JPH08329864A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 列方向配線を直線のままにして列方向の配線
数も増やすことなくデルタ配列された蛍光体を発光でき
る画像表示装置を提供することを目的とする。 【構成】 一対の電極と電子放出部とを具備する表面伝
導型放出素子を複数の行に亙って接続しマトリクス状に
形成したマルチ電子ビーム源と、電子ビーム源より放出
される電子により発光する蛍光体１５０とを備えた画像
表示装置において、ＲＧＢの蛍光体が複数行に亙って、
隣接する行間で蛍光体の位置が行方向にほぼ１／２ずれ
て配設され、蛍光体のそれぞれのほぼ中心が行方向に隣
接する表面伝導型放出素子の電子放出部５３の間をほぼ
３：１に分割する位置の上方に来るように配設されてお
り、表面伝導型電子放出素子に印加する電位方向を行毎
に反転させ画像信号に応じて駆動する。これにより各電
子放出素子空放出される電子は斜め上方に位置している
蛍光体１５０に衝突して発光する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子源として表面伝導
型放出素子を用い、これらを２次元平面上に複数個配置
した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は、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、表面伝導型電子放出素子や、
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】また、ＦＥ型の例は、例えば、W. P. Dyke
＆W. W. Dolan，“Field emission”，Advance in Elec
tron Physics, 8, 89 (1956)や、或は、C. A. Spindt,
“Physical Properties of thin-film field emission
catheodes with molybdenumcones”，J. Appl. Phys.,
47, 5248 (1976)等が知られている。

【０００４】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。

【０００５】表面伝導型電子放出素子としては、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。

【０００６】また、表面伝導型電子放出素子は、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。この表面伝導型電子放出素子としては、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 Fi
lms”,，9,317(1972)］や、Ｉｎ2 Ｏ3 ／ＳｎＯ2 薄膜
によるもの［M. Hartwelland C. G. Fonstad:“IEEE Tr
ans. 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（１
９８３）］等が報告されている。

【０００７】これらの表面伝導型電子放出素子の素子構
成の典型的な例として、M. Hartwellらによる素子の平
面図を図２０に示す。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。この導電性薄膜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。尚、図中の間隔Ｌは、０．５〜１［ｍｍ］，Ｗは
０．１［ｍｍ］で設定されている。また、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。

【０００８】M. Hartwellらによる素子を初めとして上
述の表面伝導型電子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、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。そして、この通電フォーミング後に導電性薄膜３０
０４に適宜の電圧を印加した場合には、その亀裂付近に
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電子
放出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６４−３１３３２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。

【００１２】図２１に示すように、赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）３色の画素が三角形状に並んでいる配
列をデルタ配列と呼ぶ。このデルタ配列は、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、画素のピ
ッチが行方向に１／２ピッチずれている。このようなデ
ルタ配列の表示装置を作るために、液晶表装置では図２
２のように、列方向配線を蛇行させている（特公平３−
６４０４６号）。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このように、デルタ配
列の表示装置において、列方向配線を蛇行させると、列
方向配線が直線である場合に比べて製造が難しいという
問題点があった。

【００１４】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、列方向配線を直線のままにしてデルタ配列された画
像表示装置を提供することを目的とする。

【００１５】また本発明の目的は、所定の列方向配線が
常に所定の色の蛍光体を発光させるための駆動信号を伝
播するようにして駆動回路の構成を簡単にできる画像表
示装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の画像表示装置は以下のような構成を備える。
即ち、一対の電極と電子放出部とを具備する表面伝導型
放出素子を複数の行に亙って接続しマトリクス状に形成
したマルチ電子ビーム源と、前記電子ビーム源より放出
される電子により発光する蛍光体とを備えた画像表示装
置において、前記蛍光体が複数行に亙って、隣接する行
間で前記蛍光体の位置が行方向にほぼ１／２ずれて配設
され、前記蛍光体のそれぞれのほぼ中心が行方向に隣接
する表面伝導型放出素子の電子放出部の間をほぼ３：１
に分割する位置の上方に来るように配設された蛍光面
と、前記表面伝導型電子放出素子に印加する電位方向を
前記行毎に反転させ、画像信号に応じて駆動する駆動手
段とを有する。

【００１７】

【作用】以上の構成において、蛍光体が複数行に亙っ
て、隣接する行間で蛍光体の位置が行方向にほぼ１／２
ずれて配設され、これら蛍光体のそれぞれのほぼ中心が
行方向に隣接する表面伝導型放出素子の電子放出部の間
をほぼ３：１に分割する位置の上方に来るように配設さ
れており、これら表面伝導型電子放出素子に印加する電
位方向を行毎に反転させ、画像信号に応じて駆動するよ
うに動作する。これにより、各表面伝導型電子放出素子
は、その位置がずらされて配設されている蛍光体に向け
て電子を放出して画像を表示することができる。

【００１８】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の好適な実
施例を詳細に説明する。

【００１９】＜第１実施例＞図１は、本発明の一実施例
の画像表示装置の構成を示すブロック図である。尚、こ
の第１実施例では、飛び越し走査を行わない場合で説明
する。

【００２０】同期分離回路１４は、ＮＴＳＣ信号ｓ１の
同期信号と映像信号を分離する。この同期分離回路１４
で分離された同期信号はタイミング制御回路３へ、映像
信号は信号処理部１へ送られる。信号処理部１は、映像
信号にＡ／Ｄ変換などの信号処理を施した後、これを変
調信号発生部２へ送る。変調信号発生部２では、１ライ
ン分の映像信号をシリアル−パラレル変換し、パルス幅
変調信号ｓ４として、ＭＯＳ−ＦＥＴ１１のゲートヘ出
力している。

【００２１】スイッチング回路４は、ゲート１１より出
力される映像信号ｓ５の極性を反転させるための回路で
ある。ディスプレイパネル１２内の電子放出素子１３
は、後述する図３に示すように、対向する一対の電極５
６，５７間に電子放出部５３が挟まれた構造をしてい
る。この一対の電極５６，５７にかける電圧の極性を反
転することにより、電子放出素子１３は電子を放出する
方向を、例えば図３に示すように図面の右方向に放出し
たり、或はその逆に左方向に放出させることができる。
尚、タイミング制御回路３よりの制御信号ｓ２は、映像
信号ｓ５の極性を反転するタイミングを制御する信号で
ある。また、１０は映像信号ｓ５の極性を反転させるた
めのスイッチで、後述するスイッチ８と連動して切り替
えられる。

【００２２】スイッチング回路５は、走査信号ｓ６の極
性を反転させるための回路である。パルス発生器６は、
同じ極性のパルス信号ｓ７を発生し続ける。そして、タ
イミング制御回路３よりの信号ｓ３によりスイッチ８が
切り替わることにより、パルス発生器６よりのパルス信
号ｓ７が反転器９を通ると、そのパルス信号ｓ７の極性
が反転し、通らなければ反転しない。そして、このスイ
ッチング回路５を通ったパルス信号ｓ７は、走査行選択
回路７によって表示駆動する行が選択された走査信号ｓ
６としてディスプレイパネル１２に送られる。

【００２３】図２は、本実施例のディスプレイパネル１
２の構成を説明するための図である。

【００２４】電子放出素子１３は、対向する２つの電極
５６、５７と、これら電極５６，５７に挟まれた電子放
出部５３とを有している。これら電極５６，５７間に、
ある値以上の電圧をかけることにより電子放出部５３か
ら電子が放出される。図示のように、電極５７は列方向
配線５４と接続されており、映像信号ｓ５の電位と同電
位になる。また電極５６は行方向配線５５に接続されて
おり、このラインが選択されて表示走査されている間は
走査信号ｓ６の電位と同電位になる。ここで、映像信号
ｓ５と走査信号ｓ６の極性を反転すれば、電極５６，５
７に加わる電位の極性も反転する。従って、電子放出部
５３に印加される電圧の極性も反転する。こうして電子
放出部５３に印加される電圧の極性が反転すると、その
電子放出部５３から放出される電子の軌道は、図３に示
すように変化する。

【００２５】図３は、図２の断面Ａで切った場合の１つ
の電子放出素子の構成を示す断面図である。

【００２６】フェースプレート１０１の内側（電子放出
素子部５３側）には、図示のように蛍光体１１０，１１
１が塗布されている。電極５６，５７は、それぞれ行方
向配線５５、列方向配線５４と接続されており、ある値
以上の電圧（例えばＶｆ［ｖ］）が印加されると電子放
出部５３から電子が放出される。電子が放出されると、
フェースプレート１０１と電子放出部５３との間に印加
された電圧Ｖａ［Ｖ］によって、その電子はフェースプ
レート１０１方向に加速され、フェースプレート１０１
の蛍光体１１０又は１１１にに照射される。このとき電
子は、中心軸１００に沿って真上に進むのではなく電子
軌道１０２、或いは電子軌道１０３を描いて進む。い
ま、電極５６が負極性で電極５７が正極性となるように
電圧Ｖｆを印加したとき（図の実線）は、電子放出部５
３から放出された電子は、電子軌道１０３（実線）に示
す軌道上を進む。逆に、電極５６が正極性で、電極５７
が負極性となるように電圧Ｖｆが印加された時は（図の
点線）、電子放出部５３から放出される電子の軌道は電
子軌道１０２（点線）で示すようになる。この時の中心
軸１００と電子のランディング位置との距離Ｌｅｆは、
次式（１）により算出できる。

【００２７】 Ｌｅｆ＝２×Ｋ×Ｌｈ×ＳＱＲＴ（Ｖｆ／Ｖａ） （１） 但し、Ｌｈ［ｍ］は、電子放出素子１３と蛍光体１１０
あるいは１１１との距離を示し、Ｋは、電子放出素子１
３の種類や形状により決まる定数である。また、ＳＱＲ
Ｔ（Ｖｆ／Ｖａ）は、Ｖｆ／Ｖａの平方根を示してい
る。

【００２８】次に、本実施例の表示装置の動作を、図１
を用いて説明する。

【００２９】例えばＴＶ受像回路等より入力されるＮＴ
ＳＣ信号は、同期分離回路１４で同期信号と映像信号に
分けられる。同期信号はタイミング制御回路３に送ら
れ、映像信号は信号処理部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
ジタルの映像信号を変調信号発生部２へ送る。変調信号
発生部２では、信号処理部１から送られてきた映像信号
の１ライン分のデータをシリアル−パラレル変換し、パ
ルス幅変調信号ｓ４としてＭＯＳ−ＦＥＴ１１のゲート
へ送り出す。

【００３０】スイッチング回路４は、映像信号ｓ５の極
性を反転させるための回路で、スイッチ１０には、タイ
ミング制御回路３からスイッチ切替え信号ｓ２が入力さ
れており、この切替え信号ｓ２に従って、スイッチ１０
の接続がａ端子とｂ端子との間で切り換えられる。いま
スイッチ１０がａ端子と接続されている時は、負極性の
映像信号ｓ５がディスプレイパネル１２に送られ、逆に
スイッチ１０が端子ｂと接続されているときは、正極性
の映像信号ｓ５が出力されることになる。この正と負の
極性の切り換えは、１水平同期期間（１Ｈ）ごとに行わ
れる。

【００３１】スイッチング回路５は、ディスプレイパネ
ル１２に入力される走査信号ｓ６の極性を反転させるた
めの回路である。まず、パルス発生器６が同じ極性（例
えば正極性）で１Ｈ周期のパルス信号ｓ７を発生する。
スイッチ８は、タイミング制御回路３よりのスイッチ切
替え信号ｓ３により、１Ｈごとに切り替えられる。即
ち、スイッチ８が端子ｃと接続しているときは、パルス
信号ｓ７はそのままスイッチング回路５を通過して走査
行選択回路７に入力される。一方、スイッチ８が端子ｄ
と接続されている時は、パルス信号ｓ７は反転器９によ
り極性を反転されて（負極性）、走査行選択回路７へ送
られる。こうして１水平同期期間ごとに極性が反転さ
れ、走査行選択回路７に選択された走査信号ｓ６がディ
スプレイパネル１２の選択行に送られる。

【００３２】次に、本実施例の動作を図４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と同
じものである。

【００３３】ＮＴＳＣ信号ｓ１の映像信号は、信号処理
部１及び偏重信号発生部２により信号処理されてパルス
幅変調信号ｓ４となる。図４におけるパルス幅変調信号
ｓ４は、ある一本の列方向の信号線に注目し、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ｓ
４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。スイッチング回路４を切替え
るスイッチ切替え信号ｓ２は、１Ｈごとに発生され、こ
のスイッチ切替え信号ｓ２によりスイッチ１０が切り換
えられる。

【００３４】図４におけるスイッチ切替え信号ｓ２の
ａ，ｂは、スイッチ１０における端子との接続状態を示
している。即ち、スイッチ１０が端子ａと接続されてい
る時は映像信号ｓ５が負極性に、端子ｂと接続されてい
る時は、映像信号ｓ５が正極性になる。このときの映像
信号ｓ５の様子が、図４の映像信号ｓ５で示されてい
る。尚、映像信号ｓ５を示す細実線は接地電位（＝０
［Ｖ］）を表している。この映像信号ｓ５のパルス幅
は、パルス幅変調信号ｓ４の幅Ｌと等しくなる。

【００３５】また、パルス発生器６より出力されるパル
ス信号ｓ７も又前述のように１Ｈ周期で発生する。本実
施例では、パルス信号ｓ７は正極性とする。タイミング
制御回路３より出力されるスイッチ８を切り換えるため
の信号ｓ３もまた１Ｈ周期で発生しており、これにより
スイッチ８は、１Ｈごとに端子ｃと端子ｄに切り替えら
れて接続される。図４における信号ｓ３のｃ，ｄは、ス
イッチ８における端子，ｄとの接続状態を示している。
これに伴って走査信号ｓ６は、図４に示すように、１Ｈ
ごとに極性が反転された信号となる。

【００３６】図５は以上のように表示装置を駆動した
際、各々の電子放出部５３から蛍光体に向かってどのよ
うに電子が照射されるかを示した図で、図の行方向をＸ
方向に、列方向をＹ方向としてＸ、Ｙ、Ｚ座標系を定め
た時、ｎ行目と（ｎ＋１）行の放出素子に沿って、ＸＺ
平面で切った断面図を示している。

【００３７】図５において、上側がｎ行目の電子放出素
子の断面図で、下側が（ｎ＋１）行目の電子放出素子の
断面図である。本実施例の表示装置では、図２１に示す
ように画素配列がデルタ配列であるため、ｎ行目と（ｎ
＋１）行目とで、蛍光体１５０は水平方向に１／２ピッ
チずれて配設されている。前述のように、電極５７は列
方向配線５４（配線ｉ〜配線ｌ）に接続されており、電
極５６は行方向配線５５に接続されている。図のよう
に、これら電極の位置はｎ行目と（ｎ＋１）行目とで水
平方向にずれておらず、そのため列方向配線ｉ〜配線ｌ
は各々一本の直線で構成されている。これら電極５６，
５７間に所定電圧値以上の電圧が印加されると、これら
電極５６，５７に挟まれた電子放出素子１３に存在する
電子放出部５３から電子が放出され、図示のような電子
軌道１５５を描いて蛍光体１５０に照射される。また、
図に示すように、各蛍光体１５０のＸ軸方向の中心位置
が、電子放出部５３の間を３：１に分割する位置の上方
にある。

【００３８】次に、ｎ行目と（ｎ＋１）行目の２つの行
の電子放出素子の駆動方法を説明する。

【００３９】まずｎ行目の行方向配線５５が選択され、
この行方向配線５５に負極性の走査信号ｓ６が入力され
る。これと同期して、列方向配線５４に正極性の映像信
号ｓ５が入力される。これにより電極５７の電位は正極
性になり、電極５６の電位は負極性になる。これによ
り、電子放出部５３から図のような電子軌道１５５を描
いて電子が蛍光体１５０に照射される。次に、（ｎ＋
１）行目の行方向配線５５が選択され、この行方向配線
５５に正極性の走査信号ｓ６が入力され、これと同期し
て、列方向配線５４には負極性の映像信号ｓ５が入力さ
れる。これにより、電極５７の電位は負極性となり、電
極５６の電位は正極性となる。こうして、電子放出部５
３から図のような電子軌道１５５を描いて、電子が蛍光
体１５０に照射される。このように連続する２ラインに
おいて、電子放出部５３に印加する電圧の極性を反転す
ることにより、蛍光体１５０がデルタ配列されている表
示装置において、列方向の配線を直線にして表示回路を
構成することができる。

【００４０】尚、図５では、ｎ行目の配線ｉと（ｎ＋
１）行目の配線ｊ，ｋで１画素を形成している。

【００４１】また、図６に示すように電子軌道の出力方
向と、その軌道の長さを変えることにより、電子放出部
５３と蛍光体１５０の組み合わせが図５とは異なる構成
を採ることも可能である。このような電子軌道の変化
は、前述の（１）式のＶａ，Ｖｆの値を変えることで可
能となる。しかし、図５のような構成とした場合は、一
本の列方向配線５４には同一の色信号が流れるため（配
線ｉにはＲ信号、配線ｊにはＧ信号、配線ｋにはＢ信
号）、駆動回路が単純化できるという長所がある。図６
の例では、ｎ行目の列方向配線ｊと、（ｎ＋１）行の列
方向配線ｉ，ｊとで１画素を構成している。

【００４２】＜第２実施例＞次に本発明の第２実施例と
して、ＮＴＳＣ信号を飛び越し走査して表示する方法を
説明する。尚、この第２実施例も、前述の第１実施例と
同様に、図１の回路で実現できる。但し、図１における
スイッチ８、スイッチ１０の切り換えの周期は１水平走
査期間（１Ｈ）ではなく１フィールド期間である。また
飛び越し走査するため、走査行選択回路７は、１行おき
に走査行を選択する必要がある。また、この第２実施例
では、電子放出素子は前述の第１実施例と同じものを用
い、図２に示すように配線する。

【００４３】次に、本実施例における動作を図６のタイ
ミングチャートを用いて説明する。なお、図中の記号は
図１と同じものを採用している。

【００４４】ＮＴＳＣ信号ｓ１の映像信号は、信号処理
部１及び変調信号発生部２で信号処理されてパルス幅変
調信号ｓ４となる。このパルス幅変調信号ｓ４は、ある
一本の列方向信号に注目し、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、その輝点（画素）が明るく感じる。スイッチ切
替え信号ｓ２は１フィールド期間ごとに発生されてスイ
ッチ１０の接続を切り換える。図６の信号ｓ２における
ａ，ｂは、スイッチ１０が接続される端子を表してい
る。いま、スイッチ１０が端子ａに接続されている時は
映像信号ｓ５が負極性に、端子ｂに接続されている時は
映像信号ｓ５が正極性になる。この映像信号ｓ５の様子
が、図６のｓ５に示されている。図中の細実線は、接地
電位（＝０［Ｖ］）を表す。この映像信号ｓ５のパルス
幅は、パルス幅変調信号ｓ４の幅Ｌと等しくなる。

【００４５】又、パルス信号ｓ７は、１Ｈ周期で発生し
ており、この実施例では、パルス信号ｓ７は正極性とす
る。そして、スイッチ８を切り換えるための信号ｓ３は
１フィールド期間の周期で発生する。これによりスイッ
チ８は、１フィールド期間ごとに端子ｃと端子ｄに接続
されるように切り替えられる。これに伴って、走査信号
ｓ６は、図６に示すようにフィールドごとに極性が反転
した信号となる。またこの第２実施例では飛び越し走査
をするために、奇数フィールドは１行目、３行目、５行
目、…のように奇数行目に表示し、偶数フィールドは２
行目、４行目、６行目、…というように、偶数行目に表
示する。このときも、映像信号ｓ５と走査信号ｓ６の極
性は常に反対でなければならない。

【００４６】［ディスプレイパネル１２の構成と製造
法］次に、本実施例に適用した画像表示装置のディスプ
レイパネル１２の構成と、その製造法について、具体的
な例を示して説明する。

【００４７】図８は、本実施例に用いたディスプレイ
（表示）パネル１２の斜視図であり、その内部構造を示
すためにパネル１２の１部を切り欠いて示している。

【００４８】図中、１００５はリアプレートで、前述の
リアプレート１５３に対応している。１００６は側壁、
１００７はフェースプレートで、このフェースプレート
１００７は、前述のフェースプレート１０１に対応して
いる。これら１００５〜１００７により、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。

【００４９】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。（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
例においては、Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４とした）。
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１００４により単純
マトリクス配線されている。前記１００１〜１００４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。

【００５０】本実施例においては、気密容器のリアプレ
ート１００５にマルチ電子ビーム源の基板１００１を固
定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板１００
１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１００
１自体を用いてもよい。

【００５１】また、フェースプレート１００７の下面に
は、蛍光膜１００８（前述の実施例の蛍光体１５０に相
当）が形成されている。本実施例はカラー表示装置であ
るため、蛍光膜１００８の部分にはＣＲＴの分野で用い
られる赤、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９に示すように、ＲＧ
Ｂの各色に対応した蛍光体がデルタ形状に配列されてお
り、各色の蛍光体間には黒色の導電材１０１０が設けら
れている。この黒色の導電材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。

【００５２】尚、モノクロームの表示パネルを作成する
場合には、単色の蛍光体を蛍光膜１００８に用いればよ
く、また黒色導電材１０１０は必ずしも必要としない。

【００５３】また、蛍光膜１００８のリアプレート１０
０５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
射して光の利用率を向上させるためや、負イオンの衝突
から蛍光膜１００８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。このようなメタルバック１００
９は、蛍光膜１００８をフェースプレート１００７上に
形成した後、蛍光膜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。

【００５４】また、本実施例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。

【００５５】また、Ｄx1〜Ｄxm，Ｄy1〜Ｄyn及びＨｖ
は、この表示パネル１２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。これらＤx1〜Ｄxmは、マルチ電子ビーム源の行方向
配線５５と接続され、Ｄy1〜Ｄynはマルチ電子ビーム源
の列方向配線５４と接続され、Ｈｖはフェースプレート
１００７のメタルバック１００９と電気的に接続されて
いる。

【００５６】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［Ｔ
ｏｒｒ］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マイナス５乗ないしは１×１０マイナス７乗［Ｔｏ
ｒｒ］の真空度に維持される。

【００５７】以上、本発明の一実施例の表示パネル１２
の基本構成とその製法について説明した。

【００５８】次に、前記実施例の表示パネル１２に用い
たマルチ電子ビーム源の製造方法について説明する。本
実施例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、上記実施例の表示パネル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１００２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ビーム源の構造について述べる。

【００５９】［表面伝導型放出素子の好適な素子構成と
その製法］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。

【００６０】＜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、その製
法について説明する。

【００６１】図１０（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）および断面図（ｂ）である。

【００６２】図中、１１０１は基板、１１０２と１１０
３は素子電極（前述の電極５６，５７に対応）、１１０
４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
り形成した薄膜を示している。基板１１０１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、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。

【００６３】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等の金属、あるいはこれらの金属の合金、あるいは
Ｉｎ2 Ｏ3 −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１１０２，１１０３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。

【００６４】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、中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。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。

【００６５】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、なかでも好ましいのは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。

【００６６】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。

【００６７】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 ，Ｉｎ2
Ｏ3 ，ＰｂＯ，Ｓｂ2Ｏ3 ，等の酸化物や、ＨｆＢ2 ，
ＺｒＢ2 ，ＬａＢ6 ，ＣｅＢ6 ，ＹＢ4 ，ＧｄＢ4 ，等
の硼化物や、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，Ｓｉ
Ｃ，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。

【００６８】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／ｓｑ］の範囲に含
まれるよう設定した。

【００６９】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１０の例においては、
下から、基板１１０１、素子電極１１０２，１１０３、
導電性薄膜１１０４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。

【００７０】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１０においては模
式的に示した。

【００７１】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及びその近
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。

【００７２】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
とするのより好ましい。

【００７３】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１０においては模式
的に示し、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。

【００７４】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施例においては以下のような素子を用いた。

【００７５】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。これら素子電極１１０２，１１０３の厚さｄは、１
０００［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。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。

【００７６】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。

【００７７】図１１（ａ）〜（ｅ）は、本実施例の表面
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１１と同一である。

【００７８】（１）まず、図１１（ａ）に示すように、
基板１１０１上に素子電極１１０２及び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１１０２，１１０３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１１（ａ）に示した一対
の素子電極（１１０２と１１０３）を形成する。

【００７９】（２）次に、図１１（ｂ）に示すように、
導電性薄膜１１０４を形成する。

【００８０】この導電性薄膜１１０４を形成するにあた
っては、まず図１１（ａ）の基板１１０１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１１０４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、本実施例
では主要元素としてＰｄを用いた。また、実施例では塗
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。

【００８１】また、微粒子膜で作られる導電性薄膜１１
０４の成膜方法としては、本実施例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。

【００８２】（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。

【００８３】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。
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１
１０５）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。

【００８４】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１２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。

【００８５】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、本実施例の場合には同図に示したようにパルス幅Ｔ
１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（図１１（ｃ））で計測した。

【００８６】本実施例においては、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
る毎に１回の割合で、モニタ・パルスＰｍを挿入した。
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。

【００８７】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、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。

【００８８】（４）次に、図１１（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。

【００８９】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１１０５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。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。

【００９０】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。

【００９１】この時の通電方法をより詳しく説明するた
めに、図１３（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。本実施例において
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を１０［ミリ秒］とした。尚、上述の通電条件は、本
実施例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。

【００９２】図１１（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。尚、基板１１０１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１２の蛍光面をアノード電極１１１
４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１
１１２の動作を制御する。

【００９３】この電流計１１１６で計測された放出電流
Ｉｅの一例を図１３（ｂ）に示すが、活性化電源１１１
２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。

【００９４】なお、上述の通電条件は、本実施例の表面
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。

【００９５】以上のようにして、図１１（ｅ）に示す平
面型の表面伝導型放出素子を製造した。

【００９６】［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。

【００９７】図１４は、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る。

【００９８】図中、１２０１は基板、１２０２と１２０
３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。

【００９９】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１０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。

【０１００】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１４（ａ）〜（ｆ）は、本実施例
における製造工程を説明するための断面図で、各部材の
表記は図１４と同一で、以下の（１）〜（７）に従って
製造される。

【０１０１】（１）まず、図１５（ａ）に示すように、
基板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０１０２】（２）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１２０６を積層する。この
絶縁層１２０６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。

【０１０３】（３）同図（ｃ）に示すように、絶縁層１
２０６の上に素子電極１２０２を形成する。

【０１０４】（４）同図（ｄ）に示すように、絶縁層１
２０６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。

【０１０５】（５）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。この導電性薄
膜１２０４を形成するには、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。

【０１０６】（６）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１２０５を形成する。
（図１１（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。） （７）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１２０５近傍に炭素もしくは炭素化合物１２
１３を堆積させる。（図１１（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１５（ｆ）に示す垂直型の表面伝
導型放出素子を製造した。 ［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、次にこの表面伝導型電子放出素子
を表示装置に用いた場合の特性について述べる。

【０１０７】図１６は、本実施例の表面伝導型電子放出
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、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。

【０１０８】本実施例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。

【０１０９】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。

【０１１０】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Ｉ
ｅの大きさを制御できる。

【０１１１】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。

【０１１２】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Ｖ
ｔｈ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。

【０１１３】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。

【０１１４】［多数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］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
子ビーム源の構造について述べる。

【０１１５】図１７に示すのは、前記図８の表示パネル
１２に用いたマルチ電子ビーム源の平面図である。前述
したように、基板１００１上には、図１０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５５と列方向配線５４に接続され、単純マ
トリクスに配線されている。行方向配線５５と列方向配
線５４とが交差する部分には、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。

【０１１６】図１７のＡ−Ａ’に沿った断面形状を図１
８に示す。

【０１１７】なお、このような構造のマルチ電子源は、
予め基板１００１上に行方向配線５５、列方向配線５
４、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とを形成した後、行方向配線
５５および列方向配線５４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。

【０１１８】図１９は、本実施例の表面伝導型放出素子
を電子ビーム源として用いたディスプレイパネル１２
に、例えばテレビジョン放送等の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ブロック図である。

【０１１９】図中、１２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１２の駆動回路で、
２１０１ａは映像信号を出力する駆動回路、２１０１ｂ
は走査信号を出力する駆動回路を示している。尚、本実
施例の表示装置は、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、本実施例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。

【０１２０】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。

【０１２１】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
の処方式でもよい。また、これらより更に多数の走査線
よりなるＴＶ信号（例えばＭＵＳＥ方式等のいわゆる高
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１２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。

【０１２２】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。また、画像入力インターフェース回路２１１１
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。

【０１２３】画像メモリインターフェース回路２１１０
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。画像メ
モリインターフェース回路２１０９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。
画像メモリインターフェース回路２１０８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２１０４に出力される。

【０１２４】入出力インターフェース回路２１０５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。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ＣＰＵ２１０６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の画像の生成に必要な
回路が組み込まれている。

【０１２５】本実施例の回路により生成された表示用画
像データは、デコーダ２１０４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。

【０１２６】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。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。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。

【０１２７】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。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。

【０１２８】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，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。

【０１２９】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と協動して画素の間引
き、補間、拡大、縮小、合成等の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。

【０１３０】マルチプレクサ２１０３は、前記ＣＰＵ２
１０６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
ａ，２１０１ｂ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。また、ディスプレイパネルコントローラ２１０２
は、前記ＣＰＵ２１０６より入力される制御信号に基づ
き駆動回路２１０１ａ，２１０１ｂの動作を制御するた
めの回路である。

【０１３１】まず、ディスプレイパネル１２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２１０１ａ，２１０１ｂに対して
出力する。

【０１３２】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２１０１ａ，２１０１ｂに対し
て出力する。

【０１３３】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２１０１ａ，２１０１ｂに対
して出力する場合もある。駆動回路２１０１ａ，ｂは、
ディスプレイパネル１２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２１０２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。

【０１３４】以上、各部の機能を説明したが、図２０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
２に表示することが可能である。即ち、テレビジョン放
送等の各種の画像信号はデコーダ２１０４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２１０１ａ，２１０１ｂ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２１０１ａ，２１０１ｂの動
作を制御するための制御信号を発生する。駆動回路２１
０１ａ，２１０１ｂは、画像信号と制御信号に基づいて
ディスプレイパネル１２に駆動信号を印加する。

【０１３５】これにより、ディスプレイパネル１２にお
いて画像が表示される。これらの一連の動作は、ＣＰＵ
２１０６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２１０４に内蔵する画像メモ
リや、画像生成回路２１０７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、画像の縦横比変換等の画像処理や、
合成、消去、接続、入れ換え、はめ込み等の画像編集を
行うことも可能である。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。

【０１３６】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
ードプロセッサ等の事務用端末機器、ゲーム機などの機
能を一台で兼ね備えることが可能で、産業用あるいは民
生用として極めて応用範囲が広い。

【０１３７】なお、図２０は、表面伝導型放出素子を電
子ビーム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２０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。

【０１３８】本表示装置においては、とりわけ表面伝導
型放出素子を電子ビーム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
出素子を電子ビーム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
実施例の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。

【０１３９】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても、１つの機器から成る装置に適用
しても良い。また、本発明はシステム或は装置に本発明
を実施するプログラムを供給することによって達成され
る場合にも適用できる。

【０１４０】以上説明したように本実施例によれば、デ
ルタ配列の蛍光体を備える表示装置において、蛍光体の
配列に合わせて電子放出素子の位置を決定し、それら電
子放出素子を接続するための列方向配線を蛇行させる必
要がなくなる。そのため、列方向配線が直線で良くな
り、配線パターンを作成する負荷を軽減できる。

【０１４１】また、列方向配線の蛇行を防ぐために列方
向配線の数を２倍にする必要もなくなるという効果があ
る。

【０１４２】また、列方向の配線を直線にできるため、
線抵抗をより小さくでき、線抵抗による画像濃度の変動
を抑えて、表示される画像の質の低下を防止できる効果
がある。

【０１４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、列
方向配線を直線のままにしてデルタ配列された蛍光体を
発光できる効果がある。

【０１４４】また本発明によれば、所定の列方向配線が
常に所定の色の蛍光体を発光させるための駆動信号を伝
播するようにして駆動回路の構成を簡単にできるという
効果がある。

【０１４５】また本発明によれば、列方向配線と行方向
配線とを共に直線パターンで配線できるため、製造工程
を簡略化できる画像表示装置を提供することができる。

【０１４６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の表示装置の表示駆動回路の構成を示
すブロック図である。

【図２】本実施例の表示パネルにおける電子放出素子の
配列を説明する図である。

【図３】本実施例の電子放出素子の電子放出部から放出
された電子の軌道を表す図である。

【図４】本発明の第１実施例における、飛び越し走査を
せずに表示装置を駆動する際のタイミングチャートであ
る。

【図５】第１実施例において、電子放出部から電子が放
出され蛍光体に照射される様子を示した図である。

【図６】本発明の他の実施例において、電子放出部から
電子が放出され蛍光体に照射される様子を示した図であ
る。

【図７】本発明の第２実施例における、飛び越し走査を
して表示装置を駆動する際のタイミングチャートであ
る。

【図８】本発明の実施例の画像形成装置の表示パネルの
構成を示す一部分解斜視図である。

【図９】従来の画像形成装置の蛍光面の模式図である。

【図１０】本実施例で用いた平面型の表面伝導型放出素
子の平面図（ａ）と、その断面図（ｂ）である。

【図１１】本実施例の平面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１２】本実施例における通電フォーミング処理の印
加電圧波形を示す図である。

【図１３】本実施例における通電活性化処理の際の印加
電圧波形（ａ）と、放出電流Ｉｅの変化（ｂ）を示す図
である。

【図１４】本実施例で用いた垂直型の表面伝導型放出素
子の平面図である。

【図１５】本実施例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１６】本実施例で用いた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１７】本実施例のマルチ電子源の配列を説明する図
である。

【図１８】図１７のＡ−Ａ’で示したマルチ電子ビーム
源の基板の断面図である。

【図１９】本発明の実施例の画像形成装置の構成を示す
ブロック図である。

【図２０】従来の表面伝導型放出素子の一例を示す図で
ある。

【図２１】従来のカラー画像表示装置の画素の配列を示
す図である。

【図２２】従来のマトリクス配線された配線を説明する
図である。

【符号の説明】

１ 信号処理部 ２ 変調信号発生部 ３ タイミング制御回路 ４，５ スイッチング回路 ６ パルス発生器 ７ 走査行選択回路 ８，１０ スイッチ ９ 反転器 １１ ＭＯＳ−ＦＥＴゲート １２ ディスプレイパネル １３，１００２ 電子放出素子 ５３ 電子放出部 ５４ 列方向配線 ５５ 行方向配線 ５６，５７ 電極 １０１，１００７ フェースプレート １１０，１５０ 蛍光体 １５４，１００５ リアプレート １００１ 基板

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の電極と電子放出部とを具備する表
   面伝導型放出素子を複数の行に亙って接続しマトリクス
   状に形成したマルチ電子ビーム源と、前記電子ビーム源
   より放出される電子により発光する蛍光体とを備えた画
   像表示装置において、 前記蛍光体が複数行に亙って、隣接する行間で前記蛍光
   体の位置が行方向にほぼ１／２ずれて配設され、前記蛍
   光体のそれぞれのほぼ中心が行方向に隣接する表面伝導
   型放出素子の電子放出部の間をほぼ３：１に分割する位
   置の上方に来るように配設された蛍光面と、 前記表面伝導型電子放出素子に印加する電位方向を前記
   行毎に反転させ、画像信号に応じて駆動する駆動手段
   と、を有することを特徴とする画像表示装置。
2. 【請求項２】 前記蛍光体のそれぞれは、更に列方向に
   関して前記表面伝導型放出素子の電子放出部のほぼ上方
   に来るように配置されていることを特徴とする請求項１
   に記載の画像表示装置。
3. 【請求項３】 前記蛍光体のそれぞれは、前記表面伝導
   型電子放出素子より放出される電子が照射されることに
   より赤色または緑色または青色のいずれかの色に発光
   し、これら３色が三角形状をなして配置されていること
   を特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
4. 【請求項４】 前記マトリクスの列方向配線のそれぞれ
   は、同じ色の蛍光体を駆動するための信号を出力するこ
   とを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
5. 【請求項５】 前記駆動手段は、前記表面伝導型電子放
   出素子のそれぞれが当該表面伝導型電子放出素子の真上
   の蛍光体の隣の蛍光体に電子を放出するように駆動する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
6. 【請求項６】 前記駆動手段は、前記表面伝導型電子放
   出素子のそれぞれが当該表面伝導型電子放出素子の真上
   の蛍光体に電子を放出するように駆動することを特徴と
   する請求項１に記載の画像表示装置。
7. 【請求項７】 前記駆動手段は、 前記マルチ電子ビーム源の表面伝導型放出素子の内の駆
   動すべき行を選択するための走査行選択手段と、 前記走査行選択手段により選択された表面伝導型放出素
   子の行に画像信号に応じた駆動信号を印加するための駆
   動信号源と、 前記一対の電極に印加する駆動信号の電圧値を所定の期
   間ごとに反転するための反転手段とを備えることを特徴
   とする請求項１に記載の画像表示装置。
8. 【請求項８】 前記反転手段は、画像の１水平期間ごと
   に前記一対の電極に印加する電圧を反転させることを特
   徴とする請求項７に記載の画像表示装置。
9. 【請求項９】 前記反転手段は、画像の１フィールド期
   間ごとに前記一対の電極に印加する電圧を反転させるこ
   とを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。