、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ方式など他、これらよ
り多数の走査線からなるＴＶ信号（ＭＵＳＥ方式をはじ
めとする高品位ＴＶ）方式をも採用できる。

【０１４５】図１３は、本発明の実施の形態の画像形成
装置の基本的な構成を示した断面図であり、図１のＡ−
Ａ’断面に相当している。

【０１４６】フェースプレート１０１７は蛍光体とメタ
ルバック（共に図示せず）を含んでいる。１０１１は電
子源基板を示し、１０２０はスペーサ、１０１２は冷陰
極素子、１１０５は電子放出部、２１１〜２１３は電子
の軌道を示している。

【０１４７】図１３（Ａ）はスペーサ１０２０から十分
遠方にある冷陰極素子の電子軌道について示している。
この場合は、素子１０１２から放出された電子は、スペ
ーサの帯電による影響を受けないため、ほとんど曲げら
れることなくフェースプレート１０１７に到達する。

【０１４８】しかし、本発明を採用しない一般的な画像
形成装置では、図１３（Ｂ）に示されるように、冷陰極
素子がスペーサ１０２０の近傍にある場合は、スペーサ
１０２０が正に帯電しているためその影響を受け、素子
１０１２から放出された電子の軌道はスペーサ１０２０
に近づく方向に曲げられる。ここで、素子１０１２から
スペーサ１０２０までの距離をＬとし、電子の軌道のず
れ量に相当するフェースプレート１０１７上への電子の
ランディング位置までの距離をＰｘとすると、スペーサ
１０２０から素子１０１２までの距離Ｌが短くなるほど
距離Ｐｘは増加し、素子１０１２からスペーサ１０２０
までの距離Ｌが長くなるほど距離Ｐｘは減少する。

【０１４９】そこで、本発明を採用することにより、ス
ペーサ１０２０近傍の素子から放出された電子をスペー
サ１０２０が遮蔽してしまうことによって起こる、スペ
ーサ１０２０周辺の輝度低下や、所望の蛍光体に電子が
到達しないことによって起こる、スペーサ近傍での画像
歪みを防止した画像形成装置を提供することが可能とな
る。

【０１５０】また、このようなスペーサ１０２０の形状
は、本実施の形態の直方体に限られるものでなく、例え
ば円柱や球形のスペーサであっても同様の効果を得るこ
とができる。

【０１５１】尚、本実施形態においてはスペーサの絶縁
性の基板材料として青板ガラスを用いたが、ホウケイ酸
ガラス等の他のガラス材料、アルミナ、窒化アルミ等の
絶縁性のセラミックス、テフロン等の樹脂を用いても同
様の効果を得ることが可能である。

【０１５２】これらの材料は、その表面シート抵抗が１
０の１１乗Ω／□もしくは１０の１２乗Ω／□以上を有
するものである。

【０１５３】以下に、具体的な実施例を挙げて本発明の
実施の形態を更に詳述する。

【０１５４】以下に述べる各実施例においては、マルチ
電子源として、前述した、電極間の導電性微粒子膜に電
子放出部を有するタイプのＮ×Ｍ個（Ｎ＝３０７２，Ｍ
＝１０２４）の表面伝導型放出素子を、Ｍ本の行方向配
線とＮ本の列方向配線とによりマトリクス配線（図１お
よび図２参照）したマルチ電子源を用いた。

【０１５５】なお、スペーサは画像形成装置の耐大気圧
を得るための適当な枚数を配置している。

【０１５６】（第１の実施形態）本第１の実施形態を図
１９及び図２０，２１を参照して説明する。

【０１５７】図１９は本発明第1実施例の回路ブロック
図である。

【０１５８】図中、２２０１は表示パネル、２２０２は
電子源の行駆動回路、２２０３は各駆動回路のタイミン
グを調整する制御回路、２２０４は映像信号を電子源に
加える列駆動回路、２２０５は行駆動と交流バイアス電
位とのタイミングを調整する発信タイミング調整回路、
２２０６は交流バイアス電位を発生するインバータ回
路、である。

【０１５９】図２０は、インバータ回路２２０６のブロ
ック図である。

【０１６０】図中２３０１は、トランジスタの駆動回
路、２３０２と２３０３はトランジスタ、２３０４は昇
圧トランス、２３０５はインバータの出力、である。

【０１６１】図２１は、各回路部にかかる電流ないし電
位波形である。

【０１６２】図中、２４０１は制御回路からの行駆動タ
イミング信号、２４０２と２４０３はトランジスタ駆動
回路の出力で、２４０２がトランジスタ２３０２に、２
４０３がトランジスタ２３０３に、入力される。２４０
４はインバータの出力電位、２４０５は行駆動配線Dx1
の電位、２４０６は行駆動配線Dx２の電位、である。

【０１６３】制御回路２２０３から行駆動タイミング信
号２４０１を出力し、それに基づき、行駆動回路２２０
２は行駆動配線それぞれに、２４０５、２４０６の電位
波形で駆動する。このアクティブ区間にアクティブにな
っている列駆動配線があると電子源から電子が放出す
る。一方、行駆動タイミング信号２４０１に合わせ、ト
ランジスタ駆動信号２４０２を作る。また行駆動の中間
のタイミングでトランジスタ駆動信号２４０３を作る。
これらの回路は、遅延素子により簡単に作成できる。ト
ランジスタ２３０２，２３０３が駆動されることによ
り、昇圧トランスの一次側に交番電流が流れ、巻き数の
多い２次側に交流高電位２４０４が誘起される。電位２
４０４が電子放出部もしくはその近傍の電位よりも高い
電位の時、先に述べた行駆動がアクティブになってお
り、このアクティブ区間にアクティブになっている列駆
動配線があると電子源から電子が放出し、放出した電子
が、正のバイアス電位（＝加速電位）によりターゲット
に引き寄せられ、蛍光体に衝突し発光する。

【０１６４】本実施例では、電位２４０４が電子放出部
もしくはその近傍の電位よりも低い時、行駆動をインア
クティブにしているが、本実施形態では電子放出素子の
駆動を０[Ｖ]近傍で行っているので、アクティブ状態で
電子が放出されていても、電子が引き寄せられないの
で、アクティブにしておいてもよい。ただし、インアク
ティブにして電子放出を休止しておいたほうが好適であ
る。

【０１６５】（第２の実施形態）本第２の実施形態を図
２２を参照して説明する。

【０１６６】図２２は、帯電防止スペーサーの構造を示
す図である。

【０１６７】図中、２５０１は下側ガラス、２５０２は
上側ガラス、２５０３はスペーサーガラス、２５０４は
蛍光体、２５０５はメタルバック、２５０６はスペーサ
のガラス基板よりも比抵抗の小さい材料で形成した導電
性膜である。ただし、ある程度の抵抗を有するのが好ま
しいので、例えばクロム、ニッケル、銅の酸化物などの
抵抗値が１０⁵Ω以上で、比抵抗１０⁸Ωcm以下の抵抗膜
を用いるとよい。ここでは、酸化ニッケルを用い、メタ
ルバックに接触している部分から、他方の端部までの抵
抗値が１ＭΩになるような抵抗膜とした。

【０１６８】図のように、スペーサーガラス２５０３に
サンドイッチされた抵抗膜２５０６がある。この抵抗膜
は、メタルバック２５０５と接触しているので、メタル
バックに印可された交流バイアスにより、抵抗膜にはメ
タルバックから遠ざかるに従って電位の絶対値が減少す
るような交流電位波形があらわれる。

【０１６９】スペーサの中まで交流電位がかかるので、
スペーサ表面についた電荷を除去する効果が大きい。ま
た、絶対値が次第に小さくなることにより、基板間の電
界を乱さない。

【０１７０】（第３の実施形態）本第３の実施形態を図
２３、２４，２５を参照して説明する。

【０１７１】図２３は、第2実施例の回路ブロック図で
ある。

【０１７２】２６０１は２入力のタイミング調整回路、
２６０２は正負切り替え可能な高電位発生回路、であ
る。

【０１７３】図２４は、正負切り替え可能な高電位発生
回路２６０２の内部ブロック図である。図中、２７０１
から２７０４は整流ダイオード、２７０５は正電位側の
平滑コンデンサ、２７０６は負電位側の平滑コンデン
サ、２７０７は後段トランジスタの制御回路、２７０８
は後段正側のトランジスタ、２７０９は後段負側のトラ
ンジスタ、である。

【０１７４】整流ダイオードと平滑コンデンサにより、
直流高電位を発生する。そして、後段トランジスタのど
ちらかがONすることにより、バイアス電位Vaは正または
負に切り換わる。

【０１７５】図２５は、フレームないしフィールド間
に、負電位のバイアスを加える場合の波形図である。

【０１７６】図中、２８０１は後段正側トランジスタの
制御電位波形、２８０２は後段負側トランジスタの制御
電位波形、２８０３は、バイアス電位波形である。２８
０４は行駆動配線DxM-1の電位波形、２８０５は最後の
行である行駆動配線DxMの電位波形、である。

【０１７７】２４０１〜２４０３の波形は第1実施例と
同じであり、平滑化した高電位に対して、フレーム信号
からタイミングを合わせた。後段トランジスタ制御信号
による後段トランジスタの切り替えにより、バイアス電
位は正から負に変化する。この負の領域は各行毎ではな
く、最後の行駆動を行なった後、すなわちフィールド間
に行なう。

【０１７８】本実施例では、フィールド内はバイアスが
ずっと正なので、各行の駆動期間を長くすることが可能
である。このことから第1実施例より輝度を上げること
が出来る。

【０１７９】（第４の実施形態）本第４の実施形態を図
２６を参照して説明する。

【０１８０】図２６は、フレーム間に、複数回負電位の
バイアスを加える場合の波形図である。図中、２９０１
は後段正側トランジスタの制御電位波形、２９０２は後
段負側トランジスタの制御電位波形、２９０３は、バイ
アス電位波形である。

【０１８１】本実施例では、フィールド間において、複
数回バイアス電位を切り替える。フェースプレートの内
面と、リアプレート（基板）の内面間の距離ｄを４ｍｍ
とし、加速電位Ｖａを３[ｋＶ]、行方向配線に−８
[Ｖ]、列方向配線に＋８[Ｖ]を印加し、各冷陰極素子に
対して１６[Ｖ]の駆動電圧（素子電圧）を印加した。

【０１８２】スペーサ近傍であっても、そのスペーサの
帯電による画像歪みや輝度低下のない画像を形成するこ
とができる。

【０１８３】（第５の実施形態）本第５の実施形態で
は、前述の実施例では素子電圧を１６[Ｖ]で一定とした
のに対し、各素子の駆動電圧（素子電圧）Ｖfを変化さ
せている。

【０１８４】いま駆動電圧Ｖfを１２[Ｖ]から１９[Ｖ]
まで変化させて駆動を行った。駆動電圧Ｖfを変化させ
た場合でも、スペーサ１０２０に向かう方向であるｙ軸
方向への偏移量は変化がないため、フェースプレート上
の電子スポット間隔を一定とできた。

【０１８５】このことから、スペーサ帯電による画像歪
みや輝度低下のない画像を得ることができる。つまり、
アノードに交流のバイアス電位を印可することにより、
素子（駆動）電圧Ｖfが１２[Ｖ]から１９[Ｖ]に変化す
る場合においても好適に実施できる。

【０１８６】（第６の実施形態）本第６の実施形態で
は、電子源としてＦＥＤ，ＭＩＭなどの冷陰極素子を用
いた。この場合も、冷陰極素子として表面伝導型素子を
用いた場合と同様に、アノードに交流のバイアス電位を
印可することにより、スペーサ帯電の影響による画像の
歪みや輝度低下のない画像を得ることができる。

【０１８７】このようにスペーサ１０２０の帯電によ
る、そのスペーサ近傍の素子からの電子軌道への影響
を、負のバイアス電位を印可することにより、そのスペ
ーサ近傍の素子からの電子軌道が曲がらないことを本発
明の実施の形態の趣旨としている。これにより、スペー
サ１０２０の近傍であっても、フェースプレート１０１
７上へ等間隔に電子を照射してスポットを形成できる。

【０１８８】そして、バイアス電位として交流電位を印
加することにより、より簡単な構成で上記の効果を得る
ことができる。

【０１８９】上記の実施例では、加速電極と電子源の間
に配置されているのは、下側ガラスと上側ガラスを支持
するスペーサであるが、本発明はこのスペーサに限るも
のではない。たとえば、画像形成部材と電子源との間に
制御電極を挟んだ構造であり、その制御電極を固定する
部材等の物体が配置されている構成についても、本発明
に含まれる。

【０１９０】尚、本実施の形態の電子源は、以下のよう
な形態を有するものであってもよい。 ○冷陰極素子は、電子放出部を含む導電性膜を一対の電
極間に有する冷陰極素子であり、特に好ましくは表面伝
導型放出素子である。 ○複数の行方向配線と複数の列方向配線とでマトリクス
配線された複数の冷陰極素子を有する単純マトリクス状
配置の電子源をなす。 ○電子源は、並列に配置した複数の冷陰極素子の個々を
両端で接続した冷陰極素子の行を複数配し（行方向と呼
ぶ）、この配線と直交する方向（列方向と呼ぶ）に沿っ
て、冷陰極素子の上方に配した制御電極（グリッドとも
呼ぶ）により、冷陰極素子からの電子を制御する梯子状
配置の電子源をなす。 ○また、本発明の思想によれば、表示用として好適な画
像形成装置に限るものでなく、感光性ドラムと発光ダイ
オード等で構成された光プリンタの発光ダイオード等の
代替の発光源として、上述の画像形成装置を用いること
もできる。またこの際、上述のＭ本の行方向配線とＮ本
の列方向配線を適宜選択することで、ライン状の発光源
としてだけでなく、２次元状の発光源としても応用でき
る。この場合、画像形成部材としては、上述の実施の形
態の蛍光体のように、電子との衝突による発光する物質
に限りものではなく、電子の帯電により潜像画像が形成
されるような部材を用いることもできる。

【０１９１】なお、上記図１９は、表面伝導型放出素子
を電子源とするディスプレイパネルを用いた表示装置の
構成の一例を示したにすぎず、これのみに限定されるも
のではない。例えば、図１９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さらに構成
要素を追加しても良い。例えば、本表示装置をテレビ電
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などを構成要素に
追加するのが好適である。また、本実施の形態では、デ
ィスプレイ装置に適用する例で説明したが本発明はこれ
に限定されるものでなく、画像信号に応じて画像を形成
する装置であれば、どのような装置にも適用可能であ
る。

【０１９２】本表示装置においては、とりわけ表面伝導
型放出素子を電子源とするディスプレイパネルが容易に
薄形化できるため、表示装置全体の奥行きを小さくする
ことが可能である。それに加えて、表面伝導型放出素子
を電子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、本表示装置は臨
場感あふれ迫力に富んだ画像を視認性良く表示する事が
可能である。

【０１９３】またこれにより、表示画面全体にわたって
原画像信号に対して極めて忠実な輝度の画像を表示でき
る。

【０１９４】

【発明の効果】以上説明したように、本願に係わる発明
によれば、支持部材に電子が衝突するのを抑制したり、
支持部材近傍での電子の照射点と、該支持部材による偏
向を受けない時の電子の照射点との位置のずれ量を抑制
することができる。画像形成装置とした時には、支持部
材近傍での画素が形成されなくなるのを抑制したり、支
持部材近傍での画質の低下を抑制することができる。

【０１９５】また、交流の高圧電源は、直流の高圧電源
に比較して構成が簡単であるため部品コストを低減でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態の表示パネルの斜視図

【図２】図１の表示パネルに用いたマルチ電子源の平面
図

【図３】図２のＢ−Ｂ’に沿った断面図

【図４】（A）、(B)は、各色の蛍光体の塗り方の配置例
を示す図

【図５】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）

【図６】（ａ）〜（ｅ）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

【図７】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図

【図８】（ａ）活性化用電源１１１２から印加する適宜
の電位波形の一例を示す図（ｂ）電流計１１１６で計測
された放出電流Ｉeの一例を示す図

【図９】本実施の形態の垂直型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

【図１０】（ａ）〜（ｆ）は、垂直型の表面伝導型放出
素子の製造工程を説明するための断面図

【図１１】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図

【図１２】ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づいてテレビ
ジョン表示を行う、本実施の形態の表示パネル１７０１
の駆動回路の概略構成をブロック図

【図１３】本発明の実施の形態の画像形成装置の基本的
な構成を示した断面図

【図１４】M. Hartwellらによる素子の平面図

【図１５】C.A. Spindtらによる素子の断面図

【図１６】ＭＩＭ型の素子構成の典型例を示す図

【図１７】平面型の画像表示装置を形成する表示パネル
部の一例を示す斜視図

【図１８】図１７のＡ−Ａ’の断面形状を示す図

【図１９】本発明第1実施例の回路ブロック図

【図２０】インバータ回路２２０６のブロック図

【図２１】各回路部にかかる電流ないし電位波形を示す
図

【図２２】帯電防止スペーサーの構造を示す図

【図２３】正負切り替え可能な高電位回路のブロック図

【図２４】正負切り替え可能な高電位発生回路２６０２
の内部ブロック図

【図２５】フレームないしフィールド間に、負電位のバ
イアスを加える場合の波形図

【図２６】フレーム間に、複数回負電位のバイアスを加
える場合の波形図

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放出素子を配置した電子源と、前記
電子源から放出された電子を加速する加速電極と、前記
電子源と前記加速電極の間に配置された物体と、を有す
る画像成形装置において、前記物体の前記加速電極側の
端部の電位をVa₁、前記電子源側の端部の電位をV1とし
たとき、一時的にVa₁−V1＜０とする手段を有すること
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】画像非表示期間にVa₁−V1＜０となる請
求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記電子源の電子放出休止期間にVa₁−V
1＜０となる請求項１もしくは２に記載の画像形成装
置。
【請求項４】行駆動毎にVa₁−V1＜０となる請求項１
乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】あるフィールドを表示する為の駆動が終
って、次の別のフィールドを表示する為の駆動を開始す
るまでの間にVa₁−V1＜０となる請求項１乃至３のいず
れかに記載の画像形成装置。
【請求項６】あるフレームを表示する為の駆動が終っ
て、次の別のフレームを表示する為の駆動を開始するま
での間にVa₁−V1＜０となる請求項１乃至３のいずれか
に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記電位Va1は、電子加速時は前記物体
の電子源側の端部の電位よりも大きい電位であるVaであ
り、一時的に−Vaとなるものであり、−Va−V1＜０であ
ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の
画像形成装置。
【請求項８】前記物体は前記加速電極と当接するもの
であり、前記電位Va ₁は前記加速電極の電位である請求
項１乃至７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】前記物体は前記電子源が有する配線と当
接するものであり、前記電位V1は該配線の電位である請
求項１乃至８のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】複数の行方向配線と複数の列方向配線
が交差するように配置され、該複数の行方向配線と該複
数の列方向配線によって複数の電子放出素子をマトリク
ス状に配列した電子源と、前記電子源より放出される電
子を加速する加速電極と、前記電子源と前記加速電極の
間に配置される物体と、前記列方向配線を介して前記電
子放出素子を駆動する駆動手段と、前記行方向配線を順
次駆動するライン走査手段と、を有する画像成形装置に
おいて、前記加速電極には交流電位を印加し、該交流電
位は前記ライン走査と同期することを特徴とする画像形
成装置。
【請求項１１】前記加速電極は画像非表示期間に負電
位となる請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】前記加速電極は、前記電子源の電子放
出休止期間に負電位となる請求項１０もしくは１１に記
載の画像形成装置。
【請求項１３】前記加速電極は、行駆動毎に負電位と
なる請求項１０乃至１２のいずれかに記載の画像形成装
置。
【請求項１４】前記加速電極は、あるフィールドを表
示する為の駆動が終って、次の別のフィールドを表示す
る為の駆動を開始するまでの間に負電位となる請求項１
０乃至１２のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１５】前記加速電極は、あるフレームを表示
する為の駆動が終って、次の別のフレームを表示する為
の駆動を開始するまでの間に負電位となる請求項１０乃
至１２のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１６】前記物体は、前記電子源と前記加速電
極との間に配置され、その間隔を維持する支持部材であ
る請求項１乃至１５のいずれかに記載のディスプレイ装
置。
【請求項１７】前記電子放出素子は冷陰極型放出素子
である請求項１乃至１６のいずれかに記載の画像形成装
置。
【請求項１８】前記支持部材の内部に導電体を備える
請求項1６もしくは１７に記載の画像形成装置。
【請求項１９】前記導電体は、前記加速電極と電気的
に接続されていることを特徴とする請求項１８に記載の
画像形成装置。