JPH02257552A

JPH02257552A - 画像形成装置の駆動方法

Info

Publication number: JPH02257552A
Application number: JP7660689A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Suzuki; 英俊鱸; Tetsuya Kaneko; 哲也金子; Haruto Ono; 治人小野; Ichiro Nomura; 一郎野村; Kiyoshi Takimoto; 瀧本　清; Takeo Tsukamoto; 健夫塚本; Yoshimi Uda; 宇田　芳巳
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-03-30
Filing date: 1989-03-30
Publication date: 1990-10-18
Anticipated expiration: 2013-07-30
Also published as: JP2782224B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、多数の電子放出素子と、前記多数の電子放出
素子から放出される電子ビーム群を変調するためのグリ
ッド電極とを備えた画像形成装置の駆動方法に関する。

［従来の技術１従来、簡単な構造で電子の放出が得られる素子として、
例えば、エム　アイ　エリンソン（Ｍ、　Ｉ。

Ｅｌｉｎｓｏｎ）等によって発表された冷陰極素子が知
られている。［ラジオ　エンジニアリング　エレクトロ
ン　フィシ４”）ス（Ｒａｄｉｏ　Ｅｎｇ、　Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ。

Ｐｈｙｓ、　）第１Ｏ巻、１２９０〜１２９６頁、１９
６５年］この種の電子放出素子としては、前記エリンソ
ン等により開発されたＳｎＯ□（ｓｂ）薄膜を用いたも
の、Ａｕ薄膜によるもの［ジー・ディトマー°°スイン
　ソリド　フィルムス”（Ｇ、　Ｄｉｔｔｍｅｒ：Ｔｌ
＋１ｎＳｏｌｉｄ　Ｆｉｌｍｓ　”　）　、　９巻、３
１７頁、　　（１９７２年）１、ＩＴＯ薄膜によるもの
［エム　ハートウェル　アンド　シー　、ジー　フォン
スタッド“アイ　イーイー　イー　トランス”イー　デ
イ−コンフ（Ｍ、　　Ｈａｒｔｗｅｌｌ　ａｎｄ　Ｃ，
Ｇ、　　Ｆｏｎｓｔａｄ：　　“ＩＥＥＥＴｒａｎｓ、
　　ＥＤ　Ｃｏｎｆ、　　”）５１９頁、　　（１９７
５年）］、カーボン薄膜によるもの［荒木久他：　“真
空”。

第２６巻、第１号、２２頁、　　（１９８３年）］など
が報告されている。

また、上記以外にも、薄膜熱カソードやＭＩＭ形放出素
子等の有望な電子放出素子が数多く報告されている。

これらは、成膜技術やフォトリソグラフィー技術の急速
な進歩とあいまって、基板上に多数の素子を形成するこ
とが可能となりつつあり、マルチ電子ビーム源として、
蛍光表示管、平板型ＣＲＴ　。

電子ビーム描画装置等の各種画像形成装置への応用が期
待されるところである。

［発明が解決しようとする課題］ところで、これらの素子を画像形成装置に応用する場合
、一般には、基板上に多数の素子を配列形成し、各素子
間を薄膜もしくは厚膜の電極で電気的に配線し、マルチ
電子ビーム源として用いるが、配線抵抗で生じる電圧降
下のために、各素子毎に印加される電圧がばらついてし
まうという現象が起きる。その結果、各放出素子から放
出される電子ビームの電流量にばらつきが生じ、形成さ
れる画像に輝度（濃度）むらが起きるという問題が発生
していた。

第１１図及び第１２図は、この問題をより詳しく説明す
るための図で、両図とも（ａ）は電子放出素子と配線抵
抗及び電源を含む等価回路図であり、（ｂ）は各電子放
出素子の正極と負極の、電位を示す図、また（ｃ）は各
素子の正負極間に印加される電圧を示す図である。第１
１図（ａ）は、並列接続されたＮ個の電子放出素子り、
〜Ｄ８と電源ｖ６とを接続した回路を示すもので、電源
の正極と素子Ｄｔの正極を、また電源の負極と素子Ｄ８
の負極を接続したものである。また、各素子を並列に結
ぶ共通配線は、図に示すように隣接する素子間でｒの抵
抗値を有するものとする。（画像形成装置では、電子ビ
ームのターゲットとなる画素は、通常等ピツチで配列さ
れている。従って、電子放出素子も空間的に等間隔をも
って配列されており、これらを結ぶ配線は幅や膜厚が製
造上ばらつかない限り、素子間で等しい抵抗値を有する
。）また、全ての電子放出素子り、〜ＤＮは、はぼ等しい抵
抗値Ｒｄを各々有するものとする。

前記第１１図（ａ）の回路図に於て、各素子の正極及び
負極′の電位を示したのが第１１図（ｂ）である。

図の横軸は、Ｄ、〜Ｄ、の素子番号を示し、縦軸は電位
を示す。・印は各素子の正極電位、■印は負極電位を表
わしており、電位分布の傾向を見易くするため、便宜的
に・印（■印）を実線で結んでいる。

本図から明らかなように、配線抵抗ｒによる電圧降下は
、−様に起こるわけではなく、正極側の場合は、素子Ｄ
１に近い程急峻であり、逆に負極側では、素子り、に近
い程急峻になっている。これは、正極側ではり、に近い
程、配線抵抗ｒを流れる電流が大きく、また負極側では
り、に近い程、大きな電流が流れるためである。

これから、各素子の正負極間に印加される電圧をプロッ
トしたのが第１１図（ｃ）である。図の横軸は、Ｄ１〜
Ｄ、４の素子番号、縦軸は印加電圧を各々示し、第１１
図（ｂ）と同様傾向な見易（するために便宜的に０を実
線で結んでいる。

本図から明らかなように、第１１図（ａ）のような回路
の場合には、両端の素子（Ｄ、及びり、）に近い程大き
な電圧が印加され、中央部付近の素子では印加電圧が小
さくなる。

従って、各電子放出素子から放出される電子ビームは、
両端の素子程ビーム電流が大きくなり、画像形成装置に
応用した場合、極めて不都合である。（例えば、両端に
近い部分の画像は濃度が濃（、中央部付近の濃度は淡く
なってしまう。）一方、第１２図に示すのは、並列接続された素子列の片
側（本図では素子Ｄ１側）に電源の正負極を接続した場
合である。この様な回路の場合には、同図（ｂ）に示す
ように、正極側、負極側ともり。

に近い程配線抵抗ｒによる電圧降下が大きくなる。

従って、各素子に印加される電圧は、同図（Ｃ）に示す
ように、ＤＩに近い程大きなものとなり、画像形成装置
として応用するには極めて不都合である。

以上、二つの例で示したような素子毎の印加電圧のばら
つきの程度は、並列接続される素子の総数Ｎや、素子抵
抗Ｒｄと配線抵抗ｒの比（＝　Ｒｄ／ｒ）、あるいは電
源の接続位置により異なるが、一般にはＮが大きい程、
Ｒｄ／ｒが小さい程、ばらつきは顕著となり、また前記
第１１図よりも第１２図の接続方法のほうが、素子に印
加される電圧のばらつきが大きい。例えば、第１１図の
接続法で素子抵抗Ｒｄ＝１にΩ、ｒ＝１０ｍΩの場合、
Ｎ　＝　１００であれば印加電圧の最も大きな素子と最
も小さな素子を比較すると、Ｖ、、、　：　Ｖ、、ｎ＝
　１０２：１００　程度テア６　カ、Ｎ　＝　１０００
であれば、ｖ、、、、Ｉ：　ｌ／１ｎ＝　４７２：１０
０とばらつきの割合は大きくなる＝また、Ｎ　＝　１０００．　Ｒｄ＝　１　ｋΩ、ｒ＝１
ｍΩの配線抵抗の場合には、ｖｌｌｌ、Ｉ：ｖ１ｎ＝１
２７＝１００程度であるが、配線抵抗をｒ　＝　ｌＯｍ
Ωとすると、Ｖｌｌｌ　ａ　Ｘ　ＨＶ、、ｎ＝　４７２
：１００程度というようにばらつきの程度は大きくなる
。

以上説明したように、特性の等しい電子放出素子を複数
個並列に接続した場合には、配線抵抗により生ずる電圧
降下のため、各素子に実効的に印加される電圧は、素子
毎にばらついてしまい、電子ビームの放出量が不均一と
なり、画像形成装置として応用する場合に不都合であっ
た。

特に、画素数の多い（Ｎの大きい）大容量表示装置を実
現しようとする場合には、上記ばらつきの割合は顕著と
なり、画像の濃度むらが大きな問題となっていた。

［課題を解決するための手段及び作用１以上の問題点解
決のため本発明は、各電子放出素子から放出される電子
ビームの通過と遮断を制御するための変調グリッドを設
け、各変調グリッド毎に電子ビームの引き出し電圧を変
えることにより、どの素子からも等しいビーム電流がタ
ーゲットに照射されるようにしたものである。

すなわち、電子放出素子が前記第１１図のような配線の
場合には、両端よりも中央のグリッド引き出し電圧を高
くし、また、前記第１２図のような配線の場合には、素
子の給電側から遠いグリッド程引き出し電圧を高くする
ものである。

［実施例］以下、本発明を実施例にて説明する。

第１図〜第７図は、本発明の一実施例を表わすものであ
る。

以下、本実施例での装置の動作を、順を追って説明する
。

第１図は表示パネルの構造を示しており、図中ＶＣはガ
ラス製の真空容器で、その一部であるＦＰは、表示面側
のフェースプレートを示している。

フェースプレートＦＰの内面には、例えばＩＴＯを材料
とする透明電極が形成され、さらにその内側には、赤、
緑、青の蛍光体がモザイク状に塗り分けられ、ＣＲＴの
分野では公知のメタルバック処理が施されている。（透
明電極、蛍光体、メタルバックは図示せず、）また、前
記透明電極は、加速電圧を印加するために、端子ＥＶを
通じて真空容器外と電気的に接続されている。

また、Ｓは前記真空容器ＶＣの底面に固定されたガラス
基板で、その上面には、電子放出素子がＮ個×β列にわ
たり配列形成されている。該電子放出素子群は、列毎に
電気的に並列接続されており、各列の正極側配線（負極
側配線）は、端子り、〜ｆ）ｐｉ’　　（端子Ｄ１〜Ｄ
、ｉＪ　）によって真空容器外と電気的に接続されてい
る。すなわち本装置では、第１１図（ａ）の接続法によ
る素子列が４列にわたり、基板Ｓ上に形成されている。

（１列あたりの素子数はＮ個である。）また、基板ＳとフェースプレートＦＰの中間には、スト
ライブ状のグリッド電極ＧＲが設けられている。グリッ
ド電極ＧＲは、前記素子列と直交してＮ本設けられてお
り、各電極には電子ビームを透過するための空孔Ｇｈが
設けられている。空孔Ｇｈは、第１図の例のように各電
子放出素子に対応して１個づつ設けてもよいし、あるい
は微小な孔をメツシュ状に多数設けてもよい。各グリッ
ド電極は、端子Ｇ、〜ＧＮによって真空容器外と電気的
に接続されている。

本パネルでは、β個の電子放出素子列とＮ個のグリッド
電極列により、ＸＹマトリクスが構成されている。電子
放出列を一列づつ順次駆動（走査）するのと同期してグ
リッド電極列に画像１９４２分の変調信号を同時に印加
することにより、各電子ビームの蛍光体への照射を制御
し、画像を１ラインづつ表示していくものである。

第２図に示すのは、前記第１図の表示パネルを駆動する
ための電気回路をブロック図で示したもので、１は第１
図で示した表示パネル、２は素子列駆動回路、３は変調
グリッド駆動回路、４は高電圧電源である。表示パネル
１の電極端子ＥＶは、高電圧電源４から、例えばｌ　Ｏ
ＫＶ程度の加速電圧な供給される。また、電子放出素子
列の負極側配線端子（Ｄ１〜ＤＪ）はグランドレベル（
０■）に接地され、正極側の配線端子（Ｄｐｌ−Ｄｐｉ
＋）は素子列駆動回路ブロック２と接続されている。ま
たグリッド電極は、端子Ｇ、〜ＧＮを通じて変調グリッ
ド駆動回路３と接続されている。

素子列駆動回路２及び変調グリッド駆動回路３からは、
第３図の駆動タイムチャートに示すタイミングで信号電
圧が出力される。第３図中（ａ）〜（ｄ）は、素子列駆
動回路２からパネル１のＤ　ｐ　ｌ　＋Ｄｐａ＋　ＤＩ
１８＋及びＤｐｆ端子に印加される信号を示すが、図か
ら分かる通り、Ｄ９＋＋　Ｄｐ２１　ｏ、ｓ・・・（Ｄ
ｐ４〜ＤｐｌＩ！−１１は図中路）　Ｄｐｆ　（７）順
に、順次振幅ｖＥｖの駆動パルスが印加される。これと
同期して変調グリッド駆動回路３からは、端子Ｇ、〜Ｇ
ｓに対し第３図（ｅ）に示すタイミングで変調信号（Ｖ
、　（ＯＮ）又はＶ。（ＯＦＦ）　）が印加される。各
端子に対して、Ｖ、　（ＯＮ）レベルが印加されるか■
。（ＯＦＦ）レベルが印加されるかは、表示画像のパタ
ーンにより決まるものである。ただし、ここで注意すべ
きは、端子毎にＶ、　（ＯＮ）のレベルが異なることで
ある。（同図（ｅ）では、図面を簡明にするため３つの
レベルのみ示しである。）これをより詳しく説明するために、各グリッド電極に印
加する電・圧レベルを第４図に示す。図に於て、横軸は
各グリッド電極を、縦軸は印加電圧を示す。図から明ら
かなように、本装置では、Ｖ、　（ＯＮ）電位は中央の
グリッド（Ｇｎ／ｌ）が最も大きく、両端（Ｇ、及びＧ
、）に近づく程小さ（なっている。この最大値をｖ６′
、最小値をｖ０″とする。

また、Ｖ、　（ＯＦＦ）は、各グリッドとも等しい電圧
（Ｖ、′）が印加される。本装置では、このようにＶ、
　（ＯＮ）電位をグリッドごとに変えることにより、画
面の全面にわたり輝度（濃度）むらのない良好な表示が
得られる。それは、以下に説明するような原理による。

すなわち、本装置で用いられる電子放出素子の印加電圧
ｖｓ出力電流特性例を第５図に示すが、従来問題点の項
で述べたように（第１１図（Ｃ）参照）、並列接続され
た素子に於ては、素子毎に印加電圧にばらつきが生じる
ので、出力ビーム電流も素子毎に異なった値となってし
まう。例えば第１１図（Ｃ）に於て、印加電圧の最大値
をＶ、□、最小値をＶｌｌｌｌｌｌとすると、第５図の
特性から出力ビーム電流は、素子によってＥＢ、、、以
上ＥＢ、、、以下のいずれかの値をとることになる。

しかし、第６図に示すように、素子の出力ビーム電流が
異なっても、変調グリッドの印加電圧を適当な大きさと
することにより、蛍光面に到達する電流値を等しくする
ことが可能である。すなわち、最も出力ビーム電流の大
きな素子に対しては、グリッド印加電圧を■。′とし、
最も出力ビーム電流の小さな素子に対してはＶ。′を印
加すれば、蛍光面に到達する電流を等しくすることがで
きる。

また、蛍光面電流を遮断するには、どの素子に対しても
、グリッド印加電圧なＶ。″とすればよい。第６図では
、ＥＢ□８とＥＢ、　、、の２例のみ説明したが、全て
の素子について、蛍光面電流が等しくなるようなグリッ
ド電圧を示すと、前述の第４図のようになる。

第４図に示したような電圧を各グリッドに印加するため
には、変調グリッド駆動回路として、例えば第７図に示
すような回路を用いればよい。

第７図に於て、５はシリアル・パラレル変換器、６はイ
ンバータ、７及び８はスイッチングトランジスタである
。シリアル・パラレル変換器５は、外部からシリアルに
送られてくる画像データを１ライン分（Ｎ個）蓄積し、
所定のタイミングでＰ１〜ＰＮから並列に出力する。Ｐ
１〜ＰＮからは、表示画像のデータによって各々個別に
Ｈレベル（高いレベル）もしくはＬレベル（低いレベル
）が出力されるが、Ｈレベルが出力されている場合には
、各々に接続されているトランジスタ７がオン、トラン
ジスタ８がオフとなり、また逆に、Ｌレベルが出力され
ている場合には、トランジスタ７がオフ、トランジスタ
８がオンとなる。トランジスタ７には、前記第４図で説
明した各々異なるＶ、　（ＯＮ）電圧が、図示外の電源
から供給され、またトランジスタ８の全てにはＶ、　（
ＯＦＦ）電圧、すなわちＶ。”ＥＶ］が図示外の電源か
ら供給される。

以上本発明を適用した画像形成装置の実施例を説明した
が、グリッド電極の駆動電圧は前記第４図に示した例に
限定されるものではない。例えば、第８図に示すように
、両端（Ｇ、及びＧ、）に近いグリッド電極は、前記第
４図と同様個別に異なるＶ、　（ＯＮ）電圧で駆動し、
中央部（ＧＮｚｉ）付近のグリッド電極は、数本にわた
り同一のＶ、　（ＯＮ）電圧を用いてもよい。これは、
中央部が周辺部に比べて輝度（濃度）むらの割合が小さ
い場合に適する方法である。また応用、用途により、輝
度の均一性がそれ程厳密に要求されない場合には、例え
ば第９図に示すように、複数のグリッドに対して共通の
Ｖ。（ＯＮ）電圧で駆動してもよい。前記第８図あるい
は第９図の方法は、前記第４図の例と比較して、使用す
るＶａ（ＯＮ）電位の種類が減らせるため、電源回路が
簡略化できるメリットがある。

また、以上の実施例では、電子放出素子の配線方法が、
従来例で説明した第１１図の場合についての方法である
が、電子放出素子の配線方法が異なる場合には、本発明
のグリッド印加電圧も異なることはいうまでもない。例
えば、従来例第１２図のような配線方法が行われた場合
には、第１Ｏ図に示すようにＧＮに近い程、Ｖ、　（Ｏ
Ｎ）電位を高くするのが適する。

［発明の効果］以上説明したように、本発明では、グリッドの駆動電圧
を電子放出素子から放出される電子ビーム電流のばらつ
きに応じて、異なった大きさとすることにより、蛍光面
に到達するビーム電流を素子によらず均一にすることが
可能である。これにより、従来問題となっていた画像の
輝度（濃度）むらを解消でき、薄形で大面積の大容量表
示装置の実用性能を大幅に向上することができた。

本発明の適用は、実施例で示したような平板型表示装置
以外に、電子放出素子を多数個並列接続した電子源部を
有する画像形成装置の殆どに適用が可能で、例えば電子
ビーム描画装置や画像記録装置の分野にも極めて有効な
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用した画像形成装置の表示パネル
部分の斜視図、第２図は本発明を適用した画像形成装置
の駆動回路のブロック図、第３図は本発明を適用した画
像形成装置の駆動タイムチャート、第４図は本発明を適
用した画像形成装置のグリッド電極駆動電圧を示す図、
第５図は実施例で用いた電子放出素子の特性を示す図、
第６図は本発明における変調グリッドの動作特性を示す
図、第７図は変調グリッド駆動回路を示す図、第８図、
第９図、第１Ｏ図は他の例としてのグリッド電極の駆動
電圧を示す図である。第１１図、第１２図は、本発明の等価回路図及びその構
成要素の電位・電圧を示す図である。１・・・表示パネル　　　２・・・素子列駆動回路３・
・・変調グリッド駆動回路４・・・高電圧電源５・・・シリアル・パラレル変換器６・・・インバータ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の電子放出素子を電気的に並列接続したマル
チ電子ビーム源と、前記電子放出素子から放出される電
子ビームの通過と遮断を行う複数の変調グリッド電極と
、該電子ビームの照射により画像を形成するためのター
ゲットとを具備した画像形成装置の変調グリッド電極各
々に印加する電圧が前記複数の電子放出素子に印加され
る電圧のばらつきに応じて異なる値となることを特徴と
する画像形成装置の駆動方法。
（２）前記並列接続された電子放出素子列の一端から正
電圧、他端から負電圧を印加し得る給電手段を有した請
求項１記載の画像形成装置の変調グリッド電極に印加す
る電圧が、両端の素子に対して中央付近の素子の方が高
い値となることを特徴とする画像形成装置の駆動方法。
（３）前記並列接続された電子放出素子列の一端に正電
圧と負電圧を印加し得る給電手段を有した請求項１記載
の画像形成装置駆動の変調グリッド電極に印加する電圧
が、係る一端に近い素子に対して遠い素子の方が高い値
となることを特徴とする画像形成装置の駆動方法。