JP3408147B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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２次元平面上にマトリクス状に配列した電子源を使
用する画像形成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】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１８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、
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】ＦＥ型の例としては、例えば、W. P. Dyke
& W. W. Dolan，“Field emission”, Advance in Ele
ctron Physics, 8, 89 (1956)や、或は、C. A. Spind
t，“Physical properties of thin-film field emissi
on cathodes with molybdeniumcones”, J. Appl. Phy
s., 47, 5248 (1976)などが知られている。

【０００８】このＦＥ型の素子構成の典型的な例とし
て、図１９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。本素子は、エミッタコーン３０１２とゲート電極３
０１４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、図１９
のような積層構造ではなく、基板上に基板平面とほぼ平
行にエミッタとゲート電極を配置した例もある。

【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的な例を図２０に示す。
同図は断面図であり、図において、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８
０〜３００オングストローム程度の金属よりなる上電極
である。ＭＩＭ型においては、上電極３０２３と下電極
３０２１の間に適宜の電圧を印加することにより、上電
極３０２３の表面より電子放出を起こさせるものであ
る。

【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
子のなかでも特に構造が単純で製造も容易であることか
ら、大面積にわたり多数の素子を形成できる利点があ
る。そこで、例えば本出願人による特開昭６４−３１３
３２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。

【００１４】また、ＦＥ型素子を多数個並べて駆動する
方法は、例えば本出願人によるＵＳＰ４，９０４，８９
５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. Meyer:“Recent D
evelopment on Microtips Display at LETI”，Tech.Di
gest of 4th Int. Vacuum Microelectronics Conf., Na
gahama, pp. 6-9 (1991)]。

【００１５】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３−５
５７３８号公報に開示されている。

【００１６】発明者らは、上記従来技術に記載したもの
をはじめとして、さまざまな材料、製法、構造の冷陰極
素子を試みてきた。さらに、多数の冷陰極素子を配列し
たマルチ電子源、ならびにこのマルチ電子源を応用した
画像表示装置について研究を行ってきた。

【００１７】本願発明者らは、例えば図２１に示す電気
的な配線方法によるマルチ電子源を試みてきた。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源であ
る。

【００１８】図中、４００１は冷陰極素子を模式的に示
し、４００２は行方向配線、４００３は列方向配線を示
している。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、図
においては配線抵抗４００４および４００５として示さ
れている。上述のような配線方法を単純マトリクス配線
と呼ぶ。なお、図示の便宜上、６×６のマトリクスで示
しているが、マトリクスの規模はむろんこれに限ったわ
けではなく、例えば画像表示装置用のマルチ電子源の場
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。

【００１９】冷陰極素子を単純マトリクス配線したマル
チ電子源においては、所望の電子を出力させるため、行
方向配線４００２および列方向配線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Ｖnsを印加す
る。これと同期して列方向配線４００３に電子を出力す
るための駆動電圧Ｖeを印加する。この方法によれば、
配線抵抗４００４および４００５による電圧降下を無視
すれば、選択する行の冷陰極素子には電圧（Ｖe−Ｖs）
が印加され、また非選択行の冷陰極素子には電圧（Ｖe
−Ｖns）が印加される。これら電圧Ｖe，Ｖs，Ｖnsを適
宜の大きさの値にすれば、選択する行の冷陰極素子だけ
から所望の強度の電子が出力されるはずであり、また列
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が出力され
るはずである。また、駆動電圧Ｖeを印加する時間の長
さを変えれば、電子が出力される時間の長さも変えるこ
とができるはずである。ここで、選択時の素子印加電圧
（Ｖe−Ｖs）を以下Ｖfと呼ぶ。さらに単純マトリクス
配線したマルチ電子源から電子を得る別の手法として、
列方向配線に駆動電圧Ｖeを印加するための電圧源を接
続するのではなく、所望の電子を出力するのに必要な電
流を供給するための電流源を接続して駆動する方法もあ
る。ここで、電子源に流れる電流を以下素子電流Ｉfと
呼び、放出される電子量を放出電流Ｉeと呼ぶ。

【００２０】したがって、冷陰極素子を単純マトリクス
配線したマルチ電子源はいろいろな応用可能性があり、
例えば画像情報に応じた電気信号を適宜印加すれば、画
像表示装置用の電子源として好適に用いることができ
る。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな電子放出素子を単純マトリクス配線したマルチ電子
源には以下に述べるような問題が発生していた。即ち、
各電子放出素子から放出された電子は高圧アノード電圧
（以下Ｖａと呼ぶ）により加速されて蛍光体に衝突して
発光するが、この電子放出素子の数が増大するほど、こ
の電子源を使用する画像表示装置の消費電力が大きくな
ってしまう。ここで、電子放出素子の数をｍ行ｎ列、即
ち（ｍ×ｎ）とすると、高圧アノード電圧により消費さ
れる電力Ｗは、 Ｗ＝（ｍ×ｎ）×Ｉe×Ｖａ （Ｉeは１つの素子に流
れる放出電流） となり、例えば、ＴＶ信号やコンピュータ信号を表示す
る高解像度の画像表示装置に応用する場合は、その電子
放出素子の数が莫大なものとなり、これによる消費電力
の増大が大きな問題となる。またこのような消費電力の
増大に加えて、電子が衝突する蛍光体の発熱が大きくな
る等の問題もある。

【００２２】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、消費電力の増大や、蛍光体の発熱を抑えて画像を形
成できる画像形成装置を提供することを目的とする。

【００２３】また本発明の目的は、画像形成時の発光輝
度を、実際の画像形成時に先立って求め、その求めた値
に応じて中間電極に印加する電圧を制御して、発光輝度
がある値以上にならないように抑制することで、消費電
力の増大や蛍光体の発熱を抑えた画像形成装置を提供す
ることにある。

【００２４】また本発明の目的は、画像の平均輝度或は
加速電流が所定値以上になると場合に、電子放出素子か
ら放出される電子量を少なくすることにより、消費電力
の増大や蛍光体の発熱を抑える画像形成装置を提供する
ことにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の画像形成装置は以下のような構成を備える。
即ち、行方向配線と列方向配線によりマトリクス状に配
線された複数の電子放出素子を有する基板と前記電子放
出素子から放出された電子を加速するための加速電圧が
印加される電極と前記電子により発光する蛍光体とを有
するフェースプレートとを具備する表示パネルに、前記
電子放出素子から放出された電子を前記蛍光体に到達さ
せて発光させることにより画像を形成する画像形成装置
において、前記基板と前記フェースプレートとの間に設
けられ、前記蛍光体に到達する電子の量を制御するため
の中間電極と、入力された画像信号に基づいて前記表示
パネルに形成される画像の発光輝度の情報を、該画像の
形成に先立って検知する検知回路と、前記検知回路によ
り検知された前記発光輝度の情報に応じて、前記中間電
極に印加する電圧を制御する制御手段とを有し、前記画
像の発光輝度が所定値を上回る場合には前記中間電極に
印加する電圧を変更して、前記電子放出素子から放出さ
れた電子が前記蛍光体に到達する割合を小さくすること
を特徴とする。

【００２６】上記目的を達成するために本発明の画像形
成装置は以下のような構成を備える。即ち、行方向配線
と列方向配線によりマトリクス状に配線された複数の電
子放出素子を有する基板と、前記電子放出素子から放出
された電子を加速するための加速電圧が印加される電極
と前記電子により発光する蛍光体とを有するフェースプ
レートとを具備する表示パネルに、前記電子放出素子か
ら放出された電子を前記蛍光体に到達させて発光させる
ことにより画像を形成する画像形成装置において、前記
基板と前記フェースプレートとの間に設けられ、前記蛍
光体に到達する電子の量を制御するための中間電極と、
前記加速電圧の印加により前記電極に流れるアノード電
流値を計測し、前記表示パネルに形成される画像の発光
輝度の情報を検知する検知回路と、 前記検知回路により
検知された前記発光輝度の情報に応じて、前記中間電極
に印加する電圧を制御する制御手段とを有し、前記画像
の発光輝度が所定値を上回る場合には前記中間電極に印
加する電圧を変更して、前記電子放出素子から放出され
た電子が前記蛍光体に到達する割合を小さくすることを
特徴とする。

【００２７】

【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。

【００２８】本実施の形態では、冷陰極電子源の一例と
して表面伝導型放出素子を基板上に多数個設けたマルチ
電子源と、これを応用した画像表示装置の例を説明す
る。

【００２９】図１は、本実施の形態の表面伝導型放出素
子の多数を基板上に配列したマルチ電子源を有する表示
パネル１０００を説明するための図である。

【００３０】図１において、１は例えばガラス等を材料
とする絶縁性基板で、実線で囲んだ２は基板１の上に設
けられた表面伝導型放出素子を示している。３は行方向
配線を示し、それぞれ行端子Ｄx1〜ＤxMのそれぞれと接
続されている。４は列方向配線を示し、それぞれ列端子
Ｄy1〜ＤyNのそれぞれに接続されている。そして、前述
の表面伝導型放出素子２は、これら行方向配線３及び列
方向配線４によりマトリクス状に配線されており、これ
ら端子Ｄx1〜ＤxM及びＤy1〜ＤyNを通して、真空容器の
外から各表面伝導型放出素子に電気信号を印加できるよ
うになっている。５は中間電極を示し、表面伝導型放出
素子２と表示面側のフェースプレート８との間に配置さ
れており、導電性を有する薄板（アルミニウム等）で形
成されている。この中間電極５の位置は、表示パネル１
０００の基板１とフェースプレート８との間に印加され
る電圧によって生じる電界強度を考慮して決定されるた
め、詳しく後述する。

【００３１】この中間電極５は、表面伝導型放出素子２
から放出される電子を通過させるために、各放出素子に
対応した複数の開口Ｇｈを有している。これら開口Ｇｈ
は、図１では、各表面伝導型放出素子に対応して１個ず
つ円形のものが設けられているが、例えばメッシュ上に
多数の通過口を設けてもよい。またこの中間電極５は、
端子Ｓvを介して真空容器外と電気的に接続されてい
る。尚、この中間電極５は、表面伝導型放出素子２から
放出された電子の方向や速度等を制御することができる
のであれば、その形状や配置位置は必ずしも図１に示す
ものでなくても良く、例えば、表面伝導型放出素子２の
周囲近傍に設けてもよく、また行配線の方向に分割して
配置されていてもよい。

【００３２】６，７，８のそれぞれは、ガラス性の真空
容器を形成するための底板６、側壁７及びフェースプレ
ート８を示す。この容器内の真空度は約１０のマイナス
７乗［torr］程度に保たれている。特に、その一部であ
るフェースプレート８は、表面側フェイスプレートを示
している。フェイスプレート８の内面には、例えばＩＴ
Ｏを材料とする透明電極が形成されている（不図示）。
９は赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の蛍光体であり、例
えば赤，緑，青の蛍光体がモザイクもしくはストライプ
上に塗り分けられている。ここでは図面の複雑化を避け
るために、赤，緑，青の蛍光体を合わせて蛍光体９とし
て示している。尚、各色の蛍光体の間にはＣＲＴの分野
では公知のブラックマトリクスもしくはブラックストラ
イプを設けてもよい（不図示）。１０はＣＲＴ等で公知
のメタルバック層である。このメタルバック層１０とＩ
ＴＯは、電子の加速電圧を印加できるように端子Ｈvを
通じて真空容器外と電気的に接続されている。

【００３３】図２は、図１に示した表示パネル１０００
を駆動する電気回路の構成を示すブロック図である。

【００３４】図２において、１０００は図１の表示パネ
ルを示している。１１は外部から入力する画像信号をデ
コードするためのデコード回路、１３は検知回路、１４
はシリアル／パラレル変換回路（以下シリ／パラ変換回
路と略す）、１５はラインメモリ、１６は位相変調信号
発生回路、１２はタイミング制御回路、１７は走査信号
切換回路、１８は輝度制御回路、１９は高圧電源制御、
Ｇ１からＧＨは変調信号をうけて列方向配線側に信号を
出力するトランジスタである。

【００３５】ここで表示パネル１０００の電極は、各電
気回路と接続されており、端子Ｈvは例えば１０ＫＶの
加速電圧を発生する電圧源Ｖhからの電力供給を受けて
高電圧を発生する高圧電源制御部１９に接続されてい
る。また表示パネル１０００の列方向の端子Ｄy1からＤ
yNのそれぞれは、変調信号側トランジスタＧ1〜ＧNのそ
れぞれに接続され、端子Ｄx1〜ＤxMのそれぞれは走査信
号切換回路１７の出力端子のそれぞれに接続されてい
る。また端子Ｓvは輝度制御回路１８に接続されてい
る。

【００３６】以下、各部の機能を説明する。

【００３７】外部から入力される、例えばＮＴＳＣテレ
ビ等の複合画像信号はデコード回路１１に入力されてデ
コードされ、この入力された複合画像信号から輝度成分
と同期信号成分を分離して、前者（輝度成分）をＤａｔ
ａ信号としてシリ／パラ変換回路１４と検知回路１３に
出力し、後者（同期信号成分）をＴsync信号としてタイ
ミング制御回路１２に出力する。即ち、デコード回路１
１は、ＲＧＢの各色成分ごとの輝度成分を表示パネル１
０００のカラー表示素子の配列に合わせて配列し直して
シリ／パラ変換回路１４に順次出力するとともに、垂直
同期信号と水平同期信号を抽出して同期信号Ｔsyncとし
てタイミング制御回路１２に出力する。タイミング制御
回路１２は、この同期信号Ｔsyncを基準にして、各部の
動作タイミングを整合させるための各種タイミング制御
信号を発生する。つまり、シリ／パラ変換回路１４に対
してはシフトクロック信号Ｔspを、ラインメモリ１５に
対してはラッチ信号Ｔmryを、位相変調回路１６に対し
ては変調信号Ｔmodを、走査信号切換回路１７に対して
は切り換え信号Ｔscanを出力する。

【００３８】シリ／パラ変換回路１４は、デコード回路
１１から入力する輝度信号Ｄａｔａをタイミング制御回
路１２により入力されるシフトクロック信号Ｔspに同期
して取り込み、Ｎ個の並列信号Ｉ1〜ＩNとしてラインメ
モリ１５に出力する。タイミング制御回路１２は、１ラ
イン分のデータが保持されると、その１ライン分のデー
タをラインメモリ１５に出力する。このときタイミング
制御回路１２は、１ライン分の画像データがシリ／パラ
変換された時点で、ラインメモリ１５にラッチ信号Ｔmr
yを出力する。これによりラインメモリ１５はシフトレ
ジスタ１４からの１ラインデータＩ1〜ＩNを記憶して、
それをＩ1'からＩ7'として位相変調回路１６に出力す
る。このデータは、ラインメモリ１５に次のラッチ信号
Ｔmryが入力されるまで保持される。

【００３９】位相変調回路１６は、ラインメモリ１５か
ら入力される画像１ライン分の画像データに基づいて、
表示パネル１０００の列配線電極Ｄy1〜ＤyNの各々に接
続されたトランジスタＧ1〜ＧNのそれぞれのベースに印
加する変調信号を発生させる。この位相変調回路１４
は、入力データＩ1'〜ＩN'を、タイミング制御回路１２
から入力される変調信号Ｔmodにより位相変調した変調
信号を生成して出力する。この変調信号は、本実施の形
態では、画像データ（輝度）の値に応じて電圧パルスの
長さを変更するパルス幅変調方式を用いているが、画像
データに応じて電圧の大きさを変える電圧（振幅）変調
を用いてもよい。

【００４０】また、走査信号切換回路１７は、表示パネ
ル１０００の表面伝導型放出素子の各行方向配線を選択
して駆動するための電圧パルスを発生するための回路で
ある。この走査信号切換回路１７は、タイミング制御回
路１２から入力される切り換え信号Ｔscanに合わせて内
部のスイッチング回路を切換え、表示パネル１０００の
駆動する行方向配線を順次選択している。即ち、ここで
は選択された行方向配線端子に一定電源「−Ｖf」を、
非選択の行方向配線端子をＧＮＤに接続（接地）する。
図２の例では、１番目の走査線のみが選択されている。

【００４１】次に、中間電極５を使用した輝度調整につ
いて説明する。

【００４２】通常の駆動時における中間電極５の電位を
Ｖs1、輝度調整時の中間電極５の電位をＶs2とする。ま
た、この中間電極５に印加する電圧をＳvとする。

【００４３】ここで、Ｖs1，Ｖs2の選び方について説明
する。通常の画像表示期間中では、表面伝導型放出素子
２から放出された電子が中間電極５に設けられた孔Ｇh
を通過して蛍光体９に到達する確率が高いことが望まれ
る。そこで本実施の形態では、表面伝導型放出素子２と
蛍光体９とで形成される平面電界を乱さないような中間
電極電位をＶs1として選んだ。即ち、表面伝導型放出素
子２と蛍光体９との間の距離をｈ1、表面伝導型放出素
子２と中間電極５との間の距離をｈ2としたときに、 Ｖs1＝Ｖａ×ｈ2／ｈ1 の関係が成立するようにした。

【００４４】例えば、ｈ1＝４ｍｍ，ｈ2＝２００μｍ，
Ｖａ＝１０ｋＶのとき、Ｖs1＝５００［Ｖ］とした。ま
た、かかる条件で電子透過率が最大になるように、ｘｙ
面内での上記通過孔Ｇhの位置を設定している。ここ
で、電圧Ｖs2を電圧Ｖs1より大きくしても、或は逆に小
さくしても、表面伝導型放出素子２から放出された電子
が蛍光体８に到達する割合が小さくなることを発明者等
は確認している。

【００４５】従って、この中間電極５に印加する電圧Ｓ
vを制御する（電位を変化させる）ことにより、フェイ
スプレート８に到達する電子量を制御することができ、
これにより表示パネル１０００の発光輝度を制御するこ
とが可能になる。

【００４６】即ち、前述の条件下で中間電極の電位を変
化させると電子透過率が減少する。その電位の変化は、
正負のどちらであれ透過率を減少させることになるが、
消費電力を考慮すると電位を下げる方が好ましい。

【００４７】本実施の形態では、前述した特性を生かす
ことができるように、まずデコード回路１１により分離
された輝度信号成分（データ）を検知回路１３に入力
し、検知回路１３で１フィールド分の輝度信号を積分し
て、そこから得られる輝度の平均を出力している。

【００４８】ここでデコーダ回路１１から出力されるデ
ータ(Data)はデジタル化された論理信号であるため、検
知回路１３では、そのデータを逐次メモリ（図３のＲＡ
Ｍ５２）に蓄え、そのＲＡＭ５２に１フィールド分のデ
ータが格納された時点で、そのデータの平均値を演算し
ている。この検知回路１３は、例えば１チップのＭＰＵ
を搭載して、その処理速度を向上させることも可能であ
る。

【００４９】この検知回路１３で平均化された輝度レベ
ルを示す制御信号が信号線２０を介して輝度制御回路１
８に入力されている。この輝度制御回路１８は、画像デ
ータの輝度レベルに応じた制御信号により中間電極５へ
の印加電圧Ｓvを制御して、表示パネル１０００の輝度
制限を行っている。

【００５０】更に検知回路１３は、信号線２１を介し
て、フェースプレート８に印加する高圧電源制御部１９
からのアノード電流値を入力し、また高電圧源Ｖhから
高電圧を端子Ｈvを介して表示パネル１０００の端子に
供給するライン（駆動ライン）を流れる電流値を高圧電
源制御部１９を介して入力し、アノード電流（平均値）
も検出する手段も備えている。これらアノード電流及び
ラインの電流値は、高圧電源制御部１９から出力される
信号として検知回路１３に入力されており、これらの信
号は各々の電流値をデジタル的な論理信号、もしくはア
ナログ信号としてもよく、論理信号である場合には、検
知回路１３はその入力したデジタル値を前述のＲＡＭ５
２に蓄え、またアナログ信号の場合には図３のＡ／Ｄ変
換器５５によりＡ／Ｄ変換して、デジタル信号の場合と
同様にＲＡＭ５２に蓄積する。各々のデータから平均値
を算出する処理は、前述したＭＰＵによる演算処理を施
すことによって求めることができる。

【００５１】輝度制御回路１８は、検知回路１３から、
この平均電流値を示す制御信号を信号線２０を介して入
力すると、その値に応じて中間電極５への印加電圧Ｓv
を制御し、実質的な輝度コントロールを行うことができ
る。

【００５２】また本実施の形態では、印加電圧Ｓvを約
２５０Ｖに設定して表示パネル１０００への画像表示を
行っている。ここで例えば画像データが全白を表示する
ような場合には、この表示パネル１０００における消費
電力が（全画素数×高圧アノード電圧Ｖa×高電圧Ｈv）
によって決定される。ここで、放出される電子量が増加
する程、表示パネル１０００における消費電力が増大す
ることになるため、前述した画像データの平均値等から
の信号を基に、輝度制御回路１８によって中間電極５に
印加する電圧Ｓvを下げることにより、フェースプレー
ト８方向に加速される電子の中間電極５の開口を透過す
る透過率を下げる。その結果、表示パネル１０００全体
の輝度を抑え、高圧源Ｖhの消費電極を低減させること
が可能となる。

【００５３】図３は、本実施の形態の検知回路１３の構
成を示すブロック図、図４はその検知回路における処理
を示すフローチャートである。

【００５４】図３において、５１はマイクロプロセッサ
等のＣＰＵで、プログラムメモリ５３に記憶された制御
プログラム（図４のフローチャート）に従って輝度レベ
ル或はアノード電流などの平均値或は積分値等を求め、
その値に基づいて信号線２０及び２１上に各種制御信号
を出力している。プログラムメモリ５３は、例えばＲＯ
Ｍなどで構成され、ＣＰＵ５１により実行されるプログ
ラムコードを記憶している。このプログラムについては
図４のフローチャートを参照して後述する。５４は入力
ポートで、デコード回路１１でデコードされた輝度成分
（Ｄａｔａ）、信号線２１を介してアノード電流或はラ
イン電流を入力している。５５はＡ／Ｄ変換器で、入力
ポート５４よりアナログ信号が入力された場合は、その
信号をデジタル信号に変換してシステムバス５７に出力
している。５６は出力ポートで、信号線２０を介して輝
度制御回路１８に制御信号を出力したり、信号線２１を
介して高圧電源制御部１９を制御している。

【００５５】図４は、本実施の形態の検知回路１３のＣ
ＰＵ５１による制御処理を示すフローチャートで、この
処理を実行する制御プログラはプログラムメモリ５３に
記憶されている。

【００５６】まずステップＳ１では、デコード回路１１
より出力されるＤａｔａ（輝度データ）を入力ポート５
４を介して入力し、このＤａｔａを１フレーム分入力す
るとステップＳ２に進み、その輝度データに基づいて、
１画面全体の平均輝度を算出する。そしてステップＳ３
で、その算出した平均輝度に基づいて、輝度制御回路１
８に出力する制御信号を決定して輝度制御回路１８に出
力する。これは例えば、その平均輝度と基準値とを比較
し、その平均輝度が基準値を上回る場合には、輝度制御
回路１８により中間電極５に印加する電圧Ｓvを下げて
電子放出率を低下させるように制御する。

【００５７】またステップＳ４では、信号線２１を介し
て高圧電源制御部１９からアノード電流及びライン電流
を入力し、ステップＳ５で、それらを平均化したデータ
を求め、ステップＳ６で、その平均化したデータに基づ
いて高圧電源制御部１９及び／或は輝度制御回路１８の
出力を制御する。

【００５８】尚、このフローチャートでは、最初に輝度
データに基づく画面全体の平均輝度を算出して輝度制御
回路１８を制御しているが、本発明はこれに限定される
ものでなく、最初にアノード電流やライン電流を求めて
も良く、或はそのいずれか一方のみを求めて、その平均
値を求めても良い。

【００５９】図５は、本実施の形態の表示パネル１００
０を使用して画像を表示するタイミングチャートを示す
図である。

【００６０】表示パネル１０００の行方向配線は、線順
次に走査駆動され、順次１ライン走査時間に相当するパ
ルスが印加されて１フィールド分の画像が表示される。
この１ラインの走査時間は、例えば行方向配線２４０本
とし、１フィールドを６０Ｈz周期とした時には、約７
０μ秒となる。また表示パネル１０００の列方向配線に
印加される変調信号は、ある任意の列方向配線に印加さ
れる変調信号を示しており、入力された画像信号の１走
査線分の画像信号に応じてパルス幅変調された変調信号
が、この１ライン走査に同期して印加される。

【００６１】中間電極５に印加される電圧Ｓvは、本実
施の形態では、画像データの平均輝度から決定される値
によって制限されており、最初の１フィールド目には電
圧２５０Ｖが印加され、２フィールド目には２００Ｖの
電圧が印加されている（全白データが表示される場
合）。

【００６２】以上のような制御は、前述した検知回路１
３と輝度制御回路１８によって実行され、中間電極５に
印加する電圧を２５０Ｖから２００Ｖに制限することに
より、表示パネル１０００の発光輝度が抑えられてい
る。尚、表示パネル１０００の行方向配線及び列方向配
線側に印加する電圧Ｖf／２は、本実施の形態では約７
Ｖ（行方向配線は−７Ｖ）としており、駆動される各素
子に印加される電圧は約１４Ｖとしている。この電圧値
１４Ｖは、表面伝導型放出素子２から電子放出をさせる
ための閾値電圧（Ｖth：図１４参照）以上の値となって
いる。 ＜本実施の形態の表面伝導型放出素子の製法及び用途説
明＞図６は、本実施の形態の表示パネル１０００の外観
斜視図であり、その内部構造を示すために表示パネル１
０００の１部を切り欠いて示している。

【００６３】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、１００５
〜１００７により表示パネルの内部を真空に維持するた
めの気密容器を形成している。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、４００℃〜５００℃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。１０１１は中間電極で、前述の中
間電極５に相当している。

【００６４】リアプレート１００５には、基板１００１
が固定されているが、この基板１００１上には表面伝導
型放出素子１００２がＮ×Ｍ個形成されている（ここで
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＝３００
０，Ｍ＝１０００以上の数を設定することが望ましい。
本実施の形態においては、Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４
とした）。前記Ｎ×Ｍ個の表面伝導型放出素子１００２
は、Ｍ本の行方向配線１００３とＮ本の列方向配線１０
０４により単純マトリクス配線されている。前記１００
１〜１００４によって構成される部分をマルチ電子源と
呼ぶ。なお、マルチ電子源の製造方法や構造について
は、後で詳しく述べる。

【００６５】本実施の形態においては、気密容器のリア
プレート１００５にマルチ電子源の基板１００１を固定
する構成としたが、マルチ電子源の基板１００１が十分
な強度を有するものである場合には、気密容器のリアプ
レートとしてマルチ電子源の基板１００１自体を用いて
もよい。

【００６６】また、フェースプレート１００７の下面に
は、蛍光膜１００８が形成されている。本実施の形態の
表示パネル１０００はカラー表示用であるため、蛍光膜
１００８の部分にはＣＲＴの分野で用いられる赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の蛍光体が塗り分
けられている。各色の蛍光体は、たとえば図７（Ａ）に
示すようにストライプ状に塗り分けられ、各色の蛍光体
のストライプの間には黒色の導電体１０１０が設けてあ
る。この黒色の導電体１０１０を設ける目的は、電子の
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。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。

【００６７】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は図７
（Ａ）に示したストライプ状の配列に限られるものでは
なく、たとえば図７（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。なお、モノクロー
ムの表示パネルを作成する場合には、単色の蛍光体材料
を蛍光膜１００８に用いればよく、また黒色導電材料は
必ずしも用いなくともよい。

【００６８】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。このメタルバック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
利用率を向上させるため、負イオンの衝突から蛍光膜１
００８を保護するため、電子加速電圧を印加するための
電極として作用させるため、蛍光膜１００８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。

【００６９】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。

【００７０】また、Ｄx1〜ＤxMおよびＤy1〜ＤyNおよび
Ｈｖは、当該表示パネル１０００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１
００３と、Ｄy1〜ＤyNはマルチ電子源の列方向配線１０
０４と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバック１００
９とそれぞれ電気的に接続している。

【００７１】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
直前あるいは封止後に気密容器内の所定の位置にゲッタ
ー膜（不図示）を形成する。ゲッター膜とは、たとえば
Ｂａを主成分とするゲッター材料をヒータもしくは高周
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。

【００７２】以上、本発明の実施の形態の表示パネル１
０００の基本構成と製法を説明した。

【００７３】次に、この実施の形態の表示パネル１００
０に用いたマルチ電子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。したがっ
て、高輝度で大画面の画像表示装置のマルチ電子源に用
いるには、最も好適であると言える。そこで、上記実施
の形態の表示パネルにおいては、電子放出部もしくはそ
の周辺部を微粒子膜から形成した表面伝導型放出素子を
用いた。そこで、まず好適な表面伝導型放出素子につい
て基本的な構成と製法および特性を説明し、その後で多
数の素子を単純マトリクス配線したマルチ電子源の構造
について述べる。

【００７４】（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。

【００７５】（平面型の表面伝導型放出素子）まず最初
に、平面型の表面伝導型放出素子の素子構成と製法につ
いて説明する。図８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。図中、１１０１は基板、１１０２と１
１０３は素子電極、１１０４は導電性薄膜、１１０５は
通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１１
１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。

【００７６】基板１１０１としては、たとえば、石英ガ
ラスや青板ガラスをはじめとする各種ガラス基板や、ア
ルミナをはじめとする各種セラミクス基板、あるいは上
述の各種基板上に、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。

【００７７】また、基板１１０１上に基板面と平行に対
向して設けられた素子電極１１０２と１１０３は、導電
性を有する材料によって形成されている。たとえば、Ｎ
ｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，
Ａｇ等をはじめとする金属、あるいはこれらの金属の合
金、あるいは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、たと
えば真空蒸着などの製膜技術とフォトリソグラフィ、エ
ッチングなどのパターニング技術を組み合わせて用いれ
ば容易に形成できるが、それ以外の方法（たとえば印刷
技術）を用いて形成してもさしつかえない。

【００７８】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、なかでも表示装置に応用するために好ま
しいのは数マイクロメータより数十マイクロメータの範
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。

【００７９】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。

【００８０】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。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。

【００８１】また、微粒子膜を形成するのに用いられう
る材料としては、たとえば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，
Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｐｂなどをはじめとする金属や、ＰｄＯ，Ｓｎ
Ｏ2，Ｉｎ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｓｂ2Ｏ3などをはじめとする
酸化物や、ＨｆＢ2，ＺｒＢ2，ＬａＢ6，ＣｅＢ6，ＹＢ
4，ＧｄＢ4などをはじめとする硼化物や、ＴｉＣ，Ｚｒ
Ｃ，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。

【００８２】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／□］の範囲に含ま
れるよう設定した。

【００８３】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８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。

【００８４】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。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８においては模式的に示した。

【００８５】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。

【００８６】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。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８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１１１３の一部を除去した素子を図示した。

【００８７】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施の形態においては以下のような素子を用いた。
すなわち、基板１１０１には青板ガラスを用い、素子電
極１１０２と１１０３にはＮｉ薄膜を用いた。素子電極
の厚さｄは１０００［オングストローム］、電極間隔Ｌ
は２［マイクロメータ］とした。

【００８８】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。

【００８９】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９（ａ）〜（ｄ）は、
表面伝導型放出素子の製造工程を説明するための断面図
で、各部材の表記は前記図８と同一である。

【００９０】（１）まず、図９（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。これら電極を形成するにあたっては、予め基板１
１０１を洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に洗浄後、
素子電極の材料を堆積させる（堆積する方法としては、
たとえば、蒸着法やスパッタ法などの真空成膜技術を用
ればよい）。その後、堆積した電極材料を、フォトリソ
グラフィー・エッチング技術を用いてパターニングし、
（ａ）に示した一対の素子電極（１１０２と１１０３）
を形成する。

【００９１】（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１１０４
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、実施の
形態では塗布方法として、ディッピング法を用いたが、
それ以外のたとえばスピンナー法やスプレー法を用いて
もよい）。

【００９２】また、微粒子膜で作られる導電性薄膜の成
膜方法としては、本実施の形態で用いた有機金属溶液の
塗布による方法以外の、たとえば真空蒸着法やスパッタ
法、あるいは化学的気相堆積法などを用いる場合もあ
る。

【００９３】（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。

【００９４】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１１０４に通電を行って、その一
部を適宜に破壊、変形、もしくは変質せしめ、電子放出
を行うのに好適な構造に変化させる処理のことである。
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。
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。

【００９５】通電方法をより詳しく説明するために、図
１０に、フォーミング用電源１１１０から印加する適宜
の電圧波形の一例を示す。微粒子膜で作られた導電性薄
膜をフォーミングする場合には、パルス状の電圧が好ま
しく、本実施の形態の場合には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１
１１１で計測した。

【００９６】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。
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、すなわちモニ
タパルス印加時に電流計１１１１で計測される電流が１
×１０のマイナス７乗［Ａ］以下になった段階で、フォ
ーミング処理にかかわる通電を終了した。

【００９７】なお、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、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。

【００９８】（４）次に、図９（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。
（図においては、炭素もしくは炭素化合物よりなる堆積
物を部材１１１３として模式的に示した）。なお、通電
活性化処理を行うことにより、行う前と比較して、同じ
印加電圧における放出電流を典型的には１００倍以上に
増加させることができる。

【００９９】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。

【０１００】通電方法をより詳しく説明するために、図
１１（ａ）に、活性化用電源１１１２から印加する適宜
の電圧波形の一例を示す。本実施の形態においては、一
定電圧の矩形波を定期的に印加して通電活性化処理を行
ったが、具体的には，矩形波の電圧Ｖａｃは１４
［Ｖ］，パルス幅Ｔ３は、１［ミリ秒］，パルス間隔Ｔ
４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。

【０１０１】図９（ｄ）に示す１１１４は、該表面伝導
型放出素子から放出される放出電流Ｉeを捕捉するため
のアノード電極で、直流高電圧電源１１１５および電流
計１１１６が接続されている。（なお、基板１１０１
を、表示パネルの中に組み込んでから活性化処理を行う
場合には、表示パネルの蛍光面をアノード電極１１１４
として用いる）。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１１１
２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１１（ｂ）に示す。活性化電源１１
１２からパルス電圧を印加しはじめると、時間の経過と
ともに放出電流Ｉeは増加するが、やがて飽和してほと
んど増加しなくなる。このように、放出電流Ｉeがほぼ
飽和した時点で活性化用電源１１１２からの電圧印加を
停止し、通電活性化処理を終了する。

【０１０２】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。

【０１０３】以上のようにして、図９（ｅ）に示す平面
型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１０４】（垂直型の表面伝導型放出素子）次に、電
子放出部もしくはその周辺を微粒子膜から形成した表面
伝導型放出素子のもうひとつの代表的な構成、すなわち
垂直型の表面伝導型放出素子の構成について説明する。

【０１０５】図１２は、本実施の形態の垂直型の基本構
成を説明するための模式的な断面図であり、図中の１２
０１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。

【０１０６】垂直型が先に説明した平面型と異なる点
は、素子電極のうちの片方（１２０２）が段差形成部材
１２０６上に設けられており、導電性薄膜１２０４が段
差形成部材１２０６の側面を被覆している点にある。し
たがって、前記図８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Ｌ
ｓとして設定される。なお、基板１２０１、素子電極１
２０２および１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１
２０４、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、たとえばＳｉＯ2 のような電気的に絶
縁性の材料を用いる。

【０１０７】次に、垂直型の表面伝導型放出素子の製法
について説明する。図１３（ａ）〜（ｆ）は、製造工程
を説明するための断面図で、各部材の表記は前記図１２
と同一である。

【０１０８】（１）まず、図１３（ａ）に示すように、
基板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０１０９】（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、たとえばＳｉＯ2 をスパッタ法で積層すればよい
が、たとえば真空蒸着法や印刷法などの他の成膜方法を
用いてもよい。

【０１１０】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。

【０１１１】４）次に、同図（ｄ）に示すように、絶縁
層の一部を、たとえばエッチング法を用いて除去し、素
子電極１２０３を露出させる。

【０１１２】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、たとえば塗布法など
の成膜技術を用いればよい。

【０１１３】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
９（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）。

【０１１４】（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９（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）。

【０１１５】以上のようにして、図１３（ｆ）に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１１６】（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。

【０１１７】図１４に、本実施の形態の表示装置に用い
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。

【０１１８】表示装置に用いた素子は、放出電流Ｉeに
関して以下に述べる３つの特性を有している。

【０１１９】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。すなわ
ち、放出電流Ｉeに関して、明確な閾値電圧Ｖthを持っ
た非線形素子である。

【０１２０】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Ｉe
の大きさを制御できる。

【０１２１】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。

【０１２２】以上のような特性を有するため、表面伝導
型放出素子を表示装置に好適に用いることができた。た
とえば多数の素子を表示画面の画素に対応して設けた表
示装置において、第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。すなわち、
駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧Ｖth
以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には閾値電
圧Ｖth未満の電圧を印加する。駆動する素子を順次切り
替えてゆくことにより、表示画面を順次走査して表示を
行うことが可能である。

【０１２３】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。

【０１２４】（多数素子を単純マトリクス配線したマル
チ電子源の構造）次に、上述の表面伝導型放出素子を基
板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電子源の
構造について述べる。

【０１２５】図１５に示すのは、前記図６の表示パネル
１０００に用いたマルチ電子源の平面図である。基板１
００１上には、前記図８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
１００３と列方向配線電極１００４により単純マトリク
ス状に配線されている。行方向配線電極１００３と列方
向配線電極１００４の交差する部分には、電極間に絶縁
層（不図示）が形成されており、電気的な絶縁が保たれ
ている。

【０１２６】図１５のＡ−Ａ’に沿った断面を図１６に
示す。

【０１２７】なお、このような構造のマルチ電子源は、
あらかじめ基板上に行方向配線電極１００３、列方向配
線電極１００４、電極間絶縁層（不図示）、および表面
伝導型放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、
行方向配線電極１００３および列方向配線電極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
活性化処理を行うことにより製造した。

【０１２８】図１７は、前記説明の表面伝導型放出素子
を電子源として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多機能表
示装置の一例を示すための図である。図中、１０００は
前述したディスプレイパネル、２１０１はディスプレイ
パネルの駆動回路、２１０２はディスプレイコントロー
ラ、２１０３はマルチプレクサ、２１０４はデコーダ、
２１０５は入出力インターフェース回路、２１０６はＣ
ＰＵ、２１０７は画像生成回路、２１０８および２１０
９および２１１０は画像メモリインターフェース回路、
２１１１は画像入力インターフェース回路、２１１２お
よび２１１３はＴＶ信号受信回路、２１１４は入力部で
ある。

【０１２９】（なお、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
やスピーカなどについては説明を省略する。）以下、画
像信号の流れに沿って各部の機能を説明してゆく。

【０１３０】まず、ＴＶ信号受信回路２１１３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
の諸方式でもよい。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２１１３で受信された
ＴＶ信号は、デコーダ２１０４に出力される。

【０１３１】また、ＴＶ信号受信回路２１１２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２１１３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２１０４に出力
される。

【０１３２】また、画像入力インターフェース回路２１
１１は、例えばＴＶカメラや画像読み取りスキャナなど
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２１０４に
出力される。

【０１３３】また、画像メモリインターフェース回路２
１１０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ための回路で、取
り込まれた画像信号はデコーダ２１０４に出力される。

【０１３４】また、画像メモリインターフェース回路２
１０９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２１０４に出力される。

【０１３５】また、画像メモリインターフェース回路２
１０８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２１
０４に出力される。

【０１３６】また、入出力インターフェース回路２１０
５は、本表示装置と、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。画像データや文字デー
タ・図形情報の入出力を行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ＣＰＵ２１０６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うことも
可能である。

【０１３７】また、画像生成回路２１０７は、前記入出
力インターフェース回路２１０５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、あるいはＣＰＵ
２１０６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だし専用メ
モリや、画像処理を行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。本
回路により生成された表示用画像データは、デコーダ２
１０４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２１０５を介して外部のコンピュータ
ネットワークやプリンタ入出力することも可能である。

【０１３８】また、ＣＰＵ２１０６は、主として本表示
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。

【０１３９】例えば、マルチプレクサ２１０３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２１０２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。

【０１４０】また、前記画像生成回路２１０７に対して
画像データや文字・図形情報を直接出力したり、あるい
は前記入出力インターフェース回路２１０５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。

【０１４１】なお、ＣＰＵ２１０６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。

【０１４２】あるいは、前述したように入出力インター
フェース回路２１０５を介して外部のコンピュータネッ
トワークと接続し、例えば数値計算などの作業を外部機
器と協同して行っても良い。

【０１４３】また、入力部２１１４は、前記ＣＰＵ２１
０６に使用者が命令やプログラム、あるいはデータなど
を入力するためのものであり、例えばキーボードやマウ
スのほか、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事が可能であ
る。

【０１４４】また、デコーダ２１０４は、前記２１０７
ないし２１１３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。なお、同図中に点線で示すように、デ
コーダ２１０４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、あるいは前記画像生
成回路２１０７およびＣＰＵ２１０６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。

【０１４５】また、マルチプレクサ２１０３は、前記Ｃ
ＰＵ２１０６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。すなわち、マルチプレクサ
２１０３はデコーダ２１０４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２１０１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。

【０１４６】また、ディスプレイパネルコントローラ２
１０２は、前記ＣＰＵ２１０６より入力される制御信号
に基づき駆動回路２１０１の動作を制御するための回路
である。

【０１４７】まず、ディスプレイパネルの基本的な動作
にかかわるものとして、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ため
の信号を駆動回路２１０１に対して出力する。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２１０１に対して出力する。

【０１４８】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２１０１に対して出力する場
合もある。

【０１４９】また、駆動回路２１０１は、ディスプレイ
パネル１０００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２１０３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２１
０２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。

【０１５０】以上、各部の機能を説明したが、図１７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１
０００に表示する事が可能である。すなわち、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２１
０４において逆変換された後、マルチプレクサ２１０３
において適宜選択され、駆動回路２１０１に入力され
る。一方、ディスプレイコントローラ２１０２は、表示
する画像信号に応じて駆動回路２１０１の動作を制御す
るための制御信号を発生する。駆動回路２１０１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１
０００に駆動信号を印加する。これにより、ディスプレ
イパネル１０００において画像が表示される。これらの
一連の動作は、ＣＰＵ２１０６により統括的に制御され
る。

【０１５１】また、本表示装置においては、前記デコー
ダ２１０４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路２１
０７およびＣＰＵ２１０６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，入れ換え，はめ込みなどをはじめとする画像
編集を行う事も可能である。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うための専用回
路を設けても良い。

【０１５２】したがって、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，静止画像およ
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，
ゲーム機などの機能を一台で兼ね備える事が可能で、産
業用あるいは民生用として極めて応用範囲が広い。

【０１５３】なお、上記図１７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
のではない事は言うまでもない。例えば、図１７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。

【０１５４】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。

【０１５５】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、画像表示装置の平均輝度をある基準値以下に抑制す
ることが出来、画像表示装置の消費電力や蛍光板での発
熱を抑えることができる。

【０１５６】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、表示される画像の平均輝度をある基準値以下に抑制
することができる。これにより、画像表示装置の消費電
力や蛍光板での発熱を抑えることができる。

【０１５７】また、表示される画像全体の平均輝度に基
づいて、画面上における発光輝度を制御することによ
り、例えば画像中心部の対象部の輝度が高く、その周辺
の輝度が低いような画像であっても、その対象部の表示
輝度を低下させることなく良好な画像表示を行うことが
できる。

【０１５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、消
費電力の増大や、蛍光体の発熱を抑えて画像を形成でき
る。

【０１５９】また本発明によれば、画像形成時の発光輝
度を、実際の画像形成時先立って求め、その求めた値に
応じて中間電極に印加する電圧を制御して、発光輝度が
ある値以上にならないように抑制することで、消費電力
の増大や蛍光体の発熱を抑えることができる。

【０１６０】また本発明によれば、画像の平均輝度或は
加速電流が所定値以上になると場合に、電子放出素子か
ら放出される電子量を少なくすることにより、消費電力
の増大や蛍光体の発熱を抑えることができるという効果
がある。

【０１６１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の表示パネルの内部を示す
一部破断した外観斜視図である。

【図２】本実施の形態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】本実施の形態の検知回路の構成を示すブロック
図である。

【図４】本実施の形態の検知回路における制御処理を示
すフローチャートである。

【図５】本実施の形態の表示パネルの駆動波形のタイミ
ングを示すタイミングチャートである。

【図６】本発明の実施の形態の画像表示装置の表示パネ
ルの一部を切り欠いて示した斜視図である。

【図７】本実施の形態の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８】本実施の形態で用いた平面型の表面伝導型放出
素子の平面図（Ａ），断面図（Ｂ）である。

【図９】本実施の形態の平面型の表面伝導型放出素子の
製造工程を示す図である。

【図１０】本実施の形態における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１１】通電活性化処理の際の印加電圧波形（ａ），
放電電流Ｉeの変化（ｂ）を示す図である。

【図１２】本実施の形態の垂直型の表面伝導型放出素子
の断面図である。

【図１３】図１２の垂直型の表面伝導型放出素子の製造
工程を示す断面図である。

【図１４】本実施の形態の表面伝導型放出素子の典型的
な特性を示すグラフ図である。

【図１５】本実施の形態で用いたマルチ電子源の基板の
平面図である。

【図１６】図１５のＡ−Ａ’の断面図である。

【図１７】本発明の実施の形態の画像表示装置を用いた
多機能画像表示装置のブロック図である。。

【図１８】従来知られた表面伝導型放出素子の一例を示
す図である。

【図１９】従来知られたＦＥの一例を示す図である。

【図２０】従来知られたＭＩＭ型の一例を示す図であ
る。

【図２１】電子放出素子のマトリクス配線図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−31450（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−190160（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−193797（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−258687（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G09G 3/22 G09G 3/20 624

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 行方向配線と列方向配線によりマトリク
   ス状に配線された複数の電子放出素子を有する基板と前
   記電子放出素子から放出された電子を加速するための加
   速電圧が印加される電極と前記電子により発光する蛍光
   体とを有するフェースプレートとを具備する表示パネル
   に、前記電子放出素子から放出された電子を前記蛍光体
   に到達させて発光させることにより画像を形成する画像
   形成装置において、 前記基板と前記フェースプレートとの間に設けられ、前
   記蛍光体に到達する電子の量を制御するための中間電極
   と、入力された 画像信号に基づいて前記表示パネルに形成さ
   れる画像の発光輝度の情報を、該画像の形成に先立って
   検知する検知回路と、 前記検知回路により検知された前記発光輝度の情報に応
   じて、前記中間電極に印加する電圧を制御する制御手段
   とを有し、 前記画像の発光輝度が所定値を上回る場合には前記中間
   電極に印加する電圧を変更して、前記電子放出素子から
   放出された電子が前記蛍光体に到達する割合を小さくす
   る ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記検知回路は、前記画像信号の輝度成
   分データから１画面の輝度平均を求めて前記発光輝度の
   情報を検知することを特徴とする請求項１に記載の画像
   形成装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記輝度平均が所定値
   以上の時、前記中間電極に印加する電圧を低下させるこ
   とを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 行方向配線と列方向配線によりマトリク
   ス状に配線された複数の電子放出素子を有する基板と、
   前記電子放出素子から放出された電子を加速するための
   加速電圧が印加される電極と前記電子により発光する蛍
   光体とを有するフェースプレートとを具備する表示パネ
   ルに、前記電子放出素子から放出された電子を前記蛍光
   体に到達させて発光させることにより画像を形成する画
   像形成装置において、 前記基板と前記フェースプレートとの間に設けられ、前
   記蛍光体に到達する電子の量を制御するための中間電極
   と、前記加速電圧の印加により前記電極に流れるアノード電
   流値を計測し、前記表示パネルに形成される画像の発光
   輝度の情報を検知する検知回路と、 前記検知回路により検知された前記発光輝度の情報に応
   じて、 前記中間電極に印加する電圧を制御する制御手段
   とを有し、 前記画像の発光輝度が所定値を上回る場合には前記中間
   電極に印加する電圧を変更して、前記電子放出素子から
   放出された電子が前記蛍光体に到達する割合を小さくす
   る ことを特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記加速電圧を制御する高圧電源制御部
   を更に有し、前記検知回路は、前記中間電極に印加する
   電圧を変更した後に、更に、前記加速電圧の印加により
   前記電極に流れるアノード電流値を計測し、これに基づ
   いて前記加速電圧を制御することを特徴とする請求項４
   に記載の画像形成装置。