JP3256132B2

JP3256132B2 - 画像表示装置

Info

Publication number: JP3256132B2
Application number: JP14167496A
Authority: JP
Inventors: 正晃岩根; 泉金井; 英俊鱸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-06-04
Filing date: 1996-06-04
Publication date: 2002-02-12
Anticipated expiration: 2016-06-04
Also published as: JPH09325731A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電子放出素
子をマトリクス配線したマルチ電子ビーム源で蛍光表示
する画像表示装置に関し、特に電子放出素子として表面
伝導型放出素子を使用する画像表示装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子放出素子として熱陰極素
子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰
極素子では、例えば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】ＦＥ型の例は、例えば、W. P. Dyke & W.
W. Dolan，“Field emission”, Advance in Electron
Physics, 8, 89 (1956)や、或は、C. A. Spindt，“Phy
sical properties of thin-film field emission catho
des with molybdenium cones”, J. Appl. Phys., 47,
5248 (1976)などが知られている。

【０００４】図１７は、ＦＥ型電子放出素子の断面図で
ある。図中、８１は基板、１０１は導電材料よりなるエ
ミッタ配線、１０２はエミッタコーン、１０３は絶縁
層、１０４はゲートである。ＦＥ型はエミッタコーン１
０２とゲート電極１０４との間に電圧を印加することに
より、エミッタコーン１０２の先端部より電子を放出さ
せる。

【０００５】ＭＩＭ型の例としては、例えば、C. A. Me
ad，“Operation of tunnel-emission Devices, J. App
l. Phys., 32,646 (1961)などが知られている。図１８
は、ＭＩＭ型電子放出素子の断面図である。図中、１０
５は金属からなる下電極、１０６は厚さ１００Å程度の
薄い絶縁層、１０７は厚さ８０〜３００Å程度の金属か
らなる上電極である。ＭＩＭ型は上電極１０７と下電極
１０５との間に電圧を印加することによって、上電極１
０７の表面より電子を放出させる。

【０００６】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。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 (1972)］や、Ｉｎ2Ｏ3／
ＳｎＯ2薄膜によるもの［M. Hartwell and C. G. Fonst
ad：”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。

【０００７】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１６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、８１は基板で、
８４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８４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８４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８３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８３は導電
性薄膜８４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。

【０００８】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８４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８３を形成するのが一
般的であった。即ち、通電フォーミングとは、前記導電
性薄膜８４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８４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８３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８
４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８４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。

【０００９】上述の表面伝導型放出素子は、構造が単純
で製造も容易であることから、大面積に亙り多数の素子
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。

【００１０】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。

【００１１】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号公報において開示されているよう
に、表面伝導型放出素子と電子ビームの照射により発光
する蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置が研究
されている。表面伝導型放出素子と蛍光体とを組み合わ
せて用いた画像表示装置は、従来の他の方式の画像表示
装置よりも優れた特性が期待されている。例えば、近年
普及してきた液晶表示装置と比較しても、自発光型であ
るためバックライトを必要としない点や、視野角が広い
点が優れていると言える。ところで画素の配置の仕方
は、図１９（ａ）に示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、
青（Ｂ）３色の画素を三角形状に並べるデルタ配置が、
ストライプ配置のように縦線が目立たず望ましい。この
デルタ配置は、同図に示すように上下に隣接している２
ラインにおいて、同じ色の画素のピッチが行方向に１．
５ピッチずれている。このようなデルタ配置の表示装置
を作るために、液晶表示装置では図１９（ｂ）のよう
に、列配線を蛇行させている（特公平３−６４０４６号
公報）。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このようにデルタ配置
の表示装置において、列配線を蛇行させると製造工程が
複雑になるばかりでなく、断線が生じ易く、また配線抵
抗が大きくなるという問題もある。

【００１３】そこで本発明は以上の問題を解決したデル
タ配置の画像表示装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】以上に挙げた問題を解決
するために、本発明者が鋭意努力した結果、以下の発明
を得た。即ち、本発明の画像表示装置は、複数の電子放
出素子を複数の列配線と複数の行配線でマトリックス配
線したマルチ電子ビーム源と、電子ビームの照射によっ
て励起発光する複数の蛍光体を有する画像表示装置であ
って、前記列配線と前記行配線は直線であり、前記蛍光
体はデルタ配置であり、前記電子放出素子は行方向に並
設された２つの電極を有し、行方向にシフトした位置に
配された蛍光体に電子ビームを照射するように構成され
ており、かつ、同じ列配線に接続された電子放出素子の
内、奇数行の電子放出素子はその行方向の一方の側に配
置された電極が前記列配線に接続され、偶数行の電子放
出素子はその行方向の他方の側に配置された電極が前記
列配線に接続され、奇数行の電子放出素子と偶数行の電
子放出素子とが互いに反対の方向に電子ビームの照射位
置をシフトさせることを特徴とする。このとき、前記列
配線にパルス幅変調した輝度信号を出力し、前記行配線
に走査信号を出力して画像表示を行うのが良い。また、
前記複数の電子放出素子の数は、前記複数の列配線と前
記複数の行配線の交点の数と同じであると良い。また、
放出させた電子ビームが横方向の初速度をもっていると
良い。

【００１５】本発明で、前記電子ビームは前記列配線と
垂直な平面内を飛翔させるのが良い。このとき、前記電
子放出素子からの電子ビームを、前記列配線から離れる
方向に射出させても、前記電子放出素子からの電子ビー
ムを前記列配線に近づく方向に射出させても良い。電子
ビームを離れた方向に射出させる時は、走査する行に関
わらず、同じ列配線に同じ色の輝度信号を出力し、前記
列配線に常に負極性の輝度信号を出力し、前記行配線に
常に正極性の走査信号を出力するのが良い。電子ビーム
を近づける方向に射出させるときは、１水平走査ごと
に、同じ列配線に違う色の輝度信号を出力しても、１フ
ィールド走査ごとに、同じ列配線に違う色の輝度信号を
出力しても良い。このとき、前記列配線に常に正極性の
前記信号を出力し、前記行配線に常に負極性の走査信号
を出力するのが良い。奇数行と偶数行の電子放出素子の
電子放出部がｘ方向で同じ位置にあるときは、各色の蛍
光体の中心は、各電子放出素子の電子放出部同士の間隔
を略３：１に分割する点の直上にあるのが良い。

【００１６】本発明に用いる電子放出素子としては、以
下のような特性のものを用いるのが良い。即ち、駆動状
態（電子ビームを放出させるための駆動電圧を電子放出
素子に印加した状態）において、電子放出素子の電子放
出部の周辺の空間に、電子放出部を通り下地基板の平面
と垂直であり蛍光面に向かう平面に対して非対称な電位
分布が生ずるような素子である。

【００１７】図２０を参照して具体的に説明する。図２
０（ａ）は、本発明に用いる電子放出素子を説明するた
めの断面図で、図中の５９は電子放出素子の設けられた
基板、５７は電子放出素子の正極、５６は電子放出素子
の負極、５３は電子放出素子の電子放出部、６６は電子
ビームのターゲット、Ｖfは電子放出素子に駆動電圧Ｖf
［Ｖ］を印加するための電源、Ｖaはターゲット６６に
ターゲット電圧Ｖa［Ｖ］を印加するための電源であ
る。（なお、実際の画像表示装置においては、ターゲッ
ト６６は蛍光体である。また、一般にＶa＞Ｖfの関係が
ある）。

【００１８】本発明に用いる電子放出素子は、少なくと
も、正極５７と負極５６、及び電子放出部５３を構成部
材として備え、これらの構成部材は基板５９の上面に並
んで形成されているものである。

【００１９】例えば、図１７のＦＥ型や図１８のＭＩＭ
型の電子放出素子は、構成部材が基板に垂直方向に積層
されているため、基板平面に並んでいる電子放出素子に
は該当しないが、図１６の電子放出素子は該当する。

【００２０】このような電子放出素子においては、電子
放出部５３から放出される電子ビームは負極５６から正
極５７に向かう方向の初速度成分を持つのが一般的であ
る。従って、電子ビームは基板平面から鉛直方向には進
行しない。

【００２１】更には、このような電子放出素子の場合、
正極５７と負極５６が基板５９の平面に並ぶため、素子
電圧Ｖfを印加したときに電子放出部５３の上方の空間
に生成される電位分布は、電子放出部５３を通り基板５
９の平面と垂直な平面（即ち図２０（ａ）の実線）に対
して非対称な分布となる。図２０（ａ）に、電子放出素
子とターゲット６６の間の電位分布を点線で示す。図示
のように、等電位面は、ターゲット６６の近傍では基板
平面とほぼ平行であるが、電子放出素子の近傍では素子
電圧Ｖf［Ｖ］の影響により図のように傾斜したものと
なる。このため、電子放出部５３から放出された電子ビ
ームは、空間を飛翔する間に傾斜電位によりＺ方向に力
を受けると同時にＸ方向にも力を受けることとなり、そ
の軌道は図示のような曲線を描く。

【００２２】上述のような２つの理由により、電子ビー
ムがターゲット６６を照射する位置は、電子放出部の鉛
直上方の位置からは距離ＬefだけＸ方向にずれた位置と
なる。図２０（ｂ）は、ターゲット６６を上方から見た
場合の平面図で、図中の９５はターゲット６６の下面の
電子ビーム照射位置を模式的に示したものである（尚、
平面図（ａ）は、断面図（ｂ）の一点線Ｊ−Ｊ’に沿っ
て切断した場合の断面図である）。

【００２３】そこで、ターゲット６６において電子ビー
ムの照射位置が電子放出部の鉛直上方の位置からどのよ
うにずれるかを一般化して表すために、便宣的にベクト
ルＥｆを用いて、ずれの方向と距離を表現する。

【００２４】まず、ベクトルＥｆの方向は、基板５９の
平面上に電子放出素子の負極、電子放出部、正極が並ん
でいる方向と等しいと言える。例えば、図２０の場合に
おいては、基板５９の上にＸ方向に沿って電子放出素子
の負極５６、電子放出部５３、正極５７が順に並んでい
るため、ベクトルＥｆはＸ方向と同じ向きになる。

【００２５】尚、基板５９上に電子放出素子が形成され
ている向き、及びベクトルＥｆの向きを図示する便宣
上、これらの図２１に例示する方法で模式的に表すこと
にする。図２１（ａ）は、電子放出素子９６の負極、電
子放出部、正極がＸ方向に沿って並んで基板平面上に形
成された例で、また（ｂ）はＸ方向に対してＲの角度の
方向に形成された例である。

【００２６】また、ベクトルＥｆの大きさ（即ちＬef）
は、電子放出素子とターゲット６６の距離Ｌｈ，電子放
出素子の駆動電圧Ｖf，ターゲット６６の電位Ｖa，電子
放出素子の種類や形状などに依存して決まるが、概略的
な数値は下記の［１］式により算出できる。

【００２７】

【数１】

【００２８】Ｌef＝２×Ｋ×Ｌｈ×ＳＱＲＴ（Ｖf／Ｖa） …（１）但し、ここでＬｈ［ｍ］は電子放出素子とターゲット６
６との間の距離、Ｖf［Ｖ］は、電子放出素子に印加す
る駆動電圧、Ｖa［Ｖ］は、ターゲットに印加する電
圧、Ｋは、電子放出素子の種類や形状により決まる定
数、そしてＳＱＲＴ（Ｖf／Ｖa）は、（Ｖf／Ｖa）の平
方根を示している。

【００２９】なお、この式１で概略的な数値を求める際
に、用いる電子放出素子の種類や形状が未知の場合に
は、Ｋ＝１を代入する。一方、電子放出素子の種類や形
状が既知の場合には、実験あるいは計算機シュミレーシ
ョンにより当該電子放出素子の定数Ｋを決定する。ま
た、更に高い精度でＬefを求めるには、Ｋを定数ではな
くＶfとの関数とするのが望ましいが、画像表示装置を
設計する場合に要求される精度に対しては定数で十分な
場合が多い。

【００３０】次に、電子放出素子の構造について、具体
的かつ詳細に述べる。上述のように、本発明に用いる電
子放出素子は、正極、負極、電子放出素子部を構成部材
として備え、しかもこれらの部材が基板平面上に並んで
形成されているものである（尚、負極の一部が電子放出
部を兼ねる素子でも良い）。このような要件を満たすも
のとしては、例えば表面伝導型放出素子や、横型の電界
放出素子を挙げることができる。以下、表面伝導型放出
素子、横型の電界放出素子の順に説明する。

【００３１】表面導電型放出素子には、例えば、前述の
図１６の態様や、電子放出部の近傍に微粒子を備えた態
様がある。前者に関しては、既に従来技術の項で説明し
たように種々な材料のものが既に知られているが、これ
らは全て本発明に用いる電子放出素子として適する。後
者に関しては、後述の実施の形態１において材料、構
成、製法などを詳しく説明するが、すべて本発明に用い
る電子放出素子として適する。即ち、本発明を実施する
にあたり、表面伝導型放出素子を用いる場合には、該素
子の材料、構成、製法などに特に制限はない。

【００３２】そして、表面伝導型放出素子に関しては、
電子ビームが偏向される方向を示すベクトルＥｆは、図
２２に示す向きとなる。図２２（ａ）は断面図、図２２
（ｂ）は平面図であり、図中の８１は基板、９７は正
極、７８は負極、８３は電子放出部、Ｖfは素子に駆動
電圧を印加するための電源電圧である。

【００３３】次に、横型の電界放出素子とは、電界放出
素子の中でも特に負極、電子放出部、正極が基板平面に
沿って併設された態様のものをさしている。例えば、前
述の図１７のようなＦＥ型素子は、基板８１の平面に対
して垂直方向に負極、電子放出部、正極が設けられてい
るため、横型の範疇には含まれないが、図２３の（ａ）
〜（ｃ）に例示する素子は横型の範疇に含まれる。

【００３４】図２３は典型的な横型の電子放出素子が基
板平面上のＸ方向に沿って形成されている例を示す斜視
図で、図中の９２は基板、３８は正極、３７は負極、３
９は電子放出部である。横型の電子放出素子には、図２
３に例示したもの以外にも、いろいろな形状のものがあ
るが、要するに図２０を参照して説明したように電子ビ
ームの軌道が鉛直方向から偏向するものであれば本発明
に用いる素子として適する。従って、例えば図２３の形
態に、電子ビームの強度を変調するための変調電極を付
加したものでもよい。また、電子放出部３９は、負極３
７の一部がこれを兼ねるものであってもよいし、負極の
上に付加した部材であってもよい。横型の電界放出素子
の電子放出部に用いる材料には、例えば高融点金属やダ
イアモンドが挙げられるが、良好に電子を放出する材料
であればこれに限るものではない。

【００３５】図２４は、実際の横型の電界放出素子が放
出する電子ビームの射出方向を示す。図中、（ａ）は断
面図、（ｂ）は平面図である。ベクトルＥｆは、電子放
出部３９の電界を表わしており、図のように基板９２に
平行である。

【００３６】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）実施の形態１は素子に表面伝導型放出
素子を使い、同じ列配線に同じ色の輝度信号を出力する
形態である。このとき素子が接続されている列配線から
遠ざかる方向に電子を放出させる。図１Ａは、本実施の
形態の表示パネルのマルチ電子ビーム源と蛍光体の平面
図である。ここで、断面図１Ｂは、平面図１Ａのマルチ
電子ビーム源の奇数行である２ｐ−１（ｐは自然数）
行、つまりＡ−Ａ’の断面である。断面図１Ｃは、平面
図１Ａのマルチ電子ビーム源の偶数行である２ｐ行、つ
まりＢ−Ｂ’の断面である。図中、５１は電子放出素子
である表面伝導型放出素子、５６，５７は素子電極、１
３は導電性薄膜、２４は蛍光体、５３は電子放出部、５
４は列配線、５５は行配線、８７は電子軌道、９１はフ
ェイスプレート、９２はリアプレートである。

【００３７】平面図１Ａの２ｐ−１行の素子５１はその
断面図１Ｂのように左側に、２ｐ行の素子５１はその断
面図１Ｃのように右側に電子を放出する。同様に、図示
していないが、２ｐ−１行，２ｐ行以外の素子５１も、
奇数行の素子５１は左側に電子を放出し、偶数行の素子
５１は右側に電子を放出する。フェイスプレート９１の
内側にあるカラーの蛍光体２４は、平面図１Ａの点線よ
うにデルタ配置になっている。デルタ配置は、隣り合う
行でＲＧＢの同じ色が水平方向に１．５画素ずつずれて
おり、ストライプ配置のように縦筋が目立たず同じ解像
度での表示特性に優れている。点線で表した蛍光体２４
の下部には、平面図１Ａのように列配線５４と行配線５
５が直線になっているマルチ電子ビーム源がある。列配
線５４と行配線５５が直線になっていることは、それら
が蛇行している形態より、製造時の作り易い点、断線が
しにくい点、配線抵抗の小さい点で優れている。

【００３８】奇数行の素子５１は、右側の素子電極５７
を列配線５４に、左側の素子電極５６を行配線５５に接
続している。一方、偶数行の素子５１は、右側の素子電
極５７に行配線５５を接続し、左側の素子電極５６を列
配線５４に接続している。つまり、奇数行の素子と偶数
行の素子は、同じ列配線５４にそれぞれ左側と右側とい
うように反対方向で接続されることになり、全ての列配
線５４に同極性の輝度信号を出力してもそれぞれの素子
は逆方向に電子を放出する。

【００３９】これら素子が放出する電子の蛍光体２４の
ランディング位置と電子放出部５３の直上との距離Ｌef
は、前述のように次式（１）により算出できる。

【００４０】Ｌef＝２×Ｋ×Ｌｈ×ＳＱＲＴ（Ｖf／Ｖa）但し、Ｌｈ［ｍ］は、電子放出部５３と蛍光体２４の平
面との距離を示し、Ｋは、電子放出素子５１の種類や形
状により決まる定数である。またＳＱＲＴ（Ａ）は、Ａ
の平方根を示している。

【００４１】この距離Ｌefから、マルチ電子ビーム源と
デルタ配置の蛍光体との配置を決める。本実施の形態で
は、図１Ａの各蛍光体のｘ軸方向の中心位置が、各素子
の電子放出部５３同士の間を略３：１に分割する位置の
上方にある。この関係は図１Ａのマルチ電子ビーム源の
素子５１の電子放出部５３同士が、奇数行も偶数行もｘ
方向で同じ位置にある時に有効である。また、蛍光体２
４のそれぞれの間隔（ピッチ）Ｐが４Ｌefであると良
い。逆に、蛍光体２４のピッチＰから距離ＬefをＰ／４
として、素子電圧Ｖfからアノード電圧Ｖａを｛（８Ｋ
Ｌｈ／Ｐ）の２乗｝×Ｖfと定めても良い。また図１Ａ
の奇数行の素子５１の電子放出部５３の位置を左方向に
ずらし、偶数行の素子５１の電子放出部５３の位置を右
方向にずらして距離Ｌefを小さくしても良い。

【００４２】次に、本実施の形態の表示装置の動作を、
駆動回路のブロック図である図２を用いて説明する。Ｔ
Ｖ受像回路等より入力されるＮＴＳＣ映像信号ｓ１は、
同期分離回路（デコーダ）１４で同期信号と輝度信号と
に分けられる。同期信号はタイミング制御回路３に送ら
れ、輝度信号は信号処理部１へ送られる。信号処理部１
では、Ｒ，Ｇ，Ｂ色の復調やＡ／Ｄ変換等を行い、ディ
ジタルの輝度信号をシリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換
回路２へ送る。Ｓ／Ｐ変換回路２では、信号処理部１か
ら送られてきた輝度信号の１行分のデータをシリアル−
パラレル変換してパルス幅変調回路２５に出力する。
このパルス幅変調回路２５は、入力された信号をパルス
幅変調信号ｓ４として表示パネル１２の列配線の端子
（Ｄy1，Ｄy2，…，ＤyN）へ送り出す。このパルス幅変
調信号ｓ４は、常に負極性である。走査回路７はタイミ
ング制御回路３が出力する信号（Ｔscan）を基に表示パ
ネル１２の行走査をする走査信号ｓ６を出力する。電圧
源２８は、電子放出素子５１が放出した電子を蛍光体２
４へ加速するための電源である。尚、本実施の形態１で
は、奇数行と偶数行の蛍光体２４の同じ色が水平方向に
１．５画素ずつずれているので、信号処理部１などでそ
の補正を行っても良い。

【００４３】次に、本実施の形態の動作を図３のタイミ
ングチャートを用いて説明する。尚、図中の記号は図１
Ａ〜図１Ｃと同じものである。ＮＴＳＣ信号ｓ１の映像
信号は、信号処理部１及びパルス幅変調回路２５などに
より信号処理されてパルス幅変調信号ｓ４となる。図３
におけるパルス幅変調信号ｓ４は、ある一本の列配線に
注目し、そこを流れる信号を示したものである。このパ
ルス幅変調信号ｓ４の幅Ｌが長いほど、電子放出部５３
から電子が放出される時間が長くなるため、それにより
発光される画素の輝度が明るく感じられる。ここでパル
ス幅変調信号ｓ４は図３のように負極性である。一方、
走査信号ｓ６は、１Ｈ毎に順次走査行を切り換える信号
である。ここで走査信号ｓ６は図３に示すように常に正
極性である。

【００４４】図４は、本実施の形態の表示パネル１２の
斜視図であり、その内部構造を示すために１部を切り開
いている。

【００４５】図中、９５はリアプレート、５８は側壁、
９１はフェイスプレートであり、これらで表示パネル１
２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。このような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、大気中或は窒素雰囲気中で、摂氏４００〜５０
０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。

【００４６】リアプレート９２には基板５９が固定され
ているが、この基板５９上には表面伝導型放出素子５１
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＝１０００以上の
数を設定することが望ましい。本実施の形態おいては、
Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４を想定している）。Ｎ×Ｍ
個の表面伝導型放出素子５１は、Ｍ本の行配線５５とＮ
本の列配線５４により単純マトリクス配線されている。
前記５９，５１，５４，５５によって構成される部分を
マルチ電子ビーム源と呼ぶ。なお、マルチ電子ビーム源
の製造方法や構造については、後で詳しく述べる。

【００４７】本実施の形態においては、気密容器のリア
プレート９２にマルチ電子ビーム源の基板５９を固定す
る構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板５９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５９自体を用い
てもよい。

【００４８】また、フェイスプレート９１の下面には、
蛍光体２４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、蛍光体２４の部分にはＣＲＴの分野
で用いられる赤、緑、青、の３原色の蛍光体を塗り分け
る。各色の蛍光体は、図５に示すように、ＲＧＢの各色
に対応した蛍光体がデルタ配置であり、各色の蛍光体間
には黒色の導電材６１が設けられている。この黒色の導
電材６１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６１
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。

【００４９】また、蛍光体２４のリアプレート９２側の
面には、ＣＲＴの分野では公知のメタルバック６０を設
ける。このメタルバック６０を設ける目的は、蛍光体２
４が発する光の一部を鏡面反射して光の利用率を向上さ
せるためや、負イオンの衝突から蛍光体２４を保護する
ため、電子ビームの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、更には蛍光体２４を励起した電子
の導電路として作用させるためなどである。このような
メタルバック６０は、蛍光体２４をフェイスプレート９
１上に形成した後、蛍光体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
する。なお、蛍光体２４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６０は用いない。また、加速電
圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、フェイ
スプレート９１と蛍光体２４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。

【００５０】また、Ｄx1〜ＤxM，Ｄy1〜ＤyN及びＨｖ
は、この表示パネル１２と図２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。これらＤx1〜ＤxMは、マルチ電子ビーム源の行配線
５５と接続され、Ｄy1〜ＤyNはマルチ電子ビーム源の列
配線５４と接続され、Ｈｖはフェースプレート９１のメ
タルバック６０と電気的に接続されている。

【００５１】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［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、封止の
直前或はその封止後に、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。このゲッター膜とは、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の
マイナス５乗ないしは１×１０のマイナス７乗［torr］
の真空度に維持される。

【００５２】次に、本実施の形態の表示パネル１２に用
いるマルチ電子ビーム源の製造方法について説明する。
本実施の形態の画像表示装置に用いるマルチ電子ビーム
源は、表面伝導型放出素子を単純マトリクス配線した電
子源であれば、表面伝導型放出素子の材料や形状あるい
は製法に制限はない。しかしながら、本願発明者らは、
表面伝導型放出素子の中で、電子放出部もしくはその周
辺部を微粒子膜から形成したものが電子放出特性に優
れ、しかも製造が容易に行えることを見出している。従
って、このようなマルチ電子ビーム源は、高輝度で大画
面の画像表示装置に用いる場合に最も好適であると言え
る。そこで、本実施の形態の表示パネル１２において
は、電子放出部５３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５１を用いている。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。

【００５３】電子放出部５３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種類があるが、本実施の形態に
最適なのは平面型である。そこで、平面型の表面伝導型
放出素子の素子構成と、その製法について説明する。

【００５４】図６（ａ）（ｂ）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）
及び断面図（ｂ）である。図中、５９は基板、５６と５
７は素子電極（前述の電極５６，５７に対応）、１３は
導電性薄膜、５３は通電フォーミング処理により形成し
た電子放出部、６２は通電活性化処理により形成した薄
膜を示している。基板５９としては、例えば、石英ガラ
スや青板ガラス等の各種ガラス基板や、アルミナ等の各
種セラミクス基板、或は上述の各種基板上に例えばＳi
Ｏ2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。

【００５５】また、基板５９上に基板面と平行に対向し
て設けられた素子電極５６と５７は、導電性を有する材
料によって形成されている。例えば、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａ
ｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ａｇ等の金
属、あるいはこれらの金属の合金、あるいはＩｎ2Ｏ3
−ＳｎＯ2等の金属酸化物、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。こ
れら電極５６，５７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、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
成してもさしつかえない。

【００５６】素子電極５６と５７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Å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、中でも表示装置に
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５６，５７の厚さｄについて
は、通常は数百Åから数μｍの範囲から適当な数値が選
ばれる。また、導電性薄膜１３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
指す。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、或は微粒子が互いに重なり合った
構造が観測される。

【００５７】微粒子膜に用いた微粒子の粒径は、数Åか
ら数千Åの範囲に含まれるものであるが、中でも好まし
いのは１０Åから２００Å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５６或は５７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Åから数千Åの範囲のなかで
設定するが、中でも好ましいのは１０Åから５００Åの
間である。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，等の金属や、ＰｄＯ，ＳｎＯ2，Ｉｎ2Ｏ
3，ＰｂＯ，Ｓｂ2Ｏ3，等の酸化物や、ＨｆＢ2，ＺｒＢ
2，ＬａＢ6，ＣｅＢ6，ＹＢ4，ＧｄＢ4，等の硼化物
や、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ，
等の炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，等の窒化物
や、Ｓｉ，Ｇｅ，等の半導体や、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。以上述べたよう
に、導電性薄膜１３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のマイナス３乗から１０のマ
イナス７乗［Ω／ｓｑ］の範囲に含まれるよう設定し
た。

【００５８】なお、導電性薄膜１３と素子電極５６及び
５７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合うような構造をとっている。
その重なり方は、図６の例においては、下から、基板５
９、素子電極５６，５７、導電性薄膜１３の順序で積層
したが、場合によっては下から基板、導電性薄膜、素子
電極の順序で積層しても差し支えない。

【００５９】また、電子放出部５３は、導電性薄膜１３
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１３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Åから数百Åの粒径の微粒子が配置される
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であるため、図６におい
ては模式的に示した。

【００６０】また、薄膜６２は、炭素もしくは炭素化合
物よりなる薄膜で、電子放出部５３及びその近傍を被覆
している。薄膜６２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。薄
膜６２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［Å］以下とするが、３００［Å］以
下とするとより好ましい。なお、実際の薄膜６２の位置
や形状を精密に図示するのは困難なため、図６において
は模式的に示し、平面図（ａ）においては、薄膜６２の
一部を除去した素子を図示した。

【００６１】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が好まし
い。

【００６２】即ち、基板５９には青板ガラスを用い、素
子電極５６と５７にはＮｉ薄膜を用いた。これら素子電
極５６，５７の厚さｄは１０００［Å］、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［Å］、
幅Ｗは１００［μｍ］とした。

【００６３】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。

【００６４】図７（ａ）〜（ｅ）は、本実施の形態の表
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６と同一である。

【００６５】（１）まず、図７（ａ）に示すように、基
板５９上に素子電極５６及び５７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５９を洗剤、
純水、有機溶剤を用いて十分に洗浄後、素子電極５６，
５７の材料を堆積させる。この堆積させる方法として
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、その堆積した電極材料を、フォト
リソグラフィ・エッチング技術を用いてパターニング
し、図７（ａ）に示した一対の素子電極（５６と５７）
を形成する。

【００６６】（２）次に、図７（ｂ）に示すように、導
電性薄膜１３を形成する。この導電性薄膜１３を形成す
るにあたっては、まず図７（ａ）の基板５９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・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１３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、スピンナー法
やスプレー法を用いることができる。また、微粒子膜で
作られる導電性薄膜１３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或は化学的気相堆積法など
を用いる場合もある。

【００６７】（３）次に、同図（ｃ）に示すように、フ
ォーミング用電源６３から素子電極５６と５７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５３を形成する。

【００６８】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１３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。この
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５３）
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５３が形成される前と比較すると、形成
された後は素子電極５６と５７の間で計測される電気抵
抗は大幅に増加する。

【００６９】このフォーミングのための通電方法をより
詳しく説明するために、図８に、フォーミング用電源６
３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１３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で連続的に印加する。その際には、三角
波パルスの波高値Ｖpfを、順次昇圧する。また、電子放
出部５３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６４（図７（ｃ））で計測す
る。このとき、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［ｍ
ｓ］、パルス間隔Ｔ２を１０［ｍｓ］とし、波高値Ｖpf
を１パルスごとに０．１［Ｖ］ずつ昇圧する。そして、
三角波を５パルス印加する毎に１回の割合で、モニタ・
パルスＰmを挿入する。ここで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Ｐmの電
圧Ｖpmは０．１［Ｖ］に設定する。そして、素子電極５
６と５７の間の電気抵抗が１×１０のマイナス６乗
［Ω］になった段階、即ち、モニタ・パルスの印加時
に、電流計６４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
わる通電を終了する。

【００７０】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、或は素子電極間隔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。

【００７１】（４）次に、図７（ｄ）に示すように、活
性化用電源６５から素子電極５６と５７の間に適宜の電
圧を印加し、通電活性化処理を行って、電子放出特性の
改善を行う。この通電活性化処理とは、通電フォーミン
グ処理により形成された電子放出部５３に適宜の条件で
通電を行って、その近傍に炭素もしくは炭素化合物を堆
積せしめる処理のことである。図においては、炭素もし
くは炭素化合物よりなる堆積物を部材６２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、この活性化処理を行う前と比較して、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。具体的には、１０のマイナス４乗乃
至１０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６２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［Å］
以下、より好ましくは３００［Å］以下である。

【００７２】この時の通電方法をより詳しく説明するた
めに、図９Ａに、活性化用電源６５から印加する適宜の
電圧波形の一例を示す。このとき、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う。具体的には，
矩形波の電圧Ｖacは１４［Ｖ］，パルス幅Ｔ３は１［ｍ
ｓ］，パルス間隔Ｔ４を１０［ｍｓ］とする。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。

【００７３】図７（ｄ）に示す６６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６７及び電流計６８が接
続されている。尚、基板５９を表示パネル１２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１
２の蛍光面をアノード電極６６として用いる。活性化用
電源６５から電圧を印加する間、電流計６８により放出
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６５の動作を制御する。

【００７４】この電流計６８で計測された放出電流Ｉe
の一例を図９Ｂに示すが、活性化電源６５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Ｉ
e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６５からの電圧印加を停止し、通電活性化処
理を終了する。

【００７５】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。以上のようにし
て、図７（ｅ）に示す平面型の表面伝導型放出素子が製
造できる。

【００７６】以上、平面型の表面伝導型放出素子の製法
を説明したが、次にこの表面伝導型放出素子を表示装置
に用いた場合の特性について述べる。

【００７７】図１０は、本実施の形態の表面伝導型放出
素子を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、及び（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である。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上、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
変化されるものであるため、２本のグラフは各々任意の
単位で図示した。

【００７８】本実施の形態の表示装置に用いた電子放出
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。

【００７９】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。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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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。こうして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。

【００８３】また、前述した第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。

【００８４】実施の形態１は、同じ列配線に同じ色の輝
度信号を割り当てているので、１Ｈ走査ごとに列配線の
色を入れ換えなくてもよい。つまり図１Ｂ〜図１Ｃで示
している列配線ｉ，ｊ，ｋ，ｌは、走査する行に関わら
ず、それぞれＲ，Ｇ，Ｂ，Ｒの信号が割り当ててある。
また輝度信号は常に負極性であり、走査信号は常に正極
性であり、それぞれの信号の極性を切り換える必要はな
い。このため、簡単な駆動回路で済む利点がある。

【００８５】本実施の形態１では、奇数行の素子と偶数
行の素子を同じ列配線にそれぞれ左側と右側に接続する
例を説明したが、逆であっても良い。また複数の素子が
射出した電子を１画素の蛍光体に当てて、奇数行の蛍光
体を担当する複数の素子と偶数行の蛍光体を担当する複
数の素子をそれぞれ同じ列配線に右側と左側で接続して
も良い。

【００８６】（実施の形態２）実施の形態２は、実施の
形態１の表面伝導型放出素子を横型の電界放出素子（以
下横型ＦＥと略す）で置き換えている。図１１Ａは、本
実施の形態２のマルチ電子ビーム源の平面図である。図
１１Ｂは、平面図１１Ａのマルチ電子ビーム源の奇数行
である（２ｐ−１）行のＡ−Ａ'での断面図であり、図
１１Ｃは、偶数行である２ｐ行のＢ−Ｂ'の断面図であ
る。図中、３７は横型の負極、３８は正極、３９は電子
放出部で、前述の部分と共通する部分は同じ番号を付し
て説明を省略する。本実施の形態２においても、実施の
形態１と同様に２ｐ−１行目の素子は左方向に電子を放
出し、２ｐ行目の素子は右方向に電子を放出する。

【００８７】横型の電界放出素子でも、アノード電圧Ｖ
aと、電子放出部と蛍光体の間の距離Ｌｈとから、電子
放出部と電子のランディング位置との間の距離Ｌefは、
前述の（１）式と同様にして与えられる。これにもとづ
いて、駆動時のＶf，Ｖaなどを求めて素子を駆動する。
この場合の駆動回路とその動作タイムチャートは前述の
実施の形態１と同様である。

【００８８】（実施の形態３）実施の形態３は、実施の
形態１と同様に、素子に表面伝導型放出素子を使用し、
同じ列配線に違う色の輝度信号を切り換えて出力する形
態である。この時、素子から接続している列配線に近づ
く方向に電子を放出させる。

【００８９】図１２Ａは、本実施の形態３のマルチ電子
ビーム源の平面図である。図１２Ｂは、平面図１２Ａの
マルチ電子ビーム源の奇数行である（２ｐ−１）行のＡ
−Ａ'での断面図、図１２Ｃは偶数行である２ｐ行のＢ
−Ｂ'での断面図である。前述の部分と共通する部分は
同じ番号で示している。本実施の形態３では、図１２Ａ
〜１２Ｃのように（２ｐ−１）奇数行の素子を列配線５
４の左側に接続し、２ｐ偶数行の素子を列配線５４に右
側に接続する。この時、図１２Ａのように、奇数行の素
子の電子放出部５３は実施の形態１に比べて右側に、偶
数行の素子の電子放出部５３は左側にある。このため距
離Ｌefが短くて済む。この時、奇数行の素子の電子放出
部と偶数行の素子の電子放出部のｘ方向の距離をＤlと
する。そして、図１２Ｂ、図１２Ｃのように、各蛍光体
のｘ方向の中心位置を略３：１に分割する位置の真下
に、奇数行の素子の電子放出部５３からｘ方向での偶数
行の素子の電子放出部への距離Ｄlの中心があると良
い。つまり、各蛍光体のそれぞれの間隔（ピッチ）をＰ
とすると、Ｐ＝４×（Ｌef＋Ｄl／２）を満たすと良
い。この場合、素子電圧Ｖfからアノード電圧Ｖａを
（１）式を使用して実施の形態１と同様に、Ｖａ＝Ｖf×｛８Ｋ×Ｌh／（Ｐ−２Ｄl）｝の2乗と定めても良い。そして、列配線５４は、実施の形態１
と違って、奇数行を走査するときと偶数行を走査する時
とで色の輝度信号を入れ替えることになる。

【００９０】図１３は、本実施の形態３の駆動回路のブ
ロック図である。図中、２７はデータ配列変換器であ
り、信号処理部１が出力した輝度信号の色を、ノンイン
タレース走査のときは１Ｈごと、インタレース走査のと
きは１フィールドごとに、ずらせる役割をもっている。
後は、前述の実施の形態１と同様である。図１４は、本
実施の形態３において、インタレース走査したときの、
の列配線に注目したタイムチャートである。最初の１
フィールド期間で、の列配線は緑（Ｇ）の信号を担当
し、後の１フィールド期間では、の列配線は赤（Ｒ）
の信号を担当する。

【００９１】（実施の形態４）実施の形態４は、実施の
形態３の表面伝導型放出素子を横型ＦＥで置き換えてい
る。図１５Ａは、本実施の形態４のマルチ電子ビーム源
の平面図である。

【００９２】図１５Ｂは、平面図１５Ａのマルチ電子ビ
ーム源の奇数行である（２ｐ−１）行、図１５Ｃは平面
図１５Ａのマルチ電子ビーム源の偶数行である２ｐ行の
Ｂ−Ｂ’での断面図である。前述の図面と共通する部分
は同じ番号で示す。本実施の形態４の素子は、図１１
Ｂ，図１１Ｃ（実施の形態２）の素子と反対方向、つま
り接続された列配線に近づく方向に電子を放出する。ま
た奇数行の素子と偶数行の素子の電子放出部３９のｘ方
向の距離Ｄlと蛍光体との関係は、実施の形態３と同様
である。駆動回路とタイムチャートも実施の形態３と同
様である。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、人
間の目に縞が目立たず、きれいに見えるデルタ配置の蛍
光体を有する画像表示装置を、マルチ電子ビーム源側で
列配線と行配線と蛇行させず直線状にしながら実現でき
る。このため、配線を蛇行させる場合に比べて、配線製
造時のプロセスが容易になるばかりでなく、断線の危険
性も小さい。また、同じ材料の配線なら、配線抵抗が最
小で済む効果がある。

【００９４】

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】本発明の実施の形態１のマルチ電子ビーム源
と蛍光体の平面図である。

【図１Ｂ】

【図１Ｃ】本発明の実施の形態１のマルチ電子ビーム源
の電子軌道を表す断面図である。

【図２】本実施の形態１の表示パネルの駆動回路の構成
を示すブロック図である。

【図３】本実施の形態１の回路の動作タイミングチャー
トである。

【図４】本実施の形態の表示パネルの斜視図である。

【図５】本実施の形態の表示パネルにおける蛍光体の配
置図である。

【図６】本実施の形態の表面伝導型放出素子の平面図
（ａ）と断面図（ｂ）である。

【図７】本実施の形態の表面伝導型放出素子の製造工程
を表す図である。

【図８】本実施の形態におけるフォーミングパルスを示
す図である。

【図９Ａ】本実施の形態における活性化パルスを表す図
である。

【図９Ｂ】本実施の形態における活性化における放出電
流を表す図である。

【図１０】本実施の形態の表面伝導型放出素子のＶf−
Ｉe特性を表す図である。

【図１１Ａ】本実施の形態２のマルチ電子ビーム源の平
面図である。

【図１１Ｂ】

【図１１Ｃ】本実施の形態２のマルチ電子ビーム源の電
子軌道を表す断面図である。

【図１２Ａ】本発明の実施の形態３のマルチ電子ビーム
源の平面図である。

【図１２Ｂ】

【図１２Ｃ】本発明の実施の形態３のマルチ電子ビーム
源の電子軌道を表す断面図である。

【図１３】本発明の実施の形態３の駆動回路の構成を示
すブロック図である。

【図１４】本実施の形態３の回路の動作を示すタイムチ
ャートである。

【図１５Ａ】本発明の実施の形態４のマルチ電子ビーム
源の平面図である。

【図１５Ｂ】

【図１５Ｃ】その電子軌道を表す断面図である。

【図１６】従来のHartwell et al.が開示している表面
伝導型放出素子の平面図である。

【図１７】従来のＦＥ型電子放出素子の断面図である。

【図１８】従来のＭＩＭ型電子放出素子の断面図であ
る。

【図１９】従来のデルタ配置図（ａ）とそれに対応する
従来の配線の平面図（ｂ）である。

【図２０】電子放出部の近傍が非対称な電位分布をもつ
素子の断面図（ａ）と、その平面図（ｂ）である。

【図２１】電子放出素子の電子軌道を表す平面図であ
る。

【図２２】表面伝導型放出素子への電圧印加を表す平面
図（ａ）と、その断面図（ｂ）である。

【図２３】横型の電界放出素子を表す斜視図である。

【図２４】横型の電界放出素子への電圧印加を表す断面
図（ａ）と、その平面図（ｂ）である。

フロントページの続き (56)参考文献特開平３−261028（ＪＰ，Ａ) 特開平９−22672（ＪＰ，Ａ) 特開平９−198003（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 31/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の電子放出素子を複数の列配線と複
数の行配線でマトリックス配線したマルチ電子ビーム源
と、電子ビームの照射によって励起発光する複数の蛍光
体を有する画像表示装置であって、前記列配線と前記行配線は直線であり、前記蛍光体はデ
ルタ配置であり、前記電子放出素子は行方向に並設され
た２つの電極を有し、行方向にシフトした位置に配され
た蛍光体に電子ビームを照射するように構成されてお
り、かつ、同じ列配線に接続された電子放出素子の内、
奇数行の電子放出素子はその行方向の一方の側に配置さ
れた電極が前記列配線に接続され、偶数行の電子放出素
子はその行方向の他方の側に配置された電極が前記列配
線に接続され、奇数行の電子放出素子と偶数行の電子放
出素子とが互いに反対の方向に電子ビームの照射位置を
シフトさせることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】前記列配線にパルス幅変調した輝度信号
を出力し、前記行配線に走査信号を出力して画像表示を
行う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】前記複数の電子放出素子の数は、前記複
数の列配線と前記複数の行配線の交点の数と同じである
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装
置。
【請求項４】前記電子ビームは前記列配線と垂直な平
面内を飛翔する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
画像表示装置。
【請求項５】前記電子放出素子からの電子ビームを、
前記列配線から離れる方向に射出させることを特徴とす
る請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像表示装
置。
【請求項６】走査する行に関わらず、同じ列配線に同
じ色の輝度信号を出力することを特徴とする請求項５に
記載の画像表示装置。
【請求項７】前記列配線に常に負極性の輝度信号を出
力し、前記行配線に正極性の走査信号を出力することを
特徴とする請求項５又は６に記載の画像表示装置。
【請求項８】前記電子放出素子からの電子ビームを、
前記列配線に近づく方向に射出させることを特徴とする
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項９】１水平走査ごとに、同じ列配線に違う色
の輝度信号を出力することを特徴とする請求項８に記載
の画像表示装置。
【請求項１０】１フィールド走査ごとに、同じ列配線
に違う色の輝度信号を出力することを特徴とする請求項
８に記載の画像表示装置。
【請求項１１】前記列配線に常に正極性の輝度信号を
出力し、前記行配線に常に負極性の走査信号を出力する
ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記
載の画像表示装置。
【請求項１２】各色の蛍光体の中心は、各電子放出素
子の電子放出部同士の間隔を略３：１に分割する点の直
上にあることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか
１項に記載の画像表示装置。
【請求項１３】前記電子放出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乃至１２のいずれか
１項に記載の画像表示装置。
【請求項１４】前記電子放出素子は、負極が電子放出
部を兼ねていることを特徴とする請求項１乃至１２のい
ずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１５】前記電子放出素子は横型の電界放出素
子であることを特徴とする請求項１４に記載の画像表示
装置。
【請求項１６】前記電子放出素子の数と前記蛍光体の
数との割合が略１：１であることを特徴とする請求項１
乃至１５のいずれか１項に記載の画像表示装置。