JP3284483B2

JP3284483B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3284483B2
Application number: JP34548193A
Authority: JP
Inventors: 義久左納; 英明光武; 尚人中村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 2002-05-20
Anticipated expiration: 2017-05-20
Also published as: JPH07182988A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子放出素子をマトリ
クス配置してなる電子源と、複数種の蛍光体を有する蛍
光板を備えたカラー画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子として熱電子源と冷
陰極電子源の２種類が知られている。冷陰極電子源には
電界放出型、金属／絶縁層／金属型や表面伝導型電子放
出素子（以下ＳＣＥと記す）等が有る。

【０００３】例えば、ＳＣＥ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。その基本的な
構成と製造方法及び特徴については、本出願人が例えば
特開平２−５６８２２号公報、特開平４−２８１３９号
公報に開示している。典型的な構成としては、絶縁性基
板上に１対の素子電極を設け、該電極を連絡するように
金属酸化物薄膜を成膜し、該薄膜を予めフォーミングと
呼ばれる通電処理により局所的に破壊したもので、フォ
ーミング前後の薄膜は基本的に微粒子膜より形成されて
いる。

【０００４】このＳＣＥはある電圧（閾値電圧）以上の
素子電圧を印加することにより急激に放出電流が増加
し、一方上記閾値電圧未満では放出電流がほとんど検出
されない非線形素子である。ＳＣＥの放出電流は素子電
圧で制御でき、また放出電荷は素子電圧の印加時間によ
り制御できる。さらに、このＳＣＥを複数個配置してな
る電子源と、該電子源より放出された電子によって可視
光を発光せしめる蛍光体を有する画像形成部材とを組み
合わせることにより種々の表示装置が構成されるが、大
画面の装置でも比較的容易に製造でき、且つ表示品位に
優れた自発光型表示装置であるため、ＣＲＴに替わる画
像形成装置として期待されている。

【０００５】図１４にこの画像形成装置に用いられる画
像形成部材を示す。図中５が蛍光体で、個々の蛍光体を
囲むように黒色導電材４０からなるマトリクス（ブラッ
クマトリクス）が形成されている。該黒色導電材４０は
混色等を抑え蛍光体における外光反射によるコントラス
トの低下を防止するために用いられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た電子放出素子を用いた画像形成装置においては、製造
工程における電子源基板と蛍光板の固定位置ずれ、ま
た、電子源と蛍光体の間に生じる電場、磁場の影響、電
子源の駆動部誤差、熱的影響、ほこり等により放出され
た電子軌道に誤差を生じる可能性がある。この場合、電
子が実際に衝突する蛍光体の位置と、本来当該素子に対
応する蛍光体の位置との相対的なずれが生じ、カラー表
示の場合には他の色の蛍光体を発光したり、所望の輝度
が得られないという問題があった。

【０００７】本発明の目的は、上記問題点に鑑み、蛍光
体の発光位置ずれを防止して信頼性の高い画像形成装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の第１
は、基板上に形成された電極間に電圧を印加することに
より電子を放出する電子放出素子を、行方向に電極間へ
の電圧印加方向を揃えて、ｍ行×ｎ列のマトリクス状に
配置してなる電子源と、該電子源基板に対向して配置し
てなる複数種の蛍光体を有する画像形成部材とを有する
画像形成装置において、上記蛍光体が、上記電子放出素
子の電圧印加方向に対して垂直な方向に平行なストライ
プ状に形成されており、該ストライプ状の蛍光体がｎ本
より多く設けられていて、しかもこのうちのｎ本のスト
ライプ状の蛍光体が電子放出素子の各列に対して１本ず
つ対応していることを特徴とする画像形成装置を提供す
るものである。また、本発明の第２は、基板上に形成さ
れた電極間に電圧を印加することにより電子を放出する
電子放出素子を、行方向に電極間への電圧印加方向を揃
えて、ｍ行×ｎ列のマトリクス状に配置してなる電子源
と、該電子源基板に対向して配置してなる複数種の蛍光
体を有する画像形成部材とを有する画像形成装置におい
て、上記蛍光体が、上記電子放出素子の電圧印加方向に
対して垂直な方向に平行なストライプ状に形成されてお
り、該ストライプ状の蛍光体がｎ本より少なく設けられ
ていて、しかもこのｎ本より少ないストライプ状の蛍光
体が同数の電子放出素子の列に対して１本ずつ対応して
いることを特徴とする画像形成装置を提供するものであ
る。

【０００９】上記本発明の第１及び第２は、ｍ本の行方
向配線のうちから電子放出させる表示行を選択する走査
回路、及び、該表示行に対してｎ個以下の信号を発生す
る変調信号発生器から該表示行の電子放出素子の電極間
に印加される駆動電圧を調整する制御回路とを有するこ
と、変調信号発生器より発生するｎ個以下の信号と、ｎ
本の列方向配線との対応を調整する補正回路を有するこ
とをその好まし異態様として含むものである。

【００１０】以下に本発明を具体的に説明する。

【００１１】図１に本発明の画像形成装置の基本構成を
示す。図中、１２が電子放出部１１を有する電子放出素
子である。また、２は該電子放出素子１２を固定したリ
アプレート、３はガラス基板４の内面に蛍光膜１３とメ
タルバック６を形成したフェースプレート、８は支持枠
であり、リアプレート２及びフェースプレート３をフリ
ットガラスで封着して外囲器１を構成する。図１におい
て外囲器１は上述の如く、フェースプレート３、支持枠
８、リアプレート２で構成しているが、リアプレート２
は主に電子源基板９の強度を補強する目的で設けられる
ため、基板９自体で十分な強度を持つ場合には別体のリ
アプレート２は不要であり、基板９に直接支持枠８を封
着し、フェースプレート３、支持枠８、基板９にて外囲
器を構成しても良い。

【００１２】基板９上において、７ａはＸ軸方向を向い
た下配線、７ｂはＹ軸方向の上配線、１２は電子放出素
子である。尚、電子放出素子は平面型或いは垂直型のＳ
ＣＥが好適に用いられ、以下の説明においてもＳＣＥを
用いた装置について説明するが、例えば特開昭６３−２
７４０４７号公報に記載された、電界効果型の電子放出
素子も好適に用いることができる。

【００１３】図２に図１の画像形成装置に用いられる蛍
光膜１３を示す。本発明において用いられる蛍光膜は、
ストライプ状の蛍光体５ａ〜５ｃ間にストライプ状の黒
色導電材４０（ブラックストライプ）を配したもので、
該黒色導電材４０は前記した通り、混色と外光反射によ
るコントラスト低下を抑制するために用いられる。該黒
色導電材４０は通常良く用いられる黒鉛を主成分とする
材料だけでなく、導電性があり、光の透過及び反射が少
ない材料であればこれに限るものではない。またガラス
基板４に蛍光体を塗布する方法としては沈殿法や印刷法
が用いられる。

【００１４】また、蛍光膜１３の内面側には通常メタル
バック６が設けられる。メタルバック６を設ける理由は
蛍光体５ａ、５ｂ、５ｃの発光のうち、内面側への光を
フェースプレート３側へ鏡面反射することにより輝度を
向上すること、電子ビーム加速電圧を印加するための電
極として作用すること、外囲器１内で発生した負イオン
の衝突によるダメージからの蛍光体５ａ〜５ｃの保護等
である。メタルバック６は蛍光膜１３作製後、蛍光膜１
３の内面側表面の平滑化処理（通常フィルミングと呼ば
れる）を行ない、その後Ａｌを真空蒸着等で堆積するこ
とで形成できる。フェースプレート３には、さらに蛍光
膜１３の導電性を高めるため、蛍光膜１３の外面側に透
明電極（不図示）を設けても良い。

【００１５】蛍光体は、電子放出素子の各列に対して一
本ずつ設けられており、電子放出素子１２の電圧印加方
向に垂直な方向にストライプの長手方向を合わせる向き
で、列毎にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の順で塗り分
けられている。電子放出素子にそれぞれ素子電圧が印加
されると電子が放出され、フェースプレート側に高電圧
がかかると上記電子は蛍光膜１３へ向かって移動する。
素子電圧印加方向１６の位置ずれは素子電圧の調整によ
り補正する。また、素子電圧印加方向１６に垂直な方向
１７へのずれはストライプ状の蛍光体５ａ〜５ｃにより
許容される。

【００１６】本発明においては、外囲器１の封止後の真
空度を維持するため、ゲッター処理を行なう場合もあ
る。これは、外囲器１の封止を行なう直前或いは封止後
に、抵抗加熱或いは高周波加熱等の加熱法により、外囲
器１内の所定の位置（不図示）に配置されたゲッターを
加熱し、蒸着膜を形成する処理である。ゲッターは通常
Ｂａ等が主成分であり、該蒸着膜の吸着作用により、例
えば１×１０^-5〜１×１０^-7Ｔｏｒｒの真空度を維持す
るものである。

【００１７】ｍ本の下配線７ａはＤ_X1，Ｄ_X2……Ｄ_Xmか
らなり、基板９上に真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等
で形成し、所望のパターンとした導電性金属等からな
り、多数の電子放出素子にほぼ均等な電圧が供給される
ように、材料、膜厚、配線幅が設定される。これらｍ本
の下配線７ａとｎ本の上配線７ｂ間には、不図示の層間
絶縁層が設置され電気的に分離されてマトリクス配線を
構成する（このｍ、ｎは共に正の整数）。該層間絶縁層
は真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成されたＳｉ
Ｏ₂ 等からなり、下配線７ａを形成した電子源基板９の
全面或いは一部に所望の形状で形成され、特に下配線７
ａと上配線７ｂの交差部の電位差に耐え得るように、膜
厚、材料、製法が適宜設定される。

【００１８】また、下配線７ａと上配線７ｂはそれぞれ
外部端子として引き出されている。さらに、同様にして
電子放出素子１２の対向する電極（不図示）がそれぞれ
ｍ本の下配線７ａとｎ本の上配線７ｂと、真空蒸着法、
印刷法、スパッタ法等で形成された導電性金属等からな
る結線によって電気的に接続されている。

【００１９】尚、ｍ本の下配線７ａとｎ本の上配線７
ｂ、結線、及び電極を構成する導電性金属は、それぞれ
の構成元素の一部或いは全部が同一であっても、また異
なっていても良く、具体的には、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍ
ｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属、或い
は合金及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ₂ ，Ｐｄ−Ａｇ等
の金属或いは金属酸化物とガラス等から構成される印刷
導体、Ｉｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ 等の透明導体及びポリシリ
コン等の半導体材料より適宜選択される。

【００２０】また下配線７ａには、下配線方向に配列す
る電子放出素子１２の行を任意に走査するための走査信
号を印加するための不図示の走査信号発生手段と電気的
に接続されている。一方上配線７ｂには上配線方向に配
列する電子放出素子１２の列を各列を任意に変調するた
めの変調信号を印加するための不図示の変調信号発生手
段と電気的に接続されている。さらに、電子放出素子１
２の各素子に印加される駆動電圧は、当該素子１２に印
加される走査信号と変調信号の差電圧として供給される
ものである。

【００２１】上述の画像形成装置のかかる駆動方式によ
れば、前記走査信号を印加する手段は、前記ｍ本のＸ方
向配線のうち任意に選択された配線に対してはＶ₁
（Ｖ）、残る他の配線に対してはＶ₂ （Ｖ）の電圧を印
加することにより、Ｖ₁ （Ｖ）の印加された配線と接続
する電子放出素子を選択的に走査するものである。

【００２２】また、前記変調信号発生手段は、前記ｎ本
のＹ方向配線に対してパルス状の電圧を発生するもので
あるが、ｎ本の各々に対して対応する原画像信号の輝度
レベルに応じてパルスを印加するタイミングもしくは電
圧波高値、或いはその両方を変更することにより表示画
像の輝度を変調するものである。

【００２３】より詳しくは、走査されているｎ個の電子
放出素子に印加される駆動電圧は、パルスの長さ及び波
高値の両方を変調された電圧パルスであり、当該素子の
走査期間を通して放出される電子の電荷積分量が、原画
像の輝度レベルに応じた量となるように制御される。一
方、走査されていない電子放出素子に印加されるような
駆動電圧は、当該素子の走査期間を通じて電子放出素子
の閾値電圧Ｖ_thを超えないように制御される。このた
め、走査されている電子放出素子からのみ所望の電子が
出力され、走査されていない電子放出素子からは電子ビ
ームが出力されることはない。

【００２４】また、ストライプ配列のカラー蛍光膜を有
するフェースプレートと、電子源とのＹ方向の位置ずれ
に対しては、フェースプレートと電子源間に印加される
高電圧Ｖ_a 、または選択されたＸ方向の配線への印加電
圧Ｖ₁ とＹ方向配線の印加電圧の波高値の差電圧を調整
することにより、電子ビーム軌道のＹ方向シフト量を適
切に選択することができる。

【００２５】以上にように構成された本発明の画像形成
装置において各電子放出素子には、容器外端子を通じて
電圧を印加することにより、電子を放出させ、高圧端子
Ｈ_Vを通じ、メタルバック６或いは透明電極（不図示）
に数ｋＶ以上の高圧電圧を印加し、電子ビームを加速
し、蛍光膜１３に衝突させ、励起・発光させることで画
像を表示するものである。蛍光体（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に向け
て加速された電子ビームはそれぞれ対応する蛍光体に衝
突し蛍光体を発光させる。蛍光体に電子ビームが照射さ
れると、一般的には、電子ビーム自身の偏向や、電子放
出部１１と蛍光体Ｒ、Ｇ、Ｂのアライメント誤差による
位置ずれが生じてしまう。本発明によれば、素子電圧印
加方向１６は前述の如く加速電圧と素子電圧の調整によ
る補正が可能であり、素子電圧に垂直な方向１７におい
てはストライプ状の蛍光体により位置ずれが許容される
ため、位置ずれによる輝度損失を防ぐことができる。こ
の時、各蛍光体からはメタルバック６の効果も加えら
れ、極めて高輝度な発光が行なわれる。

【００２６】以上述べた構成は、表示等に用いられる好
適な画像形成装置を作製する上で必要な概略構成であ
り、例えば各部材の材料等、詳細な部分は上述内容に限
られるものではなく、画像形成装置の用途に適するよう
に適宜選択される。

【００２７】また、本発明の思想によれば、表示装置に
用いるだけでなく、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の代替発光源と
して、本発明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発光源だけでなく、２次元
状の発光源としても応用できる。

【００２８】

【実施例】（基本構成例）図１に示した構成の画像形成
装置を構成した。フェースプレート３のガラス基板４の
下部には電子放出部１１より放出される電子ビームを加
速し、蛍光膜１３の導電性を高めるため、ＩＴＯを材料
とする透明電極を設けた。またガラス基板４、基板９は
各々の画像形成装置のバックプレートに対応しており、
不図示の側壁と共に真空容器を構成した。

【００２９】また、各電子放出素子については、図３に
示す電子放出部を含む薄膜２６の膜厚ｄは数十Å〜数百
Åの範囲内で、電子放出部１１の導電性微粒子の粒径は
数Å〜数千Åの範囲内で、さらに電極１０間のステップ
カバレージ、電子放出部１１と電極間の抵抗値をそれぞ
れ通電処理条件等により適宜設定した。また、薄膜２６
の抵抗値は通電処理により１０³ 〜１０⁷ Ωｃｍ／□の
シート抵抗値を示した。薄膜２６の素材としてはＰｄ、
ＰｄＯを用いた。

【００３０】この画像形成装置を表示パネルとして用
い、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づきテレビジョン表
示を行なうための駆動回路の概略構成を図４に示す。図
中１０１は表示パネルであり、１０２は走査回路、１０
３は制御回路、１０４はシフトレジスタ、１０５はライ
ンメモリ、１０６は同期信号分離回路、１０７は変調信
号発生器、１０８は電圧制御回路、Ｖ_X 及びＶ_a は直流
電圧源である。

【００３１】以下、各部の機能を説明してゆくが、先ず
表示パネル１０１は、端子Ｄ_x1〜Ｄ_Xm、Ｄ_y1〜Ｄ_yn、及
び高圧端子Ｈ_V を介して外部の電気回路と接続してい
る。このうち、端子Ｄ_X1〜Ｄ_Xmには、前記表示パネル１
０１内に設けられているマルチ電子ビーム源即ちｍ行ｎ
列の行列状にマトリクス配線されたＳＣＥ群を一行（ｎ
素子）ずつ順次駆動してゆくための走査信号が印加され
る。一方、端子Ｄ_y1〜Ｄ_ynには前記走査信号により選択
された一行のＳＣＥの各素子の出力電子ビームを制御す
るための変調信号が印加される。また、高圧端子Ｈ_V に
は直流電圧Ｖ_a より例えば１０ｋＶの直流電圧が供給さ
れるが、これはＳＣＥより出力される電子ビームに蛍光
体を励起するに十分なエネルギーを付与するための加速
電圧である。

【００３２】次に、走査回路１０２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を備えるもので
（図中Ｓ₁ 〜Ｓ_m で模式的に示されている）、各スイッ
チング素子は、直流電圧源Ｖ_X の出力電圧もしくは０Ｖ
（グランドレベル）のいずれか一方を選択し、表示パネ
ル１０１の端子Ｄ_x1〜Ｄ_xmと電気的に接続するものであ
る。Ｓ₁ 〜Ｓ_m の各スイッチング素子は、制御回路１０
３が出力する制御信号Ｔ_scanに基づいて動作するものだ
が、実際には例えばＦＥＴのようなスイッチング素子を
組合せることにより容易に構成することが可能である。

【００３３】尚、前記直流電圧源Ｖ_Xは、本基本構成例
の場合には、前記ＳＣＥ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（８
Ｖ）以下になるように、７Ｖの一定電圧を出力するよう
設定している。

【００３４】また、制御回路１０３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持つものである。次に説明
する同期信号分離回路１０６より送られる同期信号Ｔ
_syncに基づいて、各部に対してＴ_scan及びＴ_sft 及びＴ
_mry の各制御信号を発生する。

【００３５】同期信号分離回路１０６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ための回路で、良く知られてい
るように周波数分離（フィルター）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１０６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なるが、ここでは説明の便宜
上、Ｔ_sync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１０４に入力され
る。

【００３６】シフトレジスタ１０４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１０３より送られる制御信号Ｔ_sft に基づいて動作す
る（即ち、制御信号Ｔ_sft は、シフトレジスタ１０４の
シフトクロックであると言い換えることができる）。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、Ｉ
_d1〜Ｉ_dnのｎ個の並列信号として前記シフトレジスタの
１０４より出力される。

【００３７】ラインメモリ１０５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ための記憶装置であ
り、制御回路１０３より送られる制御信号Ｔ_mry に従っ
て適宜Ｉ_d1〜Ｉ_dnの内容を記憶する。記憶された内容
は、Ｉ’_d1〜Ｉ’_dnとして出力され、変調信号発生器１
０７に入力される。

【００３８】変調信号発生器１０７は前記画像データ
Ｉ’_d1〜Ｉ’_dnの各々に応じて、ＳＣＥの各々を適切に
駆動変調するための信号源で、その出力信号は、端子Ｄ
_y1〜Ｄ_ynを通じて表示パネル１０１内のＳＣＥに印加さ
れる。前述したように、本発明に係る電子放出素子は放
出電流Ｉ_e に対して３つの基本特性を有している。この
ため、例えば図５（ａ）に示すように電子放出しきい値
以下の電圧を印加しても電子は放出されないが、（ｂ）
に示すように電子放出しきい値以上の電圧を印加する場
合にはパルスの長さＰ_w もしくはパルスの波高値Ｖ_m を
変化させることにより出力電子ビームを制御することが
可能である。従って、変調信号発生器１０７としては、
一定電圧のパルスを発生するが入力されるデータに応じ
て適宜パルスの長さを変調するようなパルス幅変調方式
のもの、もしくは一定の長さの電圧パルスを発生するが
入力されるデータに応じて適宜電圧パルスの波高値を変
調するような電圧変調方式のものを用いることが可能で
ある。

【００３９】電圧制御回路１０８は、リアプレートとフ
ェースプレート間の位置合わせに応じて、直流電圧源Ｖ
_X 又はＶ_a ，変調信号発生器１０８からの発生電圧を設
定するために設けられたものである。

【００４０】前述の如く本基本構成例においてＳＣＥよ
り放出される電子は外素子の電圧印加方向に電子軌道の
横ずれを生じるが、これは直流電圧源Ｖ_aからの高圧端
子Ｈ_Vへの印加電圧又は電子放出素子に印加される駆動
電圧（変調信号発生器１０８及び直流電圧源から印加さ
れる差電圧）に応じて調整できる。

【００４１】その一例として高圧端子Ｈ_V へ約５ｋＶ印
加した場合において、電圧波高値を１４Ｖ印加した時の
本来の軌道からの放出電子の軌跡のずれが３０〜４０μ
ｍとすると電圧制御回路１０８の設定電圧を２Ｖ程度変
えれば良い。

【００４２】この時輝度も変化するが、パルスの長さを
適当に設定することによって補償される。

【００４３】以上図４に示された各部の機能について述
べたが、全体動作の説明に移る前に図６〜図９を用いて
前記表示パネル１０１の動作についてより詳しく説明す
る。

【００４４】図示の便宜上、表示パネルの画素数を６×
６（即ちｍ＝ｎ＝６）として説明するが、実際に用いる
表示パネル１０１はこれよりもはるかに多数の画素を備
えたものであることは言うまでもない。

【００４５】図６に示すのは、６行６列の行列状にＳＣ
Ｅをマトリクス配線した本発明の電子源であるマルチ電
子ビーム源であり、説明上、各素子を区別するためにＤ
_(1,1) ，Ｄ_(1,2) 〜Ｄ_(6,6) のように（Ｘ，Ｙ）座標で
位置を示している。

【００４６】このようなマルチ電子ビーム源を駆動して
画像を表示していく際には、Ｘ軸と平行な画像の１ライ
ンを単位として、ライン順次に画像を形成する方法をと
る。画像の１ラインに対応した電子放出素子を駆動する
には、Ｄ_x1〜Ｄ_x6のうち表示ラインに対応する行の端子
に０Ｖを、それ以外の端子には７Ｖを印加する。それと
同期して、当該ラインの画像パターンに従ってＤ_y1〜Ｄ
_y6の各端子に変調信号を印加する。

【００４７】例えば図７に示すような画像パターンを表
示する場合を例にとって説明する。説明の便宜上、画像
パターンの発光部の輝度は等しいとする。

【００４８】図７の画像のうち、例えば第３ライン目を
発光させる期間中は、図８に示すような電圧を端子Ｄ_x1
〜Ｄ_x6及びＤ_y1〜Ｄ_y6を通じてマルチ電子ビーム源に印
加する。その結果、Ｄ_(2,3) ，Ｄ_(3,3) ，Ｄ_(4,3) の各
ＳＣＥには１４Ｖが印加されて電子ビームが出力される
一方、上記３素子以外は７Ｖ（図中斜線で示す素子）も
しくは０Ｖ（図中白ぬきで示す素子）が印加されるが、
これは電子放出のしきい値電圧以下であるためこれらの
素子からは電子ビームは出力されない。

【００４９】同様の方法で他のラインについても図７の
表示パターンに従ってマルチ電子ビーム源を駆動してゆ
くが、この様子を時系列的に示したのが図９のタイムチ
ャートである。同図に示すように、第１ラインから順次
１ラインずつ駆動してゆくことにより１画面の表示が行
なわれるが、これを毎秒６０画面の速さで繰り返すこと
により、ちらつきのない画像表示が可能であった。

【００５０】尚、表示パターンの発光輝度を変調して階
調表示を行なう場合、輝度をより大きく（小さく）する
には、端子Ｄ_y1〜Ｄ_y6に印加される変調信号のパルスの
電圧波高値を１４Ｖよりも大きく（小さく）することに
より変調可能である。例えば、電圧波高値を７．９Ｖか
ら１５．９Ｖの範囲で０．５Ｖ単位に段階的に変化させ
れば、発光輝度は０を含めて１７段階の変調が可能であ
る。さらにより多くの階調を望む場合には、電圧の範囲
を広げるか又は変化の単位をより小さくすれば良い。

【００５１】また、パルスの長さを１０μｓよりも長く
（短く）することによっても変調が可能である。例え
ば、パルスの長さを０ｓから１５μｓの範囲で０．５μ
ｓを単位として変化させれば、発光輝度は０を含めて３
１段階の変調が可能である。さらにより多くの階調を望
む場合には、長さの範囲を広げるか又は変化の単位をよ
り小さくすれば良い。

【００５２】以上６×６のマルチ電子ビーム源を例にと
って表示パネル１０１の駆動方法を説明したが、次に図
１の装置の全体動作について図１０のタイミングチャー
トを参照しながら説明する。

【００５３】図１０（ａ）は外部から入力するＮＴＳＣ
信号から同期信号分離回路１０６により分離された輝度
信号ＤＡＴＡのタイミングであり、本図に示すように１
ライン目のデータから順次２ライン目、３ライン目と送
られてくるが、これと同期して制御回路１０３からシフ
トレジスタ１０４に対して図１０（ｂ）に示すようなシ
フトクロックＴ_sft が出力される。

【００５４】シフトレジスタ１０４に１ライン分のデー
タが蓄積されると、同図（ｃ）に示すタイミングで制御
回路１０３からラインメモリ１０５に対してメモリーラ
イト信号Ｔ_mry が出力され、１ライン（ｎ素子分）の駆
動データが書き込まれる。その結果、ラインメモリ１０
５の出力信号であるＩ’_d1〜Ｉ’_dnの内容は同図（ｄ）
に示すタイミングで変化する。

【００５５】一方、走査回路１０２の動作を制御する制
御信号Ｔ_scanの内容は同図（ｅ）に示すようなものとな
る。即ち、１ライン目を駆動する場合には、走査回路１
０２内のスイッチング素子Ｓ₁ のみが０Ｖで他のスイッ
チング素子は７Ｖ、また２ライン目を駆動する場合に
は、スイッチング素子Ｓ₂ のみが０Ｖで他のスイッチン
グ素子は７Ｖ、以下同様、というように動作が制御され
る。

【００５６】また、これと同期して変調信号発生器１０
７から表示パネル１０１に対しては、図１０（ｆ）に示
すタイミングで変調信号が出力される。

【００５７】以上説明した動作により、表示パネル１０
１を用いてテレビジョンの表示を行なった結果、極めて
良好な表示画像を得た。本発明においては、位置ずれに
よる輝度損失が防止されているため、極めて高輝度な発
光が行なわれる。

【００５８】尚、上記説明中、特に記載していないがシ
フトレジスタ１０４やラインメモリ１０５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差し支えな
く、要は画像信号のシリアル／パラレル変換や記憶が所
定の速度で行なわれれば良い。尚、デジタル信号式を用
いる場合には、同期信号分離回路１０６の出力信号ＤＡ
ＴＡをデジタル信号化する必要があるが、これは１０６
の出力部にＡ／Ｄ変換器を備えれば容易に可能であるこ
とは言うまでもない。

【００５９】また、本基本構成例においてはＮＴＳＣ方
式のテレビ信号に基づきテレビジョン表示を行なう例を
示したが、本発明の電子源を用いて構成した表示パネル
の応用はこれに限るものではない。他の方式のテレビジ
ョン信号、或いは計算機や画像メモリ、通信ネットワー
クなど種々の画像信号源と直接或いは間接に接続する表
示装置に広く用いることが可能であり、とりわけ大容量
の画像を表示する大画面の表示に好適である。

【００６０】図１１は、本基本構成例の画像形成装置を
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表示装置の一例を示すた
めの図である。図中２００はディスプレイパネル、２０
１はディスプレイパネルの駆動回路、２０２はディスプ
レイコントローラ、２０３はマルチプレクサ、２０４は
デコーダ、２０５は入出力インターフェース回路、２０
６はＣＰＵ、２０７は画像生成回路、２０８、２０９及
び２１０は画像メモリインターフェース回路、２１１は
画像入力インターフェース回路、２１２及び２１３はＴ
Ｖ信号受信回路、２１４は入力部である。（尚、本表示
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、記憶などに関する回路やスピーカーなどについては
説明を省略する。）

【００６１】以下、画像信号の流れに沿って各部を説明
してゆく。

【００６２】先ず、ＴＶ信号受信回路２１３は、例えば
電波や空間光通信など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ための回路である。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方式などの
諸方式でも良い。また、これらよりさらに多数の走査線
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２１３で受信されたＴＶ
信号は、デコーダ２０４に出力される。

【００６３】また、画像ＴＶ信号受信回路２１２は、例
えば同軸ケーブルや光ファイバーなどのような有線伝送
系を用いて伝送されるＴＶ画像信号を受信するための回
路である。前記ＴＶ信号受信回路２１３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く、また
本回路で受信されたＴＶ信号もデコーダ２０４に出力さ
れる。

【００６４】また、画像入力インターフェース回路２１
１は、例えばＴＶカメラや画像読取スキャナーなどの画
像入力装置から供給される画像信号を取り込むための回
路で、取り込まれた画像信号はデコーダ２０４に出力さ
れる。

【００６５】また、画像メモリインターフェース回路２
１０は、ビデオテープレコーダー（以下ＶＴＲと略す）
に記憶されている画像信号を取り込むための回路で、取
り込まれた画像信号はデコーダ２０４に出力される。

【００６６】また、画像メモリインターフェース回路２
０９は、ビデオディスクに記憶されている画像信号を取
り込むための回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ
２０４に出力される。

【００６７】また、画像メモリ−インターフェース回路
２０８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ため
の回路で、取り込まれた静止画像データはデコーダ２０
４に出力される。

【００６８】また、入出力インターフェース回路２０５
は、本表示装置と、外部のコンピュータ、コンピュータ
ネットワークもしくはプリンタなどの出力装置とを接続
するための回路である。画像データや文字・図形情報の
入出力を行なうのはもちろんのこと、場合によっては本
表示装置の備えるＣＰＵ２０６と外部との間で制御信号
や数値データの入出力などを行なうことも可能である。

【００６９】また、画像生成回路２０７は、前記入出力
インターフェース回路２０５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ＣＰＵ２０６
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ための回路である。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、
画像処理を行なうためのプロセッサなどをはじめとして
画像の生成に必要な回路が組み込まれている。

【００７０】本回路により生成された表示用画像データ
は、デコーダ２０４に出力されるが、場合によっては前
記入出力インターフェース回路２０５を介して外部のコ
ンピュータネットワークやプリンターに出力することも
可能である。

【００７１】また、ＣＰＵ２０６は、主として本表示装
置の動作制御や、表示画像の生成、選択、編集に関わる
作業を行なう。

【００７２】例えば、マルチプレクサ２０３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２０２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かノンインターレース
か）や一画面の走査線の数など表示装置の動作を適宜制
御する。

【００７３】また、前記画像生成回路２０７に対して画
像データや文字・図形情報を直接出力したり、或いは前
記入出力インターフェース回路２０５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。

【００７４】尚、ＣＰＵ２０６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も良い。例えば、パー
ソナルコンピュータやワードプロセッサなどのように、
情報を生成したり処理する機能に直接関わっても良い。

【００７５】或いは、前述したように入出力インターフ
ェース回路２０５を介して外部のコンピューターネット
ワークと接続し、例えば数値計算などの作業を外部機器
と協同して行なっても良い。

【００７６】また、入力部２１４は、前記ＣＰＵ２０６
に使用者が命令やプログラム、或いはデータなどを入力
するためのものであり、例えばキーボードやマウスの
他、ジョイスティック、バーコードリーダー、音声認識
装置など多様な入力機器を用いることが可能である。

【００７７】また、デコーダ２０４は、前記２０７ない
し２１３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信号に逆変換するための回
路である。尚、同図中に点線で示すように、デコーダ２
０４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、或いは前記画像生成回路２０
７及びＣＰＵ２０６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
行なえるようになるという利点が生まれるからである。

【００７８】また、マルチプレクサ２０３は前記ＣＰＵ
２０６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２０３はデ
コーダ２０４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２０１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
り換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。

【００７９】また、ディスプレイパネルコントローラ２
０２は、前記ＣＰＵ２０６より入力される制御信号に基
づき駆動回路２０１の動作を制御するための回路であ
る。

【００８０】先ず、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（不図示）の動作シーケンスを制御するための信
号を駆動回路２０１に対して出力する。

【００８１】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かノンインターレースか）を制御す
るための信号を駆動回路２０１に対して出力する。

【００８２】また、場合によっては表示画像の輝度、コ
ントラスト、色調、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２０１に対して出力する場合
もある。

【００８３】また、駆動回路２０１は、ディスプレイパ
ネル２００に印加する駆動信号を発生するための回路で
あり、前記マルチプレクサ２０３から入力される画像信
号と、前記ディスプレイパネルコントローラ２０２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。

【００８４】以上、各部の機能を説明したが、図２３に
例示した構成により、本表示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２
００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２０４に
おいて逆変換された後、マルチプレクサ２０３において
適宜選択され、駆動回路２０１に入力される。一方、デ
ィスプレイコントローラ２０２は、表示する画像信号に
応じて駆動回路２０１の動作を制御するための制御信号
を発生する。駆動回路２０１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２００に駆動信号を印
加する。これにより、ディスプレイパネル２００におい
て画像が表示される。これらの一連の動作は、ＣＰＵ２
０６により統括的に制御される。また、本表示装置にお
いては、前記デコーダ２０４に内蔵する画像メモリや、
画像生成回路２０７及びＣＰＵ２０６が関与することに
より、単に複数の画像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、画像の縦横比変換などをはじめとする画像処理
や、合成、消去、接続、入れ替え、はめ込みなどをはじ
めとする画像編集を行なうことも可能である。また、本
基本構成例の説明では、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。

【００８５】従って、本表示装置は、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、コンピューターの端末機器、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
機など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。

【００８６】尚、上記図１１は、ＳＣＥ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
したに過ぎず、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１１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。

【００８７】本表示装置においては、ディスプレイパネ
ルの薄型化が容易なため、表示装置の奥行きを小さくす
ることができる。それに加えて、ＳＣＥ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ことが可能である。

【００８８】（実施例１）本発明第１の実施例について説明する。本実施例の画像
形成装置の基本構成は上述の基本構成例とほぼ同じであ
る。本実施例の特徴は、図１２（ａ）に示すように、蛍
光体の本数を、電子放出素子の列数より多くしたことに
ある。

【００８９】本実施例によれば、素子電圧印加方向への
位置ずれが蛍光体１本分の距離に相当する大きな誤差の
場合には、素子と蛍光体の組み合わせをずらせ、本来対
応する蛍光体に隣接する蛍光体に素子を対応させ、誤差
が小さい場合には加速電圧と素子電圧の調整による微修
正を行なう。

【００９０】図１３に本実施例における駆動回路のブロ
ック図を示す。本実施例が基本構成例と異なる点は、補
正信号発生回路からシフトレジスタに対しても補正が加
わる点である。電子源とフェースプレートとの位置合わ
せのずれ量が１画素を超える場合、シフトレジスタにお
けるデータ信号のシフト回数を変えることにより、先ず
ずれ量を補正する。そして残りのずれ量に関しては基本
構成例と同様にＶ_X，Ｖ_a及び変調信号発生器の制御によ
って補正することが可能である。

【００９１】本実施例においては、基本構成例よりもさ
らに大きな位置ずれの修正が可能となった他は基本構成
例と同様の効果が得られる。

【００９２】（実施例２）本実施例の特徴は、実施例１とは逆に、蛍光体よりも電
子放出素子列を多く設けたものである。その関係を図１
２（ｂ）に示す。本実施例の効果は実施例１と全く同じ
で、素子電圧印加方向の位置ずれが大きい場合には電子
放出素子と蛍光体の組み合わせをずらせることによって
位置ずれを修正する。従って本実施例においては実施例
１と全く同じ効果が得られる。

【００９３】

【００９４】以上示した実施例では、ＳＣＥを電子放出
素子として用いたが、基板に平行な方向に速度成分を有
する電子放出素子のいずれにも適用できる。具体例とし
ては電界放出型の素子で対向する電極構成を基板面に沿
わせたものがある。（本出願人による特開昭６３−２７
４０４７号公報）

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば電
子放出素子と蛍光体との位置ずれによる誤表示や輝度の
低下が防止され、均一で且つ高い輝度で画像を表示する
ことができる。本発明の画像形成装置は従来の表示装置
に比べて装置構成を簡略化できるため、従来にない高い
表示特性を有した大画面表示が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の基本構成を示す図であ
る。

【図２】本発明の画像形成装置に用いる蛍光膜を示す図
である。

【図３】本発明の基本構成例に用いたＳＣＥの構成を示
す図である。

【図４】本発明の基本構成例の駆動回路構成を示す図で
ある。

【図５】本発明の基本構成例においてＳＣＥに印加され
た電圧波形を示す図である。

【図６】本発明の基本構成例の表示パネル動作説明のた
めの電子源模式図である。

【図７】図６に示した電子源による表示例である。

【図８】図７に示した表示のための駆動電圧を示す図で
ある。

【図９】本発明の基本構成例の表示パネルの駆動電圧波
形を示す図である。

【図１０】本発明の基本構成例の表示パネルの駆動タイ
ミングチャートである。

【図１１】本発明の基本構成例のテレビジョン表示のブ
ロック図である。

【図１２】本発明第１及び２の実施例にかかる電子源と
蛍光体を示す図である。

【図１３】本発明第１の実施例の駆動回路構成を示す図
である。

【図１４】従来の画像形成装置の画像形成部材を示す図
である。

【符号の説明】

１外囲器２リアプレート３フェースプレート４ガラス基板５，５ａ，５ｂ，５ｃ蛍光体６メタルバック７ａ下配線７ｂ上配線８支持枠９電子源基板１０素子電極１１電子放出部１２電子放出素子１３蛍光膜１６素子電圧印加方向１７蛍光体長手方向２６薄膜４０黒色導電材１０１表示パネル１０２走査回路１０３制御回路１０４シフトレジスタ１０５ラインメモリ１０６同期信号分離回路１０７変調信号発生器１０９補正信号発生回路２００ディスプレイパネル２０１駆動回路２０２ディスプレイパネルコントローラ２０３マルチプレクサ２０４デコーダ２０５入出力インターフェース２０６ＣＰＵ２０７画像生成回路２０８画像メモリインターフェース回路２０９画像メモリインターフェース回路２１０画像メモリインターフェース回路２１１画像入力インターフェース回路２１２ＴＶ信号受信回路２１３ＴＶ信号受信回路２１４入力部

フロントページの続き (56)参考文献特開平４−137424（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】基板上に形成された電極間に電圧を印加
することにより電子を放出する電子放出素子を、行方向
に電極間への電圧印加方向を揃えて、ｍ行×ｎ列のマト
リクス状に配置してなる電子源と、該電子源基板に対向
して配置してなる複数種の蛍光体を有する画像形成部材
とを有する画像形成装置において、上記蛍光体が、上記
電子放出素子の電圧印加方向に対して垂直な方向に平行
なストライプ状に形成されており、該ストライプ状の蛍
光体がｎ本より多く設けられていて、しかもこのうちの
ｎ本のストライプ状の蛍光体が電子放出素子の各列に対
して１本ずつ対応していることを特徴とする画像形成装
置。
【請求項２】基板上に形成された電極間に電圧を印加
することにより電子を放出する電子放出素子を、行方向
に電極間への電圧印加方向を揃えて、ｍ行×ｎ列のマト
リクス状に配置してなる電子源と、該電子源基板に対向
して配置してなる複数種の蛍光体を有する画像形成部材
とを有する画像形成装置において、上記蛍光体が、上記
電子放出素子の電圧印加方向に対して垂直な方向に平行
なストライプ状に形成されており、該ストライプ状の蛍
光体がｎ本より少なく設けられていて、しかもこのｎ本
より少ないストライプ状の蛍光体が同数の電子放出素子
の列に対して１本ずつ対応していることを特徴とする画
像形成装置。
【請求項３】ｍ本の行方向配線のうちから電子放出さ
せる表示行を選択する走査回路、及び、該表示行に対し
てｎ個以下の信号を発生する変調信号発生器から該表示
行の電子放出素子の電極間に印加される駆動電圧を調整
する制御回路とを有することを特徴とする請求項１又は
２に記載の画像形成装置。
【請求項４】変調信号発生器より発生するｎ個以下の
信号と、ｎ本の列方向配線との対応を調整する補正回路
を有することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装
置。