JPH09134144A

JPH09134144A - マルチ電子ビーム源及びそれを用いた表示装置

Info

Publication number: JPH09134144A
Application number: JP29311995A
Authority: JP
Inventors: Osamu Sagano; 治嵯峨野; Kunihiro Sakai; 邦裕酒井; Hidetoshi Suzuki; 英俊鱸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-11-10
Filing date: 1995-11-10
Publication date: 1997-05-20
Anticipated expiration: 2015-11-10
Also published as: JP3226772B2

Abstract

(57)【要約】【課題】画像信号をパルス幅変調して冷陰極に印加する
際、パルスの立ち上がりが同期すると、リンギングが発
生し、素子の破壊や特性の変化が生じる。【解決手段】ＮＴＳＣの画像信号が入力されると、その
信号は８ビットＡ／Ｄコンバータでデジタル化され、ｍ
×ｎ画素のパネル１行分の信号がラインメモリ１０７に
格納される。その各画素の値は変調信号発生器１０８内
の８ビットカウンタに入力される。そのカウンタは、水
平同期信号をｍ分周した信号ｓ１に同期して、ラインメ
モリ１０７から入力された値を初期値として２５５まで
カウントし、そこで出力信号ｓ７のパルスをたちあげ
て、次の信号ｓ１までハイレベルに保つ。このようにし
て得られる変調信号は、画素の値に応じたタイミングで
立ち上がり、行ごとに同期して立ち下がるパルスとな
る。この結果、リンギングが立ち上がりで発生すること
を防止でき、その悪影響を防げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷陰極素子により
構成された電子ビーム源を２次元平面上に複数個配設し
た画像表示装置により、画像を表示する場合において問
題となる、駆動信号内に混入する雑音を低減する方法に
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、たと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、たとえば、
M.I.Elinson,Radio Eng. ElectronPhys.,10,1290,(196
5)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、前記エリンソン等によるＳｎ
Ｏ2 薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によるもの[G.D
ittmer:"Thin Solid Films",9,317(1972)]や、Ｉｎ2Ｏ3
／ＳｎＯ2 薄膜によるもの[M.Hartwell and C.G.Fonst
ad:"IEEE Trans. EDConf.",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１７）に前述のＭ．Ｈａｒｔｗ
ｅｌｌらによる素子の平面図を示す。同図において、３
００１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。該
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］，Ｗ
は、０．１［ｍｍ］で設定されている。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。すなわち、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３００４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３０
０５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。前記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】また、ＦＥ型の例は、たとえば、W.P.Dyke
&W.W.Dolan, "Field emission",Advance in Electron P
hysics,8,89(1956)や、あるいは、C.A.Spindt,"Physica
lproperties of thin-film field emission cathodes w
ith molybdenium cones",J.Appl.Phys.,47,5248(1976)
などが知られている。

【０００８】ＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図
１８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。

【０００９】また、ＦＥ型の他の素子構成として、図１
８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。

【００１０】また、ＭＩＭ型の例としては、たとえば、
C.A.Mead, "Operation of tunnel-emission Devices,J.
Appl.Phys.,32,646(1961)などが知られている。ＭＩＭ
型の素子構成の典型的な例を（図１９）に示す。同図は
断面図であり、図において、３０２０は基板で、３０２
１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８０〜３
００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３０
２１の間に適宜の電圧を印加することにより、上電極３
０２３の表面より電子放出を起こさせるものである。

【００１１】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
ターを必要としない。したがって、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
ーター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。

【００１２】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。

【００１３】たとえば、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、たとえば本出願人による特開昭６４−３１
３３２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。

【００１４】また、表面伝導型放出素子の応用について
は、たとえば、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。

【００１５】特に、画像表示装置への応用としては、た
とえば本出願人によるＵＳＰ５，０６６，８８３や特開
平２−２５７５５１や特開平４−２８１３７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。たとえば、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。

【００１６】また、ＦＥ型を多数個ならべて駆動する方
法は、たと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、たとえば、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:"Rece
nt Development on Microtips Display at LETI",Tech.
Digest of 4th Int. Vacuum Microelectronics Conf.,
Nagahama,pp.6〜9(1991)]。

【００１７】また、ＭＩＭ型を多数個並べて画像表示装
置に応用した例は、たとえば本出願人による特開平３−
５５７３８に開示されている。

【００１８】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
たマルチ電子ビーム源、ならびにこのマルチ電子ビーム
源を応用した画像表示装置について研究を行ってきた。

【００１９】発明者らは、たとえば（図２０）に示す電
気的な配線方法によるマルチ電子ビーム源を試みてき
た。すなわち、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
ルチ電子ビーム源である。

【００２０】図中、４００１は冷陰極素子を模式的に示
したもの、４００２は行方向配線、４００３は列方向配
線である。行方向配線４００２および列方向配線４００
３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。

【００２１】なお、図示の便宜上、６ｘ６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、たとえば画像表示装置用のマルチ電子
ビーム源の場合には、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。

【００２２】冷陰極素子を単純マトリクス配線したマル
チ電子ビーム源においては、所望の電子ビームを出力さ
せるため、行方向配線４００２および列方向配線４００
３に適宜の電気信号を印加する。たとえば、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
に電子ビーム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４００
５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、Ｖｅ−Ｖｓの電圧が印加され、また非選択行の
冷陰極素子にはＶｅ−Ｖｎｓの電圧が印加される。Ｖ
ｅ，Ｖｓ，Ｖｎｓを適宜の大きさの電圧にすれば選択す
る行の冷陰極素子だけから所望の強度の電子ビームが出
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
異なる強度の電子ビーム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
子ビーム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。

【００２３】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ビーム源はいろいろな応用可能性が
あり、たと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。

【００２４】なお、表面伝導型の電子ビーム源を製造す
るに際して、フォーミング処理後に各電子放出素子の特
性を改善するために、通電活性化という処理が行われ
る。この処理は、フォーミングで形成された電子放出部
に炭素または炭素化合物を堆積せしめる処理のことであ
る。

【００２５】通電活性化終了後には、表面伝導型放出素
子の電子放出特性を安定させる目的で、表面伝導型放出
素子に通電しても電子放出部やその近傍に炭素もしくは
炭素化合物が新たに堆積しないように、表面伝導型放出
素子の周辺の真空雰囲気中の有機ガスの分圧を低減さ
せ、この状態を維持することが必要である。

【００２６】具体的には、雰囲気中の有機ガスの分圧を
１０のマイナス８乗［ｔｏｒｒ］以下に低減して維持す
るのが好ましく、さらに可能ならば１０のマイナス１０
乗［ｔｏｒｒ］以下にしておくのが望ましい。なお、有
機ガスの分圧とは、炭素と水素を主成分とし質量数が１
０〜２００の範囲の有機分子の分圧を積算したものをい
い、質量分析器を用いて定量的に測定する。

【００２７】表面伝導型放出素子の周辺環境の有機ガス
分圧を低減する代表的な方法として、表面伝導型放出素
子を形成した基板を内蔵する真空容器を加熱して容器内
の各部材表面に吸着した有機ガス分子を脱着させなが
ら、ソーションポンプやイオンポンプなど、オイルを使
用しない真空ポンプを用いて真空排気を行う方法が挙げ
られる。

【００２８】このようにして有機ガスの分圧を低減した
後、その状態を維持するには、オイルを使用しない真空
ポンプを用いてその後も排気を継続することにより可能
である。しかし、真空ポンプを備えて常時排気する方法
は、応用目的によっては、容量、消費電力、重量、価格
などの点で不利な場合がある。そこで、例えば表面伝導
型放出素子を画像表示装置に応用する場合には、有機ガ
ス分子を十分に脱着して有機ガスの分圧を低下させた後
で、真空容器内にゲッター膜を形成すると共に排気管を
封止して状態を維持する。

【００２９】このような処理をすることにより、通電活
性化処理後の表面伝導型素子に経時変化や通電による新
たな炭素もしくは炭素化合物が堆積が起こることが無く
なるため、電子放出特性を安定することができる。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような冷陰極素子を単純マトリクス配線したマルチ電子
ビーム源には、実際には以下に述べるような問題が発生
していた。なお、行方向配線に印加する信号を走査信
号、列方向配線に印加する信号を変調信号と呼ぶことに
する。

【００３１】図２１は、従来のパルス幅変調駆動方式に
おける走査信号、変調信号について説明するためのタイ
ムチャートである。

【００３２】図２１にあるように、期間Ｋでは図２２の
ｉ行目の冷陰極素子を駆動、期間Ｋ＋１ではｉ＋１行目
の冷陰極素子を駆動、期間Ｋ＋２ではｉ＋２行目の冷陰
極素子を駆動していて、行方向配線には走査信号、列方
向配線には変調信号が印加される。変調信号としては、
図２１のように、立ち上がりがそろった時間幅の異なる
パルスを印加し、画像信号に対応してパルスの幅を操作
することにより、画像を表示する。

【００３３】しかし、従来の駆動装置では、無負荷状態
では図２１に示すようなリンギングのない矩形波を出力
することができるが、実際にマルチ電子源を負荷として
駆動する場合には、波形の立ち上がり部分で大きなリン
ギングが生じてしまっていた（図２３）。この原因とし
て考えられるのは、マルチ電子源自体ではなく、駆動装
置とマルチ電子源との間を結ぶ非常に多数あるケーブル
の誘導成分やそれらの間にある容量成分の影響ではない
かと発明者らは考えている。とくにこのリンギングは、
パルスの立ち上がり時が大きく、立ち下がりときは立ち
上がりときに比べほとんど目立たない。発明者らはこれ
が変調信号の立ち上がりが同期しているためであること
を確認している。

【００３４】立ち上がり時にリンギングがでてしまう
と、それは、所定電圧以上の過電圧が冷陰極素子にかか
ってしまう方向に作用するため素子が劣化したり、場合
によっては素子を破壊する恐れがある。

【００３５】また、リンギングは下記のような影響を表
面伝導型放出素子に対して及ぼす。

【００３６】その前に、まず、表面伝導型放出素子が示
す電子放出特性のメモリ機能について説明する。

【００３７】発明者らは、あらかじめ通電フォーミング
処理ならびに通電活性化処理を施した表面伝導型放出素
子を、有機ガスの分圧を低減した環境下で駆動し、電気
的な特性を測定した。

【００３８】図２４は、表面伝導型放出素子に印加した
駆動信号の電圧波形を示すグラフで、横軸は時間を、縦
軸は表面伝導型放出素子に印加した電圧（以下、素子電
圧Ｖｆと記す）を示している。

【００３９】駆動信号には、同図の（ａ）に示すように
連続した矩形電圧パルスを用い、電圧パルスの印加期間
を第１期間〜第３期間の３つに分け、各期間内において
は同一のパルスを１００パルスずつ印加した。電圧パル
スの波形を、同図の（ｂ）に拡大して示す。

【００４０】具体的な測定条件としては、どの期間も駆
動信号のパルス幅をＴ1＝６６．８［マイクロｓｅ
ｃ］、パルス周期をＴ２＝１６．７［ミリｓｅｃ］とし
た。これは、表面伝導型放出素子を一般のテレビジョン
受像機に応用する場合の標準的な駆動条件を参考にして
定めたが、これ以外の条件においてもメモリ機能を測定
することは可能である。なお、表面伝導型放出素子に実
効的に印加される電圧パルスの立ち上がり時間Ｔｒおよ
び立ち下がり時間Ｔｆが１００［ｎｓ］以下となるよう
に、駆動信号源から表面伝導型放出素子までの配線路の
インピーダンスを十分に低減して測定した。

【００４１】素子電圧Ｖｆは、第１期間と第３期間では
Ｖｆ＝Ｖｆ１、第２期間ではＶｆ＝Ｖｆ２とした。Ｖｆ
１およびＶｆ２は共に表面伝導型放出素子の電子放出閾
値電圧よりも大きい電圧であって、かつＶｆ１＜Ｖｆ２
を満足するように設定した。ただし、表面伝導型放出素
子の形状や材料により電子放出閾値電圧も異なるので、
測定対象となる表面伝導型放出素子に合わせて適宜設定
した。

【００４２】また、測定時の表面伝導型放出素子周辺の
雰囲気については、全圧が１×１０のマイナス６乗［ｔ
ｏｒｒ］で、有機ガスの分圧は１×１０マイナス９乗
［ｔｏｒｒ］とした。

【００４３】図２５の（ａ）と（ｂ）は、図２４で示し
た駆動信号を印加した際の表面伝導型放出素子の電気的
特性を示すグラフで、（ａ）の横軸は素子電圧Ｖｆを、
縦軸は表面伝導型放出素子から放出される電流（以下、
放出電流Ｉｅと記す）の測定値を、（ｂ）の横軸は電子
電圧Ｖｆを、縦軸は表面伝導型放出素子に流れる電流
（以下、素子電流Ｉｆと記す）の測定値を表している。

【００４４】まず、（ａ）に示した（素子電圧Ｖｆ）対
（放出電流Ｉｅ）特性について説明する。まず第１期間
においては、駆動パルスに応答して表面伝導型放出素子
からは、特性カーブＩｅｃ（１）に従って放出電流が出
力される。すなわち、駆動パルスの立ち上がり期間Ｔｒ
の間は、印加電圧ＶｆがＶｔｈ１を越えるとカーブＩｅ
ｃ（１）に沿って放出電流Ｉｅは急激に増加する。そし
て、Ｖｆ＝Ｖｆ１の期間、すなわちＴ1の期間には、放
出電流ＩｅはＩｅ１の大きさを保つ。そして、駆動パル
スの立ち下がり期間Ｔｆの間では、放出電流Ｉｅは特性
カーブＩｅｃ（１）に沿って急激に減少する。

【００４５】次に、第２期間においてＶｆ＝Ｖｆ２のパ
ルスが印加され始めると、特性カーブはＩｅｃ（１）か
らＩｅｃ（２）に変化する。すなわち、駆動パルスの立
ち上がり期間Ｔｒの間は、印加電圧ＶｆがＶｔｈ２を越
えると特性カーブＩｅｃ（２）に沿って放出電流Ｉｅは
急激に増加する。そして、Ｖｆ＝Ｖｆ２の期間、すなわ
ちＴ1の期間には、放出電流ＩｅはＩｅ２の大きさを保
つ。そして、駆動パルスの立ち下がり期間Ｔｆの間で
は、放出電流Ｉｅは特性カーブＩｅｃ（２）に沿って急
激に減少する。

【００４６】次に、第３期間において、再びＶｆ＝Ｖｆ
１のパルスが印加されるが、この時には放出電流は特性
カーブＩｅｃ（２）に沿って変化する。すなわち、駆動
パルスの立ち上がり期間Ｔｒの間は、印加電圧ＶｆがＶ
ｔｈ２を越えると特性カーブＩｅｃ（２）に沿って放出
電流Ｉｅは急激に増加する。そして、Ｖｆ＝Ｖｆ１の期
間、すなわちＴ1の期間には、放出電流ＩｅはＩｅ３の
大きさを保つ。そして、駆動パルスの立ち下がり期間Ｔ
ｆの間では、放出電流Ｉｅは特性カーブＩｅｃ（２）に
沿って急激に減少する。

【００４７】このように、第３期間においては第２期間
における特性カーブＩｅｃ（２）がメモりされているた
め、放出電流Ｉｅは第１期間よりも小さなものとなる。

【００４８】同様に、（素子電圧Ｖｆ）対（素子電流Ｉ
ｆ）特性に関しても同図（ｂ）に示すように第１期間に
おいては特性カーブＩｆｃ（１）に沿って動作するが、
第２期間においては特性カーブＩｆｃ（２）に沿うよう
になり、それに続く第３期間においては第２期間にメモ
りされた特性カーブＩｆｃ（２）に沿って動作する。説
明の便宜上、第１〜第３期間の３つの期間だけを例示し
たが、むろんこの設定条件だけに限られた現象ではな
い。すなわち、メモリ機能が付与された表面伝導型放出
素子にパルス電圧を印加する場合には、それ以前に印加
された電圧値よりも大きな電圧値のパルスが印加される
と特性カーブがシフトし、しかもメモリされる。以後、
さらに大きな電圧値のパルスが印加されない限りその特
性カーブはメモりされつづける。このようなメモリ機能
は、例えばＦＥ型をはじめとした他の電子放出素子にお
いては観測されておらず、表面伝導型放出素子に固有の
機能だと言える。

【００４９】以上のように表面伝導型放出素子の電子放
出特性を改善し、その特性を安定させる工夫を行ってき
たが、表面伝導型放出素子を利用したマルチ電子ビーム
源には、以下に述べるような問題が発生していた。

【００５０】マルチ電子ビーム源を駆動する際に印加す
る電圧の波高値が図２３に示すように、駆動回路の温度
特性（温度ドリフト等）により増大したり、外乱（回路
に乗るノイズや静電気等）あるいは前述した波形の立ち
上がりにおけるリンギングにより瞬間的に増大すること
がある。この増大のため駆動電圧の波高値がある一定値
（以前にマルチ電子源に印加した電圧のうち一番大きな
もの）以上大きくなると、その電圧がマルチ電子源に印
加された直後に、先に述べた表面伝導型放出素子のメモ
リ特性のために、素子特性がシフトしその特性が新たに
メモりされてしまう。このため、マルチ電子源の表面伝
導型放出素子に特性変化前と同じ電圧を印加しても、電
子の放出量が少なくなる現象がおこっていた。

【００５１】特にマルチ電子源を先に述べた行方向単位
で走査しながら駆動した際に、瞬間的な駆動電圧の増大
（ノイズや静電気、分布容量による波形変形等に起因す
る）が発生すると、駆動電圧の増大が発生した瞬間に選
択されている行上の表面伝導型放出素子群に、増大した
駆動電圧が加わりメモリ特性によって素子特性がシフト
してしまう。この結果、マルチ電子源の中で行方向の特
性のむらができてしまうこともあった。

【００５２】これらの現象は、マルチ電子源を画像表示
装置に応用した際、駆動中に表示画像の輝度が低くな
る、表示画像に行方向の輝度むらができる等の問題を引
き起こしていた。

【００５３】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、変調信号の立ち上がりにともなって生じるリンギン
グの発生を防止し、素子に過電圧がかかることを防止す
るマルチ電子ビーム源及びそれを用いた表示装置を提供
することを目的とする。

【００５４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のマルチ電子ビーム源はつぎのような構成か
らなる。すなわち、電圧の印加時間に応じた量の電子を
放出する冷陰極素子を行列状に配置してなるマルチ電子
ビーム源であって、１行分の冷陰極素子群に対して、各
冷陰極素子ごとに画像信号の値に応じた時間幅の所定波
高の変調信号を、当該変調信号の後端を同期させて生成
する変調信号生成手段と、前記変調信号生成手段により
生成された変調信号に基づいて、前記冷陰極素子を行ご
とに走査しつつ駆動する駆動手段とを備える。

【００５５】あるいは、電圧の印加時間に応じた量の電
子を放出する表面伝導型放出素子を行列状に配置してな
るマルチ電子ビーム源であって、画像信号をサンプリン
グするサンプリング手段と、前記サンプリング手段によ
りサンプリングし得る最大値をその最大値とするカウン
タを含み、前記サンプリング手段によりサンプリングし
た画像信号の値を初期値として前記カウンタ手段により
計数を開始し、最大値に達したタイミングをパルス信号
の立ち上がりタイミングとして決定する決定手段と、前
記決定手段により決定されたタイミングで立ち上がり、
所定のタイミングで立ち下がる変調パルス信号を生成す
る変調信号生成手段と、行ごとに表面伝導型放出素子群
を選択し、選択された行の表面伝導型放出素子群に所定
波高値かつ所定幅の走査パルス信号を印加する走査信号
印加手段と、各行における各表面伝導型放出素子に対し
て前記変調信号生成手段により生成された変調パルス信
号を印加する変調信号印加手段とを備える。

【００５６】また、本発明の表示装置は次のような構成
からなる。すなわち、電圧の印加時間に応じた量の電子
を放出する冷陰極素子を行列状に配置し、各冷陰極素子
から放出される電子の量に応じて発光する発光手段によ
り画像を可視化する表示装置であって、１行分の冷陰極
素子群に対して、各冷陰極素子ごとに画像信号の値に応
じた時間幅の所定波高の変調信号を、当該変調信号の後
端を同期させて生成する変調信号生成手段と、前記変調
信号生成手段により生成された変調信号に基づいて、前
記冷陰極素子を行ごとに走査しつつ駆動する駆動手段と
を備える。

【００５７】あるいは、電圧の印加時間に応じた量の電
子を放出する表面伝導型放出素子を行列状に配置し、各
冷陰極素子から放出される電子の量に応じて発光する発
光手段により画像を可視化する表示装置であって、画像
信号をサンプリングするサンプリング手段と、前記サン
プリング手段によりサンプリングし得る最大値をその最
大値とするカウンタを含み、前記サンプリング手段によ
りサンプリングした画像信号の値を初期値として前記カ
ウンタ手段により計数を開始し、最大値に達したタイミ
ングをパルス信号の立ち上がりタイミングとして決定す
る決定手段と、前記決定手段により決定されたタイミン
グで立ち上がり、所定のタイミングで立ち下がる変調パ
ルス信号を生成する変調信号生成手段と、行ごとに冷陰
極素子群を選択し、選択された行の冷陰極素子群に所定
波高値かつ所定幅の走査パルス信号を印加する走査信号
印加手段と、各行における各冷陰極素子に対して前記変
調信号生成手段により生成された変調パルス信号を印加
する変調信号印加手段とを備える。

【００５８】また、本発明のマルチ電子ビーム源の制御
方法は次のような構成からなる。すなわち、電圧の印加
時間に応じた量の電子を放出する冷陰極素子を行列状に
配置してなるマルチ電子ビーム源の制御方法であって、
１行分の冷陰極素子群に対して、各冷陰極素子ごとに画
像信号の値に応じた時間幅の所定波高の変調信号を、当
該変調信号の後端を同期させて生成する変調信号生成工
程と、前記変調信号生成手段により生成された変調信号
に基づいて、前記冷陰極素子を行ごとに走査しつつ駆動
する駆動工程とを備える。

【００５９】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態として、マルチ電子ビーム源を用いた画像表示装
置を詳細に説明する。

【００６０】以降では、表示画像に階調をつけるために
走査方法を線順次走査とし、一水平走査時間（１Ｈ）内
の表示期間の割合を変調信号の時間幅で制御することに
より階調表現をすることを基本とする。＜マルチ電子ビーム源の構成＞図１は本実施形態におけ
る駆動装置を説明するための図である。

【００６１】図１に従って信号の流れを説明する。まず
ＮＴＳＣ信号は映像中間周波数回路１０１、映像検波回
路１０２に供給され、映像信号Ｓが取り出される。映像
信号Ｓは同期分離回路１０３により水平同期信号、垂直
同期信号が分離されタイミング制御回路１０４に入力さ
れる。

【００６２】タイミング制御回路１０４では、水平同期
信号から同じ周波数をもつタイミング信号ｓ１とｎ倍の
周波数をもつタイミング信号ｓ２およびｓ１の２５５倍
の周波数をもつタイミング信号ｓ３が作成される。ここ
で、ｎは画像表示パネル１１０の行方向の素子数であ
る。

【００６３】映像信号はまた８ｂｉｔのＡ／Ｄ変換回路
１０５に供給され、タイミング信号ｓ２の周期でサンプ
リングされ、ディジタル信号ｓ４に変調される。ディジ
タル信号ｓ４はタイミング信号ｓ２に同期して随時シフ
トレジスタ（８×ｎｂｉｔ）１０６に蓄えられる。シフ
トレジスタ１０６に蓄えられたデータは１水平画素分の
ディジタルデータが蓄えられるとともに、タイミングｓ
１で１ラインメモリ１０７に取り込まれる。１ラインメ
モリ１０７に蓄えられたデータはタイミングｓ１で変調
信号発生器１０８に供給される。

【００６４】変調信号発生器１０８はｎ個のカウンタ回
路Ｃ１〜Ｃｎにより構成される。図２はこのカウンタ回
路を説明するための図である。

【００６５】図２（ａ）において、１ラインメモリ１０
７から供給される８×ｎｂｉｔのデジタル信号ｓ６は、
ｎ列あるカウンタ回路Ｃ１〜Ｃｎに入力される。カウン
タ回路Ｃ１〜Ｃｎには、タイミング信号ｓ１とｓ３が加
えられていて、信号ｓ１が印加されると、信号ｓ３に基
づいて、ディジタル信号ｓ６で与えられる値からカウン
トをはじめ、２５５までカウントすると同時に、出力を
ＬｏｗからＨｉｇｈに転じるプリセットタイプである。

【００６６】このタイミングは図２（ｂ）に示されてい
る。すなわち、例えば信号ｓ６が０ｘｆｆであれば、こ
の値すなわち２５５からカウントを始めるが、既に２５
５に達しているため直ちに出力信号ｓ７をＨｉｇｈに転
じて、次にタイミング信号ｓ１が印加されるとＬｏｗに
転じる。また、例えば信号ｓ６の値が０ｘ４０であれ
ば、タイミング信号ｓ１の印加から、０ｘ４０すなわち
６４から始めて、信号ｓ３に同期して２５５までカウン
トし、そこで出力信号ｓ７をＨｉｇｈにして、次のタイ
ミング信号ｓ１印加でＬｏｗに戻す。こうすることで、
画像信号に応じた出力信号ｓ７を、立ち上がりは各画素
での値ごとにずれ、立ち下がりが同期した信号として得
ることができる。

【００６７】このようにして変調信号発生器１０８から
は画像信号に対応したパルス幅をもつ変調制御信号ｓ７
が出力され、最終段のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎに供
給される。トランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎは変調制御信号
ｓ７にともなってｏｎになり、出力としては、図３に示
すように、画像信号に対応しパルス幅をもつ変調信号ｓ
８が出力される。

【００６８】また、表示パネルには図１に示すようにＨ
ｖ端子があり、表示パネルのフェースプレートとリアプ
レート（素子基板）との間に高圧Ｖａが印加されてい
る。

【００６９】一方、走査信号側は、タイミング制御回路
から供給されるタイミング信号ｓ１に同期して、シフト
するｍｂｉｔのリングカウンタがある。リングカウンタ
の出力はｍ行のトランジスタＴｓ１〜Ｔｓｍのゲートに
接続されていて、タイミングｓ１に同期してｏｎ状態と
なるトランジスタがシフトする。これにより、図３に示
すような走査信号ｓ９が行方向配線に出力される。

【００７０】以上はノンインターレスの場合について書
いたが、インターレスの場合についても変調信号は同様
な手段を用いて作成できるため、同様な効果が得られる
ことは言うまでもない。また変調信号発生器１０８のカ
ウンタ回路としては、上述した動作、すなわちパルス幅
変調を行うに際して、変調信号の立ち上がりが同期しな
いように変調信号のタイミングをずらすことを達成しさ
えすればどのような構成であっても構わない。

【００７１】以上述べた駆動回路の構成によって、実際
に表示パネルを駆動したところ、従来の駆動系で見られ
ていた変調信号の立ち上がりでのリンギングはほとんど
見られなくなった。具体的には従来、図２３に示すよう
に駆動電圧の波高値を７Ｖ、走査信号の選択電圧（波高
値）を−７Ｖとしたとき、変調信号の立ち上がりに同期
して、最大１Ｖ程度のリンギングのある電圧が冷陰極素
子に印加されていたが、上述した構成を採ることで、こ
の立ち上がり時のリンギングはほとんど見られなくなっ
た（図４）。

【００７２】図４に示すような立ち下がり時のリンギン
グは残るものの、後述する本実施形態における冷陰極素
子の特性により、素子を破壊したり、あるいは予期しな
いメモリ効果による悪影響を及ぼすことはない。

【００７３】このようにして表示パネル１１０の各素子
を行ごとに走査して変調信号を印加することで、入力画
像信号に応じた画像を表示できる。

【００７４】次に、表示パネル１１０について詳しく説
明する。＜表示パネルの構成＞次に、本発明を適用した画像表示
装置の表示パネル１１０の構成と製造法について、具体
的な例を示して説明する。

【００７５】図５は、本実施形態における表示パネルの
斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの１部を切
り欠いて示している。

【００７６】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、これら部
材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、たとえ
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。

【００７７】リアプレート１００５には、基板１００１
が固定されているが、該基板上には冷陰極素子１００２
がＮｘＭ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。たとえば、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。本実施形態において
は、Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４とした。前記ＮｘＭ個
の冷陰極素子は、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。

【００７８】本実施形態においては、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１０
０１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１０
０１自体を用いてもよい。

【００７９】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。本実施形態はカ
ラー表示装置であるため、蛍光膜１００８の部分にはＣ
ＲＴ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、たとえば図６の
（Ａ）に示すようにストライプ状に塗り分けられ、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。黒色の導電体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
じないようにする事や、外光の反射を防止して表示コン
トラストの低下を防ぐ事、電子ビームによる蛍光膜のチ
ャージアップを防止する事などである。黒色の導電体１
０１０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。

【００８０】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記
図６（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６（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。

【００８１】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。

【００８２】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。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
率を向上させる事や、負イオンの衝突から蛍光膜１００
８を保護する事や、電子ビーム加速電圧を印加するため
の電極として作用させる事や、蛍光膜１００８を励起し
た電子の導電路として作用させる事などである。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Ａｌ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。

【００８３】また、本実施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、たとえばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよ
い。

【００８４】また、Ｄx1〜ＤxmおよびＤy1〜Ｄynおよび
Ｈｖは、当該表示パネル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はマルチ電子ビーム源の行方向配線１０
０３と、Ｄy1〜Ｄynはマルチ電子ビーム源の列方向配線
１００４と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバック１
００９と電気的に接続している。

【００８５】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
止の直前あるいは封止後に気密容器内の所定の位置にゲ
ッタ膜（不図示）を形成する。ゲッタ膜とは、たとえば
Ｂａを主成分とするゲッタ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１ｘ１０マイナス５
乗ないしは１ｘ１０マイナス７乗［Ｔｏｒｒ］の真空度
に維持される。

【００８６】以上、本発明実施形態の表示パネルの基本
構成と製法を説明した。＜マルチ電子ビーム源の製法＞次に、前記実施形態の表
示パネル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。本発明の画像表示装置に用いるマルチ電子
ビーム源は、冷陰極素子を単純マトリクス配線した電子
源であれば、冷陰極素子の材料や形状あるいは製法に制
限はない。したがって、たとえば表面伝導型放出素子や
ＦＥ型、あるいはＭＩＭ型などの冷陰極素子を用いるこ
とができる。

【００８７】ただし、表示画面が大きくてしかも安価な
表示装置が求められる状況のもとでは、これらの冷陰極
素子の中でも、表面伝導型放出素子が特に好ましい。す
なわち、ＦＥ型ではエミッタコーンとゲート電極の相対
位置や形状が電子放出特性を大きく左右するため、極め
て高精度の製造技術を必要とするが、これは大面積化や
製造コストの低減を達成するには不利な要因となる。ま
た、ＭＩＭ型では、絶縁層と上電極の膜厚を薄くてしか
も均一にする必要があるが、これも大面積化や製造コス
トの低減を達成するには不利な要因となる。その点、表
面伝導型放出素子は、比較的製造方法が単純なため、大
面積化や製造コストの低減が容易である。また、発明者
らは、表面伝導型放出素子の中でも、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とりわけ電
子放出特性に優れ、しかも製造が容易に行えることを見
いだしている。したがって、高輝度で大画面の画像表示
装置のマルチ電子ビーム源に用いるには、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ビーム源の構造について述べる。（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。（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７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１１０３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、１１１３は通電
活性化処理により形成した薄膜である。

【００８８】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
述の各種基板上にたとえば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。

【００８９】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ー、
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。

【００９０】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ー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ーより数十マイクロメータ
ーの範囲である。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ーの
範囲から適当な数値が選ばれる。

【００９１】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。

【００９２】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。すなわち、素子電極１１
０２あるいは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。

【００９３】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，Ｓ
ｎＯ2，Ｉｎ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｓｂ2Ｏ3，などをはじめと
する酸化物や、ＨｆＢ2，ＺｒＢ2，ＬａＢ6，ＣｅＢ6，
ＹＢ4，ＧｄＢ4，などをはじめとする硼化物や、Ｔｉ
Ｃ，ＺｒＣ，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。

【００９４】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。

【００９５】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７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。

【００９６】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。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７においては模式的に示した。

【００９７】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。

【００９８】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。

【００９９】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７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１１１
３の一部を除去した素子を図示した。

【０１００】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施形態においては以下のような素子を用いた。

【０１０１】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［マイクロメーター］とした。

【０１０２】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。

【０１０３】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８の（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７と同一である。

【０１０４】１）まず、図８（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。

【０１０５】形成するにあたっては、あらかじめ基板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、図
８（ａ）に示した一対の素子電極（１１０２と１１０
３）を形成する。

【０１０６】２）次に、同図（ｂ）に示すように、導電
性薄膜１１０４を形成する。

【０１０７】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、本実施形態では主要元素としてＰｄを用いた。ま
た、実施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。

【０１０８】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。

【０１０９】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１１０
３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。

【０１１０】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（すなわち電子放出部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。

【０１１１】通電方法をより詳しく説明するために、図
９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
ターするためのモニターパルス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。

【０１１２】実施形態においては、たとえば１０のマイ
ナス５乗［ｔｏｒｒ］程度の真空雰囲気下において、た
とえばパルス幅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、モニターパルス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、モニターパルスの電圧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１ｘ１０の６乗［オーム］になった段階、す
なわちモニターパルス印加時に電流計１１１１で計測さ
れる電流が１ｘ１０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。

【０１１３】なお、上記の方法は、本実施形態の表面伝
導型放出素子に関する好ましい方法であり、たとえば微
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。

【０１１４】４）次に、図８の（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。

【０１１５】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。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。

【０１１６】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。

【０１１７】通電方法をより詳しく説明するために、図
１０の（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Ｔ４
は１０［ミリ秒］とした。なお、上述の通電条件は、本
実施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。

【０１１８】図８の（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ーし、活性化用電源１１１２
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１０（ｂ）に示すが、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。

【０１１９】なお、上述の通電条件は、本実施形態の表
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。

【０１２０】以上のようにして、図８（ｅ）に示す平面
型の表面伝導型放出素子を製造した。（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。

【０１２１】図１１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り、図中の１２０１は基板、１
２０２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、１
２１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。

【０１２２】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７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。

【０１２３】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１２の（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１
１と同一である。

【０１２４】１）まず、図１２（ａ）に示すように、基
板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０１２５】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。

【０１２６】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。

【０１２７】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。

【０１２８】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。

【０１２９】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
８（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。

【０１３０】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８（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。

【０１３１】以上のようにして、図１２（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、次に表示装置に用いた素子の特性
について述べる。

【０１３２】図１３に、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。

【０１３３】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。

【０１３４】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。

【０１３５】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。

【０１３６】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Ｉ
ｅの大きさを制御できる。

【０１３７】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。

【０１３８】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Ｖｔ
ｈ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。

【０１３９】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。

【０１４０】ここで、表示パネルの制御回路を図１のよ
うに構成すれば、図４のように素子印加電圧の立ち下が
り時にリンギングが発生しても、それが高々１Ｖ程度で
あれば、第一の特性によりしきい値電圧まで達しないた
め、素子に対してメモリ効果を及ぼすことはない。＜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。

【０１４１】図１４に示すのは、前記図５の表示パネル
に用いたマルチ電子ビーム源の平面図である。基板上に
は、前記図７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。

【０１４２】図１４のＡ−Ａ’に沿った断面を、図１５
に示す。

【０１４３】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。

【０１４４】図１６は、前記説明の製造方法による表面
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。

【０１４５】図中、１１０はディスプレイパネル、２１
０１はディスプレイパネルの駆動回路で、図１のブロッ
ク１０１〜１０９に相当する。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、２
１０６はＣＰＵ、２１０７は画像生成回路、２１０８お
よび２１０９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。

【０１４６】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。

【０１４７】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。

【０１４８】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。

【０１４９】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。

【０１５０】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。

【０１５１】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。

【０１５２】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。

【０１５３】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。

【０１５４】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。

【０１５５】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。

【０１５６】本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。

【０１５７】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。

【０１５８】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。

【０１５９】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。

【０１６０】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。

【０１６１】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。

【０１６２】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。

【０１６３】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と協同してがぞの
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。

【０１６４】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。

【０１６５】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。

【０１６６】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。

【０１６７】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。

【０１６８】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。

【０１６９】また、駆動回路２１０１は、表示パネル１
１０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。

【０１７０】以上、各部の機能を説明したが、図１６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
１０に表示する事が可能である。

【０１７１】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１１０に駆動信号を印加
する。

【０１７２】これにより、ディスプレイパネル１１０に
おいて画像が表示される。これらの一連の動作は、ＣＰ
Ｕ２１０６により統括的に制御される。

【０１７３】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、本実施形態の説明で
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。

【０１７４】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。

【０１７５】なお、上記図１６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１６
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。

【０１７６】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
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。

【０１７７】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
きることはいうまでもない。

【０１７８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、冷
陰極素子を応用した表示パネルを駆動する際に、駆動波
形に現れるリンギングによる過電圧がかかる事を防止
し、それにより素子が劣化したり、破壊されるのを防止
することができる。また、リンギングにより予期しない
メモリ効果が発生することを防止でき、それによる素子
の特性のずれによる表示の乱れを防止できる。

【０１７９】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態で用いた画像表示回路駆動装置の概略
図である。

【図２】実施形態で用いたカウンタ回路概略図である。

【図３】実施形態で述べたパルス幅変調方式駆動信号の
タイムチャートである。

【図４】実施形態で用いたパルス幅変調信号の駆動波形
の図である。

【図５】本発明の実施形態である画像表示装置の、表示
パネルの一部を切り欠いて示した斜視図である。

【図６】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７】実施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８】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９】通電フォーミング処理の際の印加電圧波形の図
である。

【図１０】通電活性化処理の際の印加電圧波形（ａ）、
放出電流Ｉｅの変化（ｂ）の図である。

【図１１】実施形態で用いた垂直型の表面伝導型放出素
子の断面図である。

【図１２】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１３】実施形態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である。

【図１４】実施形態で用いたマルチ電子ビーム源の基板
の平面図である。

【図１５】実施形態で用いたマルチ電子ビーム源の基板
の一部断面図である。

【図１６】本発明の実施形態である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１７】従来知られた表面伝導型放出素子の一例の図
である。

【図１８】従来知られたＦＥの一例の図である。

【図１９】従来知られたＭＩＭの一例の図である。

【図２０】発明者らが試みた課題の発生した電子放出素
子の配線方法を説明する図である。

【図２１】従来のパルス幅変調駆動方式を説明するため
の図である。

【図２２】従来のパルス幅変調駆動方式を説明するため
の図である。

【図２３】課題を説明するための図である。

【図２４】課題を説明するための図である。

【図２５】課題を説明するための図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電圧の印加時間に応じた量の電子を放出
する冷陰極素子を行列状に配置してなるマルチ電子ビー
ム源であって、１行分の冷陰極素子群に対して、各冷陰極素子ごとに画
像信号の値に応じた時間幅の所定波高の変調信号を、当
該変調信号の後端を同期させて生成する変調信号生成手
段と、前記変調信号生成手段により生成された変調信号に基づ
いて、前記冷陰極素子を行ごとに走査しつつ駆動する駆
動手段とを備えることを特徴とするマルチ電子ビーム
源。
【請求項２】前記変調信号発生手段は、画像信号をサ
ンプリングするサンプリング手段と、サンプリングした
画像信号の値に応じて変調信号の立ち上がりタイミング
を決定する手段とを含むことを特徴とする請求項１に記
載のマルチ電子ビーム源。
【請求項３】前記決定手段は、前記サンプリング手段
によりサンプリングし得る最大値をその最大値とするカ
ウンタ手段を有し、前記サンプリング手段によりサンプ
リングした画像信号の値を初期値として前記カウンタ手
段により計数を開始し、最大値に達したタイミングを変
調信号の立ち上がりタイミングとして決定することを特
徴とする請求項２に記載のマルチ電子ビーム源。
【請求項４】前記駆動手段は、行ごとに冷陰極素子群
を選択し、選択された行の冷陰極素子群に所定波高値か
つ所定幅のパルス信号を印加する走査信号印加手段と、
選択された行における各冷陰極素子に前記変調信号生成
手段により生成された信号を印加する変調信号印加手段
とを含むことを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記
載のマルチ電子ビーム源。
【請求項５】前記冷陰極素子は表面伝導型放出素子で
あることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の
マルチ電子ビーム源。
【請求項６】電圧の印加時間に応じた量の電子を放出
する表面伝導型放出素子を行列状に配置してなるマルチ
電子ビーム源であって、画像信号をサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段によりサンプリングし得る最大値
をその最大値とするカウンタを含み、前記サンプリング
手段によりサンプリングした画像信号の値を初期値とし
て前記カウンタ手段により計数を開始し、最大値に達し
たタイミングをパルス信号の立ち上がりタイミングとし
て決定する決定手段と、前記決定手段により決定されたタイミングで立ち上が
り、所定のタイミングで立ち下がる変調パルス信号を生
成する変調信号生成手段と、行ごとに表面伝導型放出素子群を選択し、選択された行
の表面伝導型放出素子群に所定波高値かつ所定幅の走査
パルス信号を印加する走査信号印加手段と、各行における各表面伝導型放出素子に対して前記変調信
号生成手段により生成された変調パルス信号を印加する
変調信号印加手段とを備えることを特徴とするマルチ電
子ビーム源。
【請求項７】電圧の印加時間に応じた量の電子を放出
する冷陰極素子を行列状に配置し、各冷陰極素子から放
出される電子の量に応じて発光する発光手段により画像
を可視化する表示装置であって、１行分の冷陰極素子群に対して、各冷陰極素子ごとに画
像信号の値に応じた時間幅の所定波高の変調信号を、当
該変調信号の後端を同期させて生成する変調信号生成手
段と、前記変調信号生成手段により生成された変調信号に基づ
いて、前記冷陰極素子を行ごとに走査しつつ駆動する駆
動手段とを備えることを特徴とする表示装置。
【請求項８】前記変調信号発生手段は、画像信号をサ
ンプリングするサンプリング手段と、サンプリングした
画像信号の値に応じて変調信号の立ち上がりタイミング
を決定する手段とを含むことを特徴とする請求項７に記
載の表示装置。
【請求項９】前記決定手段は、前記サンプリング手段
によりサンプリングし得る最大値をその最大値とするカ
ウンタ手段を有し、前記サンプリング手段によりサンプ
リングした画像信号の値を初期値として前記カウンタ手
段により計数を開始し、最大値に達したタイミングを変
調信号の立ち上がりタイミングとして決定することを特
徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】前記駆動手段は、行ごとに冷陰極素子
群を選択し、選択された行の冷陰極素子群に所定波高値
かつ所定幅のパルス信号を印加する走査信号印加手段
と、選択された行における各冷陰極素子に前記変調信号
生成手段により生成された信号を印加する変調信号印加
手段とを含むことを特徴とする請求項７乃至９いずれか
に記載の表示装置。
【請求項１１】前記冷陰極素子は表面伝導型放出素子
であることを特徴とする請求項７乃至１０いずれかに記
載の表示装置。
【請求項１２】画像信号はカラー画像の信号であり、
前記変調信号生成手段は各色信号ごとに変調信号を生成
し、前記発光手段は赤緑青の３原色の蛍光体を所定の形
式で配置した蛍光体を含むことを特徴とする請求項７乃
至１１いずれかに記載の表示装置。
【請求項１３】電圧の印加時間に応じた量の電子を放
出する表面伝導型放出素子を行列状に配置し、各冷陰極
素子から放出される電子の量に応じて発光する発光手段
により画像を可視化する表示装置であって、画像信号をサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段によりサンプリングし得る最大値
をその最大値とするカウンタを含み、前記サンプリング
手段によりサンプリングした画像信号の値を初期値とし
て前記カウンタ手段により計数を開始し、最大値に達し
たタイミングをパルス信号の立ち上がりタイミングとし
て決定する決定手段と、前記決定手段により決定されたタイミングで立ち上が
り、所定のタイミングで立ち下がる変調パルス信号を生
成する変調信号生成手段と、行ごとに冷陰極素子群を選択し、選択された行の冷陰極
素子群に所定波高値かつ所定幅の走査パルス信号を印加
する走査信号印加手段と、各行における各冷陰極素子に対して前記変調信号生成手
段により生成された変調パルス信号を印加する変調信号
印加手段とを備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１４】電圧の印加時間に応じた量の電子を放
出する冷陰極素子を行列状に配置してなるマルチ電子ビ
ーム源の制御方法であって、１行分の冷陰極素子群に対して、各冷陰極素子ごとに画
像信号の値に応じた時間幅の所定波高の変調信号を、当
該変調信号の後端を同期させて生成する変調信号生成工
程と、前記変調信号生成手段により生成された変調信号に基づ
いて、前記冷陰極素子を行ごとに走査しつつ駆動する駆
動工程とを備えることを特徴とするマルチ電子ビーム源
の制御方法。
【請求項１５】前記変調信号発生工程は、画像信号を
サンプリングするサンプリング工程と、サンプリングし
た画像信号の値に応じて変調信号の立ち上がりタイミン
グを決定する工程とを含むことを特徴とする請求項１４
に記載のマルチ電子ビーム源の制御方法。
【請求項１６】前記決定工程は、前記サンプリング工
程によりサンプリングし得る最大値をその最大値とする
カウンタを有し、前記サンプリング工程によりサンプリ
ングした画像信号の値を初期値として前記カウンタによ
り計数を開始し、最大値に達したタイミングを変調信号
の立ち上がりタイミングとして決定することを特徴とす
る請求項１５に記載のマルチ電子ビーム源の制御方法。
【請求項１７】前記駆動工程は、行ごとに冷陰極素子
群を選択し、選択された行の冷陰極素子群に所定波高値
かつ所定幅のパルス信号を印加する走査信号印加工程
と、選択された行における各冷陰極素子に前記変調信号
生成工程により生成された信号を印加する変調信号印加
工程とを含むことを特徴とする請求項１４乃至１７いず
れかに記載のマルチ電子ビーム源の駆動方法。
【請求項１８】前記冷陰極素子は表面伝導型放出素子
であることを特徴とする請求項１４乃至１８いずれかに
記載のマルチ電子ビーム源の制御方法。