JPH08331491A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 輝度均一性が高く、形状の対称性の高い輝点
を得、鮮明な画像を形成し得る画像形成装置を提供す
る。 【構成】 電極間に電子放出部を有する電子放出素子を
電子ビーム源として用いた画像形成装置において、電子
放出素子の電極間に印加される電圧が、電子放出期間中
に、電子放出開始電圧（Ｖｔｈ）以上の電圧とそれを超
える電圧（Ｖｄ）との間で往復して変化することを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子放出素子を電子ビ
ーム源として用いて構成した表示装置や露光装置等の画
像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子には大別して熱電子
放出素子と冷陰極電子放出素子の２種類が知られてい
る。冷陰極電子放出素子には電界放出型（以下、「ＦＥ
型」と称す。）、金属／絶縁層／金属型（以下、「ＭＩ
Ｍ型」と称す。）や表面伝導型電子放出素子等が有る。

【０００３】ＦＥ型の例としては、Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋｅ
ａｎｄ Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓ
ｓｉｏｎ”，Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｐｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）あるいはＣ．
Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，“Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒ
ｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｌｙ
ｂｄｅｎｕｍ ｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．，４７，５２４８（１９７６）等に開示されたもの
が知られている。

【０００４】ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ．Ｍｅａ
ｄ，“Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｕｎｎｅｌ−Ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．，３２，６４６（１９６１）等に開示されたもの
が知られている。

【０００５】表面伝導型電子放出素子の例としては、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．，１０，１２９０（１９６５）等
に開示されたものがある。

【０００６】表面伝導型電子放出素子は、絶縁性基板上
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
ソン等によるＳｎＯ₂ 薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によ
るもの［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ
Ｆｉｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂ Ｏ
₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ
ａｎｄ Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥＴｒａｎ
ｓ．ＥＤ Ｃｏｎｆ．”，５１９（１９７５）］、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）］等が報告されている。

【０００７】表面伝導型電子放出素子は、絶縁性の基板
上に形成された導電性薄膜に、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。

【０００８】表面伝導型電子放出素子の典型的な構成例
としては、絶縁性の基板上に設けた一対の素子電極間を
連絡する金属酸化物等の導電性薄膜に、予めフォーミン
グと称される通電処理により電子放出部を形成したもの
が挙げられる。フォーミングは、導電性薄膜の両端に直
流電圧あるいは非常にゆっくりとした昇電圧、例えば１
Ｖ／１分程度の昇電圧を印加通電することで通常行わ
れ、導電性薄膜を局所的に破壊、変形もしくは変質させ
て構造を変化させ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部
を形成する処理である。電子放出は、上記電子放出部が
形成された導電性薄膜に電圧を印加して電流を流すこと
により、電子放出部に発生した亀裂付近から行われる。

【０００９】上記表面伝導型電子放出素子は、構造が単
純で製造も容易であることから、大面積に亙って多数配
列形成できる利点がある。そこで、この特徴を活かすた
めの種々の応用が研究されている。例えば表示装置等の
画像形成装置への利用が挙げられる。

【００１０】従来、多数の表面伝導型電子放出素子を配
列形成した例としては、並列に表面伝導型電子放出素子
を配列し、個々の表面伝導型電子放出素子の両端（両素
子電極）を配線（共通配線とも呼ぶ）にて夫々結線した
行を多数行配列（梯型配置とも呼ぶ）した電子源が挙げ
られる（特開平１−３１３３２号公報、同１−２８３７
４９号公報、同２−２５７５５２号公報）。また、特に
表示装置においては、液晶を用いた表示装置と同様の平
板型表示装置とすることが可能で、しかもバックライト
が不要な自発光型の表示装置として、表面伝導型電子放
出素子を多数配置した電子源と、この電子源からの電子
線の照射により可視光を発光する蛍光体とを組み合わせ
た表示装置が提案されている（アメリカ特許第５０６６
８８３号明細書）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前記の冷陰極電子放出
素子、例えば表面伝導型電子放出素子を通常のＤＣ駆動
や図２３や図２４に示すような矩形或は三角波電圧パル
ス（Ｖｄは電子放出素子から安定して電子放出させるた
めの駆動電圧）で駆動した場合、画像形成部材である蛍
光体上に形成される電子ビームスポットの輝度に分布が
発生する。具体的には、電子放出素子の素子電極の正極
側上方の先端部の輝度が特に高くなる。

【００１２】上記の現象に関し、本発明者らが行った検
証実験をもとに説明する。

【００１３】図２５は、表面伝導型電子放出素子を用い
て電子放出実験を行った装置構成を示している。本発明
者らは、まず絶縁性基板１を良く洗浄し、該基板上に電
極ギャップＧを設けて素子電極４，５をＮｉを主成分と
する材料で１０００Åの厚さで作製した。尚、電極ギャ
ップＧは２μｍとし、ギャップのＹ方向の長さは３００
μｍとした。

【００１４】その後、有機溶剤中に分散したＰｄの微粒
子を素子電極上に塗布、焼成することにより素子電極ギ
ャップ間に微粒子膜を設けた。その後、素子電極間に通
電してフォーミングを行った。

【００１５】以上のようにして作製した電子放出素子を
１０^-6〜１０^-7ｔｏｒｒの真空チャンバー中に入れ、基
板上方４ｍｍにガラス板７の内面に蛍光体９が塗布され
たフェースプレート１０を配置した。そして、素子電極
４，５間に素子電圧Ｖｆを印加すると共に、放出された
電子の加速電圧Ｖａとして２ｋＶを透明電極８に印加
し、放出された電子の電流量（Ｉｅ）を透明電極８を流
れる電流量として測定しながら、蛍光体９上に形成され
る輝点１１の形状を確認した。その際、素子電圧Ｖｆを
０Ｖから徐々に上げていく（１Ｖ／分程度）と、約９Ｖ
から蛍光体９上に発光が認められＩｅが検出され始めた
ので、この電圧を電圧開始電圧としてＶｔｈと呼ぶこと
とする。

【００１６】その後、さらに素子電圧Ｖｆを上げていく
と、放出電流量Ｉｅが上昇して輝度も明るくなっていく
が、Ｖｆ＝１４Ｖ程度で十分と思われる輝度に達したの
で、定常的にはＶｆ＝１４Ｖで実験を行った。電子放出
素子を定常的に駆動する際の素子電圧Ｖｆの最適値は用
途によって異なると思われるが、以後、電子放出素子を
安定して駆動するための定常的な駆動電圧をＶｄとす
る。

【００１７】図２６に、素子電圧Ｖｆ＝１４Ｖの直流電
圧を印加したときの、輝点１１の形状を示す。図２６に
示すように、蛍光体９上に観察された輝点１１は、Ｘ方
向及びＹ方向に大きく広がっており、その径はＸ方向
（Ｓｘ）約１ｍｍ、Ｙ方向（Ｓｙ）約１．５ｍｍであっ
た。また、輝点１１の素子電極の正極側（図中Ｘ＋方
向）を輝点先端部２１、反対側を輝点尾部２２とする
と、輝点先端部２１に近い部分の輝度が一層高く、輝点
１１の中に更に輝度の高い輝度集中部２３が観察され
た。

【００１８】表面伝導型電子放出素子の電子放出機構に
ついては、十分に解明されているわけではないが、電子
放出素子から放出された電子が蛍光体９に照射されるこ
とにより蛍光体が発光して生じる輝点１１が、Ｘ，Ｙ両
方向にかなり大きく広がっていることから、表面伝導型
電子放出素子においては放出される電子がいろいろな方
向に初速度を持って射出するのではないかと本発明者ら
は考えている。

【００１９】放出される電子が初速度を持っていろいろ
な方向に射出する機構としては、電子放出部２において
電子が屈折、回折、散乱等の作用を受けるためではない
かと考えられるが、いずれにせよ放出された電子は、素
子電極間に電圧印加することにより形成される電界から
エネルギーを受けるため、電子の密度は電界の方向によ
って変化していき、図２５においてはＸ＋方向の正電極
側へ向かって射出する電子の密度が高くなり、結果とし
て図２６の輝点先端部２１で輝度が高い現象が起こるの
ではないかと考えられる。

【００２０】以上は、ＤＣ駆動で行った結果だが、素子
への印加電圧を図２３，図２４に示すような矩形或は三
角波のパルス電圧を周期的に或は連続に印加しても輝点
形状はほぼ同様で、輝点先端部において輝度が一層高い
現象が認められた。

【００２１】本発明は、以上の検証結果に基づいて成さ
れたものであり、より輝度均一性の高い電子ビームスポ
ットを形成し、画像形成装置において画素を形成すると
ころの輝点の形状の対称性を向上させ、より画像のきれ
が向上し、鮮明な画像を形成し得る画像形成装置を提供
することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
すべく成された本発明は、対向する一対の電極間に電子
放出部を有する電子放出素子が形成された基板と、該電
子放出素子から放出される電子ビームの照射により画像
を形成する画像形成部材とを備えた画像形成装置におい
て、電子放出素子の電極間に印加される電圧が、該電子
放出素子の電子放出期間において、電子放出開始電圧以
上の電圧とそれを超える電圧との間で少なくとも一回は
往復して変化することを特徴とする画像形成装置にあ
る。

【００２３】本発明の画像形成装置は、さらにその特徴
として、「前記電子放出開始電圧以上の電圧とそれを超
える電圧との間の印加電圧の変化の仕方が、時間変化に
対して直線的に変化するか曲線的に変化するか階段状に
変化するかのいずれかである」こと、「前記電子放出素
子が、冷陰極型の電子放出素子である」こと、「前記冷
陰極型の電子放出素子が、表面伝導型電子放出素子であ
る」こと、をも含むものである。

【００２４】本発明においては、電子放出素子の電極
（素子電極）間に印加され電子放出を行うための電圧と
して、前述した電子放出開始電圧（Ｖｔｈ）以上の電圧
と、それを超える電圧との間を、任意の電子放出期間に
おいて少なくとも一回は往復するような電圧波形を用い
るものである。

【００２５】以下、本発明による作用効果を確認するた
めに行った実験について、図３を用いて具体的に説明す
る。

【００２６】図３において、電子放出素子は前述したの
と同様の方法で作製した表面伝導型電子放出素子であ
る。電子放出素子を作製した絶縁性基板１を真空チャン
バー内に設置し、基板上方４ｍｍにフェースプレート１
０を配置し、透明電極８を介して２ｋＶの電圧を印加す
るのは、前述した検証実験と同様である。但し、本実験
においては、電子放出ための素子電圧Ｖｆとして、電子
放出開始電圧Ｖｔｈ＝９Ｖと、それを超え安定的に素子
を駆動する電圧であるＶｄ＝１４Ｖとの間を高い周波数
にて変化する交流電圧を印加している。この交流電圧の
波形としては、図４に示すような正弦波を用いた。ま
た、ここで言う高い周波数とは、電子放出素子を用いた
画像形成装置において、画像を形成するための駆動が成
されたとき、任意の電子放出期間において、少なくとも
一回は上記電圧間を往復する周波数である。

【００２７】更に説明すると、画像形成装置において、
画像を表示する際、画像の濃淡等を表現するため、各画
素が所謂階調を表現する必要が生じる。画像形成部材と
して蛍光体を用いた場合などは、蛍光体の輝点が画素を
形成するが、各輝点が上記階調を表現するためには、蛍
光体の場合はその輝度が変化すれば良い。蛍光体の輝度
を変化させるためには、単位時間内に蛍光体に流れる電
流量を変化させる方法と、蛍光体に電流を流す時間を変
える方法とがある。このうち、蛍光体に電流を流す時間
を変えることにより輝度を変化させ階調を表現する方法
は、一般的にパルス幅変調と呼ばれている。

【００２８】このパルス幅変調方式において、例えば２
５６階調を表現しようとする場合、電圧印加時間は単純
に考えて、２５６分割する必要がある。つまり、一番暗
い時の電圧印加時間は、一番明るい時の印加時間の１／
２５６としなければならない。また、その階調表現は、
画像を表示するための駆動方式により異なるところの、
一つの電子放出素子に与えられた電子放出時間内に行わ
なければならない。

【００２９】例えば、表面伝導型電子放出素子を多数並
べてライン状電子源を５２５ライン程度基板上に作製
し、該基板と対向して蛍光体の塗布されたフェースプレ
ートを配置して、一電子放出素子からの電子を蛍光体に
照射し、一画素を構成することとし、ＮＴＳＣ方式にて
画像を表示しようとする場合、ＮＴＳＣ方式では５２５
／２本のライン（走査線）を１／６０秒づつ２回表示し
て一画素を構成するため、結局５２５本の走査線からな
る画面を１／３０秒毎に切り替えることにより、画像を
表示することになるから、一電子放出素子が電子放出す
る期間はどんなに長くても、（１／３０）×（１／５２
５）＝１／１５７５０秒である。さらにこの期間内に２
５６階調表現する場合は、最も短い電子放出期間はさら
にその１／２５６であることが必要だから、結局、１／
４０３２０００秒が本発明の意味する任意の電子放出期
間で最小の期間である。

【００３０】本発明でいう高周波数とは、任意の電子放
出期間内に少なくとも一回ＶｔｈとＶｄとの電圧幅内を
往復することが必要なので、この場合、約４メガヘルツ
の周波数の正弦波を素子電極間に印加すれば良い。

【００３１】次に、上述したような、交流電圧を素子電
極間に印加することにより、一画素の輝点内の輝度均一
性が向上し、画素のきれが向上し、鮮明な画像が得られ
る点につき説明する。

【００３２】前述したように、表面伝導型電子放出素子
を電子源として用いた時の、蛍光体上の輝点の先端部
（素子電極正極側）への輝度集中は、放出される電子が
電子放出部から射出する際、素子電極間に印加される電
圧により素子正極側へ偏向され、素子正極側で密度が高
くなるため起こると考えられる。実際、素子電極近傍の
等電位面は図５に示すようになっており、電子放出部近
傍では、放出電子は素子正極側への加速度を得、所謂偏
向作用を受けると考えられる。

【００３３】以上の理由から、素子電極間への印加電圧
を、電子放出開始電圧（Ｖｔｈ）程度まで下げると、Ｖ
ｔｈより高い電圧であるＶｄを印加した時に比べ偏向作
用が弱まるため、輝点先端部の輝度集中部が負極側へ移
動するので、図６に示すように、Ｖｆ＝Ｖｔｈの時の輝
度が高い部分と、Ｖｆ＝Ｖｄの時の輝度が高い部分は位
置が異なることから、その間の電圧を高い周波数で振る
ことにより、見かけ上の輝点は図６の点線部に示すよう
にＶｆ＝ＶｔｈとＶｆ＝Ｖｄの時の輝点を繋いだように
見え、結果としてより均一性・対称性の高い輝点形状が
得られる。

【００３４】また、素子に印加する電圧の周波数は、通
常ＣＲＴ等に用いられている蛍光体のちらつき（フリッ
カー）が感じられる周波数（約４０Ｈｚ以下）よりも高
くなるので、蛍光体のフリッカーが感じられることは無
い。

【００３５】上記のように、本発明は新規な画像形成装
置に係るもので、各構成要素について更に説明する。

【００３６】本発明に係る電子放出素子として好適に用
いることのできる表面伝導型電子放出素子の一例を図７
に示す。図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は縦断面図で
あり、図中、１は基板、２は電子放出部、３は導電性薄
膜からなる電極、４と５は素子電極である。

【００３７】基板１としては、例えば石英ガラス、Ｎａ
等の不純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、青
板ガラスにスパッタ法等によりＳｉＯ₂ を積層した積層
体、アルミナ等のセラミックス等が挙げられる。

【００３８】対向する素子電極４，５の材料としては、
一般的導体材料が用いられ、例えばＮｉ，Ｃｒ，Ａｕ，
Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属ある
いは合金及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ₂ ，Ｐｄ−Ａｇ
等の金属ある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 等の透明導電体及びポ
リシリコン等の半導体導体材料等から適宜選択される。

【００３９】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、導電性
薄膜３の形状等は、応用される形態等によって設計され
る。

【００４０】素子電極間隔Ｌは、数百オングストローム
から数百マイクロメートルであることが好ましく、より
好ましくは、素子電極４，５間に印加する電圧等によ
り、数マイクロメートルから数十マイクロメートルであ
る。

【００４１】素子電極長さＷは、電極の抵抗値、電子放
出特性等を考慮すると、好ましくは数マイクロメートル
から数百マイクロメートルであり、また素子電極厚ｄ
は、数百オングストロームから数マイクロメートルであ
る。

【００４２】尚、図７に示される表面伝導型電子放出素
子は、基板１上に、素子電極４，５、導電性薄膜３の順
に積層されたものとなっているが、基板１上に、導電性
薄膜３、素子電極４，５の順に積層したものとしてもよ
い。

【００４３】導電性薄膜３は、良好な電子放出特性を得
るためには、微粒子で構成された微粒子膜であることが
特に好ましく、その膜厚は、素子電極４，５へのステッ
プカバレージ、素子電極４，５間の抵抗値及び後述する
フォーミング条件等によって適宜選択される。この導電
性薄膜３の膜厚は、好ましくは数オングストロームから
数千オングストロームで、特に好ましくは１０オングス
トロームから５００オングストロームであり、素子電極
４，５のステップカバレージ、電子放出部２と素子電極
４，５間の抵抗値及び電子放出部２の導電性微粒子の粒
径、フォーミング条件等によって、適宜選択される。

【００４４】導電性薄膜３を構成する材料としては、例
えばＰｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃ
ｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金
属、ＰｄＯ，ＳｎＯ₂ ，Ｉｎ₂ Ｏ₃ ，ＰｂＯ，Ｓｂ₂ Ｏ
₃ 等の酸化物、ＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂ ，ＬａＢ₆ ，ＣｅＢ
₆ ，ＹＢ₄ ，ＧｄＢ₄ 等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，Ｈ
ｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣなどの炭化物、ＴｉＮ，Ｚ
ｒＮ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カー
ボン等が挙げられる。

【００４５】尚、上記微粒子膜とは、複数の微粒子が集
合した膜であり、その微細構造として、微粒子が個々に
分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに隣接、あ
るいは重なり合った状態（いくつかの微粒子が集合し、
全体として島状構造を形成している場合も含む）の膜を
さす。微粒子膜である場合、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であることが好ま
しく、特に好ましくは１０オングストロームから２００
オングストロームである。

【００４６】電子放出部２には亀裂が含まれており、電
子放出はこの亀裂付近から行われる。この亀裂を含む電
子放出部２及び亀裂自体は、導電性薄膜３の膜厚、膜
質、材料及び後述するフォーミング条件等の製法に依存
して形成される。従って、電子放出部２の位置及び形状
は図１に示されるような位置及び形状に特定されるもの
ではない。

【００４７】亀裂内部には、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導電性微粒子を有すること
もある。この導電性微粒子は、導電性薄膜３を構成する
材料の元素の一部、あるいは総てと同様のものである。
また、亀裂を含む電子放出部２及びその近傍の導電性薄
膜３は炭素及び炭素化合物を有することもある。

【００４８】次に、垂直型の表面伝導型電子放出素子の
基本的な構成について説明する。

【００４９】図８は、垂直型の表面伝導型電子放出素子
の基本的な構成を示す図で、図中３１は段差形成部材
で、その他図７と同じ符号は同じ部材を示すものであ
る。

【００５０】基板１、電子放出部２、導電性薄膜３及び
素子電極４，５は、前述した平面型の表面伝導型電子放
出素子と同様の材料で構成されたものである。

【００５１】段差形成部材３１は、例えば真空蒸着法、
印刷法、スパッタ法等で付設されたＳｉＯ₂ 等の絶縁性
材料で構成されたものである。この段差形成部材３１の
膜厚は、先に述べた平面型の表面伝導型電子放出素子の
素子電極間隔Ｌ（図７参照）に対応するもので、段差形
成部材３１の作成法や素子電極４，５間に印加する電圧
等により設定されるが、好ましくは数百オングストロー
ムから数十マイクロメートルであり、特に好ましくは数
百オングストロームから数マイクロメートルである。

【００５２】導電性薄膜３は、通常、素子電極４，５の
作成後に形成されるので、素子電極４，５の上に積層さ
れるが、導電性薄膜３の形成後に素子電極４，５を作成
し、導電性薄膜３の上に素子電極４，５が積層されるよ
うにすることも可能である。また、平面型の表面伝導型
電子放出素子の説明においても述べたように、電子放出
部２の形成は、導電性薄膜３の膜厚、膜質、材料及び後
述するフォーミング条件等の製法に依存するので、その
位置及び形状は図８に示されるような位置及び形状に特
定されるものではない。

【００５３】尚、以下の説明は、上述の平面型の表面伝
導型電子放出素子と垂直型の表面伝導型電子放出素子の
内、平面型を例にして説明するが、平面型の表面伝導型
電子放出素子に代えて垂直型の表面伝導型電子放出素子
としてもよい。

【００５４】上記の平面型の表面伝導型電子放出素子
（図７参照）の製法としては様々な方法が考えられる
が、その一例を図９に基づいて説明する。尚、図９にお
いて図７と同じ符号は同じ部材を示すものである。

【００５５】１）基板１を洗剤、純水及び有機溶剤によ
り十分に洗浄した後、真空蒸着法、スパッタ法等により
素子電極材料を堆積させた後、フォトリソグラフィー技
術等により基板１の面上に素子電極４，５を形成する
（図９（ａ））。

【００５６】２）素子電極４，５を設けた基板１上に有
機金属溶液を塗布して放置することにより、素子電極４
と素子電極５間を連絡して有機金属薄膜を形成する。
尚、有機金属溶液とは、前述の導電性薄膜３の構成材料
の金属を主元素とする有機化合物の溶液である。この
後、有機金属薄膜を加熱焼成処理し、リフトオフ、エッ
チング等によりパターニングされた導電性薄膜３を形成
する（図９（ｂ））。

【００５７】尚、ここでは、有機金属溶液の塗布法によ
り説明したが、これに限ることなく、例えば真空蒸着
法、スパッタ法、化学的気相堆積法、分散塗布法、ディ
ッピング法、スピンナー法等によって有機金属膜を形成
することもできる。

【００５８】３）続いて、フォーミング工程を施す。こ
のフォーミング工程の方法の一例として通電処理による
方法を以下に説明する。

【００５９】素子電極４，５間に不図示の電源より通電
すると、導電性薄膜３の部位に構造の変化した電子放出
部２が形成される（図９（ｃ））。この通電処理により
導電性薄膜３を局所的に破壊、変形もしくは変質せし
め、構造の変化した部位が電子放出部２である。

【００６０】通電フォーミングの電圧波形の例を図１０
に示す。

【００６１】電圧波形は、特にパルス波形が好ましく、
パルス波高値を定電圧とした電圧パルスを連続的に印加
する場合（図１０（ａ））と、パルス波高値を増加させ
ながら電圧パルスを印加する場合（図１０（ｂ））とが
ある。

【００６２】まず、パルス波高値を定電圧とした場合に
ついて図１０（ａ）で説明する。

【００６３】図１０（ａ）におけるＴ１及びＴ２は電圧
波形のパルス幅とパルス間隔であり、例えば、Ｔ１を１
マイクロ秒〜１０ミリ秒、Ｔ２を１０マイクロ秒〜１０
０ミリ秒とし、波高値（フォーミング時のピーク電圧）
を前述した表面伝導型電子放出素子の形態に応じて適宜
選択して、１０の−５乗ｔｏｒｒ程度の適当な真空度の
真空雰囲気下で、数秒から数十分印加する。尚、印加す
る電圧波形は、図示される三角波に限定されるものでは
なく、矩形波等の所望の波形を用いても良く、その波高
値及びパルス幅・パルス間隔等についても上述の値に限
るものではなく、電子放出部２が良好に形成されるよう
に、表面伝導型電子放出素子の抵抗値等に合わせて所望
の値を選択することができる。

【００６４】次に、パルス波高値を増加させながら電圧
パルスを印加する場合について図１０（ｂ）で説明す
る。

【００６５】図１０（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は図１
０（ａ）と同様であり、波高値（フォーミング時のピー
ク電圧）を、例えば０．１Ｖステップ程度ずつ増加さ
せ、図１０（ａ）の説明と同様の適当な真空雰囲気下で
印加する。

【００６６】尚、パルス間隔Ｔ２中に、導電性薄膜３を
局所的に破壊、変形もしくは変質させない程度の電圧、
例えば０．１Ｖ程度の電圧で素子電流を測定して抵抗値
を求め、例えば１Ｍオーム以上の抵抗を示したときにフ
ォーミングを終了することが好ましい。

【００６７】上記フォーミング工程からそれ以降の工程
は、図１１に示されるような測定評価系内で行うことが
できる。この測定評価系について説明する。

【００６８】図１１において、図７と同じ符号は同じ部
材を示す。また、５１は素子に素子電圧Ｖｆを印加する
ための電源、５０は素子電極４，５間の導電性薄膜３を
流れる素子電流Ｉｆを測定するための電流計、５４は電
子放出部２より放出される放出電流Ｉｅを捕捉するため
のアノード電極、５３はアノード電極５４に電圧を印加
するための高圧電源、５２は電子放出部２より放出され
る放出電流Ｉｅを測定するための電流計、５５は真空装
置、５６は排気ポンプである。

【００６９】表面伝導型電子放出素子及びアノード電極
５４等は真空装置５５内に設置され、この真空装置５５
には不図示の真空計等の必要な機器が具備されていて、
所望の真空下で表面伝導型電子放出素子の測定評価がで
きるようになっている。

【００７０】排気ポンプ５６は、ターボポンプ、ロータ
リーポンプ等からなる通常の高真空装置系と、イオンポ
ンプ等からなる超高真空装置系とから構成されている。
また、真空装置５５全体及び表面伝導型電子放出素子の
基板１は、ヒーターにより２００℃程度まで加熱できる
ようになっている。尚、この測定評価系は、後述するよ
うな表示パネルの組み立て段階において、表示パネル及
びその内部を真空装置５５及びその内部として構成する
ことで、フォーミング工程及び後述するそれ以後の工程
における測定評価及び処理に応用されるものである。

【００７１】前述ようにして作成したの表面伝導型電子
放出素子を、フォーミング工程での真空度より高い真空
度の真空雰囲気下で動作駆動する、安定化工程を施すこ
とが好ましい。より好ましくは、この高い真空度の真空
雰囲気下で、８０〜１５０℃の加熱の後、動作駆動す
る。

【００７２】尚、フォーミング工程の真空度より高い真
空度の真空雰囲気とは、例えば約１０の−６乗ｔｏｒｒ
以上の真空度を有する真空雰囲気であり、より好ましく
は超高真空系である。

【００７３】即ち、表面伝導型電子放出素子を上記真空
雰囲気中に封入してしまうことにより、炭素及び炭素化
合物の素子上への堆積を抑制することが可能となり、こ
れによって素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが安定する。

【００７４】このようにして得られる表面伝導型電子放
出素子の基本特性を以下に説明する。

【００７５】以下に述べる表面伝導型電子放出素子の基
本特性は、図１１の測定評価系のアノード電極５４の電
圧を１ｋＶ〜１０ｋＶとし、アノード電極５４と表面伝
導型電子放出素子の距離Ｈを２〜８ｍｍとして、通常測
定を行う。

【００７６】まず、放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと、
素子電圧Ｖｆとの関係の典型的な例を図１２に示す。
尚、図１２の（ａ）において、放出電流Ｉｅは素子電流
Ｉｆに比べて著しく小さいので、任意単位で示されてい
る。

【００７７】図１２の（ａ）から明らかなように、表面
伝導型電子放出素子は、放出電流Ｉｅに対する次の３つ
の特徴的特性を有する。

【００７８】まず第１に、表面伝導型電子放出素子はあ
る電圧（しきい値電圧と呼ぶ：図１２の（ａ）中のＶｔ
ｈ）を超える素子電圧Ｖｆを印加すると急激に放出電流
Ｉｅが増加し、一方しきい値電圧Ｖｔｈ以下では放出電
流Ｉｅが殆ど検出されない。即ち、放出電流Ｉｅに対す
る明確なしきい値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子であ
る。

【００７９】第２に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに対
して単調増加する特性（ＭＩ特性と呼ぶ）を有するた
め、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御できる。

【００８０】第３に、アノード電極５４（図１１参照）
に補足される放出電荷は、素子電圧Ｖｆを印加する時間
に依存する。即ち、アノード電極５４に捕捉される電荷
量は、素子電圧Ｖｆを印加する時間により制御できる。

【００８１】放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに対してＭＩ
特性を有すると同時に、素子電流Ｉｆも素子電圧Ｖｆに
対してＭＩ特性を有する場合もある。このような表面伝
導型電子放出素子の特性の例が図１２の（ａ）で示す特
性である。一方、図１２の（ｂ）に示すように、素子電
流Ｉｆは素子電圧Ｖｆに対して電圧制御型負性抵抗特性
（ＶＣＮＲ特性と呼ぶ）を示す場合もある。いずれの特
性を示すかは、表面伝導型電子放出素子の製法及び測定
時の測定条件等に依存する。但し、素子電流Ｉｆが素子
電圧Ｖｆに対してＶＣＮＲ特性を有する表面伝導型電子
放出素子でも、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆに対してＭ
Ｉ特性を有する。

【００８２】以上のような表面伝導型電子放出素子の特
徴的特性のため、複数の素子を配置した電子源を用いて
構成した画像形成装置でも、入力信号に応じて、容易に
放出電子量を制御することができることとなり、多方面
への応用が可能である。

【００８３】次に、本発明に係る電子源の一例として前
述の表面伝導型電子放出素子を複数配置した電子源につ
いて述べる。まず、表面伝導型電子放出素子の配列方式
について説明する。

【００８４】本発明に係る電子源における表面伝導型電
子放出素子の配列方式としては、従来の技術の項で述べ
たような梯型配置の他、ｍ本のＸ方向配線の上にｎ本の
Ｙ方向配線を層間絶縁層を介して設置し、表面伝導型電
子放出素子の一対の素子電極に夫々Ｘ方向配線、Ｙ方向
配線を接続した配置方式が挙げられる。これを以後単純
マトリクス配置と呼ぶ。まず、この単純マトリクス配置
について詳述する。

【００８５】前述した表面伝導型電子放出素子の基本的
特性によれば、単純マトリクス配置された表面伝導型電
子放出素子における放出電子は、しきい値電圧を超える
電圧では、対向する素子電極間に印加するパルス状電圧
の波高値とパルス幅で制御できる。一方、しきい値電圧
以下では殆ど電子は放出されない。従って、多数の表面
伝導型電子放出素子を配置した場合においても、個々の
素子に上記パルス状電圧を適宜印加すれば、入力信号に
応じて表面伝導型電子放出素子を選択し、その電子放出
量が制御でき、単純なマトリクス配線だけで個別の表面
伝導型電子放出素子を選択して独立に駆動可能となる。

【００８６】単純マトリクス配置はこのような原理に基
づくもので、本発明に係る電子源の一例である、この単
純マトリクス配置の電子源の構成について図１３に基づ
いて更に説明する。

【００８７】図１３において基板１は既に説明したよう
なガラス板等であり、この基板１上に配列された表面伝
導型電子放出素子１０４の個数及び形状は用途に応じて
適宜設定されるものである。

【００８８】ｍ本のＸ方向配線１０２は、夫々外部端子
Ｄｘ１，Ｄｘ２，……，Ｄｘｍを有するもので、基板１
上に、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成した導
電性金属等である。また、多数の表面伝導型電子放出素
子１０４にほぼ均等に電圧が供給されるように、材料、
膜厚、配線幅が設定されている。

【００８９】ｎ本のＹ方向配線１０３は、夫々外部端子
Ｄｙ１，Ｄｙ２，……，Ｄｙｎを有するもので、Ｘ方向
配線１０２と同様に作成される。

【００９０】これらｍ本のＸ方向配線１０２とｎ本のＹ
方向配線１０３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してい
る。尚、このｍ，ｎは共に正の整数である。

【００９１】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等で形成されたＳｉＯ₂ 等であり、Ｘ方
向配線１０２を形成した基板１の全面或は一部に所望の
形状で形成され、特に、Ｘ方向配線１０２とＹ方向配線
１０３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。Ｘ方向配線１０２とＹ方向
配線１０３は、それぞれ外部端子として引き出されてい
る。

【００９２】更に、表面伝導型電子放出素子１０４の対
向する素子電極（不図示）が、ｍ本のＸ方向配線１０２
と、ｎ本のＹ方向配線１０３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１
０５によって電気的に接続されているものである。

【００９３】ここで、ｍ本のＸ方向配線１０２と、ｎ本
のＹ方向配線１０３と、結線１０５と、対向する素子電
極とは、その構成元素の一部あるいは全部が同一であっ
ても、また夫々異なっていてもよく、前述の素子電極の
材料等より適宜選択される。これら素子電極への配線
は、素子電極と材料が同一である場合は素子電極と総称
する場合もある。また、表面伝導型電子放出素子１０４
は、基板１あるいは不図示の層間絶縁層上どちらに形成
してもよい。

【００９４】また、詳しくは後述するが、前記Ｘ方向配
線１０２には、Ｘ方向に配列された表面伝導型電子放出
素子１０４の行を入力信号に応じて走査するために、走
査信号を印加する不図示の走査信号印加手段が電気的に
接続されている。

【００９５】一方、Ｙ方向配線１０３には、Ｙ方向に配
列された表面伝導型電子放出素子１０４の列の各列を入
力信号に応じて変調するために、変調信号を印加する不
図示の変調信号発生手段が電気的に接続されている。

【００９６】各表面伝導型電子放出素子１０４に印加さ
れる駆動電圧は、当該表面伝導型電子放出素子１０４に
印加される上記の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。即ち本発明では上記の差電圧を、
先述したように、当該電子放出素子の電子放出期間にお
いて、電子放出開始電圧（Ｖｔｈ）以上とそれを超える
電圧との間で少なくとも一回は往復するようにしたもの
である。

【００９７】次に、以上のような単純マトリクス配置の
電子源を用いた本発明の画像形成装置の一例を、図１４
〜図１６を用いて説明する。尚、図１４は表示パネル２
０１の基本構成図であり、図１５は蛍光膜１１４を示す
図であり、図１６は図１４の表示パネル２０１で、ＮＴ
ＳＣ方式のテレビ信号に応じてテレビジョン表示を行う
ための駆動回路の一例を示すブロック図である。

【００９８】図１４において、１は上述のようにして表
面伝導型電子放出素子を配置した電子源の基板、１１１
は基板１を固定したリアプレート、１１６はガラス基板
１１３の内面に蛍光膜１１４とメタルバック１１５等が
形成されたフェースプレート、１１２は支持枠であり、
リアプレート１１１、支持枠１１２及びフェースプレー
ト１１６にフリットガラス等を塗布し、大気中あるいは
窒素中で、４００〜５００℃で１０分以上焼成すること
で封着して外囲器１１８を構成している。

【００９９】図１４において、２は図７における電子放
出部に相当する。１０２、１０３は、表面伝導型電子放
出素子１０４の一対の素子電極４，５と接続されたＸ方
向配線及びＹ方向配線で、夫々外部端子Ｄｘ１ないしＤ
ｘｍ，Ｄｙ１ないしＤｙｎを有している。

【０１００】外囲器１１８は、上述の如く、フェースプ
レート１１６、支持枠１１２、リアプレート１１１で構
成されている。しかし、リアプレート１１１は主に基板
１の強度を補強する目的で設けられるものであり、基板
１自体で十分な強度を持つ場合は別体のリアプレート１
１１は不要で、基板１に直接支持枠１１２を封着し、フ
ェースプレート１１６、支持枠１１２、基板１にて外囲
器１１８を構成してもよい。また、フェースプレート１
１６、リアプレート１１１の間にスぺーサーと呼ばれる
不図示の支持体を更に設置することで、大気圧に対して
十分な強度を有する外囲器１１８とすることもできる。

【０１０１】蛍光膜１１４は、モノクロームの場合は蛍
光体１２２のみからなるが、カラーの蛍光膜１１４の場
合は、蛍光体１２２の配列により、ブラックストライプ
（図１５（ａ））あるいはブラックマトリクス（図１５
（ｂ））等と呼ばれる黒色導伝材１２１と蛍光体１２２
とで構成される。ブラックストライプ、ブラックマトリ
クスが設けられる目的は、カラー表示の場合必要となる
三原色の各蛍光体１２２間の塗り分け部を黒くすること
で混色等を目立たなくすることと、蛍光膜１１４におけ
る外光反射によるコントラストの低下を抑制することで
ある。黒色導伝材１２１の材料としては、通常良く用い
られてい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他の材
料を用いることもできる。

【０１０２】ガラス基板１１３に蛍光体１２２を塗布す
る方法としては、モノクローム、カラーによらず、沈澱
法や印刷法が用いられる。

【０１０３】また、図１４に示されるように、蛍光膜１
１４の内面側には通常メタルバック１１５が設けられ
る。メタルバック１１５の目的は、蛍光体１２２（図１
５参照）の発光のうち内面側への光をフェースプレート
１１６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１１８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１２２の保護等である。メ
タルバック１１５は、蛍光膜１１４の作製後、蛍光膜１
１４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）を行い、その後Ａｌを真空蒸着等で堆積するこ
とで作製できる。

【０１０４】フェースプレート１１６には、更に蛍光膜
１１４の導伝性を高めるため、蛍光膜１１４の外面側に
透明電極（不図示）を設けてもよい。

【０１０５】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体１２２と表面伝導型電子放出素子１０４とを対応
させなくてはいけないため、十分な位置合わせを行なう
必要がある。

【０１０６】外囲器１１８内は、不図示の排気管を通じ
て排気し、所定の真空度に達した後、封止される。ま
た、外囲器１１８の封止後の真空度を維持するためにゲ
ッター処理を行うこともできる。これは、外囲器１１８
の封止を行う直前あるいは封止後に抵抗加熱あるいは高
周波加熱等により、外囲器１１８内の所定の位置に配置
したゲッター（不図示）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の−５乗ないし
は１×１０の−７乗ｔｏｒｒの真空度を維持するための
ものである。ここで、表面伝導型電子放出素子のフォー
ミング処理以降の工程は、適宜設定できる。

【０１０７】上述の表示パネル２０１は、例えば図１６
に示されるような駆動回路で駆動することができる。
尚、図１６において、２０１は表示パネル、２０２は走
査回路、２０３は制御回路、２０４はシフトレジスタ、
２０５はラインメモリ、２０６は同期信号分離回路、２
０７は変調信号発生器、Ｖｘ及びＶａは直流電圧源であ
る。

【０１０８】図１６に示されるように、表示パネル２０
１は、外部端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、外部端子Ｄｙ１な
いしＤｙｎ及び高圧端子Ｈｖを介して外部の電気回路と
接続されている。この内、外部端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ
には前記表示パネル２０１内に設けられている表面伝導
型電子放出素子、即ちｍ行ｎ列の行列状にマトリクス配
置された表面伝導型電子放出素子群を１行（ｎ素子ず
つ）順次駆動して行くための走査信号が印加される。

【０１０９】一方、端子Ｄｙ１ないし外部端子Ｄｙｎに
は、前記走査信号により選択された１行の各表面伝導型
電子放出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Ｈｖには、直流電圧源
Ｖａより、例えば１０ｋＶの直流電圧が供給される。こ
れは表面伝導型電子放出素子より出力される電子ビーム
に、蛍光体を励起するのに十分なエネルギーを付与する
ための加速電圧である。

【０１１０】走査回路２０２は、内部にｍ個のスイッチ
ング素子（図１６中Ｓ１ないしＳｍで模式的に示す）を
備えるもので、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓｍは、直流
電圧電源Ｖｘ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て、表示パネル２０１の外
部端子Ｄｘ１ないしＤｘｍと電気的に接続するものであ
る。各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓｍは、制御回路２０３
が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに基づいて動作するもの
で、実際には、例えばＦＥＴのようなスイッチング機能
を有する素子を組み合わせることにより容易に構成する
ことが可能である。

【０１１１】本例における前記直流電圧源Ｖｘは、前記
表面伝導型電子放出素子の特性（しきい値電圧）に基づ
き、走査されていない表面伝導型電子放出素子に印加さ
れる駆動電圧がしきい値電圧Ｖｔｈ以下となるような一
定電圧を出力するよう設定されている。

【０１１２】制御回路２０３は、外部より入力される画
像信号に基づいて適切な表示が行われるように、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２０６より送られる同期信号Ｔｓｙｎ
ｃに基づいて、各部に対してＴｓｃａｎ、Ｔｓｆｔ及び
Ｔｍｒｙの各制御信号を発生する。

【０１１３】同期信号分離回路２０６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
輝度信号成分を分離するための回路で、よく知られてい
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２０６
により分離された同期信号は、これもよく知られるよう
に、垂直同期信号と水平同期信号よりなる。ここでは、
説明の便宜上Ｔｓｙｎｃとして図示する。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Ｄ
ＡＴＡ信号と図示する。このＤＡＴＡ信号はシフトレジ
スタ２０４に入力される。

【０１１４】シフトレジスタ２０４は、時系列的にシリ
アル入力される前記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２０３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づいて作
動する。この制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジスタ２０
４のシフトクロックであると言い換えてもよい。また、
シリアル／パラレル変換された画像１ライン分（表面伝
導型電子放出素子のｎ素子分の駆動データに相当する）
のデータは、Ｉｄ１ないしＩｄｎのｎ個の並列信号とし
て前記シフトレジスタ２０４より出力される。

【０１１５】ラインメモリ２０５は、画像１ライン分の
データを必要時間だけ記憶するための記憶装置であり、
制御回路２０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙに従って
適宜Ｉｄ１ないしＩｄｎの内容を記憶する。記憶された
内容は、Ｉｄ’１ないしＩｄ’ｎとして出力され、変調
信号発生器２０７に入力される。

【０１１６】変調信号発生器２０７は、前記画像データ
Ｉｄ’１ないしＩｄ’ｎの各々に応じて、表面伝導型電
子放出素子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Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じて
表示パネル２０１内の表面伝導型電子放出素子に印加さ
れる。

【０１１７】前述したように、表面伝導型電子放出素子
は電子放出に明確なしきい値電圧Ｖｔｈを有しており、
しきい値電圧を超える電圧が印加された場合にのみ電子
放出が生じる。また、しきい値電圧を超える電圧に対し
ては表面伝導型電子放出素子への印加電圧の変化に応じ
て放出電流も変化して行く。表面伝導型電子放出素子の
材料、構成、製造方法を変えることにより、しきい値電
圧の値や印加電圧に対する放出電流の変化度合いが変わ
る場合もあるが、いずれにしても以下のことがいえる。

【０１１８】即ち、表面伝導型電子放出素子にパルス状
の電圧を印加する場合、例えばしきい値電圧以下の電圧
を印加しても電子放出は生じないが、しきい値電圧を超
える電圧を印加する場合には電子放出を生じる。その
際、第１には電圧パルスの波高値を変化させることによ
り、出力される電子ビームの強度を制御することが可能
である。第２には、電圧パルスの幅を変化させることに
より、出力される電子ビームの電荷の総量を制御するこ
とが可能である。

【０１１９】従って、入力信号に応じて表面伝導型電子
放出素子を変調する方式としては、電圧変調方式とパル
ス幅変調方式とが挙げられる。電圧変調方式を行う場
合、変調信号発生器２０７としては、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パ
ルスの波高値を変調できる電圧変調方式の回路を用い
る。また、パルス幅変調方式を行う場合、変調信号発生
器２０７としては、一定の波高値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パルス幅を変調で
きるパルス幅変調方式の回路を用いる。

【０１２０】シフトレジスタ２０４やラインメモリ２０
５は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式のもの
でもよく、画像信号のシリアル／パラレル変換や記憶が
所定の速度で行えるものであればよい。

【０１２１】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路２０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化
する必要がある。これは同期信号分離回路２０６の出力
部にＡ／Ｄ変換器を設けることで行える。

【０１２２】また、これと関連して、ラインメモリ２０
５の出力信号がデジタル信号かアナログ信号かにより、
変調信号発生器２０７に設けられる回路が若干異なるも
のとなる。

【０１２３】即ち、デジタル信号で電圧変調方式の場
合、変調信号発生器２０７には、例えばよく知られてい
るＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路等を付
け加えればよい。また、デジタル信号でパルス幅変調方
式の場合、変調信号発生器２０７は、例えば高速の発振
器及び発振器の出力する波数を計数する計数器（カウン
タ）及び計数器の出力値と前記メモリの出力値を比較す
る比較器（コンパレータ）を組み合わせた回路を用いる
ことで容易に構成することができる。更に、必要に応じ
て、比較器の出力するパルス幅変調された変調信号を表
面伝導型電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するた
めの増幅器を付け加えてもよい。

【０１２４】一方、アナログ信号で電圧変調方式の場
合、変調信号発生器２０７には、例えばよく知られてい
るオペアンプ等を用いた増幅回路を用いればよく、必要
に応じてレベルシフト回路等を付け加えてもよい。ま
た、アナログ信号でパルス幅変調方式の場合、例えばよ
く知られている電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を用いれ
ばよく、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆動電
圧にまで電圧増幅するための増幅器を付け加えてもよ
い。

【０１２５】以上のような表示パネル２０１及び駆動回
路を有する本発明の画像形成装置は、端子Ｄｘ１〜Ｄｘ
ｍ及びＤｙ１〜Ｄｙｎから電圧を印加することにより、
必要な表面伝導型電子放出素子から電子を放出させるこ
とができ、高圧端子Ｈｖを通じて、メタルバック１１５
あるいは透明電極（不図示）に高電圧を印加して電子ビ
ームを加速し、加速した電子ビームを蛍光膜１１４に衝
突させることで生じる励起・発光によって、ＮＴＳＣ方
式のテレビ信号に応じてテレビジョン表示を行うことが
できるものである。

【０１２６】尚、以上説明した構成は、表示等に用いら
れる本発明の画像形成装置を得る上で必要な概略構成で
あり、例えば各部材の材料等、詳細な部分は上述の内容
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、適宜選択されるものである。また、入力信号とし
てＮＴＳＣ方式を挙げたが、本発明の画像形成装置はこ
れに限られるものではなく、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ方式等
の他の方式でもよく、更にはこれらよりも多数の走査線
からなるＴＶ信号、例えばＭＵＳＥ方式を初めとする高
品位ＴＶ方式でもよい。

【０１２７】次に、前述の梯型配置の電子源及びこれを
用いた本発明の画像形成装置の一例について図１７及び
図１８を用いて説明する。

【０１２８】図１７において、１は基板、１０４は表面
伝導型電子放出素子、３０４は表面伝導型電子放出素子
１０４を接続する共通配線で１０本設けられており、各
々外部端子Ｄ１〜Ｄ１０を有している。

【０１２９】表面伝導型電子放出素子１０４は、基板１
上に並列に複数個配置されている。これを素子行と呼
ぶ。そしてこの素子行が複数行配置されて電子源を構成
している。

【０１３０】各素子行の共通配線３０４（例えば外部端
子Ｄ１とＤ２の共通配線３０４）間に適宜の駆動電圧を
印加することで、各素子行を独立に駆動することが可能
である。即ち、電子ビームを放出させたい素子行にはし
きい値電圧を超える電圧を印加し、電子ビームを放出さ
せたくない素子行にはしきい値電圧以下の電圧を印加す
るようにすればよい。このような駆動電圧の印加は、各
素子行間に位置する共通配線Ｄ２〜Ｄ９について、夫々
相隣接する共通配線３０４、即ち夫々相隣接する外部端
子Ｄ２とＤ３，Ｄ４とＤ５，Ｄ６とＤ７，Ｄ８とＤ９の
共通配線３０４を一体の同一配線としても行うことがで
きる。

【０１３１】図１８は、上記梯型配置の電子源を備えた
表示パネル３０１の構造を示す図である。

【０１３２】図１８中３０２はグリッド電極、３０３は
電子が通過するための開口、Ｄ１〜Ｄｍは各表面伝導型
電子放出素子に電圧を印加するための外部端子、Ｇ１〜
Ｇｎはグリッド電極３０２に接続された外部端子であ
る。また、各素子行間の共通配線３０４は一体の同一配
線として基板１上に形成されている。

【０１３３】尚、図１８において図１４と同じ符号は同
じ部材を示すものであり、図１４に示される単純マトリ
クス配置の電子源を用いた表示パネル２０１との大きな
違いは、基板１とフェースプレート１１６の間にグリッ
ド電極３０２を備えている点である。

【０１３４】基板１とフェースプレート１１６の間に
は、上記のようにグリッド電極３０２が設けられてい
る。このグリッド電極３０２は、表面伝導型電子放出素
子１０４から放出された電子ビームを変調することがで
きるもので、梯型配置の素子行と直行して設けられたス
トライプ状の電極に、電子ビームを通過させるために、
各表面伝導型電子放出素子１０４に対応して１個ずつ円
形の開口３０３を設けたものとなっている。

【０１３５】グリッド電極３０２の形状や配置位置は、
必ずしも図１８に示すようなものでなければならないも
のではなく、開口３０３をメッシュ状に多数設けること
もあり、またグリッド電極３０２を、例えば表面伝導型
電子放出素子１０４の周囲や近傍に設けてもよい。

【０１３６】外部端子Ｄ１〜Ｄｍ及びＧ１〜Ｇｎは不図
示の駆動回路に接続されている。そして、素子行を１列
ずつ順次駆動（走査）して行くのと同期してグリッド電
極３０２の列に画像１ライン分の変調信号を印加するこ
とにより、各電子ビームの蛍光膜１１４への照射を制御
し、画像を１ラインずつ表示することができる。

【０１３７】以上のように、本発明の画像形成装置は、
単純マトリクス配置及び梯型配置のいずれの本発明の電
子源を用いても得ることができ、上述したテレビジョン
放送の表示装置のみならず、テレビ会議システム、コン
ピューター等の表示装置として好適な画像形成装置が得
られる。更には、感光ドラムとで構成した光プリンター
の露光装置としても用いることができるものである。

【０１３８】

【実施例】以下に、具体的な実施例を挙げて本発明を詳
しく説明する。

【０１３９】（実施例１）多数の表面伝導型電子放出素
子を単純マトリクス配置した電子源を用いて画像形成装
置を作製した例を説明する。

【０１４０】電子源の一部の平面図を図１９に示す。ま
た、図中のＡ−Ａ’断面図を図２０に示す。但し、図１
３、図１４、図１９及び図２０において同じ符号は同じ
部材を示す。

【０１４１】ここで１は基板、１０２はＸ方向配線（下
配線とも呼ぶ）、１０３はＹ方向配線（上配線とも呼
ぶ）、３は導電性薄膜、４，５は素子電極、４０１は層
間絶縁層、４０２は素子電極４と下配線１０２と電気的
接続のためのコンタクトホールである。

【０１４２】先ず、電子源の製造方法を、図２１に基づ
いて工程順に従って具体的に説明する。尚、以下の各工
程ａ〜ｈは図２１の（ａ）〜（ｈ）に対応するものであ
る。

【０１４３】工程−ａ 十分に清浄化した青板ガラス上に厚さ０．５マイクロメ
ートルのシリコン酸化膜をスパッタ法で形成した基板１
上に、真空蒸着により、厚さ５ナノメートルのＣｒ、厚
さ６００ナノメートルのＡｕを順次積層した後、ホトレ
ジスト（ＡＺ１３７０・ヘキスト社製）をスピンナーに
より回転塗布し、ベークした後、ホトマスク像を露光、
現像して、下配線１０２のレジストパターンを形成し、
Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をウエットエッチングして、所望の形
状の下配線１０２を形成した。

【０１４４】工程−ｂ 次に、厚さ１．０マイクロメートルのシリコン酸化膜か
らなる層間絶縁層４０１をＲＦスパッタ法により堆積し
た。

【０１４５】工程−ｃ 工程ｂで堆積したシリコン酸化膜にコンタクトホール４
０２を形成するためのホトレジストパターンを作り、こ
れをマスクとして層間絶縁層４０１をエッチングしてコ
ンタクトホール４０２を形成した。エッチングはＣＦ₄
とＨ₂ ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ・Ｉｏｎ
・Ｅｔｃｈｉｎｇ）法によった。

【０１４６】工程−ｄ その後、素子電極パターンをホトレジスト（ＲＤ−２０
００Ｎ−４１・日立化成社製）で形成し、真空蒸着法に
より、厚さ５ナノメートルのＴｉ、厚さ１００ナノメー
トルのＮｉを順次堆積した。ホトレジストパターンを有
機溶剤で溶解し、Ｎｉ／Ｔｉ堆積膜をリフトオフし、素
子電極間隔Ｌが２マイクロメートル、幅Ｗが３００マイ
クロメートルの素子電極４，５を形成した。

【０１４７】工程−ｅ 素子電極４，５の上に上配線１０３のホトレジストパタ
ーンを形成した後、厚さ５ナノメートルのＴｉ、厚さ５
００ナノメートルのＡｕを順次真空蒸着により堆積し、
リフトオフにより不要の部分を除去して、所望の形状の
上配線１０３を形成した。

【０１４８】工程−ｆ 次に、膜厚１０００ÅのＣｒ膜４０３を真空蒸着により
堆積・パターニングし、その上に有機Ｐｄ（ｃｃｐ４２
３０・奥野製薬（株）製）をスピンナーにより回転塗布
し、３００℃で１２分間の加熱焼成処理をした。こうし
て形成された主元素がＰｄＯの微粒子からなる導電性膜
３の膜厚は約１００Åであった。

【０１４９】工程−ｇ Ｃｒ膜４０３及び焼成後の導電性薄膜３を酸エッチャン
トによりエッチングして所望のパターンを形成した。

【０１５０】工程−ｈ コンタクトホール４０２部分以外にレジストを塗布して
パターンを形成し、真空蒸着により厚さ５ナノメートル
のＴｉ、厚さ５００ナノメートルのＡｕを順次堆積し
た。リフトオフにより不要の部分を除去することによ
り、コンタクトホール４０２を埋め込んだ。

【０１５１】以上の工程により、絶縁性基板１上に下配
線１０２、層間絶縁層４０１、上配線１０３、素子電極
４，５、導電性薄膜３等を形成した。

【０１５２】次に、以上のようにして作製した未フォー
ミングの電子源を用いて画像形成装置を構成した例を、
図１４と図１５を用いて説明する。

【０１５３】上述のようにして多数の電子放出素子１０
４を設けた基板１をリアプレート１１１上に固定した
後、基板１の４ｍｍ上方に、フェースプレート１１６
（ガラス基板１１３の内面に蛍光膜１１４とメタルバッ
ク１１５が形成されて構成される）を支持枠１１２を介
して配置し、フェースプレート１１６、支持枠 １１
２、リアプレート１１１の接合部にフリットガラスを塗
布し、大気中で４３０℃で１０分以上焼成することで封
着した。またリアプレート１１１への基板１の固定もフ
リットガラスで行った。

【０１５４】蛍光膜１１４は、モノクロームの場合は蛍
光体１２２のみからなるが、本実施例では蛍光体１２２
はストライプ形状（図１５（ａ））を採用し、先にブラ
ックストライプを形成し、その間隙部に各色蛍光体１２
２を塗布して蛍光膜１１４を作製した。ブラックストラ
イプの材料としては、通常よく用いられている黒鉛を主
成分とする材料を用いた。

【０１５５】ガラス基板１１３に蛍光体１２２を塗布す
る方法としてはスラリー法を用いた。また、蛍光膜１１
４の内面側にはメタルバック１１５を設けた。メタルバ
ック１１５は、蛍光膜１１４の作製後、蛍光膜１１４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）を行い、その後、Ａｌを真空蒸着することで作製し
た。

【０１５６】フェースプレート１１６には、更に蛍光膜
１１４の導電性を高めるため、蛍光膜１１４の外面側に
透明電極（不図示）が設けられる場合もあるが、本実施
例では、メタルバック１１５のみで十分な導電性が得ら
れたので省略した。

【０１５７】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体１２２と表面伝導型電子放出素子１０４とを対応
させなくてはいけないため、十分な位置合わせを行っ
た。

【０１５８】以上のようにして完成した外囲器１１８内
の雰囲気を排気管（図示せず）を通じ真空ポンプにて１
０の−５乗ｔｏｒｒ程度の真空度まで排気した後、外部
端子Ｄｘ１ないしＤｘｍとＤｙ１ないしＤｙｎを通じ、
表面伝導型電子放出素子１０４の素子電極４，５間に電
圧を印加し、導電性薄膜３をフォーミング処理すること
により電子放出部２を作成した。

【０１５９】フォーミング処理の電圧波形は、図１１
（ｂ）と同様とした。尚、本実施例ではＴ１を１ミリ
秒、Ｔ２を１０ミリ秒とした。

【０１６０】その後、真空ポンプにて１０の−６．５乗
ｔｏｒｒ程度の真空度まで排気し、不図示の排気管をガ
スバーナーで熱することで溶着し、外囲器１１８の封止
を行い、更に封止後の真空度を維持するために、高周波
加熱法でゲッター処理を行った。

【０１６１】以上のように完成した画像形成装置におい
て、外部端子Ｄｘ１ないしＤｘｍとＤｙ１ないしＤｙｎ
を通じ、走査信号及び変調信号を不図示の信号発生手段
より夫々表面伝導型電子放出素子１０４に印加すること
により電子放出させると共に、高圧端子Ｈｖを通じてメ
タルバック１１４に数ｋＶ以上の高圧を印加して、電子
ビームを加速し、蛍光膜１１５に衝突させ、励起・発光
させることで画像表示ができる。

【０１６２】本実施例では、外部端子Ｄｘ１ないしＤｘ
ｍとＤｙ１ないしＤｙｎを通じて各表面伝導型電子放出
素子の素子電極４，５間に印加する電圧として、図１に
示すような三角波の交流電圧を用いた。具体的には、Ｖ
ｔｈを９Ｖとし、Ｖｄの一例として１４Ｖに設定した。
また、電圧変化の周波数は４メガヘルツとした。

【０１６３】以上のような電圧を印加することにより、
電子ビームが蛍光体に衝突して形成する輝点の輝度均一
性が向上し、見かけ上の輝点の形状の対称性も向上し、
結果として、各画素のきれが向上し、鮮明な画像を形成
することができた。

【０１６４】また、素子電極間に印加する電圧の波形と
しては、前述のように、正弦波形を用いても良く、ま
た、図２に示したように、階段状の波形でも良く、Ｖｔ
ｈからＶｄへの変化が急峻なものではない限り、良好な
結果が得られた。

【０１６５】（実施例２）本実施例は、多数の表面伝導
型電子放出素子を梯状に配置した電子源（図１７参照）
を用いて、図１８に示したような画像形成装置を作製し
た例である。

【０１６６】電子源及び画像形成装置の製造は、実施例
１に準じて行うことができるため、その詳細は省略す
る。

【０１６７】上記構成の画像形成装置においても、電子
放出素子の駆動電圧として、当該電子放出素子の電子放
出期間中にＶｔｈとそれを超えるＶｄとの間で少なくと
も１回往復するような周波数で変化させることにより、
輝点の均一性が向上し、画像の鮮明さが向上した。

【０１６８】具体的な印加電圧波形としては、実施例１
と同様であり、三角波，正弦波，階段状波のいずれにお
いても、４メガヘルツ程度の周波数でＶｔｈ〜Ｖｄ間の
変化を行うことが有効であった。

【０１６９】（実施例３）図２２は、前述の電子放出素
子を電子源として用いたディスプレイパネル（図１４参
照）を例えばテレビジョン放送を初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
した本発明の画像形成装置の一例を示す図である。

【０１７０】図中２０１はディスプレイパネル、１００
１はディスプレイパネルの駆動回路、１００２はディス
プレイコントローラ、１００３はマルチプレクサ、１０
０４はデコーダ、１００５は入出力インターフェース回
路、１００６はＣＰＵ、１００７は画像生成回路、１０
０８及び１００９及び１０１０は画像メモリーインター
フェース回路、１０１１は画像入力インターフェース回
路、１０１２及び１０１３はＴＶ信号受信回路、１０１
４は入力部である。

【０１７１】尚、本画像形成装置は、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、記憶等に関する回路や
スピーカー等については説明を省略する。

【０１７２】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明する。

【０１７３】まず、ＴＶ信号受信回路１０１３は、例え
ば電波や空間光通信等のような無線伝送系を用いて伝送
されるＴＶ信号を受信するための回路である。

【０１７４】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、ＳＥＣ
ＡＭ方式等、いずれの方式でもよい。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
式を初めとする所謂高品位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。

【０１７５】ＴＶ信号受信回路１０１３で受信されたＴ
Ｖ信号は、デコーダ１００４に出力される。

【０１７６】ＴＶ信号受信回路１０１２は、例えば同軸
ケーブルや光ファイバー等のような有線伝送系を用いて
伝送されるＴＶ信号を受信するための回路である。前記
ＴＶ信号受信回路１０１３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１００４に出力される。

【０１７７】画像入力インターフェース回路１０１１
は、例えばＴＶカメラや画像読み取りスキャナーなどの
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１００４に出
力される。

【０１７８】画像メモリーインターフェース回路１０１
０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１００４に出力される。

【０１７９】画像メモリーインターフェース回路１００
９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１
００４に出力される。

【０１８０】画像メモリーインターフェース回路１００
８は、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１００４に入力さ
れる。

【０１８１】入出力インターフェース回路１００５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ー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
報の入出力を行うのは勿論のこと、場合によっては本画
像形成装置の備えるＣＰＵ１００６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。

【０１８２】画像生成回路１００７は、前記入出力イン
ターフェース回路１００５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ＣＰＵ１００
６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ーや、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
モリーや、画像処理を行うためのプロセッサー等を初め
として、画像の生成に必要な回路が組み込まれている。

【０１８３】本回路により生成された表示用画像データ
は、デコーダ１００４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１００５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。

【０１８４】ＣＰＵ１００６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。

【０１８５】例えば、マルチプレクサ１００３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。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１
００２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。また、前記画像生成回路１００７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１００５を介して外部の
コンピュータやメモリーをアクセスして画像データや文
字・図形情報を入力する。

【０１８６】尚、ＣＰＵ１００６は、これ以外の目的の
作業にも関わるものであってよい。例えば、パーソナル
コンピュータやワードプロセッサ等のように、情報を生
成したり処理する機能に直接関わってもよい。あるいは
前述したように、入出力インターフェース回路１００５
を介して外部のコンピュータネットワークと接続し、例
えば数値計算等の作業を外部機器と協同して行ってもよ
い。

【０１８７】入力部１０１４は、前記ＣＰＵ１００６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
他、ジョイスティック、バーコードリーダー、音声認識
装置等の多様な入力機器を用いることが可能である。

【０１８８】デコーダ１００４は、前記１００７ないし
１０１３より入力される種々の画像信号を３原色信号、
又は輝度信号とＩ信号、Ｑ信号に逆変換するための回路
である。尚、図中に点線で示すように、デコーダ１００
４は内部に画像メモリーを備えるのが望ましい。これ
は、例えばＭＵＳＥ方式を初めとして、逆変換するに際
して画像メモリーを必要とするようなテレビ信号を扱う
ためである。

【０１８９】画像メモリーを備える事により、静止画の
表示が容易になる。あるいは前記画像生成回路１００７
及びＣＰＵ１００６と協同して、画像の間引き、補間、
拡大、縮小、合成を初めとする画像処理や編集が容易に
なるという利点が得られる。

【０１９０】マルチプレクサ１００３は、前記ＣＰＵ１
００６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１００３
はデコーダ１００４から入力される逆変換された画像信
号の内から所望の画像信号を選択して駆動回路１００１
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、所謂多画面テレビ
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。

【０１９１】ディスプレイパネルコントローラ１００２
は、前記ＣＰＵ１００６より入力される制御信号に基づ
き、駆動回路１００１の動作を制御するための回路であ
る。

【０１９２】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
（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１００１に対して出力する。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１００１に対
して出力する。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１００１に対して出力す
る場合もある。

【０１９３】駆動回路１００１は、ディスプレイパネル
２０１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１００３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１００２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。

【０１９４】以上、各部の機能を説明したが、図２２に
例示した構成により、本画像形成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２０１に表示することが可能である。即ち、テレビジ
ョン放送を初めとする各種の画像信号は、デコーダ１０
０４におて逆変換された後、マルチプレクサ１００３に
おいて適宜選択され、駆動回路１００１に入力される。
一方、デイスプレイコントローラ１００２は、表示する
画像信号に応じて駆動回路１００１の動作を制御するた
めの制御信号を発生する。駆動回路１００１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２０１
に駆動信号を印加する。これにより、ディスプレイパネ
ル２０１において画像が表示される。これらの一連の動
作は、ＣＰＵ１００６により統括的に制御される。

【０１９５】本画像形成装置においては、前記デコーダ
１００４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路１００
７及び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
縦横比変換等を初めとする画像処理や、合成、消去、接
続、入れ換え、嵌め込み等を初めとする画像編集を行う
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なうための専用回路を設け
てもよい。

【０１９６】従って、本画像形成装置は、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、コンピュータの端末機器、
ワードプロセッサを初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
あるいは民生用として極めて応用範囲が広い。

【０１９７】尚、図２２は、電子放出素子を電子ビーム
源とする表示パネルを用いた画像形成装置とする場合の
構成の一例を示したに過ぎず、本発明の画像形成装置が
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。

【０１９８】例えば図２２の構成要素の内、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更に構成要素
を追加してもよい。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等を構成要素に追加す
るのが好適である。

【０１９９】本画像形成装置においては、とりわけ電子
放出素子を電子源としているので、デイスプレイパネル
の薄形化が容易であり、画像形成装置の奥行きを小さく
することができる。それに加えて、表面伝導型電子放出
素子を電子ビーム源とする表示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、画像形成装置
は臨場感にあふれ、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。

【０２００】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電極間に電子放出部を有する電子放出素子を電子ビーム
源として用いた画像形成装置において、上記電極間に印
加する素子駆動電圧を、当該素子の電子放出期間中に、
電子放出開始電圧とそれを超える電圧との間を少なくと
も一回は往復するような周波数で変化する電圧波形とす
ることで、画素内の輝度均一性が向上することにより画
素のきれが向上し、鮮明な画像を表示し得る画像形成装
置となった。

【０２０１】また、画素内に電子ビームがより均一に照
射されるため、画素の局部的な劣化も低減でき、耐久性
も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子放出素子の電極間に印加する
電圧波形の一例である。

【図２】本発明に係る電子放出素子の電極間に印加する
電圧波形の一例である。

【図３】本発明による作用を説明するための実験装置系
を示す図である。

【図４】本発明に係る電子放出素子の電極間に印加する
電圧波形の一例である。

【図５】電子放出素子の電子放出部近傍の電界を模式的
に示した図である。

【図６】本発明による作用を説明するための蛍光体上の
輝点形状を示す図である。

【図７】本発明の画像形成装置に好適に用いることので
きる表面伝導型電子放出素子の一例を模式的に示した平
面図及び縦断面図である。

【図８】本発明の画像形成装置に好適に用いることので
きる表面伝導型電子放出素子の他の例を模式的に縦断面
図である。

【図９】図１の表面伝導型電子放出素子の製造方法を説
明するための図である。

【図１０】フォーミング波形の例を示す図である。

【図１１】電子放出素子の測定評価系の一例を示す概略
的構成図である。

【図１２】本発明の画像形成装置に好適に用いることの
できる表面伝導型電子放出素子の放出電流−素子電圧特
性（Ｉ−Ｖ特性）を示す図である。

【図１３】単純マトリクス配置の電子源の概略的構成図
である。

【図１４】単純マトリクス配置の電子源を用いた本発明
の画像形成装置に用いる表示パネルの概略的構成図であ
る

【図１５】図１４の表示パネルにおける蛍光膜を示す図
である。

【図１６】図１４の表示パネルを駆動する駆動回路の一
例を示す図である。

【図１７】梯型配置の電子源の概略的平面図である。

【図１８】梯型配置の電子源を用いた本発明の画像形成
装置に用いる表示パネルの概略的構成図である。

【図１９】実施例１に係る電子源を示す概略的平面図で
ある。

【図２０】図１９におけるＡ−Ａ’断面図である。

【図２１】実施例１に係る電子源の製造工程を示す図で
ある。

【図２２】実施例３に係る画像形成装置を示すブロック
図である。

【図２３】電子放出素子の電極間に印加する電圧波形の
従来例である。

【図２４】電子放出素子の電極間に印加する電圧波形の
従来例である。

【図２５】従来技術の問題点について検証するために用
いた実験装置系を示す図である。

【図２６】電子放出素子による従来の蛍光体上の輝点形
状を示す図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 電子放出部 ３ 導電性薄膜 ４，５ 素子電極 ７ ガラス板 ８ 透明電極 ９ 蛍光体 １０ フェースプレート １１ 輝点 ２１ 輝点先端部 ２２ 輝度集中部 ２３ 輝点尾部 ２４ 中心線 ３１ 段差形成部材 ５０ 素子電流Ｉｆを測定するための電流計 ５１ 電源 ５２ 放出電流Ｉｅを測定するための電流計 ５３ 高圧電源 ５４ アノード電極 ５５ 真空装置 ５６ 排気ポンプ １０２ Ｘ方向配線（下配線） １０３ Ｙ方向配線（上配線） １０４ 表面伝導型電子放出素子 １０５ 結線 １１１ リアプレート １１２ 支持枠 １１３ ガラス基板 １１４ 蛍光膜 １１５ メタルバック １１６ フェースプレート １１８ 外囲器 １２１ 黒色導伝材 １２２ 蛍光体 ２０１ 表示パネル ２０２ 走査回路 ２０３ 制御回路 ２０４ シフトレジスタ ２０５ ラインメモリ ２０６ 同期信号分離回路 ２０７ 変調信号発生器 ３０１ 表示パネル ３０２ グリッド電極 ３０３ 開口 ３０４ 共通配線 ４０１ 層間絶縁層 ４０２ コンタクトホール ４０３ Ｃｒ膜 １００１ 駆動回路 １００２ ディスプレイコントローラ １００３ マルチプレクサ １００４ デコーダ １００５ 入出力インターフェース回路 １００６ ＣＰＵ １００７ 画像生成回路 １００８ 画像メモリーインターフェース回路 １００９ 画像メモリーインターフェース回路 １０１０ 画像メモリーインターフェース回路 １０１１ 画像入力インターフェース回路 １０１２ ＴＶ信号受信回路 １０１３ ＴＶ信号受信回路 １０１４ 入力部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂野 嘉和 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 武田 俊彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する一対の電極間に電子放出部を有
   する電子放出素子が形成された基板と、該電子放出素子
   から放出される電子ビームの照射により画像を形成する
   画像形成部材とを備えた画像形成装置において、 電子放出素子の電極間に印加される電圧が、該電子放出
   素子の電子放出期間において、電子放出開始電圧以上の
   電圧とそれを超える電圧との間で少なくとも一回は往復
   して変化することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記電子放出開始電圧以上の電圧とそれ
   を超える電圧との間の印加電圧の変化の仕方が、時間変
   化に対して直線的に変化するか曲線的に変化するか階段
   状に変化するかのいずれかであ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】 前記電子放出素子が、冷陰極型の電子放
   出素子であ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。
4. 【請求項４】 前記冷陰極型の電子放出素子が、表面伝
   導型電子放出素子であることを特徴とする請求項３に記
   載の画像形成装置。